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  3. 軽量化エンジン部品の切削加工における、高性能な刃具刃先仕上げ形状の開発とその刃先形状を実現できる専用工作機械の開発

プロジェクトの基本情報

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2019年3月18日更新

超硬インサートの刃先のホーニング処理を施すNC加工機の開発、及び長寿命・切削能率の向上を図った刃具製品の開発

株式会社 光機械製作所

プロジェクト名 軽量化エンジン部品の切削加工における、高性能な刃具刃先仕上げ形状の開発とその刃先形状を実現できる専用工作機械の開発
対象となる川下分野 自動車、電子機器
川下企業におけるニーズの対応 効率化(生産性・作業性の向上など)
低コスト化(ランニングコスト低減、ロス削減、 省力化など)
上記ニーズに対する具体的な数値 刃具寿命10%向上
切削能率50%向上
事業実施年度 平成22年度~平成24年度
事業化状況 実用化済み(完成はしているが販売実績はなし)
対象としている素材 AlSi (シリコン含有アルミニウム合金)を使用した自動車部品

プロジェクトの詳細

プロジェクトに至った背景・経緯
軽量化に向けて、自動車メーカーは高Siアルミニウム(以下アルミニウム合金*)を使用して車両全体の重量を減らそうとしてきた。シリンダーブロックやシリンダーヘッドは、エンジンの根幹をなす部分であるが、これらを鉄からアルミニウム合金に替えることで、軽量化に貢献している。しかし、アルミニウム合金は加工が困難であるという難点もある。
このような背景の下、自動車の軽量化に対応してエンジン部品の材質が切削困難なアルミニウム合金へ移行するなか、刃具の刃先仕上げ技術を構築することで、刃具寿命の向上、加工能率の高速化を実現し刃具製作に貢献することが本研究の目的である。
研究開発のポイント
本研究を通じて、軽量化目的のエンジン部品の切削加工における刃具寿命向上、加工速度向上、刃具交換頻度の削減を実現する。具体的目標として、刃具寿命を10%以上、加工速度を50%以上向上させて加工能率をあげ、軽量化対応部品の切削加工を革新する。
研究開発の具体的な成果
1.刃先形状を最適に仕上げる専用工作機械(ホーニング仕上げ機)の開発を行い、チャンファー比率・Rを4軸数値制御で加工可能な機能を開発した。
2.刃先仕上げの複雑な動作に対応する制御システムの構築を行った。
3.1.の機械と、2.の制御システムを駆使して刃具寿命を延ばし、加工能率を向上させる刃先形状の開発を行った。
4.刃具寿命10%、加工速度50%向上させる刃具刃先の形状の開発を行った。
5.4.項の刃具刃先の形状が、寿命が長くなり、加工機能が高くなる理論的裏付けを行った。
6.多種多様の刃具に対して加工ができるホーニング仕上げ機の治具開発を行った。
利用イメージ、今後の活用が見込める分野・製品等
本研究開発の成果を用いた製品としては、一つは刃先ホーニング形状の試作で培った技術を導入した「専用工作機械(刃先ホーニング仕上げ機)」であり、もう一つは「専用工作機械」による最適刃先を有した「刃具」である。これらを自社製品として、またはOEM生産を行うかたちで提供し、社会貢献につなげる。

事業化への取り組み

知財・広報活動 ・開発機についてDVDを作成し、ホームページに掲載して広く市場にPRを行った。
・2013年WCTC(世界切削工具会議)においてプラチナスポンサーとなりプレゼンテーションを行い、関連企業に研究開発機の紹介を行った。
・既存の顧客に製品開発のPRを行った。
・知財については開発機を駆使して刃具刃先を仕上げる操作ソフトを確立し、顧客の要望する刃先形状に仕上げ加工を行い高い評価をいただいた。
今後の見通し 既存顧客、PR活動により開拓を行った新規顧客からの問合せ、顧客のテスト加工依頼に応えながら、顧客仕様を満足する開発機の製品化、刃具の製品化を図り、より完成度の高い製品に仕上げて顧客に採用頂けるよう活動を行う。ベースの開発機については、加工条件等のソフト開発も同時に行い、顧客に提案できるよう製造システムの整備を行う。
当初の目標を踏まえた
上での達成度や
新たな課題
1.刃具刃先の実験研究:
 1) 切削実験により刃具寿命と※刃先ホーニング形状の関係を把握した。
 2) 切削実験により加工速度と刃先ホーニング形状の関係を把握した。
 3) 加工速度の、面粗さと硬度への影響を評価できた。
 4) 刃具寿命向上と加工速度向上を満たす刃先ホーニング形状を特定できた。
※刃先ホーニング形状とはチャンファー比率、チャンファーRを指す。

2.専用工作機械、位置決め治具、仕上げ治具・ツール及び制御法等の開発及び、チャンファー比率・Rを4軸数値制御で加工可能な機能の開発で、狙いとするチャンファー比率・Rの刃具試作が可能となった。

3.刃先形状の実証研究:
 1)刃具寿命向上の実証と切削実験結果の分析モデルとシミュレーション考察のまとめ
 2) 加工速度向上の実証と切削実験結果の分析モデルとシミュレーション考察のまとめを行った。
結論:当初目論見を立てた研究開発の成果は全て達成し、サポインの研究開発を完了し最終評価のヒアリングを受けた。

研究開発の体制

事業管理機関 公益財産法人 三重県産業支援センター
法認定事業者 株式会社光機械製作所
研究実施機関 株式会社 光機械製作所
アドバイザー 住友電工ハードメタル 株式会社、三重大学、三重県工業研究所、株式会社 豊田自動織機

PRコメント

弊社はこれまで主要切削刃具メーカーと永く良好な取引関係を構築しており、各種の加工用刃具専用工作機械を販売しています。現行の刃先ホーニング仕上機も年間数台ベースで販売していることから、本事業によって開発した専用工作機械は、現行機よりも格段に性能が高い革新的な機械になり、販売価格を設定し広くPR活動を行えば各年度で3台、5台、7台以上の販売を見込めると考えます。
また弊社は、40年余にわたり大手切削刃具メーカーのOEM加工を行っています。その生産量は15~20万個/月です。本事業によって開発した専用工作機械を自社工場に導入することにより、新たに新製品等のOEMを従来生産に加えることが見込めると考えます。

企業情報

社名 株式会社 光機械製作所
(法人番号:7190001000882)
所在地 〒514-0112 三重県津市一身田中野8-1
電話番号 059-227-5511
社員数 92名 (男性  67名、女性  25名)
資本金 4,000万円
業種 業務用機械器具製造業
事業内容 研削盤を中心とした工作機械の設計・製造、加工が困難な特殊工具を含む切削工具の製作、既存設備の生産性を高める工作機械のレトロフィット・オーバーホール事業、工作機械で培った技術力をベースにヘリオスタット・太陽追尾装置など再生可能エネルギーの分野にも製品を展開
URL http://www.hikarikikai.co.jp/
保有する生産設備と
スペック
1.自社製作機械、 2.マシニングセンタ、 3.NCフライス盤 、 4.NC円筒研削盤、 5.NC旋盤、 6.工具研削盤、 7.ガンドリルマシーン、 8.センタレス研磨機、 9.ターニングセンター、 10.バレル研磨機、 11.円筒研削盤、 12.横型フライス、 13.竪型フライス、 14.内研研削盤、 15.測定器
生産拠点エリア 国内 所在地:三重県津市一身田中野8-1
海外生産対応 不可
主要な取引先 住友電工ハードメタル 株式会社、東海住電精密 株式会社、信越石英 株式会社、京セラ 株式会社、ダイジェット工業 株式会社、日立ツール 株式会社、富士精工 株式会社、日本特殊陶業 株式会社、新日鐵住金 株式会社、山陽特殊鋼 株式会社、株式会社 三栄精工、北海道住電精密 株式会社、他
本プロジェクトに
関する問い合わせ先
部署名
工作機械課

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