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精密加工

バリ・剥離のない繊維強化プラスチックの切削加工を目指して、ウォータージェット方式と工具切削を併用した新切削技術を開発

三重県

三重樹脂株式会社

2020年3月23日更新

プロジェクトの基本情報

プロジェクト名 難切削材料(炭素繊維)に対応した切削加工技術の開発
基盤技術分野 精密加工
対象となる産業分野 環境・エネルギー、航空・宇宙、自動車
産業分野でのニーズ対応 高性能化(既存機能の性能向上)、高性能化(信頼性・安全性向上)、高性能化(精度向上)
キーワード 切削加工、CFRP、ウォータージェット
事業化状況 事業化に成功し継続的な取引が続いている
事業実施年度 平成20年度~平成22年度

プロジェクトの詳細

事業概要

航空機産業では燃費向上を図るために軽量化が求められており、その対応として炭素繊維強化熱硬化性プラスチックの採用が行われているが、これにかかる切削加工に関しては、加工時に生ずるバリ・剥離等の加工損傷に対する技術が確立していないのが現状である。本研究開発では、加工損傷を防止するとともに高精度、高能率、低コストな加工を目指し、ウォータージェット方式と工具切削を併用した複合切削技術を確立するものである

開発した技術のポイント

CFRPの切削加工における、ウォータージェットによる高精度・高効率な加工技術の開発
・穴加工に関する技術的目標値→穴加工数:60穴以上、加工時間:5min/1穴
・加工精度(加工面精度)に関する技術的目標値→テーパー角度:90度、穴加工面精度:5/100mm
・適正工具課題(工具寿命)への対応【加工条件:穴径φ20mm、径方向25mm】→リーマ穴加工:60穴以上、ノズル寿命:100時間
(新技術)
<ウォータージェットによる加工>
(新技術の特徴)
・加工損傷(バリ・剥離)防止への対応
・加工精度維持等への対応(穴加工精度、直角精度、加工面の精度)
・工具等の長寿命化への対応(ダイヤモンド粉末を電着塗装した工具の開発等)

具体的な成果

・ウォータージェットによる高精度・高効率な加工技術の開発
‐当初の目的である穴径φ20mmの加工を実施する最適な加工条件(切削速度、ドリルの回転数、ガーネット量など)を見出した
‐穴加工時の精度向上策を検討した結果、水圧、ドリルの種類などの影響が強いことが判明した。切削速度と水圧との関係では、最適な条件を見出すことができた
・加工後のCFRPの分析評価
‐加工面は目視でも損傷の程度が判別できるが、穴加工内面の損傷は判別は困難である。観察方法として超音波探傷器を導入し、損傷の有無の判別を可能とする基盤的知見を得た
・刃型・すくい角度の切削状態
‐製品の仕上がり精度、加工速度は工具であるドリルの影響を受ける。天然ダイヤモンドと人工ダイヤモンドの2通りのドリルを準備し、加工を行った。結果、人工ダイヤドリルの方が精度が高いことが確認された
・ウォータージェット加工機に付加される制御装置等の検討
‐加工精度を高めるには、水圧、ガーネット量、切削速度だけではなく、ウォータージェット加工機のノズル角度補正値、ノズル径補正値が重要であることが確認された
・初期穿孔のための切削加工加工面
~ドリルユニットシステムを使用し、材料をクランプで固定し、湿式(水)加工を行った~

知財出願や広報活動等の状況

・出展:航空宇宙シンポジウム(H20.10、ポートメッセナゴヤ)、量産・試作加工技術展(H22.11、東京ビッグサイト)
・新聞:日刊工業新聞(H22.4)、日本経済新聞(H22.5)
・受賞:経済産業省「元気なものづくり中小企業300社」(H20)

研究開発成果の利用シーン

炭素繊維強化熱硬化性の切削加工

実用化・事業化の状況

事業化状況の詳細

・H24年度に実用化に成功
・CFRP部品加工サンプルあり

提携可能な製品・サービス内容

加工・組立・処理

製品・サービスのPRポイント

・納期・製作時間短縮:機械加工に比べ作業準備及び加工時間が約1/20に短縮でき短納期対応が可能となった
・精度向上:アグレイシブウオータージェットにより下穴を開け、リーマで仕上げて更に精度を上げることが可能となった
・歩留まり向上・ロス削減等:従来の加工に対して、不良率が低下し安定した加工が可能となった

今後の実用化・事業化の見通し

市場ニーズに応じた補完研究を継続実施
・ユーザーより、面精度の向上の要求があり、引き続き補完研究を継続中
・新型航空機用部材加工に対応するため今後研究を続ける予定
・航空宇宙部材用に、アグレイシブウォータージェットを使用した、CFRP加工の加工量増量を予定している

プロジェクトの実施体制

サポイン事業者 三重樹脂株式会社
事業管理機関 公益財団法人三重県産業支援センター
研究等実施機関 北川ダイヤモンド工業株式会社
学校法人電波学園愛知工科大学

サポイン事業者 企業情報

企業名 三重樹脂株式会社(法人番号:2190001005440)
事業内容 プラスチック、複合材、セラミック、非鉄金属の加工及びウォータージェットによる切断
社員数 32 名
本社所在地 〒510-0201 三重県鈴鹿市稲生町8687
連絡先窓口 代表取締役 打田昌昭
メールアドレス miejushi@miejushi.com
電話番号 059-389-5440