圧縮カッターで複合材料の層間剥離を回避する方法
複合材料は、少なくとも2つの固有の構成要素で構成された材料のグループであり、組み合わせると、さまざまな用途に適した機械的および物理的特性を生み出します。これらの材料には通常、強化材と呼ばれる粒子または繊維で満たされた、マトリックスと呼ばれる結合成分が含まれています。複合材料は、金属の強度、プラスチックの軽量性、セラミックの剛性を組み合わせることができるため、航空宇宙、自動車、スポーツ用品業界でますます人気が高まっています。
残念ながら、複合材料は機械工にいくつかの固有の課題を提示します。多くの複合材料は非常に研磨性が高く、工具寿命を大幅に短縮する可能性がありますが、発熱が適切に制御されていない場合、他の複合材料は溶融して燃焼する可能性があります。これらの潜在的な問題が回避されたとしても、間違ったツールを使用すると、層間剥離などの他の品質の問題が部品に残る可能性があります。
G10やFR4などの複合材料は「繊維状」と見なされますが、PEEKやアルミニウムの積層シートなどの複合材料も「層状」にすることができます。層状複合材料は、材料の層が工具の切削抵抗によって分離されると、層間剥離に対して脆弱になります。これにより、構造的に健全な部品が得られなくなり、そもそも複合材料特性の目的が損なわれます。多くの場合、1つの層間剥離した穴が原因で部品が廃棄される可能性があります。
複合材料での圧縮カッターエンドミルの使用
複合材料は通常、標準の金属切削エンドミルで機械加工されます。これらのミルは、フルートの形状が右側か左側かに応じて、上下の切削抵抗のみを生成します。これらの一方向の力により、層間剥離が発生します（図1）。
逆に、圧縮カッターはアップカットフルートとダウンカットフルートの両方で設計されています。シャンクに最も近いカットの長さの上部には、左側のスパイラルがあり、チップを押し下げます。カットの長さの一番下の部分は、端に最も近く、右側のスパイラルがあり、チップを押し上げます。切断するとき、反対のフルート方向は、反作用するアップカットとダウンカットの力を生成します。反対の切削力が材料の除去を安定させ、複合層を圧縮して、ワークピースの上部と下部の層間剥離に対抗します（図2）。
コンプレッションカッターはワークピースを引き上げたり押し下げたりしないため、層状複合材や合板などの軽量素材に優れた仕上がりを残します。ただし、アップカットとダウンカットのジオメトリの利点はスロット操作やプランジ操作では利用されないため、圧縮カッターはプロファイリングに特に適していることに注意してください。
特定の複合材料に適したツールを選択するのと同じくらい簡単なことは、最終部品の品質に大きな影響を与える可能性があります。さまざまな複合材や操作に最適化されたツールの利用を検討するか、複合材の穴あけに適したドリルを選択する方法を学びましょう。
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