これまでにロバスト設計の手法を応用した工作機械の設計評価ツールを提案し、工作機械の軸構成、寸法、機械要素の誤差などが全体性能にどのように影響するかを評価する方法について研究してきた。今回この方法を、近年実用化開発が盛んで、軸構成のバリエーションが多く考えられる５軸加工機に適用した。その軸構成、軸の積層順などによる性能の違いを評価し、概念設計の支援を試みた結果について報告する。

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工作機械の小型軽量化を実現するために，剛性の低下に大きく関与する結合部の存在について分析を行い，結合部の少ない一体型の構造について検討を行った．具体的には，片持ち形状を少なくした閉鎖形の構造を基本とし，さらに工作機械の構成要素も一体化させた小型の工作機械の構造について解析を行い，その総合的な特性について研究を行った．

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これまでに，同定した結合面接触剛性を組み込みFEM解析を行った結果，実験結果と定性的には一致することが確認できた．そこで本報では，より定量的な一致を目指した高精度な単位接触剛性同定法を示すとともに，現実の結合部接触挙動が表現可能な解析モデルに基づく新たなFEM解析法を提案する．そして本FEM解析結果と実験結果の比較を行い，その妥当性を明らかにする．

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近年，旋盤ベースの複合加工機が多く開発されているが，その熱変形特性の解析は十分に行われていない．そこで，本研究では実際の構造寸法やリブ寸法，結合部接触熱特性，および案内面の拘束条件を考慮することによって実機により近い条件での解析を行う．さらに構造要素の位置を変えて，実際の稼動状態を想定した解析を行うことで基本的な熱変形特性を明らかにする．

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加工手順や使用工具を自動的に決定して加工を行うNC工作機械の制御システムは，加工プロセスを判断できる熟練者が減少しつつある現代において必要不可欠なシステムである．本研究では，仮想倣い加工システムに被削材をボクセルで表現するボクセルシミュレータを統合することで，被削材の加工に有益な情報をボクセルに保存し，その情報を元に無駄な工具経路を排除し工具送り速度を自律的に制御する新しい仮想倣い加工を実現する．

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サーボデータは，サーボのサンプリング周期あたりの位置指令であり，工作機械を制御する最終位置指令である．本研究では形状モデルからサーボデータを直接生成する形状補間により指令精度を向上するとともに，加工時の位置を予測補正させ，高速高精度加工を実現するシステムを提案している．本報では形状補間と運動誤差の予測補正を適応し，等高線工具経路による加工実験を行い，精度について検証した結果について報告する．

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現在のNC加工シミュレーションは，加工後の形状確認と加工中における工具と素材の干渉チェック機能を有し，加工前に工具経路の検証が可能である．さらなる高精度加工に対応する為には工具のたわみや磨耗に対応することが必要となる．本報では，除去体積算出時の工具接触点の方向ベクトルの平均値から工具のたわみ方向を予測する手法を提案したので報告する．

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近年，高速かつ高精度な加工の要求が高まっている．高精密加工機を用いて高速小円での円弧補間運動の測定を行うと，運動軌跡が楕円形状にひずみ，運動精度が悪化する．この原因は2軸間に動特性差があるためであると知られている．本研究では，サーボ制御系の伝達関数のサーボパラメータに関する感度を求め，2軸間のサーボゲインの差の輪郭運動誤差への影響を評価した．

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5軸制御マシニングセンタの傾斜軸は，適切な位置決め精度の測定装置が無いのが現状である．そこで，ロータリエンコーダとその軸に取り付けられた水準器およびサーボモータで構成される傾斜角度計の開発を行った．その傾斜角度計は，傾斜軸の回転に伴い水準器の読みが一定になるようにサーボモータによって調整され，ロータリエンコーダの軸が回転する仕組である．実際の測定に適用した結果，開発した測定装置の妥当性を確認した．

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圧電素子のストロークを拡大，縮小することにより,100μｍ以上の切込み量の達成と数nmのストローク制御可能とするために，流体を封入した断面積の異なるベローズを用いた新しい変位拡大・縮小機構を開発した．これにより，通常の圧電素子のストロークを100倍程度の拡大することが可能となった．また，縮小も1/100程度に縮小することが可能となった．本報告では，開発した装置の基本性能について評価する．

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ボールねじの温度分布を測定し，これをもとに，ボールねじのスラスト固定用軸受とテーブル用ナットとの間の熱膨張量を推定する．ナット位置は，CNC制御装置から取得した現在座標値である．熱膨張量の推定値を補正量としてCNC制御装置に指令し，機械座標系原点シフト機能により，リアルタイム補正を行い，テーブルの位置決め精度を向上させた．z-0～z-384mmの範囲で-7.1～+0.3μmの位置決め精度を達成した．

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環境温度変化による位置決め精度の変化を実験的に明らかにした．さらに，環境温度が変化する場合において，位置決め精度0(ゼロ)を実現する補正を試みた．

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同時５軸制御切削加工において工具と周囲環境との干渉の回避は重要な問題であり、各工具位置における干渉姿勢範囲を用いた姿勢決定法が提案されている。本研究では従来の干渉回避に加えて、工作機械の旋回軸の急激な運動を回避する姿勢決定法を提案する。本手法では、任意の工具位置から近い未来における多数の工具位置での干渉の状態を推定し、これを元にテーブル旋回軸の加減速が一定の水準以下となるよう工具姿勢を決定する。

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５軸ＭＣの精度検査方法として，円錐台加工を行いその精度を測定する方法がある．実際にはボールバーを使うことで加工することなしに機械の精度を知ることができるが，測定条件を変えることにより得られる情報が変化する．本報では一つの条件について測定された結果から誤差を生じさせている原因をわかりやすくする方法について考察する．

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パラレルメカニズムは閉ループ構造を持ち，理論上高精度・高剛性を実現しやすく，工作機械として適した機構である．しかしながら実際には，主軸の位置姿勢によって，主軸を支えるストラットの長さおよびそれに加わる力が異なり，可動範囲内であっても特性は大きく異なる．そこで本研究では，パラレルメカニズム形工作機械のための工程設計を支援するために，様々な加工動作におけるサーボモータ負荷と振動特性の評価を試みた．

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工作機械として使用することを目的として，直動型パラレルメカニズムの機構モデルから機構特性とアクチュエータ負荷のシュミレーションを行い，アクチュータ負荷を最小化するような最適化を行った．また試作機を用いてのシュミレーション結果の妥当性を検討した．

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現在，5軸NURBS補間加工用のNCデータを生成させる際に工具経路を微小線分で近似する処理が含まれており，近似誤差を含んだNCデータが生成されている．さらに，線分近似処理を介しての工具経路の算出は計算効率が悪く，計算時間の増加につながる恐れがある．そこで本研究では，線分近似処理を介さない5軸NURBS補間加工用のポストプロセッサを考案し，高効率で高精度なNCデータの生成に可能性を見出したので報告する．

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複合加工機を効率良く柔軟に使いこなすために，新しい計算機支援技術の開発が急務となっている．本研究では，従来の対話入力方式と違い，幾何形状の構造情報や隣接関係を用いて，ターニングやミーリングなどの加工フィーチャーの認識をコンピュータに任せ，複合加工機の工程設計を自動化する３次元工程設計支援システムの開発を目標とする．

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ボールエンドミル加工時の削り残しによる凹凸模様は，工具移動時間の管理により工具切れ刃の位相差を制御し，工具偏心量を調整することで任意の配列に制御できる．本研究では，加工面を多角形パッチで分割し，各パッチ内をらせん状の工具経路でクロスフィード分ずつ内側にずらしながら加工するパッチ分割切削法を用いて，曲面加工時の加工面にできる凹凸模様の配列の制御を行う．今回は任意の三角形パッチへの適用を図った．

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真円度測定器の倍率校正は切欠き標準で行われている。実際の測定はスタイラス長さや測定力を選択し、最適な状況で行われている。しかし、倍率校正は１つの条件でのみ行なわれるのが現状と思われる。測定条件ごとに倍率校正を行い、その後に測定することを最終目標とする。誤差要因を考慮し、基準となる静的な変位に対する出力の関係を検討する。

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浸炭熱処理後に穴加工を行うことにより，加工された穴内面に大きい圧縮残留応力を得ることで被加工物の疲労強度を向上できることがわかった．

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一般に材料製造工程の中で圧延を行った鉄鋼材料は、材料異方性を持ち、材料の方向によっては材料特性（引張強度・伸び等）に差が生じる。そこで、SKD11の材料方向の異なる被削材でドリル加工を行い、そのときのドリル摩耗、切削抵抗、穴底面、切り屑について違いを検証した。その結果、圧延方向にドリル加工を行うと工具摩耗が進行しやすいことがわかった。

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直径100μｍ以下の微小径ドリル加工では，主軸の回転誤差やドリル取付誤差のために振れ回りが生じ，精密加工が困難であるばかりでなく，ドリルに過大な半径力が作用して折損に至る．そこで本報では微小径ドリル加工に関する研究の初段階として，ドリルの曲げと半径力の関係について検討する．

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プリント配線板の微細径ドリリングでは高精度化・高生産性のため毎分30万回転以上の加工が要求されている．しかし，これらの超高速回転領域では動的振れが問題となり加工性能に影響を与えると考えられる．本研究では動的振れ発生時の位置決め精度を調査し加工時の挙動を解析した．φ0.1mmドリルでは被削材上面に設置される当て板加工により動的振れが減衰し，位置決め精度は加工条件と当て板の特性により変化する．

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本報告は，チップポケット付ダイヤモンド電着工具を用いて，板厚2.8mmのソーダライム系ガラス基板に直径1mmの通し穴をあけるとき，コバ欠けが小さくなる加工条件を検討している．1mm/min程度の送り速度と#600の粒度を選択すれば，欠け幅を0.1mm以下に抑制できる．しかし，加工回数とともに切りくずが工具表面に付着する結果，欠け幅は大きくなる．

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深穴の精度を評価する目的で、これまでにオートコリメーション方式の測定ユニットを設計・製作し、評価してきた。レーザで誘導する本体に測定ユニットを取り付け、穴壁を螺旋状に走査し穴精度を測定する。本報では、測定ユニットの測定精度や再現性などの性能評価を目的とし、真円度・円筒度・真直度を測定した結果について報告する。同一箇所の真円度を10回測定した結果、測定の再現性は標準偏差で0.19μｍである。

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レーザ光線で誘導する方式の深穴精度測定プローブを開発する。回転するプローブ先端にペンタプリズムおよび穴壁に垂直に動くスタイラスを取り付ける。スタイラスにはコーナーキューブプリズムを取り付ける。プローブ前方から測長器を用い、ペンタプリズムおよびコーナキューブプリズムを通し、スタイラスの動きを測定することで穴形状精度を測定する。最小測定穴径は100 mmである。

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プラ型などでは幅が狭く深い溝の加工が必要となるが，切削ではエンドミルが撓み振動するため切削が困難である。ここではエンドミルを背後から薄板でバックアップする方式を用い安定な加工が可能になることを示す。

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工作物表面に，重りがなくサイズの異なるディンプルを創成することで，表現力のある装飾を施すことができる．一方、ボールエンドミルを用いて高送り加工を行うと，工作物表面に微細な凹凸を高速に創成することができる．本報では、ボールエンドミルを用いた切削において，切り込み深さと，工具姿勢と，送り速度を適切に決定することで、工作物表面の微細な凹凸の寸法や間隔を制御し，装飾を行った結果を報告する．

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CFRPは，金属材料と比較して高い比強度・比弾性率を有する一方，機械的性質として不均質で強い異方性を持つ難削材である．本研究では，CFRPについて，高精度な穴あけ加工の構築を目的として，各種穴あけ工具による形状が加工性状に及ぼす影響を検討した．その結果，一般に使用される超硬ツイストドリルに対して，形状が異なるボールエンドミルによって高精度な穴あけ加工に成功したので報告する．

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本研究では小径ボールエンドミルを送り方向に傾け，パイレックスガラスを溝加工した．工具形状，コーティング材質，切削条件がガラスの切削特性に及ぼす影響について評価した．その結果，一切れ刃あたりの送り速度12nm/edgeで脆性損傷のない良好な加工面が得られた．またダイヤモンドコーティング工具では仕上げ面に細かい脆性損傷が生じることがわかった．

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ガラスのエンドミル加工における工具切れ刃形状による脆性損傷への影響について述べている．実験では，工具の逃げ面ランド幅が10μm，50μm，および100μmとなるようにFIB（収束イオンビーム）加工機で調整し，送り速度を変化させた場合の亀裂が生じない限界軸方向切込みを調べた．その結果，限界軸方向切り込みは送り速度の増加と共に減少し，逃げ面摩耗幅とともに増大することを確認した．さらに各逃げ面摩耗幅における切削力を測定したところ，ランド幅とともに切削力が増加することを確認し、摩耗幅により被削材に大きな圧縮の応力場が生成され亀裂の発生が抑制されたものと結論付けた．

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小径ボールエンドミルは金型の直彫り加工に多用されているが、切れ刃形状が複雑であり、主軸回転数が高いため、切削中の挙動は十分解明されていない。そこで先ず、３D-CADを用いて工具のモデリングを行なうとともに、FEMモデルを作成した。次に、実験により得た切削力を用いて切削中の変形解析を行なった。また、切削条件の影響についても検討した。

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エンドミルによる自由曲面の加工では，創成後の製品表面が複雑となる．そのため切削抵抗の事前予測を行う際には，工具の切込状態を推定するため表面形状を高精度に評価する必要がある．本研究では，この表面形状の評価をGPUの幾何演算能力を用いて高速化する手法を提案する．GPUの座標変換・深度比較機能を利用することにより，数十万Stepからなる工具経路に対して10数ms毎に切削抵抗の予測を行うことが可能となった。

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びびり振動の発生は，エンドミル加工の高能率化を妨げる要因の一つである．そこで本報では，不等リードエンドミルを用いてびびり振動の抑制を試みた．その結果，再生びびり振動が発生しない加工条件範囲が通常のエンドミルに比べ拡大した．また，通常のエンドミルを用いた場合，高速切削時に再生びびり振動と異なる特徴をもったびびり振動が発生したが，不等リードエンドミルを用いた場合では発生しなかった．

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金属切削で発生する切削熱はワークと工具を熱膨張させるため、所望の切込み量が得られず加工精度が悪化する。このため、数μmの高い加工精度を切削で達成するためには、切削熱の熱収支も把握する必要がある。本研究では熱弾塑性解析を応用したFEM解析により、シーケンシャル切削におけるワークの温度分布を予測し、シーケンシャル切削の切削条件がワークの熱流入割合におよぼす影響について明らかにした。

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One of the most important techniques in machining process is to produce a part with freeform surfaces that are widely used in modern CAD/CAM systems. To manufacture the freeform surfaces, three-axis computer numerical control (CNC) milling machines with ball-end cutters are frequently utilized. The utilization of CNC machines for freeform surfaces has driven extensive research work, especially in the area of tool path generation. In order to generate the efficient tool path for the CNC machine, the relationship between the machining time and the scallop height is studied in this research. There are several tool path patterns in actual machining process, but it is difficult to select the appropriate path pattern from the point of the productivity and surface integrity. The selection method of path pattern is proposed considering the normal direction of surface and the scallop height. Through the simulation and experimental results, it is confirmed that the method proposed here is available to evaluate the machining time and to optimize the tool path generation.

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一般に手術器具は術後再利用するシステムとなっているが，表面の傷やバリ，錆等の除去は手作業で長時間かけて行われ，コスト低減，短納期化の大きな妨げとなっている．本研究では，大面積電子ビーム照射によってステンレス製手術用器具の表面仕上げを行う方法を提案し，種々のステンレス鋼に対する高能率表面平滑化の可能性を検討した．

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放電加工後の梨地面及び加工影響層除去を電解ラッピングで行う放電・電解ラッピング複合加工法を提案した．本法は加工用電極，加工液(水)を共有することで金型の粗～仕上げ加工を高能率，低環境負荷で実現できると考えられる．ここでは放電・電解ラッピング複合加工の環境負荷低減効果を示すために表面粗さ，コーナR等の加工品位と加工エネルギーとの関係を求め，放電加工のみで同様の加工を行った場合と比較した．

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一般に穴はドリルで加工されるため，その形状は直穴で円断面一定となる．よって，穴の形状自由度は高いとはいえない．これを解決するためには，多様な穴形状を実現できればよいと考え，直穴内面に形状を放電加工できる装置を開発し，穴の断面形状が複雑に変化する穴すなわち断面変化穴を形成したが，加工可能形状は平面的であった．そこで本研究では，装置に回転軸を導入することにより，回転体形状をもつ断面変化穴を創成した．

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補助電極法を適用した絶縁性セラミックスの放電加工では，通常の金属に対する放電加工とは加工原理が異なり，除去プロセスとは別に導電性被膜の形成プロセスが必要である．そのため，導電性被膜および加工屑には,絶縁性セラミックスの加工における特有の現象が観察される．本研究では，絶縁性Si3N4セラミックスに対してワイヤ放電加工を行い，形成される導電性被膜の形態および加工中に発生する加工屑の観察を行った．

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補助電極法を適用した絶縁性セラミックスの放電加工において，窒化珪素やジルコニア等の材料と比べて，熱伝導率が高い炭化珪素の加工速度は小さく，加工条件や電極材料によるその向上方法について報告してきた．本研究では，近年開発された添加助剤の異なる高強度炭化珪素のワイヤ放電加工特性を調査して，従来の炭化珪素との相違を明らかにした．

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ワイヤ放電加工において，細い線径のワイヤでの微細精密加工を行う際には，高張力を負荷できるタングステンが用いられる．本研究では，従来のワイヤに比べ加工速度が大きく，形状精度の高い加工を可能とする引張強さの高い鋼線に黄銅をめっきした細線ワイヤを開発している．本報告では，ワイヤ表面の酸化が加工特性に及ぼす影響について検討を行った．

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ワイヤ放電加工のファーストカット中のような加工溝内部にワイヤが位置する場合について，ワイヤに加わる電磁力を電磁場解析により明らかにする．既報で示した工作物平面にワイヤが対向する場合の電磁場解析を基に行った．加工溝中心線に対してワイヤ中心軸が偏心している場合の電磁力の方向についても検討を行った．その結果，ファーストカット中にワイヤに加わる電磁力の力積は静電力の力積に匹敵する場合があることが分かった．

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回転電極を成形プレート内部に向かって走査することによって，効率良く微細な軸を成形することが可能である。しかしながら，軸の微細化に伴って，軸径が急激に減少するため任意の軸径を得ることが困難となる。本稿では，放電頻度計測による軸径制御について検討する。さらに，軸材料を超硬合金とした場合のＷＣ粒径と微細化特性の関係について考察する。

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著者らは成形電極の直径より幅の大きいプレートを利用して，電極を回転させながらプレートに向かって走査放電加工を行う方法を提案した。この方法では、任意直径までは良好な電極の製作が可能であるが、直径が小さくなるほど様々な問題が生じる。本稿では，電極の直径が小さくなる場合に発生する問題の調査とともに，開発した形状創成加工シミュレーションにより軸成形特性の分析を行う。

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近年、工業製品の微細化と高精度化により、測定機器プローブのスタイラスも微細化が必須の課題となっている。プローブのスタイラスには用途の性質上、超硬材（難加工材）などが使用され、その微細加工の必要性が生じ、独自の設計によるマイクロ放電加工機を開発した。 本発表では開発したマイクロ放電加工機と φ10μｍ、アスペクト比 100 を超える超硬材の加工やモジュール 0.05 の歯車（インボリュート形状、軸付き）などの加工例を紹介する。

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静電誘導給電法を用いた放電加工は，パルス電源を極間に容量結合することで，回路の持つ浮遊容量やインダクタンスの影響を低減できると考えられている．楊らは，極間に並列に存在する容量はむしろ放電エネルギーを小さくすると報告している．しかし，本加工法においてインダクタンスが加工に及ぼす影響を調査した報告は無い．そこで，本研究では静電誘導給電法を用いた放電加工におけるインダクタンスの影響を明らかにする．

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静電誘導給電を用いた放電加工では，浮遊容量の影響を低減できるため，従来よりも微細な加工が可能である．したがって，ワイヤ放電加工に静電誘導給電を適用すれば，より微細なワイヤ放電加工が期待できる．本発表では，静電誘導給電のワイヤ放電加工への適用について述べる．

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放電焼結法により製作した多孔質電極は，超硬材料の加工速度向上に有効であると報告してきた．本研究は，炭素混入の銅合金の多孔質電極を作成してその放電加工特性に及ぼす効果を調べた．その結果，純銅の固体電極に比較すると加工速度・電極消耗率等の放電加工特性は向上した．その効果は電極材料の相対密度，添加物の含有量により変化することが明らかとなった．

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