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在CFRP复合材料上钻孔
CFRP複合材への穴あけ
要旨在复合材料上钻孔确实是个挑战。在金属工件上钻孔只要去除材料并清空
複合材への穴あけは、本当に難しい。金属ワークピースへの穴あけは、単に材料を取り除き、穴を空けるだけの問題です。钻好的孔
ドリル穴，而
でも钻复材
ドリル複合材料层板工件时，
ラミネートワークの場合各织层被
薄層向前推压，导致孔出口处出现分层现象，或者碎裂拉毛导致工件不合格。
押し進めれば穴の出口で剥離が生じ、押し潰したり引っ張ったりすればワークが破損する。
关键词： 碳纤维复合材料 CFRP 复合材料加工 分层 碎裂 拉毛 钻孔刀具
キーワード：炭素繊維複合材料、CFRP、複合材加工、剥離、崩れ、毛抜き、穴あけ工具
複合材への穴あけは、本当に難しい。金属ワークピースへの穴あけは、単に材料を取り除き、穴を空けるだけの問題です。钻好的孔
ドリル穴，而
でも钻复材
ドリル複合材料层板工件时，
ラミネートワークの場合各织层被
薄層向前推压，导致孔出口处出现分层现象，或者碎裂拉毛导致工件不合格， 见图1。
前方に押し出すと、穴の出口で剥離が生じたり、断片化してワークが引っ張られたりして、破損に至る（図1参照）。
孔边缘材料分层、碎裂 孔边缘材料分层、碎裂
ホールエッジ材の剥離、断片化 ホールエッジ材の剥離、断片化
Earl Wilkerson是通用加工公司的数控程序和刀具专家. 其公司有240名员工，其中相当数量的人为复材加工专家.Earl把在复材上钻孔比作在一块底部没有支撑的胶合板上钻孔。 这跟在金属件上钻孔完全不同。 有些专业公司， 如Onsrud Cutter， 针对各种不同复材的区别，专门开发了各种不同的复材钻
アール・ウィルカーソンはジェネラル・マシニング社のCNCプログラムおよびツーリングのスペシャリストである。 アールは、複合材に穴を開けることを、底の支持されていない合板に穴を開けることと比較している。 金属に穴を開けるのとはわけが違う。 オンスルード・カッターのような専門企業は、さまざまな複合材料用にさまざまなドリルを開発してきた。.
以下是几种CFRP复材钻的设计：
以下は、いくつかのCFRP複合材ドリル設計です：
■ 如图2所示， 两刃三尖， 中心钻尖起类似中心钻的作用， 边沿两钻尖类似翼形刀， 划割出孔的边缘， 避免孔边缘碎裂\拉毛;
図2に示すように、両刃の3点支持のセンターチップはセンタードリルのように機能し、2つのエッジチップは翼付きナイフのように機能して穴のエッジをカットし、穴のエッジのクラック/プリングを回避します。
图2：复材钻孔专用，拓岭A型钻
図2：複合材専用ドリル、トップラインAドリル
■ 如图3所示， 匕首钻（铰钻）， 其特殊的侧刃设计， 使钻\铰一步完成：
図3に示すダガードリル（リーミングドリル）は、特殊な側面の切れ刃で設計されており、穴あけ／リーミングをワンステップで行うことができる：
图3：拓岭金刚石涂层匕首钻（铰钻）
図3：トップリッジダイヤコーティングダガードリル（リーマー）
図4に示すように、鋭利なコーナーの非連続的な穴あけを避ける。复材孔
ぜんたいかいぎ出口处分层;
出口でのレイヤリング
图4， 复材钻孔专用，拓岭B型钻
図4、複合ドリル用トップラインBドリル
図5に示すステップ・ドリル。用于复材层板
複合ラミネートの場合中钻挖紧公差的孔.
厳しい公差で穴を開ける。
图5：阶梯
図5：ステップ
遵循如下建议可使复材孔刀具工作更高效：
以下の推奨事項に従うことで、複合ホール工具を使った作業がより効率的になります：
■ 采用正刀具几何角度可降低切削力, 避免分层;
ポジティブな工具形状により、切削抵抗を低減し、剥離を回避。
■ 这几个角度越大， 所钻的孔质量越高： 螺旋角， 留隙角， 前角;
スパイラルアングル、クリアランスアングル、リーディングアングル。
■ 钻尖角小些， 孔出口质量越好. 然而， 钻尖角太小的话， 刀刃也变得跟弱. 对于CFRP材料， 肯纳公司的Karthik Sampath认为90度是最佳角度. 对于金属材料钻孔， 最典型的钻尖角采用135度.
ドリル先端の角度が小さいほど、穴の出口品質は良くなる。 しかし、穴あけ角度が小さすぎると刃先が弱くなる。 CFRP材料の場合、Kennametal社のKarthik Sampath氏は、90度が最適な角度であると考えている。 金属ドリル加工の場合、典型的なドリル先端角度は135度である。
金刚石涂层能使刀具寿命延长10倍以上.涂层厚度在5u到16u之间.实践上, 12u的金刚石涂层能实现最佳的性价比.
ダイヤモンドコーティングは、工具寿命を10倍以上延ばすことができます。コーティングの厚さは5uから16uまで。実際には、12uのダイヤモンドコーティングが最高のコストパフォーマンスを実現します。
加工复材孔， 主要问题通常在孔的出口处， 然而， 这不等于孔入口就没问题. 不正确的刀具或加工方式， 往往会在孔入口处的材料表层卷起分层， 或出现碎裂和拉毛. 这主要是因为进给率太低造成的. 提高进给速度能有效解决问题， 但也可能降低孔出口的加工质量， 因此需要找到一个最佳进给率， 兼顾孔的进\出口质量.
複合材に穴を加工する場合、主な問題は通常、穴の出口にあるが、穴の入口が問題にならないわけではない。 不適切な工具や加工方法によって、穴の入り口の材料表面が丸まって剥離したり、欠けて引っ張られたりすることがよくある。 これは主に送り速度が低いことが原因である。 送り速度を上げれば問題は解決するが、穴の出口の品質も低下するため、穴の出入口の品質を考慮した最適な送り速度を見つける必要がある。
通用加工公司的Wilkerson先生推荐一款他们公司从国际钨钢刀具公司购买的复材钻.此钻有个正刃角的”钩”, 可把纤维往钻尖拉, 从而产生一个光滑干净的孔. 尽管这样, 通用公司并不依赖钻头来实现最终尺寸, 因为还是有不合格的风险. 通常, 钻孔直径留0.5-1.0mm的余量, 再用玉米铣刀(见图6) 以圆弧插补的方式, 精确加工出最终尺寸.
ジェネラル・プロセシング社のウィルカーソン氏は、インターナショナル・タングステン・カーバイド社から購入した複合ドリルを薦めた。 このドリルには、繊維をドリルの先端に引き寄せる積極的な角度の「フック」が付いており、滑らかできれいな穴を開けることができる。 にもかかわらず、ゼネラル・モーターズは、最終的なサイズを達成するためにドリルに頼ってはいない。 通常、穴は直径0.5～1.0mmの許容誤差で開けられ、コーンフライスカッター（図6参照）を使って円弧状に補間しながら最終寸法を正確に加工する。
图6：玉米铣刀(狼牙棒)
図6：トウモロコシのミリングカッター（狼煙）