研究開発された技術紹介

航空機産業分野では燃費向上のため炭素繊維強化ﾌﾟﾗｽﾁｯｸ(以下、CFRPという)の利用が拡大しているが、CFRPの成形用金型は難削材のｲﾝﾊﾞｰ材が用いられることから、この溶接技術と高速切削加工技術の確立を図る必要がある。また、CFRPの利用拡大に伴い、ﾁﾀﾝ材利用も拡大し、これに係る切削加工技術も必要となる。以上から、難削材にかかる溶接技術及び難削材用の工具開発並びに高速切削加工技術に係る研究開発を行うものである

難切削金属材料の高速切削加工技術、溶接技術の確立
・切削重量：インバー材25cc/min→150cc/min、チタン材25cc/min→50cc/min
→加工時間の削減
・インバー材のピンホール等の溶接欠陥：1m/20箇所→1m/2箇所以下
→平面/斜面形状で溶接欠陥のない高品位な溶接が可能
加工条件
(インバー材)
加工条件
(チタン材)
溶接加工
(インバー材)

(新技術)
切削重量：150cc/min加工面粗度：Ra25μm
工具寿命：1,000m(3,600cc)
切削重量：50cc/min加工面粗度：Ra12.5μm
工具寿命：10m(1,600cc)
溶接量：100cc/H
ピンホール等の溶接欠陥：1m/2箇所
以下溶接作業のスピードアップ：2,000mm/hour

従来の2倍の速さでインバー材の切削加工が可能に
・インバー材の加工目標：2D・3D切削シミュレーションによる工具形状の最適化、材質変更・コーティングによる特性改善等により、切削重量150cc/min、加工面の算術平均粗さ(Ra)25μm、工具寿命1,000m(3,600cc)をいずれも達成
・従来の6倍の速さでインバー材の切削加工が可能に
・実運用に向けた試験も実施、適用できる目途も立つ
高品位・高速度なインバー材溶接の実現
・インバー材の溶接については、平面形状と斜面形状のいずれにおいても溶接欠陥を発生させないことに成功(目標の1m/2箇所以下を達成)
・溶接量：100cc/hour、溶接時間：2,000m/hourを達成し、従来の2.5倍の速さの溶接が可能に
・平面溶接条件と斜面溶接条件を組み合わせ、曲率形状の溶接を実現
チタン材についても従来の2倍の速さで切削加工が可能に
・チタン材の加工目標：インバー材と同様のアプローチにより、切削重量50cc/min、加工面粗度
Ra12.5μm、工具寿命10m(1,600cc)をいずれも達成
・従来の2倍の速さでチタン材の切削加工も可能に

展示：「国際航空宇宙展」2008.10.1～2008.10.5パシフィコ横浜

航空機産業での利用が増えているCFRP素材の金型(インバー材・チタン材)を、本研究成果を用いて切削加工切削することにより、従来の2倍～6倍のスピードでの生産が可能となり、短納期化・低コスト化に寄与できる

研究成果の実用化に向け、各種工具を開発
・インバー材については、実用化に向けて川下企業の助言を得ながら、成形用金型を対象に各種工具の開発から、加工、溶接までの一貫工程を検証
・チタン材の切削についても研究を進め、実用化に向けた研究を推進
・金型の受注活動を行い事業化へ繋げていく予定