NACHITECHNICALREPORT
Machining

14B1

Vol.

October/2007■ 新商品・適用事例紹介
Symbio「ＡＧ−ＥＳＳ／ＡＧ−ＥＳドリル」
マシニング事業マテリアル
マシナリー
コーティングSymbioAG-ESS/AG-ES Drills〈キーワード〉高速加工・高性能ハイスドリル・Ａｌ−Ｃｒ系新ＡＧコーティング

機械工具事業部／工具製造事業部／ラウンドツール部／ TES課

高林 伸年
Nobutoshi Takabayashi
ファミリーブランド Ｓｙｍｂｉｏ／シンビオ
人、環境と 共生 し、工作機械とコラボレーション。

Symbio「ＡＧ−ＥＳＳ／ＡＧ−ＥＳドリル」

要旨

近年、切削工具の母材は、高能率化や長寿命加工などの生産性向上のため、従来のハイスから超硬化がすすんでいる。

1.信頼性が高い
ハイスドリル

近年、日本の切削工具は、高速度工具鋼（以下ハイス）から高速加工が可能な超硬合金（以下超硬）しかしながら、最近のレアメタルの価格高騰は超へとシフトしており、穴加工用のドリルも超硬化がすす硬工具のコストアップを余儀なくしている。一方、ハんでいる。超硬ドリルは刃先欠け防止のため、刃先切イス製工具は、この影響を超硬工具程に受けずにそれ刃にチャンファーホーニングが施行されているが、安価であることや、靭性が高いことから信頼性が高のため、切削抵抗が大きく小型機械では主軸負荷異いなどの利点も有している。そのため、市場からは高常などの問題もある。

性能ハイス工具の開発が求められている。

※1

超硬はハイスに比べ靱性が低く、夜間などの無人NACHIは、新開発の高合金ハイスとコーティング運転では、信頼性の高いハイスドリルが現在でも使用を適用し、超硬ドリルの性能に迫るハイスドリルを商されている。
また、最近のレアメタル高騰は、超硬工具品化した。の原価をさらに押し上げており、価格の面からもハイスドリルは超硬ドリルに比べ有利である。

Abstract
Recently the material of cutting tools has beenchanging to carbide that allows a high-speed
cutting for improved productivity. However,the prices of carbide tools are forced to risedue to the recent, drastic price increase of rare
metal while the HSS tools are not significantly
affected by this and are still reasonable. In addition, the tools have advantageous characteristics of high toughness and high reliability.
Thus, the development of high-performance
HSS tools is called for in the market.
To respond to the needs, NACHI has used a
newly-developed high-alloyed HSS and coating
and marketed a HSS drill that is close in performance to a carbide drill.

これらのことから、市場では超硬ドリルに匹敵するハイスドリルのニーズが高まっており、従来超硬ドリルの加工条件に匹敵し、かつ高信頼性を両立させた「AG−ESSドリル・AG−ESドリル」を開発し商品化した。
ESSは、Endmill-Shank-Shortドリルの略でドリル直径の3倍までの穴深さに対応している。また、ESはドリル直径の5倍までの穴深Endmill-Shankの略で、さに対応している。その特長・性能について以下に説明する。

図1
1

AG−ES・ESSドリルの外観写真

2. AG−ES・ESSドリルの特長についてAG−ES・ESSドリルの特長を形状・材料・コーティの酸化層厚みが、従来コーティングに対し、今回ングに分けて以下に説明する。の新AlCr系コーティングは1／3であることが分（1）形状かる。すなわち耐酸化性は、従来コーティングの※2

強ねじれ角と最適な溝幅比

AG−ES・ESSドリルは一般構造用圧延鋼材（SS3倍を達成している。

をはじめ、ス材）や機械構造用炭素鋼（SC材）

また、高速加工でのスムーズな切りくず排出をテンレス鋼（SUS材）やプレハードン鋼といった達成させるための平滑コーティングを採用した。

（図
幅広い被削材に対応できる形状としている。

従来ＴｉＡｌＮ系膜と今回の新ＡＧコーティング膜

2参照）特長としては高速加工に対応するため、の表面電子顕微鏡写真を（ｃ）（ｄ）に示す。従形状として来ＴｉＡｌＮ系膜は（ｃ）の様にコーティング膜表面（1）強ねじれ角と、には約１μｍ前後のドロップレットが付着している。

（2）最適な溝幅比を高速加工の場合、切りくず流出速度も速くなる採用した。

ことより、コーティング表面に（ｃ）の様なドロップレッ【表面処理】

トが付着していると切りくず流出速度が妨げられ、【設計】

新AGコート（AlCr系）により、超硬ドリル並みの高速性能・V60 F500の加工を実現

新断面形状により幅広い被削材の加工に対応
・切りくず排出と剛性のバランスをとった新断面形状の採用・鋼からSUS、プレハードン鋼まで幅広い被削材の加工に対応れ、切りくずつまりなどの問題が発生する。一方、ドロップレッ
今回の新ＡＧコーティングの表面は、トがほとんど観察されず非常に平滑な表面になっていることが分かる。

【設計】

【材料】

38°
ねじれ角の採用で、切りくず排出性を向上し寿命延長

新溶解ハイスの採用により摩耗を抑制し信頼性が大幅に向上
・微細炭化物を均一に分散させた新溶解ハイスを採用
・コーティング密着性の向上で、コーナー部の摩耗を抑制し信頼性が大幅に向上

Al-Ti-Cr系
耐酸化性膜
TiAlN系
耐摩耗性膜

図2 ドリルの形状

（2）材料

高強度
超硬母材

新開発の専用溶解ハイス※3（a）新AGコーティングの断面構造

母材は信頼性向上のため微細炭化物を均一に分散させた新溶解ハイスを採用。

GSハードコート

従来コート（3）コーティングについて
超硬ドリル並みの切削速度（V）60m／min、送微細組織で膜強度を向上

超硬基材

超硬基材酸化層

酸化層り速度（F）500mm／minを達成させるため耐熱・耐酸化性に優れるAlCr系新AGコーティングを採用した。

膜表面

膜表面
酸化層約1μm

酸化層約0.3μmのコーティング膜断面の比較写真を図3（ b）に（c）従来コート（d）新AGコート

Ｃ1時間保持によるコーティング膜示す。1,100°

図3

新ＡＧコーティングは、図3（ a）に示すように、最（b）耐酸化性の評価（大気中1,100℃で1時間保持のカロテスト痕）

表面に耐酸化性に対応したＡｌ−Ｔｉ−Ｃｒ系膜を、第2層には耐摩耗性に対応したＴｉＡｌＮ系膜の構造を有している。超硬基板上に今回のＡｌＣｒ系新コーティングと従来ＴｉＡｌＮ系コーティングをＣ1時間保持した後施工し、大気中にて1,100°

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新AGコーティングの特長

2

Symbio「ＡＧ−ＥＳＳ／ＡＧ−ＥＳドリル」

3. AG−ES・ESSドリルの切削性能について
AG−ES・ESSドリルの切削性能を汎用被削材でドリル径はφ6を使用し、切削条件は通常条件のある機械構造用炭素鋼、浸炭材、一般構造用圧延切削速度（V）30m／minおよび高速条件の切削速

ステンレス鋼、プレハードン鋼について、以下に鋼材、度（V）40m／minの2種類で、他社ドリルと寿命比説明する。

直径の3.5倍21mm（通り穴）較を行なった。穴深さは、

1）機械構造用炭素鋼（S50C）での切削性能である。通常条件の切削速度（V）30m／minでは、他社品の2倍以上、高速条件の切削速度（V）40m

その名前の通り炭素（カー
機械構造用炭素鋼は、／minでは、他社品の1.4倍以上の長寿命を達成。

ボンC）が添加された材料である。炭素が添加され切削速度（V）30m／minにおいての加工数1,050

ドリルにているため摩耗が進行しやすい。そのため、

穴は、切削長20m以上の安定した性能であった。

は耐摩耗性が要求される。機械構造用炭素鋼（S50C）での切削性能を図4に示す。図中のφ6×57×99×を表している。
ドリル径はφ6を使用し、切削条件は通常条件の切削速度（V）30m／minから高速条件の切削速度寿命までの穴あけ数

φ6は（ドリル直径）×（溝長）
×（全長）×（シャンク径）

4,000

2,000
1,0000（通寿命比較を行なった。穴深さは直径の3.5倍21ｍｍ

図4minにおいては加工数3,700穴より切削長80mとい2）浸炭材（SCM440H）での切削性能
浸炭材は、上記の炭素鋼に対しクロム（Ｃｒ）やモ寿命までの穴あけ数いても切削長37ｍといった安定加工を達成している。

V60

f0.12

他社品

800
600
400
200
0V30

f0.12

V40f0.10

ドリル：φ6×57×99×φ6
被削材 ： SCM440H（310HB）
穴あけ深さ： 21mm 通り穴 水溶性は上述炭素鋼よりも耐摩耗性や切れ刃強度が要3f0.18

AG−ES1,000

硬度アップを狙った材料である。そのため、ドリルに削性能を、図5に示す。

V50

AG−ESドリルでの機械構造用炭素鋼の切削性能

リブデン（Mo）等を添加することにより、強度と表面求される。浸炭材（SCM440H 硬度310HB）での切f0.24

1,200

う長寿命を達成。
超硬ドリル並みの切削速度（Ｖ）60m／minにおV30

ドリル：φ6×57×99×φ6
被削材 ： S50C（180HB）
穴あけ深さ： 21mm 通り穴 水溶性り穴）である。
リルの1.6倍の長寿命を達成。切削速度（V）30m／

他社品

3,000（Ｖ）50m／min、60m／minの3条件で他社ドリルと結果は、いずれの条件でも他社品高性能ハイスド

AG−ES

図5

AG−ESドリルでの浸炭材の切削性能

3）一般構造用圧延鋼材（SS材）での切削性能
ドリルには切りくずをカーすい材料である。そのため、ルさせるための切れ味が重要視される。一般構造用圧延鋼材（SS400材）での切削性能を、図6に示す。

寿命までの穴あけ数

SS材は、切りくずが延びやすくドリルに巻き付きや2,000
1,500
1,0005000

ドリル径はφ9を使用し、切削条件は高速条件の切削速度（V）50m／minで他社ドリルと寿命比較

AG−ES

他社品A
TiAlN

他社品B
TiNである。高速条件の切削速度（V）50m／minでは、：φ9×81×131×φ10： SS400
V50m／min×f0.27mm／rev（F480）
穴あけ深さ： 19mm 通り穴 水溶性

他社品TiAlNコート品の2倍以上の寿命であった。

図6

ドリル
被削材を行なった。穴深さは直径の2.1倍19mm（通り穴）AG−ESドリルでのSS材の切削性能

また、他社品TiNコート品と比較すると5倍以上の長寿命である。加工数1,650穴は切削長32m以上という長寿命を達成している。

4）ステンレス鋼（SUS304材）での切削性能
ステンレス鋼は、バネのような切りくずを生成させる。
また低熱伝導率よりドリル加工時の発生熱が蓄積さドリルにれやすい。そのため難削材の代表である。
は耐熱、耐摩耗、耐強度が要求される。ステンレス鋼（SUS304材）での切削性能を図7に示す。
ドリル径はφ6を使用し、切削条件は切削速度（V）10m／minで他社ドリルおよびステンレス専用のAG−SUSドリルと寿命比較を行なった。穴深さは、直径寿命までの穴あけ数

600
500
400
300
200
1000AG−ES

他社品

AG−SUS−R：φ6×57×99×φ6： SUS304
V10m／min×f0.11mm／rev（F40）
穴あけ深さ： 20mm 通り穴 水溶性

ドリル
被削材

図7

AG−ESドリルでのステンレス鋼の切削性能の3.3倍20mm（通り穴）である。結果は、他社品の1.8倍以上を達成。
もっとも、ステンレス専用に開発されたAG−SUSドリルは、AG−ESドリルの1.6倍、他社ドリルの3倍以上の寿命であった。ステンレス鋼を加工する時はAG−SUSドリルを、構造用鋼（SS材）や炭素鋼（S50C）、浸炭材（SCM440H）と幅広い被削材を加工する時は、AG−ES・ESSドリルの使用を推奨したい。

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14 B14

Symbio「ＡＧ−ＥＳＳ／ＡＧ−ＥＳドリル」

1.165）プレハードン鋼（NAK80材）での切削性能
プレハードン鋼は、その名前の通り予め熱処理（硬度）を与えた材料である。そのためドリルとしては耐摩耗性、耐強度が要求される。プレハードン鋼（NAK80材 硬度42.5HRC）での切削性能を、図8に示す。

1,400穴での摩耗量（mm）

1.2

ドリル径はφ6を使用し、切削条件は切削速度（V）

逃げ面

1.0

コーナー

外周

0.80.580.60.330.40.270.20.100.080.024m／minで、他社ドリルと一定の加工数1,400穴（切削長27m）での摩耗比較を行なった。穴深さは、直径の3.1倍19mm（通り穴）である。コーナー摩耗で

AG−ES

他社品

AG−ES6.0

他社品

逃げ面※4は他社品の90％、外周マージン摩耗においては他社品の半分である。外周マージン摩耗が少ないことは、マージン摩耗0.6

外径減耗量が小さく、穴精度に優れることを意味す

マージン摩耗1.2

外周るとともに、再研削時の研削量が少ないことを意味
ドリル1本での再研削回数が多くトーする。すなわち、：φ6×57×99×φ6： NAK80（42.5HRC）
V24m／min×f0.12mm／rev（F153）
穴あけ深さ： 1,400穴（27m）水溶性

タル寿命の長さにつながる。

ドリル
被削材6）浸炭材（ＳＣＭ４４０）での加工精度
図8浸炭材（SCM440 硬度310HB）での加工精度を

AG−ESドリルでのプレハードン材の切削性能

図9に示す。
ドリル径はφ3を使用し、切削条件の切削速度（V）

AG−ES
3.04

他社品TiAlNコート品は、1,000穴以降穴径が拡大3.02

している。加工中に欠損が発生しドリルの振れが大きくなり、穴拡大になっていると推察される。また、他社品TiNコート品は、100穴以降から急激に穴径がドリルコーナー部が溶損し、穴縮縮小となっている。
小になっていると推察される。一方、AG−ESドリルは、1,600穴まで穴径変化が10μmと精度よく加工されていることが分かる。

穴径（mm）

24m／minでの折損までの加工穴径を比較した。

他社品B TiN

安定な穴精度

3.00
2.98
2.96
2.940400

800

1,2001,600

加工穴数（穴）：φ3×33×64×φ4： SCM440（310HB）
V24m／min×f0.06mm／rev（F153）
穴あけ深さ： 9mm 止まり穴 水溶性ドリル
被削材

図95

他社A TiAlN

AG−ESドリルでの浸炭材の加工精度

2,000

4.AG−ES・ESSドリルの寸法
AG−ESドリルはφ2〜φ20まで120寸法、AG−ESS
ドリルはφ1〜φ20まで129寸法を用意し、幅広いニーズに対応している。

5.おわりに今回紹介したAG−ES・ESSドリルは、機械部品ステンレス鋼、炭素鋼加工で用いられる構造用鋼、やプレハードン鋼など、幅広い被削材に対し高能率長寿命加工を可能にし、高いコストパフォーマンスを実現できる革新的なドリルである。大幅なコスト改善に寄与できるものと考えている。
NACHIの材料技術、熱処理・コーティング技術をはじめ、加工技術を駆使して開発した高性能ハイスドリルである。

用語解説

関連記事

※1 チャンファーホーニング

1）大橋 誠司：ドリルの切削条件を選定する指標の提示「SGドリルシリーズの最適切削条件」
不二越技報Vol.52 No.1超硬ドリルの切れ刃エッジに0.05mm〜0.15mm程度の面取りを施工して刃欠けを防止するための処置。

※2 強ねじれ角
ドリルの溝のねじれ角を大きくしたもの。先端切れ刃のスクイ角に相当し、大きくなる程切れ味がよくなる。また、ねじり方向の強度が増す。

※3 微細炭化物
ハイス母材の中に含まれる成分の一つであり、炭化物の大きさが微細でかつ均一であるほど硬さと強度が増す。

2）五島 康：高速高能率加工用エンドミル「GS MILLハード」
NACHI-BUSINESS news Vol.4 B1、August／2004
3）釣谷 洋輔：Symbio 世界標準超硬エンドミル「GS MILL」シリーズ「GS MILLスロット」「GS MILLヘビー」「GS MILLラジアス」
NACHI TECHNICAL REPORT Vol.12 B1、February／2007※4 外周マージン摩耗
ドリルのマージン上に生じる摩耗。
ドリルの寿命を評価する上での尺度の一つ。一般的に先端コーナーからの幅でその量を設定する。

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