研究開発された技術紹介

航空機エンジンや各種産業機械等で使用されるストレートベベルギヤは、大量生産を前提とした専用加工機によるギヤ製造では加工精度が不十分でペアリング率が低下している。5軸マシニングセンタを用いた特殊歯面調整加工を開発し、航空宇宙分野に関する高度化技術の課題であるギヤの高機能化(騒音・振動の低減、ペアリング率向上)を図ることで航空宇宙産業の競争力維持・強化に貢献する。

・オリジナル歯面設計ソフトの開発
-歯車設計理論に基づく歯面3次元座標値と単位法線ベクトルの解析プログラムの開発
-相対する歯車の接触点の解析プログラムの開発
-歯当たり解析結果の視覚化出力方式の開発
-歯当たり面安定化のための最適特殊歯面の設計
・5軸マシニング特殊歯面調整加工の開発
-焼き入れ後の高硬度歯面の仕上げ精密加工技術の開発 　
-５軸マシニングセンタによる微細凹凸形状で構成された千鳥模様面の加工技術の開発
・IoT及び非接触3次元測定機を用いた評価技術の開発
-設計歯面に基づく実加工歯面の評価技術の開発
-IoT を活用した評価結果の加工工程へのフィードバックによる加工ロス低減技術の開発　

・オリジナル歯面設計ソフトの開発
-設計時間の削減と品質向上の両立
-かみ合い試験機の各軸の距離を変更する試験を行った結果、シミュレーション通りであり有効性があった。
-千鳥模様の特殊歯面を設計できたが、総製作時間が増える結果となった。
・5軸マシニング特殊歯面調整加工の開発
-マスターとの形状誤差量±0.005mm以下の実現
-微細加工の千鳥模様を実現
・IoT及び非接触3次元測定機を用いた評価技術の開発
-ネットワークを構築し官能検査から定量検査へ移行できたが、完全自動照合や自動評価が人による作業となった。
-設計誤差と加工誤差の両方を把握することで、誤差量の低減を実現した。

航空機用ストレートベベルギヤの高い品質と信頼性の向上に加えて、航空機エンジンの信頼性をさらに向上させることができます。これにより、日本の航空機産業の競争力維持・強化において果たす役割は極めて高くなると考えられます。また、航空機産業以外にも、電車、自動車、工作機械、産業機械などで活用が期待できる技術開発です。

研究内容について、現時点で具体的に事業化は進んでいないものの、航空機産業に加えてそれ以外の産業からも問い合わせがあり、市場ニーズと研究内容がマッチングしています。

・マスターギヤとの高いペアリング率
・かみ合い伝達誤差、騒音などの機能性向上

開発の目的であった航空機産業に加えて、電車、自動車などのインフラ、工作機械、産業機械など、今後の産業を支える駆動部品の歯車の特性を強化し販売できるようになる。

開発した特殊歯面調整加工を全歯面に施すと、加工工数が通常の10倍近く発生する。事業化を行うには、コストメリットも重要となる。そこで、量産性と機能性を反映させた追加研究を進めていく。