研究開発された技術紹介

本研究では、超音波クーラント援用ミーリングの加工条件を最適化するとともに、それを支える専用治具の設計を進めた。加えて、直径φ0.3、4枚刃のcBNマイクロ回転工具を試作し、切削性能の最適化を検証した。さらに、複合自動旋盤には標準配管と30MPa高圧配管の二重システムを実装し、ガンドリルによる深穴加工の適用範囲を拡大した。量産化に向けては、工具破損の早期検知や摩耗識別の仕組みを組み込み、CAD/CAM最適化、X線CT評価までを一気通貫で構築することにより、実用化へ直結する技術基盤を確立した。

・超音波クーラント:0.5MHz/50W、低動粘度域で浸透・潤滑・剝離効果を確認
・支持治具:溝加工時の撓みを解析設計で抑制
・cBN工具:銀ろう接合＋ダイヤ砥削で微細刃先形成
・ガンドリル:すくい角13°最適化、円形オイルホール、段付き＋オリフィスで流速向上
・監視:モータ電流の周波数・特異スペクトル解析と撮像AIで破損・摩耗を識別

・超音波クーラント援用ミーリング加工技術の開発
-超音波クーラント援用ミーリング加工とサポート治具の併用および専用のバリ取り工具の開発により高アスペクト比の深穴加工の加工時間を短縮できた。(専用バリ取り工具は特許申請中)
・cBNマイクロ回転工具の開発
-cBN製ミーリング工具を新たに開発しチタンやステンレス鋼に対する工具回転速度および送りと切込み条件の最適化をはかった。
・複合自動旋盤によるガンドリル深穴加工システムの開発
-複合自動旋盤でガンドリルを用いた深穴加工システムの開発に取り組み、真直性の高い高アスペクト比の深穴加工を実現できた。
・量産加工技術の開発と生産性向上及び加工精度の向上
-深穴加工時の小径ドリルの破損検知技術や工具摩耗識別技術の開発およびCAD/CAMを用いたシミュレーション技術により量産加工技術の高度化及び生産効率の向上を図った

専用のバリ取り工具の開発について特許出願を完了し、加工ノウハウの保護体制を整備した。成果の社会的認知度向上を目的として展示会出展や講習会参加などの広報活動も実施し、医療機器メーカーへの技術提示で高評価を獲得している。新たな事業化展開としては、自動車産業や半導体産業、さらには航空宇宙産業の各分野への展開をするため展示会出展および講習会などに積極的参加を心掛けている。

・特許　バリ取り工具およびバリ取り方法　特願2025-013875
・論文　鈴木浩文・古木辰也・藤井一二・森里恵　
　　　　　砥粒加工学会2025年度学術講演会論文集C03「cBNミリング工具による純チタンの微細切削 －超音波振動援用クーラントの効果－」
・論文　鈴木浩文・古木辰也 ・畠中謙奨・坂井田未来・藤井一二・伊藤洋介・森里恵・ 森本和邦
　　　　　アジア精密工学会2025（aspen2025）論文集「Precision machining of pure Ti-assisted ultrasonic vibration coolant 　　　　using cBN milling tool– Effects of coolant kinematic viscosity on milling performance –」
・論文　鈴木浩文・古木辰也・森里恵・森本和邦
　　　　　日本機械学会LEM21論文集「Micro Milling of Pure Ti using cBN Milling Tool - Effects of Ultrasonic Vibration-Assisted Coolant -」

・カテーテル先端、腹腔鏡用薄肉小径パイプ
-高アスペクト深穴+先端微細溝の高精度一貫加工
・工程集約による量産ライン
-複合自動旋盤上で旋削/溝/深穴を統合
・他分野展開
-ディスペンサーノズルや半導体装置向け難削材部品の微細・長尺深穴加工

標準配管と高圧30MPa配管の二重構成を実機に実装し、試運転により所期の機能が確実に発揮されることを確認した。さらに、ガンドリルの形状、切削油の粘度範囲(12～17平方ミリメートル/s)、下穴条件といった主要パラメータを系統的に最適化し、安定した深穴加工の条件を導出した。加工後の品質評価としては、X線CTによる断面観察を実施し、穴の真直性および欠陥の有無を確認した。量産段階に向けては、曲がり発生の再発防止策を講じるとともに、直径0.7mm工具の安定供給体制を整備し続けることで、実用化に直結する量産技術基盤の構築を進めている。

・ワンパス高精度
-超音波クーラント×支持治具×cBN×高圧ガンドリルを一体化
・高アスペクト対応
-微径・長深さでも真直性と表面性状を両立
・止めない量産
-破損検知・摩耗識別・CAD/CAM最適化で段取りと停止ロスを圧縮

川下企業である大手医療機器企業とは定期的な打合せを行っており、製品の評価や助言などをいただいている。さらに研究開発を進めた部品に対しても協議を進めており、一定の評価をいただいている。サンプル出荷はさらに詳細な使用を協議の上決定し、提示する手順で進める予定である。
医療機器分野以外にも航空宇宙、半導体、一般作業用などの分野からの引き合いも増加しつつある。作業員の雇用計画更には、機器設備の更なる充実、検査装置の効率化など量産に必要な体制を計画している。

研究開発後の課題は、製作実績が少量に留まったため、量産加工に移行した際の安定した品質保証体制と工程最適化の確立である。量産時のばらつき要因の抽出と管理指標の設定、検査規格・トレーサビリティの整備を進める計画である。事業化展開は、医療機器メーカーから高評価を得て図面提供の目途が立ち、適用検討へ進む。加えて、自動車・半導体・航空宇宙分野へ展示会・講習会を通じて販路拡大を図る。

現在顧客と事業化に向けて協議中であり、今後必要に応じて検討する。