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精密加工

ドリルの長寿命化と切削粉塵の削減を実現するCFRPの革新的穿孔加工システムを開発する

愛知県

UHT株式会社

2020年5月11日更新

プロジェクトの基本情報

プロジェクト名 CFRP穿孔加工の作業環境改善に対応する冷却・吸塵機能を備えたシステムの開発
基盤技術分野 精密加工
対象となる産業分野 航空・宇宙、自動車、産業機械
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(耐久性向上)、高性能化(信頼性・安全性向上)、環境配慮
キーワード CFRP、穿孔装置、ドリル、吸塵、粉塵
事業化状況 研究中止または停滞中
事業実施年度 平成23年度~平成27年度

プロジェクトの詳細

事業概要

次世代航空機には軽量化による燃費向上を目的にCFRPが使用されるが、このCFRPと他部材との接合にはリベット接合しかなく、CFRPの穴あけ加工が必要不可欠である。CFRPの穿孔作業において、ドリル寿命の短いこと、切削粉塵が作業環境を悪化させていることが最大の課題である。新規形状のドリル並びに粉塵の吸塵機能を備えた穿孔装置を開発し、航空機関連メーカーを中心に、CFRP加工産業への販路確保を目指す

開発した技術のポイント

芯部が中空の新規形状ドリルと、粉塵の吸塵機能を備えた穿孔装置を開発し、CFRPの革新的穿孔加工システムを創造する
・最大穿孔数:1,000孔/本
・最大切削速度:200mm/min以上
・リベット面取り用ドリル工具の開発
・加工形状精度誤差:ドリル径+0.07mm以下
・切りくず捕集率:生成切りくず99%以上(粉塵捕集径3μmを可能に)
(新技術)
(特徴)
・切りくずがドリル中心部を主体にバルク形状となり、同時に微細な粉塵の飛散を抑制する
・ドリル内部の穴より切りくず等を吸引する。周囲に粉塵が飛散しない為、作業環境が著しく改善される
・切削体積が少なく、刃先の耐久性が高い
・刃先部は交換式、超硬部材量は小さく、WCやCo等の使用量を低く抑えられる。また再研磨も不要で、加工コストを低減できる

具体的な成果

・新規形状ドリルの開発
‐0.2μm以下の微粉末を髙品位に成形、焼結する技術を開発
‐材料特性目標の硬さHRA92.0以上、抗折力3.0GPa以上を上回った
‐超硬工具刃先の鋭利化に向けた研削条件・方法を開発し、刃先丸みを0.5μm以下に
‐パイプ形状型、刃先交換型、中空面取り、中空段付き等の形状のドリルを試作
‐刃先交換型ドリルの表面をダイヤコートすることにより、1,000孔/本以上の穿孔を達成。加工形状精度誤差、最大切削速度も目標値を上回る
・粉塵の吸塵機能を備えた穿孔装置の開発
‐切りくずを中空ドリルや中空モータを通して吸塵させるシステムの有効性を検証
‐試作機では、切りくず捕集率99.5%を達成
‐穿孔作業中の環境データ、穿孔箇所周辺の温度ともに良好で、作業環境改善について満足いく結果を得た
・各穴ごとのドリル、ワーク状況
~1,000穴以上加工してもワーク表面に繊維状のバリは発生しない~
・切りくず補集率
~捕集率99.5%を達成した~

知財出願や広報活動等の状況

特許:「ドリル及びそれを用いた穿孔装置」(特願2011-111798)。
なお、本特許はH24.5.8付けでPCT出願(PCT/JP2012/061749)
但し、事業化中止(2017年9月)のためいずれも放棄

実用化・事業化の状況

事業化状況の詳細

開発した成果物の実際の使い勝手が悪く、要望に沿うデザインの実現がかなり困難となりました。(コンパクト、軽量化等)
そのため、派生技術の吸塵機能に絞り商品開発を進め、一旦試作機は完成しましたが、これまでに有力な引合いも無く、販路も開拓できないことから、事業化を断念することになりました。(2017年9月)

製品・サービスのPRポイント

上記記載の通り、事業化中止
以下、当初のPRポイント
・作業環境の改善→発生する粉じんの99.5%以上(目標99%以上)の捕集効率を達成し、作業者の健康問題に貢献
・耐久性・耐摩耗性→ドリル材質、加工・研磨技術の開発により、耐久性・耐摩耗性に優れたドリルを試作、1,000穴以上の穿孔を達成
・低コスト化→長寿命のドリル、良好な穿孔精度、環境問題の解決により、低コストでのCFRP穿孔が可能に

プロジェクトの実施体制

主たる研究等実施機関 UHT株式会社
事業管理機関 公益財団法人名古屋産業科学研究所
研究等実施機関 NEXTI&D株式会社
株式会社ノトアロイ
ビーティーティー株式会社
名古屋市工業研究所
学校法人大同学園大同大学

主たる研究等実施機関 企業情報

企業名 UHT株式会社(法人番号:1180001067391)
事業内容 半導体・電子部品関連、産業用機械・器具及び機械工具、医療機器等の設計製造・販売
社員数 98 名
生産拠点 能登工場(石川県)、海外(中国)
本社所在地 〒470-0162 愛知県愛知郡東郷町大字春木字下鏡田446-268
ホームページ http://www.uht.co.jp
連絡先窓口 開発部部長山田俊輔
メールアドレス yamada@uht.co.jp
電話番号 076-267-1000