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機械工学年鑑2024

16．加工学・加工機器

16.1　概論

日本工作機械工業会によると2023年の日本工作機械メーカーの受注総額は1兆4865億円と高い水準を保っている．半導体やEV関連需要の発現の遅れ，中国経済の低迷が続いた影響は受けたが，欧米地域は底堅く推移した．2023年11月にOECD（経済協力開発機構）が発表した経済見通しによると，世界の経済成長率は2024年後半から緩やかに回復し，2025年は成長基調となる予測となっている．新型感染症のパンデミックで一時停滞した製造業は早くも活気を戻しつつある．

テクノロジーの進展に伴って，私たちの経済と社会はデジタル変革（DX）の時代に突入している．近年，製造業はデジタル化の波に乗り，IoT，AI，デジタルツインなどの技術を活用して生産性を向上させ，競争力を高めている．同時に，地球温暖化や環境への影響を抑えるために，脱炭素化実現のための社会変革（GX）という持続可能な取り組みも求められている．さらに2020年から3年に渡った新型感染症に対してはこれまでに経験の無い対応が求められ，製造業にも工場自動化の推進やリモートによる検査の導入等，DXやGXを活用する新たな働き方が発現し，今日では広く定着している．

DXやGXの実現において重要な要素であるAIであるが，製造業におけるAIの特徴として，製品の品質やコスト，作業者の安全に直結することから，なぜその答えを導きだしたのかの説明責任が要求される．近年，物理法則を事前知識として組み込み，機械学習モデルを作成する新たなアプローチが注目されている．AIが生成した結果や意思決定を，シミュレーションやモデル化を通じて解明し，その結果の信頼性や正確性を高める取り組みが始まっている．

モノからコトへといわれて久しいが，製造業においては，その基盤となるのは高性能な生産設備や正確な素材，つまり正しい素性のモノがあってこそコトの価値が上がることを忘れてはいけない．モノの基礎となる生産加工技術と工作機械の，基礎研究や的確な技術開発が重要である．産学連携により，課題に対処し，新たな成果を生むことで，より持続可能でスマートな工場を実現することを期待したい．

〔須藤 雅子　ファナック(株）〕

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16.2　切削加工

本節では2023年に国内外の主な学術誌に掲載された切削加工に関する論文について述べる．対象とした学術誌は10誌で，この中で切削加工に関する論文は182編であった．掲載論文数の内訳は表16-2-1に示すとおりであり，本会論文集に3編，英文のJ. Adv. Mech. Des. Sys. and Manuf. に11編，精密工学会誌に3編，砥粒加工学会誌に6編，Prec. Eng. に28編，Int. J. Mach. Tools and Manuf. に13編，Wearに36編，J. Mater. Proc. Tec. に53編，J. Manuf. Sci. Eng. に13編，CIRP Annalsに16編である．また，これらの論文の中で英語で執筆された170編の論文において，筆頭著者の所属機関を国別にまとめると，全22ヵ国で最も多いのは中国で80編と全論文数の約半数を占めている．次いで論文数が多い国が日本（22編），ドイツ（14編），アメリカ（11編），イギリス（7編）であった．

図16‐2‐1に上記の全対象論文（182編）において取り扱われていた加工法の割合を示す．概ねフライスが4割，旋削が3割，ドリルが5分程度である．また，その他として，二次元切削や歯切り，ねじ切加工などの加工法をまとめて2割程度あった．

「chatter」のキーワードが付いた論文が11編あった．びびり振動の解析（1）‐（4）やびびり抑制・切削安定性の向上（5）-（9）など，様々な制振に関する取り組みがなされている．「vibration」のキーワードが付いた論文は22編あり，上述のびびり振動に関する研究の他，楕円振動（10），（11）や超音波振動（12）‐（21）を積極的に活用した加工法に関する論文があった．これらの論文では，Inconel 718などのニッケル基合金や硬脆材，CFRPなど難削材を加工対象としているものが多く見受けられた．

工具摩耗に関する論文は40編あった．定常領域における逃げ面摩耗進行に関する基礎的な研究（22）をはじめ，難削材加工時における工具摩耗の解析（23）‐（34）や新しい取り組みとしてニューラルネットワークを用いた工具摩耗予測モデルを構築（35）するといった論文があった．

「ultraprecision」のキーワードが付いた論文は22編あり，硬脆材料の延性モード切削（36）‐（38）や曲面加工におけるエンドミル・バイトの最適な傾斜角に関する研究（39），（40），ダイヤモンド工具の異方性の影響に関する研究（41），超精密加工のための多刃工具の工具位置補正（42），などに関する取り組みがなされている．

「micro」のキーワードが付いた論文が33編あり，この中で微細加工に関する論文は15編あった．新しい取り組みとして，微細加工時における工具刃先の半径と振れパラメータを，ディープラーニングを用いて同時に特定するといった研究が行われている（43）．

 

表16-2-1　学術誌名と切削加工に関する掲載論文数（2023年）

 

図16-2-1　対象加工法の割合

〔小原裕也　鹿児島工業高等専門学校〕

参考文献

(1) 吉村博仁, 小野寺史弥, 赤木貞之, ステンレス鋼SUS304のタップ加工に関する研究, 砥粒加工学会誌, Vol.67, No.2(2023), pp.95-102.

(2) Nobutoshi Ozaki, Toma Taniguchi, Toshiki Hirogaki, Eiichi Aoyama, Elucidation of the mechanism of chatter mark formation during end-milling and inverse analysis of chatter vibration by two-dimensional discrete Fourier transform of chatter mark, Precision Engineering, Vol.82(2023), pp.116-128.

(3) Masahiro Makino, Koji Utsumi, Hiroyuki Sasahara, Effect of tool posture on chatter vibration in turn-milling, Precision Engineering, Vol.79(2023), pp.335-348.

(4) Jun Deng, Fuji Wang, Rao Fu, Yongquan Lin, Qingsong He, Xing Ma, Prediction of time-varying dynamics and chatter stability analysis for surface milling of thin-walled curved CFRP workpiece, Journal of Materials Processing Technology, Vol.322(2023), DOI: 10.1016/j.jmatprotec.2023.118186.

(5) Toshifumi Atsuta, Hidenori Yoshimura, Takashi Matsumura, Control of chatter vibration in double inserts turning with phase difference of modulations, Precision Engineering, Vol.82(2023), pp.106-115.

(6) Jun Eto, Takehiro Hayasaka, Eiji Shamoto, Proposal of novel chatter-free milling strategy utilizing extraordinarily numerous flute endmill and high-speed high-power machine tool, Precision Engineering, Vol.80(2023), pp.95-103.

(7) Sanz-Calle, J. Munoa, A. Iglesias, L.N. López de Lacalle, Z. Dombovari, Semianalytic stability algorithm in the frequency domain for interrupted milling, International Journal of Machine Tools and Manufacture, Vol.187(2023), DOI: 10.1016/j.ijmachtools.2023.104005.

(8) Sijiang Liu, Juliang Xiao, Yu Tian, Shijun Ma, Haitao Liu, Tian Huang, Chatter-free and high-quality end milling for thin-walled workpieces through a follow-up support technology, Journal of Materials Processing Technology, Vol.312(2023), DOI: 10.1016/j.jmatprotec.2023.117857.

(9) Denghui Li, Wai Sze Yip, Hongrui Cao, Hanqian Zhang, Yuk Ming Tang, Suet To, Chatter suppression in diamond turning using magnetic field assistance, Journal of Materials Processing Technology, Vol.321(2023), DOI: 10.1016/j.jmatprotec.2023.118150.

(10) Jianguo Zhang, Zhenfeng Shen, Xiaoqing Li, Huixin Yuan, Junjie Zhang, Xiao Chen, Junfeng Xiao, Jianfeng Xu, Investigation on the machinability of copper-coated monocrystalline silicon by applying elliptical vibration diamond cutting, Precision Engineering, Vol.82(2023), pp.25-32.

(11) Yang Yang, Jinqian Xiang, Zejia Zhao, An analytical cutting force model for elliptical vibration texturing of nano-grating surfaces, Journal of Materials Processing Technology, Vol.315(2023), DOI: 1016/j.jmatprotec.2023.117901.

(12) Jianguo Zhang, Huixin Yuan, Liqiang Feng, Junjie Zhang, Xiao Chen, Junfeng Xiao, Jianfeng Xu, Enhanced machinability of Ni-based single crystal superalloy by vibration-assisted diamond cutting, Precision Engineering, Vol.79(2023), pp.300-309.

(13) Xiaoliang Liang, Canbin Zhang, Chi Fai Cheung, Chunjin Wang, Kangsen Li, Benjamin Bulla, Micro/nano incremental material removal mechanisms in high-frequency ultrasonic vibration-assisted cutting of 316L stainless steel, International Journal of Machine Tools and Manufacture, Vol.191(2023), DOI: 10.1016/j.ijmachtools.2023.104064.

(14) Rachele Bertolini, Ghiotti Andrea, Nageswaran Tamil Alagan, Stefania Bruschi, Tool wear reduction in ultrasonic vibration-assisted turning of SiC-reinforced metal-matrix composite, Wear, Vol.523(2023), DOI: 10.1016/j.wear.2023.204785.

(15) Zhenlong Peng, Xiangyu Zhang, Yue Zhang, Liangbao Liu, Guangtao Xu, Gang Wang, Minghao Zhao, Wear resistance enhancement of Inconel 718 via high-speed ultrasonic vibration cutting and associated surface integrity evaluation under high-pressure coolant supply, Wear, Vol.530–531(2023), DOI: doi.org/10.1016/j.wear.2023.205027.

(16) Yanan Pan, Renke Kang, Yan Bao, Sen Yin, Zhigang Dong, Study on tool wear mechanism of single-crystal diamond in ultrasonic vibration elliptical cutting of tungsten heavy alloy, Wear, Vol.516–517(2023), DOI: 10.1016/j.wear.2022.204616.

(17) Weihua Zhou, Jinyuan Tang, Zhuan Li, Wen Shao, Jun Wen, Weiwei Huang, Study on scratch hardness in ultrasonic vibration-assisted scratching based on instantaneous contact analysis, Wear, Vol.528–529(2023), DOI: 10.1016/j.wear.2023.204991.

(18) Ziqi Chen, Qian Yu, Keita Shimada, Peng Liu, Yupeng He, Yao Hu, Xibin Wang, Tianfeng Zhou, Masayoshi Mizutani, High-precision and high-efficiency fabrication of blazed grating by ultrasonic-assisted ultraprecision planning, Journal of Materials Processing Technology, Vol.311(2023), DOI: 10.1016/j.jmatprotec.2022.117802.

(19) Weihai Huang, Jiwang Yan, Towards understanding the mechanism of vibration-assisted cutting of monocrystalline silicon by cyclic nanoindentation, Journal of Materials Processing Technology, Vol.311(2023), DOI: 10.1016/j.jmatprotec.2022.117797.

(20) Yuanxiao Li, Feng Jiao, Ziqiang Zhang, Xue Wang, Ying Niu, Mechanical drilling force model for longitudinal ultrasonic vibration-assisted drilling of unidirectional CFRP, Journal of Materials Processing Technology, Vol.319(2023), DOI: 10.1016/j.jmatprotec.2023.118091.

(21) Xiaohui Li, Yonglin Cai, Mingbo Zhao, Yixuan Song, Jiawei Mei, Analysis and modeling of cutting force considering the tool runout effect in longitudinal-torsional ultrasonic vibration-assisted 5 axis ball end milling, Journal of Materials Processing Technology, Vol.318(2023), DOI: 10.1016/j.jmatprotec.2023.118012.

(22) Ryosuke Kataoka, Eiji Shamoto, A new hypothesis of steady-state flank wear progression of cutting tools with similar geometry and its verification, Precision Engineering, Vol.81(2023), pp.181-191.

(23) Hamzah Zannoun, Julius Schoop, Analysis of burr formation in finish machining of nickel-based superalloy with worn tools using micro-scale in-situ techniques, International Journal of Machine Tools and Manufacture, Vol.189(2023), DOI: 10.1016/j.ijmachtools.2023.104030.

(24) Gdula, G. Mrówka-Nowotnik, Analysis of tool wear, chip and machined surface morphology in multi-axis milling process of Ni-based superalloy using the torus milling cutter, Wear, Vol.520–521(2023), DOI: 10.1016/j.wear.2023.204652.

(25) Alain Gil Del Val, Unai Alonso, Fernando Veiga, Miguel Arizmendi, Wear mechanisms of TiN coated tools during high-speed tapping of GGG50 nodular cast iron, Wear, Vol.514–515(2023), DOI: 10.1016/j.wear.2022.204558.

(26) Sergey Grigoriev, Alexey Vereschaka, Vladimir Uglov, Filipp Milovich, Nikolai Cherenda, Nikolay Andreev, Mars Migranov, Anton Seleznev, Influence of tribological properties of Zr-ZrN-(Zr,Cr,Al)N and Zr-ZrN-(Zr,Mo,Al)N multilayer nanostructured coatings on the cutting properties of coated tools during dry turning of Inconel 718 alloy, Wear, Vol.512–513(2023), DOI: 10.1016/j.wear.2022.204521.

(27) Maiara Moreno, Jon M. Andersson, Rachid M’Saoubi, Vyacheslav Kryzhanivskyy, Mats P. Johansson-Jöesaar, Lars J.S. Johnson, Magnus Odén, Lina Rogström, Adhesive wear of TiAlN coatings during low speed turning of stainless steel 316L, Wear, Vol.524–525(2023), DOI: 10.1016/j.wear.2023.204838.

(28) Xiang Li, Guangming Zheng, Jiwang Yan, Xiang Cheng, Yang Li, Enzhao Cui, Tool wear and surface integrity in liquid nitrogen clean cutting of cobalt-based superalloy GH605 with AlTiN coated tools, Wear, Vol.530–531(2023), DOI: 10.1016/j.wear.2023.204962.

(29) Jay Airao, Hreetabh Kishore, Chandrakant K. Nirala, Comparative analysis of tool wear in micro-milling of wrought and selective laser melted Ti6Al4V, Wear, Vol.523(2023), DOI: 10.1016/j.wear.2023.204788.

(30) Marco Sorgato, Rachele Bertolini, Andrea Ghiotti, Stefania Bruschi, Tool wear assessment when drilling AISI H13 tool steel multilayered claddings, Wear, Vol.524–525(2023), DOI: 10.1016/j.wear.2023.204853.

(31) Thomas Childerhouse, Rachid M’Saoubi, Luiz F.P. Franca, Pete Crawforth, Martin Jackson, Machining performance and wear behaviour of polycrystalline diamond and coated carbide tools during milling of titanium alloy Ti-54M, Wear, Vol.523(2023), DOI: 10.1016/j.wear.2023.204791.

(32) Yihang Liu, Daxi Geng, Deyuan Zhang, Yingdong Zhai, Lianxing Liu, Zhefei Sun, Zhenyu Shao, Mingliang Zhang, Xinggang Jiang, Cutting performance and surface integrity for rotary ultrasonic elliptical milling of Inconel 718 with the ball end milling cutter, Journal of Materials Processing Technology, Vol.319(2023), DOI: 10.1016/j.jmatprotec.2023.118094.

(33) Liuwei Guo, Xuezhi Liao, Weiguang Yang, Jianfei Sun, An oscillating milling strategy based on the uniform wear theory for improving service life of the ball-end cutter, Journal of Materials Processing Technology, Vol.317(2023), DOI: 10.1016/j.jmatprotec.2023.117993.

(34) Nils Potthoff, Ankit Agarwal, Florian Wöste, Petra Wiederkehr, Laine Mears, Evaluation of Contrived Wear Methodology in End Milling of Inconel 718, Journal of Manufacturing Science and Engineering, Vol.145. No.10(2023), DOI: 10.1115/1.4062603.

(35) ZHAO Chunhua, FAN Yankun, TAN Jinling, LIN Zhangwen, LI Qian, LUO Shun, CHEN Xi, Tool state prediction model of Tent-ASO-BP neural network based on multi-feature fusion, Journal of Advanced Mechanical Design, Systems, and Manufacturing, Vol.17, No.6(2023), DOI: 10.1299/jamdsm.23jamdsm0082.

(36) Zare, M. Tunesi, T. A. Harriman, J. R. Troutman, M. A. Davies, D. A. Lucca, Face Turning of Single Crystal (111)Ge: Cutting Mechanics and Surface/Subsurface Characteristics, Journal of Manufacturing Science and Engineering, Vol.145, No.7(2023), DOI: 10.1115/1.4057054.

(37) Weihai Huang, Kodai Nagayama, Jiwang Yan, Fabrication of microlens arrays on single-crystal CaF2 by ultraprecision diamond turning, Journal of Materials Processing Technology, Vol.321(2023), DOI: 10.1016/j.jmatprotec.2023.118133.

(38) Weihai Huang, Jiwang Yan, Mechanisms of tool-workpiece interaction in ultraprecision diamond turning of single-crystal SiC for curved microstructures, International Journal of Machine Tools and Manufacture, Vol.191(2023), DOI: 10.1016/j.ijmachtools.2023.104063.

(39) Tianji Xing, Xuesen Zhao, Tao Sun, Zhipeng Cui, Liqiang Wu, Guo Li, Study on the influence of milling tool inclination angle on surface quality and optimal selection in the ultra-precision diamond milling of curved surfaces, Precision Engineering, Vol.84(2023), 56-68.

(40) 中川 恒裕, 鈴木 浩文, 岡田 睦, 鈴木 朗洋, 森田 晋也, 山形 豊, 傾斜切削による無電解Ni-Pめっき金型の表面粗さの改善, 精密工学会誌, Vol.89, No.6(2023), pp.501-505.

(41) P. Cui, G. Li, H.Z. Liu, W.J. Zong, H.J. Zhang, C.Y. Zhang, K. Du, Tool anisotropic wear prediction and its influence on surface topography in diamond turning of oxygen-free copper, Journal of Materials Processing Technology, Vol.318(2023), DOI: 10.1016/j.jmatprotec.2023.118042.

(42) Liqiang Wu, Hanzhong Liu, Wenjun Zong, Analysis and compensation for the dominant tool error in ultra-precision diamond ball-end milling, Journal of Materials Processing Technology, Vol.318(2023), DOI: 10.1016/j.jmatprotec.2023.118034.

(43) Yan Li, Min Wan, Dan-Yang Wen, Wei-Hong Zhang, Deep learning-based method for characterizing the cutter runout phenomenon in micro milling, Journal of Materials Processing Technology, Vol.321(2023), DOI: 10.1016/j.jmatprotec.2023.118151.

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16.3　研削・研磨加工

2023年に国内外の学術誌で発表された研削・研磨加工に関連する論文について調査を行った．調査した論文誌は以下の8誌であり，各誌での掲載数を括弧書きで示す．和文誌は，日本機械学会論文集（1編），精密工学会誌（1編），砥粒加工学会誌（6編），英文誌は，Journal of Advanced Mechanical Design，Systems，and Manufacturing（1編），CIRP Annals（8編），International Journal of Machine Tools and Manufacture（3編），Journal of Materials Processing Technology（22編），Precision Engineering（13編）の合計55編である．掲載誌の内訳を表16-3-1に示す．分野別に分類すると，研削加工に関する論文が32編，研磨加工が23編であり，2022年と比べて研削加工では10編，研磨加工では5編の増加であった．和文誌における論文数は合計8編で，昨年に同じく日本機械学会論文集と精密工学会誌では各1編と少なく，砥粒加工学会誌で研削加工が3編，研磨加工が3編とバランスよく掲載されていた．英文誌では，Journal of Advanced Mechanical Design，Systems，and ManufacturingとInternational Journal of Machine Tools and Manufactureを除く3誌で多く掲載されている．また，英文誌における研削・研磨加工に関する論文数は，研削加工が28編，研磨加工が19編と，研削加工に関する発表が多い．なお英文誌において筆頭著者が日本の研究機関に所属しているものは研削加工が1件，研磨加工が3件であり，昨年に引き続き国外では研削加工に関する研究が活発に行われていることが見受けられる．

論文の内容をみると，研削加工に関する論文では，除去機構の解明や研削能力の改善に関する論文が多く見られた（1）-（8）．これらには硬脆材料の亀裂メカニズム（1）や金属マトリクス複合材料に対する超精密研削時の除去メカニズム（2），メカノケミカル効果を利用したダイヤモンド膜の研削加工挙動（3）を解明したもの，精密研削における動的力シミュレーション（4），アコースティックエミッションと機械学習による研削性能評価（5），弾性砥石（6）やレーザアシスト研削（7），ファインバブルクーラント（8）に関して様々に報告された．近年の環境負荷低減に対する取組み強化に従い乾式研削の報告もあった（9）-（10）．超音波援用研削に関する論文も比較的多く見受けられた（11）-（16）．ベルト研削に対して超音波振動を付与した際の表面生成を対象としたものは珍しい（16）．研削加工時の冷却に関するものでは，砥石内部供給クーラント（17），（18）やナノ粒子含有MQL（19）があった．表面性状の改善やバリ抑制に対して研削力予測するもの（20）や工作物を氷凍結させる（21）発表があり，寸法生成に対しては内面研削シミュレーション（22）や砥石プロファイルに基づく誤差補正（23），砥石負荷に基づくインプロセス速度制御（24）があった．少数ではあるが，ドレッシング（25），（26）やベルト研削（16），（27），（28），歯車研削（29）-（31）も報告されている．また機械学習を活用し適切な砥石仕様を決定する手法（32）の発表もあった．

研磨加工に関する論文においても研磨現象や研磨能力の向上に資する論文が多く報告されており（33）-（38），工具と工作物間の粒子挙動の観察（37）や弾性工具による薄肉工作物の研磨における接触機構の解明（34），スラリ粘度を調整する微細研磨法（35），研磨滞留時間のシミュレーション（36），インパルス放電により遊離砥粒を運動させるもの（37），低環境負荷スラリを用いた際の材料除去機構の解明（38）があった．両面研磨に関しては，研磨パッドの設計（39）やウェハ平坦性の不均一さの原因調査（40）に関して発表された．少数ではあるが，磁気援用研磨（41）-（43）や電解研磨（44），超音波援用研磨（45），ベルト研磨（46），砥粒流動研磨（47）-（48）も行われている．噴射加工では，工作物プロファイルの予測（49）やCFRPとアルミニウム合金の複合材料の加工特性（50），光学ガラスの表面生成および除去メカニズムの解明（51）について報告されている．CMP（Chemical Mechanical Polishing）に関しては，分子動力学に基づくCMPプロセスのシミュレーション（52）やグラファイトナノシートを添加した際の除去メカニズムの解明（53），接触界面のその場観察による除去機構の解析（54），化学研磨における除去速度の安定性向上（55）が報告された．

 

表16-3-1　 2023年に発表された研削・研磨加工に関する論文数

研削 研磨 計
日本機械学会論文集 1 0 1
精密工学会誌 0 1 1
砥粒加工学会誌 3 3 6
Journal of Advanced Mechanical Design, Systems, and Manufacturing 1 0 1
CIRP Annals 5 3 8
International Journal of Machine Tools and Manufacture 2 1 3
Journal of Materials Processing Technology 15 7 22
Precision Engineering 5 8 13
計 32 23 55

〔古木　辰也　中部大学〕

参考文献

(1) Jianqiu Zhang, Xuekun Shang, BinBin He, Bi Zhang: Towards understanding the crack suppression mechanism in brittle materials with high grinding speed at different temperatures, International Journal of Machine Tools and Manufacture, Vol. 193 (2023), 104088.

(2) Sai Guo, Chi Fai Cheung, Lai Ting Ho, Bi Zhang: Microstructural evolution in ultra-precision grinding of Al/SiCp metal matrix composites, Precision Engineering, Vol. 83 (2023), p.12-21.

(3) Yingke Zhou, Jianbing Zang, Shengyao Su, Lixiang Zhao, Chaoyang Zhang, Yungang Yuan, Yanhui Wang, Jing Lu, Xipeng Xu, Pingwei Zhang: Efficient grinding diamond film using chromium-coated diamond grinding wheel based on mechanochemical effect, Journal of Materials Processing Technology, Vol. 320 (2023), p.118123.

(4) Qingyu Meng, Bing Guo, Guicheng Wu, Yang Xiang, Zhenfei Guo, Jianfei Jia, Qingliang Zhao, Kenan Li, Zhaoqi Zeng: Dynamic force modeling and mechanics analysis of precision grinding with microstructured wheels, Journal of Materials Processing Technology, Vol. 314 (2023), 117900.

(5) Jianfei Jia, Bing Guo, Qinghe Zhang, Zhongbo Zhang, Zhenfei Guo, Qingyu Meng, Qingliang Zhao, Quanli Zhang, Zhaoqi Zeng: Grinding performance and acoustic emissions of structured CVD diamond micro-grinding tools, Journal of Materials Processing Technology, Vol. 318 (2023), 118011.

(6) Ashwani Pratap, Shuntaro Yamato, Anthony Beaucamp: Hybrid tool combining stiff and elastic grinding, CIRP Annals, Vol. 72 Issue 1 (2023), p.281-284.

(7) Yi He, Guijian Xiao, Shengwang Zhu, Gang Liu, Zhenyang Liu, Zhongcai Deng: Surface formation in laser-assisted grinding high-strength alloys, International Journal of Machine Tools and Manufacture, Vol. 186 (2023), 104002.

(8) 畑山陽介, 大越広夢, 森 輝海, 吉田太志, 厨川常元, 水谷正義: 高密度ウルトラファインバブル生成装置の開発と研削への適用, 砥粒加工学会誌, 67, No. 12 (2023), p.657-663.

(9) Liming Shu, Zhenlong Fang, Chao Wang, Toshifumi Katsuma, Bi Zhang, Naohiko Sugita: Effect of single-grit wear on surface integrity of hardened stainless steel in dry grinding, CIRP Annals, Vol. 72, No. 1 (2023), p.259-262.

(10) Hao Yang, Jin Xie, Quanpeng He, Junhan Liu, Yuqing Shi: Study on diamond cutting-to-burnishing for thermal-force dispersion in dry metal grinding, Journal of Materials Processing Technology, Vol. 313 (2023), 117874.

(11) Jinrui Xiao, Yiteng Zhang, Zhuan Zhao, Xincheng Xie, Zhongwei Liang: Improved wear resistance of 440C steel ball via ultrasonic strengthening grinding process, Journal of Materials Processing Technology, Vol.322 (2023), 118198.

(12) Fernanda Medina Aguirre, Luis Soriano Gonzalez, Richard Hood, Ming Chu Kong, Donka Novovic, Sein Leung Soo: Assessment of advanced process configurations for improving workpiece surface finish in point grinding, CIRP Annals, Vol.72, Issue 1 (2023), p.267-272.

(13) 山田庸二, 二ノ宮進一, 大林 翔, 杉本里駆, 岩井 学: 粗粒小径軸付砥石による超音波ヘリカルスキャン研削, 砥粒加工学会誌, 67 No. 12 (2023), p.664-669.

(14) 藤本 正和, 福山 修, 山下 富雄, 市川 紀一, 齋藤 幸丸: 超音波援用研削による小径内面の機能性表面創成に関する研究—単粒研削試験による砥粒切れ刃形状の転写性について—, 砥粒加工学会誌, 67, No. 1 (2023), p.36-42.

(15) Zhenyu Yang, Ping Zou, Liang Zhou, Xue Wang, Mustapha Mukhtar Usman: Modeling and experimental analysis of surface topography generation mechanism during ultrasonic vibration-assisted grinding, Precision Engineering, Vol. 80 (2023), p.30-44.

(16) Guijian Xiao, Xiaoqin Zhuo, Shaochuan Li, Benqiang Chen, Zeyong Zhao, Yingxin Wang: Study on surface creation law of planar two-dimensional ultrasonic-assisted abrasive belt grinding, Journal of Materials Processing Technology, Vol. 312 (2023), 117847.

(17) Xiangwu Xiao, Bo Li, Ruitao Peng, Xiuqing Hao, Xiaofang Huang, Yingying Li, Linfeng Zhao, Meiliang Chen, Jiangxiong Gao: Analysis of the material removal and heat transfer during internal cooling grinding of GH4169, Journal of Materials Processing Technology, Vol. 322 (2023), 118199.

(18) Jiawei Tong, Ruitao Peng, Qinghua Song: A Cu-based ceramic porous abrasive ring with phyllotactic pattern in internal cooling grinding of Inconel 718, Journal of Materials Processing Technology, Vol. 315 (2023), 117890.

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16.4　電気・化学加工

放電加工においては，次に示す研究・開発が実施された．極間現象の解明に関しては，高倍率光学レンズ付き高速度カメラを使用した単発放電中における極間現象と材料挙動に関する詳細な観察（1），および，アークプラズマの電子と重粒子のエネルギー保存を個別に扱えるモデルを利用した極間現象のシミュレーション（2）がなされた．形彫放電加工に関する基礎研究では，新規な工具電極材料として銅-ダイヤモンド複合体と銀-ダイヤモンド複合体が提案され，これらの工具電極としての性能が実験的に調査（3）された．ワイヤ放電加工に関する基礎研究では，水平ホプキンソンバー法を利用した気泡による放電反力の測定（4）についての報告がなされた．細穴放電加工に関する研究では，タービンブレードのディフューザ型フィルム冷却用細穴の形成を目的とした多軸制御高速細穴放電加工（5）が提案された．セラミックスの加工に関する研究では，Ti3AlC2セラミックスの放電加工前後における機械的性質の変化に関する調査（6）が行われた．

電解加工においては，次に示す研究・開発が実施された．加工現象の解明に関しては，パルス電解加工において加工面積が大きくなると短パルス幅による加工が実現できなくなる原因を明らかにするための極間と回路の解析（7）が行われた．加工精度の向上に関しては，走査型電解加工において工具電極の走査速度の低下位置で加工深さが増加する問題を解決するための印加電圧の制御方法（8）が提案された．電解液の改善に関しては，電解加工により発生する六価クロムの生成自体を継続的に防止するための電解液の適用方法（9）が提案された．マイクロアレイ形状の形成に関しては，マスクを施したジルコニウム合金に対してポリ塩化アルミニウムを電解液としたジェット加工を適用して微小径穴が集積したマイクロホールアレイを形成するもの（10），および，フォトレジストを利用したマスクと電解加工を利用して直径に対する高さの比が大きい微小な円錐（コーン）の集積したマイクロコーンアレイを形成するもの（11）があった．電解加工の応用として，放電を援用した電解加工によるガラスに対する微小形状の形成とその際に測定した電流波形をもとにした制御方法（12）の提案，および，あらかじめ有機溶媒を塗布した工作物表面に電解ジェット加工用の工具電極を接近させることにより，電解液を工具電極の直下に閉じ込め，この状態でマイクロ電気化学積層造形を実施した結果（13）についての報告がなされた．なお，電解加工の精度向上に着目したレビュー論文（14）が発表された．

化学加工においては，NaCl電解酸化水と超音波振動の併用による無酸素銅材研磨面や45パーマロイ材圧延表面の粗化処理についての検討（15）（16）がなされた．

〔石田 徹　徳島大学〕

参考文献

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(15) 佐藤運海, 川久保英樹, NaCl電解酸化水を用いた無酸素銅材研磨面の粗化処理, 精密工学会誌, Vol.89, No.1 (2023), pp.121–126.

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16.5　エネルギービーム加工

エネルギービーム加工は，ビーム状のエネルギー粒子を材料に供給して加工するプロセスであり，レーザビーム，電子ビーム，イオンビームなどが該当する．本節では，2023年に国内外の主な学術誌に掲載されたエネルギービーム加工に関する論文について述べる．対象とした学術誌は9誌で，138編の論文が公開されていた．その内訳は，日本機械学会論文集で3編，精密工学会誌で2編，砥粒加工学会誌で1編，Journal of Advanced Mechanical Design, Systems and Manufacturingで6編，International Journal of Automation Technologyで7編，Precision Engineeringで4編，International Journal of Machine Tools and Manufactureで11編，Journal of Materials Processing Technologyで91編，CIRP annalsで13編であった．除去・変形・付加加工で分類すると，付加加工の1つであるAdditive Manufacturing（AM）に関する論文が91編と突出して多く，同じ付加加工に分類される溶接や溶射に関する論文が21編と続き，パルス波・連続波レーザを用いた除去加工に関する論文が18編，変形加工に関する論文が2編，材料の表面改質に関する論文が6編であった．

3Dプリンタと呼称されることが多いAMは，2009年にASTM（American Society for Testing and Materials）によって規定された用語で，7種類に分類される各種AMの多くでエネルギービームが使用されている．91編の論文の内訳は，粉末床溶融結合法（Powder Bed Fusion：PBF）が55編，指向性エネルギー堆積法（Directed Energy Deposition：DED）が32編，材料噴射法（Material Jetting：MJT）が1編，レビューが3編である．各種AMの熱源で分類すると，レーザを用いたPBFが53編，電子ビームを用いたPBFが2編，レーザを用いたDEDが23編，電子ビームを用いたDEDが1編，アーク放電を用いたDEDが7編である．AMに用いる材料で分類すると，アルミニウム系合金が18編，ニッケル基系合金が19編，チタン系合金が14編，ステンレス鋼，マルエージング鋼およびSKD系などの鉄系が28編，セラミックスが2編であり，殆ど全てが金属材料を使用していた．

AMの多くは，熱源を用いて材料の溶融・凝固を繰り返しながら3次元形状を得るプロセスであり，熱源や環境因子を含めたパラメータが多く，これらが造形品質に影響する主要な因子であるにもかかわらず，各パラメータが相互に影響し合うことで現象理解が困難となる．これらを解決するアプローチとして，PBFに関する取り組みでは造形物の疲労寿命を予測する提案（1），熱源近傍で形成される溶融池の形成メカニズムや特性にかかる検討（2，3，4，5），造形物に生じる空隙（7，8，9，10）や割れ（11，12，13）の発生要因や機械的特性に与える影響，AEセンサによる造形様相のモニタリングと機械学習による欠陥検知手法の提案（14），レーザ照射部の可視化と深層学習によるスパッタ検出法の提案（15），造形物の異方性に起因した残留応力分布の検討（16），造形条件が造形物の疲労特性に及ぼす影響の調査（17）が行われている．造形用の粉末材料に関する取り組みでは，粉末の粒度分布が造形物の表面性状に及ぼす影響 （18），Fe-Si系合金粉末に対するSi添加量の増加（19），銅粉末に対するタングステン粒子の添加（20），アルミニウム合金粉末に対するSiの添加（21），チタン合金粉末に対するSiC繊維の添加（22）による造形物特性の改善効果，水素化脱水素法で造粒された純チタン粉末（23）や水アトマイズ法で造粒されたステンレス鋼粉末（24）の造形特性が調査されている．造形環境に関する取り組みでは，チャンバ内部に含有する酸素や水分が造形特性に及ぼす影響（25，26，27，28）やチャンバ内部の不活性ガス流れが造形特性に及ぼす影響（29）が調査されている．また，高速造形や高精度造形に向けて高出力レーザを用いた造形物の特性（30，31），材料の再利用に向けて造形中に生じる粉末表面の酸化が造形特性に及ぼす影響（32），溶融池に生じる温度勾配が造形物の組織に及ぼす影響（33），造形物の特性向上に向けた後処理技術（34），ラティス構造体の造形特性（35），高重力下での造形特性（36）が調べられている．また，造形物の実装に向けた検討では，ポーラス構造体を離型材の滲透に用いるダイカスト金型の開発（37），切削加工との複合による射出成形金型の高機能化（38），潤滑油が内部から浸透する切削工具の開発（39），燃料電池の造形に向けた材料開発（40）が報告されている．その他，造形の後処理で必要となるサポート構造体の造形特性が評価されている（41）．

DEDで熱源としてレーザを用いる取り組みでは，造形物内部の温度 （42，43，44）やレーザ走査方法による造形様相の変化（45），デフォーカスレーザ照射による造形物の密度（46）や表面様相の制御（47），熱解析を併用した溶融池の温度制御（48），溶融池の可視化による造形様相の制御（49），融点が低い液相のSnを用いたチタン合金造形時の冷却特性の改善効果（50），予熱による内部発生クラックの抑制効果（51）や造形様相の改善効果（52），切削加工との複合による蓄熱の抑制効果（53），ブルーレーザを用いたAl合金造形特性の改善効果（54），機械学習を用いた造形物特性の予測法（55），造形物のインプロセス計測による次層造形時の条件最適化法（56）が調べられている．DED用の材料に関する取り組みでは，Al-Cr-Sc-Zr合金（57）や機械学習を用いたAMに適したチタン合金（58），チタン合金とセラミックスの傾斜材料（59），TiH2を用いたステンレス鋼のポーラス構造体（60），ステンレス-インコネル傾斜材料の造形物特性を改善する熱処理（61），供給酸素量の制御による部分溶融物の製作と組織制御（62）が提案されている．また，造形環境に関する取り組みでは窒素とアルゴンの混合ガスによる造形物特性の改善（63）が報告されている．さらに，DEDで熱源として電子ビームを用いる取り組みでは，複数の電子ビームを用いた造形様相の改善（64）について調べられている．一方，熱源としてアーク放電を用いる取り組みでは，レーザピーニングによる造形物特性の改善（65），摩擦攪拌接合との複合による造形物組織（66）や疲労特性（67）の改善，超音波振動の援用による造形物特性の改善（68），造形物の機械特性改善に向けた熱処理方法の提案（69）が行われている．

レーザを用いた溶接に関する取り組みでは，プルーム光のモニタリング（70）や位相コントラスト法（71）を用いた溶接様相の管理法，レーザ光の回転走査（72），ヒートシンクおよび超音波の援用（73），雰囲気圧力（74），磁界（75）による溶接特性の改善法，溶接後熱処理による溶接部組織の改善法（76），コールドスプレーを用いたFe膜の追加によるFe-Al溶接特性の改善法（77）が提案されている．また，解析を併用したレーザ溶接特性（78，79），レーザを用いたMIG溶接での溶融治様相（80），ブルーレーザを用いた電気鋼板（81）やAl-Cu板（82）の溶接特性，Mg合金の酸化膜が溶接特性に及ぼす影響（83）が調べられている．

パルス幅がピコ秒やフェムト秒の極短パルスレーザを用いた取り組みでは，超鋼合金（84）の微細加工，Ni基合金の微細穴開け加工（85），ガラスのスライシング加工（86），炭化ケイ素（87），Al合金（88），チタン合金（89）の表面改質，異種樹脂の接合（90），付加加工と除去加工の複合によるステンレス鋼板の微細加工（91）が行われている．また，SiC単結晶で形成される周期構造の創成メカニズム（92）や材料の予熱による被削性の改善効果（93）が調べられている．また，パルス幅がナノ秒である短パルスレーザを用いた取り組みでは，ジルコニア多結晶（94）やAl系材料（95，96）の加工特性が調べられている．一方，連続波のレーザを用いた取り組みでは，ブルーレーザを用いたCu板の溶融特性（97），近赤外レーザを用いた工具鋼の再溶融特性（98），レーザを斜め方向からレーザ照射した時の鉄系材料の溶融・凝固特性（99）が調べられている．

その他のレーザを用いた加工に関する取り組みでは，レーザ援用加工（100，101），レーザフォーミング加工（102，103），レーザピーニング加工（104，105，106），レーザクラッディング（107）が行われている．

〔古本達明　金沢大学〕

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16.6　工作機械

2023年に国内の学術誌7誌で発表された工作機械に関連する論文を調査したところ，54編の論文が発表されていた．その内訳は，和文誌では日本機械学会論文集で4編，精密工学会誌で5編，砥粒加工学会誌で1編，英文誌では Journal of Advanced Mechanical Design, Systems and Manufacturingで7編，International Journal of Automation Technologyで10編，Precision Engineeringで27編となった．

分野別に分類すると，工作機械本体・要素に関する論文が6編，工作機械のモデル化・モニタリングに関する論文が14編，運動誤差の計測と補正に関する論文が7編，制御に関する論文が10編，振動・びびり振動に関する論文が4編，熱特性に関する論文が5編，その他の論文が8編だった．

工作機械本体・要素に関する研究では，主軸スピンドルに関する研究が複数報告されている．スピンドルの動特性（1）や，各種素材，冷却方式を導入したスピンドルの熱特性（2，3），ビルトインモーターの温度制御フィードバック（4）などがある．また，他にも，すべり案内の摩擦特性（5）や静圧リードスクリュー送り装置における変位（6）についての報告がおこなわれている．

工作機械のモデル化・モニタリングに関する研究では，実稼働中のモニタリング情報から，モデルパラメータを同定する研究（7）や，機械の状態監視（8，9），切削状態のモニタリング（10，11）や，切削抵抗のモニタリング（12），工具状態の監視（13，14，15），加工対象物の推定（17，18）に関する研究において，複数の論文が見られた．

これらの取り組みにおいては，データ駆動型のモデルを用いたアプローチが複数みられ（12，13，14，16），メカニズムが複雑で単純なモデル化の難しい現象を考慮しようとする工夫が見られる．この他にも，同時5軸制御加工における5軸機械の運動学モデルの記述に関する研究（19）や，機上計測に関する研究（20）が行われていた．

運動誤差の計測と補正に関する研究では，計測手法に関する研究として，磁気式アブソリュートエンコーダ（21）と回転テーブルの誤差分離（22）についての報告が行われていた．また，ロボットマシニングへの注目に合わせて，ロボットの運動誤差の測定法および補正法（23，24，25）についての研究の数が多かった．また，同時多軸工作機械の運動精度評価方法について（26）や，画像処理による位置決め精度評価（27）についての研究も見られた．

制御に関する研究では，高速超精密ステージシステムを対象とした位置決めシステム（28），ゲインスケジューリングロバストコントローラ（29）といったシステムの開発や，非線形特性を考慮したシミュレーションモデル（30）に関する研究が見られた．また，ファストツールサーボについては複数の研究（31，32，33，34）がおこなわれており，機構や装置に関するもの（31，32）から，時間遅延の推定法（33），ファストツールサーボ向けの制御点計画法（34）などが見られた．他には，スマート超砥粒ホイールによるインプロセス速度制御（35）や輪郭運動誤差を低減するためのパス生成や補間方法に関する研究（36，37）が行われている．

振動・びびり振動に関する研究では，回避の方法として超多刃エンドミルを用いたびびり回避フライス加工法（38），ダブルインサート工具を用いた旋削における再生びびり振動抑制（39）が見られた．また，解析では，ターンミリングにおけるびびり安定性の解析（40）や，加工後のびびりマークから切削中の再生びびり振動の逆解析（41）といった研究が見られた．

熱特性に関する研究では，直動ガイドに熱変形が与える影響の調査（42）が行われている．また，工作機械の温度分布による熱誤差のクラウド上での推定（43）や，デジタルツインの応用としてエンドミルシャンクの温度データから工具刃先温度をリアルタイム推定（44）する研究が見られた．工作機械本体の熱挙動評価においては，アーティファクトを用いる研究（45）や，3次元レーザープロファイラを用いる研究（46）が見られた．

その他の研究では，工作機械状での新しい加工法に関連して，CNC自動旋盤上での摩擦圧接（47），バレル工具に対応した工具経路補間（48），薄板材に対応した両面バニシング（49）に付いての研究が見られた．また，機械加工におけるロボット利用に関して，マシニングセンタと協働ロボットの仕上げ作業統合に関する研究（50），垂直多関節型ロボットによる加工の姿勢最適化・加工精度向上に関する研究（51）が見られた．他には，マイクロレンズアレイ切削時のツールセッティング誤差補正（52），深層学習による加工条件最適化（53），AR技術による旋盤加工技能の伝承支援（54）といった研究が見られた．

〔金子順一 埼玉大学〕

参考文献

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(39) Control of chatter vibration in double inserts turning with phase difference of modulations, Precision engineering, Vol.82 (2023), https://doi.org/10.1016/j.precisioneng.2023.03.011

(40) Effect of tool posture on chatter vibration in turn-milling Precision engineering, Vol.79 (2023), https://doi.org/10.1016/j.precisioneng.2022.11.013

(41) Elucidation of the mechanism of chatter mark formation during end-milling and inverse analysis of chatter vibration by two-dimensional discrete Fourier transform of chatter mark, Precision engineering, Vol.82 (2023), https://doi.org/10.1016/j.precisioneng.2023.03.012

(42) 熱変形を考慮した直動ガイド負荷分布の解析に関する研究, 精密工学会誌, Vol.89, No.10(2023), https://doi.org/10.2493/jjspe.89.777

(43) Cloud-based thermal error compensation with a federated learning approach, Precision engineering, Vol.79 (2023), https://doi.org/10.1016/j.precisioneng.2022.09.013

(44) 工具刃先温度のリアルタイム推定のためのModel Order Reductionを利用したバーチャルセンサ, 日本機械学会誌論文集, Vol89, No.928(2023), https://doi.org/10.1299/transjsme.23-00159

(45) Characterization and uncertainty analysis of volumetric error variation with temperature, Precision engineering, Vol.81 (2023), https://doi.org/10.1016/j.precisioneng.2023.01.015

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(47) CNC自動旋盤による摩擦圧接に関する研究, 精密工学会誌, Vol.89, No.8(2023), https://doi.org/10.2493/jjspe.89.648

(48) バレル工具に対応した5軸制御加工のための工具経路補間手法の開発, 精密工学会誌, Vol.89, No.11(2023), https://doi.org/10.2493/jjspe.89.850

(49) Study on the Surface Enhancement of Thin-Walled Metallic Materials Using a Novel Double-Side Burnishing Tool, Int. J. Automation Technol., Vol.17 No.5, pp. 458-468, 2023, https://doi.org/10.20965/ijat.2023.p0458

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16.7　工具および工作機器

2023年に国内外の学術誌9誌で発表された工具および工作機器に関連する論文を調査したところ，40編の論文が発表されていた．その内訳は，和文誌では日本機械学会論文集で2編，精密工学会誌で1編，砥粒加工学会誌で1編，英文誌ではInternational Journal of Machine Tools and Manufactureで1編，Precision Engineeringで5編，Journal of Materials Processing Technologyで5編，CIRP annalsで2編，Journal of Manufacturing Processesで22編，Journal of Advanced Mechanical Design, Systems and Manufacturingで1編，であった．

分野別に分類すると，旋削に関する論文が10編，エンドミル・フライス加工に関する論文が6編，ドリル加工に関する論文が1編，砥粒加工に関する論文が10編，周辺装置に関する論文が5編，その他の論文が8編だった．

旋削に関する論文では，びびり振動など動的現象に関する論文が多かった（1，2，3）．工具摩耗に関する論文も多く，工具摩耗の予測に関する論文（4）や，コーティングやテクスチャリングによる工具摩耗の抑制に関する論文（5，6）がみられた．また，ダイヤモンド工具を用いた超精密旋削加工に関する論文（7，8，9）とレーザ加工によってテクスチャリングを施した特殊なマイクロ溝加工用工具に関する論文（10）があった．

エンドミル・フライス加工に関する論文においても，びびり振動など動的現象に関する論文が多い（11，12）．また，工具形状を工夫することによって，切削抵抗の低減やコストの低減を図った研究に関する論文が見られた（13，14，15）．また，バレル工具を用いた加工のための工具経路補間手法に関する論文もあった（16）．

ドリル加工に関する論文では廃油を用いたMQL手法の効果を検証する論文があった（17）．

砥粒加工に関する論文では，研削加工に関する論文が6編，研磨加工に関する論文が4編あった．研削加工に関する論文では，SiCやcBNなどの硬脆材の加工に関する論文が見られた（18，19，22）．また，砥粒配置の工夫や砥石ホイールへの冷却回路の設置など，工具の改良に関する論文が多かった（19，20，21）．また，ミスト潤滑による研削加工に関する論文も見られた（23）．研磨加工に関する論文では，化学機械研磨に関する論文が最も多く，2編見られた（24，25）．また，流体のせん断増粘性（Shear Thickening）を利用した研磨手法（26）や，研磨加工のための振動減衰装置に関する論文（27）があった．

周辺装置に関する論文では，圧電素子を用いた微動機構に関する論文が見られた（28，29）．また，加工液の供給装置に関する論文では，高圧クーラント（30）とミストクーラント（31）に関する装置が研究されていた．振動減衰のための冶具に関する論文もあった（32）．

その他の論文としては，様々な加工法に関して工具や装置の工夫に関する論文が見られた．加工液の供給とその効果に関する論文（33，34），ナノ双晶cBNの利用（35）やテクスチャの付与（36）など工具の工夫に関する論文，シリカエアロゲル加工用の工具に関する論文（37），放電加工に関する論文（38，39），切削工具に類似した工具を用いた切削摩擦加工に関する論文（40）があった．

〔河野大輔　京都大学〕

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16.8　加工計測

本節では，2023年に報告された計測技術の中でも，特に機械加工と関わりの深いオンマシン計測（On-machine Measurement）に関する論文について述べる．オンマシン計測は，その名の通り工作機械の上で行われる計測であり，その計測対象は被削材の形状や寸法，工具の形状，工作機械の運動誤差など様々である． 2023年では，国内外の論文誌を調査したところ22件の報告があった．その内訳は，和文誌では，精密工学会誌（1件），砥粒加工学会誌（1件），英文誌では，Measurement（5件），IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement（3件），The International Journal of Advanced Manufacturing Technology（3件），Sensors（1件），International Journal of Computer Integrated Manufacturing（1件），Optics Express（1件），International Journal of Precision Engineering and Manufacturing（1件），Journal of Manufacturing Processes（1件），Optics and Lasers in Engineering（1件），Engineering Research Express（1件），Precision Engineering（1件），CIRP Journal of Manufacturing Science and Technology（1件）であった．ここでは，計測対象ごとに分類して紹介する．計測は様々な領域で活用されているため，他の節で紹介された論文と重複がある可能性があることをあらかじめ断っておく．

オンマシン計測の中でも，2023年に最も報告が多かったのは，接触式のプローブ（タッチトリガプローブ）における被削材の形状計測に関するものであり，全部で8件あった．これらは，加工結果の速やかな評価や追加工における加工量の決定に用いられ，高精度な加工の実現のために行われている．薄肉部品の輪郭加工における被削材の変形を接触式プローブによる形状計測から補正する技術（1），プローブ半径の誤差による形状計測の誤差を補正する技術（2），プローブを走査するときの工作機械の運動誤差を考慮した形状計測に関する技術（3，4），形状計測結果から設計形状との誤差を予測してリアルタイムで補正するための技術（5，6）が報告されている．また，接触式のプローブでは離散的な測定ポイントで形状を計測するため，その測定ポイントの決定の仕方が計測の精度に大きく影響する．そこで，設計形状に応じて戦略的に測定ポイントを決定する方法論（7，8）についても報告されている．一方で，非接触な形状計測手法として，光学的な手法について4件報告されている．すべての報告で，クロマティック共焦点法という色収差に基づいた変位計測手法を用いていた（9，10，11，12）．これらは主にダイヤモンド工具を用いた超精密加工機におけるオンマシン計測に用いられており，接触式のプローブを用いた手法における計測対象よりも小さい構造を計測対象としている特徴がある．また，クロマティック共焦点法を用いた計測においてもオンマシン計測に特有な不確かさ要因である工作機械の振動についても報告されている（11）．

形状ばかりでなく，単純な寸法や位置を計測する技術に関しても報告されている．穴の内径を三角測量法に基づいたレーザ変位計によって計測する技術（13），円筒形上の外径をマシンビジョンつまりカメラによって撮影した画像から計測する技術（14），穴の位置を光切断法によって計測する技術（15）が報告されている．

さらに，工具の形状および摩耗を計測する技術も報告されている．銅基板に工具先端を押し付けてその圧痕の形状から工具の形状を計測する技術（16），工具をカメラで撮影した画像から摩耗や工具の状態を計測する技術（17，18）が報告されている．

被削材の形状や寸法，工具の形状にとどまらず，工作機械自身の運動誤差に関するオンマシン計測に関しても報告されている．多数の温度センサを様々な位置に取り付け，接触式のプローブによる計測と組み合わせることによって熱による運動誤差を計測していたり（19，20），光切断法に基づくレーザプロファイラと組み合わせることによって運動誤差を計測していたり（21），加速度センサを用いてびびり振動を計測する報告（22）が見られた．

以上のように，オンマシン計測は，加工精度や加工効率の向上を目的として，被削材料の形状計測ばかりでなく，工具の形状や工作機械の運動誤差など多岐にわたるものを対象としていることがわかった．

〔上野原 努　大阪大学〕

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