CFRP 트리밍을 위한 초경 엔드밀 대 다이아몬드 엔드밀

항공우주 산업의 고정밀 CFRP 절단에 대한 수요 는 공구 재료 선정에 대한 연구를 더욱 집중시키고 있다. 일반적으로 초경 엔드밀이 우세하지만, 마모성이 강한 CFRP에서는 빠르게 마모되어 생산 비용이 증가한다. 다이아몬드 공구는 비용이 비싸지만 극도로 높은 경도(Vickers 경도: 10,000 대비 1,600 kgf/mm²)로 인해 긴 내구성을 제공한다. 본 연구는 두 가지 문제점을 다룬다: (1) 실제 절단 조건에서 마모 메커니즘의 정량적 비교, (2) 대량 생산 적용 가능성에 대한 경제성 평가. 기계화 ,CFRP의 연마 특성으로 인해 빠르게 마모되어 생산 비용이 증가합니다. 다이아몬드 공구는 비용이 많이 들지만 극도로 높은 경도(Vickers 경도: 10,000 대 1,600 kgf/mm²)로 인해 긴 내구성을 제공합니다. 본 연구는 두 가지 연구 공백을 다루고 있습니다: (1) 실제 절단 조건에서 마모 메커니즘의 정량적 비교, (2) 대량 생산 적용에서의 경제적 타당성 평가.

방법론

1. 실험 설계

작업물: T800S/3900-2 CFRP (섬유 함량: 60%, 두께: 12mm). 공구:

• 초경: 6날, 10° 헬릭스, AlTiN 코팅

• 다이아몬드: 4날, PCD 타입, 8° 헬릭스

가공 조건은 에어버스 A350 부품 절단 조건을 반영하였다.

2.데이터 수집

레이저 공초점 현미경(Keyence VK-X1000)을 통해 시간당 공구 마모 측정. 미세 CT 스캔을 사용하여 ASTM D7268 기준으로 박리도 평가.

결과 및 분석

1.마모 진행도

다이아몬드 공구는 120분 후에도 0.15mm 미만의 선단 마모를 유지한 반면, 초경 공구는 75분 시점에서 0.5mm 이상의 마모로 인해 섬유 뽑힘 현상 발생 (p<0.01, ANOVA).

2.표면 품질

90분 이후 Ra 차이 발생: 다이아몬드(1.2±0.3 μm) 대 초경(2.8±0.7 μm).

토론

다이아몬드의 우수한 성능은 열전도율의 차이(500 W/mK 대 110 W/mK)에 기인하며, 이는 열로 인한 매트릭스 열화를 감소시킨다. 그러나 0.12 mm/이빨 이상의 이송 속도에서 취성 파괴가 관찰되어 운전 한계가 있음을 시사함.

결론

CFRP 절단 작업에서 다이아몬드 엔드밀은 초경 대비 마모 저항성(3배 이상 수명) 및 표면 마무리 품질에서 우수함.

• 다이아몬드 공구 파손을 방지하기 위해 이송 속도 최적화가 필수적임.

• 향후 연구에서는 비용에 민감한 응용 분야를 위한 하이브리드 도구 설계를 평가해야 한다.