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機械工学年鑑2025

16．加工学・加工機器

16.1　概論

2024年の日本の工作機械業界の受注額は，前年比0.1%減の1兆4851億円であった．これは過去8番目に高い水準であり，外需が好調だった一方で，国内では半導体関連，自動車関連の回復が期待されたが調整局面が続く形となり内需は伸び悩んだ．外需の受注額は前年比3.4%増の1兆435億円で，4年連続で1兆円を超える結果となった．他方，内需は前年比7.4%減の4415億円となり，2年連続で減少した．地域別では，アジアが前年比21.0%増の5172億円と好調で，中国やインドがEVやIT関連向けを中心に特に大きな伸びを示した．一方，欧州は前年比19.1%減の1888億円と低迷した．2025年の日本の工作機械業界は回復基調が期待されているが，2025年4月にトランプ政権が示した24%の相互関税の影響が懸念される．

JIMTOF 2024（第32回日本国際工作機械見本市）が「技術のタスキで未来へつなぐ」のテーマの下で開催された．来場者数は129,018人（内，海外来場者数は10,423人）であった．「アカデミックエリア」が南4ホールに新設され，学生が出展企業の担当者と直接交流のできる「キャリアマッチングスクエア」などの新規企画も実施された．人材育成と人材の確保は関連業界においても喫緊の課題となっている．

展示においては，工作機械業界がデジタル技術や環境対応を含む革新を追求し，持続可能で効率的なものづくりの実現を目指す姿勢が色濃く表れたものが多く見られた．EVを中心にギガキャストが注目されており，ギガキャスト部材の後加工向けの大型機械の展示があった．また，モータやバッテリなどの生産に関連してFSW（摩擦攪拌接合）を可能とするマシニングセンタなどの展示も目立った．ロボットを用いた切削やFSWにおいては，剛性向上や外力による軌跡のずれを補正するなどの制御により，従来より精度の高い切削やFSWを可能としている．

また，人手不足に対応するため，工作機械にロボット，搬送装置，検査機器などを組み合わせた自動化システムが多数展示された．AGVや自律移動ロボットを活用した工程間搬送の自動化，協働ロボットと検査機器の統合，AIとIoTを組み合わせたスマートファクトリー向け自動化などが注目された．

Additive Manufacturing（AM）においては，Powder Bed Fusion（PBF）, Directed Energy Deposition（DED）など主要な金属AMそれぞれの特徴に合わせて，実用化にアプローチする提案が多く見られた．特に，DED方式ではメッキなどの従来工法の代替として表面機能の付与に活路を見出す提案が多く見られた．製造スピードが高くリードタイムを削減すると同時に，CO2削減に寄与し，さらにコストも低減することが示され，普及に弾みがつくことを期待したい．材料や後工程，造形モニタリング，AM向けのCAMシステムなど周辺技術も重要であり，新しい取り組みが見られた．

加工学・加工機器の分野は，以上のような世界のものづくりを根本で支えている技術であり，デジタル技術や環境対応を含む革新を追求し，持続可能で効率的なものづくりを実現することが求められている．日本が強みとしてきた高度な要素技術をIoTやAIを駆使して最大限に引き出すことが必要である．要素技術の普遍的な基礎研究と，DX（Digital Transformation）を有効に利用して実用化へと繋げる開発研究を産官学の連携で推進していかなければならない．

〔笹原 弘之　東京農工大学〕

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16.2　切削加工

本節では2024年に国内外の主要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．調査対象とした学術誌10誌に掲載された切削加工に関する論文は142編で，内訳は日本機械学会論文集に4編，英文誌のJournal of Advanced Mechanical Design, Systems and Manufacturing に16編，精密工学会誌に2編，砥粒加工学会誌に3編，Precision Engineeringに33編，International Journal of Machine Tools and Manufactureに11編，Wearに18編，Journal of Materials Processing Technologyに28編，Journal of Manufacturing Science and Engineeringに14編，CIRP Annalsに13編であった．またこれらの論文のうち英語で執筆された133編の論文を筆頭著者の所属機関を国別にまとめると，全15ヵ国で最も多いのは中国で70編と全論文数の約半数を占め，次いで日本（19編），以下アメリカ（7編），ドイツ（6編），イギリス（6編）であった．

取り扱われていた加工法の割合はフライス加工が約3割，旋盤加工が1割で，その他にドリル穴あけ，歯切り，ねじ切り，超精密切削加工などの他，切削における切りくず生成メカニズムを２次元切削実験により検討を行った論文があった(42)(45)(120)(122)(124)(134)．

題目に「vibration」が含まれる論文は25編あり，超音波振動（例えば11など）や楕円振動（例えば16など）を援用した加工法に関する論文があった．これらの論文ではニッケル基耐熱合金などの難削材やガラスのような硬脆材を加工対象としているものが多く見受けられた．さらに振動に加えて磁場(65)やレーザー (97）(109)の援用を併用するなどの新しい取り組みがみられた．工具摩耗に関する論文は20編あった．難削材切削における工具摩耗予測（31）や加工中の工具摩耗状態のモニタリングに関する論文(4)(34)(57)(67)(140)があった．題目に「ultraprecision」が含まれる論文は7編あり，ナノ多結晶銅の超精密切削シミュレーション(30）や単結晶サファイヤの超精密切削の分子動力学シミュレーション(32)など，切削時の材料分離と切りくず生成メカニズムに関する検討がなされていた．近年普及が進んでいるアディティブ・マニュファクチャリングにおける金属粉末溶融凝固材の切削加工特性に関する論文(16)(37)(76)(82)(88)(114)(123)が注目される．また2024年は多くのレビュー論文が発表されており，脆性材の超精密切削における脆性・延性モード遷移メカニズム研究に関するレビュー(43)，超音波援用フライス加工研究に関するレビュー(58)，切削で排出された切りくずの再利用に関する研究レビュー(107)，圧縮黒鉛鋳鉄の切削加工特性研究に関するレビュー(111)，ダイヤモンド工具による鉄鋼材料の切削加工特性研究に関するレビュー(115)，持続可能な切削加工研究動向レビュー(141)が挙げられ，中でも生産加工のSDGsを意識した切削加工における廃棄物やCO2排出量削減を視野に入れた研究レビューが2編発表されたことが注目される．

〔酒井 克彦　静岡大学〕

参考文献
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  9. Ilia RADCHENKO, Wataru TAKAHASHI, Hidebumi TAKAHASHI and Hiroyuki SASAHARA, Internal coolant circulation-based tool design to reduce the temperature and heat spreading when turning SUS304 Stainless Steel, Journal of Advanced Mechanical Design, Systems, and Manufacturing, Vol.18, No.4(2024), DOI: 10.1299/jamdsm.2024jamdsm0035
  10. Shota MATSUI, Nobutoshi OZAKI, Toshiki HIROGAKI, Eiichi AOYAMA, Influence of pilot hole on cutting force during threading with wireless holder system, Journal of Advanced Mechanical Design, Systems, and Manufacturing, Vol.18, No.4(2024), DOI: 10.1299/jamdsm.2024jamdsm0040
  11. Naofumi TSUJI, Akira SAKURADA, Kota TAKASHIMA, Keisuke HARA, Hirofumi KAWAMURA, Kazuto MIYAWAKI and Hiromi ISOBE, Enhancing engagement behavior in small-diameter deep drilling through ultrasonic vibration-assisted drilling and quantitative evaluation of hole dimensions, Journal of Advanced Mechanical Design, Systems, and Manufacturing, Vol.18, No.4(2024), DOI: 10.1299/jamdsm.2024jamdsm0041
  12. Kazuki KANEKO, Jun SHIMIZU and Keiichi SHIRASE, Voxel-based end milling simulation of machining error induced by elastic deformation of tool and workpiece, Journal of Advanced Mechanical Design, Systems, and Manufacturing, Vol.18, No.4(2024), DOI: 10.1299/jamdsm.2024jamdsm0042
  13. Ryuta SATO, Zongze LI and Shigehiko SAKAMOTO, Tool path design for cube-machining test to minimize influence of Z-axis reversal error motion, Journal of Advanced Mechanical Design, Systems, and Manufacturing, Vol.18, No.4(2024), DOI: 10.1299/jamdsm.2024jamdsm0043
  14. Rei MATSUMURA, Isamu NISHIDA and Keiichi SHIRASE, Process design and tool path generation for end milling considering tool life, Journal of Advanced Mechanical Design, Systems, and Manufacturing, Vol.18, No.4(2024), DOI: 10.1299/jamdsm.2024jamdsm0044
  15. Shoichi TAMURA and Takashi MATSUMURA, Cutting process in non-step drilling of deep hole with tool wear progress, Journal of Advanced Mechanical Design, Systems, and Manufacturing, Vol.18, No.4(2024), DOI: 10.1299/jamdsm.2024jamdsm0045
  16. Shunsaku KAWASAKI, Norio YAMASHITA, Shinya MORITA and Hideo YOKOTA, Observation of chip-producing behavior in ultraprecision diamond cutting of additively manufactured Alloy 718 utilizing ultrasonic elliptical vibration, Journal of Advanced Mechanical Design, Systems, and Manufacturing, Vol.18, No.4(2024), DOI: 10.1299/jamdsm.2024jamdsm0046
  17. Kota TAKASHIMA, Naofumi TSUJI, Daisuke KONO, Akira SAKURADA, Kenji YANAGISAWA, Hirofumi KAWAMURA, Keisuke HARA and Hiromi ISOBE, Principle of surface texture generation and tribological properties generated by ultrasonic vibration cutting, Journal of Advanced Mechanical Design, Systems, and Manufacturing, Vol.18, No.4(2024), DOI: 10.1299/jamdsm.2024jamdsm0048
  18. Yukio TAKAHASHI, Takuma MATSUNAGA, Genki MURATA, Hiroto TERATANI and Norikazu SUZUKI, Influence of vibration conditions on tool life in low-frequency vibration cutting of difficult-to-cut materials, Journal of Advanced Mechanical Design, Systems, and Manufacturing, Vol.18, No.4(2024), DOI: 10.1299/jamdsm.2024jamdsm0050
  19. Rei MATSUMURA, Isamu NISHIDA and Keiichi SHIRASE, Tool temperature prediction in end milling using voxel model-based simulation, Journal of Advanced Mechanical Design, Systems, and Manufacturing, Vol.18, No.7(2024), DOI: 10.1299/jamdsm.2024jamdsm0093
  20. LiHua HE, YaoLin LIU, Jing NI, Zhi CUI and BoKai LOU, Analysis of cutting parameters for enhanced dimensional accuracy in polytetrafluoroethylene groove cutting, Journal of Advanced Mechanical Design, Systems, and Manufacturing, Vol.18, No.8(2024), DOI: 10.1299/jamdsm.2024jamdsm0096
  21. 松井翔太，松野下純，尾崎信利，廣垣俊樹，青山栄一，ヘリカル補間運動の公転半径の変化による同一スレッドミルを用いた呼び径違いのねじ加工に関する考察，精密工学会誌，90, No.7,(2024), pp.579-586
  22. 澤 武一，神山英佑，五十嵐勇太，正面フライス加工における工作物のエッジ品質予測に関する研究（第1報）―エッジ品質予測法とエッジ品質検査シートの提案―，精密工学会誌，90, No.10,(2024), pp.797-800
  23. 石川翔梧，尾嶌裕隆，小松敏大，周 立波，金子和暉，小貫哲平，清水 淳，切削加工音による深層学習を用いた異常検知システムの開発，砥粒加工学会誌，68, No.2,(2024), pp.82-89
  24. 田中秀岳，佐々井宏典，傾斜プラネタリ加工によるCFRP穴あけ加工に関する研究 ラジアスエンドミルを用いた加工条件と工具摩耗評価，砥粒加工学会誌，68, No.11,(2024), pp.617-623
  25. 野崎友裕，山本隆将，松田 亮，新堂正俊，廣垣俊樹，青山栄一，無線式加速度センサによるターレット振動モニタとサーボ情報を統合した旋盤加工の診断，砥粒加工学会誌，68,No.12,(2024), pp.680-687
  26. Shijin Lu, Zengqiang Li, Shanyi Ma, Jianguo Zhang and Junjie Zhang, Compensating varying size effect in diamond cutting of SiCp/Al by ultrasonic elliptical vibration, Precision Engineering, Vol.85(2024), pp.143–153
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  38. Chao Wang, Toru Kizaki, Keisuke Nagato, Zongwei Ren and Naohiko Sugita, Velocity plane-based analytical modeling for reconstructing temperature field at tool-chip/work interface, Precision Engineering, Vol.88(2024), pp.177–191
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16.3　研削・研磨加工

2024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（0編），砥粒加工学会誌（9編），英文誌は，Journal of Advanced Mechanical Design，Systems，and Manufacturing（1編），CIRP Annals（10編），International Journal of Machine Tools and Manufacture（5編），Journal of Materials Processing Technology（18編），Precision Engineering（43編）の合計87編である．掲載誌の内訳を表16-1-1に示す．分野別に分類すると，研削加工に関する論文が50編，研磨加工が37編であり，2023年と比べて研削加工では18編，研磨加工では14編の増加であった．和文誌における論文数は合計10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それぞれ1編，0編と少なく，砥粒加工学会誌で研削加工が7編，研磨加工が2編程度掲載されているだけであった．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43編，研磨加工が34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2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）–（34）．これらには，研削抵抗を予測する計算モデルの構築（1），超砥粒ホイールの平面研削に関する研究（2），ロータリインフィード研削に関する研究（3），クリープフィード研削におけるびびり振動解析（4），AM鋼材を対象とした研削性能の評価に関する研究（5），浸炭処理が歯車の研削性能に及ぼす影響評価（6），固定砥粒加工プロセスのモデリングに関する基礎知識強化貢献に資する研究（7），バルク金属ガラスを基体としたダイヤモンドホイールの開発（8），インコネル718の超高速研削に関する研究（9），溶融シリカの研削温度予測モデルの構築（10），チタン合金の高性能正面研削ツールの開発（11），サファイアの超精密研削における残留応力と表面損傷計測（12），光学非球面の研削における表面品質の評価と誤差補正（13），残留応力の生成メカニズムとモデリング（14），高エントロピー合金（HEA）を強化材とするFe結合ダイヤモンド工具の製造と評価（15），ヘリカル溝の精密研削のための運動学モデリングと軌道最適化方法（16），マイクロピンの研削加工に関する研究（17），電気自動車のギアの連続生成研削における歯面波状性の形成メカニズム（18），チタン合金の研削に微小研磨剤の効果検証（19），インコネル625に対するナノMQLによる研削性評価（20），チタン合金に対する超小型研削装置の研削性能評価（21），タングステン重合金の端面研削による切りくず厚さモデル構築（22），機械学習手法を併用したヘリカルギア形状研削ホイールに関する研究（23），バインダレス超硬合金の研削加工法に関する研究（24），硬脆材料の研削プロセスのモデル化に関する研究（25），Ni基単結晶超合金の研削面におけるサブサーフェス応力負荷（26），サファイアの微細構造表面創成研削に関する研究（27），光学ガラスBK7の研削プロセスにおける表面およびサブサーフェス損傷（SSD）と表面粗さ（SR）に対する影響を調査した研究（28），Ni基単結晶超合金の研削プロセスで生成されるサブサーフェス損傷メカニズムの解明（29），アンサンブル学習による溶融シリカ（球状）の非球面研削プロセスにおけるプロファイル誤差予測（30），高炭素軸受鋼に対して異なる研削深さと熱および機械的効果の下で，影響層の微細構造と特性を測定評価した研究（31），6軸で構成される工作機械の幾何学的誤差を抑制するための研究（32），研削プロセスにおける表面生成と材料除去のメカニズムに対して，粒子サイズと分布のランダム性が与える影響を調査した研究（33），脆性材料の精密/超精密加工における延性加工（DMM）と延性-脆性転移（DBT）のメカニズムに関するレビュー記事（34）などが含まれている．

研削性能変化に影響を及ぼすドレッシングに関する研究も発表されている．単石ドレッサのオーバーラップ比を考慮したドレッシング条件の影響評価（35），ロータリードレッシングのリードパターン予測・シミュレ―ション（36），ドレッシング後のホイールの「鋭さ」の定量化を試みた研究（37），CFRP加工におけるインプロセスレーザドレッシング加工に関する研究（38）などが該当する．半導体ウエハの研削加工に関する研究も比較的多い．SiC，GaNウエハの加工変質層（残留応力）を計測評価した研究（39），GaN単結晶窒化ガリウム研削における材料除去メカニズムの解明（40），GaN結晶の研削における表面微細形態モデル構築（41），研削砥石の振動振幅などを考慮したウエハ研削加工のシミュレーションに関する研究（42）などがある．加工点への超音波付与を行った超音波援用研削に関する研究発表も多く確認された．材料特性（硬度や破壊靭性）が研削溝の形成や周期的構造（テクスチャ）に与える影響を調査した研究（43），チタン合金に対して超音波振動をホイールの径方向に援用した研削加工が与える効果を検証した研究（44），連続繊維強化金属基複合材料（CFMMC）の超音波研削における異質成分の除去メカニズムと研削力モデル構築に関する研究（45），石英ガラスの微小穴研削に関する研究（46），SiCf/SiC複合材料の除去メカニズムと表面品質に関する調査を行い，縦方向およびねじり方向の超音波振動を利用した研削法（LTUAG）の効果を分析した研究（47），超音波アシスト電解インプロセスドレッシング（UA-ELID）研削における接触面の動的固液混合力学モデル構築と実験的検証（48），アンサンブル学習による表面粗さ予測システムの構築と評価（49），複合超音波振動支援端面研削（CUVAFG）を用いたSiCの未変形切屑厚さに関する研究（50）などが発表されている．

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いる（51）–（72）．天山石の研磨面と未研磨面をレーザ顕微鏡およびEPMAで分析した研究（51），CMC-Na添加研磨液中の砥粒の沈降特性と研磨特性を評価した研究（52），シリコンウエハの研磨中に発生するエッジ形状の変化を調査した研究（53），直径が変化するサブミリメートルの細長いチューブの内部表面を均一に研磨する新しい方法を提案する研究（54），薄膜のスクラッチングおよび仕上げ加工中に表面の完全性を能動的に制御する方法を提案する研究（55），流体ジェット研磨（FJP）における送り速度決定アルゴリズムに関する研究（56），等離子体を用いた原子スケールの再構築（PEAR）技術を提案し，次世代高性能半導体材料の表面を原子レベルで平滑化する手法に関する研究（57），エネルギー密度に基づくレーザ研磨技術を用いて，チタン合金の表面品質を向上させる論文に関するレビュー記事（58），ダイヤモンドゲルディスクを用いた固相フェントン反応に基づくSiC研磨プロセスの性能と材料除去メカニズム（59），プラズマベースの異方性エッチングを用いた多結晶ダイヤモンドフィルムの高効率なセミフィニッシング手法（60），振動支援光触媒酸化を用いた反応焼結炭化ケイ素（RS-SiC）の超精密ダイヤモンド仕上げ（61），研磨プロセス中の多結晶タングステンの粒子除去特性と影響因子を調査した研究（62），円筒形ボネットツール研磨における材料除去モデルの改良（63），超音波振動ポリッシングが材料除去率や表面品質に与える影響を評価した研究（64），軟脆性材料の水溶解研磨におけるパッドの溝形状が研磨性能に与える影響（65），超精密研磨機における高精度な運動補間方法に関する研究（66），酸水素炎を用いた粘弾性流動を利用して，ナノ・マイクロスケールでガラスマイクロレンズアレイの表面を均一に研磨する新しい方法を提案する研究（67），最適化された無織布研磨ホイールを用いたシリコンウエハの超低損傷加工に関する研究（68），レーザ研磨中の溶融池の進化が表面構造の形成に与える影響を調査した研究（69），一定の荷重と可変ギャップを用いた動的磁場磁気レオロジー仕上げ（MRF）技術に関する研究（70），自由曲面における磁気研磨仕上げ（MAF）プロセスの材料除去メカニズムのモデル化（71），不織布研磨ホイールを使用して，シリコンウエハの超低損傷加工実現を試みた研究（72）などが含まれていた．

せん断増粘研磨をキーワードとする研究も行われている．磁気レオロジーせん断増粘研磨（MRSTP）プロセス中の材料除去特性を数値シミュレーションと実験的に調査し，材料除去率（MRR）モデルを構築する研究（73），多極結合磁場を用いたMRSTPの研磨力を理論的および実験的に調査した研究（74），タングステンカーバイドのせん断増粘研磨における不純物の影響などを調査した研究（75）が該当する．中でも化学的機械研磨（CMP）技術について検証した研究成果が最も顕著であった．材料除去率（MRR）をリアルタイムに予測するシステム構築に関する研究（76），スラリーレス電気化学的機械研磨（ECMP）における弱アルカリ電解質を用いた4H-SiCの酸化メカニズムを解明する研究（77），アルミナ粒子がルテニウムの研磨性能に与える影響を調査する研究（78），磁場と化学的作用を組み合わせた新しい磁気強化化学的機械研磨（MECMP）法を提案し，クォーツガラスの細長い穴の内部表面を高効率かつ高品質に研磨する研究（79），単結晶シリコンの表面微細形態を調査した研究（80），バルク酸化物の熱効果について検証した研究（81），SiCの化学的機械研磨（CMP）における研磨媒体の化学作用が材料除去に与える影響について調査する研究（82），凝集ダイヤモンド砥粒を用いた単結晶SiC基板の材料除去率モデル構築に関する研究（83），単結晶SiCの複合機械研磨に関する研究（84），パッド表面のトポグラフィーを考慮した材料除去率（MRR）予測のためのディープアンサンブル学習モデルについて検証した研究（85），パッド調整の効率を向上させるためのシミュレーション手法を開発する研究（86），スラリー中の粒子サイズ分布を高精度に測定するための新しい方法を開発する研究（87）などが該当する．

 

表16-1-1　2024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 0 0
砥粒加工学会誌 7 2 9
Journal of Advanced Mechanical Design, Systems, and Manufacturing 1 0 1
CIRP Annals 5 5 10
International Journal of Machine Tools and Manufacture 3 2 5
Journal of Materials Processing Technology 8 10 18
Precision Engineering 25 18 43
計 50 37 87

〔児玉　紘幸　岡山大学〕

 

参考文献
  1. 市原 浩一，研削抵抗の被削材物性値と研削条件からの計算予測，砥粒加工学会誌， 68, No. 8 (2024), pp.451-458.
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  3. 塩見 山太郎, 髙橋 清樹, 周 立波, 清水 淳, 小貫 哲平, 尾嶌 裕隆, 金子 和暉，ロータリインフィード研削におけるウエハ温度の解析および評価，砥粒加工学会誌， 68, No. 3 (2024), pp.140-144.
  4. 藤本 正和, 二宮 知己, 三重野 開，クリープフィード研削における砥粒切れ刃の摩耗形態が研削びびり振動へ及ぼす影響，砥粒加工学会誌， 68, No. 1 (2024), pp.33-38.
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  83. Pengfei Wu, Ning Liu, Xue Li, Yongwei Zhu，Material removal rate model for chemical–mechanical polishing of single-crystal SiC substrates using agglomerated diamond abrasive，Precision Engineering，88 (2024), pp.572-583.
  84. Xinxing Ban，Zhuangzhi Tian，Jianhui Zhu，Tianxu Duan，Shaodong Zheng，Ningchang Wang，Shaoxing Han，Hui Qiu，Zhengxin Li，Compound mechanical and chemical-mechanical polishing processing technique for single-crystal silicon carbide，Precision Engineering，86 (2024), pp.160-169.
  85. Jongmin Jeong, Yeongil Shin, Seunghun Jeong, Seonho Jeong, Haedo Jeong，Deep ensemble learning for material removal rate prediction in chemical mechanical planarization with pad surface topography，Precision Engineering，88 (2024), pp.777-787.
  86. Zhen-Pei Wang, Zhi-Qian Zhang，A collocation grids method for determining pad conditioning coverage and density under long time conditioning process，Precision Engineering，85 (2024), pp.1-9.
  87. Jiaqing Zhu, Terutake Hayashi, Syuhei Kurokawa，Measurement of number-weighted particle size distribution for CMP slurry using nanoparticle chip，Precision Engineering，86 (2024), pp.203-212.

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16.4　電気・化学加工

放電加工に関する研究では，微細穴加工の安定性と加工性能の向上を目的とした研究が進んだ．二層構造の「ピーリング工具電極」により，加工中に外層を剥離させることで微小径を維持し，安定した微細穴加工を実現する手法が提案された(1)．また，柔軟な球状電極をガイド付きで懸架することで，従来困難であった屈曲穴の加工が可能となった(2)．細穴用工具電極の形状・材料設計の最適化に関するレビュー(3)や，加工中に生じる圧力差を利用して電極間の気泡・デブリを排出しやすくすることでアスペクト比の向上を図る研究(4)なども行われた．加工現象の解明も進み，単一放電時の気泡の生成と成長・崩壊の様子を高速観察することで，残留物の排出メカニズムが明らかにされた(5)．また，大面積ウェハの平坦化に向けて，容量性結合によりナノ秒単位の放電を並列で発生させるワイヤレス給電技術が提案された(6)．ワイヤ放電加工（WEDM）では，電極ワイヤの真円度向上が加工面粗さや寸法精度の改善に寄与することが示された(7)．さらに，SUS304加工面へのスラッジの過剰付着メカニズムの解明(8)，CFD解析による放電液ノズル径の影響分析(9)など，加工安定性と効率向上に関する知見が蓄積された．特殊材料への応用では，FeCrAl合金管をWEDMで加工し，表面酸化膜とその電気絶縁性能の評価が行われ，核融合炉用途への適用可能性が示唆された(10)．また，Ti3SiC2 系 MAX 相セラミックスを対象とした加工においては，放電加工後の材料において硬度や強度の向上が確認された(11)．加えて，積層造形（AM）で成形した純銅電極をEDMに適用し，その有効性が検証された(12)．さらに，電解放電加工（ECDM）に関しても，電極側面の絶縁処理により先端への放電集中を実現する手法(13)，および電極押付け力を制御することによって加工精度と安定性を高める試み(14)が報告されている．

電解加工に関する研究では，加工精度向上と制御性強化を目的とした研究が多く見られた．スタンプフラッシング法では，電解液を一時的に封入・排出することにより，エッジ形状まで正確に工具形状を転写することが可能となった(15)．また，非加工領域で発生する水素気泡を活用し，電流の局所集中による精密加工を達成する技術も報告された(16)．加工特性の理解に向けては，電気二重層の充放電挙動を考慮した電圧・電流波形の時間応答解析から，パラメータを迅速に特定する手法が提案された(17)．さらに，多孔質電極と微小気泡の併用により加工面粗さの低減が実現され，表面品位が大幅に向上した(18)．装置構成の観点では，電解液を工具内部に循環させる密閉構造が開発され，周囲への液体の飛散を抑制しつつ，他の加工法との複合化が可能となった(19)．また，積層造形で製作された金型内部冷却流路の粗い内壁に対して電解仕上げを施すことで，狭小な冷却流路の内壁を平滑化する電解加工法の可能性も示された(20, 21)．

化学加工に関する研究では，スラリーを用いないECMPによる4H-SiC基板の高品位仕上げ技術が注目された．弱アルカリ性の電解液中でSiC表面を酸化しやすい状態に変化させ，機械研磨との相乗効果で鏡面品質の表面が得られた(22)．本手法では加工硬化層が形成されず，ダメージフリーな仕上げが可能であり，硬脆材料の高精度・高品位加工が実現された．

〔小玉 脩平　東京都市大学〕

参考文献
  1. 田辺 里枝, ピーリング工具：微細放電加工に用いる同軸二層構造の工具電極, 精密工学会誌, Vol.90, No.9 (2024), pp.692-695.
  2. 山口 篤，岡田 晃, ガイド付きつり下げ電極を用いた放電加工による屈折穴・屈曲穴加工, 精密工学会誌, Vol.90, No.9 (2024), pp.696-700.
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  7. 吉本 雅一, 三浦 裕二, 金井 亮太, 金子 健正, 電極線の真円度向上がもたらすワイヤ放電加工面の精度向上, 精密工学会誌, Vol.90, No.9 (2024), pp.669-672.
  8. 山本 敦子, 澤野 宏, 中 吉嗣, 納冨 充雄, ワイヤ放電加工におけるSUS304加工表面の過剰付着のメカニズムに関する研究, 砥粒加工学会誌, Vol.68, No.7 (2024), pp.392-398.
  9. Shixian Liu, Akira Okada, Fundamental Study on Jetting Nozzle Diameter for Smooth Debris Exclusion in Wire EDM, International Journal of Electrical Machining, Vol.29 (2024), pp.27-32.
  10. Ryuhei Muto, Masatoshi Kondo, Takashi Endo, Ryunosuke Nishio, Teruya Tanaka, Growth of α-Al₂O₃ layer involving abnormal oxides in FeCrAl alloy tube fabricated by WEDM process and electrical insulating performance in fusion reactor blanket, Surface and Coatings Technology, Vol.493 (2024), 131250.
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  12. 柳田 大祐, 渡邊 幸司, 南 久，金属積層造形 (AM) 法による銅電極製作と放電加工, 精密工学会誌, Vol.90, No.9 (2024), pp.688-691.
  13. Chenxue Wang, Tomohiro Sasaki, Atsutoshi Hirao, A simple method for insulating sidewalls of the cathode tool to enhance precision in ECDM, International Journal of Electrochemical Science, Vol.19, No.11 (2024), 100838.
  14. Katsushi Furutani, Kei Harada, Takahiro Tsuchiya, Electrochemical Discharge Machining under Thrust Force Control in Lathe-type Machine, International Journal of Electrical Machining, Vol.29 (2024), pp.1-7.
  15. Xiaoming Duan, Xiaodong Yang, Masanori Kunieda, Achieving high replicability for electrochemical machining via the proposed stamp-flushing method, Precision Engineering, Vol.85 (2024), pp.10-23.
  16. Qingrong Zhang, Wataru Natsu, Hongping Luo, Realization of high-precision electrochemical machining by active use of hydrogen bubbles generated in non-machining area, Precision Engineering, Vol.91 (2024), pp.59-76.
  17. Qingrong Zhang, Hongping Luo, Wataru Natsu Parameter Identification of Equivalent Circuit for Pulsed Electrochemical Machining Based on Experimentally Obtained Current Waveforms. Int. J. Precis. Eng. Manuf. Vol. 25, (2024), pp. 2491–2500.
  18. Tomohiro Koyano, Jin Yoshida, Tatsuaki Furumoto, Akira Hosokawa, Improvement of Surface Quality of Electrochemical Machining Using Porous Electrode by Mixing Bubbles into Electrolyte, International Journal of Electrical Machining, Vol.29 (2024), pp.14-19.
  19. 松澤 幸輝, 内山 光夫, 加工液内部循環法を用いた電解加工―加工液密閉法の実験的評価と加工液圧力制御による電解加工特性の確認―, 電気加工学会誌, Vol.58, No.149 (2024), pp.68-74.
  20. 伊藤 幸弘, 新郷 晴紀, 国枝 正典，金属積層造形法により製作した金型内部冷却管壁の電解仕上げの特性, 電気加工学会誌, Vol.58, No.149 (2024), pp.75-80.
  21. 神谷 陽来, 夏 恒，電解加工によるAM造形物の冷却流路壁面の平滑化の提案と直穴への適用に関する基礎研究, 精密工学会誌, Vol.90, No.8 (2024), pp.657-661.
  22. Rongyan Sun, Ryosuke Kinoshita, Kazufumi Aoki, Shota Hayakawa, Kantaro Hori, Koichiro Yasuda, Yuji Ohkubo, Kazuya Yamamura, Oxidation mechanism of 4H-SiC in slurry-less ECMP with weak alkaline electrolyte, CIRP Annals,Vol.73, No. 1 (2024), pp. 277-280.

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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，光，電気，電子，イオンなどのエネルギーを工作物に照射して加工するプロセスであり，レーザビーム，電子ビームやイオンビームなどが該当する．本節では，2024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の一部について述べる．はじめに，論文の内訳をみると，国内の主な関連学術誌からは，日本機械学会論文集で2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3編，International Journal of Automation Technologyで3編の報告があった．海外の主な関連学術誌からは，Precision Engineeringで約13編，International Journal of Machine Tools and Manufactureで約22編，Journal of Materials Processing Technologyで151編，CIRP Annalsで約25編の報告があった．

エネルギービーム加工における論文のキーワードを見ると，付加製造技術（Additive Manufacturing：AM）に関する論文が多く報告されていた．金属AMに関する報告が多く，粉末床溶融結合法（Powder Bed Fusion：PBF）に関する報告が7割程度，指向性エネルギー堆積法（Directed Energy Deposition：DED）が次に多く報告されていた．PBFやDEDで用いられるエネルギービームとしては，レーザ光に関する報告がほとんどであった．金属AM造形の粉末材料としては，Ti-6Al-4Vなどのチタン合金，SUS316Lなどのステンレス鋼，AlSi10Mgなどのアルミニウム合金，CuAlMnなどの銅合金のように，様々な材料が用いられていた．

AMに関する論文の内容を見ると，PBFによって造形した超硬合金WC-Co工具を用いて，チタン合金（Ti-6Al-4V）に対して切削加工を行い，工具性能が評価された（1）．PBFによる造形物の組織制御に関する論文としては，NiTi合金の造形時にレーザ光出力の変化によって造形中のNiの蒸発を制御することで，組織やエンタルピーが変化することが示された（2）．PBF造形時にN2およびArガス濃度を調整し，TiN合金の組織制御が可能であることが報告された（3）．造形時のパラメータではなく造形角度を変化させることで材料組織を変化させ，圧縮強度などの機械的性質が向上することが示された（4）．Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr （Ti5553）合金は急冷時にマルテンサイト変態が生じずクラックが生じにくいチタン合金であり，PBFによって造形したTi5553合金の材料組織と機械的性質が報告された（5）．良好な機械的性質ならびに高精度なAl-Mg-Sc-Zr合金を造形することを目的として，粉末の粒形が2-20µm，レーザ光の集光スポットが25µmのµ-PBFが提案された（6）．

AM造形物のポストプロセスに関する論文として，AM造形物は引張残留応力の発生が問題になることがあるが，PBFで造形したアルミニウム合金に対してレーザピーニング処理を行うことで圧縮残留応力を付与できることが示された(7)．クロムモリブデン合金鋼SCM440をPBFによって造形した後，造形物に研削加工を行い，造形物と溶製材との研削性の違いを明らかにした (8)．PBFを用いた複雑形状造形の取り組みとしては，SUS316Lを用いたPBFによって温度上昇時の熱膨張を抑制したラティス構造体 (9)，多孔質な構造体を作成することで機械的性質や流体の透過性を向上した構造体（10），CuAlMn合金を用いた超弾性を示す構造体（11）などが提案された．造形時に発生するポロシティなどの欠陥低減に関する取り組みとしては，造形中のレーザ光出力と温度の関係をモニタリングし，データを機械学習によってフィードバックすることで，造形物のポロシティが減少することを明らかにした（12）．SUS316基板上にCuCrZr合金をPBFで造形する際，リングモードレーザを用いることで，界面での欠陥が少ない良好な造形物が得られることが示された（13）．また，リングモードビームを用いたインコネルの造形および材料組織に及ぼす影響が明らかにされた（14）．

DEDに関する論文として，DEDでは異なる金属粉末を同時に供給することが可能であることから，CuZr合金とSUS316L（15），析出硬化型ステンレス鋼（PH48S）とSUS316L（16），インコネル718とTi2AlC合金（17）などの造形が報告された．各材料の機械的性質を活かした傾斜機能を有した新しい造形物が提案されており，今後も様々な材料の組み合わせによる新機能造形物の開発が期待される．また，高速度鋼のDEDにおいて，温度履歴がワークの硬度および割れに及ぼす影響を数値解析と実験手法により調査し，割れや焼戻しの軟化を抑制するためには，ワーク温度をマルテンサイト変態点以上に保つために継続的に加熱する必要があることが報告された（18）．ハイエントロピー合金のDED造形において，高速度ビデオカメラと赤外線カメラで得られた造形中の各画像情報を機械学習することで，造形物の欠陥を予測できるシステムが提案された（19）．また，高速走査DED時に生じる欠陥や表面粗さを抑制するため，レーザ光を用いて造形物表面を再溶融する手法が提案された（20）．その他のAM手法としては，液槽光重合（Stereo-Lithography：SLA）によって，樹脂を用いた造形が行われ，天然繊維およびグラフェンに着想を得たメタマテリアル構造によって高い圧縮強度を有する造形物が作製された（21）．

AM以外のエネルギービーム加工としては，短パルスレーザ加工関連の論文として，超短パルスレーザ光を用いたガラス内部への波長板形成（22）が報告された．石英ガラス表面にコラーゲン膜をコーティングし，波長355nmの紫外レーザ光を照射することでガラス表面へグラフェンを創成する新しい手法が報告された（23）．ベッセルビームの超短パルスレーザ光を用いた，ガラスのレーザ誘導異方性エッチング（Laser-guided Anisotropic Etching：LGAE）法が提案された（24）．ガラスに対して超短パルスレーザ光でマイクロレンズアレイを形状創成し，その後，酸水素炎を照射することで平滑化する手法が提案された（25）．銀ナノワイヤ透明導電膜の微細接合に関して，波長1064nmのレーザ光により基板を加熱し，試料上方から532nmのレーザ光を照射する手法が提案された（26）．熱間鍛造されたチタン合金（Ti-6Al-4V）に対して，ナノ秒レーザ光を用いてレーザピーニング処理を行った際の材料組織変化が示された（27）．

高出力レーザ加工関連の論文として，鋼とアルミニウム合金の高出力レーザ溶接時に形成される金属間化合物を明らかにし，引張試験時の破壊メカニズムが報告された（28）．8kWのファイバーレーザを用いてウォブリング溶接を行うことで良好な溶接特性が得られることが示された（29）．レーザ照射時のエネルギー密度がTi-6Al-4Vのレーザポリッシングに及ぼす影響と平滑化メカニズムについて報告された（30）．プラズマスプレー法で形成したAlSi30Cu5膜に対して3kWのレーザ光を照射することで，ポロシティが低減することが報告された（31）．Ti6Al4V-C/SiCの複合材料に対して，高出力レーザ光による高品位穴あけおよび加工メカニズムが示された（32）．また，数Wと低出力ではあるが，CO2レーザ光を用いたアルミナ球の直接接合手法が提案された（33）．

近年では，レーザ発振器だけでなくビーム成形技術の発展も目覚ましく，高品位レーザ溶接，レーザ切断など，レーザ加工の高品位・高精度化が取り組まれていることが報告された（34）．エネルギービーム加工法と別加工法を組み合わせたハイブリッド加工法も提案されており，ナノ秒パルスレーザ加工と電解加工を組み合わせた加工法によりNbC-Niサーメットに対して除去加工を行った際の加工メカニズムが報告された（35）．また，電解加工時におけるレーザ光のエネルギー損失低減を目的として，レーザ誘起プラズマ電解液ジェット加工法（Laser-induced Plasma Electrolyte Jet Machining：LIPEJM）が提案された（36）．一方で，電子ビーム加工としては，TC11チタン合金の厚板を電子ビームで溶接し，溶接した形状の上をDEDで補修する手法（37）や，電子ビーム溶接時の焦点距離などのパラメータによって溶接特性を制御する手法（38）が提案された．また，電子ビームを用いたPBFによるNbSi合金の造形（39）や，電子ビーム造形による大きな表面粗さを低減するビーム走査方法（40）が示された．

〔篠永 東吾　岡山大学〕

参考文献
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16.6　工作機械

2024年に発表された工作機械に関する論文として，工作機械の精度評価や補正，熱変形に関する論文，機上計測や加工状態のモニタリングに関する論文，びびり振動やギヤ加工など加工技術に関する論文，省エネやシミュレーションに関する論文，送り駆動系や主軸，機械要素，計測制御技術等に関する論文，そして経路生成，ロボット，および最適化等に関する論文について，機械学会論文集，精密工学会誌，砥粒加工学会誌，そしてJournal of Advanced Mechanical Design, Systems, and Manufacturingのほか，当該分野における代表的な国際学術誌であるCIRP Annals，Precision Engineering，International Journal of Machine Tools & Manufacture，International Journal of Advanced Manufacturing Technology，そしてInternational Journal of Automation Technologyについて調査した．その結果，機械学会論文集に4編，精密工学会誌に3編，砥粒加工学会誌に3編，Journal of Advanced Mechanical Design, Systems, and Manufacturingに17編，CIRP Annalsに19編，Precision Engineeringに52編，International Journal of Machine Tools & Manufactureに5編，International Journal of Advanced Manufacturing Technologyに36編，International Journal of Automation Technologyに6編となり全部で145編の論文が確認された．

確認された論文の抽出もとの学術誌名の割合を図16.6.1に示す．図16.6.1によると，Precision EngineeringとInternational Journal of Advanced Manufacturing Technologyにとくに多くの論文が発表されていることがわかり，その2誌だけで全体の6割を占めている．また，機械学会誌，精密工学会誌，および砥粒加工学会誌に日本語で発表された論文は合計10編であり，その割合は全体の1割にも満たない．また，日本から発表された論文が全体に占める割合も全体の2割にも満たない．将来にわたって我が国の工作機械産業の国際競争力を維持するためには，我が国における工作機械に関する研究の活性化と研究者の育成が急務であるといえる．

図16.6.1　工作機械に関する論文が発表された主な学術誌の内訳

 

抽出した論文について，その内容ごとの割合を図16.6.2に示す．それぞれの内容は相互かつ密接に関連しているため，明確な分類をすることは困難ではあるが，工作機械の精度評価や補正，熱変形に関する論文が33編(1)~(33)，機上計測や加工状態のモニタリングに関する論文が22編(34)~(55)，びびり振動やギヤ加工など加工技術に関する論文が19編(56)~(74)，省エネやシミュレーションに関する論文が13編(75)~(87)，送り駆動系や主軸，機械要素，計測制御技術等に関する論文が34編(88)~(121)，そして経路生成，ロボット，および最適化等に関する論文が24編(122)~(145) 確認された．

図16.6.2　工作機械に関する論文の内容ごとの割合

 

全体の傾向として，精度評価や補正に関する論文はInternational Journal of Advanced Manufacturing Technologyに多く投稿されており，例えば軸間の幾何誤差や空間誤差のモデル化と評価や，工作物の機上計測結果に基づく誤差の同定技術に関する研究，熱変形の評価方法に関する研究が多くみられた．また，International Journal of Advanced Manufacturing Technologyには，ギヤ加工技術に関する論文も多くみられた(63)~(68)．一方，送り駆動系や主軸，機械要素，計測制御技術等に関する論文はPrecision Engineering誌に多く投稿されており，主軸の冷却技術に関する研究(93) や静圧案内要素の特性に関する研究(97)，機械設置基礎の影響に関する研究(102)，ボールねじ駆動機構のモデル化に関する研究(108)など様々な研究例がみられた． CIRP AnnalsやInternational Journal of Machine Tools and Manufactureには，びびり振動に関連した研究が多く投稿されているように見受けられる．機上計測や加工状態のモニタリングに関する研究例も多くみられ，近年の工作機械技術の知能化の流れとともに，工作機械技術と加工技術が融合した一つの分野を形成しつつあるように見受けられる．

シミュレーション技術としては，加工面の表面粗さや品質についてのシミュレーションに関する研究が行われている(82)(85)(86)．省エネについての研究例は多くはないが，加工中のエネルギーの流れを考察した論文が公開されており(83)(84)，工作機械や生産システムの最適設計に向けた取り組みがなされているものと考えられる．

レビュー論文として，計測技術に関するもの（CIRP Annals）(1)，ブローチ加工技術に関するもの（Precision Engineering）(71)，シミュレーション技術に関するもの（International Journal of Advanced Manufacturing Technology）(81)，位置決めの不確かさに関するもの（Precision Engineering）(114)，ロボットによる画像ベースのマシンテンディングに関するもの（International Journal of Advanced Manufacturing Technology）(126)，そしてパラレルメカニズム形工作機械に関するもの（International Journal of Machine Tools and Manufacturing）(134) があった．このなかでも，ロボットによるマシンテンディングの自動化は，近年急速に普及が進んでいる技術である．

〔佐藤 隆太　名古屋大学〕

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16.7　工具および工作機器

2024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，41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1編，精密工学会誌で1編，砥粒加工学会誌で2編，英文誌ではInternational Journal of Machine Tools and Manufactureで3編，Precision Engineeringで3編，Journal of Materials Processing Technologyで4編，CIRP annalsで4編，Journal of Manufacturing Processesで20編，Journal of Advanced Mechanical Design, Systems and Manufacturingで3編であった．分野別では，旋削に関する論文が12編，エンドミル加工に関する研究が8編，ドリル加工に関する研究が1編，研削・研磨に関する研究が13編，びびり振動に関する研究が4編，コーティングに関する研究が5編，テクスチャに関する研究が3編，周辺機器に関する研究が4編であった．

旋削に関する論文では，コーティングや微細テクスチャの効果，工具の耐摩耗性を実験的に検証した研究が複数見られた(1-4)．また，内部に冷却用チャネルを有する工具の設計に関する研究もあった(5-6)．その他にも，ダイヤモンド工具を用いた延性モード切削方法に関する研究成果や(7)，切りくず分断のための第2切れ刃を有する工具に関する研究成果(8)が報告されている．

エンドミル加工に関する論文では，ねじれ角やピッチといった工具形状を最適化することでびびり振動の抑制を試みた研究が複数あった(9-10)．工具の支持剛性の異方性とびびりの関係を調査した論文もあった(11)．その他，生物模倣テクスチャの効果を検証した研究や(12)，微細加工における工具形状の影響を調査した研究(13)，チタン合金の超高速切削における工具形状と工具寿命の関係を調査した研究(14)も確認された．また，工具姿勢の最適化による加工精度の向上に関する論文もあった(15)．

その他，切削加工に関する研究として，アルミナセラミックの穴加工におけるダイヤモンドコーティングしたドリルの加工特性を調査した論文があった(16)．分子動力学や有限要素法といったシミュレーションにより，工具の切削特性を分析した論文(17,18)も確認できる．また，アルミナ繊維を中間層に添加したサンドイッチ構造の切削工具に関する論文もあった(19)．スレッドミルによるねじ加工に関する論文も確認された(20)．

砥粒加工に関しては，コーティングやボンド，基材の変更などによる加工面表面粗さの改善に関する論文が複数あった(21-25)．砥石のドレッシングに関する論文もあり，ドレッシングの良否の指標を提案している(26)．また，砥粒の摩耗とびびり振動の関係を調査した論文もあった(27)．その他にも，ゴム粒子を砥粒として噴射する切削工具の刃先処理に関する論文(28)，フラップホイールの摩耗と加工精度に関する論文(29)，ブリスク加工用の新たな研磨工具を提案する論文(30)もあった．3Dプリンタによる砥石政策に関する研究も確認できる(31)．

その他の加工法については，インクリメンタルフォーミング，放電加工について新たな工具を提案する論文があった(32, 33)．摩擦攪拌押出における工具の最適形状に関する論文もあった(34）．また，切削，研削，研磨のそれぞれにおいて，せん断増粘流体を使用した研究が確認された(35-37)．

周辺機器に関する研究として，旋削工具の刃先半径の測定装置に関する論文(38),磁力による切削力を援用する装置の論文(39)，単結晶シリコンの旋削において切削点付近のシリコンを軟化させるレーザ照射装置に関する論文(40)，熱交換器による主軸冷却装置に関する論文(41)が見られた．

〔金子 和暉　岡山大学〕

参考文献
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16.8　加工計測

本節では，2024年に報告された機械加工と密接に関連する計測技術の最新動向について概観する．2024年における国内外の主要論文誌の調査では，計109件の関連論文が確認された．内訳は，和文誌においては『精密工学会誌』が7件，『日本機械学会誌』が3件，『砥粒加工学会誌』が3件であり，英文誌では Measurement（18件），IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement（5件），The International Journal of Advanced Manufacturing Technology（10件），Sensors（2件），International Journal of Computer Integrated Manufacturing（3件），Optics Express（1件），International Journal of Precision Engineering and Manufacturing（2件），Journal of Manufacturing Processes（10件），Nanomanufacturing and Metrology（24件），Journal of Optics and Lasers in Engineering（1件），Precision Engineering（8件），CIRP Journal of Manufacturing Science and Technology（10件），Measurement Science and Technology（2件）であった．

例年通り，「オンマシン計測（on-machine measurement）」に関する研究が多数を占めており，その重要性が引き続き高いことが示された．オンマシン計測とは，工作機械上で直接実施される計測技術であり，対象は被削材の形状・寸法，工具摩耗，さらには工作機械の運動誤差にまで及ぶ．近年では単なる寸法測定にとどまらず，応用領域の拡大と計測方式の革新が進展しており，画像処理技術や機械学習との融合による情報工学的アプローチが急速に台頭している．また，形状計測といった個別機能から，製造プロセスのモニタリングや品質管理へと役割を拡張し，工場全体のスマート化に寄与する動きも顕著である．

本節では，特に従来とは異なるアプローチに基づく計測技術に焦点を当て，代表的な研究事例を紹介する．なお，計測は製造全体と密接に関わるため，他節で取り上げられている論文と一部重複する可能性がある点について，あらかじめ断っておく．

光学的計測手法に関しては，干渉計，レーザ三角測量，光学顕微鏡を基盤とした高分解能技術のオンマシン応用が中心である．たとえば，干渉計においてはヘテロダイン技術の導入や信号処理の工夫により高速化が図られている(1)(2）．レーザ三角測量では，ツールパス制御や測定装置の姿勢制御など，実際の機上計測を想定した研究が進展している(3)(4）．さらに，エバネセント波を利用したナノ粒子観察(5)や，Raman散乱・Mueller行列測定といった材料特性評価に資する技術(6)も注目されている．

画像計測の分野では，U-Netをはじめとする機械学習技術の導入が顕著であり，応用範囲が拡大している．特に，VR応用や自動検査技術といった生成系技術への展開が進みつつある．具体例として，ステレオカメラの逆歪み補正など，生産工程で実用化されている装置の高精度化(8)(9)や，外観検査への応用としての不良品判定(10)(11)，積層造形（AM）の品質検査(12)が挙げられる．

加工精度の向上に関する研究では，幾何誤差の同定と補償(13)，ならびに熱変形や薄肉構造の変形対策(14)に関するものが多く見られる．さらに，デジタルツイン(15)やAI技術，測定不確かさの解析(16)に関する研究も活発であり，特に CIRP Annals において多数報告されている．

機械学習の応用は，単なる計測支援にとどまらず，既存技術の限界を乗り越えるための手段としても用いられている．たとえば，薄肉部材の変形補償にはベイズ最適化を用いたアプローチが提案されている(14）．また，複合材料製造におけるデジタルツインのリアルタイム更新や，ポリシリコン製造における説明可能なAI（XAI）の導入など(10)(16)，製造全体の高度化を志向する動きも注目される．一方で，こうした技術には課題も残されており，機械学習の適用は依然としてオフラインに限られている点(10)(16)，学習データの不足(14)，およびモデルのブラックボックス性(13)などが指摘されている．

以上のように，2024年における加工計測分野の研究は，従来の高精度計測技術に加え，機械学習との融合やプロセスインテリジェンスの進展により，新たな展開を見せている．これらの研究成果は，加工精度の向上のみならず，生産性の向上やスマートファクトリの実現に向けた重要な一歩となることが期待される．

〔水谷 康弘　大阪大学〕

参考文献
  1. 樋口雅人，片桐且成，中川盛太，佐藤拓，明田川正人, 正弦波位相変調干渉計の帯域制限のない復調法の開発（ノイズフロア・追従速度・分解能の評価）, 精密工学会誌,Vol.90(2024),pp.153–158.
  2. Cai，, Zhang，J., Li，J., Guo，X., Measurement Accuracy Improvement of Homodyne Laser Diode Interferometer by Real-Time Nonlinear Error Suppressing, IEEE Trans. Instrum. Meas., Vol. 73 (2024), pp.1–9.
  3. Wang，, Huang，X., Xu，W., Li，W., A novel pose calibration method for laser displacement sensor in the five-axis on-machine measurement system, J. Phys.: Conf. Ser., Vol. 2761 (2024),pp.012020–012020.
  4. Ding，, Fu，Y., Huang，R., Xu，F., Accuracy-Monitoring Path Optimization With Error Suppression in Laser Triangulation On-Machine Measurement, IEEE Trans. Ind. Electron., Vol. 71 (2024), pp.16803–16813.
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  6. 小貫哲平，柴教一郎，黒田隼乃介，茂垣有亮，尾嶌裕隆，清水淳，周立波，顕微ラマン断層イメージングによるワイドバンドギャップ半導体ウエハ加工変質層観測，砥粒加工学会誌,Vol.68 (2024),pp.202–207.
  7. Li, Z., Wang, M., Zeng, Q., Zhu, X., Xu, W., Li, Y., Luo, Y., Xu, X.,Full-field measurement of residual stress in single-crystal diamond substrates based on Mueller matrix microscopy, Measurement, Vol.234(2024),p.114790.
  8. 中川正夫，高橋利道，實吉敬二, ステレオカメラVR評価装置におけるカメラ – コンバージョンレンズ間距離の影響と逆歪み補正の効果, 精密工学会誌, Vol.90 (2024) pp.729–733.
  9. Gao, S., Li, D., Cheung, C. F., Multiframe Resolution-Enhanced Autostereoscopic System for On-Machine 3-D Surface Metrology, IEEE Trans. Instrum. Meas., Vol.73 (2024) pp.1–9.
  10. Huang, H., Xu, H., Liu, Z., Multi-task deep learning-empowered digital twin for functional composite materials fabricated by laser additive remanufacturing, CIRP Ann., Vol. 73 (2024), pp. 125–128.
  11. 村上尚生，平松直人，小林大起，秋月秀一，橋本学, 固有空間における情報合成に基づく高リアリティ不良品画像生成, 精密工学会誌, Vol. 90 (2024), pp. 662–
  12. Kelly, C. J., Wysk, R. A., Harrysson, O. A., King, R. E., McConnell, B. M., Automatic feature-based inspection and qualification for additively manufactured parts with critical tolerances, Int. J. Manuf. Technol. Manag., Vol. 38 (2024), pp. 236–264.
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  15. Wright, L., Davidson, S., Digital twins for metrology; metrology for digital twins, Measurement Science and Technology, Vol. 35 (2024), p. 051001.
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