文字サイズ
標準
色の変更

サポイン技術紹介

  1. トップ
  2. サポイン技術検索
  3. 自励振動理論と応力可変PVD技術により、スパイラルマークを抑えた長寿命BTA工具を開発

精密加工

自励振動理論と応力可変PVD技術により、スパイラルマークを抑えた長寿命BTA工具を開発

愛知県

株式会社アヤボ

2020年4月10日更新

プロジェクトの基本情報

プロジェクト名 原子力など重電機器分野の深穴加工部品に用いる自励振動理論と応力可変PVD技術による高精度・長寿命BTA工具の開発
基盤技術分野 精密加工
対象となる産業分野 航空・宇宙、産業機械、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(信頼性・安全性向上)、高性能化(精度向上)、高効率化(工程短縮)、高効率化(生産性増加)、環境配慮、低コスト化
キーワード 深穴加工、切削工具、ドリル、BTA、自励振動
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22年度~平成23年度

プロジェクトの詳細

事業概要

原子力など重電機器分野の要素技術である深穴加工において、加工穴精度不良の原因となるスパイラルマークの発生防止と、耐熱鋼などの難削材加工時の工具寿命が問題となっている。本事業では、時間遅れ系の自励振動理論より導かれた、スパイラルマークを生じない革新的な刃形状を有し、超厚膜PVD耐摩耗皮膜による長寿命化を実現する深穴BTA工具の開発を行う。次世代BTA工具の国際基準を確立し、国内外の市場制覇を目指す

開発した技術のポイント

自励振動理論と応力可変PVD技術による高精度・長寿命BTA工具の開発
・時間遅れ系の自励振動理論に基づくパターン形成現象の解析予測から導かれた切刃と曲率変化ガイドパッドを融合した、スパイラルマークを生じない新しい刃形状
・超厚膜PVD耐摩耗皮膜による加工条件の高速化、難削材対応、工具の長寿命化
・時間遅れ系の自励振動理論による解析・予測
・3Dスキャニング振動計による高速精密振動測定
・曲率変化ガイドパッド研削・超厚膜PVD技術の確立
(新技術)
<自励振動を抑制する第3ガイドパッド>
<応力可変PVDによる超厚耐摩耗被膜>
(特徴)
・理論予測による刃形状の最適化
・スパイラルマークの発生を抑制
・修正工程不要、仕上げ工程を簡略化【加工不良率:0.02%以下】
・工具寿命の飛躍的な向上
・Ni基耐熱合金等難削材加工が可能(クラッド鋼板)【加工数:40穴】
・安定化、高速化、高効率化を実現【送り速度:2倍】

具体的な成果

・パターン形成現象解析モデルの高精度化と刃形状・配置の最適化
‐ボーリングバーの固有振動数及び固有モードの加工穴深さによる変化を考慮したガイドパッドの最適配置を実現
・三次元振動測定と加工穴の高精度三次元形状測定
‐ドリルヘッド刃先部の振動測定により、刃先部の挙動の検出に成功
‐3Dスキャニング振動測定システムと既存の測定系の融合に成功
‐新型刃形状工具の加工試験では卓越したスパイラルマーク抑止効果を確認。真円度を6.3%以下に向上した
‐真円度と同時に、偏心度も改善し、曲りのないストレートな穴加工を実現
・ドリルヘッドの製作と高精度研削技術の確立
‐刃先部の挙動検出を可能とする加速度計内蔵刃先交換式ドリルヘッドを設計開発
‐新型刃形状刃先交換式ドリルヘッド及びロウ付けドリルヘッドを設計開発
・超厚膜PVD成膜技術の確立と工具寿命測定
・HIPIMSにより、皮膜硬度を20%向上しつつ、10μmの超厚膜成膜に成功
・超厚膜PVD処理自公転治具システムの設計開発により、成膜速度を16%、処理量を倍増させ、大幅なコスト削減が可能に

知財出願や広報活動等の状況

・特許登録:「深穴加工用先端工具のガイド部配置構造及びガイド部配置方法」(特許第4951788号)
・意匠登録:2件(4カ国1地域)
・受賞:(公社)日本ニュービジネス協議会連合会「第7回ニッポン新事業創出大賞・特別賞」(H24)

研究開発成果の利用シーン

一例として、開発した時間遅れの自励振動理論による高精度深穴加工技術により、中大型ディーゼルエンジン部品の耐久性や信頼性を向上することができた。航空宇宙分野の中空形状部品(エンジンシャフト、ランディングギアなど)や高効率火力発電の熱交換器部品などの深穴加工といったシーンでの利活用が可能である

実用化・事業化の状況

事業化状況の詳細

・H24年度の事業化に成功
・刃先交換式及びロウ付けドリルヘッドを実用化し、tomodacHiRdrillとして、国内外で商標登録

提携可能な製品・サービス内容

設計・製作、加工・組立・処理、素材・部品製造、製品製造、試験・分析・評価、共同研究・共同開発、技術ライセンス、技術コンサルティング

製品・サービスのPRポイント

・精度向上事業化したtomodachi(R)drillは、深穴加工時に発生するスパイラルマークを大幅に抑制し、加工穴の真円度を1/20まで高精度化できる
・歩留まり向上tomodachi(R)drillは、偏心度を40%以下に抑制することで、穴曲りを防ぎ、不適合加工の削減に貢献する
・低コスト化超厚膜PVD成膜技術により開発した次世代皮膜により、従来工具比40%以上の寿命改善効果が認められた

今後の実用化・事業化の見通し

刃先交換式及びロウ付けドリルヘッドは事業化に成功ロウ付けドリルヘッド等ではさらなる補完研究を継続中
・川下企業へ製品の販売及び試作品の提供を開始するとともに、新規産業分野における性能評価の機会を拡大させる
・刃先交換式ドリルヘッドの消耗部品であるインサート(刃先及びガイドパッド)のバリエーション拡大、調達先の複線化及び調達コストの削減を早期に図る
・補完研究では、ガイドパッド曲率変化形状加工法の開発と、HIPIMS法の成膜レート改善を、最重要課題と位置付けている。H25年度中の実用化を目指す

プロジェクトの実施体制

サポイン事業者 株式会社アヤボ センタン研
事業管理機関 一般財団法人九州産業技術センター
研究等実施機関 有限会社ユニオン設計
国立大学法人九州大学
国立大学法人大分大学
国立大学法人東北大学

サポイン事業者 企業情報

企業名 株式会社アヤボ(法人番号:6180301013553)
事業内容 コーティング・テクノロジー・サービス(切削工具・金型及び治具の耐摩耗PVD処理、.自動車・機械及び重電部品等の摺動性向上を目的としたPVD処理等)、ツール・マニュファクチュアリング・サービス(切削工具の高精度研削加工、金型の超精密研磨)
社員数 67 名
生産拠点 本社・CTSファクトリⅡ(愛知県安城市)九州工場(福岡県大牟田市)
本社所在地 〒446-0052 愛知県安城市福釜町細湫1番地株式会社アヤボ・CTSファクトリⅡ
ホームページ http://www.ayabo.com
連絡先窓口 営業担当取締役 藤井勝志
メールアドレス katsushi@ayabo.com
電話番号 0566-71-1060