新商品・適 用事例紹介
NEW PRODUCT

B2Machining

ものづくりの世界に革命を起こす「アクアREVOドリルマイクロ」"AquaREVO Drills Micro" Revolutionary Drill to the World of Manufacturing
キーワード

アクアREVOドリルシリーズ・小径穴あけ加工
マイクロドリル・マイクロドリル専用材・REVO-Dコーティング

工具事業部／工具技術部

堀川 翔平 Shohei Horikawa

11

Machining
ものづくりの世界に革命を起こす「アクアREVOドリルマイクロ」

要 旨

1. 開発の背景

近年、電機電子をはじめ様々な分野において、工業工業製品の小型化、高機能化に伴い、電機電子を製品の小型化、高機能化がすすみ、小径の穴あけ加工はじめ、金型、自動車分野などにおいて、小径穴あけが増えている。しかし、マイクロドリルは、その細さゆえの加工の需要が増加している。しかし、マイクロドリルは、突発的な折損が課題となっており、“安定加工できるその細さゆえの突発的な折損が大きな課題となってマイクロドリル”のニーズは非常に高い。

いる。例えば、切りくず詰まりによる切削抵抗の増大や、本稿では、超硬マイクロドリル専用材を開発し、ドリル穴位置精度が悪いことによる曲げモーメントの発生で、形状、コーティングに至るまで徹 底して折れにくさを容易に折損してしまう。よって、多くの生産現場では追求した「アクアREVOドリルマイクロ」の特長ならびに突発折損を防止するため、能率を下げた切削条件で加工事例を紹介する。本ドリルは従来のマイクロドリルに加工が行なわれているのが現状であり、安定した長寿命、対して寿 命、加工能率が飛躍的に向上し、幅広い高能率加工が望まれている。

被削材で、安定した小径穴加工を提供できるドリルでこれらの課 題を解 決するために開発した「アクアある。

REVOドリルマイクロ」（図1）は、“折れにくく長寿命”と“寿命ばらつきの少ない安定加工”をコンセプトとし、さらに、高能率加工による生産性向上を実現できるドリルとなっている。

Abstract

次に「アクアREVOドリルマイクロ」の特長と加工事例を紹介する。

In recent years, industrial products such aselectric/electronic products and the products ofvarious sectors have become compact with higher
performance, which has led to the increase in drillingof a small diameter. However, there is a challenge
in that a micro drill can suddenly break due to its
slim shape. Thus there is an extremely high demand
for a micro drill with stable drilling function.
In this article, introduced are the features anddrilling examples of“AquaRevo Drills Micro”for
which NACHI has developed an exclusive material fora carbide micro drill and has thoroughly investigateddrill geometry to coating to achieve non-breakage.
AquaRevo Drills Micro is greatly improved in
its life and drilling efficiency in comparison withthe conventional micro drills, making it possible
to provide stable drilling of a small diameter for
wide-ranging materials.

NACHI TECHNICAL REPORT Vol. 40 B2

図1 「アクアREVOドリルマイクロ」

122.「 アクアREVOドリルマイクロ」の特長
本開発では、マイクロドリルに求められる特 性を折損トルクと切削トルクに差異が大きいほど耐折損性が高い追求し、材料、形状、コーティングの要素技術ごとに性能を高め、それらを融合することで従来品を圧倒するトルクMz（N･cm）100性能を実現した。

1）ドリルの材料
今回新しくマイクロドリル専用超硬材を開発するに「アクアREVOドリルマイクロ」
折損トルク「アクアREVOドリルマイクロ」
切削トルク
従来品 折損トルク
従来品 切削トルク

80604020

摩耗や偏心に敏感に反応して折れやすい小径サイズの心厚を最適化

00.5あたり、工具の耐摩耗性に重要な硬さを保ったまま、折れにくさに重要な強度（抗折力）を向上させることに
トルクMz（N･cm）注力した。具体的には粒 径をコントロールした超々微粒子系のWC粉末に、独自の成分設計で添加した原料を混合し焼結した。その結果、新しく開発したマイクロドリル専用材は、従来材に対して抗 折力を20%向上させることに成功した。
（図2）2

直径（mm）

3.02.52.0
1.5「アクアREVOドリルマイクロ」
1.72（N・cm）
従来品
1.42（N・cm）
破壊1.00.50
ねじり

φ0.5ねじれ破壊トルク

図3

切削抵抗と折損トルクの関係

20 %UP抗折力（2）刃先形状
折れにくいマイクロドリルにするためには、求心性（高い穴位置 精度）と、低 切削抵 抗も重要である。
そこで、シンニング 効 果 の小さいφ1.1 m m 未 満 のアクアREVOドリル

図2ドリルでは先端角を120°と小さくし、食付き性を向上「アクアREVOドリルマイクロ」させた。一方で、シンニング効果の大きいφ1.1mm

既存製品母材との抗折力比較以上では、Ⅹ形シンニングを採用した。その結果、図4に示 すφ1.9mmのドリルを用いた切削 抵 抗の評 価

2）ドリルの形状

では、従来品に対し、トルク25%低減、スラスト抵抗は（1）心厚35%低減した。また、その切りくず比較（図5）では、ドリルの剛性に寄与する要素は材料だけではなく、「アクアREVOドリルマイクロ」の切りくずは細かく分断形状も大きく関わっており、とくに心厚の大きさが重要しており、切りくず分断性、排出性に優れていることがとなる。図3に切削抵抗と折損トルクの関係を示す。

分かる。

ドリルは切削トルクと折損トルクの差が小さいと折れこれらの刃先形状によって、求心性が向上した「アクアやすくなる。とくに小径サイズの方が、その差は小さくなり、REVOドリルマイクロ」は、穴位置精度が25%向上した。

加工は不安定になる。そのため、「アクアREVOドリル（図6）マイクロ」
では、小径サイズの心厚を大きくし、工具剛性を確保した。その結果、φ0.5mmでは、ねじり剛性が従来品に比べて1.2倍となり、高い耐折損性を実現した。

13

NACHI TECHNICAL REPORT Vol. 40 B2

Machining
ものづくりの世界に革命を起こす「アクアREVOドリルマイクロ」

従来品

3）コーティング

「アクアREVOドリルマイクロ」

工具表面に施すコーティングには、REVO-Dコーティングを採用した（図7）。耐摩耗性の高いAlTi系と耐酸化性トルクの高いAlCr系の被膜をナノレベルで積層することで、25％時間（s）低減時間（s）

コーティングの効 果を複 数もたせるとともに、膜に生じた微小な亀裂が伝播するのを防ぎ、破壊を抑制によりエッジ部が自己破壊してしまう課題がある。そこで、

低減

時間（s）

直径
被削材
切削速度
送り量できる。しかしながら、マイクロドリルでは高い膜応力

35％

スラスト

：φ1.9：S50C（180HB）：60m/min：0.114mm/rev（6%DC）

図4

高精度に膜構造および、膜厚をコントロールすることで、時間（s）

切れ刃エッジ部の密着 性を高め、工具寿 命を向上

（0.5DC）
ステップ量 ：0.95mm（10DC）
加工深さ ：19mm 止り穴：水溶性（外部給油）
切削油
使用機械 ：立形M/Cさせた。さらに、コーティング表面には、超平滑化処理を施し、摩擦抵抗を低減することで切りくず排出性を向上させた。
（図8）

切削抵抗比較

超平滑化処理マイクロドリル専用REVO-Dコート
REVO-D coat for micro drill

耐摩耗性の高いAlTi系と耐酸化性の高いＡｌCr系の被膜をナノレベルで積層

マイクロドリル専用超硬母材

Carbide material for micro drill

図7「アクアREVOドリルマイクロ」

従来品

図50.03（mm）

0.02

0.02

0.01

0.01

精度25 %UP

0000.01

0.02

0.03 −0.03 −0.02 −0.01

−0.01

−0.01

−0.02

−0.02

−0.03

直径
被削材
切削速度
送り量

ドロップレット

切りくず比較

0.03（mm）−0.03 −0.02 −0.01

マイクロドリル専用REVO-Dコーティング

00.01

0.02

0.03

超平滑化処理−0.03

従来品「アクアREVOドリルマイクロ」：φ0.5：SUS304：9m/min：0.02mm/rev（4%DC）（0.2DC）
ステップ量 ：0.1mm（10DC）加工深さ ：5mm 止り穴：水溶性（外部給油）
切削油
使用機械 ：立形M/C

図6

穴位置測定結果
図8

NACHI TECHNICAL REPORT Vol. 40 B2

14

コーティング表面の超平滑化処理

3. 優れた切削性能「アクアREVOドリルマイクロ」
は、前述した材料、形状、高硬 度鋼など幅広い被削材に対応している（表1）。

コーティング技術の融合により、ドリル剛性、低切削

ここでは炭素鋼と、ステンレス鋼を加工した事例と、抵抗、優れた切りくず排出性を実現し、長寿命、高能率実際にお客様の加工現 場での困りごとを解決したを可能にしている。また、炭素鋼をはじめ、調質鋼や事例を紹介する。

表1

被削材対応表◎：最適 ○：適用

一般
構造用鋼

炭素鋼

合金鋼
調質鋼

ダイス鋼
プリハードン鋼

被削材

SS400

S45C
S50C

SCM
SCr

30 ～ 40HRC

40 ～ 50HRC

50 ～ 55
HRCFC
FCD

SUS304
SUS316

SUS420

SUS630AC
ADC「アクアREVOドリルマイクロ」

◎◎

◎◎◎

○○◎◎◎

○

高硬度鋼

1）長寿命で安定加工

鋳鉄

アルミニウム合金

ステンレス鋼2）高能率加工

図9に炭素鋼S50Cの加工事例を示す。φ0.5mmの図10にはφ0.5mmのドリルによるS50Cを用いたドリルを用いて、深さ5mmの止り穴を切削速度40m/等寿命線図を示す。この線図は、切削速度と送り量min、送り量は0.03mm/rev、ステップ量を0.1mmとし、をパラメータに評価した寿命データを、多変量解析に水溶性切削油剤にて加工を実施した。他社製ドリルより実験式を求め、等しい寿命の条件を地図の等高では、折損寿命のばらつきが大きく、かつ平均で181穴と線のように示したものである。他社製ドリルは、切削短寿命であるのに対し、「アクアREVOドリルマイクロ」
は、

速 度38m/min、送り量0.033mm/rev、加 工能 率は平均 寿 命で1,019穴とマイクロドリルに求められる798mm/minで最大寿命203穴である。一方、「アクア“折れにくく長寿命”と“ばらつきの少ない安定加工”を

REVOドリルマイクロ」は、切削速度42m/min、送り量が実現していることが分かる。

0.033mm/rev、加工能率は882mm/minで最大寿命1,051穴となり、より高能率でかつ長寿命となっている。
最大寿命（203穴）

193 202

293
12394

直径
被削材
切削速度
送り量

：φ0.5：S50C（180HB）：40m/min：0.03mm/rev（6%DC）

図9500
600
700
800
900

300
40040

加工能率（mm/min）
1,200

1,000（穴）900 30900

0.05

0.040.045

0.30.035

0.020.025

0.010.015

00.005300

0.05

300 100.04600100.045

600 200.3

20

送り量（mm/rev）

送り量（mm/rev）

他社品「アクアREVOドリルマイクロ」

最大寿命条件0
他社品

1,200200（穴）300.035

平均：181穴500

150400.02

1,0571,020
1,051
978

50

1000.025

990

500.01

平均寿命 5 倍以上

1,000

1500.015

平均：1,019 穴

最大寿命（1,051穴）

70 10060 20060

00.005

加工穴数（穴）1,500

切削速度（m/min）

70「アクアREVOドリルマイクロ」

切削速度

他社品

「アクアREVOドリルマイクロ」

38m/min

42m/min

0.033mm/rev（6%DC）

送り量（0.2DC）
ステップ量 ：0.1mm（10DC）
加工深さ ：5mm 止り穴：水溶性（外部給油）
切削油
使用機械 ：立形M/C：φ0.5直径：S50C（180HB）
被削材（0.2DC）
ステップ量 ：0.1mm

炭素鋼S50Cの切削寿命評価

図1015（10DC）
加工深さ ：5mm 止り穴：水溶性（外部給油）
切削油
使用機械 ：立形M/C

等寿命線図

NACHI TECHNICAL REPORT Vol. 40 B2

Machining
ものづくりの世界に革命を起こす「アクアREVOドリルマイクロ」

3）多用途

1,200穴加工後他社品

図11に、ステンレス鋼SUS304の加工事例を示す。

「アクアREVOドリルマイクロ」

欠損

ステンレス鋼は熱 伝導性が悪いため、加工温 度が正面上昇しやすい。また、加工硬化や溶着といった難削材特有の性質を有する。加工は、φ0.5mmのドリルを用い、深さ5mmの止り穴を、切削速度9m/min、送りすくい面量は0.02mm/rev、ステップ量を0.1mmとし、水溶性切削欠損

油剤にて実 施した。他社 製ドリルは平均寿 命1,315穴に対し、「アクアREVOドリルマイクロ」は平均寿命

図123,090穴と2倍以上の長寿 命である。また、1,200穴
加 工後の 損 傷 状 態 の写 真では、他 社 製ドリルは8,000
加工定数（穴）

対して、「アクアREVOドリルマイクロ」では、摩耗量が小さく正常摩耗であることが分かる。
（図12）
次に、NC旋盤を使用した高強度オーステナイト系ステンレス鋼のφ1. 55 m m穴あけ加 工を紹介 する。
旋盤では、ドリル固定で工作物が回転するため、ドリル

6,000

直径
被削材
切削速度
送り量

工具損傷が激しく（図13）突発折損が発生したため、加工定数を1,500穴と短く設定していたが、「アクアREVOドリルマイクロ」に切り替えることで、従来の6倍「アクアREVOドリルマイクロ」 ：微小摩耗（0.4DC）
ステップ量 ：0.62mm
加工深さ ：5.2mm 貫通穴：油性（外部給油）
切削油
使用機械 ：NC旋盤

高強度ステンレス鋼の加工事例

4. まとめ大幅な工具費削減に成功した。

加工穴数（穴）「アクアREVOドリルマイクロ」：φ1.55：高強度ステンレス鋼：30m/min：0.08mm/rev（4%DC）

図13を超える10,000穴でも安定した加工が可能となり、平均寿命 21,500

従来品

回転によるポンプ効果が得られず、切りくず詰まりに3,000

従来品：工具損傷大→ 定数を1,500穴に設定

4,000
2,000

2,500穴加工時寿命 6 倍以上

0よる突発折損が起こりやすい問題がある。従来品では、1,200穴加工後の摩耗状態
10,00010,000

コーナーに欠けが発生し、早期に折損しているのに

4,500

SUS304

平均：3,090穴

3,309
3,296
倍
2,913
2,890 3,041「アクアREVOドリルマイクロ」は、材料から折れにくさを追求し、形状、コーティングを最適化することで、長寿命、平均：1,315穴
1,774
1,599
1,500 1,2821,109809

高能率といった優れた性能を実現した。
とくに材料については、マイクロドリルの加工状態の解析から必要な材料特性を見極め、NACHIマテリアル0
他社品部門でマイクロドリル専用材をあらたに開発した。

「アクアREVOドリルマイクロ」

材料については、NACHI TECHNICAL REPORT
直径
被削材
切削速度
送り量

図11：φ0.5：SUS304：9m/min：0.02mm/rev（4%DC）（0.2DC）
ステップ量 ：0.1mm（10DC）
加工深さ ：5mm 止り穴：水溶性（外部給油）
切削油
使用機械 ：立形M/C

Vol.40の「アクアREVOドリルマイクロ専用超硬合金の開発」で解説しているので、そちらもあわせてご確認いただきたい。

ステンレス鋼SUS304の切削寿命評価

今後もアクアREVOドリルシリーズのラインナップを拡充して、幅広いユーザーのニーズに応えていく。

NACHI TECHNICAL REPORT Vol. 40 B216