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【技術分類】

５－２　コーティング

【技術の名称】

５－２－１　CVD法による炭化チタン被覆超硬合金工具の諸性質に及ぼす母材の組成と組織の影響（２－１、４－２－２、６－１－２、８－１－３）

【技術内容】

CVD法により炭化チタン（TiC）被覆した超硬合金工具の強さに及ぼす母材合金のβt（WC-TiC-TaC固溶体）量および炭化物の影響を調べた。被覆合金の切削性能も調べた。

TiCなど硬質物質で被覆した超硬合金の室温強度は母材超硬合金より低下する。市販工具ではこれを補うためβt量を減少させて強度低下を防いでいる。実用上は皮膜が摩耗し母材が露出しても工具は使用され続けるため母材も鋼切削に適した強さであることが望ましい。母材の炭化物粒度を大きくすればβt量を減少させる必要が無くなる可能性があるので、上記の調査を行った。

各合金試料の平均抗折力等に及ぼすβt量およびWC粒度の影響を調べた。また、２μmTiC被覆合金についてフライス切削による寿命試験を行った。寿命試験の結果を図１に示す。図中（a）は欠損で、（b）は摩耗で寿命に至ったことを示す。無印は寿命未到達を示す。

上記の調査から以下の結果を得た。

（１）被覆合金の抗折力は、同一βt量および同一膜厚のもとではWC粒度が粗くなるほど大となる。WC粒度が粗いと皮膜の亀裂端部近傍における亀裂の有効曲率半径が大きくなるためと考えられる。

（２）被覆合金のフライス切削における耐欠損性は、母材のβt量が減少するほどおよびWC粒度が粗くなるほど優れ、耐摩耗性はこれと逆の傾向を示す。

（３）母材合金の耐摩耗性と被覆合金の耐欠損性との関係を考慮し、βt量およびWC粒度を適切にすれば、長寿命のフライス切削用被覆合金が得られる。

【図】

図１　TiC被覆合金フライス切削工具の寿命試験結果

出典：「CVD法による炭化チタン被覆超硬合金工具の諸性質に及ぼす母材の組成と組織の影響」、「粉体および粉末冶金　36巻　２ 号」、（1989年３月）、小堀景一、植木光生、府川敦、鈴木寿著、粉体粉末冶金協会発行、133頁　Fig.４　Result of another milling test of ２μmTiC-coated specimens.(a) and (b) indicate that the specimens reached to their tool life by fracturing and wearing,respectively.

【応用分野】

フライス加工

【出典／参考資料】

「粉体および粉末冶金　36巻　２号」、（1989年３月）、小堀景一、植木光生、府川敦、鈴木寿著、粉体粉末冶金協会発行、130頁～133頁

【技術分類】

５－２　コーティング

【技術の名称】

５－２－１　湿式切削におけるミーリングチップ材種の寿命比較（２－１－２b、４－２－１、４－２－２、５－２－２、５－２－４、６－１－２、７－１－２、７－２－３、８－１－１）

【技術内容】

ミーリングにおける切れ刃損傷の典型として、サーマルクラックがある。特に、湿式切削ではこの損傷が顕著に現われ、切れ刃寿命を短くす る。マシニングセンタなどでは種々な工具が使用され、湿式切削することが多い。一方では、火災防止などの対策から、切削油剤は水溶性のものが多く用いられ つつある。このような状況の中で、ミーリングチップには、耐熱衝撃性の高いものが望まれる。

湿式切削における正 面フライスの各種チップの耐摩耗性を比較調査した。使用工具と切削条件を図１に示す。単刃と全刃（８枚刃）の場合の 寿命を比較している。単刃切削での繰返しテスト時の寿命までの時間を図２に示す。また、全刃（８枚刃）切削での繰返しテスト時の寿命までの時間を図３に示 す。結果を以下にまとめる。

（１）単刃切削時、WTL71の寿命時間が一番長く、WTL71がもっとも耐摩耗性に優れていた（図２参照）。

（２）全刃（８枚刃）切削時、WTL71は、K10品（工具番号d）の1.8倍の寿命を示した（図３参照）。

【図】

図１　使用工具と切削条件

出典：「湿式切削におけるミーリングチップ材種の寿命比較」、「加工技術データファイル　加工事例　No．1710」、（1992年３月）、（財）機械振興協会技術研究所発行、１／２頁　表１　使用工具と切削条件　表１付図　使用工具の形状・寸法　詳細

図２　寿命までの切削時間(VB=0.5mm ) 単刃切削

出典：「湿式切削におけるミーリングチップ材種の寿命比較」、「加工技術データファイル　加工事例　No．1710」、（1992年３月）、（財）機械振興協会技術研究所発行、２／２頁　図４　寿命までの切削時間（VB=0.5mm）単刃切削

図３　寿命までの切削時間（VB=0.5mm）全刃切削

出典：「湿式切削におけるミーリングチップ材種の寿命比較」、「加工技術データファイル　加工事例　No．1710」、（1992年３月）、（財）機械振興協会技術研究所発行、２／２頁　図５　寿命までの切削時間（VB=0.5mm）

【応用分野】

普通鋳鉄の正面フライス削り

【出典／参考資料】

「加工技術データファイル　加工事例　No．1710」、（1992年３月）、（財）機械振興協会技術研究所発行、１／２頁～２／２頁

【技術分類】

５－２　コーティング

【技術の名称】

５－２－２　コーテッドサーメット工具（１－１－１、４－３、５－２－６、６－２－３、８－１－３）

【技術内容】

サーメット工具の発展の経過と特徴について述べる。

TiCを主成分とする超硬合金を一般にサーメットと呼ぶ。TiCはWCに比べて硬さ、融点が高く、耐酸化性、耐溶着性で優れる。

初期のものはTiC-Ni-Mo系のTiC系サーメットで、脆さが克服できず用途が限定された。1970年代には、TiC-WC（またはTaC）-Ni-Co-Mo系のTiC系強靭サーメットが開発され、次第に超硬合金に近い組成となって靭性向上がはかられた。

本格的なサーメット時代の到来は、TiC-TiN（またはTaN）-WC（またはTaN）-Ni-Co-Mo系のいわゆる窒化物系サーメットの開発以後である。硬質層が細かくなり、靭性、耐熱性が著しく改善された。

窒化物系サーメット原料の製造技術の進歩で生まれた超微粒サーメットは、粒子が１μm以下と従来の１／２以下となっている。図１に示すごとく硬さが向上し、抗折力も従来のサーメットより30kg/mm２程向上し、より安心して使えるようになった。

進歩の結果、スローアウェイチップに占めるサーメットの割合は27％までに向上した。サーメットは仕上粗さの良さから精密仕上加工において特に好まれ、最近ではエンドミルにも使用され始めている。

コーティング膜はTiC、TiN、さらにAl2O3を加えた多層コーティングが主流になってきている。断続を伴う用途には２～３μmの薄膜セラミックスコーティングが普及してきた。今後は更に硬質なダイヤモンドコーティングなども実用化されていくと思われる。

【図】

図１　サーメットの開発経過

出典：「いろいろな旋削工具材料とその特性｣、｢ツールエンジニア　30巻　13号｣、（1989年12月）、大河出版発行、14頁　図５　サーメットの開発経過

【応用分野】

精密仕上加工、エンドミル加工

【出典／参考資料】

「ツールエンジニア　30巻　13号」、（1989年12月）、大河出版発行、12頁～15頁

【技術分類】

５－２　コーティング

【技術の名称】

５－２－２　金型加工における高能率加工用コーテッドハイスエンドミル（２－２－２、４－１－１、６－１－１、７－２－１、８－１－３、８－１－４）

【技術内容】

ハイス製エンドミルのTiNコーティングによる切削性能の向上効果について述べた。

ハイス製エンドミルにはコバルト系溶解ハイス（Co-HSS）と粉末ハイスが適用されてきた。近年、粉末ハイスは高グレード化し、高V、高Coで熱処理硬さがHRC70以上の高級粉末ハイス材（FAX）が実用化された。そのため、耐摩耗性と耐チッピング性が向上した。

ハイス製エンドミルにTiNコーティングを施したものが普及していている。図１に標準エンドミル（Co-HSS）、高級粉末ハイス材 （FAX）、さらにそれらにTiNコーティングを施したエンドミル（G-STD、G-FAX）について、各種被削材に対する切削性能を示す。TiNコー ティングを施したものは、プラスチック金型で多用される高硬度なプレハードン鋼（NAK80）に対しても切削性能が極めて良好であることがわかる。G- STDとG-FAXの比較から、同じコーティングであっても母材材質の違いにより２倍前後の性能差が生じる。また、切削速度の影響をみると、無処理品は切 削速度が高くなると切削性能は極端に低下するが、TiNコーティングを施したものはその低下が鈍い。このことは、高速切削が可能であることを示している。

【図】

図１　工具材質とコーティングによる切削長比較

出典：「金型加工における高能率加工用エンドミル」、「機械と工具　35巻　３号」、（1991年３月）、森内忠義著、工業調査会発行、16頁　図２　工具材質とコーティングによる切削長比較

【応用分野】

金型のエンドミル加工

【出典／参考資料】

「機械と工具　35巻　３号｣、（1991年３月）、森内忠義著、工業調査会発行、14頁～19頁

【技術分類】

５－２　コーティング

【技術の名称】

５－２－２　コーテッド超硬合金工具（ドリル、エンドミル）（２－２－２、３－１－１、４－２－３、５－２－７、６－１－２、７－２－１、７－２－３、８－１－２、８－１－３）

【技術内容】

高速・高能率条件や高硬度材の切削特性に優れた（Ti,Al）Nコーテッド超硬合金ドリルと超硬合金エンドミルについて述べる。

（１）（Ti,Al）Nコーテッド超硬合金ドリル

一般に良く用いられる鋼用の超硬合金ドリルを開発した。図１に形状の特徴を示す。ドリル先端部に副溝を付けたため先端心厚が薄く食付き 性が良い。超硬合金素材はP30相当のドリル専用の素材を開発した。超微粒粉末を主原料としており、高強度・高靭性で、耐摩耗性と耐欠損性にも優れている ため、高硬度材の切削に適している。

穴あけテストの結果によれば、新膜質の（Ti,Al）N膜をコーティングし た超硬合金ドリルは従来のTiN膜に比べ約２～３倍の寿命が あった。図２に切削速度と穴あけ数の関係を示す。切削速度が30m/minの場合、（Ti,Al）Nコーテッド超硬合金ドリルの穴あけ数はTiNコーティ ングの2.4倍である。切削速度が増加するにつれ性能差が拡大し80m/minの場合では3.2倍の寿命になる。

（２）（Ti,Al）Nコーテッド超硬合金エンドミル

コーテッド超硬合金エンドミルにてS50Cを高速条件で切削し試験を行った。ドリルのときと同様に（Ti,Al）Nコーティングは高速 条件になるほど摩耗量が減少する傾向を示した。焼入れ後のSKD61を汎用形状の超硬合金エンドミルで側面加工した結果を図３に示す。（Ti,Al）N コーティングは摩耗が小さく安定し寿命はTiNコーティングの３倍になった。HRC60以上の高硬度材に対しては、剛性と耐チッピング性を向上させるた め、すくい角と刃数を増加させた。

【図】

図１　被削材硬さに対応した超硬合金ドリルの形状

出典：「最近の切削工具の動向：コーテッド工具－ドリル、エンドミル」、「精密工学会誌　61巻　７号」、（1995年７月）、山田保之、池田孜著、精密工学会発行、780頁　表１　被削材硬さに対応した超硬ドリルの形状

図２　切削速度と穴あけ数の関係

出典：「最近の切削工具の動向：コーテッド工具－ドリル、エンドミル」、「精密工学会誌　61巻　７号」、（1995年７月）、山田保之、池田孜著、精密工学会発行、780頁　図７　切削速度と穴あけ数の関係

図３　コーテッド超硬合金エンドミルの切削性能

出典：「最近の切削工具の動向：コーテッド工具－ドリル、エンドミル」、「精密工学会誌　61巻　７号」、（1995年７月）、山田保之、池田孜著、精密工学会発行、781頁　図11　コーテッド超硬エンドミルの切削性能

【応用分野】

穴あけ加工／エンドミル加工

【出典／参考資料】

「精密工学会誌　61巻　７号」、（1995年７月）、山田保之、池田孜著、精密工学会発行、778頁～782頁

【技術分類】

５－２　コーティング

【技術の名称】

５－２－３　複合コーティングエンドミル（２－２－２、４－２－３、６－１－１、６－２－３h、８－１－２、８－１－３、８－１－４）

【技術内容】

難削材の切削加工に適した複合コーティングエンドミルを開発した。工具の摩耗と構成刃先の抑制、工具への冷間溶着の低減、仕上げ面粗さの向上、切削抵抗の低減などが図れる。

本コーティングはTiCN系のコーティングに相当する。従来のTiNコーティングに比べ表面硬さが高く摩擦係数が小さいことから引掻き 摩耗に強い。コーティング膜の密着性を良くするため、超硬合金の中でもタングステンカーバイト（WC）粒子が細かくばらつきの無いものを選択し、硬さHRC91.2、抗折力350Kgf/mm2以上で、WC粒子径0.8μmの超硬合金を採用した。

プリハードン鋼（HPM50、HRC40） は家電、OA機器など仕上げ面重視のプラスチック金型に使用され、金 型の仕上げ面に対する要求も厳しい。本コーティングと従来の複合コーティングを用いHPM50を切削したときの加工底面の粗さを図１に示す。本コーティン グは、切削長28mまでチッピングの発生が無く安定した切削を保ち、底面の粗さはRmax2～2.5μmで変化がなかった。また、 切削長28m後の外周摩耗は僅かに0.02mmであった。他方、従来の複合コーティングは溶着とチッピングが大きく摩耗を測定できなかった。本コーティン グのエンドミルでは、一般的条件下でノンコート超硬合金エンドミルの４～５倍の加工能率が期待できる。

SKD11に対する外周逃げ摩耗量を測定した結果、本コーティングエンドミルの摩耗量はノンコートエンドミルの１／３、TiNコートの１／２と高い耐摩耗性を示した。SUS304の側面切削でも切削長50mの時点でノンコート品の約４倍の耐摩耗性を発揮した。

【図】

図１　底面粗さ比較グラフ

出典：「難削材のための切削工具－エンドミル加工、複合コーティング「UTコート」｣、｢機械と工具　37巻　９号｣、（1993年９月）、金垣政夫著、工業調査会発行、92頁　図２　底面粗さ比較グラフ

【応用分野】

エンドミル加工

【出典／参考資料】

「機械と工具　37巻　９号」、（1993年９月）、金垣政夫著、工業調査会発行、90頁～94頁

【技術分類】

５－２　コーティング

【技術の名称】

５－２－４　S40CのCVDコーティング材質による湿式正面フライス切削（５－２－３、４－２－２、２－１－２、６－１－２、７－２－３、８－１－２）

【技術内容】

本例は、鋼の湿式フライス加工においてPVDコーティング工具をCVDコーティング工具に切り替えたことで寿命延長に成功した事例であ る。耐熱亀裂性、耐摩耗性に優れたアルミナコーティング工具を用いることにより、従来のPVDコーティング工具では熱亀裂によるチッピング、欠損により短 寿命となっていた鋼の湿式フライス加工において４倍の寿命延長を達成した。

S40C製の自動車の足回り部品の幅決め加工（図１参照）において、CVDコーティング（アルミナコーティング）工具とPVDコーティング（TiCNコーティング）工具を使用し、所定の切削条件（図２参照）でそれらの工具の寿命を比較した。結果を以下にまとめる。

（１）チップ交換までの加工台数は、PVDコーティング工具の場合には2000台であるが、CVDコーティング工具の場合には8000台となり、寿命が４倍となった。

（２）PVDコーティング工具で2000台まで加工すると、熱亀裂から切れ刃のチッピング、欠損が発生するが、CVDコーティング工具では8000台加工しても熱亀裂が小さく、欠損はなく、正常摩耗の状態で定数交換ができた。

工作物の加工個所を図１に示す。また使用工具と切削条件を図２に、使用工具の形状・寸法を図３に示す。

【図】

図１　工作物と加工箇所

出典：「S40CのCVDコーティング材質による湿式正面フライス切削」、「加工技術データファイル　加工事例　No．2270」、（1994年３月）、（財）機械振興協会技術研究所発行、１／２頁　図１　工作物と加工箇所

図２　使用工具と切削条件

出典：「S40CのCVDコーティング材質による湿式正面フライス切削」、「加工技術データファイル　加工事例　No．2270」、（1994年３月）、（財）機械振興協会技術研究所発行、２／２頁　表１　使用工具と切削条件

図３　使用工具の形状、寸法

出典：「S40CのCVDコーティング材質による湿式正面フライス切削」、「加工技術データファイル　加工事例　No．2270」、（1994年３月）、（財）機械振興協会技術研究所発行、２／２頁　表１付図　使用工具の形状・寸法　詳細

【応用分野】

機械構造用炭素鋼の正面フライス削り

【出典／参考資料】

「加工技術データファイル　加工事例　No．2270」、（1994年３月）、（財）機械振興協会技術研究所発行、１／２頁～２／２頁

【技術分類】

５－２　コーティング

【技術の名称】

５－２－５　ダイヤモンドコーティングドリルの特性とその活用（３－１－１、４－２－１、８－２－１、８－２－２、８－４－１、８－４－４）

【技術内容】

非鉄、非金属の穴あけ加工に対し耐摩耗性を発揮するダイヤモンドコーティングドリルについて、特性、加工事例、および活用法を説明した。

ドリルやエンドミルなど形状が複雑な工具の場合、ダイヤモンド単結晶体や焼結体では成形加工が困難なことからダイヤモンドの適用が遅れていたが、気相合成法（CVD法）が開発され適用が可能になった。

ダイヤモンドと母材の親和性、熱膨張係数の差などを検討し、母材には密着性の高いK種超硬合金を使用した。

ダイヤモンドコーティング工具は、非鉄金属あるいは非金属で刃先温度が上がらない条件下での使用に限られる。適用被削材の代表はアルミ合金であり、銅合金、繊維強化プラスチック、グラファイト、セラミックス仮焼結体などの加工にも適する。

ダイヤモンドコーティングドリルの場合も同じく母材にはK種超硬合金を用い、先端をバインダが含まれない100％ダイヤモンドでコー ティングしている。ドリルに適するように２段平面研削とした。加工現場での事例を図１に示す。自動車部品材料として注目されるハイシリコンアルミ合金の穴 あけ加工では、超硬ドリルの50倍の長寿命が得られる。摩耗はほとんど認められず、溶着は皆無であった。

ダイヤ モンドコーティングドリルの推奨切削条件は、アルミ合金の場合、速度V=40～200m/min、送りf=0.05mm/rev であり、広範囲の切削条件での加工が可能である。ハイシリコンアルミ合金に対し、V=200m/min以上においても剥離や溶着がなく、安定した穴あけが 可能であることを確認している。

【図】

図１　ダイヤモンドコーティングドリルの切削事例

出典：「ダイヤモンドコーティングドリルの特性とその活用法」、「ツールエンジニア　34巻　10号」、（1993年10月）、関口徹著、大河出版発行、88頁　表３　ダイヤモンドコーティングドリルの切削事例

【応用分野】

非鉄金属、非金属の穴あけ加工

【出典／参考資料】

「ツールエンジニア　34巻　10号｣、（1993年10月）、関口徹著、大河出版発行、86頁～90頁

【技術分類】

５－２　コーティング

【技術の名称】

５－２－５　ダイヤモンド状カーボンによるドリルへのコーティング効果（３－１－４、４－１－１、６－１－２、８－１－４）

【技術内容】

ダイヤモンド状カーボン膜（以下i-C膜と示す。）を工具にコーティングし、その効果を調べた。比較のため、無コーティングの工具を試 験に供した。使用した工具はセンタードリル（SKH51製）であり、形状および寸法を図１に示す。加工装置はNC立フライス盤であり、切削条件は回転数 1,600rpm、送り速度0.05mm/z、切込み５mm、切削油剤なしである。被削材はSUS304である。

センタードリルを用いて穴あけ加工したときの穴あけ回数と摩耗幅の関係を図２に示す。難加工材であるSUS304に対して、i-C膜の 顕著な効果が認められた。無コーティングドリルの場合は加工の初期段階から摩耗が激しく、穴あけ回数が30回の段階において使用不可となった。しかし、i -C膜のコーティングを施したものは50回の加工後においても摩耗幅は小さく、十分に使用可能な状態であった。これはカーボン独自の特性である潤滑作用が 寄与していると考えられる。

【図】

図１　センタードリルの形状および寸法

出典：「DLC被覆センタードリルによるSUS304の穴あけ性能」、「加工技術データファイル　加工事例　No．1938」、（1993年３月）、（財）機械振興協会技術研究所発行、１／２頁　図１　試験に用いたSKH51製センタードリルの仕様

図２　SUS304を穴あけ加工したときの穴あけ回数と摩耗幅の関係

出典：「DLC被覆センタードリルによるSUS304の穴あけ性能」、「加工技術データファイル　加工事例　No．1938」、（1993年３月）、（財）機械振興協会技術研究所発行、１／２頁　図２　穴あけ回数と摩耗幅の関係

【応用分野】

穴あけ加工

【出典／参考資料】

「加工技術データファイル　加工事例　No．1938」、（1993年３月）、（財）機械振興協会技術研究所発行、１／２～２／２頁

【技術分類】

５－２　コーティング

【技術の名称】

５－２－６　鋼の高速荒加工用多層コーティング工具（２－１、２－２、４－３、４－４、４－６、６－１－２、６－２－１、７－２－１、７－２－３、８－１－２、８－１－３）

【技術内容】

主にコーティング材種に着目し、高速切削の現状と経済性、切削速度と工具交換頻度との関連について述べ、高速切削のための工具材料と切削条件を解説した。

近い将来に実現化が予測される鋼の高速切削V=500m/minの実験データを図１に示す。サーメット、セラミックス、cBNはいずれ も欠損などで短時間で寿命に達したが、有望なのはコーティング材種であった。発熱量を抑えるため切削油剤の使用とポジティブな切れ刃の必要性もわかった。

図２は鋼の旋削における高速域のV-T線図、図３（a）は鋼のフライス切削における高速域のV-T線図である。超硬材種をコーティング やサーメットに変更することにより寿命延長が図られることがわかる。図３（b）はフライス切削における刃形の比較におけるV-T線図である。すくい角 13°のSE445形の正面フライスは、すくい角５°のP425の正面フライスより長寿命を得ることができる。これは、すくい角の大きな工具（切れ味の良 い工具）は切削抵抗が小さく発熱量が少ないので刃先の軟化摩耗が抑制されるためである。

コーティング超硬合金のコーティング材種には鋼用と鋳鉄用がある。現在のコーティング材種は硬質物質の中で最も硬いTiCと熱的に最も安定したAl2O3を多層コーティングしたものが主流で、旋削の高速荒加工用として威力を発揮している。

【図】

図１　V=500m/minでの予測実験

出典：｢最近の高速切削技術の動向とその実用化｣、｢ツールエンジニア　32巻　４号｣、（1991年４月）、笈川茂一著、大河出版発行、86頁　図３　V=500m/minでの予測実験

図２　旋削における高速切削と工具寿命

出典：｢最近の高速切削技術の動向とその実用化｣、｢ツールエンジニア　32巻　４号｣、（1991年４月）、笈川茂一著、大河出版発行、86頁　図４　旋削における高速切削と工具寿命（工具材種の比較）

図３　フライス切削における高速切削と工具寿命

出典：｢最近の高速切削技術の動向とその実用化｣、｢ツールエンジニア　32巻　４号｣、（1991年４月）、笈川茂一著、大河出版発行、86頁　図５　フライス切削における高速切削と工具寿命

【応用分野】

高速切削による旋削加工／フライス加工

【出典／参考資料】

「ツールエンジニア　32巻　４号｣、（1991年４月）、笈川茂一著、大河出版発行、83頁～87頁

【技術分類】

５－２　コーティング

【技術の名称】

５－２－６　複合多層コーティングエンドミル（２－２－２、４－２、５－２－７、６－１－１、８－１－３、８－１－４、８－２－２）

【技術内容】

コーティッド超硬合金ソリッドエンドミルのコーティング材種の違いによる切削性能の差異について解説した。特に、新開発のプラチナ色の複合多層コーティングの性能を紹介した。

市販の超硬合金エンドミルは無処理品とTiNコーティングが主流である。コーティング膜を世代別にみると、第１世代のTiN、TiCなどの単層、第２世代のTiN、TiCの２層または多層コーティング、第３世代の複合多層コーティングに分類できる。

プラチナ色をイメージした複合多層コーティングの超硬合金ソリッドエンドミルを紹介する。複合多層コーティングにより機能的な膜を組合 せ、単層では実現できない耐摩耗性や耐熱性に優れた機能を引出している。本コーティングエンドミルの切削性能を図１に示す。従来の単層コーティング品に比 べ約２倍、無処理品との比較では10倍程度の性能差が見られる。

本コーティングエンドミルでは切削速度が高速になるにつれ一般に工具寿命が延びることが注目される。これはハイスエンドミルとは異なった現象であり、高温硬さが高いことと共に塑性流動抵抗が減少するためと考える。

本コーティングエンドミルでは被削材の硬さの影響がほとんど現れなく、切削速度に対する影響も極めて小さい。プレハードン化あるいは難削材化した金型材に対して高能率加工が可能であることを示している。

【図】

図１　プラチナ色複合多層コーティングエンドミルの切削性能

出典：「金型加工における高能率加工用エンドミル」、「機械と工具　35巻　３号」、（1991年３月）、森内忠義著、工業調査会発行、18頁　図６　プラチナコーティングエンドミルの切削性能

【応用分野】

金型のエンドミル加工

【出典／参考資料】

「機械と工具　35巻　３号」、（1991年３月）、森内忠義著、工業調査会発行、14頁～19頁

【技術分類】

５－２　コーティング

【技術の名称】

５－２－６　ステンレス鋼対応コーテッド超硬合金工具（１－３、４－２－２、６－１－１、７－１－１、８－１－４）

【技術内容】

ステンレス鋼の低速領域での旋削加工を専用として開発したコーテッド超硬合金バイトについて述べた。

本チップは、ステンレス鋼切削時の切り込み境界部の損傷防止に有効な超強靭超硬合金を母材とし、熱的安定性が高く耐溶着性にも優れる Ti化合物をコーティングしている。コーティング膜が薄いため切れ刃のホーニング量を小さくすることが可能であり、その結果、切削抵抗が減少し、耐チッピ ング性能も良い。

ステンレス鋼SUS304を旋削加工したときの各工具材種の摩耗量を図１に示す。本チップ （US735）が低速切削で顕著な性能を発揮 することが確認できる。高速切削ではM20相当のコーティング超硬合金に劣るが、ステンレス加工で重要な寿命判定基準の一つである切り込み境界部の損傷状 態については、ほかの工具材種を大きく凌ぎ加工硬化層に対する切削性能の良さを示している。

チップブレーカはステンレス鋼などの難削材加工用に開発された15°と25°の２段のすくい角を有するハイレーキ刃形のブレーカが良い。ステンレス鋼の加工に有効な切削抵抗の減少、切削熱の低下に寄与する。

【図】

図１　V=120,180m/minにおける各工具材種の摩耗進行

出典：｢ステンレス鋼対応コーテッド超硬合金「US735」と汎用ボーリングバー「スーパービビランバー」｣、｢機械と工具　37巻　９号｣、（1993年９月）、明石洋一著、工業調査会発行、30頁　図２　V=120,180m/minにおける各工具材種の摩耗進行

【応用分野】

ステンレス鋼の旋削加工

【出典／参考資料】

「機械と工具　37巻　９号｣、（1993年９月）、明石洋一著、工業調査会発行、28頁～32頁

【技術分類】

５－２　コーティング

【技術の名称】

５－２－７　２成分窒化膜コーテッド超硬合金エンドミル（２－２－２、４－２、６－１－１、７－１－１、８－１－２）

【技術内容】

高速切削や高硬度材の切削加工の要求に応えるため、２成分窒化膜でコーティングした小径ソリッド型の超硬合金エンドミルを開発した。

２成分窒化膜コーティングが従来のTiNコーティングに比べ、耐摩耗性、耐剥離性、耐高温酸化性に優れることを測定結果から明らかにした。

同コーティングの特性を活かすため、母材の超硬合金素材には独自に開発した極超微粒子超硬合金を採用している。硬度HRA91.5、抗折力400Kg/mm２を有し粉末ハイスに近い靭性を有している。超硬合金の優れた靭性とコーティングの特性により、従来の超硬合金エンドミルに比べ耐摩耗性に優れチッピングが少ないエンドミルを実現した。

本エンドミルの耐摩耗性をS50Cの切削実例で示す（図１）。切削速度が80m/minと他のエンドミルより高速であるにもかかわら ず、同一摩耗で判定する工具寿命はノンコーティング品の５倍以上、TiNコーティング品の約２倍であることがわかる。本エンドミルはS50Cなどの一般鋼 材では高速切削になるほど耐摩耗性が向上し摩耗量が少なくなる特徴を持つ。

プレス金型材料などのSKD11での切削実例を図２に示す。本エンドミルは摩耗が少なく、異常摩耗、チッピングを全く生じなかった。

【図】

図１　S50Cでの切削実例

出典：「ミラクルエンドミルとその使い方｣、｢機械と工具　35巻　９号｣、（1991年９月）、山田保之、青木太一、北浦精一郎著、工業調査会発行、41頁　図４　ミラクルエンドミルのS50Cでの切削実例

図２　SKD61（HRC52）での切削実例

出典：｢ミラクルエンドミルとその使い方｣、｢機械と工具　35巻　９号｣、（1991年９月）、山田保之、青木太一、北浦精一郎著、工業調査会発行、42頁　図７　ミラクルエンドミルのSKD61（HRC52）での切削実例

【応用分野】

鋼のエンドミル加工

【出典／参考資料】

「機械と工具　35巻　９号｣、（1991年９月）、山田保之、青木太一、北浦精一郎著、工業調査会発行、40頁～43頁

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【技術分類】

３－２　深穴工具

【技術の名称】

３－２－１d　一般鋼材のガンドリル加工におけるブレーカ形状変更による寿命改善（４－２－１、６－１－２、７－２－３、８－１－２）

【技術内容】

SF ガンドリルのブレーカ形状を特殊形状とし、チッピングの抑制と工具摩耗の減少を実現した。SFガンドリルはすくい面の軸方向に独特 の円弧ブレーカを持ったガンドリルであり、一般鋼材料の高速送り深穴加工に使用されている。しかし、被削材の性質（組成が不均一など）やびびり振動（食付 き、貫通時など）が生じる場合にはブレーカが必ずしも有効に働かない場合がある。当例は外周側ブレーカ切れ上がり部分のチッピングに対して、その部分の角 度を小さくしてエッジの強度を上げて改善した例である（図２参照）。

SFガンドリルの特殊ブレーカ使用は S48Cに対して33mの加工を行うことができた。33m加工後の切れ刃損傷を図３に示す。切れ刃 コーナは三角摩耗（マージン先端部分の摩耗）が発生しており、すでにマージン幅をこえていることから工具損傷として見た場合には寿命と判断される。しか し、正味切削動力、切屑形状に変化が見られないことから加工を継続して行うことができると考える。

当例は特定の被削材および仕様に対する改善策であり、必ずしも全ての場合に特殊ブレーカで対応できるとは考えにくい。したがって当例をトラブル対策として実施する場合には

試加工を行って効果を確認することが必要である。

使用工具と切削条件を図１に、使用工具の形状・寸法を図２に示す。

【図】

図１　使用工具と切削条件

出典：「S48CのSFガンドリル―ブレーカ形状変更による寿命改善―」、「加工技術データファイル　加工事例　No．2253」、（1994年３月）、（財）機械振興協会技術研究所発行、３／３頁　表１　仕様工具と切削条件

図２　使用工具の形状・寸法

出典：「S48CのSFガンドリル―ブレーカ形状変更による寿命改善―」、「加工技術データファイル　加工事例　No．2253」、（1994年３月）、（財）機械振興協会技術研究所発行、３／３頁　表１付図　仕様工具の形状・寸法　詳細

図３　加工終了時（32.5m加工）の切れ刃損傷

出典：「S48CのSFガンドリル―ブレーカ形状変更による寿命改善―」、「加工技術データファイル　加工事例　No．2253」、（1994年３月）、（財）機械振興協会技術研究所発行、２／３頁　図３　加工終了時（32.5m加工）の切れ刃損傷

【応用分野】

機械構造用炭素鋼のガンドリル加工

【出典／参考資料】

「加工技術データファイル　加工事例　No．2253」、（1994年３月）、（財）機械振興協会技術研究所発行、１／３頁～３／３頁

【技術分類】

３－２　深穴工具

【技術の名称】

３－２－１e　小径高送りガンドリル加工における切屑分断（３－２－１ab、４－２－１、６－１－１、７－２－３、８－１－３）

【技術内容】

小径高送り用ガンドリルでの穴加工においては、切屑処理に問題があり、被削材の影響により、高送り工具の効果が表れない場合もある。当 事例の被削材質はSCr415材であり、切屑分断性が悪い。「切屑が伸びる」ので「切屑が工具に巻きつく」。したがって「工具が折損する」という現象が頻 繁に発生していた。

切屑分断対策として、アウターカッテング角を42°から30°に、第１インナー角を５°から 10°に、さらに第２インナー角を40°か ら30°に変更し、切屑厚みと切屑幅をコントロールすることにより、SCr材の切屑の排出性を向上しトラブルを解消した。実際、変更後のガンドリルによる 加工時の電流は変更前より小さい（図２参照）。

小径高送り用ガンドリルにおいては、毎分当たりの切屑排出ボ リュームが非常に多いため、それをいかにスムーズに排出させるかを、十分考 慮する必要がある。その改善方法として、切屑の分断と細断であり、切れ刃角のコントロールを行なうことで、被削材質に合った工具形状を見い出すことが重要 である。

使用工具と切削条件を図１に、使用工具の形状・寸法（電流値含む）を図２に示す。

【図】

図１　使用工具と切削条件

出典：「SCr415のガンドリル加工―小径サミッカーガンドリルによる切りくず分断―」、「加工技術データファイル　加工事例　No．2558」、（1995年３月）、（財）機械振興協会技術研究所発行、２／２頁　表１　使用工具と切削条件

図２　使用工具の形状、寸法

出典：「SCr415のガンドリル加工―小径サミッカーガンドリルによる切りくず分断―」、「加工技術データファイル　加工事例　No．2558」、（1995年３月）、（財）機械振興協会技術研究所発行、２／２頁　表１付図　使用工具の形状・寸法　詳細

【応用分野】

クロム鋼のガンドリル加工

【出典／参考資料】

「加工技術データファイル　加工事例　No．2558」、（1995年３月）、（財）機械振興協会技術研究所発行、１／２頁～２／２頁

【技術分類】

３－２　深穴加工

【技術の名称】

３－２－１g　切削油の違いによる逃げ面摩耗幅の比較（鋼の場合）（４－２－１、７－２－３、８－１－２）

【技術内容】

ガンドリル加工は、ドリル内部を通して高圧の切削油剤を送込み、切れ刃で生成された切屑を切削油剤によって破断し、さらにパイプ外周に設けられたV溝部から強制的には移出する方法である。

切削油剤の作用として、切れ刃部の潤滑作用、冷却作用、ガイドパッドの減耗作用、および切屑排出作用、があげられる。切屑は連続的に排 出されるので、切削を中断する必要がないほか、チップ部に設けられたガイドパットにより自らを案内していくため、曲がりの少ない仕上げ面の良い穴があけら れることになる。その他の特徴としては、以下のことがあげられる。

（１）工具径の１／２～300倍の深穴加工が可能

（２）高硬度材料（HRC50くらいまで）、耐熱材料などの難削材の加工が可能

（３）製造可能な工具径が、BTA工具などに比べて小さい

これらの特徴を効果的に発揮させるものとして、一般的に推奨されている切削油剤は、鉱油をベースとして脂肪油を加え、さらに極圧添加剤 として、活性硫黄および塩素を含んだものである。しかし、環境面から水溶性切削油剤が多く採用されつつあり、工具寿命に悪影響を及ぼしている。

S45Cのガンドリル加工における切れ刃逃げ面摩耗の進行状況を図１示す。水溶性切削油は不水溶性切削油に比べ摩耗が大きい。

【図】

図１　切削油の違いによる逃げ面摩耗幅（VＢ）の比較

出典：「精密加工実用便覧」、（2000年）、森脇俊道、帯川利之著、日刊工業新聞社出版発行、167頁　図２．６．20　切削油の違いによる逃げ面摩耗幅（VＢ）の曲線の比較（鋼の場合）

【応用分野】

ガンドリル加工

【出典／参考資料】

「精密加工実用便覧」、（2000年）、森脇俊道、帯川利之著、日刊工業新聞社出版発行、150頁～169頁

【技術分類】

３－２　深穴加工

【技術の名称】

３－２－１g　切削油の違いによる逃げ面摩耗幅の比較（鋳鉄の場合）（４－２－１、７－２－３、８－１－１）

【技術内容】

ガンドリル加工は、ドリル内部を通して高圧の切削油剤を送込み、切れ刃で生成された切屑を切削油剤によって破断し、さらにパイプ外周に設けられたV溝部から強制的には移出する方法である。

切屑は連続的に排出されるので、切削を中断する必要がないほか、チップ部に設けられたガイドパットにより自らを案内していくため、曲がりの少ない仕上げ面の良い穴があけられることになる。その他の特徴としては、以下のことがあげられる。

（１）工具径の１／２～300倍の深穴加工が可能。

（２）高硬度材料（HRC50くらいまで）、耐熱材料などの難削材の加工が可能。

（３）製造可能な工具径が、BTA工具などに比べて小さい。

切削油剤の作用として、切れ刃部の潤滑作用、冷却作用、ガイドパッドの磨耗作用、および切屑排出作用、があげられる。

これらの作用を効果的に発揮させるものとして、一般的に推奨されている切削油剤は、鉱油をベースとして脂肪油を加え、さらに極圧添加剤 として、活性硫黄および塩素を含んだものである。しかし、環境面から水溶性切削油剤が多く採用されつつあり、工具寿命に悪影響を及ぼしている。

鋳鉄加工における切れ刃逃げ面摩耗の進行状況を図１に示す。水溶性切削油は不水溶性切削油に比べ摩耗が大きい。

【図】

図１　切削油の違いによる逃げ面摩耗幅（VＢ）の比較

出典：「精密加工実用便覧」、（2000年）、森脇俊道、帯川利之著、日刊工業新聞社出版発行、168頁　図２．６．21　切削油の違いによる逃げ面摩耗幅（VＢ）の曲線の比較（鋳鉄の場合）

【応用分野】

ガンドリル加工

【出典／参考資料】

「精密加工実用便覧」、（2000年）、森脇俊道、帯川利之著、日刊工業新聞社出版発行、150頁～169頁

【技術分類】

３－２　深穴工具

【技術の名称】

３－２－１g　L/D＝200までの深穴を１ステップで切削するガンドリル（４－２－１、６－２－３、７－２－３、８－１－１、８－１－２、８－１－３、８－１－４、８－２－１、８－２－２）

【技術内容】

L/D＝200程度の深穴を１ステップで切削できるガンドリルを紹介した。

本ガンドリルでは、内部給油方式により多量の不水溶性切削油剤を高圧で切れ刃に供給し切屑の排出とともに切れ刃の冷却と潤滑を同時に行 うため、工具摩耗の進行が少なく工具寿命が安定する。ステンレス鋼や超耐熱合金、高硬度鋼などの難削材に対しても深穴加工が可能である。通常のツイストド リルに比べ、拡大しろ、真円度、真直度、および仕上げ面粗さなどの穴加工精度で極めて優れている。工具材種は、被削材の材料特性に関係なく、超硬合金 K10種とK20種を使用する。

一般切削用１種類と高能率切削用２種類の計３種類がある。そのうち一般切削用 （汎用ガンドリル）の適用条件を図１に示す。穴径 φ30.3mmまでの深穴加工が可能である。汎用ガンドリルは特別な刃形とバニシング効果により高精度・高能率で加工できる。また、再研削回数が多くとれ るなどの特徴を有する。

【図】

図１　汎用ガンドリルの適用条件

出典：「データで見る切削加工の最先端技術〔18〕」、「機械と工具　35巻　８号」、（1991年８月）、狩野勝吉著、工業調査会発行、151頁　表11.7　汎用ガンドリルの適用条件

【応用分野】

難削材の深穴あけ加工

【出典／参考資料】

「機械と工具　35巻　８号」、（1991年８月）、狩野勝吉著、工業調査会発行、142頁～152頁

【技術分類】

３－２　深穴工具

【技術の名称】

３－２－２e　BTA工具による深穴加工方法（３－２－２g、６－２－３）

【技術内容】

BTA工具は図１のように円筒状の胴体に超硬合金チップの付いたヘッドを取付けた工具で、切削油剤は穴と胴体の隙間から供給され、切屑とともに中央の穴から排出される。

この工具の特徴は、以下のようである。

（１）大径（工具径20mm以上）、深穴（径の200倍）加工で使用可能。

（２）切屑が加工穴内面を荒らすことがないため、仕上げ面が良好。

（３）工具径10～30mmにおいてガンドリルの適用径範囲と重なるが、工具剛性が高いため高送りが可能。

（４）ガイドパットが設けられているので、加工精度が良好。

切削条件は、切屑処理、工具寿命、加工精度を考慮して決められるが、最も重要なものは、切屑排出を良好とするための切屑処理である。

一般的に、鋼の良好な切屑形状は、チップブレーカ、切削速度、送り、切削油剤の選定によって得られる。

【図】

図１　深穴加工方法

出典：「精密加工実用便覧」、（2000年）、森脇俊道、帯川利之著、日刊工業新聞社出版発行、167頁　図２．６．22　深穴加工方法

【応用分野】

深穴加工

【出典／参考資料】

「精密加工実用便覧」、（2000年）、森脇俊道、帯川利之著、日刊工業新聞社出版発行、168頁～169頁

【技術分類】

３－２　深穴工具

【技術の名称】

３－２－２f　BTA方式大径穴加工でのびびり防止（４－２－２、６－２－３i、７－２－３、８－１－３）

【技術内容】

当びびり防止例は重量物（125トン、穴長さ：13.8m、11.4mが穴径φ200±1.5mm、2.4mがφ150±1.5mm） のBTA方式加工で、L/D（長さ／径）は70倍程度である。したがって、穴の曲がりはあまり問題にならない。しかしながら重量物ということから、いかに 工作物を保持し回転させ（バー固定）、真円で真直ぐな穴を開けることが加工の主体となる。

工作物保持上のポイントとして、（１）振止めローラの過熱防止のための冷却、（２）加工途中の再芯出し、（３）ローラ振止めのベアリング寿命を考慮した切削速度の選定、などが挙げられる。

また、深穴加工時にびびりは極力防止しなければならない。びびりが発生すると穴の真円度が悪くなる。びびりの原因は（１）機械装置に関係あるもの、（２）工具に関係あるもの、（３）加工条件に関係あるもの、などが挙げられ、これらの原因が重なりびびりが発生する。

びびり対策として、加工長さが短い場合には、（１）バーの振止めのセット位置変更、（２）バーの振止め上での締付け力増減、（３）鉛パッキン部を強く締付けること,等の防止策で対処できる。

しかしながら、加工長さが長い穴の場合には、バーが長くなることにより曲がりおよび工具の摩擦、その他の原因が重なりびびりが発生する 確率が高くなる。上記の防止策だけでは不充分である。たわみ防止ならびに振動モードを変える目的で、バーに図１のように図２に示すリングを入れる。リング の材質は、潤滑性があり、耐摩耗性のある鋳鉄（FC20）である。リング径は工具径－φ0.05～0.1mmである。取付け位置はバーのたわみが少なくな るような位置に取付けて振動状態により移動させて共振を防いでいる。この対策により、所定の寸法精度の工作物を加工できている（図４）。

工作物把持法と使用工具配置、加工順序を図１に、びびり防止リングの形状・寸法を図２に、使用工具と切削条件を図３に示す。さらに、加工例を図４に示す。

【図】

図１　工作物把持法と使用工具配置、加工順序

出典：「BTA方式大径穴加工でのびびり防止」、「加工技術データファイル　加工事例　No．0620」、（1979年11月）、（財）機械振興協会技術研究所発行、２／３頁　図２　工作物把持法と使用工具配置・加工順序

図２　びびり防止リング

出典：「BTA方式大径穴加工でのびびり防止」、「加工技術データファイル　加工事例　No．0620」、（1979年11月）、（財）機械振興協会技術研究所発行、３／３頁　図３　びびり防止リング

図３　使用工具と切削条件

出典：「BTA方式大径穴加工でのびびり防止」、「加工技術データファイル　加工事例　No．0620」、（1979年11月）、（財）機械振興協会技術研究所発行、２／３頁　表１　使用工具と切削条件

図４　加工例

出典：「BTA方式大径穴加工でのびびり防止」、「加工技術データファイル　加工事例　No．0620」、（1979年11月）、（財）機械振興協会技術研究所発行、３／３頁　図５　加工例の中心穴曲がり（φ198.5）

【応用分野】

ニッケルクロムモリブデン鋼のBTA加工

【出典／参考資料】

「加工技術データファイル　加工事例　No．0620」、（1979年11月）、（財）機械振興協会技術研究所発行、１／３頁～３／３頁

【技術分類】

３－２　深穴工具

【技術の名称】

３－２－２f　純アルミニウムビレットのBTA高速ボーリング（４－２－１、５－２－２、６－２－３h、６－２－３i、７－２－３、８－２－２）

【技術内容】

BTA 方式による深穴あけ加工は、加工能率が高いうえ真円度、円筒度、粗さ、真直度が優れているため、鋼管、銅管、キュプロニッケルや アルミニウムパイプなどの、熱間押出し用の下穴加工に使用される。真直度や真円度、円筒度がいいということは、パイプにしたとき、偏肉が少ないまっすぐで 均質な製品になる。

純金属の深穴あけ加工はどんな材質でも難しく、当例に示す純アルミニウムも例外ではない。 BTA方式で難しいのは、工具に母材が溶着す るとびびり振動が発生しやすく、加工が続けられない場合がある。当例は、超硬合金ガイドを増やして工具の安定性を高めたことにより、純アルミニウムビレッ トのBTA高速ボーリング加工を可能にした例である。

加工方法を図１に示す。両端をスクロールチャックで純アルミニウムビレットを掴み、クランプと同時に芯出しをも兼ねた。高速回転、低速送りで加工を行うことが肝要であり、結果的には、アルミニウム合金と同程度の加工精度を得ることが可能である。

使用工具と切削条件を図２に、使用工具の形状・寸法を図３に示す。

BTA 方式で加工を行うときの一般的注意事項として、（１）工具と母材の溶着は厳禁である、（２）切削油は十分流してやり、切粉の詰ま りを起こしてはならない、（３）加工に使う機械も、振動の大きいものは避けるべきである、（４）加工物と工具とのアライメントも精度よくしないと、切れ刃 のチッピングに影響する、などが挙げられる。

【図】

図１　工作物把持法と使用工具配置、加工順序

出典：「純アルミニウム・ビレットのBTA高速ボーリング―超硬ガイドを増やしてビビリを抑制―」、「加工技術データファイル　加工事例　No．3414」、（1998年）、（財）機械振興協会技術研究所発行、２／２頁　図２　工作物把持法と使用工具配置・加工順序

図２　使用工具と切削条件

出典：「純アルミニウム・ビレットのBTA高速ボーリング―超硬ガイドを増やしてビビリを抑制―」、「加工技術データファイル　加工事例　No．3414」、（1998年）、（財）機械振興協会技術研究所発行、２／２頁　表１　使用工具と切削条件

図３　使用工具の形状、寸法

出典：「純アルミニウム・ビレットのBTA高速ボーリング―超硬ガイドを増やしてビビリを抑制―」、「加工技術データファイル　加工事例　No．3414」、（1998年）、（財）機械振興協会技術研究所発行、２／２頁　表１付図　使用工具の形状・寸法

【応用分野】

純アルミニウムのBTA加工

【出典／参考資料】

「加工技術データファイル　加工事例　No．3414」、（1998年）、（財）機械振興協会技術研究所発行、１／２頁～２／２

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技術内容】

本研究はふれまわり振動抑制の目的で開発されたパイロッティングドリル（図１）による穴の精度向上に関するものである。立フライス盤を 用い、ドリル回転・送り－工作物固定方式で、深さｈ＝20mmの止まり穴あけを行なった。工具はパイロッティングドリルと円すい研削ドリルである。被削材 は機械構造用炭素鋼S45C（HB180）、回転数は600rpm、送りは0.03～0.3mm/revである。切削油は不水溶性硫化塩化油（ユシロ DS50、JIS２種13号）である。

送り量に対する穴入口における穴拡大量を図２に示す。穴拡大量は10個の 穴の平均値である。円すい研削ドリルよりパイロッティングドリ ルの方が全般的に穴拡大量は小さく、特に送りが0.2mm/revではその差は顕著である。また、同図中の（　）内に示す標準偏差からパイロッティングド リルの標準偏差は円すい研削ドリルの７～35％であり、穴径のばらつきも小さいことがわかる。

穴入口における穴 の真円度誤差と真円度形状を図３に示す。円すい研削ドリルでは３角形、５角形の形状が生じるのに対し、パイロッティン グドリルでは形状のひずみやライフリングマークは全く見られず良好な真円度となる。パイロッティングドリルを用いて、円すい研削ドリルより小さい穴拡大 量、正確な真円度の穴が加工できる。

【図】

図１　パイロッティングドリル

出典：「パイロッティングドリルによる穴加工精度の向上」、「1991年度精密工学会秋季大会学術講演会論文集」、（1991年）、鬼鞍宏猷、甲木昭雄、神田敏和、堀池誠一郎著、精密工学会発行、311頁　図１　パイロッティングドリル

図２　穴拡大量に及ぼすドリルと送りの影響

出典：「パイロッティングドリルによる穴加工精度の向上」、「1991年度精密工学会秋季大会学術講演会論文集」、（1991年）、鬼鞍宏猷、甲木昭雄、神田敏和、堀池誠一郎著、精密工学会発行、311頁　図２　穴拡大量に及ぼすドリルと送りの影響

図３　穴入口の真円度誤差と真円度形状

出典：「パイロッティングドリルによる穴加工精度の向上」、「1991年度精密工学会秋季大会学術講演会論文集」、（1991年）、鬼鞍宏猷、甲木昭雄、神田敏和、堀池誠一郎著、精密工学会発行、311頁　図３　穴入口の真円度誤差と真円度形状

【応用分野】

機械構造用炭素鋼のドリル加工

【出典／参考資料】

「パイロッティングドリルによる穴加工精度の向上」、「1991年度精密工学会秋季大会学術講演会論文集」、（1991年）、鬼鞍宏猷、甲木昭雄、神田敏和、堀池誠一郎著、精密工学会発行、311頁～312頁

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【技術の名称】

３－１－４　ドリル加工されたセンタ穴の真円度（４－１－１、６－２－３i、７－２－１、８－１－３）

【技術内容】

円筒状加工物のセンタ穴は、外周面の加工や形状測定のための案内面として用いられる。このセンタ穴の形状は、センタの形状とともに、加工物の回転精度に影響し、したがって加工精度や測定精度に影響する。

加工物はSUJ2生材を旋削加工したものである。旋盤により２種の加工法を用いてセンタ穴を加工した。一つは、加工物を三爪連動チャッ クで支持し、心押台に取り付けたセンタ穴ドリルで加工する方法（チャック支持法）である。この場合、加工面にポンチ穴などの下穴加工は施していない。いま 一つは、加工物の一端を主軸台センタで支持し、他端をドリル自身で支持して加工する方法（センタ支持法）である。この場合は加工に先立って両端面に直径、 深さともに２mmの下穴をドリル加工しておく。加工条件を図１に示す。ドリルの送りは手動である。

加工したセン タ穴に対して、測定した３本の真円度曲線の平均をとり、フーリェ分析した。両支持法について、センタ穴径のグループ別に平 均した振幅スペクトルを図２に示す。両支持法を比べると、どちらの場合も３、５、７山などの成分が相対的に大きいが、センタ支持法の方がその傾向は顕著 で、しかもそれらの振幅の値が大きい。また、センタの穴径の大きい方がこの傾向が顕著である。

【図】

図１　加工条件

出典：「ドリル加工されたセンタ穴の真円度」、「精密機械　47巻　６号」、（1981年６月）、加藤秀雄、中野嘉邦、鴻巣健治著、精機学会発行、80頁　表１　加工条件

図２　センタ穴の真円度曲線のスペクトル

出典：「ドリル加工されたセンタ穴の真円度」、「精密機械　47巻　６号」、（1981年６月）、加藤秀雄、中野嘉邦、鴻巣健治著、精機学会発行、83頁　図７　センタ穴の真円度曲線のスペクトル

【応用分野】

円筒状物の旋削加工

【出典／参考資料】

「ドリル加工されたセンタ穴の真円度」、「精密機械　47巻　６号」、（1981年６月）、加藤秀雄、中野嘉邦、鴻巣健治著、精機学会発行、79頁～83頁

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【技術内容】

コアドリル「メタルボーラ」は厚板鋼板の穴加工を効率化することを目的として開発された。メタルボーラは鋼板を切削するボディとボディを装着し機械本体に取付けるシャンクとから成っている。全体構造を図１に示す。

メタルボーラは円環状切削のため、加工穴径に対する実切削面積が小さく切削トルクが低減される。また加工中心にはスラスト荷重の大半を 占めるチゼルエッジがないために、小さい推力で穴加工が可能である。このような特徴をもつため、従来より小型の機械で穴加工が可能であり、サポート類とと もに、穴加工システムとして小型化、省力化につながる。標準型メタルボーラの仕様を図２に示す。

メタルボーラ使用に当たっては次のメリットが期待できる。

（１）低トルク、低スラストのため所要動力が少ない。

（２）円環状切削であるため下穴が不要である（～150mmφまで１工程で穴加工可能）。

（３）鋼管、鏡板など曲面、球面にも加工可能である。

（４）切削時間の短縮によるランニングコストの低減ができる。

（５）切屑が細く小さいため安全性が向上する。

使用に当たっての切削条件の目安を図３に示す。機械側とのかん合部は図１に示すようにモールステーパMT-2,3,4,5が用意されている。ATCにて使用する場合は、オイルホールホルダが必要となるが、それに合うシャンクも用意されている。

【図】

図１　全体構造図

出典：「厚板鋼板の穴加工を効率化するコアドリル“メタルボーラ”」、「機械と工具　1983年　５月号」、（1983年５月）、米村義秀、森本英之、七島建志著、工業調査会発行、128頁　図１　全体構造図

図２　メタルボーラの仕様

出典：「厚板鋼板の穴加工を効率化するコアドリル“メタルボーラ”」、「機械と工具　1983年　５月号」、（1983年５月）、米村義秀、森本英之、七島建志著、工業調査会発行、130頁　表１　メタルボーラの仕様

図３　切削条件

出典：「厚板鋼板の穴加工を効率化するコアドリル“メタルボーラ”」、「機械と工具　1983年　５月号」、（1983年５月）、米村義秀、森本英之、七島建志著、工業調査会発行、130頁　表２　切削条件

【応用分野】

ドリル加工

【出典／参考資料】

「厚板鋼板の穴加工を効率化するコアドリル“メタルボーラ”」、「機械と工具　1983年　５月号」、（1983年５月）、米村義秀、森本英之、七島建志著、工業調査会発行、128頁～131頁

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【技術内容】

スローアウェイ式ドリルのチップ形状は多様である。分類すると以下のようになる。代表例を図示した。

（１）三角形

（２）四角形

（３）ひし形

（４）面取り用

【図】

図１　三角形チップ

出典：「2002～2003東芝タンガロイ切削工具」、（2002年11月　JIMTOF）、東芝タンガロイ株式会社発行、703頁

図２　四角形チップ

出典：「2002～2003東芝タンガロイ切削工具」、（2002年11月　JIMTOF）、東芝タンガロイ株式会社発行、701頁

図３　ひし形チップ

出典：「2002～2003東芝タンガロイ切削工具」、（2002年11月　JIMTOF）、東芝タンガロイ株式会社発行、700頁

図４　面取り用チップ

出典：「イスカル総合カタログ2003～2004」、（2002年11月　JIMTOF）、イスカルジャパン株式会社発行、249頁、254頁

【応用分野】

穴あけ加工

【出典／参考資料】

「2002～2003東芝タンガロイ切削工具」、（2002年11月　JIMTOF）、東芝タンガロイ株式会社発行、700頁、701頁、703頁

「イスカル総合カタログ2003～2004」、（2002年11月　JIMTOF）、イスカルジャパン株式会社発行、249頁、254頁

【技術分類】

３－１　ドリル

【技術の名称】

３－１－２c　スローアウェイ式ドリルの先端刃物固定法

【技術内容】

スローアウェイ式ドリルの先端刃物固定にはいろいろな方法がある。交換が容易で精度が良くなければならないので、種々工夫されている。以下に分類して示す。

（１）セルフロック式

自己拘束式クランプによるもので、チップ交換が短く工具寸法の調整も不用である（図１）。

（２）シャンク内蔵のねじによるもの

例として、「セコ　ドリル工具綜合カタログ（2002年11月　JIMTOF、セコ・ツールズ・ジャパン株式会社、116頁）」、および、「ケナメタル転削工具綜合カタログ2003（2002年11月　JIMTOF、ケナメタルジャパン株式会社、392頁）」がある。

（３）クラウン正面よりねじで固定するもの

例として、「イゲタロイニュースNo.435（2002年10月、住友電気工業株式会社、２頁）」がある。

（４）クラウン側面よりねじで固定するもの

例として図２がある。図２のほかに、「NTK2003切削工具カタログ（2002年10月　JIMTOF、日本特殊陶業、260頁）」、および、「Tooling by DIJET（2002年10月　JIMTOF、ダイジェット工業株式会社、290頁）」がある。

【図】

図１　セルフロック式固定法

出典：「イスカル総合カタログ2003～2004」、（2002年11月　JIMTOF）、イスカルジャパン株式会社発行、243頁

図２　クラウン側面よりネジで固定する方法

出典：「セラチップ　’03、’04」、（2002年10月　JIMTOF）、京セラ株式会社発行、314頁

【応用分野】

穴あけ加工

【出典／参考資料】

「イスカル総合カタログ2003～2004」、（2002年11月　JIMTOF）、イスカルジャパン株式会社発行、243頁

「セラチップ　’03、’04」、（2002年10月　JIMTOF）、京セラ株式会社発行、314頁

【技術分類】

３－１　ドリル

【技術の名称】

３－１－２c　スローアウェイ式ドリルの刃物固定法

【技術内容】

スローアウェイ式ドリルのチップ固定法はねじで止める方式が大部分であるが、大径加工用には図１のようにカートリッジにねじで止めそれ をホルダーにねじ止めする場合がある。そのほかにも、「’03～’04イゲタロイ切削工具（2002年11月　JIMTOF、住友電気工業株式会社、 427頁）」の例がある。

【図】

図１　スローアウェイ式ドリルのチップ固定法

出典：「セラチップ　’03－’04」、（2002年11月　JIMTOF）、京セラ株式会社発行、323頁

【応用分野】

穴あけ加工

【出典／参考資料】

「セラチップ’03－’04」、（2002年11月　JIMTOF）、京セラ株式会社発行、323頁

【技術分類】

３－１　ドリル

【技術の名称】

３－１－２a　新材種、新刃形形状を採用したスローアウェイドリル（４－２、７－１－１、７－２－３、８－１－１、８－１－２）

【技術内容】

工具の回転中心や外周の刃先が欠けやすいなど従来の問題を解決する新たな超硬スローアウェイチップ式ドリルを開発した。

このドリルには、新たに開発した超硬質合金と刃形形状の新チップを使用している。新チップは超硬並の硬さ（HRC72）と耐摩耗性およ びハイス並の靭性を合せ持つ。また、加工中にかかるスラスト力の減少に大きく貢献する独自の刃形形状を採用している。新チップの採用によりL/Dが５～７ の深穴加工が可能になった。

本ドリルは、チップ、シャンク、止めねじの３点で構成される（図１）。シャンクはス トレートとテーパの２通りがある。有効ドリル深さ は、両シャンクとも、ショートタイプでは35mm～110mm（穴径φ9.7～55mm）、ロングタイプでは60mm～210mm（穴径 φ9.7～55mm）である。

新チップを使用する場合の推奨切削条件でS50Cにφ21mm穴を加工した時の面 粗度は12.5μmであり、穴の広がり代は直径の 0.5％以下であった。FCD55、φ15mm穴の加工では穴の曲がりは0.08～0.1mmであった。また、工具寿命を延ばすために必要なクーラント圧 力と量をグラフで示した。マシニングセンタ用のオイルホールアダプタも紹介した。

ある条件のもとで新チップ使用の場合の加工単価を従来の超硬ロー付けと油穴付きハイスドリルと比較し、加工穴数が1,000個程度までは超硬ロー付けとハイスの方が加工費は低いが、それ以上では新チップの方が低くなる。

【図】

図１　スローアウェイドリルの構造

出典：「新材種、新刃形形状を採用した「スローアウェイドリル」」、「機械と工具　33巻　９号」、（1989年９月）、椎名敏夫著、工業調査会発行、71頁　図１　「スローアウェイドリル」の構造

【応用分野】

ドリル加工

【出典／参考資料】

「機械と工具　33巻　９号」、（1989年９月）、椎名敏夫著、工業調査会発行、70頁～74頁

【技術分類】

３－１　ドリル

【技術の名称】

３－１－２a　SCM440の高送りドリル加工（４－２－２、５－２－４、６－１－２、６－２－３、７－１－２、７－２－３、８－１－３）

【技術内容】

高送りを可能にするために工具の形状を変更した場合、サイクルタイムの低減が図れるが、ホルダ本体の割れが発生する場合がある。この対策としては、切削抵抗を受け止める形状を変更すると、良い結果が得られる。

SCM440 製工作物のドリル加工を図１に示す工具と切削条件（工具形状・寸法：図２参照）で行った。工具１から工具２の変更により高 送りでの加工が可能になったが、ホルダ本体の割損トラブルが発生した。割損トラブルの発生しやすい部分を図３に示す。工具３のように、スローアウェイドリ ルのインサートチップ形状を三角形から四角形に変更したことにより、切削抵抗を受けるチップ座の割損が解消されホルダ寿命が向上し、さらに、加工穴寸法の ばらつきがなくなり、安定した加工内径が得られるようになった。またインサートチップの使用コーナ数が３箇所から４箇所に増加されトータル的に工具費用の 削減につながった。

【図】

図１　工具と切削条件

出典：「SCM440（HRC22～28）の高送りドリル加工（φ33、d79）－チップ形状変更でホルダ割損トラブルの解消－」、 「加工技術データファイル　加工事例　No．3385」、（1998年）、（財）機械振興協会技術研究所発行、２／２頁　表１　使用工具と切削条件

図２　使用工具の形状、寸法

出典：「SCM440（HRC22～28）の高送りドリル加工（φ33、d79）－チップ形状変更でホルダ割損トラブルの解消－」、 「加工技術データファイル　加工事例　No．3385」、（1998年）、（財）機械振興協会技術研究所発行、２／２頁　表１付図　使用工具の形状・寸法

図３　割損トラブルの発生しやすい部分

出典：「SCM440（HRC22～28）の高送りドリル加工（φ33、d79）－チップ形状変更でホルダ割損トラブルの解消－」、 「加工技術データファイル　加工事例　No．3385」、（1998年）、（財）機械振興協会技術研究所発行、２／２頁　図４　割損トラブルの発生しやす い部分

【応用分野】

クロムモリブデン鋼のドリル加工

【出典／参考資料】

「加工技術データファイル　加工事例　No．3385」、（1998年）、（財）機械振興協会技術研究所発行、１／２頁～２／２頁

【技術分類】

３－１　ドリル

【技術の名称】

３－１－２e　切れ刃に突起を有するチップを使用したスローアウェイドリル（３－１－２a、４－２－２、５－２－３、６－２－２、７－２－３、８－１－３）

【技術内容】

加工時間の短縮を目標として切れ刃に突起を有するチップを使用したスローアウェイドリルを使用した。ドリル加工における切削条件のアップのためにはドリルの振れの抑制と切屑処理の改善がポイントである。

チップの切れ刃面の突起部がワークに先に侵入し先行刃（ガイド）となり直進性が向上した。切屑処理（排出性）の向上には、チップ切れ刃 面の突起で切屑が分断され、ホルダーのフルート部と被削面への接触が減少しスムーズに排出され、有効であった。ブレーカ形状も外周ほどブレーカ幅が広くな り、除去量の増加に対応している。110°の切れ刃角もチップの安定性に寄与した。

SCM415製鍛造材のドリ ル加工において、切れ刃に突起を有するチップを使用したスローアウェイドリルを使用することにより、切削条 件は、従来使用工具に比べ、切削速度は150から180m/minに、送りは0.06から0.14mm/revに、工具寿命は200から250PSに、改 善され、生産性が2.8倍、寿命が25％向上した。

なお、スローアウェイドリルをワーク回転で使用する時は、- 0.5～+1.0mmの範囲で加工可能であるが、芯高の確認は必要である。 また、ステンレス鋼などの硬度の高いワーク加工には、内刃に靭性のある材種、外刃に耐摩耗性のある材種のチップを組合わせて使用するのも工具寿命の延長に 有効である。

使用工具と切削条件を図１に、使用工具の形状・寸法を図２に示す。

【図】

図１　使用工具と切削条件

出典：「自動車部品（SCM415）のドリル加工―切刃に突起を有するチップを使用したDZドリルによる例―」、「加工技術データファイル　加工事例　No．3144」、（1997年３月）、（財）機械振興協会技術研究所発行、２／２頁　表１　使用工具と切削条件

図２　使用工具の形状、寸法

出典：「自動車部品（SCM415）のドリル加工―切刃に突起を有するチップを使用したDZドリルによる例―」、「加工技術データファ イル　加工事例　No．3144」、（1997年３月）、（財）機械振興協会技術研究所発行、２／２頁　表１付図　使用工具の形状・寸法　詳細

【応用分野】

クロムモリブデン鋼のドリル加工

【出典／参考資料】

「加工技術データファイル　加工事例　No．3144」、（1997年３月）、（財）機械振興協会技術研究所発行、１／２頁～２／２頁

【技術分類】

３－１　ドリル

【技術の名称】

３－１－２a　スローアウェイドリルによるステンレス鋼の穴あけ加工（３－１－２d、３－１－２e、４－２、６－１－１、７－１－１、８－１－４）

【技術内容】

ステンレス鋼の穴あけ加工用のスローアウェイドリルと専用のチップブレーカを開発した。

ステンレス鋼（特にオーステナイト系）用のスローアウェイドリルは、充分な切屑処理性能を持つチップブレーカと、切屑排出性に優れた本 体の溝形状を持つ必要がある。本ドリルは、図１に示すとおり、広いポケット部と余裕のある大きな切れ上がりを持つ溝形状が特徴である。この切れ上がりを確 保するため標準の加工深さをドリル径の２倍以下とした。専用のブレーカは、すくい角を強くすることで切削抵抗を下げ、切屑を充分カールする形状としてい る。

理想的な切屑形状はC字状にカールした切屑が十数個つながったケムシのような形状である。切屑の代表的な形状、原因、およびその対策を図２にまとめた。

本ドリルによりステンレス鋼SUS304を加工し切屑の状態を調べた。その結果、送りが低くなると切屑が多少長くなるが、それ以外では非常に良好な切屑形状となることを確認した。

スローアウェイドリルは旋盤で使用される場合もある。本ドリルを旋盤で用いるときも、適切な切削条件を選定すれば、マシニングセンタでの加工と同様の切屑処理が可能である。

【図】

図１　スローアウェイドリルの外観

出典：「「TACドリルTDW-S形」と「スパイラルジェットドリルDSC形」」、「機械と工具　37巻　９号」、（1993年９月）、門田功著、工業調査会発行、56頁　写真１　TACドリルTDW-S形

図２　からみつきやすい切屑の特徴と対策

出典：「「TACドリルTDW-S形」と「スパイラルジェットドリルDSC形」」、「機械と工具　37巻　９号」、（1993年９月）、門田功著、工業調査会発行、57頁　表１　からみつきやすい切屑の特徴と対策

【応用分野】

ステンレス鋼の穴あけ加工

【出典／参考資料】

「機械と工具　37巻、９号」、（1993年９月）、門田功著、工業調査会発行、56頁～61頁

【技術分類】

３－１　ドリル

【技術の名称】

３－１－２e　工具形状の変更により切屑処理を改善した軟鋼用ドリル（３－１－２a、３－１－２d、４－２－２、５－２－２、６－２－３、７－２－３、８－１－３）

【技術内容】

被削材が軟鋼で切屑の分断性が悪く、また加工部が異形であることにより更に切屑の細断が難しい加工物においては切屑を強制的にブレーキングするU１ブレーカ（図３参照）を用いることで工具に巻き付く切屑が解消され、さらに安定した加工穴径が得られる。

TDR-230型スローアウェイドリルからTAFMスローアウェイドリルに変更したことにより、切屑の分断性向上に伴う加工穴精度の向上と、切屑巻き付きによる異常停止が解消され、大幅に作業能率が良くなった。

使用工具と切削条件を図１に、使用工具の形状・寸法を図２に示す。

一般的に、被削材がねばく切屑の分断性が劣る加工物に穴加工を実施する場合、必ず切屑処理問題が発生する。そうした場合には、被削材質 に適したブレーカ形状を選択する必要がある。参考のため図３に広く使用されるブレーカの形状および用途を示す。当例の場合、スローアウェイドリルの工具形 状の変更、つまり切屑を強制的にブレーキングするU１ブレーカを採用し、切屑処理が改善され、寸法のばらつきが解消して、作業能率が向上した。

【図】

図１　使用工具と切削条件

出典：「軟鋼（SCr420H）のドリル加工（φ23mm、深さ28mm）－工具形状の変更により切りくず処理の改善－」、「加工技術データファイル　加工事例　No．3384」、（1998年）、（財）機械振興協会技術研究所発行、２／２頁　表１　使用工具と切削条件

図２　使用工具の形状、寸法

出典：「軟鋼（SCr420H）のドリル加工（φ23mm、深さ28mm）－工具形状の変更により切りくず処理の改善－」、「加工技術 データファイル　加工事例　No．3384」、（1998年）、（財）機械振興協会技術研究所発行、２／２頁　表１付図　使用工具の形状・寸法

図３　ブレーカ形状、用途

出典：「軟鋼（SCr420H）のドリル加工（φ23mm、深さ28mm）－工具形状の変更により切りくず処理の改善－」、「加工技術データファイル　加工事例　No．3384」、（1998年）、（財）機械振興協会技術研究所発行、２／２頁　図３　ブレーカ形状・用途

【応用分野】

クロム鋼のドリル加工

【出典／参考資料】

「加工技術データファイル　加工事例　No．3384」、（1998年）、（財）機械振興協会技術研究所発行、１／２頁～２／２頁

【技術分類】

３－１　ドリル

【技術の名称】

３－１－２e　空気吸引式深穴加工工具による鋳鉄のドリル加工（３－１－２a、４－１－１、４－２－１、７－２－１、８－１－１）

【技術内容】

深穴加工の設備の簡易化とコスト低下を図る目的で、旋盤による深穴加工（工具回転式）に対し切屑の空気吸引を試験した。実験装置の概要 を図１に示す。旋盤の往復台上に工作物取付台（工作物長さ300mm、40mm角とした）を設置し、台の主軸側にブッシュ穴を設け、芯あわせを調整できる ようにした。切屑は工具先端部から吸込まれた管状シャンクの内部を通り、後端側面に設けた溝から回転排出装置に出て、フレキシブル管を通り切屑受け箱に導 かれる。受け箱で切屑は落下し空気のみ吸引機に送られる。

実験に使用した工具の刃部形状を図２に示す。いずれも 直径20mmの刃部交換式で、ネジにより管状シャンク（空気隙間を考え外径 16mmを採用）に結合した。工具Aは超硬合金２枚刃の形式で案内パッドを２箇所に設けた。切れ刃にはチップブレーカと切屑幅を３分割する段差を付け、ま た中心部は超硬合金チップにV形の溝を入れチゼル部を小さくした。工具Bは市販のツイストドリル（HSS）の先端部を利用し、取付け部にロー付けとピン止 めで固定、切れ刃には片側2箇所のニックを入れた。工具の先端部の形状を図３に示す。このうち工具Cは工具Bの設計を改良した形式である。

実験装置の空気回路の各部の圧力差、圧力損失を調査した。工具ヘッド部の断面変化による抵抗損失および回転排出部での抵抗損失が大き かった。その内、工具ヘッドでの損失が最も大きく外周側と吸引側の通路面積が影響するため設計に十分な注意を要する。被削材が鋳鉄（FC20）の場合、外 周切削速度を工具A（超硬合金）では50m/min、工具B（HSS）では15m/minを基準とし送りを変えて実験した。いずれも切屑は幅方向に分断し 長さも短くなっている。工具Aでは切屑のつまりは全く生じなかった。工具Bでは流路面積が十分ながらシャンク入口でしばしば切屑つまりが発生した。検討の 結果、図３の工具Cの形状のものを製作しテストしたところ、切屑つまりは回避出来た。

【図】

図１　装置概要

出典：「鋳鉄（FC300）の深穴加工－空気吸引式深穴加工工具による実験例－」、「加工技術データファイル　加工事例　No．2548」、（1995年３月）、（財）機械振興協会技術研究所発行、１／３頁　図１　装置概要

図２　工具ヘッドの形状

出典：「鋳鉄（FC300）の深穴加工－空気吸引式深穴加工工具による実験例－」、「加工技術データファイル　加工事例　No．2548」、（1995年３月）、（財）機械振興協会技術研究所発行、１／３頁　図２　工具ヘッドの形状

図３　工具の先端部形状

出典：「鋳鉄（FC300）の深穴加工－空気吸引式深穴加工工具による実験例－」、「加工技術データファイル　加工事例　No．2548」、（1995年３月）、（財）機械振興協会技術研究所発行、１／３頁　図３　工具の先端部形状

【応用分野】

普通鋳鉄の深穴ドリル加工

【出典／参考資料】

「加工技術データファイル　加工事例　No．2548」、（1995年３月）、（財）機械振興協会技術研究所発行、１／３頁

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【技術分類】

３－１　ドリル

【技術の名称】

３－１－１e　ドリル加工における切屑切断方法（３－１－１d）

【技術内容】

ドリルによる穴加工において、切屑処理は重要な問題である。切屑が溝につまることは許されない。

切屑処理の方法は図１に示すように、（１）すくい面にブレーカをつける方法（a、b）、（２）切れ刃に溝を設け、切屑を流出方向に分断する方法（c、ｄ）などがある。

一方ドリル先端にはブレーカをつけず、断続的に送りを一時停止して分断する方法（step feed）も採られている。

【図】

図１　切屑切断方法

出典：「実用切削加工法」、（1980年）、藤村善雄著、共立出版社発行、96頁　図　５.15　切屑切断方法

【応用分野】

旋削加工

【出典／参考資料】

「実用切削加工法」、（1980年）、藤村善雄著、共立出版社発行、96頁

【技術分類】

３－１　ドリル

【技術の名称】

３－１－１a　仕上げ刃付きドリルによるバリの抑制（４－１－１、６－２－３、７－１－２、７－２－１、８－２－２）

【技術内容】

本研究はドリルのコーナ部分を研削して仕上げ刃を付けることによってバリの抑制を試みたものである。

直立ボール盤（吉田鉄工YUD-700）を用いて、図１に示すように工具形状（仕上げ刃の角度θと長さl）および送りを変えて、アルミニウム合金（A5052、焼鈍済、厚さ３mm）にドリル加工した。

仕上げ刃付きドリルの形状と切削モデルを図２に示す。出口付近で仕上げ刃が切削し、ばりを抑制する。仕上げ刃の切取り厚さｈ（＝ f/2sinθ）が小さく、肩部（180°-θ）の剛性が高くなれば、バリは小さくなる。通常の２段先端角ドリルと違う点は、マージン側の先端角の１／２ （仕上げ刃角θ）が10°以下と小さいことである。

標準ドリル、ラジアルリップドリルと仕上げ刃付きドリル（仕 上げ刃角θ＝10°、仕上げ刃長さl＝１mm、仕上げ刃逃げ角β＝６°）で のバリの根本厚さを図３に示す。仕上げ刃付きの場合は標準の場合より根本厚さは半減する。また、送りが小さい場合はラジアルリップよりも根本厚さは小さく なる。

【図】

図１　切削条件

出典：「仕上げ刃付きドリルによるばりの抑制」、「1992年度精密工学会秋季大会学術講演会講演論文集」、（1992年）、引地力、新井実、小川誠著、精密工学会発行、519頁　表１　切削条件

図２　仕上げ刃付きドリルの切削機構

出典：「仕上げ刃付きドリルによるばりの抑制」、「1992年度精密工学会秋季大会学術講演会講演論文集」、（1992年）、引地力、新井実、小川誠著、精密工学会発行、519頁　図１　仕上げ刃付きドリルの切削機構

図３　仕上げ刃付きドリルと他ドリルとの比較

出典：「仕上げ刃付きドリルによるばりの抑制」、「1992年度精密工学会秋季大会学術講演会講演論文集」、（1992年）、引地力、新井実、小川誠著、精密工学会発行、519頁　図２　仕上げ刃付きドリルと他ドリルとの比較

【応用分野】

ドリル加工

【出典／参考資料】

「仕上げ刃付きドリルによるばりの抑制」、「1992年度精密工学会秋季大会学術講演会講演論文集」、（1992年）、引地力、新井実、小川誠著、精密工学会発行、519頁～520頁

【技術分類】

３－１　ドリル

【技術の名称】

３－１－１aa　ニック付きドリルによる仕上げ面の向上（４－１－１、６－１－１、６－２－３h、７－２－３、８－２－１）

【技術内容】

図１に示すように、ドリルの２枚の切れ刃上の非対称の位置に、切取り厚さよりも深い溝（ニックと呼ぶ）を設けると、これらの切れ刃が作る切屑はそれぞれ２分割される。

本研究は、ドリルの両刃に１個ずつ付けたニックが穴あけ性能に及ぼす効果を調べたものである。

直径10.0mmと6.0mmの２種類の市販の標準品ドリル（SKH9、先端角118°、ねじれ角28°）を使用した。ニック幅ωは0.45（±0.05）mm、深さｈnは0.13～0.23mmとし、その位置は直径の１／４の位置に、ニック幅だけ加減した。被削材は7-3黄銅であり、切削液はマシン油５％含有のケロシンである。。

送り量0.27mm/revの場合の切屑写真を図２に示す。ニックを付けたドリルで穴あけした場合、穴の深さと無関係に常に４本の切屑 が無理なく流出する。標準ドリルの場合の切屑は、穴の内壁のはげしい拘束によって周期的に折れて遷移折断形になる。ニックの効果は明瞭である。

送り量0.27mm/revで貫通穴をあけたときのスラストとトルクを測定した結果を図３に示す。標準ドリルでは穴が深くなると切屑が 流出を拘束されトルクが増し、またはトルクの変動がはげしくなるが、ニック付きドリルではトルクの変化がきわめて少ない。なお、スラストについてはニック の有無による差異はほとんど無い。

【図】

図１　ニック付きドリルの切れ刃

出典：「ニックによるドリル性能の向上」、「精密機械　50巻　10号」、（1984年10月）、小川誠、中山一雄著、精機学会発行、129頁　Fig.１　Splitting　of chip by nick

図２　切屑の形状

出典：「ニックによるドリル性能の向上」、「精密機械　50巻　10号」、（1984年10月）、小川誠、中山一雄著、精機学会発行、131頁　Fig.３　Variation of chip from by nick

図３　ドリル加工中のスラストとトルク測定結果

出典：「ニックによるドリル性能の向上」、「精密機械　50巻　10号」、（1984年10月）、小川誠、中山一雄著、精機学会発行、129頁　Fig.５　Records of thrust and torque in drilling

【応用分野】

ドリル加工

【出典／参考資料】

「ニックによるドリル性能の向上」、「精密機械　50巻　10号」、（1984年10月）、小川誠、中山一雄著、精機学会発行、129頁～134頁

【技術分類】

３－１　ドリル

【技術の名称】

３－１－１aa　穴あけ寿命に与えるドリルの溝長さの影響（４－１－１、６－１－１、６－１－２、７－２－３、８－１－２、８－１－３）

【技術内容】

ドリルの穴あけ特性に影響を与える因子のなかで、切削中の回転振動と軸方向振動に直接影響を与える溝長さの因子はきわめて大きい。

ドリルの溝長さと穴あけ寿命との関係を図１に示す。各サイズのドリルの溝長さを順次切りつめて短くし、溝長さと穴あけ寿命の関係を調べたものである。いずれも溝長さを少し短くすると、穴あけ寿命を著しく延長できることがわかる。

モールステーパシャンクドリルについて溝長さと寿命の長さを調べた結果を図２に示す。溝長さ125mmを20mm短くすると穴あけ寿命が２倍以上に延びることを示している。

このようにドリルの穴あけ寿命におよぼす影響は、切削条件が過酷になるほど、また難削材の穴あけであるほど顕著となる。

【図】

図１　ドリル溝長さと穴あけ寿命

出典：「穴あけ特性に与えるドリルのみぞ長さの影響」、「加工技術データファイル　加工事例　No．2243」、（1994年３月）、（財）機械振興協会技術研究所発行、１／２頁　図１　みぞ長さと寿命

図２　ドリル溝長さと穴あけ寿命（モールステーパシャンクドリル）

出典：「穴あけ特性に与えるドリルのみぞ長さの影響」、「加工技術データファイル　加工事例　No．2243」、（1994年３月）、（財）機械振興協会技術研究所発行、１／２頁　図２　みぞ長さと寿命

【応用分野】

ドリル

【出典／参考資料】

「穴あけ特性に与えるドリルのみぞ長さの影響」、「加工技術データファイル　加工事例　No．2243」、（1994年３月）、（財）機械振興協会技術研究所発行、１／２頁～２／２頁

【技術分類】

３－１　ドリル

【技術の名称】

３－１－１ab　ラジアル・リップドリルの先端角と寿命（４－１－１、６－１－２、７－２－１、８－１－１）

【技術内容】

本研究は鋳鉄の穴あけにおけるラジアル・リップドリルの先端角の影響を調べたものである。

7.0φ×75×108S.D.のハイスドリルで板厚30mmのFC25（HB180）材を貫通切削した。使用機械はラジアルボール盤である。ドリル回転数は2100rpm（46.2m/min）、送りは0.28mm/revで、ドライ切削である。異常音の発生で寿命を判定した。

先端角２θは90°、120°、150°の３種類とし、おのおのn＝５でテストした。実験に供したドリル形状を図１に、試験結果を図２に示す。

先端角が大きいほど寿命が伸びており、先端角150°のものは90°のものの寿命の約1.6倍である。通常、普通ドリルでは鋳鉄の穴あ けに対しては先端角90°くらいが推奨されているが、ラジアル・リップドリルにおいては150°と非常に大きい角度が良いことがわかる。なお、同じ 120°の先端角において、ラジアル・リップドリルは普通ドリルの約6.7倍の寿命である。

【図】

図１　7.0φ供試ドリル（左から先端角90°、120°、150°ラジアル・リップドリルおよび普通ドリル）

出典：「ラジアル・リップドリルに関する考察」、「神戸製鋼所技報　Vol．21　No.１」、（1971年）、山川哲央、脇平浩一郎 著、神戸製鋼所発行、108頁　写真２　7.0φ供試ドリル（左から，先端角90°，120°，150°，R.L.D.および普通ドリル）

図２　ラジアル・リップドリルの先端角と寿命の関係

出典：「ラジアル・リップドリルに関する考察」、「神戸製鋼所技報　Vol．21　No.１」、（1971年）、山川哲央、脇平浩一郎著、神戸製鋼所発行、108頁　第６図　ラジアル・リップドリルの先端角と寿命の関係

【応用分野】

普通鋳鉄のドリル加工

【出典／参考資料】

「神戸製鋼所技報　Vol．21　No.１」、（1971年）、山川哲央、脇平浩一郎著、神戸製鋼所発行、105頁～109頁

【技術分類】

３－１　ドリル

【技術の名称】

３－１－１a 高剛性と切屑の排出を両立させた深穴加工用超硬合金ドリル（３－１－１e、４－２、６－１－１、６－２－２、７－２－３、８－１－１、８－２－２）

【技術内容】

自動車エンジン部品の加工用に開発した深穴加工用高剛性超硬合金ドリルの切削性能、加工事例などについて述べた。

本ドリルは、従来のハイスや超硬合金の一般的ツイストドリルとはシンニングや先端角などの刃先形状、心厚、溝形状など多くの点で異な る。ドリル断面剛性を高くすることにより、従来困難であった小径深穴用ドリルの超硬合金化を可能にした。独自のポジティブシンニングと小チゼル切れ刃形状 の構成により、従来ドリルに比べトルクで42％、スラスト力で43％の切削抵抗を低減した。また、独自の角形溝形状などにより、切屑を分断し排出性を大き く向上させた。さらに、加工精度が高く、再研削が可能であるなどの特徴を有する。

切削性能を実証するため行った 欠肉穴加工による意地悪テストの方法と条件を図１に示す。この高剛性超硬合金ドリルは、切屑のかみ込み傷 やうねり目が無く、穴曲がりが防止できた。一方、従来ドリルによる切削面は、切屑のかみ込み傷やドリルの曲げ振動による凸凹な面を呈した。

【図】

図１　欠肉穴加工による意地悪テスト

出典：「高剛性と切りくずの排出を両立させた超硬ノンステップドリル」、「ツールエンジニア　36巻　９号」、（1995年９月）、加藤宣佳、渡瀬浩一著、大河出版発行、106頁　図２　欠肉穴加工による意地悪テスト

【応用分野】

深穴加工

【出典／参考資料】

「ツールエンジニア　36巻　９号」、（1995年９月）、加藤宣佳、渡瀬浩一著、大河出版発行、104頁～109頁

【技術分類】

３－１　ドリル

【技術の名称】

３－１－１a　チゼル部に切れ刃のないドリル（４－２－３、５－２、６－１－１、８－１－１、８－１－２、８－１－３、８－１－４、８－２－３）

【技術内容】

ドリル中心のチゼル部に切れ刃を持たず完全な空隙とした切削抵抗の低いドリルを紹介した。1979年開発の切れ刃が左右対称の超硬合金から成るドリルである。

従来のツイストドリルでは、ドリル中心のチゼル部において切れ刃のすくい角がネガティブレーキを形成し切屑が無理に押し曲げられながら生成される。このため、切削抵抗の分布はドリル中心のチゼル部で極めて高い値を示す。

これに対し、本ドリルは、図１、図２に示すごとく、チゼル部を持たないためスラスト力が大幅に低減する。そのため、一般鋳鉄や炭素鋼、 合金鋼のほか、ダクタイル鋳鉄やステンレス鋼、超耐熱合金などの難削材の切削が可能である。図３に本ドリルの適用条件を示す。本ドリルのうちPVD法によ るコーテッド超硬合金（UP20M）は、耐摩耗性に優れ切れ刃の信頼性と長寿命が得られる高性能形汎用ドリルである。

【図】

図１　ドリルの先端

出典：「データで見る切削加工の最先端技術〔18〕」、「機械と工具　35巻　８号」、（1991年８月）、狩野勝吉著、工業調査会発行、146頁　写真11.7　ニューポイントドリルの先端の拡大

図２　ドリルチゼル部の切れ刃形状

出典：「データで見る切削加工の最先端技術〔18〕」、「機械と工具　35巻　８号」、（1991年８月）、狩野勝吉著、工業調査会発行、146頁　写真11.8　ニューポイントドリルのチゼル部の切れ刃形状

図３　ドリルの適用条件

出典：「データで見る切削加工の最先端技術〔18〕」、「機械と工具　35巻　８号」、（1991年８月）、狩野勝吉著、工業調査会発行、147頁　表11.4　ニューポイントドリルの適用条件

【応用分野】

難削材の穴あけ加工

【出典／参考資料】

「機械と工具　35巻　８号」、（1991年８月）、狩野勝吉著、工業調査会発行、142頁～152頁

【技術分類】

３－２　深穴工具

【技術の名称】

３－１－１a　高能率・高精度加工を可能にする円弧状中心刃形ドリル（３－１－１e、４－１－１、４－２、５－２、７－１－１、７－２－３、８－１－２）

【技術内容】

刃先中心付近に発生する切れ刃のチッピングを防止するため、中心部付近の刃形を円弧状にした円弧状中心刃形ドリルについて述べた。

本ドリルでは、円弧状の中心切れ刃が被削材に対しゆっくりと食込み始め、負の半径方向すくい角による傾斜切削作用が働くので切削抵抗が 小さい。切削速度の低い中心部切れ刃が切削を終わり外周切れ刃が最後まで切削を続けて切屑を排出し１回の切削サイクルを終了するため切屑離れが良い。

1980 年に超硬合金ドリルに応用され、鋼の高能率・高精度ドリル加工を初めて可能にした。図１（a）のごとく、ロー付けした超硬刃先 に切れ刃が渦巻状になるようにすくい面を研ぎ付け、切れ刃の無い部分（チゼル）を残さずに中心まで切れ刃を付けている。切屑を排出する２条の溝（フルー ト）の断面を細くすることによりドリルの心（ウェブ）の厚さを大きくし、本体の剛性を高めている（厚心設計）。

同じ刃形をHSS（ハイス、高速度工具鋼）ドリルに用いTiN被覆したもの図１（b）が1984年に製品化され、翌年には被覆が無く心厚が通常通りのHSSドリルにこの刃形を研削して用いられるようになった（図１（c））。

超硬合金刃先のものは、高速・高送り加工によりリーマ穴相当の高精度が得られるが、信頼度面では配慮が必要である。他方、厚心設計 HSSドリルに円弧状中心刃形を付けTiN被覆したものは信頼度が高く、普通鋼に対し、切削速度40m/min、送り0.3～0.4mm/revで使用で きる。これは通常のHSSドリルに比し３～４倍の能率である。図２にHSS通常ドリルとの比較を示す。同じ切削条件であれば10倍程度の寿命が得られるこ とがわかる。

【図】

図１　円弧状中心刃形ドリル

出典：「高能率・高精度切削工具へのキーテクノロジー」、「機械と工具　33巻　４号」、（1989年４月）、星鐵太郎著、工業調査会発行、16頁　写真３　円弧状中心刃形ドリル（直径20mm）

図２　HSS厚心設計円弧状中心刃形ドリル（TiN被覆）の工具寿命

出典：「高能率・高精度切削工具へのキーテクノロジー」、「機械と工具　33巻　４号」、（1989年４月）、星鐵太郎著、工業調査会発行、17頁　図１　通常HSSドリル（円錐研削刃形）と被覆厚心設計HSSドリル（円弧状中心刃形）の工具寿命比較実験結果

【応用分野】

穴あけ加工

【出典／参考資料】

「機械と工具　33巻　４号」、（1989年４月）、星鐵太郎著、工業調査会発行、15頁～21頁

【技術分類】

３－１　ドリル

【技術の名称】

３－１－１g　高圧給油による高硬度材のドリル加工（４－１－１、６－１－２、７－１－２、７－２－３、８－１－３）

【技術内容】

本研究は、高硬度材に対する内部給油形ドリルの高圧給油の有効性を検討したものである。

硬さを調整したSKD11（HV＝351～617）をXシニングしたφ６のドリル（材質：高速度工具鋼）で穴あけ加工した。穴は止まり 穴で、穴深さは30mm（L/D＝５）である。内部給油の場合には、希釈倍率30倍のエマルジョン形（ユシローケン）切削油剤をベーンポンプ（Max; ７MPa、10Ll/min）でツールホルダへ供給した。

内部給油（７MPa）と外部給油について送りの違いに よる逃げ面摩耗幅の相違を図１に示す。送りが0.1mm/revまでは外部給油の 方が摩耗は少ないが、0.15mm/revになると逆転していることが分かる。送りを高くすると、切削距離が減少するから内部給油の場合は摩耗を減らす が、外部給油の場合は切削温度の著しい上昇のために摩耗が増大する。

被削材の硬さの工具摩耗への影響を図２に示す。送りが0.05mm/revの場合は全領域で外部給油の方が摩耗が少ない。送りが0.1mm/revの場合は、HV417以上で外部給油の摩耗が大きくなり、送りや硬さがこれを越えると外部給油では数個で破損する。

内部給油と外部給油の有利な領域を図３にまとめる。送りが大きく、被削材が硬い領域では内部給油が有利である。

【図】

図１　送りの違いによる逃げ面摩耗幅

出典：「内部給油形ドリルによる切削性能（第２報）－高硬度材の穴あけ－」、「1994年度精密工学会秋季大会学術講演会講演論文集」、（1994年）、大野鉄司、新井実、佐藤素、小川誠著、精密工学会発行、817頁　図３　送りの違いによる逃げ面摩耗幅

図２　被削材の硬さと逃げ面摩耗幅の関係

出典：「内部給油形ドリルによる切削性能（第２報）－高硬度材の穴あけ－」、「1994年度精密工学会秋季大会学術講演会講演論文集」、（1994年）、大野鉄司、新井実、佐藤素、小川誠著、精密工学会発行、818頁　図４　被削材の硬さと逃げ面摩耗幅の関係

図３　それぞれの給油方式が有利な条件

出典：「内部給油形ドリルによる切削性能（第２報）－高硬度材の穴あけ－」、「1994年度精密工学会秋季大会学術講演会講演論文集」、（1994年）、大野鉄司、新井実、佐藤素、小川誠著、精密工学会発行、818頁　図５　それぞれの給油方式が有利な条件

【応用分野】

工具鋼一般のドリル加工

【出典／参考資料】

「内部給油形ドリルによる切削性能（第２報）－高硬度材の穴あけ－」、「1994年度精密工学会秋季大会学術講演会講演論文集」、（1994年）、大野鉄司、新井実、佐藤素、小川誠著、精密工学会発行、817頁～818頁

【技術分類】

３－１　ドリル

【技術の名称】

３－１－１g　アルミニウム合金のスパイラルドリル加工における油穴付きドリルの効果（４－２、６－１－１、７－１－１、７－１－２、７－２－３n、８－２－２）

【技術内容】

高速切削領域でのアルミニウム材穴加工時の油穴付きドリルを使用した内部給油法の効果および従来の外部給油法との差を明確にした。加工 条件を図１の上段に示す。加工装置は流量損失を少なくするため、主軸中心より切削液供給が可能な立型マシニングセンタを使用した。切削液は２重に濾過さ れ、高圧ポンプにて主軸中心へ供給される。切削液はエマルションタイプ（ユシローケン）を20倍の希釈倍率で使用した。加工装置を図１下段に示す。

切削液供給方法および供給圧力毎の切削速度と切削合力の関係を図２に示す。外部給油法の場合、切削速度の増加にともない切削合力は低下 する。また、内部給油法の場合、切削合力は切削速度および供給圧力の影響を殆ど受けない。さらに、どの切削領域でも内部給油法の方が切削合力は低い値を示 す。

構成刃先は内部給油法の方が多く生成されている。切削速度と切削液給油法と面粗さの関係を図３に示す。全般に外部給油法の方が面粗さは良い。ただし、切削速度が増加するに従い給油法による差は小さくなっている。

【図】

図１　加工条件および加工装置、測定装置

出典：「高速穴加工に於ける油穴付きドリルの効果」、「1994年度精密工学会秋季大会学術講演会講演論文集」、（1994年）、大関浩、長谷川英雄、山口正著、精密工学会発行、819頁　表１　加工条件　および　表２　加工装置、測定装置

図２　切削速度と切削合力の関係

出典：「高速穴加工に於ける油穴付きドリルの効果」、「1994年度精密工学会秋季大会学術講演会講演論文集」、（1994年）、大関浩、長谷川英雄、山口正著、精密工学会発行、820頁　図４　切削速度と切削合力の関係

図３　切削液供給圧力と加工面粗度の関係

出典：「高速穴加工に於ける油穴付きドリルの効果」、「1994年度精密工学会秋季大会学術講演会講演論文集」、（1994年）、大関浩、長谷川英雄、山口正著、精密工学会発行、820頁　図５　切削液供給圧力と加工面粗度の関係

【応用分野】

アルミニウム合金のドリル加工

【出典／参考資料】

「1994年度精密工学会秋季大会学術講演会講演論文集」、（1994年）、大関浩、長谷川英雄、山口正著、精密工学会発行、819頁～820頁

【技術分類】

３－１　ドリル加工

【技術の名称】

３－１－１　環境負荷低減のための切削油剤を用いない冷風ドリル加工（４－１－１、６－１－１、６－１－２、７－２－２m、８－１－３）

【技術内容】

本研究では、約-20℃の冷風をドリル本体の中に加工されたエアホールに通し、ドリル切れ刃部に供給し、ドリル上方から切屑を吸引し回収するシステムを開発し、SCM435鋼にドリル加工を行なった。

吸引し回収する冷風ドリル加工システムを考案した。ドリルの寿命判定にはCCDマイクロスコープ（200倍）を用いて、ドリルの図１に示す外周コーナ部の磨耗幅が0.2mmに達した時点を寿命とした。

使用したドリルはエアホール式コバルトハイスドリルNACHI HS53M（φ10.5mm、全長93mm溝長43mm、Co:５%、V:2.5%、Cr:４%、Mo:６%、W:６%、C:1.05%、Fe:残り）である。ドリル形状を図１に示す。回転数は618min-1、送りは0.16mm/revである。また、加工前および加工後のドリル刃先温度を接触式の熱電対で測定した。

ドリル加工結果を図２に示す。ドリル外周コーナ部の磨耗幅が0.2mmになる時点を寿命とした。室温（30℃）で空気の供給も無い状態 でのドリル加工では20本の切削できた。室温（30℃）で+20℃の空気をエアホールを通して供給し、加工前のドリル先端温度が+18.9℃の状態でドリ ル加工を行なった場合は70本加工できた。同様にして加工前のドリル先端温度が０℃になるように冷風を供給して加工すると110本切削、加工前の先端温度 が-10℃の冷風供給で160本、加工前の先端温度が-20℃で200本切削が可能であった。冷風加工における冷却効果が確認された。

【図】

図１　ドリル

出典：「環境負荷低減のための切削油剤を用いない冷風ドリル加工に関する研究」、「精密工学会誌　Vol.66　No.５」、（2000年）、奥村成史、横川和彦、清水茂夫、横川宗彦著、精密工学会発行、720頁　Fig.３　Drill

図２　ドリル加工試験結果

出典：「環境負荷低減のための切削油剤を用いない冷風ドリル加工に関する研究」、「精密工学会誌　Vol.66　No.５」、（2000年）、奥村成史、横川和彦、清水茂夫、横川宗彦著、精密工学会発行、720頁　Fig.５　Drilling performance

【応用分野】

ドリル加工

【出典／参考資料】

「環境負荷低減のための切削油剤を用いない冷風ドリル加工に関する研究」、「精密工学会誌　Vol.66　No.５」、（2000年）、奥村成史、横川和彦、清水茂夫、横川宗彦著、精密工学会発行、719頁～724頁

【技術分類】

３－１　ドリル

【技術の名称】

３－１－１　ハイシリコンアルミニウム合金の高精度長寿命穴加工（４－５－３、６－２－３h、７－１－１、８－５－２）

【技術内容】

ハイシリコンアルミニウム合金の穴あけ加工を高精度長寿命で行える焼結ダイヤモンドドリルを紹介した。

アルミニウム合金の穴あけには超硬合金ドリルが一般的に使用されるが、最近のハイシリコンアルミニウム合金の増加に対し、リーマの代替や転造タップの下穴など高精度な穴加工の必要性が高まっており、超硬合金から焼結ダイヤモンドへの切替えが望まれている。

本ドリルでは、切れ刃部は焼結ダイヤモンド、ガイド部は超硬合金としている。図１に焼結ダイヤモンドの強度とダイヤモンド粒子の関係を 示す。粗粒になるほど強度は低下するが、耐摩耗性は向上する。このことから、刃先強度が必要な強断続切削には微粒の焼結ダイヤモンドが適している。また、 微粒になると切れ刃エッジの刃立ち性も良くなり高精度加工に使用できる。工具の必要特性によって焼結ダイヤモンドの材種選定が必要である。

本ドリルと超硬合金製高精度加工用ドリルを用いハイシリコンアルミニウム合金（20%Si-Al）の高精度穴あけを行ったときの真円 度、面粗さを図２に示す。超硬合金では穴径が急激に縮小し約2,000穴で寿命となるのに対し、焼結ダイヤモンドでは15倍の約30,000穴まで精度が 維持できた。

焼結ダイヤモンドドリルの切削速度は100m/min程度が良く、切屑排出の点から高速にすることは望ましくない。送り速度は精度維持の観点から0.1～0.2mm/revが望ましい。切削油（一般に水溶性）を使用した方が良い結果が得られる。

【図】

図１　焼結ダイヤモンドの強度と粒度の関係

出典：「ハイシリコンアルミ合金の高精度長寿命加工」、「ツールエンジニア　32巻、６号」、（1991年６月）、秀島正文著、大河出版発行、99頁　図３　焼結ダイヤモンドの強度と粒度の関係

図２　高精度ドリルによる加工精度

出典：「ハイシリコンアルミ合金の高精度長寿命加工」、「ツールエンジニア　32巻　６号」、（1991年６月）、秀島正文著、大河出版発行、100頁　表３　高精度ドリルによる加工精度

【応用分野】

ハイシリコンアルミニウム合金の穴あけ加工

【出典／参考資料】

「ツールエンジニア　32巻　６号」、（1991年６月）、秀島正文著、大河出版発行、98頁～101頁

【技術分類】

３－１　ドリル

【技術の名称】

３－１－１　プリント積層基板の穴あけ加工時の切削特性（４－１－１、６－１－１、８－４－４、９－２－１o）

【技術内容】

プリント積層基板の10倍模型（0.4mm厚銅板16層中に0.9mm厚エポキシ樹脂板15層が入っている。全厚：20mm）を作成 し、φ４（SKH51）のドリルで穴あけ加工を行ない、トルク・スラスト・温度センサー（φ１～φ４mm用、定格トルク50Ncm、最大トルク 200Ncm、定格スラスト200N、最大スラスト800N）を用いて、トルク・スラスト・温度を測定した。加工中のトルク・スラスト・温度はFMで送受 信され、直流増幅器を経て記録される。温度はクロメル・アルメル熱電対（φ0.5シース熱電対）を用いている。ドリルにはφ１の穴があけられ、熱電対をド リル先端までガイドする。

また、被削材の温度分布を測定するために図１のように積層基板10倍模型にφ0.6mmの穴をあけ、φ0.5mmのクロメルアルメルシース熱電対をさしこんだ。

被削材に深さ15mmの盲穴をあける。穴と穴との間隔、時間間隔は十分に取って、隣の穴の影響や前の実験の影響を無くした。

積層基板10倍模型の穴あけ時のトルク、スラスト、ドリル先端温度および穴あけ箇所から20、12、４mmの距離で深さ５mmの測定点 での温度を図２（図中破線：理論計算値）に示す。トルクは漸増し、スラストはほぼ一定である。温度は放物線状に上昇する。トルク、スラスト、温度とも銅板 に相当する位置でピーク値を示す。また、樹脂の軟化点は約140℃である。実際には、ドリル先端付近では樹脂が溶融し、ドリル溝を閉塞させ、トルクの増 大、温度上昇、ドリル折損などの原因となることが推定される。

【図】

図１　温度測定方法

出典：「プリント基板の穴あけ加工時における温度分布について」、「昭和62年度精密工学会秋季大会学術講演会論文集」、（1987年）、長尾高明、中島信行、飯田広之、成顕模、矢島勝著、精密工学会発行、37頁　図２　温度測定法

図２　積層基板10倍模型穴あけ時のトルク・スラスト・温度の測定結果

出典：「プリント基板の穴あけ加工時における温度分布について」、「昭和62年度精密工学会秋季大会学術講演会論文集」、（1987 年）、長尾高明、中島信行、飯田広之、成顕模、矢島勝著、精密工学会発行、38頁　図５　エポキシ樹脂穴あけ時のトルク・スラスト・温度の測定結果

【応用分野】

プリント基板の切削加工

【出典／参考資料】

「プリント基板の穴あけ加工時における温度分布について」、「昭和62年度精密工学会秋季大会学術講演会論文集」、（1987年）、長尾高明、中島信行、飯田広之、成顕模、矢島勝著、精密工学会発行、37頁～38頁

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