研究開発された技術紹介

航空機エンジン用タービンディスク等難削材複雑形状薄肉部品の加工において、発生する歪等に対して要求品質の確保のため、多工程、多機種、多段取り替え等課題があり、対応技術が確立されていない。本研究では、これらの課題解決のため、ハイブリッド複合加工法等を開発し、1機種で連続加工につなげ、精度、表面品質を確保して、信頼性向上、コスト低減、増産化、国際競争力に対応したエンジン部品の新加工技術の確立を目指す。

「加工歪を生じない航空機タービンディスクのハイブリッド加工技術」に至る課題を抽出し、その解決を図ることにより川下企業のニーズに応える
(新技術)
難削材複雑形状薄肉部品の新技術であるハイブリッド複合加工法等を開発する
(新技術の特徴)
精度、表面品質を確保して、信頼性向上、コスト低減、増産化、国際競争力への対応が可能になる

・両側面の連続加工工法の開発(ジャイロ工法の開発)
-マンドレル治具の開発、及び高速回転によるジャイロ効果を用いた切削加工を開発した
・新複合加工技術開発
-ワイヤー放電加工機能搭載の複合加工機の開発、複合加工プログラムの開発、連続加工技術と評価を実施した
・工具寿命延長技術の開発
-セラミック素材工具・加工条件の確立、クーラント技術、表面品質の測定・評価技術を開発した

特になし

従来は対応技術がなかった難削材複雑形状薄肉部品(ディスク形状)加工品

・本研究開発において実際のタービンディスクの加工を行うことができたが、実用性と言う面ではまだまだ多くの課題も残されているのが現状である
・精度面ではほぼクリアできたが、航空機用タービンディスクでは最高レベルの安全性が要求されるため、内部残留応力の問題やミクロ組織に至るまで現状加工法との同等性が求められる

・人手による工程の集約を通じて、加工コストの削減と高い加工精度・品質を同時に実現
-従来工法である縦型旋盤による加工では、各工程間ごとに人手による反転・クランプ作業が発生し、又クランプ時の締め付け力により生じる歪が加工精度や表面品質に悪影響を及ぼしていた
-新しい工法として、横型5軸複合加工機を用い、人手による反転作業・位置決め・クランプ作業なしの外周両側面3連続加工により工程集約すると共に、加工歪のない良好な加工精度、表面品質を実現することができるようになった

・試作開発品や小ロット品の加工において、複合加工機による工程集約による段取り時間の削減が可能なため、非常に有効な加工技術であるとの評価を受けている特にタービンディスクの外形のブレード取り付け溝加工を同時加工で行えるので精度の確保もできて、尚且つ高価なブローチ工具を使用せずに加工できるメリットをPRしている
・今後、まずは小ロットの発電用ガスタービンのタービンディス加工への採用を目指して、事業化を目指してサンプル加工に取り組んでいくのと同時に、補用品等の小ロットの航空用のタービンディスク加工への採用を目指して、技術の安定化を進めて品質の安定を証明し、製造承認の取得を目指していく