管鋸鑽鑽削碳纖維複合材料之研究

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1、先進工程學刊第二卷第三期145JournalofAdvancedEngineeringVol.2,No.3,pp.145-149/July2007管鋸鑽鑽削碳纖維複合材料之研究StudyofCore-SawDrillinDrillingCarbonFiberReinforcedPlastics*12曹中丞張瑞慶*12Chung-ChenTsao,Rwei-ChingChang摘要對需要以孔做為接合之複合材料構件而言，鑽削仍是目前工業界最常喜歡使用的低廉加工方法。在所有碳纖維複合材料鑽孔缺陷中，本文關心出口脫層。採用

2、超音波掃瞄法檢測材料的脫層，主要原因是碳纖維複合材料顏色為黑色，不易用工具顯微鏡進行。鑽削碳纖維複合材料實驗所獲之軸向推力量測結果，與理論臨界軸向推力比較，其誤差值約為13.2%。同時，管鋸鑽的軸向推力與脫層會隨著進給速率的增加而增加，且隨著主軸轉速的增加而減少，而管鋸鑽內徑7.4mm之軸向推力與脫層，較內徑5.5mm鋸鑽均大，此與實際加工所得之結果非常吻合。關鍵詞：管鑽，管鋸鑽，脫層，軸向推力AbstractDrillingisthecheapestemployedmachiningoperationsinind

3、ustryforholemakingforrivetingandfasteningstructuralassemblesofcompositematerials.Amongalldefectsduringdrillingofcarbonfiberreinforcedcompositematerials,delaminationisaconcerninthispaper.Theevaluationofthedelaminationdamageisimportantbutratherdifficultbytool’sm

4、icroscope,particularlyforcarbonfiber-basedcomposites,becausetheircolourmakesvisualinspectiondifficult.Theerrorbetweenexperimentalandtheoreticalthrustforceindrillingcarbonfiberreinforcedplasticsisabout13.2%.Thethrustforceanddelaminationforcore-sawdrillincreasew

5、iththeincreasingfeedrateanddecreasewiththeincreasingspindlespeed.Thevaluesofthrustforceanddelaminationforcore-sawdrillarelargerattheinnerdiameterof7.4mmthanattheinnerdiameterof5.5mm.Theresultsagreewiththeindustrialpractice.Keywords:coredrill,core-sawdrill,dela

6、mination,thrustforce需要以孔做為接合之複合材料構件而言，雖孔的加工方I.導論法很多（如鑽削、超音波、雷射、水刀與放電加工），複合材料擁有非常優異的機械性質，如高比強度、然各有其優缺點，而鑽削仍是目前工業界最喜歡使用的高衝擊強度、高設計自由度及高耐蝕性等優點，因此廣加工方法[4]。Koplev[5]從經濟及被加工工件之強度的泛被應用在航太、電子、汽車與運動器材等用途上。然觀點，指出傳統的加工方法是有其競爭性。但就整體的而複合材料之異方向性與纖維磨耗特性，於鑽削時所造品質而言，則不盡然。成複合材料上

7、之脫層與微裂縫等缺陷產生，較一般金屬在所有複合材料鑽孔的缺陷中，出口脫層是吾人最加工特性不同，致使吾人對複合材料的加工觀念與條關心的。另外，Koplev[5]首先提出複合材料之切屑移件，必須予以認知與了解。自1970年起，已有學者開除爲一連續的材料破裂過程。諸多研究指出，鑽頭的軸始對複合材料進行有效率之鑽孔加工研究，同時亦有一向推力是造成複材層板在出口處脫層的原因[6,7]。此些論文對複合材料加工之特質討論[1,2]，然普遍認爲複外，一些學者亦經證實，複合材料的鑽削品質良窳與鑽合材料表面加工精度不佳爲其特性。複合材

8、料之所以難削參數選取息息相關[8-10]。而鑽頭的幾何形狀是影響以加工，與其異方向性及纖維磨耗特性有關[3]。但是對鑽削性能最重要因素之一。因此如何改變鑽頭的幾何形12大華技術學院自動化工程系聖約翰科技大學機械與電腦輔助工程系*Correspondingauthor.Email:aetcc@msdb.thit.edu.tw1DepartmentofAutom