炭素繊維複合材料は高級素材として、硬くて強度が高いという特徴があり、性能が優れているものの、加工が2倍難しいです。炭素繊維複合材料製品を穴あけ加工すると、空洞の周囲の破れ、層状化、外観の不均一性が生じやすくなります。大型炭素繊維製品は、部品の構造特性に合わせて穴を決定する必要があり、フィッターが手動で穴あけする必要がありますが、手動穴あけでは加工状態が非常に不安定で、不確実性や人的影響が多く、結果として手動穴あけ品質が安定せず、ワークピースの壁周りの材料欠陥が設備加工よりも深刻で、特に穴の出口の破れがより深刻になります。大型炭素繊維複合部品の製造コストは高く、通常、穴加工の数が多く、穴あけ加工での品質問題は製品欠陥となり、部品の組み立て品質に直接影響し、部品スクラップの重大な原因となり、莫大な損失をもたらします。
炭素繊維複合材の手動穴あけにおける技術的な困難：
炭素繊維オーバーレイの各角度はそれぞれ同じ異なるものを生成するため、層間強度が低く、同時に炭素繊維複合材料の硬度が高く、性能が脆く、強度が高く、熱伝導性が悪いため、ドリルビットがひどく摩耗し、切削トルクと切削熱が大きく発生し、部品材料が切削力の作用を受けて損傷を受けやすくなります。ドリルの直径、刃先のパラメータの場合、ドリル速度と送り速度が軸力の大きさに影響を与える主な要因になります。軸力は速度の増加と送りの増加に伴って減少し、送りの影響は回転速度の影響よりもはるかに大きいため、送りは軸を制御するための重要な要因です。穴出口の裂け目は、穴出口の片側の最も表層で発生します。掘削で最も一般的な欠陥は、掘削が掘削に近いときに、軸力の減少率が材料強度の減少よりも小さいため、切削材料が切削層に入らず、損傷が発生することです。ティアリングが発生するため、穴あけ加工時に送りを下げる必要があります。これにより、穴あけ抵抗が欠陥によって生じる臨界切削抵抗よりも小さくなり、穴出口ティアリング現象を軽減できます。また、ドリル刃先の切れ味が不十分なため、複合繊維が完全に切断されずに穴が貫通し、穴出口ティアリングや粗いエッジが発生します。したがって、炭素繊維複合材の穴加工、特に穴あけ加工時においては、送りを小さくする必要があります。
炭素繊維複合材の製造では、手動で穴あけを行うか、手持ち式の空気圧ドリルを使用しますが、加工状態が非常に不安定で、ドリルビットの中心位置、垂直方向などの誤差や変化が発生し、オペレーターの作業経験が穴の加工品質に直接影響を及ぼします。手動での穴あけ加工では、送りを制御するのが難しいことが穴の加工品質の不安定さの主な要因です。特に、穴が乾式切削材料によって閉じられると、材料自体が瞬間的に減少し、ドリルの戻り力が突然大幅に減少し、送りが突然増加して、ドリルビットがドリルビットに衝突する現象が発生し、穴の裂傷がより深刻になります。
投稿日時: 2018年9月17日