[发明专利]复合材料用钻头及使用其的机械加工方法及机械加工装置

说明书

技术领域

本发明涉及适于以CERP(Carbon Fiber Reinforced Plastics；碳纤维强化塑料)为代表的纤维强化复合材料等复合材料的穿孔加工的钻头，更详细而言，涉及能够在一次穿孔作业中进行不会在加工部分产生飞边且不会在穿孔加工面上发生层间剥离的高品质的穿孔加工的复合材料用钻头。

背景技术

在以CERP为代表的纤维强化复合材料等的穿孔加工中，已知有使用由金刚石覆盖的直柄超硬钻头来进行加工的方法。

然而，在利用该方法一次性进行穿孔加工时，穿孔时的切削阻力变大，容易在穿孔加工部分产生飞边。作为抑制飞边的产生的方法，例如在专利文献1中记载有如下内容：对FPC(Flexible Printed Circuits；挠性印制电路板)加工用的钻头而言，将避让面由第二避让面及第三避让面形成，将第三避让面的后角设定为33～50°，由此缩短了比横刃靠外周侧的切削刃的长度。并且，由该切削刃生成的切屑的宽度变大，由此切屑的排出性得以提高，抑制因排出性的恶化而产生的飞边。

另外，在专利文献2及3中记载有在前端侧设置小径部来抑制贯通孔的飞边的钻头。在专利文献4中记载有前端角118°的一次切削刃与前端角约30°的二次切削刃相连而成的双角钻头来作为适于CERP及铝合金板的同时穿孔的钻头。在专利文献5中记载有形成为具有对下孔进行加工的下孔加工部和精加工部的形状，精加工部与下孔加工部的直径差为0.1mm以上且2mm以下的两级结构钻头来作为适于CERP的穿孔的钻头。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2005-88088号公报

专利文献2：日本特开2001-54810号公报

专利文献3：日本实开平1-99517号公报

专利文献4：日本实用新型注册第2602032号公报

专利文献5：日本特开2008-836号公报

发明内容

纤维强化复合材料中，CERP轻量且具备高强度和刚性，多用于飞机的结构材料等。对用于飞机的结构材料的CERP而言，在品质上严格要求，例如要求在与其它构件的对合面等上不能产生突出的飞边且在CERP的穿孔面上不能产生层间剥离。

然而，CERP含有不易切断的碳纤维，构成为碳纤维和使该碳纤维结合的作为粘合剂的树脂材料形成为层状的结构，因此在穿孔加工中，与由树脂材料或金属材料的单独材料构成的被加工件相比更容易在加工部分产生飞边，因加工时的推进阻力而容易产生层间剥离。对与这样的纤维强化复合材料的穿孔加工相关的课题而言，上述的专利文献1及2所记载的技术在实用方面无法获得充分的效果。这里，“推进阻力”是指在与钻头加工中的穿孔进给方向相反方向上施加的阻力。

在专利文献3中，与专利文献2同样地在钻头的前端侧形成小径部来应对飞边，因此在被加工件为CERP的情况下，专利文献3所记载的技术在抑制飞边上也无法获得满意的效果。

因此，在CERP的穿孔加工中要求高品质的加工处理时，采用了专利文献4所记载的专用的钻头，但专利文献4所记载的双角钻头在耐久性上存在问题，在为30～40孔的加工次数时在加工部分产生飞边，需要更换为新的钻头。

专利文献4所记载的钻头为具有下孔加工部和精加工部的两级结构的钻头，构成为利用精加工部来去除在下孔加工部产生的飞边的加工形态。然而，该钻头形成为增大了精加工部与下孔加工部之间的直径差的形状，切削机构与通常的钻头加工相同，无法从根本上抑制挤裂或飞边。

因此，在专利文献4中，通过减小扭转角来改善切屑排出性，由此应对因切屑堵塞产生的飞边。然而，仅将加工部形成为直线状的切削刃结构的话，无法降低加工时的推进阻力和提高工具刃尖的耐磨损性，因此专利文献4所记载的技术也无法获得满意的效果。

在专利文献5中，下孔加工部为多级状结构，因此扩径时的钻头所受到的推进阻力变大，在提高工具刃尖的耐磨损性上存在问题。

本发明鉴于上述现有技术的问题而提出，其课题在于通过利用具备具有锥形状的锥形部及直线部的钻头进行复合加工，由此几乎不会在被加工件上产生飞边或层间剥离，能够在一工序中进行高品质的穿孔加工。