研究開発された技術紹介

EV、航空機、ロボット等多くの工業製品に含まれる歯車を高精度・高効率加工する次世代型ギヤスカイビング加工機を開発する。従来技術で不可能な高速・高硬度材加工を含む様々な加工条件に対して、有限要素法による振動解析技術を高度化することで、異常振動を抑制して高精度加工を実現する機械構造体と回転装置を開発する。さらに、刃具寿命を延⾧する加工法の研究と刃具解析技術の開発により、川下企業による歯車製造の生産性向上に貢献する。

１.異常振動予測技術の確立
　有限要素法解析「アンシス」と実機計測を組み合わせ、固有振動数と応答変位の定量的再現性を高めた。ギヤスカイビング加工機（GSV-60N、GSV-25N）で検証を行い、固有振動数±2.5Hz、応答変位±5μm以内の精度を達成した。
２.機械構造体と大型加工機の開発
　異常振動予測技術を基に、GSV-60NのB軸設計変更を実施。さらにテーブル径Φ1200の大型スカイビング加工機の開発を開始し、既設機で凹凸量5μm以下を実現した。
３.高速回転装置と軸受設計技術の開発
　熱・振動・遠心力等を考慮した連成解析を実施し、高速回転時の課題を特定。新規軸芯冷却方式を採用した高速軸受を開発し、従来1920rpmの主軸回転数を4000rpmに倍増させた。
４.刃具寿命の延長と見える化
　加工条件を最適化し、刃具寿命を1.45倍に延長。さらに刃具摩耗画像と加工精度データを組み合わせた見える化技術を構築し、寿命推定誤差8%を達成した。

１.異常振動を抑制する機械構造体の開発
①有限要素法振動解析で機械構造体の異常振動を定性的のみならず定量的な評価を行い、機械構造体の固有振動数の再現度±2.5Hz以内、応答変位の再現度±5μｍ以内を達成した。
②GSV-60Nの機械構造体の異常振動に関する定量的な再現性向上を実現し、異常振動を回避するB軸の新たな設計標準が確立した。
③GSV-25Nの機械構造体を対象とした異常振動に関する分析を行い、構造上の異常振動発生の可能性が低いことを確認した。
２.高速,高硬度材加工が可能な高速回転装置の開発
①熱と振動の連成解析による異常振動予測技術により、高速回転装置の固有振動数の再現度±2.5Hz以内、応答変位の再現度±5μｍ以内を達成した。
②GSV-25Nを対象に振動、熱変形、遠心力等による変形を連成解析し、新たな高速軸受けの開発が実現した。
③実際に高速軸受けを設計、製作し、従来回転数比2倍の4000rpmを実現した。
３.加工条件の最適化による刃具寿命の延⾧と刃具寿命の見える化
①切削シミュレーションと実際の切削抵抗との比較による加工条件の最適化技術を開発した。
②加工条件の最適化を基に切削方法を改善し、従来刃具寿命比の1.5倍にした。

本事業で開発した革新的技術は、知財出願せず秘匿化する方針である。なお、開発成果については日本国際工作機械見本市（JIMTOF）で展示・紹介する他、ターゲット企業に対して営業活動を展開している。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

１.自動車産業
　EV向け高精度内歯車の需要に対応し、異常振動を抑制した機械構造体や高速回転装置を活用することで、高効率かつ低コストの加工を実現する。
２.建設機械産業
　大型スカイビングマシンの開発を通じ、大型内歯車の安定加工を可能とし、耐久性や信頼性の高い部品供給に貢献する。　　　 　　３.ロボット産業
　精密駆動系に必要な小型高精度歯車の製造に対し、刃具寿命延長と見える化技術を導入し、工具管理効率化とコスト削減を実現する。　　　 　４.航空機産業
　高精度と高硬度材加工が要求される部品製造において、軸芯冷却方式を備えた高速軸受装置を利用し、加工精度と安定性を確保する。

唐津プレシジョンは、2012年よりギヤスカイビングマシンの開発に着手し、2015年には他社に先駆けて大型機の製品化に成功した。本研究成果は、異常振動予測技術や高速回転装置、刃具寿命延長技術として結実しており、既設機での加工精度向上や高速化の実証が行われた。今後は、成果を反映したGSV-25Nの高速タイプを新規商品化し、高硬度材加工需要の高い川下企業向けに販売を開始する。また、建設機械産業向けに超大型スカイビングマシンを早期に完成させるなど、市場ニーズに応える事業展開を進める計画である。

１.高精度な異常振動予測技術
　有限要素法解析を高度化し、固有振動数±2.5Hz以内、応答変位±5μm以内の高精度予測を実現した。これにより設計段階から異常振動を抑制し、安定した加工品質が保証できる。
２.大型・高精度加工機の開発力
　GSV-60Nの設計改善やテーブル径Φ1200の超大型スカイビング加工機の開発に着手し、大型内歯車の高精度加工を可能とする。
３.高速・高硬度加工対応
　新規軸芯冷却方式を採用した高速軸受装置の開発により、従来比2倍の4000rpmを達成。高硬度材の加工においても高速・高精度を両立する。
４.刃具寿命の延長と見える化
　加工条件の最適化により、刃具寿命を1.45倍に向上。さらに摩耗状態の画像解析による刃具寿命の見える化技術を導入し、効率的な工具管理とコスト削減を実現する。

本研究は異常振動予測技術や高速回転装置の開発、刃具寿命延長技術として結実しており、今後の事業化に直結する段階にある。具体的には、成果を反映したGSV-25Nの高速タイプを新規に商品化し、高硬度材加工のニーズが高い川下企業への販売を開始する予定である。また、大型機械分野から強いニーズが寄せられている超大型スカイビングマシンを早期に完成させ、同様に高硬度材加工分野での市場投入を進める計画である。

１.油圧系解析技術の高度化
　有限要素法解析ソフト「アンシス」を用い、流路・流量・圧力・圧力損失・温度などを総合的に解析する技術が求められている。振動解析だけでなく油圧特性を含めた包括的な解析手法を確立することが課題である。
２.高硬度材加工技術への対応
　高速軸受けの開発により、4000rpmを達成したが、市場ニーズが高い高硬度材加工に対応する技術開発は未だ不十分である。さらなる研究開発を進めることで、本格的事業化に必要な競争力を強化する。