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5 章 CFRP 板への小径孔加工におけるブラスト砥粒条件の影響
5.1 はじめに
本章では，径の異なる孔に対して使用する最適な砥粒を検討するため，加工孔径および 砥粒の種類・サイズなどを変更し，孔精度と加工効率について考察することを目的とする．
前章までの研究では，事前に孔加工したフォトマスクを用いることにより，厚さ 1～2 mm の
CFRP 板に直径 1～2±0.2mm の小径孔を多数同時加工することに成功している[1]．また，
CFRPやGFRPなど機械特性・内部構造の異なる複合材料に対しては，加工の速度が異なる ことや[2]，砥粒の種類として比重3.9のアルミナ(ホワイトアランダム：WA)の方が，比重3.2の炭 化ケイ素（カーボランダム：SiC）より加工効率が良いことをなどが明らかになっている[3]．
前章まで，直径1～2 mmの孔加工を中心に加工効率に重点を置き，砥粒のサイズは実験 に用いるブラスト装置の最大砥粒径の制約から，WA#320(平均砥粒径 40µm)を主に使用して きた．実験結果から孔精度・加工効率に影響するパラメータには，ノズルの送り・加工圧力・マ スク材の厚さなどがあげられる．しかし，さらに小径を加工するには，砥粒径が重要なパラメー タと予想されたので，本章ではその影響を調べ，最適条件を見出すことを目的とする．
そこで，0.1～2.0 mmまでの孔径を盛り込んだマスクパターンを作り，3種類の径の砥粒を用 意し，それぞれの加工進展状況を観察した．この中で，孔精度および加工効率に注目し，各 孔径に対する最適な砥粒径の比較検討を行った．
5.2 実験方法
73 Table 5.1 Specification of blast medias
Fig.5.1 SEM images of medias (WA#320，WA#600，WA#1200 and SiC#320)
5.2.2 供試体の準備
本実験で使用した CFRP は，炭素繊維の織物シートに熱硬化性樹脂であるエポキシを含浸 させたプリプレグを8枚積層し硬化したものである(表5.2)．CFRPの上面へ，あらかじめ用意し た所定の孔径5種類(2.0，1.0，0.50，0.25，0.10 mm)を現象・焼き付けしたフォトマスクを粘着し た4)．
Table 5.2 Specification of specimen Media Media diameter
(µm)
Material (purity)
Specific gravity
Hardness
New Mohs Manufacture WA#320 40.0 ± 2.5
Al2O3
(99.7%) 3.9 12
Fuji Manufacturing Co.Ltd WA#600 20.0 ± 1.5
WA#1200 9.5 ± 0.8
SiC#320 40.0 ± 2.5 SiC
(98.7%) 3.2 13
Specimen
；Constitution materials CFRP(cloth) ； CF/EP
Size 250 × 148 (mm)
Diameter of carbon fiber 7.03 (µm) (measured value) Prepreg / manufacturer
Laminated structures / manufacturer
Fabric CF-3K-W3101 / Toho Tenax Co.Ltd.
8ply(1.80mmt) [0 / 90 / 90 / 0]2
2ply (0.45mmt)[0 / 90] /fabricated by GH Craft Ltd.
74 5.2.3 ブラスト装置と加工条件
本実験では， 前章までと同様に砥粒噴射量を任意にコントロールすることができ，一定量 を供給できる直圧式ブラスト装置（ELP-1TR; ㈱エルフォテック）を使用した．加工圧力は，過
去に0.10～0.30MPaで行った実験結果から，マスクの耐久性と加工効率のバランスを考え，本
実験では 0.15MPa(ノズル噴出部で計測)に固定して行った．また，砥粒を噴射するノズルが
CFRP 板全体（63×148 mm）を走査し，加工する行程を 1 パスと定義し，同じ加工パスを複数
回繰り返した(前章 図4.1，4.2参照)．送り速度はノズル速度 (X 方向) 8 m / min，コンベア速 度 (Y 方向) 20 mm / minである．各種砥粒を用いて供試体に対し5パスごとで孔形状を計測 し， 30パスまで加工を行った．なお，加工の際に粉砕されて一定重量以下になった砥粒は，
装置内でサイクロン分離器により分離・除去される．また，その後使用済みタンクに入った砥粒 は切屑除去のため，ふるい（目開き 約0.6 mm）にかけ，再度砥粒として使用する．
5.2.4 孔精度・加工効率の評価法
加工孔の孔径測定は工具顕微鏡（MC-B1010C；株式会社ミツトヨ），孔断面形状，加工深さ，
エロージョン摩耗量（削食量ともいう：砥粒による材料の除去量）の観察・測定にはレーザ顕微 鏡（VK-9700，株式会社キーエンス）を用いた．
入口径における孔精度 dpおよび加工効率Veは式(5.1)および(5.2)にて±10%以内を評価A，
±10~20%を評価 B，±20%以上を評価 Cと定義した．孔精度は理想孔径(ノミナル径)に対する
孔径増加分を表し，理想孔径 di ，加工孔の入口径 den を用いて，加工効率は理想孔体積 に対するエロージョン摩耗量の割合を表し，理想孔体積Vi = πdi2・ t / 4，エロージョン摩耗量 Vmを用いた(図5.1)．
(5.1)
(5.2)
100 ) 1
(
i en
p
d
d d
π
＝
＝
100
2) ( 100 V V )
(V
2 m i
m
d t Ve
i
75 Fig.5.1 Cross sectional view of the holes and the explanation of dimensions