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 授業科目
 Course Title
工作機械
Machine Tools
 担当者
 Instructor
教授   中尾 陽一  前学期 火曜日3時限
 単 位
 Credit
2

到達目標 Target to be Reached
 本講義の達成目標は、受講生が(1)工作機械の特徴や用途を理解すること、(2)代表的な工作機械の用途を理解すること、(3)工作機械の特徴と機械設計(部品形状創成)との関係を理解すること、(4)工作機械の構造や駆動方式を理解すること、(5)高精度加工を実現するために必要な諸原理や考え方を理解することである。
 
授業内容 Course Content
 工作機械は自動車、航空機、その他のさまざまな産業用機械を作るための機械である。したがって、「機械」を生み出すための「機械」という意味から、工作機械は「母なる機械」、あるいは「マザーマシン」とも呼ばれている。高い精度を有するさまざまな「機械」を作るためには、それよりも高い精度を有する高性能な工作機械が必要不可欠であり、そのため工作機械には非常に高い運動精度、形状精度、制御性能が求められている。「機械」の場合、ダメな親(工作機械)からは、優れた子(機械、機械部品)は生まれないのである。このため、工作機械には、多くの高度技術が集約されている。例えば、工作機械の設計においては、他の一般機械の設計よりも厳しい条件が課せられていて、これを満足するための設計方法が採られている。また、現在、製作されるほとんどの工作機械は、コンピュータにより制御されるCNC工作機械であり、これには多くの最先端メカトロニクス技術が用いられている。
 本講義では、工作機械の精密な動きを作り出す技術について講義する。この講義で扱う内容は、工作機械の開発設計に限らず、多くの機械システムの開発設計に役立つ内容である。また、機械部品の多くは、工作機械によって創成される。したがって、本講義で学ぶ工作機械に関する事項は、各種製品の開発や設計を行う技術者に必要不可欠な内容である。
 
授業計画 Course Planning
 各回の授業内容は一応次のように予定しているが、履修者の理解状況や時間の関係で変更する場合もある。
授業に際しては、予習として配布資料を読んでくること、すでに学んだ事柄で理解不足な箇所があれば、各自調べておくこと。
 また、復習としては、講義で説明された内容を配布資料や講義ノートを用いて再確認し、理解を深めておくこと。
1. シラバスの記載事項についての確認,工作機械の概要
 工作機械の定義,工作機械産業の状況,加工精度とは何か(加工の精密さと精確さの違い),母性原理
2. フライス盤とマシニングセンタ
 代表的なフライス加工,多軸マシニングセンタによる加工,基本構造と加工動作, 制御軸数,ボールねじによる駆動方式,工作機械の熱変形,ボールねじの支持方法,フィードバック制御系(オープン,セミクローズド,クローズドループ)
3. 旋盤による加工と基本動作
 旋盤による代表的な加工法,切削抵抗の3分力,切削による消費エネルギー,スピンドル用モータの動力
4. ナローガイドとは:滑らかに動かすための技術
 簡略化モデルによる検討
5. ナローガイドとは:滑らかに動かすための技術
 旋盤の案内面による検討
6. 送り駆動テーブルのモデル
 送り駆動のためのねじについて,摩擦角
7. 送り駆動テーブルのモデル
 送り駆動のための所要動力,送り駆動系の効率
8. 超精密工作機械の特徴と静圧軸受
 超精密工作機械の用途,超精密工作機械の要求性能,静圧軸受の構成と特徴,静圧軸受の基本性能,静圧ねじ
9. 工作機械の設計方式:工作機械の設計は一般機械の設計と何が異なるか?
 一般機械の設計方式(応力基準の設計)
10. 工作機械の設計方式:工作機械の設計は一般機械の設計と何が異なるか?
 工作機械の設計方式(変位基準の設計),比剛性
11. 案内面の創成
 各種加工法と達成可能な表面粗さ,母性原理を超える加工の実現,精密平面の創成:きさげ、三面擦り合わせの原理,超精密加工,三面合わせ加工の禁止
12. エンジンピストンの加工と制御性能
 エンジン用ピストンの形状特徴,エンジン用ピストンの加工方法,ピストン旋盤の制御性能
13. 工作機械の熱特性 
 工作機械の温度変化について、熱容量、加工誤差への影響を抑制する方法
14. 部品の新しい創成技術:3Dプリンタによる造形
 3Dプリンタによる造形と工作機械による形状創成との違い,3Dプリンタによる造形原理
15. 試験及び解説/質疑応答
 
授業運営 Course Management
 講義は、配布資料に沿って行う。さらに、配布資料に加えて板書、ビデオその他の視聴覚教材を用いる。
 
評価方法 Evaluation Method
 評価は定期試験(70%)により行う。また、理解度をチェックするために中間試験(30%)を行う。工作機械の種類と加工法を知るとともに、高い加工精度を実現するために工作機械に採用されている要素技術や工作機械の設計原理、さらには高い運動・制御性能を実現するために用いられている諸技術を理解することを到達目標とする。
 
オフィスアワー Office Hour (s)
 随時、講義後、その他メールや研究室で質問を受け付けます。
 火曜日4限 nakao@kanagawa-u.ac.jp
 
使用書 Textbook (s)
 書き込み式の資料を配布します。
参考書 Book (s) for Reference
 伊東誼、森脇俊道『工作機械工学』[コロナ社]

 
 
 
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