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通商産業省 工業技術院 機械技術研究所 Research 1990-3 Mechanical Engineering Laboratory |
| 20-1 難削材の高品位研削加工 High Quality Grinding of Difficult -to- machine Materials | 
| 難削材の高品位研削加工 セラミックス、Ni基耐熱合金などの難削材を焼け、割れ、変質などが発生しないように高精度成形研削する技術の確立を目標として、超音波や電解加工との複合研削、クリープフイード研削、超砥粒砥石、新構造砥石、加工品位評価などに関する研究を進めています。 ダイヤモンドコアドリルによるセラミックスの穴あけ研削では、超音波複合により法線研削抵抗を1／4以下に減少させることができ、しかも加工穴端面の微細欠けが発生しない高精度加工を実現できます。試作した通液溝つきCBN電着砥石によるNi基合金のクリープフイード研削では、砥石切込み10mmのワンパス総形研削でも良好な切れ味が維持され、優れた形状精度と加工変質の発生しない高品位な加工面が得られます。 High Quality Grinding of Difficult -to- machine Materials This project comprises an investigation of advanced grinding techniques (ultrasonic grinding, electrochemical grinding, and new structures of grinding wheels) for the high precision and damage free machining of. difficult -to- machine materials. The application of ultrasonic vibration have led to a reduction in grinding force of about 75% together with a high quality finish with no edge-cracking, in the production of through holes in ceramic components. Wheels with new structures have also been developed for creep feed grinding, having slots and perforations on the wheel periphery for the efficient supply of grinding coolant. An electroplated CBN wheel incorporating these features has been shown to be highly efficient in grinding nickel-base alloys, with depths of cut up to 10mm. |
| 20-2 新素材の特殊加工 Novel Machining Techniques for New Materials | 
| 新素材の特殊加工 近年の材料技術の進展と加工に対するきびしい要求に応えるためには、従来とは加工原理の異なる新しい加工法の開発が必要です。図は電解砥粒鏡面仕上げ法を細管内面に適用した例です。付着物をなくし、耐食性を増すために超平滑仕上げに対する要望が増大しており、この方式で0.05μmＲmaxが得られていますが、さらに高度な表面を得るために、メカノケミカル反応を利用した研磨法も開発しています。また、セラミックス等の非導電性硬質材料の加工を行うために、電解液中放電加工法の開発も進めています。放電の制御のために赤外線を利用し、電解液中放電による熱化学作用により加工を行うものです。 Novel Machining Techniques for New Materials Novel machining techniques are required for the new generation of materials currently under development, and to meet the increasing quality requirements of modern industry. For instance, super-smooth surface finishes are often required for adhesion prevention and corrosion resistance. This project, includes investigations of techniques such as: Electro-abrasive mirror finishing (a surface roughness of less than 0.05 micron Rmax can be obtained with this method), mechano-chemical polishing, and machining using an electrical discharge in an electrolyte. In this last technique, material is removed from the work-piece (a non-conducting ceramic) by the heat and chemical action associated with the discharge, the process being controlled by an infrared detector viewing the process. |
| 21-1 高精度工作機械の基礎技術 Advanced Technology for High Precision Machine Tools | 
| 高精度工作機械の基礎技術 工作機械は、NC工作機械で代表されるように、高能率化低コスト化をめざしていますが、生産システムの進展にともなって、高精度で信根性が高く、しかも付加価値の高い機械の開発が望まれています。このような工作機械の設計、評価および加工に関する基礎技術を確立するために、①主軸回転精度の光学式インプロセス測定法の開発、および主軸のオートバランスシステムの開発、②新材料の工作機械摺動面への適用技術、および工作機械の熱変形制御法の開発、③超精密加工における微小切削メカニズムの解明、および超精密加工の硬脆材料等への適用技術、に取り組んでいます。 Advanced Technology for High Precision Machine Tools Ultra-precision Machining Machining to manometer order accuracy requires advanced machine tools incorporating special techniques, and a detailed understanding of micro-machining processes. This project aims to establish the fundamental teclmology required to achieve this type of high order machining capability by research as follows : Development of optical in-process measuring methods for determining spindle rotational accuracy, together with development of spindle autobalancing techniques. Application of new materials to slide ways, and develop ment of techniques to control thermal deformation. Investigation of the micromachining mechanisms involved in diamond turning, and the development of ultra high precision machining techniques for brittle materials. |
| 21-2 超精密切削加工技術 Ultra-precision Machining | 
| 超精密切削加工技術 ダイヤモンド工具を使った切削加工によって、大口径の非球面金属鏡を高精度に製造するための切削技術、加工精度の計測およびその補償技術に関する研究を行っています。 また、超精密切削装置の低振動化、高精度化を図り、最適設計を実現するため、機械全体の計算モデル化による理論解析と加振試験による実験解析とを統合する研究も行っています。 Ultra-precision Machining The aim of this project is to establish the manufacturing technology required for the production of large aspherical metal mirrors. Subjects under investigation include : Diamond turning, surface form measurement and improvement of surface accuracy by measurement and compensation systems. Research is also under way towards improving the performance of this type of precision machine, by integration of mathematical modelling of the machine structure with the results of vibration tests. |
| 22-1 生体硬組織の微細加工技術 Micromachining of Hard Tissue | 
| 生体硬組織の微細加工技術 義歯や人工関節の手術は切削・研削加工によって行われ、加工条件等はもっぱら手術者の経験と勘に頼っているのが現状です。このため、より簡単で正確、苦痛の少ない治療法の実現が期待されています。 レーザ加工やウォータジェット加工は切削・研削とは異なつた加工特性を持っており、骨や歯などの生体硬組織や人工骨材料の高精度な微細加工に適している可能性があります。このような新加工法を生体硬組織や人工骨材料の微細加工に適用するため、必要とされる加工精度や周囲組織に許容される損傷度など、生体組織加工を評価するための基礎研究を行っています。 Micromachining of Hard Tissue During surgical operations it is often necessary to cut or grind hard tissue, such as bone. This is currently achieved using conventional techniques, and the success of the machining operation is, as a result, very dependent on the surgeon's experience. Laser or water-jet techniques have the possibility of improving on conventional methods, particularly where micro-machining is required. This project consists of basic research towards the practical application of these new techniques, and includes investigations into the accuracies achievable, and the degree of damage tolerance which might be expected. |
| 22-2 先進接合技術 Advanced Joining Techniques | 
| 先進接合技術 セラミックスやアモルファス合金に代表される新素材の開発が活発に行われていますが、それらの材料は高価で難加工であるため、既存材料と組み合わせて用いることが工業的なニーズとなっています。ところが通常の溶接法においては加熱によって割れや組織的な変化を起こしてしまいます。そこで、超高真空中での固相接合法、中間層を利用した摩接圧接法および衝撃大電流ろう付け法などを研究しています。また、溶接法についても、作業能率や信頼性向上を目的として、TIG－MIG複合化、磁場によるアークの制御などの研究を行い、プロセスの高度化をめざしています。 Advanced Joining Techniques New materials such as ceramics and amorphous alloys are currently the subject of much attention. Since these materials are usually expensive and difficult to form, there is a requirement for techniques to bond them to conventional metals or alloys in industrial applications. There are several problems associated with bonding these materials using conventional welding or brazing methods, such as crack formation, structural changes occurring at high temperature, and so on. This project centers around the development of new joining processes for these unusual materials, and includes investigations of: Solid state bonding under ultra-high vacuum, Friction welding using an intermediate layer, and Impulsive current brazing. Magnetically controlled TIC－MIG complex arc welding is also under development, with the aim of improving process efficiency and weld reliability. |
| 23-1 切削工具摩耗の自動測定 Automatic Determination of Tool Wear | 
| 切削工具摩耗の自動測定 信掛性の高い切削データを自動的に出力できる自動切削試験システムの開発を進めています。このシステムを構築する上で最も重要な課題は、工具摩耗の自動測定技術を確立することです。工具摩耗には、大別して、逃げ面摩耗とすくい面摩耗とがありますが、前者における自動測定技術については、画像処理による方式を提案し、精度良く測定できることを実証しています。図は、クレータ状をした微小三次元形状のすくい面摩耗を、自動焦点法を利用して測定するための実験装置です。移動するXYテーブル上に置かれた工具のすくい面摩耗に焦点を結ぶITVカメラの位置を刻々と求め、この座標値列によってすくい面摩耗形状を測定しようとするものです。 Automatic Determination of Tool Wear A measurement system for the determination of tool wear is being developed in order to generate machinability data for various kinds of new materials. The most important tasks are the determination of the flank and crater wear of the cutting tool. A measurement system for the flank wear has already been developed which uses computer-aided image processing, and current research is aimed at the development of an automatic focus system for determination of the three-dimensional shape of the crater wear. The photo shows the crater wear measurement system, where the crater wear is determined by analyzing variations in the position of the image of a focused point of light, using a TV camera and computer. |
| 23-2 インテリジェント制御加工システム Intelligent Machining System | 
| インテリジェント制御加工システム 生産加工システムにおけるインテリジェントオートメーション技術の確立をめざして、センサ系と情報処理系とを加工系に統合化させ、AI手法の応用による自律的加工システムの構築を進めています。 本システムは、図に示すように、知識工学的手法を併用して加工準備作業を支援する加工シミュレ一夕、高度な多次元加工情報を検出できるインテリジェント制御加工センシング装置、センシング情報により起動される事象駆動型知識処理制御装置などを工作機械とネットワーク構成で結合しています。これにより、これまで熟練者によって行われていた高度な加工作業も自動化することが可能となります。 Intelligent Machining System The aim of this project is to integrate intelligent sensing systems and on-line knowledge-based systems into CNC machine tools. An autonomous machining cell is being developed which makes extensive use of artificial intelligence techniques. In this cell, an expert knowledge-based system determines the optimum machining conditions, and an event-driven knowledge-based system controls the machining process. The success of the autonomous control process depends very much on the availability of intelligent sensing systems. |
