穴あけ作業用工具としてドリルは欠かせません。ドリルには材質で分類すると超硬やハイス、形状からは直刃形状や段付形状のものがありますが、ここでは広く活用されているハイスのツイストドリルについて示します。

一般に使用されているハイスツイストドリルの各部の名称を図6-1に示します。

図6-1ドリルの各部の名称

ツイストドリルの切刃の溝は2つの螺旋状の溝になっています。この螺旋状の溝は切りくず排出のための役割を担っています。溝の軸方向に対するドリルの溝の傾きをねじれ角と呼び、一般にねじれ角は約30°です。 切りくずの排出はねじれ角の小さい方が排出されやすいのですが、ねじれ角が大きいと切削抵抗は低くなります。しかし、切れ刃のコーナが鋭利になるのでチッピングや欠けなどが発生しやすくなります。 なお、加工中に穴の面とドリル外周が接触しにくいように外径には、長さ100mmに対して0.04～0.1mm程度のバックテーパがついています。

図6-2にドリル先端部を示します。ドリルの先端部は工作物に食い込みをはじめる部位で、その形状は切削抵抗や穴内面の粗さ、形状精度など加工に大きな影響を与えます。先端の角度を先端角と呼び、ハイス製ツイストドリルの場合、118°が採用されています。 この角度は一般の鋼材に対し寿命が長く、安定した切削が行われることで採用されています。工作物材質により先端角を変えて加工が行われることがありますが、その際にはドリル刃先断面形状もかわり、刃先にかかる切削抵抗も変化します。切りくずを形成しながら加工を行う主要な切れ刃面にすくい面があります。 すくい面のすくい角は切れ刃の位置により変化しますが、ドリルの外周部ではねじれ角がすくい角と一致します。また、加工面との接触を避ける面として逃げ面があります。逃げ面にはドリルの切り込みに支障をきたさないように逃げ角を形成します。 この逃げ角が不十分だとドリルの逃げ面が工作物に接触し、スラスト力が大きくなるので注意を要します。また、切れ刃に沿って堤状の面をランドと呼び、ランドの逃げ角につながった部位に、穴が曲がって加工されないように案内の役割を担うマージン部があり、その幅をマージン幅と呼びます。

図6-2ドリル先端部

なお、ドリルの先端面にはドリルの切削剛性を持たせるためにドリル中心部にウエブと呼ばれる芯部があります。ウエブも穴をあけるために切刃が必要で、この部分の切れ刃をチゼル刃(チゼルエッジ）と呼びます。 チゼル刃が大きいとスラスト力(ドリルの軸方向にかかる力)が増加するため、図6-3に示すようなシンニングを行ないますが、シンニングの形状にはいろいろあり作業内容により選択されます。

図6-3 代表的なシンニング

図6-4に示すように、シャンクにはストレートシャンクとモールステーパシャンクがあります。ストレートシャンクは直径の小さい方に、モールステーパシャンクは直径の大きい方に付けられ、タングエンドが付いており、ドリル交換が容易に行えるようになっています。

図6-4 シャンク

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