ドリルビットは、穴加工の最も一般的な工具として、機械製造、特に冷却装置、発電設備の管板、蒸気発生器などの部品の穴加工に広く使用されています。
1、穴あけ加工の特徴
ドリルビットには通常 2 つの主な切れ刃があります。加工中はドリルビットが回転し、同時に切削を行います。中心軸から外周に向かうにつれてドリルビットの前角が大きくなり、外周に近いドリルビットの切削速度が速くなり、中心に向かうにつれて切削速度が遅くなり、ドリルビットの切削速度が速くなります。ドリルビットの回転中心はゼロです。ドリルの水平刃は回転中心軸の近くにあります。横刃は補助すくい角が大きく、切りくずスペースがなく、切削速度が低いため、大きな軸方向抵抗が発生します。横刃がDIN1414のタイプAまたはCに研削され、中心軸付近の切れ刃が正のすくい角を持つ場合、切削抵抗が低減され、切削性能が大幅に向上します。
ドリルは、ワークの形状、材質、構造、機能の違いに応じて、ハイスドリル（ツイストドリル、グループドリル、フラットドリル）、一体型超硬ドリル、刃先交換式浅穴ドリル、深穴ドリルなど、多くの種類に分類できます。穴あけドリル、スリーブドリル、ヘッド交換式ドリル。
2、切りくず分断と切りくず除去
ドリルの切削は狭い穴で行われ、切粉はドリルの切削溝から排出されるため、切粉の形状はドリルの切削性能に大きく影響します。一般的なチップの形状には、フレークチップ、管状チップ、ニードルチップ、テーパースパイラルチップ、リボンチップ、扇形チップ、粉末チップなどが含まれます。
チップ形状が適切でないと次のような問題が発生します。
①微細な切りくずはエッジの溝を塞ぎ、穴あけ精度に影響を与え、ドリルビットの寿命を縮め、さらにはドリルビットを破損することがあります（粉状の切りくず、扇形の切りくずなど）。
②長い切粉がドリルビットに絡みつき、作業を妨げたり、ドリルビットを損傷したり、切削液が穴に進入できなくなったりします（スパイラル切粉、リボン切粉など）。
不適切な切りくず形状の問題を解決するには:
①送り速度の高速化、断続送り、クロス刃の研削、チップブレーカの設置等をそれぞれまたは併用することで、切りくず分断効果と切りくず排出効果を向上させ、切りくずによるトラブルを解消します。
②穴あけ加工にはプロ仕様の切りくず破壊ドリルを使用できます。たとえば、設計された切りくず破壊エッジがドリルビットの溝に追加され、切りくずをより簡単に除去できる切りくずに分割します。デブリはトレンチ内で閉塞することなく、トレンチに沿ってスムーズに排出されなければなりません。したがって、新しい切りくず破壊ドリルは、従来のドリルよりもはるかにスムーズな切削効果を実現します。
同時に、スクラップ鉄が短いため、クーラントがドリル先端に流れやすくなり、加工時の放熱効果と切削性能がさらに向上します。さらに、新たに追加された切りくず破壊刃がドリルビットの溝全体を貫通しているため、数回の研削後でもその形状と機能が維持されます。上記の機能向上に加え、ドリル本体の剛性を強化し、1回研削までの穴あけ回数を大幅に増加させた設計も特筆すべき点です。
3、穴あけ精度
穴の精度は主に穴の大きさ、位置精度、同軸度、真円度、表面粗さ、穴バリなどで構成されます。
穴あけ加工時に加工する穴の精度に影響を与える要因:
①ドリルのクランプ精度と切削条件（ツールホルダー、切削速度、送り速度、切削液など）
②ビット長、エッジ形状、コア形状などのビットのサイズと形状。
③オリフィス側面形状、オリフィス形状、厚み、クランプ状態などのワーク形状
ザグリ
リーマ加工は加工時のドリルの振れによって発生します。ツールホルダーの振れは穴径や穴の位置精度に大きな影響を与えます。したがって、ツールホルダーが著しく摩耗した場合は、適時に新しいツールホルダーを交換する必要があります。小さな穴をあける場合は、振れの測定や調整が難しいため、刃とシャンクの同軸度が良好な粗シャンク小径ドリルを使用するのがよいでしょう。リグラインドドリルを使用して加工する場合、穴精度が低下する原因の多くは背面形状の非対称によるものです。刃先高低差を制御することで穴のリーマ加工を効果的に抑制できます。
穴の真円度
ドリルの振動により、加工穴が多角形になりやすく、穴壁が二重線模様のように見えます。一般的な多角形の穴は、ほとんどが三角形または五角形です。三角穴の理由は、穴あけ時にドリルビットの回転中心が2つあり、それらが600回の交換頻度で振動するためです。振動の主な原因は切削抵抗のアンバランスです。ドリルが一回転すると、加工穴の真円度が悪いため、二回転目の切削時に抵抗がアンバランスになります。再度最後の振動が繰り返されますが、振動の位相に多少のずれが生じ、穴壁に二重線が発生します。ある程度の穴あけ深さに達すると、ドリル刃先と穴壁との摩擦が増加し、振動が減衰し、インボリュートがなくなり真円度が良くなります。縦断面から見ると漏斗状の穴です。同じ理由で、切断時に五角形や七角形の穴が現れる場合もあります。この現象を解消するには、コレットの振動、刃先の高低差、バックとブレードの非対称形状などを抑制するほか、ドリルの剛性を向上させ、1回転あたりの送り速度を高める対策も必要となります。回転させてバックアングルを減らし、クロスエッジを研磨します。
斜面や表面に穴を開ける
ドリルビットの切断面や穴あけ面に傾斜、曲面、段差があると位置決め精度が悪くなります。このとき、ドリル刃は径方向片面で切削されるため、工具寿命が短くなります。
位置決め精度を向上させるために、次のような対策を講じることができます。
1. 最初に中央の穴を開けます。
2. エンドミルで穴座を加工します。
3. 貫通力と剛性が優れたドリルビットを選択します。
4. 送り速度を下げます。
バリ処理
穴あけ加工時、特に靱性の高い材料や薄板を加工する場合、穴の入口と出口にバリが発生します。その理由は、ドリルビットが穴を開けようとしているときに、加工される材料は塑性変形を起こすからです。このとき、外刃付近のドリルの刃先で切削すべき三角形の部分は、軸方向の切削力の作用により外側に変形して曲がり、さらに外刃の面取りの作用によりカールします。ドリルビットとエッジバンドの端が接触し、カールやバリが形成されます。
4、穴あけ加工条件
ドリル製品の総合カタログには、加工材ごとにまとめた基本切削条件一覧表が掲載されています。ユーザーは、提供される切削パラメータを参照して、穴あけ加工の切削条件を選択できます。切削条件の選択が適切かどうかは、加工精度、加工能率、ドリル寿命などを考慮し、試し切削により総合的に判断してください。
1. ビット寿命と加工能率
ドリルの適正使用は、加工対象のワークの技術要件を満たすことを前提として、ドリルの寿命や加工効率などを総合的に判断する必要があります。ビット寿命の評価指標として切削距離を選択可能。加工効率の評価指標として送り速度を選択できます。ハイスドリルの場合、ドリルの寿命は回転数に大きく影響され、1回転あたりの送り量にはあまり影響されません。したがって、ドリルビットの長寿命を確保しながら、1回転あたりの送り速度を高めることで加工効率を向上させることができます。ただし、1回転あたりの送り速度が大きすぎると切りくずが厚くなり、切りくず分断が困難になりますので注意してください。したがって、試し切りで切りくず分断をスムーズに行うためには、1回転あたりの送り速度の範囲を決める必要があります。超硬ドリルは刃先のマイナスすくい角方向の面取りが大きく、1回転あたりの送り速度の任意範囲がハイスドリルに比べて小さくなります。加工時の1回転あたりの送り速度がこの範囲を超えると、ドリルの寿命が短くなります。超硬ビットはハイスビットに比べて耐熱性が高く、回転速度によるビット寿命への影響が少ないため、回転速度を上げることで超硬ビットの加工効率を向上させることができます。超硬ビットを採用し、ビットの寿命を確保します。
2. 切削油剤の使用の合理化
ドリルは狭い穴を切削するため、切削液の種類や噴射方法がドリルの寿命や穴の加工精度に大きく影響します。切削液は水溶性と非水溶性に分けられます。非水溶性切削油は潤滑性、濡れ性、耐付着性に優れ、防錆機能も備えています。水溶性切削液は冷却性に優れ、煙や引火性がありません。近年、環境保護の観点から水溶性切削液が広く使用されています。ただし、水溶性切削液の希釈率が適切でなかったり、切削液が劣化したりすると工具寿命が大幅に短くなりますので、使用には注意が必要です。水溶性切削液、非水溶性切削液を問わず、使用時には切削液が切削点に十分に到達する必要があり、切削液の流量、圧力、ノズル数、冷却方式（内部冷却か外部冷却か）なども考慮されます。厳密に管理する必要があります。
5、ドリルビットの再研磨
ドリル再研磨の判定
ドリルビットを再研磨する基準は次のとおりです。
1. 切れ刃、クロスエッジ、ウィズエッジの摩耗量。
2. 加工穴の寸法精度と表面粗さ。
3. チップの色と形状。
4. 切削抵抗（主軸電流、騒音、振動、その他の間接的な値）。
5. 処理数量等
実際の使用においては、特定の条件に応じて上記の指標から正確かつ便利な基準を決定する必要があります。摩耗量を基準として、最も経済的な再研磨時期を見つけてください。主な研削箇所が後頭部と横刃であるため、ドリルビットの過度の摩耗、刃先の過度の摩耗、研削量の多さ、再研削回数の減少（トータルサービス）工具寿命＝再研磨後の工具寿命× 逆に、ドリルビットの総耐用年数が短くなります。加工穴の寸法精度を判断基準とする場合は、コラムゲージまたは限界ゲージを用いて穴の切削広がりや真直度を確認します。管理値を超えた場合は直ちに再研磨を行ってください。切削抵抗を基準として使用する場合、設定された制限値（主軸電流など）を超えた場合に機械を即座に自動的に停止することができます。処理量制限管理を採用する場合には、上記の判断内容を統合し、判断基準を設定することとします。
ドリルビットの研磨方法
ドリルを再研磨する場合は、専用の工作機械または汎用工具研削盤を使用することをお勧めします。これは、ドリルの寿命と加工精度を確保するために非常に重要です。元の穴あけタイプの加工状態が良好であれば、元の穴あけタイプに従って再研磨できます。純正ドリルタイプに欠陥がある場合でも、用途に応じて背面形状の改善やクロスエッジの研磨が可能です。
研磨の際は以下の点に注意してください。
1.過熱を防ぎ、ビットの硬度を下げます。
2. ドリルビットの損傷（特に刃先の損傷）を完全に除去すること。
3. ドリルのタイプは対称である必要があります。
4. 研削中は刃先に損傷を与えないように注意し、研削後はバリを取り除いてください。
5. 超硬ドリルの場合、研削形状はドリルの性能に大きく影響します。工場出荷時のドリルタイプは、科学的な設計と繰り返しのテストにより得られた最良のものです。したがって、再研削時には元の刃先を維持する必要があります。
投稿日時: 2022 年 10 月 10 日