名古屋大学大学院工学研究科の早坂 健宏 准教授、社本 英二 教授らは、株式会社デンソーダイシン・株式会社デンソー・ブラザー工業株式会社との共同研究で開発した「加速切削」技術を実用化しました。「加速切削」は、切削加工の高能率化を妨げる再生びびり振動(加工中に発生した振動が加工面に残り、その面を再び切削することで振動が増幅する現象)を抑制する新たな加工技術です。
図1に示すコモンレールシステムは、ディーゼルエンジンなどにおいて高圧の燃料を各気筒へ供給するシステムです。その主要部品であるコモンレールの燃料供給穴の上面(テーパ面)は、燃料を確実に密封するため、高い仕上げ面品質が求められる重要な部分です。一方、大量生産される製品であり、かつ一つの製品に複数の穴が設けられていることから、品質を維持しながら加工時間を短縮することも重要な課題となります。速度を一定に保つ一般的な切削では、図2の左図に示すように再生びびり振動が発生し、加工面に振動痕が残ります。このような加工面では十分な密閉性を確保できず、燃料漏れにつながる可能性があるため、製品として要求される品質を満たすことができません。これに対して「加速切削」は、切削速度を一定にせず、一方向に加速(または減速)している間に加工を開始・終了することを特徴とします。一定速度での切削では振動が繰り返し増幅される場合がありますが、切削速度を一方向に変化させながら加工することで、この振動の増幅を妨げます。これにより、再生びびり振動の成長を抑制し、短時間の加工において、速度を一定に保つ一般的な切削と比較して7倍以上の加工能率を達成しました。これにより、図2の右図に示すように、びびり振動を抑制しながら高能率・高精度・低コストな加工を実現することができます。

図1 「加速切削」技術が適用されたコモンレールとそのシステム

図2 (左)一般的な切削後の仕上げ面、(右)「加速切削」後の仕上げ面
本技術は名古屋大学、株式会社デンソーダイシン、株式会社デンソーが共同で特許出願・研究開発(特許6915782号)し、その後「知の拠点あいち重点研究プロジェクト(Ⅲ期)」においてブラザー工業株式会社を加えて更なる共同研究開発を進め、この度実用化に至りました。現在、本技術は株式会社デンソーダイシンにおけるコモンレールの量産(月産約2.5万本)に適用されています。びびり振動を抑制することで製品品質と加工能率を両立すると共に、工具寿命の延長にも成功しました。
今後も企業との連携を通じて、研究開発した加工技術の実用化を推進していきます。