穴あけのドリルを理解する

穴の深さ、材質、精度、用途、タッピングなどを考慮します。

穴あけは重要な金属加工プロセスであり、特にタップやねじ切り用の穴を準備するために行われます。 穴あけツールを選択する前にいくつかのヒントを確認すると、時間を節約し、課題を軽減できます。

最も重要な考慮事項の 1 つは、多目的ドリルを使用するか、それともアプリケーション固有のドリルを使用するかです。 答えは、次のようないくつかの要因によって決まります。

店舗向けの多目的ドリルは、幅広い材料に加工できるように設計されており、特に炭素鋼、ステンレス鋼、アルミニウム、銅合金、およびある程度のニッケル合金に至るまでの一般的な材料に適しています。

ただし、特殊な設計のため、より困難な問題にはアプリケーション固有のドリルの方が適している場合があります。 これらには、チタンおよびニッケル合金、インコネル、高強度および硬化鋼、硬質鋳物などの材料の使用が含まれます。

多目的ドリルは多用途性を念頭に置いて設計されており、部品の種類が多く、部品の量が少ない作業現場に最適です。 特殊な超硬グレードを使用して構築されたドリルを探してください。このドリルは、穴あけ用の従来の超硬粒子よりも工具を硬くし、しかも衝撃や欠けに対する耐性を維持します。 工具のコーティングも役割を果たしており、高温での摩擦を軽減する高い硬度が必要です。

最新の多目的工具は凹型切れ刃を備えており、より高い切りくず切断能力と厳密に制御された刃先処理プロセスを提供し、安定した性能と長い工具寿命を実現します。 工具は切断面でドリルを安定させ、より丸く正確な穴をあけられるように設計されています。

切りくずを最大限に排出するには、広く開いた溝形状を備えたドリルウェブ構造を探してください。 セルフセンタリングツールにより、事前のスポット穴あけ用途が不要になり、クーラントスルー機能が最適化されます。

アプリケーション固有の穴あけ工具は、長時間にわたる生産作業で穴の品質を最大化するために、最も困難な材料に対応するオプションを提供するように設計されています。 特殊な形状を備えたこれらの高性能ツールは、サイクル タイムが重要な特定の材料グループや用途に最適です。

たとえば、用途と材料に基づいて、これらのツールは非常に長い寿命を持つ可能性があり、大量かつ少量の部品の組み合わせに最適です。 用途固有のドリルは通常、多目的ドリルよりも価格が高くなりますが、特に困難な用途や硬質材料においては、生産性が向上するという価値があるため、コストパフォーマンスに優れた代替品となります。

専用ドリルは、穴の品質を向上させ、ブレークアウト時のガイドと安定性を高めるためのダブルマージン設計に加え、切りくずの詰まりや工具の早期故障を防ぐリバースウェブテーパーとクーラントホールチャンネルを備えています。 ドリルは、サイクル時間を短縮するために、ペックサイクルなしで動作するように設計されています。 深穴穴あけの場合、TiALN などの特別に配合されたプレミアム多層コーティングが後研磨されます。

アプリケーション固有のドリルは、航空宇宙部品の製造で一般的な鋼、合金鋼、マルテンサイトステンレス鋼、ニッケル合金などの難しい鉄材料用に設計されています。

1 回の操作で穴あけと面取りができる高貫通率の超硬ソリッド工具も、アプリケーション固有の例です。 これらのドリルは時間を節約し、穴から面取りまでの位置をより正確に指定できるため、タッピングやねじ切り加工に最適な穴の準備が可能になります。 このツールは、最も丸いねじ穴サイズに合わせて内径にダブル マージン設計が施されており、ウェブ構造は最大の切りくず排出効率を得るために各直径に合わせて調整されています。

マイクロドリルは、要求の厳しい材料において高い送り速度で高性能の結果を生み出す、アプリケーション固有の代替手段です。 超硬ソリッドマイクロドリルは、合金鋼、ステンレス鋼、鋳鉄、ニッケルの加工に理想的な結果をもたらします。 これらのドリルはセルフセンタリング機能を備えており、最高の切削速度と最高の送り速度で動作し、最高の穴品質を保証します。 独自の溝と先端形状の組み合わせにより、優れた表面品質と優れた工具寿命が保証されます。

直径の 5 倍を超える深さの穴を含む深穴加工には、独自の課題があります。 ドリル径が 3.0 mm を下回ると、作業はさらに困難になります。 ドリルフルートと先端形状のオプションは、工具のサイズによりマイクロドリリング用途では制限されます。 たとえば、深穴ドリルは、ドリルウェブの厚さが薄くなり、切りくずを排出するためのフルートスペースが増加する場合に最も効果的です。

マイクロドリル、特に超硬マイクロユニットは、小さなツールが壊れやすいため、大径ドリルよりも重いウェブ厚さのパーセンテージを必要とします。

ウェブまたはコアの直径が強いほど堅牢になりますが、チップのスペースは制限されます。

高性能超硬マイクロドリルは、内部クーラント穴と平行ウェブ構造の導入により切りくず排出に対応しています。 高圧クーラントが切削ゾーンに導入され、フルートから切りくずを排出するのに役立ちます。

クーラントスルードリルを使用するもう 1 つの利点は、ペックサイクルを削減し、さらには排除できることです。 切りくずを効率的に排出することで、切りくず除去ドリルの後退の必要性が軽減されます。 ツールのサイズにより、ポイント ジオメトリとウェブシンニングのオプションも制限されます。 ファセットポイント研削は、刃先の安定性を高めるため、最も一般的です。 高貫通率ドリルを高温合金、ステンレス鋼、および穴あけプロセス中に高レベルの熱を発生するその他の材料に使用する場合は、高度なコーティングが必要です。 特殊 TiALN などのコーティングは耐摩耗性と耐熱性を高め、超硬マイクロドリルで効果を発揮します。

Emuge の新しいパンチドリルは、少なくとも 7% の Si 含有量を含む鋳造アルミニウム合金と、その軽量特性により材料範囲が拡大しているマグネシウム合金の高速大量加工向けに設計されています。 PunchDrill は、軸力や主軸速度を増加させることなく、標準ドリルと比較して送り速度を 2 倍にします。

このドリルは加工力を軽減し、切りくずの分断を最適化し、サイクル時間を 50% 以上節約します。その結果、生産性の向上と消費電力の削減に加えて、加工時間の短縮、工具交換の削減、高い切りくず除去率が実現します。

機械工が穴をタップするときに犯す最も一般的な間違いの 1 つは、間違ったサイズのドリルを使用することです。 もちろん、これは意図的なものではありません。 ほとんどの機械工が、高速ドリルが標準だった 1950 年代に設計された時代遅れのチャートを使用しているだけです。 ねじ山破損のリスクを軽減するために、慎重な設計エンジニアは、タップ穴のねじ山の高さの割合を高く指定することがよくありました。 古いタップドリルチャートが提供するねじ値の割合は、ほとんどの場合、必要以上に高くなります。

一部のタップ チャートが時代遅れになるもう 1 つの理由は、このチャートが作成された時点で、タップ穴に使用されるドリルのほとんどがハイス鋼またはコバルトであったことです。 現在、タップドリルの穴の多くは、高速度鋼ドリルよりも正確な穴を生成する高性能超硬ドリルで作成されています。 高速ドリルは通常、超硬ドリルよりも大きな穴をあけます。

タップドリルのサイズを正しく選択すると、加工作業に影響します。 工具メーカーは、ほとんどの事前穴あけ用途では、ねじの割合値を 60% ～ 70% にすることを推奨しています。 下穴の直径を大きくすることで、機械工はねじ山を形成するために必要な力の量を減らし、タップの寿命を延ばすことが期待できます。

糸の強度は糸のパーセントに直接比例しないことに注意することが重要です。 いくつかの情報源によると、100% ねじ仕様は 75% ねじ仕様よりも 5% しか強度がありませんが、生成するには 3 倍のトルクが必要です。 理論的にねじの強度を高めるため、タップの寿命は大幅に短縮されます。

たとえば、7/16-14 ユニファイ並目 (UNC) カットねじは、ほとんどの古いタップドリル チャートでは通常、文字「U」直径ドリルとして示されており、これはねじの割合の 75% の値に相当します。 実際には、9.4 mm ドリルの方が良い選択かもしれません。 わずかに大きいドリル直径でも、ねじ山価値の 73% が得られ、これは許容範囲以上です。 ただし、ねじ山の割合が 2% 減少すると、切削工具のトルクが減少し、タップ工具の寿命が長くなります。

一般に、材料が丈夫であればあるほど、設計要件を満たすために必要な糸の割合は少なくなります。 ニッケル合金、ステンレス鋼、焼き入れ鋼などの一部の硬質材料では、ねじ山の値の 50% という小さな値でタップ加工が可能です。

ロールフォームねじには、カットタップに指定されているサイズよりも大きなタップドリルサイズが必要です。 7/16-14 UNC ロールフォームねじには、10.25 mm の内径が必要です。 材料は切断ではなく移動して形成されるため、タップねじのプロファイルに形成される材料の正しい量を維持するには、事前にドリルで穴を開けておく必要があります。

雌ねじ加工用途に適したタップドリルのサイズを選択することは、古い可能性のあるタップドリルのサイズ表を参照するほど簡単ではありません。 値が製造プロセスにどのような影響を与えるかを理解することは重要な考慮事項です。

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