新的CFRP鑽孔工具

刊登日期:2012/5/31
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富士重工業與工具製造商合作,研發出加工碳纖維複合材料(CFRP)時的新工具,讓碳纖維材料加工成飛機零件時,鑽孔作業的效率提高3倍以上。碳纖維由於比鋁合金還硬,加工效率一直難以提升。研發人員改良了鑽頭,可平均分散磨損消耗,減緩切削能力降低的情形。且改良之後的鑽子內部會產生空氣流動,可防止過熱,可延長使用時間。這款鑽子名為「R Drill」,已運用在波音787的製造上。
 
CFRP係將碳纖維重疊之後燒製固化的材料,鑽子的刀刃若因磨損造成切削性能低下的話,很有可能造成孔洞週遭的纖維剝落,影響品質。一般的鑽頭係呈現圓錐狀,切削時必須在外側加以極大的力道,且鑽子外層的塗布膜(如鑽石鍍膜)一旦磨耗,切削能力也隨之變差。新款鑽子的鑽頭則呈現圓弧狀,可分散切削時帶來的負擔,使鑽頭均勻地磨損。鑽子外層的塗布作業也進行了改良,表面的鍍膜即使磨損,還會有下一層鍍膜可用,保有長時間的切削性能。以往要在厚度為11mm的CFRP板上鑽孔的話,舊式鑽子要22秒才能完成一個。新的鑽子在鑽洞的時候有特別加強力道,因此只需6秒即可,鑽子本身的壽命也延長了15倍,可承受1800次的鑽孔作業。
 
R Drill的中心採中空設計,形成會吸入空氣的構造。切削CFRP的時候,熱摩擦會導致溫度上升至180℃,但CFRP本身就不易散熱,材料很有可能因熱變質或強度下降,鑽子本身也無法長時間、不間斷使用。利用空氣冷卻的話,鑽子在作業時的溫度可以控制在100℃上下。而且這種設計就像吸塵器一樣,加工的同時可回收九成以上掉落的粉體,也可防止粉塵的飛散,對於維持或改善工作環境有很大的幫助。
 
資料來源:
1.日經產業新聞
2.
http://www.makotoloy.co.jp/CF.pdf

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