NACHITECHNICALREPORT

Machining

35B1

Vol.

May/2019■ 新商品・適用事例紹介

ものづくりの世界に革命を起こす

マシニング事業「アクアREVOドリル」"AquaREVO Drill" World Revolutionary Drill〈キーワード〉

ものづくりの世界・革命 Revolution
アクアREVOドリル・新超硬素材・直線刃形
REVO-Dコーティング・超平滑化処理
工具の基本要素を全て一新
長寿命・効能率・多用途工具事業部／技術部

大 野 伸 一 郎 Shinichiro Ono
野 城 淳 一 Jyunichi Noshiroものづくりの世界に革命を起こす「アクアREVOドリル」

要旨

1. はじめに

NACHIは、創業時から「より良い製品をつくるには国際 競 争の激しいものづくりの世界において、優れた素材が必要」と考え、自社で研究・開発した高品質、生産性向上および原価低減が、継続的でか工具材料を内製化してきた。この思想に基づき、

つ永遠のテーマとなっている。また、切削加工の現硬さと靭性を両立させた超 硬 素材を新たに開発場において、加工ワークの多様化（素材の高硬度化、したのが、「アクアREVOドリル」である。

薄肉軽量化）や加工設備の多様化（高速加工、複合「アクアREVOドリル」は“材料”、“形状”、“コーティ加工、省スペースのコンパクトな設備）といった変化がング”という工具の基本要素を全て一新した。これら起こっている。

3つの要素が融合することで、穴あけ加工に求めこれらの多様化するニーズに対して、もっと加工にられる全ての機 能が飛 躍的に向 上し、より長く革命（Revolution）を起こしたいとの思いから、アクア（長寿命）、より早く（高能率）、そしてより広く（多用途）R EVOブランドを新たに立ち上げることとなった。という過去に類のない性能を実現した。

本稿では、そのアクアREVOブランドの第一弾として多様化する加工のニーズに対して、「アクアREVOドリル」は革命（Revolution）を起こします。

JIMTOF2018の会 場で発 表した、ものづくりの世界に革命を起こす汎用超硬ドリル「アクアREVOドリル」（図1）を紹介する。

Abstract
NACHI has been internally developing andmanufacturing of the materials for cutting tools.
From the establishment of our company, we haveour belief that excellent materials are required
for the manufacturing of excellent products.
Based on this belief, NACHI has developed
a new carbide tool,“AquaREVO Drill”that satisfies
both hardness and toughness.     In“AquaREVO Drill”, all basic elements fortool designing such as material, form and coating
are renewed. Harmonization of these threeelements has improved all functions required for
drilling drastically, realizing an unprecedented
performance in longevity, high efficiency, andbroad, multipurpose application.“AquaREVODrill”is creating revolution for diversified needs
in machining.

1

図1 「アクアREVOドリル」

2.「アクアREVOドリル」の特長
1）新開発の超硬材料
NACHIの創業時の精神、「より良い製品をつくるには優れた素材が必要」に基づき、マテリアル部門と協働して超 硬素材を新たに開発した。一 般的に材料は、耐摩耗性を高めるために硬度を上げると、材料の靱性が下がり折れやすくなる。今回新開発した
超硬材料は、独自の成分設計と炭化物粒度のコントロールにより、硬さと靭性を高い次元で両立（図2）従来合金させることに成功した。図3の組織観察写真を見ても、新開発材の方が炭化物の分散が均一なミクロ組織となっていることがわかる。また、最新鋭の製造設備とNACHI独自のロボットシステムによる自動検査ライン（図4）を導入することで、性能のばらつきも抑えている。

新開発材
図3

Toughness

靭性UP

ミクロ組織の比較

新材料
New
Material

従来材

Conventional
Material

硬さHardness

図2

新超硬材料の特性

NACHI TECHNICAL REPORT

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図4

ロボットを使った自動検査ライン

2

ものづくりの世界に革命を起こす「アクアREVOドリル」

2）直線刃形の採用
従来ドリルでは、切れ刃が中凹みのフック刃形を直線刃形（アクアREVOドリル）

フック刃形（従来）採用し、切りくずを強制的にカールさせて細かく分断した切りくずを生成することで、切りくず排出性を高めていた。しかし、図5に示す通り、フック刃形では切削トルクによって刃先コーナー部に応力が集中し、コーナーが欠損しやすいといった問題があった。
そして、この応力集中を緩和させるために外周側にネガ切れ刃を設けているが、その部分から生成される切りくずののびが発生していた。これらの背反する課題に対して、切れ刃を直線刃形とすることで応力の図5

切れ刃の応力分布分散とコーナー強度の向上を図るとともに、ドリル表面の摩擦を小さくすることで、切りくずのカール性を高める技術（後述）を新たに開発した。

3）新開発のREVO-Dコーティング
耐摩耗性に優れ、かつ高速加工での切削温度の超平滑化処理

上昇に耐えられる耐酸化性を有し、さらに加工の衝撃によりコーティング表面に発生する亀裂の進展を抑制する耐 衝撃性の高いREVO-DコーティングをAlTi系とAlCr系の被膜をナノレベルで積層新開発した。膜硬度が高いAlTi系の膜と、耐酸化性に優れたAlCr系の膜をナノレベルで 超多層に高強度超硬母材積層（図6）することで、これらの特性に加え高い
図6

靭性を有する膜となっている。

コーティングの断面構造

また、切りくず排出性を高めるため、最表層には1.2採用した超平滑化処理での摩擦摩耗試験（ピン・1.0オン・ディスク）の結果を示す。超平滑化処理では、摩擦係数はDLCコーティング並みの0.2を実現しており、従来比で1/3に低減している。

摩擦係数（μ）

超平滑化処理を採用。図7に従来平滑化処理と、今回

従来平滑化処理0.80.60.4

超平滑化処理0.20.00200400

総回転数（回転）図73

摩擦摩耗試験

6008003. 切りくず処理技術
図8に、切れ刃形状と平滑化処理方法の違いしたコンパクトな切りくずの生成を実現した。図9のによる切りくず形状比較を示す。従来は、切りくずの切りくず生成シミュレーションにおいても、摩擦係数カール性を高めるためにフック刃形を採用していた。

低減により切りくずカール性が向上していることがしかし、「アクアREVOドリル」では新開発の超平滑化わかる。また、超平滑化処理された溝面は切りくずの処理により、直線切れ刃であってもすくい面の摩擦排出抵抗を低減する効果も発揮する。この新技術に係数を極限まで低減することで、切りくずのカールより、切りくず排出性が向上し、切りくず詰まりによる性を高めることに成功した。また、直線切れ刃の折損や振動を抑制し、工具寿命向上にも繋がって採用により、外周側のネガ切れ刃を設ける必要がいる。

無いため、切りくずの部分的なのびがなくなり、安定切削条件
項目

切れ刃形状

内容

工具径6mm

切削速度

100m/min

回転数5,300min−1

送り量0.19mm/rev

送り速度1,000mm/min

穴深さ30mm

切削油剤

水溶性外部

被削材

S50C

設備

立形M/C

超平滑化処理

従来平滑化処理

新 開 発の超 平 滑 化 処 理により、直線刃形での切りくずカール性、分断性が改善

フック刃形

直線刃形

図8

切れ刃形状と平滑化処理による切りくず形状の違い

直線刃形
0.7（従来平滑化処理）
0.2（超平滑化処理）

切りくずの流れ方

ドリル軸方向にのびる切りくず生成
シミュレーション

切れ刃形状
摩擦係数

図9
NACHI TECHNICAL REPORT35B1

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ドリル中心に向かいカール

切りくず生成シミュレーション
4ものづくりの世界に革命を起こす「アクアREVOドリル」

4.「アクアREVOドリル」レギュラによる加工事例
加工の多様化により、切削条件や被削材に特化したドリルが増えている。それらの専用工具に引けを取らず、1本で対応する、それが汎用ドリルにおける革命と考えた。

1）長寿命－より長く
図10に炭 素 鋼（S50C）での加 工 事 例を紹 介

対して、「アクアREVOドリル」では、4,500穴加工後もする。直径が6 m mのドリルで5 D 深さ（3 0 m m ）の摩耗量が小さく正常摩耗であることがわかる。その穴加工を、切削速度100m/min、送り量は0.19mm/

結果穴数で9,000穴、総切削長で270m（9,000穴×revでノンステップ加工を実施した。他社製汎用ドリル30mm）と他社比2倍を超える長寿命を実現した。

では、コーナーやマージン摩耗が進行しているのに寿命

切削条件10,000

項目

9,500
8,000

2倍

穴数

6,000
4,500
4,000

内容寸法

φ6被削材

S50C（HB180）

加工深さ30mm（5D）

切削速度

100m/min

送り0.19mm/rev

切削油

水溶性切削油

加工機

立形Ｍ/Ｃ

2,000

0

他社A 汎用ドリル

アクアREVOドリル

4,500穴（切削長135m）加工時の損傷比較
他社A 汎用ドリル「アクアREVOドリル」

逃げ面マージン

図105

長寿命2）高能率－より早く炭素鋼（S50C）φ６ 加工穴数（穴深さ：30mm）
6,000

直径が6mmのドリルで、5D深さ（30mm）の穴加工を、送り量を0.15mm/revに固定し、切削速度を変化

加工穴数

図11に、切削速度を変えた際の寿命比較を示す。

5,500
3,500

4,000
2,500

3,349

5,500
3,500

2,971
1,500

2,000

させて加工した。
「アクアREVOドリル」
は、切削速度が050m/minの中低速から150m/minの高速領域まで、幅広い領域で性能を発揮している。

切削速度変更
送り量固定

他社A REVO 他社A REVO 他社A REVO 他社A REVO
50m/min
0.15mm/rev

次に、切削速度を100m/minに固定して、回転80m/min
0.15mm/rev

炭素鋼（S50C）φ６ 加工穴数（穴深さ：30mm）

同様に、送りが0.09mm/revの低送りから0.30mm/

9,500

10,000切削を可能とし、超平滑化処理が切りくずをカールさせ、排出性を格段に向上させることで高送りを可能にした。ドリルの限界性能が格段に向上したことで、より高能率な加工が可能となった。

8,000

8,000
加工穴数

耐 酸 化性が高いREVO-Dコーティングが高速150m/min
0.15mm/rev

図11 高能率（高速切削）

当たりの送りを変化させて加工を行なった（図12）。
revの高送りまで幅広い領域を確保している。

100m/min
0.15mm/rev

7,000
5,500

6,000

3,000

4,000
2,000
0

切削速度変更
送り量固定

1,000

4,500

3,500

2,971

2,000

他社A REVO 他社A REVO 他社A REVO 他社A REVO 他社A REVO
100m/min
0.09mm/rev

100m/min
0.15mm/rev

100m/min
0.19mm/rev

100m/min
0.24mm/rev

100m/min
0.30mm/rev

図12 高能率（高送り）3）多用途－より広く
図13に、耐熱合金インコネル718での加工事例をため、他社製の耐熱合金専用ドリルに対して摩耗が示す。インコネルは、航空機のジェットエンジンや少なく、汎用ドリルでありながら専用工具を超える産業用タービン部品などに用いられ、高温強度が性能を持っていることがわかる。

高くドリルの刃先に大きな応力が作用し、熱伝導率が一般構造用鋼材SS400（124HV）から高硬度鋼低いために刃先が高温となり異常摩耗を引き起こす。

SKD61（53HRC）といったあらゆる材料に対して、さらに、工具への溶着や加工硬化を引き起こすため、切削抵抗は切りくず詰まりもなく安定し、切りくず超難削材として知られている。これらの超難削材に形状もコンパクトにまとまっているといえる（図14）。

対して、一般的には専用設計のドリルが使われている。

つまり、この「アクアREVOドリル」1本で、多様なしかし、「アクアREVOドリル」は刃先強度や耐酸化工作物に対応可能であることがわかる。

性が高く、超平滑化処理により溶着が低減できる

切削条件

150穴加工時の損傷比較

項目

内容

工具径6mm

切削速度13m/min

回転数

690min−1

送り量0.084mm/rev

送り速度58mm/min

穴深さ12mm

切削油剤

水溶性外部

被削材

インコネル718

設備

立形M/C

他社製 耐熱合金専用ドリル

図13
NACHI TECHNICAL REPORT

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「アクアREVOドリル」

耐熱合金への適用
6SCM440H（32HRC）
45m/min、0.29mm/rev、穴深さ60mm100m/min、0.34mm/rev、穴深さ60mm

34-2,500-5,000-2,500時間（s）

01234-2,500-5,000

5,000

2,500

0

2,500

24

68

10

2,500-2,500

0-5,000-2,500時間（s）

0Fz

02468Mz

10

5,000

5,000

2,500

2,500-2,500

0-5,000-2,500時間（s）

図14Fz
（N）

02,500810-2,500時間（s）

7,500
5,00002468

10-2,500

2,5000-5,000

他社A 汎用ドリル

7,500Mz（N・cm）

Fz（N）

05,000Fz
（N）

Mz

Mz
（N・cm）

Fz

2,500

5,000

60

「アクアREVOドリル」
7,500

40Mz

-2,500時間（s）

SS400（HB124）
100m/min、0.34mm/rev、穴深さ60mm

30m/min、0.27mm/rev、穴深さ36mm
他社A 汎用ドリル

2-5,000

SKD61（51HRC）
5,000

0-2,500-2,500

時間（s）

2,500Fz

0Fz

Mz「アクアREVOドリル」
7,500

5,000

5,000

2,500-2,500

2,500
50-5,000-2,5000

123時間（s）

40Fz

7,500
5,0000123-2,500-5,000

Mz

時間（s）

4Mz
（N・cm）

22,500505,000Mz

Fz（N）

15,0000Fz（N）

02,500「アクアREVOドリル」
7,500

Fz

Mz
（N・cm）

2,500
50

5,000Mz

Fz（N）

5,0000

他社A 汎用ドリル

7,500Fz

Mz（N・cm）

2,500Fz（N）

5,000Mz

Mz（N・cm）Fz（N）「アクアREVOドリル」
7,500Fz

Mz（N・cm）

他社A 汎用ドリル
5,000Mz（N・cm）

S50C（HB180）

2,500
50-2,500

幅広い材料に対応

5. おわりに
NACHIは、1999年に初代アクアドリルを、2008年には2代目アクアドリルEXを発売し、汎用ドリルからより早く（高能率）、より広く（多用途）を実現し、全ての面において性能を飛躍的に向上させた。

高機能ドリルまで、幅広くラインナップを展開してきた。

穴あけ加工において、生産性向上・原価低減に3代目「アクアR EVOドリル」は、10 年ぶりのフル貢献する「アクアREVOドリル」は、今後ラインナップのモデルチェンジとして、“材料”、“形状”、“コーティング”拡充を行ない、ものづくりの世界に革命を起こしといった工具の基 本要素となる3つ全てを一新。

続けます。

これら3つの要素が融合することで、より長く（長寿命）、

参考文献
１）干場俊洋：機械技術、12月号、P.46 ～ 49（2018）NACHI TECHNICAL REPORT

Vol.35 B1

May / 2019〈発行〉2019 年 5 月 20 日株式会社 不二越 技術開発本部
富山市不二越本町 1-1-1 〒 930-8511
Tel.076-423-5118  Fax.076-493-5213