CFRPトリミングにおける超硬 vs ダイヤモンドエンドミルの比較

航空宇宙産業における 高精度CFRPトリミングのニーズ が工具素材選定に関する研究を促進しています。一般的な 機械加工 用途では超硬エンドミルが主流ですが、研磨性のあるCFRPでの急速な摩耗により生産コストが上昇します。ダイヤモンド工具は高価ですが、極めて高い硬度（ビッカース硬度：10,000 vs. 1,600 kgf/mm²）により長寿命が期待されます。本研究では次の2つのギャップに着目します：(1) 実際の切削条件下での摩耗メカニズムの定量比較、および(2) 大量生産用途における経済的実現可能性の評価。

方法論

1. 実験設計

ワーク：T800S/3900-2 CFRP（繊維体積：60%、厚さ：12 mm）。工具：

• 超硬：6枚刃、10°ヘリックス、AlTiNコーティング

• ダイヤモンド：4枚刃、PCDチップ付き、8°ヘリックス

切削条件はエアバスA350構成部品のトリミングを再現。

2.データ取得

レーザー共焦点顕微鏡（キーエンスVK-X1000）により毎時工具摩耗を測定。マイクロCTスキャンを使用し、剥離はASTM D7268に従って評価。

結果と分析

1.摩耗の進行

ダイヤモンド工具は120分後でもフランク摩耗が0.15mm以下を維持したが、超硬工具は75分後に0.5mmを超え、繊維抜け（p<0.01、ANOVA）を引き起こした。

2.表面品質

90分後からRaに差が現れた：ダイヤモンド（1.2±0.3 μm） vs. 超硬（2.8±0.7 μm）。

議論

ダイヤモンドの性能は、その高い熱伝導性（500 W/mK 対 110 W/mK）と一致しており、熱によるマトリクス劣化を軽減している。ただし、送り速度が0.12 mm/tを超えると脆性破壊が観察されたため、運用限度がある。

まとめ

CFRPのトリミングにおいて、ダイヤモンドエンドミルは超硬工具より摩耗抵抗性（3倍以上の寿命）および表面仕上げ性に優れている。

• ダイヤモンド工具の破損を防ぐため、送り速度の最適化が重要である。

・今後の作業では、コストに敏感なアプリケーション向けにハイブリッドツール設計を評価する必要があります。