二战初期，日军主力的航空自卫机枪为八九式旋回机枪。其结合了八九式固定机枪——日本国产化的维克斯7.7mm机枪以及南部当时开发的十一式轻机枪两者的结构特点。然而，装备部队不久后，八九式旋回机枪就变成了各部队的烫手山芋，被称为缺陷兵器，保守恶评。

实际上，八九式旋回机枪原型十一式轻机枪本身就存在很多缺陷。昭和二年（1927年），南部中将的爱弟子吉田智凖少将奉命于东京小石川的炮兵工厂开始八九式旋回机枪的设计。但是，技术本部给出的方针是，不要使用新的设计。也就是说，将时间上的紧迫性放在了技术问题之上。

十一式轻机枪使用三八式步枪的5发桥夹装填，一次可装填6组共计30发，上方用盖压实。自动原理为导气式，利用活塞的能量将弹药一发发地从弹斗底部供入机枪内部，这是当时世界上独一无二的设计。

当时，欧洲更常用普通的盒状弹匣供弹，弹匣只能使用一次，也就是说当时日本想不到用这种一次性的供弹具。省略盒状弹匣后，不知道怎么地就搞成了十一年式。

然而，使用这种机枪的步兵部队，常常因为故障频发而苦恼。十一年式最大的问题还是在制造公差过大。当然，在东北地区低温环境下，油和水经常冻结，故障率进一步恶化。

在各种故障中，最头痛的还是粘壳问题。击发后，弹壳紧紧地粘在弹膛上，抽壳困难，导致全自动射击中断卡壳。造成这个问题的原因被认为是，弹膛的形状与尺寸设计得不合适，弹壳发射过烧粘壳现象。解决这个问题的是铜金义一中佐（九九式步枪设计师）。

十一年式轻机枪和衍生型机枪，在一发发弹丸送入弹膛的过程中，会通过给油装置将轴润滑油涂到弹壳上。铜金中佐就想，能不能不一发发地涂油，就防止过烧粘壳问题的产生。所谓过烧粘壳，简单地说就是子弹在击发时，由于强大的膛压，弹壳瞬间膨胀，与弹膛贴合在一起。弹丸飞出枪管后膛压下降，弹膛会回到原来的尺寸。这时，弹壳就会和有收缩倾向的弹膛产生作用力，紧紧地粘在一起。

铜金中佐注意到了这一点。但是，战后研发六四式步枪时才知道，可以通过简单地增加弹膛外径，消除这种不良效应。当时，铜金中佐还是试图通过从弹膛的形状与尺寸这个角度来解决问题。简单地说就是，诱导火药燃气进入弹壳和弹膛之间的间隙，代替润滑油。换句话说就是，火药燃气在弹壳表面形成一层膜，代替油起到润滑作用。如图，弹膛前端（A部）尺寸扩大，弹壳弹筒部分的弹膛向外倾斜一定的角度，制造出B部的弹膛和弹壳的空隙。这样修改过后，火药燃气便可浸入弹膛和弹壳的壁中空隙，且倾斜的弹膛和弹壳之间的接触也变少。

铜金中佐根据实验结果，将发明命名为“无给油弹膛”，在军队内部发表。很快，这种技术就用在了八九式旋回机枪上进行改良。结果是，弹壳过烧粘壳所带来的后坐不良、抽壳不良等故障完全消失了。之后开发的九六式轻机枪以及口径更大的九九式轻机枪上，也运用了这项技术。