[发明专利]纤维强化复合材料或金属的切削加工用盖片及其切削加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及纤维强化复合材料或金属的切削加工用盖片及其切削加工方法。

背景技术

与玻璃纤维强化塑料(GFRP、Glass Fiber Reinforced Plastics)、芳纶纤维强化塑料(AFRP、Aramid Fiber Reinforced Plastics)、不锈钢材(SUS)相比较，纤维强化塑料(FRP、Fiber Reinforced Plastics)所代表的纤维强化复合材料、尤其是碳纤维强化塑料(CFRP、Carbon Fiber Reinforced Plastics)的拉伸强度、拉伸弹力大且密度小，因此近年来有频繁用于飞机、车辆的外板等的倾向。此处，CFRP是指层叠1张或2张以上使基质树脂浸渗于碳纤维而成的预浸料并进行加热成型或加热加压成型的塑料。由该CFRP形成的部件被螺栓、铆钉等联接元件固定于结构体。因此，将CFRP固定于飞机部件等的结构体时，需要进行切削加工、尤其是在CFRP中开通多个用于贯通联接元件的孔的开孔加工。

为了在CFRP的开孔加工中得到高品质的孔而提出了几种技术。例如例示出了：阶段性地变更工具的形状、例如钻头的前倾面曲率或前端角等方法(例如参照专利文献1和专利文献2)。另外，因为CFRP是难切削材料，所以对CFRP进行钻头开孔加工时，钻头的开孔加工寿命非常短。因此例示出了：通过变更钻头的形状、加工条件而降低对钻头的负荷，从而规避钻头的加工寿命降低的方法(例如参照专利文献3和专利文献4)。另外例示出了：利用在纤维强化塑料的加工中除了使用钻头开孔加工以外还组合使用高功率激光和超短脉冲激光的加工装置进行的切削加工(例如参照专利文献5)。另外，还例示出了：在与CFRP不同领域的印刷电路板领域中，在钻头进入面配置由合成树脂材料和碳纤维等复合材料形成的复合薄膜，并将其用作垫板来进行开孔加工的方法(例如参照专利文献6)。然而，在专利文献6所述的方法中，CFRP是垫板而非切削加工对象，尚不存在CFRP加工用垫板的技术。进而，专利文献6记载的方法中虽然提出了在使用难切削材料且钻头的刃容易磨耗的碳纤维作为垫板时能够防止钻头的位置偏移、且孔的形成位置精度格外地提高这一观点，但没有得到实施例的支持。

另外，飞机的机体结构用材料(结构材料)的主体为金属材料，铝合金占据大部分。另外，在机体结构中可能达到更高温度的部位、例如喷气排气部位或再燃装置(after burner)附近使用作为耐热合金的钛合金、不锈钢等。进而，将来随着飞机高速化的推进，现有铝合金的强度会因空气动力加热而降低。因此，可以预见到今后作为机体结构的主体要使用更硬的钛合金、不锈钢作为结构材料。为了用螺栓连接金属材料之间或者连接金属材料与CFRP(Carbon fiber reinforced plastic)等其它材质的结构材料，需要利用钻头对这些构成飞机机体的结构材料进行开孔加工。

在金属的开孔加工中，已经提出了几种技术。例如，由于钛合金材料为难切削材料，所以钻头的开孔加工寿命非常短。针对这种问题，例示出了：喷洒切削油剂而进行加工的方法；通过改变钻头的形状来降低对钻头的负荷，从而规避钻头的加工寿命降低的方法(例如参照专利文献7和专利文献8)。

另外，对于作为纤维强化复合材料的CFRP的相关开孔加工，例示出了阶段性地变更切削工具的形状、例如钻头的前倾面曲率或前端角等的方法(例如参照专利文献2)。

另一方面，对于与金属加工不同领域的印刷电路板领域，提出了使用盖片进行开孔加工的方法(例如参照专利文献9)。但是，印刷电路板所使用的材料由有机物、玻璃布和薄铜箔形成，对于钻头的负荷小且其加工性与金属比较非常地容易。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2012-210689号公报

专利文献2：日本特开2012-223882号公报

专利文献3：日本特开2009-241239号公报

专利文献4：日本特开2009-39810号公报

专利文献5：日本特开2011-56583号公报

专利文献6：日本特开2000-61896号公报

专利文献7：日本特开2006-150557号公报

专利文献8：日本特开2002-210608号公报

专利文献9：日本特开2003-175412号公报

发明内容

发明要解决的问题