今日は、ドリルビットの選び方を3つの基本的な条件から解説します。ドリルビットそれらは、材料、コーティング、および幾何学的特性である。
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ドリルの材質の選び方
材料は大きく分けて、高速度鋼、コバルト含有高速度鋼、超硬合金の3種類に分類できる。
高速度鋼は現在、最も広く使用されている安価な切削工具材料です。高速度鋼製のドリルビットは、手持ち式電動ドリルだけでなく、ボール盤などのより安定した環境でも使用できます。高速度鋼の長寿命のもう一つの理由は、高速度鋼製の工具は繰り返し研磨できることです。価格が安いため、ドリルビットの研磨だけでなく、旋削工具にも広く使用されています。
コバルト含有高速度鋼は、高速度鋼よりも硬度と赤熱硬度に優れており、硬度の向上に伴い耐摩耗性も向上するが、同時に靭性はやや低下する。高速度鋼と同様に、研削加工によって使用回数を増やすことができる。
超硬合金（CARBIDE）：
超硬合金は金属をベースとした複合材料です。その中でも、炭化タングステンをマトリックスとし、他の材料をバインダーとして用いて、熱間等方圧プレスなどの一連の複雑な工程を経て焼結されます。硬度、赤熱硬度、耐摩耗性などにおいて高速度鋼と比較すると大幅に向上していますが、超硬工具のコストも高速度鋼よりはるかに高価です。工具寿命や加工速度の面では、超硬合金は従来の工具材料よりも多くの利点があります。工具の繰り返し研削においては、プロ仕様の研削工具が必要です。
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ドリルコーティングの選び方
コーティングは、使用範囲に応じて大まかに以下の5種類に分類できます。
コーティングなし：
コーティングされていない刃物は最も安価で、通常はアルミニウム合金や軟鋼などの比較的柔らかい材料の加工に使用されます。
黒色酸化皮膜：
酸化コーティングは、コーティングされていない工具よりも優れた潤滑性を提供し、酸化耐性や耐熱性にも優れており、耐用年数を50%以上延ばすことができます。
窒化チタンコーティング：
窒化チタンは最も一般的なコーティング材料ですが、比較的硬度が高く、加工温度が高い材料の加工には適していません。
チタン炭窒化物コーティング：
炭窒化チタンは窒化チタンから開発され、より高い耐熱性と耐摩耗性を持ち、通常は紫色または青色を呈する。ハース社の工場では、鋳鉄製ワークピースの加工に使用されている。
窒化アルミニウムチタンコーティング：
窒化アルミニウムチタンは、上記のコーティング剤よりも高温耐性が高いため、より過酷な切削環境でも使用できます。例えば、超合金の加工などです。鋼やステンレス鋼の加工にも適していますが、アルミニウムを含む元素のため、アルミニウムを加工する際に化学反応が起こるため、アルミニウム含有材料の加工は避けてください。
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ドリルビットの形状
幾何学的特徴は、以下の3つの部分に分けられます。
長さ
長さと直径の比は倍径と呼ばれ、倍径が小さいほど剛性が高くなります。切削屑の排出に必要な刃先の長さと短い突き出し長さを持つドリルを選択することで、加工中の剛性が向上し、工具の寿命を延ばすことができます。刃の長さが不足すると、ドリルが損傷する可能性があります。
ドリル先端角度
ドリル先端角度118°は、おそらく機械加工において最も一般的な角度であり、軟鋼やアルミニウムなどの軟質金属によく使用されます。この角度の設計は通常、自己センタリング機能がないため、最初にセンタリング穴を加工する必要があります。一方、ドリル先端角度135°は通常、自己センタリング機能を備えています。センタリング穴を加工する必要がないため、別途センタリング穴をドリルで開ける必要がなくなり、大幅な時間短縮につながります。
らせん角
30°のねじれ角は、ほとんどの材料に適した選択肢です。しかし、より優れた切りくず排出性とより強力な切削刃が求められる環境では、より小さなねじれ角のドリルを選択できます。ステンレス鋼などの難削材の場合は、トルク伝達を向上させるために、より大きなねじれ角を持つ設計を選択できます。
投稿日時：2022年6月2日
