航空宇宙.電気自動車産業 カーボンセラミック・ブレーキディスク(CCB)の穴あけ加工

🕜 加工効率 - 5倍向上 | 📈 穴の品質 - 5倍向上 | ⚙️ 工具寿命 - 4倍延長
  • 加工が難しい理由
  • 実際の効果
  • 用途と産業応用
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カーボンセラミック・ブレーキディスク(CCB)の加工が難しい理由は?



カーボンセラミックブレーキディスク(CCB)は、セラミックマトリックス複合材料(CMC)を使用しています。この材料は炭素繊維の靭性と炭化ケイ素セラミックの耐高温特性を組み合わせ、1000°Cを超える温度に耐えることができます。また軽量であるため、ばね下重量を低減し、操縦安定性を向上させます。さらに通常の鋳鉄製ディスクよりも寿命が長く、ほとんどブレーキフェードを起こしません。

ただし、性能が優れている一方で、炭素繊維セラミック複合材料は高硬度かつ脆性が高く工具の摩耗が激しいという課題があります。また、炭素繊維とセラミックが交差した異質構造により、切削抵抗が不安定で、製品品質の安定化が困難です。さらに加工時間が非常に長く、1枚のディスクを仕上げるのに数日から1週間を要する場合もあります。


 

☑️ カーボンセラミック・ブレーキディスク(CCB)の穴あけ加工:加工情報

 
    カーボンセラミック・ブレーキディスク(CCB)の穴あけ加工:加工情報
  材料   カーボンセラミック・ブレーキディスク(カーボン-SiC)
  特徴   Φ5 x 5mm (盲目穴)
  
*アスペクト比 1倍
  超音波ツールホルダ            HBT40-SK10



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💡 その他の事例を見る:【カーボンセラミック・ブレーキディスク(CCB)の平面研削加工】

 

カーボンセラミック・ブレーキディスク(CCB)の穴あけ加工におけるHITの目標


この試験の目的は、HBT40超音波加工モジュールが、カーボンセラミックブレーキディスク(CCB)の穴あけ加工において、加工効率・穴品質・工具寿命をどのように最適化できるかを確認することです。



 

カーボンセラミック・ブレーキディスク(CCB)の超音波支援穴あけ加工:加工結果

 

カーボンセラミック・ブレーキディスク(CCB)の穴あけ加工:加工効率

HIT HBT40超音波加工モジュールを使用したCCB穴あけ加工では、1穴あたりの加工時間を短縮し、加工効率を5倍に向上
(図1. HIT HBT40超音波加工モジュールを使用したCCB穴あけ加工では、1穴あたりの加工時間を短縮し、加工効率を5倍に向上)

 
  • HITの超音波加工モジュールをCCBの穴あけ工程に適用することで、超音波振動が工具に高周波微振動を与えます。加工中、工具が間欠的にワークに衝突し、冷却および切りくず排出スペースを形成、これにより切削抵抗を低減ます。
  • 切削抵抗が低下することで、加工パラメータの最適化が可能となり1穴あたりの加工時間を短縮し加工効率を5倍に向上させます
 
 

カーボンセラミック・ブレーキディスク(CCB)の穴あけ加工:穴の品質

HIT HBT40超音波加工モジュールを使用した場合、エッジクラックのサイズが小さくなります
(図2. HIT HBT40超音波加工モジュールを使用した場合、エッジクラックのサイズが小さくなります)


超音波なしの加工と比較して、エッジクラックサイズが縮小し、穴品質が5倍向上
(図3. 超音波なしの加工と比較して、エッジクラックサイズが縮小し、穴品質が5倍向上)

 
  • 超音波による高周波微振動は、さらに切削抵抗を低減し工具がワークに与える衝撃力を小さくかつ高頻度にすることで穴周囲のクラック発生を大幅に抑制します。
  • クラックの縮小により、穴の品質は5倍向上します
 
 

カーボンセラミック・ブレーキディスク(CCB)の穴あけ加工:工具寿命

HIT HBT40超音波加工モジュールを使用すると、1本の工具で加工できる穴数が増加し、工具寿命が4倍に延びます
(図4. HIT HBT40超音波加工モジュールを使用すると、1本の工具で加工できる穴数が増加し、工具寿命が4倍に延びます)

 
  • 切削抵抗の低下は、エッジクラックの縮小だけでなく、冷却と切りくず排出性能を改善し工具摩耗を大幅に削減します
  • 同一条件で比較した場合工具あたりの加工穴数が増加し、全体の工具寿命は4倍に延長されました



 

カーボンセラミック・ブレーキディスク(CCB)の穴あけ加工におけるHIT超音波加工技術の成果



🕜 加工効率 - 5倍向上(1穴あたりの加工時間を大幅短縮)
📈 穴の品質 -
5倍向上(クラックサイズ大幅縮小)
⚙️ 工具寿命 -
4倍延長(1本の工具でより多くの穴加工が可能)


💡 その他の事例を見る:【カーボンセラミック・ブレーキディスク(CCB)の平面研削加工】

 

カーボンセラミック・ブレーキディスク(CCB)の穴あけ加工:産業応用



セラミックマトリックス複合材料(CMC)の平面研削加工は、自動車、モータースポーツ部品、航空宇宙産業で応用されており、特にカーボンセラミック・ブレーキディスク(CCB)、エンジンブロック/ピストン部品などに使用されています。


カーボンセラミック・ブレーキディスク(CCB)は、セラミックマトリックス複合材料(CMC:Ceramic Matrix Composites)を使用しています。これは高性能な先進複合材料の一種で、もともとは航空宇宙分野で使用され、1980年代にF1などのモータースポーツに導入され、その後 Ferrari や Porsche などの高性能市販スーパーカーへと応用が広がりました。現在では、高性能自動車、電気自動車(EV)、航空宇宙分野で広く使用されています。

この素材は、炭素繊維の靭性炭化ケイ素セラミックの耐高温特性を兼ね備え、1000°Cを超える高温にも耐えることができます。さらに軽量であるため、ばね下重量を軽減し、操縦安定性を向上させることができます。また、通常の鋳鉄製ブレーキディスクよりも耐久性に優れほとんどブレーキフェードを起こさないという特長があります。

航空宇宙技術から民生車両へと展開されたCMC材料の応用は、先進製造技術の結晶を象徴しており、製品価格が高価でありながらも、高性能車メーカーやモータースポーツ業界に選ばれる理由を物語っています。カーボンセラミックブレーキディスクの価値は、その優れた制動性能だけでなく、非常に高難度で時間を要する製造プロセスにもあります。


ここで登場するのが、HITの超音波加工モジュールです!HITは先進材料の加工における包括的なソリューションを提供しています。HITの超音波加工技術の導入により、従来の課題であった「加工時間の短縮と穴品質の両立」が実現しました。加工効率が向上するだけでなく、工具摩耗も大幅に低減。HITはお客様の要求を満たすだけでなく、それを超える成果を保証します!



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