NACHITECHNICALREPORT

Machining

29B1

Vol.

June/2015■ 新商品・適用事例紹介

リーマレス加工を実現する

マシニング事業「アクアドリルEX３フルートシリーズ」"AQUA Drills EX 3Flutes"
Which Realizes Processing of a Reamer-less〈キーワード〉リーマレス・アクアドリルEX3フルート
高精度・3枚刃・高能率

ラウンドツール製造所／技術部

日高 正 輝Masaki Hidaka

リーマレス加工を実現する「アクアドリルEX3フルートシリーズ」

要旨

加工現 場における部品の高精度、低コスト化、短納期対応は永遠の課題である。この課題に対し、切削工具は材料、工具形状、表面処理の改良・改善をすすめ、生産性の向上に貢献してきた。穴加工においては、ドリルの母材がハイス材から超硬の適用により高能率加工がすすみ、ドリル内部に油穴

1. 高精度穴加工を能となってきている。今後、より高いユーザーニーズ実現するためにに対応するためには、切削工具に多くの機能を付加

一般に、穴あけ加工でIT公差7 ～ 8級程度の高を追加することで深穴加工のノンステップ加工も可させることが重要と考える。

精度穴加工をする場合、ドリルで穴あけを行なった

NACHIは、リーマレス加工を実現できるドリルとし後、リーマ加工やボーリング加工によって仕上げられて「アクアドリルEXオイルホール3フルート」を2013年る。そのため、2工程以上の加工が必要となり、加工に発売し、シリーズ展開をすすめてきた。2014年に能率の低下、工具費の増大といった問題が発生すはより深い穴あけに対応した「アクアドリルEXオイルる。この2工程を1工程に集約することで加工時間をホール3フルート10D」、外部給油に対応した「アクア大きく短縮できるだけでなく、工具費も削減することドリルEX3フルートレギュラ」、50HRC以上の高硬度ができる。高精度穴加工は、被削材がアルミや鋳鉄焼入れ材に対応した「アクアドリルEX3フルートハーの場合は、バニッシュドリルの1工程で加工が可能ド」を追加し、幅広い用途にあわせた最適な選定がであるが、鋼では切りくず排出性と工具剛性の問題可能となっている。

から、従来は1工程での加工は不可能とされていた。

※1

この加工を可能にするドリルとして、NACHIは、Abstract
Realization of highly accurate parts, low costand short lead time is the perpetual challenge ata manufacturing floor.  For this challenge, a cutting tool
has played a role to contribute to the improvement intool form, surface treatment and productivity.
In drilling, the high-performance drilling has been
advanced with use of carbide replaced from HSS for thebase material and the non-stop, deep-hole drilling has
become possible with addition of an oil hole inside thedrill.  It would be important to add many functions tocutting tools going forward, in order to respond to theusers’needs at a higher-level.
NACHI launched“ Aqua Drill EX Oil Hole 3Flutes”
which enables reamer-less drilling in 2013 andthereafter has developed the series.   In 2014,“AquaDrill EX Oil Hole 3 Flutes 10D”for deeper drilling,“Aqua Drill EX 3 Flutes Regular”for the drilling withexternal cutting fluid application and“Aqua Drill EX 3
Flutes Hard”for the drilling of the quenched material
with high hardness of 50 HRC or more were added,making it possible for customers to select the optimum
drill for usage.
1「アクアドリルEX3フルートシリーズ」を開発した。図1に「アクアドリルEX3フルートシリーズ」の外観を示す。

図1 「アクアドリルEX3フルートシリーズ」の外観

2.「アクアドリルEX3フルートシリーズ」の特長
切削バランスに優れた3枚刃と、求心性および切りくずの分断性・排出性を高めた特殊切れ刃形状と溝形状の採用により、リーマ級の高精度な穴あけが可能である。また、切削油剤の供給は内部、外部の両方から選択が可能なシリーズであり、幅広い切削条件に対応している。

3.「アクアドリルEX3フルートシリーズ」のラインナップ●アクアドリルEXオイルホール3フルートシリーズ●アクアドリルEX3フルートハード

オイルホールを採用し、炭素鋼、合金鋼からステン特殊二段先端角の採用で切れ刃の耐欠損性をレス鋼まで幅広い被削材に対し、穴径φ3 ～φ16、高め、大きな心厚、弱ねじれ角の形状を採用し本穴深さ別に3D、5D、10Dの高精度加工に対応する。

体剛性を向上した。50HRC以上の高硬度焼入れ●アクアドリルEX3フルートレギュラ

材に対し、穴径φ3 ～φ16、穴深さ3Dの高精度加切りくず分断性の高い切れ刃形状と排出性の高工に対応する。

い溝形状により、外部からの切削油剤供給で穴径φ3 ～φ16、深さ5Dの高精度加工に対応する。

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リーマレス加工を実現する「アクアドリルEX3フルートシリーズ」

4.「アクアドリルEX3フルート」の形状●3枚刃の採用

高い穴加工ができる。穴あけ加工時の切削抵抗−※2

通常の2枚刃のドリル加工では、チゼル偏心やリサージュ波形を図3に示す。
「アクアドリルEX3取り付けの 振 れ などで 食い 付き時 にすべりがフルート」の分力は、従来品に対してX方向、Y方生じ、回転中心が移動するチゼルの歩み現象が向で約40％小さくなり、安定した加工を実現して発生しやすい。そのまま加工がすすむと左右の切れいる。

刃にアンバランスが発生し、ドリルには曲げの力が●切りくず分断性を向上させた切れ刃形状の採用加わる。これを繰り返すため加工した穴は3角形や3枚刃ドリルは、2枚刃のドリルに対して必然的5角形などの奇数の多角形になり、真円度は劣り、に1つの溝の容積が少なくなり切りくずが詰まり部品の嵌合などに向かない。

やすくなる。この問題に対し、「アクアドリルEX3フ「アクアドリルEX3フルート」は3つの切れ刃が等ルート」では、大きく中凹に変曲した切れ刃形状を分に配置されており、１つの切れ刃の切削抵抗の採用し、切りくずのカール性を促進させ、細かく分アンバランスを他の2つの切れ刃で分散するため、断した切りくずを生成することで排出性を向上し曲げの影響を受けにくく、高精度な穴加工が可能ている。
（図2）になる。
●ネガ切れ刃の採用
図2に「アクアドリルEX3フルート」の刃先形状を〈中凹み形状〉
中凹み大 〈コーナー部ネガ形状〉示す。切れ刃のコーナー部を、大きくネガ形状にすることで、最外周部に発生する最も大きな切削抵
抗を、三方向から中心方向へ作用させることで求心ネガ角大−150−100

図2 「アクアドリルEX3フルート」の刃先形状

他社品（3 枚刃ドリル）

アクアドリル EXOH3F（コーナー部ネガ角小）（コーナー部ネガ角大）−5015015010010050500050100−50150

Y 方向分力（N）

Y 方向分力（N）

性をもった加工となり、穴の拡大を抑え、真円度の−150−500050−50−100−100−150−150

X 方向分力（N）

X 方向分力（N）

38.5% 減少

X 方向最大 52N

39.5% 減少

Y 方向最大 38N
図33−100

XYリサージュ波形

X 方向最大 32N
Y 方向最大 23N

1001505.「アクアドリルEXオイルホール3フルート」の加工事例
加工事例1の2工程を行なっていたのに対し、改善工程では～リーマとの加工能率比較～「アクアドリルEXオイルホール3フルート3Ｄ」で「 アクアドリルEXオイルホール3フル ート3Ｄ」

1発仕上げ加工を行なうことで、6穴連続加工したと従 来の高 精 度 穴 加 工法との加 工能 率、加 工際の加工時間を従来工程102秒から12秒と1/8以精 度を比 較した事例を紹介 する。炭 素 鋼S50C下の大幅短縮に成功している。穴精度は、穴径（180HB）に、ドリル直径6.0mm、穴深さ20mm（止6.003mm、真円度4.7μmであり、リーマ仕上げとまり穴）を高精度に加工する。
（図4）

同等以上の高精度の穴加工を実現している。
（図5）

従来の加工法は、ドリル（下穴）＋リーマ（仕上げ）

工程

Ⅰ

Ⅱ

6穴の加工時間

下穴

仕上げ

102秒

18秒

84秒

仕上げ

仕上げ

従来工程

改善工程
（AQDEX
OH3F3D）

12秒

工程
従来工程
改善工程

12秒

Ⅰ
Ⅱ
Ⅰ

使用工具
AQDEXS
他社超硬リーマ
AQDEXOH3F3D

工具寸法
φ5.8×27×65×φ6
φ6×30×80×φ6
φ6×30×82×φ6

切削速度80m/min
15m/min
100m/min

送り速度660m/min
96mm/min1,280mm/min

穴深さ20mm
18mm
20mm

被削材：S50C（180HB） 切削油剤：水溶性切削油剤

図4

穴径
真円度
135−

従来工程
リーマ仕上げ改善工程
AQDEXOH3F3D

6.003mm14.7μm

6.003mm
4.7μm

3.02

45− 135−

2.98

225−

図5

従来工程と改善工程の比較

3.0145−2.99

315− 225−315−

リーマ加工との穴精度比較

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4リーマレス加工を実現する「アクアドリルEX3フルートシリーズ」

加工事例2部給油による加工事例を紹介する。炭素鋼S50C～ステンレス鋼の深穴加工～（180HB）にドリル直径6.0mmで、穴深さ30mm（止ステンレス鋼SUS304の深穴加工（L/D=10）にまり穴）を切削速度70m/min、送り量0.18mm/rev

おける「アクアドリルEXオイルホール3フルート10の切削条件で外部給油を用いて加工した。図7にＤ」と他社品の穴精度（穴拡大量）比較を行なっ穴径、真円度および寿命を比較した結果を示す。

た事例を図6に示す。ドリル直径5.0mm、穴深さ

他社品は20μm以上穴が拡大したのに対し、「ア50mm（止まり穴）を切削 速 度50m/min、送り量クアドリルEX3フルートレギュラ」は穴拡大量が安0.175mm/revの切削条件で比較した。他社品は定しており、真円度も優れている。また、1,600穴20μm以上穴が縮小したのに対し、「アクアドリル

加工時において他社品はすくい面が大きく欠けて

EXオイルホール3フルート」は穴拡大量が10μm以いるが、「アクアドリルEX3フルートレギュラ」に欠下で推移しており、穴公差H8を満足する高品位なけは見られず、継続加工が可能である。

加工を実現している。また、他社品と比較しても同一加工穴数（加工穴数500穴時点）での摩耗進加工事例4行が少なく、摩耗量は60％以下である。

～高硬度材の加工～「アクアドリルEX3フルートハード」を用いた高加工事例3硬度材への加工事例を紹介する。被削材SKD11～外部給油による加工～（60HRC）にドリル 直 径6.0mmで、 穴 深さ18mm「アクアドリルEX3フルートレギュラ」を用いた外（通り穴）を切削速度20m/min、送り量0.075mm/
他社品
201010

穴拡大量（μm）

穴拡大量（μm）

AQDEXOH3F10D
200-10-20-30
工具実測径
φ4.998-40-500100200300
加工穴数（穴）400

工具実測径
φ4.9650-10-20-30-40500-500100AQDEXOH3F10D

200300
加工穴数（穴）400

他社品
コーナー摩耗大使用工具
AQDEXOH3F10D
他社 超硬3枚刃

工具径

被削材

5.0mm

SUS304

図65

切削速度50m/min（3,180min-1）

送り量0.175mm/rev（560mm/min）

ステンレス鋼（深穴加工）への高精度加工

穴深さ50mm（止まり穴）

切削油剤水溶性（外部給油）

500revの切削条件で加工した。図8に穴径、真円度お用の専用設計とし、さらに最適な材料を採用するよび寿命を比較した結果を示す。高硬度材を切削ことで、切れ刃のチッピングを抑制、本体剛性をした場合には穴径の縮小が発生しやすく、他社品高めて長寿命を達成している。

は初期から穴径が縮小しているのに対し、
「アクア

このように
「アクアドリルEX3フルートシリーズ」

ドリルEX3フルートハード」は穴径推移の変化がは一般鋼からステンレス鋼、高硬度材などの難削小さく安定しており、高硬度材においてもリーマレス材においても高精度穴加工が可能であり、ドリル加工を行なうことが可能である。また、加工寿命にによる下穴加工とリーマ仕上げ加工の2工程を1工おいて他社品は348穴で折損しているのに対し、程へ集約することも可能であり、大幅な生産性の「アクアドリルEX3フルートハード」は600穴以降も改善が期待できる。

継続加工が可能である。切れ刃形状は高硬度材

穴拡大量
（μm）

摩耗
（1,600穴加工後）
AQDEX3FR

穴拡大量

30

他社品

欠け

AQDEXOH3FR
他社品

252015105012399 400 799 800 1,199 1,200 1,599 1,600 1,999 2,000

穴あけ個数
（個）

真円度

欠け

使用工具
AQDEX3FR
他社 超硬3枚刃

工具径6.0mm

加工寿命

多角形の歪な穴

3.3μm

11.0μm
穴深さ30mm（止まり穴）

ステップ量6.0mmAQDEX 3FH
他社品

6.01

400

切削油剤
水溶性（外部給油）

穴精度6.02

寿命1.7倍以上

600穴 継続可

500
348穴 折損

300200

6.00
5.99
5.98

1000

良好な真円度

外部給油を用いた高精度加工

穴径（ｍｍ）

穴あけ個数（個）

600

他社品

被削材
切削速度
送り量
70m/min
S50C
0.18mm/rev（180HB） （3,700min-1） （670mm/min）

図7700

AQDEX3FR

アクアドリルEX
3Fハード使用工具
AQDEX3FH
他社 超硬3枚刃

工具径6.0mm

被削材
SKD11（60HRC）

図8
NACHI TECHNICAL REPORT

5.97

他社品

29B1Vol.

123100200300

400500600

穴あけ個数（個）切削速度20m/min（1,060min-1）

送り量0.075mm/rev（80mm/min）

穴深さ18mm（通り穴）

切削油剤水溶性（外部給油）

高硬度材への高精度加工
66. 使用上の留意点
前述のとおり、「アクアドリルEX3フルート」は、リーマ加工の代替になる加工精度が得られ、下穴加工とリーマ加工を集約した高精度加工が可能となり、生産性向上、コスト低減に大きく寄与できると考えられる。ただし、これは完全なリーマレス加工を保証するものではなく、被削材や加工環境によっては穴精度が悪化することもあり得る。しかし、ワーククランプの安定やドリル取り付け精度に十分留意していただき、最適な切削条件を選定することにより、ほとんどの場合でリーマレス加工が達成できるものと思われる。

用語解説

参考文献

※1 バニッシュドリル
ねじれのないダブルマージン（マージンが1溝につき2つ）
ドリルで、被削物の直径のばらつき、真円度と面粗さを向上させるドリル。
主にアルミ合金の加工に多用される。

1） 北森一範：高精度加工を実現する「アクアドリルＥＸオイルホール3フルート」
NACHI-BUSINESS NEWS Vol.26 B1, Oct（2013）2） 杉木隆春：「リーマレス加工を実現するドリル」機械と工具
2015年3月号※2 リサージュ波形
X方向とY方向にかかる切削抵抗をプロットした波形

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June / 2015〈発行〉2015 年 6 月 15 日
株式会社 不二越 技術開発部
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