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精密加工

薄肉部品の切削加工時に発生する工作物変形型びびり振動の抑制技術

奈良県

株式会社カワタテック

2021年2月19日更新

プロジェクトの基本情報

プロジェクト名 航空機用薄肉部品の切削加工時に発生する工作物変形型びびり振動の抑制技術の開発
基盤技術分野 精密加工
対象となる産業分野 航空・宇宙、工作機械
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(精度向上)、高効率化(同じ生産量に対するリソースの削減)、高効率化(工程短縮)、高効率化(生産性増加)、低コスト化
キーワード 薄肉部品加工、振動、びびり、航空機部品
事業化状況 実用化に成功し事業化に向けて取り組み中
事業実施年度 平成26年度~平成28年度

プロジェクトの詳細

事業概要

航空機産業では、燃費の向上と機体の軽量化のため、びびり振動の発生しやすい難加工材製薄肉部品の切削加工が増加している。びびり振動の発生を抑えるため、現在は、工作物に治具を当てて剛性を高める、切削速度を落として加工する、など試行錯誤的に対策している。本提案では、工具接触点における工作物の振動のしやすさに着目することで、合理的に対策を立案し、切削速度を落とすことなく、びびり振動を抑制する技術を開発する

開発した技術のポイント

工具接触点における工作物の振動のしやすさに着目することで、合理的に対策を立案し、切削速度を落とすことなく、びびり振動を抑制する技術を開発する
(新技術)
FEMによる周波数応答解析を用いた、びびり振動の発生の有無と振動モードを予測し、発生メカニズムに基づく合理的な振動対策をする技術
(新技術の特徴)
薄肉工作物に生じる工作物変形型びびり振動を抑制し、薄肉工作物加工の生産性を向上させる

具体的な成果

・FEM(FiNiteELeMeNtMetHoD)による周波数応答解析で、実物の薄肉工作物なしで「振動のしやすさ」を算出できるようになり、FEMによる周波数応答解析で求めた「振動のしやすさ」からびびり振動発生の有無と発生するびびり振動の振動モードを予測することができるようになった
・制振装置は対策なしの場合と比較して振動のしやすさを10分の1以下にし、びびり振動発生限界肉厚を5分の1以下にする目標を達成するとともに、制振装置取り付けによる変形を真円度0.1MM以下にする目標も実現した
・大口径工作物、長尺工作物、難加工材に対しても、「びびり振動の発生を予測する技術」は、材質や形状が異なっても有効であることが示された

知財出願や広報活動等の状況

出願番号2016-078865 「制振装置」

研究開発成果の利用シーン
薄肉円筒ワークφ800×400

・びびり振動予測技術
・びびり振動抑制装置
‐円筒工作物の工作物変形型びびり振動を抑制する装置

実用化・事業化の状況

事業化状況の詳細

引き合いがあり試作品を用いて評価テストを行った。結果は良好であったが依頼先の企業がその仕事を失注したため、製品の製作には至らなかった。

提携可能な製品・サービス内容

設計・製作

製品・サービスのPRポイント

大口径対応、長尺対応、難加工材対応

びびり振動抑制の仕組み
今後の実用化・事業化の見通し
ライトタッチサポーター

・平成28年11月に開催された第28回日本国際工作機械見本市(JIMTOF2017)では、製品装置Eを「ライトタッチサポーター」として命名して、参考出品を行った
・平成29年4月には第2回名古屋航空宇宙機器開発展、10月のメカトロテックジャパン2017、平成30年7月には人とくるまのテクノロジー展など継続的に出品するなど、広くユーザーからの意見を聞きながらさらに開発を続け、事業化を目指していく

プロジェクトの実施体制

サポイン事業者 株式会社カワタテック 技術開発課
事業管理機関 公益財団法人奈良県地域産業振興センター 事業化推進課
研究等実施機関 公立大学法人滋賀県立大学 工学部機械システム工学科
奈良県産業振興総合センター
アドバイザー ヤマザキマザック株式会社 ② 技術本部 ソリューション開発部 主席 村木 俊之 
国立大学法人京都大学 工学研究科技術部 マイクロエンジニアリング専攻技術室長 山路 伊和夫

サポイン事業者 企業情報

企業名 株式会社カワタテック(法人番号:9150001009273)
事業内容 旋盤用大型チャック、パレットチェンジャ・ツールチェンジャ、マシニングセンタ周辺機器の製造・販売
社員数 48 名
本社所在地 〒633-0047 奈良県桜井市橋本48-1
ホームページ http://kawatatec.co.jp/
連絡先窓口 代表取締役社長 川田昌宏
メールアドレス info@kawatatec.co.jp
電話番号 0744-45-0360