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_ 複合材料加工のコンピテンス
複合材料を
インテリジェントに加工する。
産業別ソリューション
複合材料
ハイテク加工。
炭素繊維強化プラスチック（CFRP）は、最もよく知られた複合材料
です。CFRP は、高いレベルでの比強度や剛性が求められる場合の
キーテクノロジー材料であり、自動車構造材、スポーツ用具の生産、
あるいは航空宇宙産業などに用いられます。CFRP の際立った性質
は、航続距離が長く燃料消費量の低い航空機の製造を可能にします。
CFRP は剛性が高く、客室の気圧を高くすることができます。また極め
て耐食性に優れているため客室内の湿度も高くすることができ、特に
長距離飛行の際に乗客はその恩恵を実感することになります。CFRP
にはさらに、保守や手入れの必要がないという利点もあります。
これとは反対に CFRP の加工は困難な課題です。デラミネーションと
繊維の露出を発生させずに加工することが求められます。アブレー
シブ性の高い繊維は、従来の切削工具による加工を不可能にします。
CFRP とチタンのような特殊な複合材料（スタック）では、双方の素材
の性質が相反するものであることが加工をさらに難しいものにしてい
ます。
経験豊かなワンソースサプライヤーであるワルターは、CFRP および
それに類似した被削材の適切な加工ソリューションを提供いたします。
ここでは例として、ワルターの複合材料用ハイテク穴あけ工具をいく
つか採り上げて、それが航空宇宙産業でどのように使用されているか
をご紹介します。ワルターのスペシャリストはお客様からの課題の提
示を歓迎します。どうぞご相談ください。
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PCD 一体焼結テクノロジー
ワルターの PCD 一体焼結工具は、CFRP
およびチタンの穴あけ加工において摩耗
を最小限に抑えながら高い切削速 度と
卓越した寸法安定性を実現します。これら
は、超硬ヘッドに PCD が一体焼結された
ものです。
ヘッドはシャンクにろう付けされ、
刃形状は精密に研磨および放電加工が行
われていて、難加工向けのハイテク工具と
なっています。
Walter Titex PCD 一体焼結段付き
ドリル
PCD は 1500 °C、60000 bar で 焼 結され
ています。この段付きドリルはチタンの加
工においてもバリなどの発生を抑え、最高
の切削能力を発揮する特別なハイテク工
具です。
内部クーラント穴
面取り刃
ろう付け PCD
PCD
反応容器
PCD 粉末を
満たした
超硬ヘッド
超硬ヘッド
PCD
超硬ヘッド
先端角
AFT1P、130°
繊 維系複合材料と金属で構成されるス
タック材用刃形状。エマルションおよび
MQL に対応する一体型クーラント穴を備
え、チタン被削材用に最適化された切れ
刃形状。
リコンディショニング：2 ～ 3 回
焼結工程
ろう付け結合
超硬
ブランクス
ブランクスにろう付けされた
PCD 付き超硬ヘッド
先端角
AF3P、125 ° /90°
デラミネーションのリスクが高い単方向繊
維およびその他のファイバー系被削材用
の専用刃形状。多方向繊維および織り込
み繊維にも使用可能。
AFE1P、E 型先端研磨
曲面形状 CFRP コンポーネントや薄肉ワー
クおよびアラミド繊維用刃形状。この工具
は AF3P 刃形状の代替として使用するこ
とができます。
リコンディショニング：2 ～ 4 回
リコンディショニング：1 ～ 2 回
CFRP 製航空機胴体
CNC 制御の表面リベット装置、フレックス
トラックおよびロボット、ドリルフィードユ
ニットおよびハンドドリルなどが、CFRP 製
胴体シェルおよびその付属部品の加工に
使用されています。ワルターは、
これらの加
工に対して、MQL、
ドライ加工、エマルショ
ン加工のそれぞれにおいて、適切な切削
工具を提供できます。ワルターは CFRP 加
工において、長い工具寿命と極めて良好な
Walter Titex PCD 一体焼結段付き
ドリル AF3P、
縦および横方向接合部用
Walter Titex 段付きドリル AF1D、
縦および横方向接合部用
ワルターの PCD 一体焼結テクノロジーに
より、同じ穴品質を維持しつつ、長い工具
寿命と複数回の 100% リコンディショニン
グが可能です。PCD 工具材種は摩耗が均
等かつゆっくりと進行します。
パイロット刃形状なしの Walter Titex ダ
イヤモンドコーティング段付きドリル AF1D
はパイロット刃形状ありのドリルと同じ特
徴を持っていますが、より短いアプローチ
と総加工パスが短く、加工時間が短縮さ
れます。
Walter Titex 段付きドリル AF1D、
窓枠用
パイロットステップ刃形状が、C 型ブラケッ
ト付きドリルフィードユニットにおいてのポ
ジショニングを容易にします。段付きドリル
の使用で「一発穴あけ工程」を実現し、加
工時間を短縮します。ダイヤモンドコーティ
ングは工具寿命を大幅に伸ばします。
ハンドドリル
マニュアル穴あけ加工
DFU（ドリルフィード
ユニット）
一定の加工条件に
おける穴あけ加工
ロボット
機械、クランプおよび
ワークピースの安定性
が中程度の CNC 穴あ
け加工
表面リベット装置 /
マシニングセンタ
CNC 穴あけ加工
3
穴品質を実現できる PCD およびダイヤモ
ンドコーティング超硬工具を採用していま
す。最適なコーティングの密着性を実現す
るため、超硬母材とダイヤモンドコーティン
グは完璧にマッチングされています。長い
工具寿命とプロセス信頼性を最優先とし、
穴品質と加工速度、そしてコスト効率性の
関係はそれぞれの加工ごとに個別に調整
されます。
Walter Titex AFF1D ドリル、
Walter Titex MFF1 ドリル、
マニュアル下穴あけおよび完全穴あけ用
Walter Titex MFA1 ドリル、
マニュアルカウンターボア加工用
ダイヤモンドコーティング付き 4 枚刃の
Walter Titex AFF1D ドリルは、不安定な
クランプ状況へ対応するために専用に開
発され、ロボット加工に特に適しています。
工具寿命が長く、織り込み銅繊維が穴出
口にある際にも追加工が不要です。
三日月形の刃形状を持つこの Titex ドリル
は、ファイバ露出のない良好な穴あけを実
現します。センタリング形状により工具は
精密にポジショニングされます。ハンドドリ
ルに理想的な工具です。
3 枚刃の MFA1 はマニュアルカウンターボ
ア加工に特に適しています。3 つのマージ
ンが最適に配置されているこのドリルは、
技術的に難しい条件下でも良好な寸法精
度で穴あけが可能です。
Walter Titex AF1D ドリル、
オールラウンド CFRP ドリル工具
ダイヤモンドコーティング付きの AF1D 刃
形状は、単方向および多方向炭素繊維複
合材料の穴あけ加工に適しています。この
刃形状は求心性に優れ、ドリルフィードユ
ニット使用時にも卓越した真円度と寸法
安定性を実現します。
中程度の加工条件用
スタック：航空機胴体
スタックは、2 つまたはそれ以上の、物性
が異なる素材で構成されています。よく
使用される複合材料と金属のコンビネー
ションとしては、CFRP とチタン、あるい
は CFRP とアルミニウムによるものがあり
ます。これらの加工では、素材の物性が異
なるにもかかわらず、工具寿命の全体にわ
たって寸法精度が確保されていることが
必須となり、工具開発においてもチャレン
ジとなります。CFRP は極めてアブレーシブ
性の強い被削材で、切れ刃のシャープさが
すぐに失われてしまいます。これに対して
Walter Titex PCD 一体焼結段付き
Walter Titex カウンターボア工具 MFT2、
CFRP/Ti 複合材への穴あけ用
Walter Titex ステップ付きドリル MFA4、
CFRP/Al 複合材への穴あけ用
内部クーラントとネガランド付き PCD 一
体焼結切れ刃により、CFRP/ チタン複合
材においてきわめて高い切削パラメーター
を実現します。高い切削速度、実使用にお
いて CFRP 部に擦り切れが発生しないこ
と、そしてチタン部分でのバリの発生がわ
ずかなことが、この工具をファーストチョイ
スにしています。
このカウンターボア工具は左ねじれで、下
穴からり切りくずを前方へ押し出します。
加工が CFRP からチタンへと進む場合に
おいて、チタンの切りくずにより CFRP が
損傷することがありません。加工の順序が
逆の場合には、右ねじれの同一工具が推
奨となります。
この工具は、マニュアル穴あけ加工および
カウンターボア加工に使用できます。4 つ
のマージンが工具を安定させ、二番フルー
トによってアルミニウムのドライ穴あけ加
工時の溶着形成を防止します。
Walter Titex ステップ付きドリル
AFT4A、
リブクリップ穴あけ用
この工具は、ドリルフィードユニットでの用
途に専用開発されました。
ポリッシュフルー
トとスムースで耐熱性に優れた ACN コー
ティング（AlCrN）が、最適な切りくず排出
を実現します。
ドリル AFT1P、
外殻リブ穴あけ用
5
チタンは、極めて熱伝導率が低く、また靭
性に富んだ被削材です。このため切れ刃の
シャープさを失った工具による CFRP/Ti 複
合材への穴あけ加工では、CFRP 部分に
おいてはデラミネーションとファイバ露出、
チタン部分においてはさらなる切削熱の発
生など、好ましくない現象が発生します。ワ
ルターは、それぞれの加工タスクに応じて、
PCD 一体焼結工具およびコーティングあ
り / なしの超硬工具を提供します。それに
加えて、最高の加工結果を得るための最
適な刃形状を開発しオファーしています。
Walter Titex ステップ付きドリル AFT1N、
リブクリップ穴あけ用
Walter Titex MFT1 ドリル、
マニュアル下穴加工用
NHC コーティング（ta-C カーボン層）は硬
度 5000 HV で、摩耗を抑制します。スムー
信頼性の高い、ワルターのマニュアル穴
あけでのスタック下穴加工用ドリルです。
CFRP、チタンおよびアルミニウム複合材
料の小径加工に適しています。
Walter Titex AFT3A ドリル、
スタック被削材用
実績のある Walter Titex A3366 ドリルの
刃形状に内部クーラント穴、ポリッシュフ
ルートおよび ACN コーティングを追加し
たスタック加工に最適な工具で、高い送り
での用途にデザインが変更されています。
スなコーティングが構成刃先の発生を低
減し、4 枚刃仕様のため工具寿命は大幅
に長くなります。
スタック：航空機翼部
航空機の翼には、CFRP、チタン、アルミ
ニウム、ステンレス鋼およびアルミニウム
ハニカムなどのサンドイッチ素材による
複合材料が使用されています。材料の厚み
は複合材料によってさまざまであり、直径
数ミリの前縁フラップ外殻から深さ 15 x D
の中央翼ボックスの穴まで多岐にわたりま
す。穴の直径も胴体セグメントよりも多様
で、直径 30 mm を超過する穴もあります。
Walter Titex AFA1N ドリル、
Walter Titex ステップ付きドリル MFA5、
マニュアルカウンターボア加工用
4 枚刃の AFA1N は、金属複合材料の加
工において長い工具寿命を実現し、ファイ
バ露出を抑えることができます。加えて非
金属系の NHC コーティング（ta-C カーボ
ン層）により構成刃先を減らすことができ
ます。
Walter Titex MFA5 は、CFRP/Al および
Al/Al 複合材料用に設計されています。工
Walter Titex PCD 一体焼結段付き
ドリル AFA1P、
翼面外殻リブサポート用
AFA1P の刃形状は CFRP/Al スタック専用
に設計されています。シャープな切れ刃と
MQL または湿式での内部クーラントによ
り、高純度アルミニウムの加工時にもバリ
の発生を最小限に抑えます。
Walter B4017 ポイントドリル、
穴あけ加工用
CFRP/ アルミニウムの一発穴あけに最適
な工具です。穴径 12 ～ 38 mm における
経済的なソリューションであり、最適化さ
れた Xtra·tec® ポイントドリルボディとド
リルチップの組み合わせにより最高のプロ
セス信頼性を実現し、ガイドマージンによ
り穴公差も小さくなります。
スパー補強リブ用
具のねじれ角が小さいので、ドリルが貫通
穴を抜け出る際の速度が低減されます。
7
スタック：垂直尾翼
セグメントあるいは翼部と同じく動的な負
荷のかかる安全関連コンポーネントであり、
穴あけ加工の公差は極めて厳しく、加工に
おけるプロセス信頼性とコンポーネント品
質が最優先事項になっています。
Walter Titex ステップ付きドリル AFT1A、
Ti/ 鋼複合材料用
Walter Prototyp ConeFit* 面取り工具、
チタン、鋼およびアルミニウム用
Walter Titex ステップ付きドリル MFA4、
CFRP/Al 用
この工具は、ドリルフィードユニットでの用
途に専用開発されました。
ポリッシュフルー
トとスムースで耐熱性に優れた ACN コー
ティング（AlCrN）が、最適な切りくず排出
を実現します。
この面取り工具はエントリーパイロット部
があり、工具の位置決めおよび穴と面取り
との同心性の維持をサポートします。2 枚
刃および 3 枚刃仕様があり、10 mm 以上
の面取りに対応しコストを節減します。
この工具は、マニュアル穴あけ加工および
カウンターボア加工に使用できます。4 つ
のマージンが工具を安定させ、二番フルー
トによってアルミニウムのドライ穴あけ加
工時の溶着形成を防止します。
垂直尾翼（垂直安定板）の構造は、材料お
よび穴あけ径の両方の点でウィングボッ
クスに類似しています。垂直尾翼は、胴体
Walter Titex AFT2 ドリル：
CFRP/Ti 用ドリル、16 x Dc
Titex AFT2 ドリルは 16 x Dc に対応した
工具で、深い下穴の加工に適しています。
この工具で CFRP およびチタン被削材、さ
らにステンレス鋼も加工することができ
ます。
* すべての ConeFit ホルダー
シリーズが適合します。
切削条件と工具寸法
この表には、複合材料加工における切削
条件の初期値を記載しています。多くの複
合材料加工はそれぞれユニークなもので
あり、用途ごとにカスタマイズされた切削
寿命は短くなります。段階的に条件を変更
し、穴品質と工具寿命のバランスが取れる
最適な切削パラメータを見つけ出すアプ
ローチが推奨されます
（単方向）
（多方向）
CFRP MD
炭素繊維入り
熱可塑性樹脂
CFRP/Al
CFRP/Ti
Al/Ti
加工方法
ドライ
ドライ
ドライ
MQL
MQL
AF3P
Vc [m/min]
f [mm]
100 – 300
0,04 – 0,08
100 – 300
0,04 – 0,12
100 – 300
0,04 – 0,20
–
–
AFE1P
Vc [m/min]
f [mm]
80 – 200
0,04 – 0,08
80 – 200
0,04 – 0,10
80 – 200
0,04 – 0,15
–
–
AFA1P
Vc [m/min]
f [mm]
80 – 200
0,04 – 0,08
80 – 200
0,04 – 0,10
80 – 200
0,04 – 0,15
80 – 200
0,04 – 0,10
–
AFT1P
Vc [m/min]
f [mm]
80 – 180
0,04 – 0,08
80 – 180
0,04 – 0,10
80 – 180
0,04 – 0,15
–
10 – 25
0,05 – 0,06
AF1D /
AFF1D
Vc [m/min]
f [mm]
80 – 200
0,04 – 0,08
80 – 200
0,04 – 0,12
80 – 200
0,04 – 0,20
–
–
AFA1N
Vc [m/min]
f [mm]
80 – 160
0,04 – 0,08
80 – 160
0,04 – 0,12
80 – 160
0,04 – 0,20
30 – 90
0,07
–
B4017、P6004
チップ付き
Vc [m/min]
f [mm]
60 – 100
0,03 – 0,05
60 – 100
0,03 – 0,06
60 – 100
0,04 – 0,10
10 – 100
0,04 – 0,30
–
AFT1N /
AFT1A
Vc [m/min]
f [mm]
60 – 140
0,04 – 0,08
60 – 140
0,04 – 0,10
60 – 140
0,04 – 0,20
–
10 – 20
0,07
AFT2
Vc [m/min]
f [mm]
–
–
–
–
10 – 20
0,05 – 0,10
AFT3A
Vc [m/min]
f [mm]
80 – 120
0,04 – 0,06
80 – 120
0,04 – 0,08
80 – 120
0,04 – 0,12
–
10 – 20
0,05 – 0,13
AFT4A
Vc [m/min]
f [mm]
60 – 120
0,04 – 0,07
60 – 120
0,04 – 0,09
60 – 120
0,04 – 0,15
–
10 – 20
0,05 – 0,10
面取り工具
ConeFit
Vc [m/min]
f [mm]
–
–
–
20 – 100
0,08 – 0,20
20 – 60
0,08 – 0,10
VFA1A /
VFT1A
Vc [m/min]
f [mm]
30 – 60
0,03 – 0,075
30 – 60
0,03 – 0,075
30 – 60
0,03 – 0,075
30
0,075
15
0,075
MFF1
Vc [m/min]
15 – 60
15 – 60
15 – 60
–
–
MFA1 / MFA4 /
MFA5
Vc [m/min]
–
–
–
5 – 45
–
MFT1 / MFT2
Vc [m/min]
–
–
–
5 – 45
5 – 15
素材
PCD 一体焼結
刃形状
超硬、コーティングあり / なし
条件と工具を必要とします。穴品質を高め
るためのひとつの方法は、切削速度を高く
して送りを下げることです。しかしながら
送りを下げて切削速度を高くすると、工具
CFRP UD
注意事項：スタックの穴あけには、CFRP/Al あるいは CFRP/Ti、Al/Ti のパラメータを適用してください。被削材間でパラメータを変更する場合は、繊維系被削材
には CFRP パラメータ、アルミニウムには CFRP/Al の値、チタンには CFRP/Ti のデータを適用してください。
タイプ
Dc [mm]
d1 [mm]
d2 [mm]
l1 [mm]
l2 [mm]
2,5 – 25
4,0 – 25
≤ 25
≤ 25
–
–
≤ 300
≤ 300
≤ 15 x d / 150
≤ 15 x d / 150
2,5 – 12,8
4,7 – 12,8
≤ 16
≤ 16
–
–
≤ 170
≤ 170
≤ 10 x d / 100
≤ 10 x d / 100
内部クーラントなし
内部クーラントあり
2,5 – 21
4,0 – 21
≤ 25
≤ 25
≤ 2,5 x d1*
≤ 2,5 x d1*
≤ 300
≤ 300
≤ 15 x d / 250
≤ 15 x d / 250
PCD 一体焼結 内部クーラントなし
4,0 – 10
4,7 – 10
≤ 16
≤ 16
≤ 2,5 x d1
≤ 2,5 x d1
≤ 170
≤ 170
≤ 10 x d / 100
≤ 10 x d / 100
超硬ドリル
内部クーラントなし
内部クーラントあり
内部クーラントなし
PCD
一体焼結ドリル 内部クーラントあり
超硬段付き
ドリル
段付きドリル
内部クーラントあり
* 3 枚刃工具の場合の段付きドリルにおける d2 値は最大 1,4 x d1 となり、MFT2 および AFT2 では段付きド
リルは製作不可です
l5 > 20 mm、L c = l2 – 5 mm
d1
Dc
Lc
l2
l1
l5
d1
Dc
Lc
l2
l1
l5
9
振動穴あけテクノロジー
振動穴あけは、スタック材、特に CFRP/Ti
複合材料の加工に推奨されます。この手
法を用いると、ドリル工具は送り方向へ追
加して動かされます。この動きは正弦波と
一致し、工具切れ刃は常に食い付いた状
態になります。正弦波の谷の部分におい
て、最小の送り値でコントロールされた切
りくず処理が行われます。短い切りくずは
従来の穴あけ
（振動なし）
振動穴あけ
穴あけ方向
熱画像撮影
（チタン）
プロセス温度を低くし、穴全体の表面品
質と寸法精度が向上します。
穴あけ方向
ドリル
ドリル
Ti6Al4V
Ti6Al4V
穴あけ方向
CFRP の断面画像
CFRP
チタン
Walter Titex ステップ付き振動ドリル
VFA1A
Walter Titex VFT1A 振動ドリル
ステップ付き振動ドリルは C 型ブラケット
付きドリルフィードユニットに特に適してい
ます。切れ刃形状とコーティングは、最良
の加工結果が得られるように、振動プロ
セスに合わせて最適化されています。
マシニングセンタおよび表面リベット装置
用の振動ドリルは、プロセス信頼性の高い
加工が可能です。この工具は、材料の厚み
がありかつ公差要求の厳しい CFRP/Ti 複
合材料の加工に適しています。
Headquarter
Global Headquarter
Walter AG, Tübingen – Germany
Asia Pacific Headquarter
Walter Asia Pacific, Shanghai – China
www.walter-tools.com
ワルターツーリング・ジャパン株式会社
名古屋、日本
+81 (52) 533 6135, [email protected]
Walter (Thailand) Co., Ltd.
Bangkok, 10120, Thailand
+66 2 687 0388, [email protected]
Walter AG Singapore Pte. Ltd.
+65 6773 6180, [email protected]
Walter Malaysia Sdn. Bhd.
Selangor D.E., Malaysia
+60 (3) 8023 7748, [email protected]