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ストレート溝ドリルビットの特性と応用

ストレート溝のドリル機能
「螺旋溝ドリルはかけがえのないものである」という伝統的な概念は、現在、直線溝ドリルの加工性能によって覆されています。 いくつかの機械加工用途では、直線溝掘削はツイストドリルよりも優れた工具選択となりつつある。
現代のストレートグルーブドリルの「パイオニア」はダイドリルです。 このドリルは、短いサイズ、優れた剛性、そして強力なドリルチップを備えています。 それは、低いスピンドル速度と低い送り速度で硬鋼材を穴あけするのに適しています。 その高い強度と高い剛性は、良好な真直度と真円度で穴を加工することを可能にします。 ダイビットが良好な機械加工結果を達成することができる理由は、ドリルビットを設計するときに処理される材料が通常短い切り屑を生成する金属であるためです。 切りくず処理はまっすぐな溝のドリルビットの加工における重要な問題のままです。 直線溝掘削は、長い巻きひげ状の切り屑を生成しない材料を加工する場合にのみ最もよく達成されます。 これらの材料には、鋳鉄、粉末合金(P / M)、中高ケイ素含有量(6%以上)のケイ素アルミニウム合金などが含まれる。

しかしながら、工作機械技術、冷却剤供給技術、および工具形状設計の進歩と共に、直線溝加工のための機械加工用途の範囲が拡大している。 伝統的な考え方は、ドリルビットのらせん溝が切りくず除去に不可欠であるということです。 まっすぐな溝のドリルはアルミニウムおよび鋳鉄の穴の深さ2D〜3D(Dは穴の直径です)の浅い穴をあけるためにだけ使用することができます。 しかしながら、今日開発された高圧冷却システムおよび工作機械のより高いスピンドル速度は、内部冷却型ストレート溝ドリルの切り屑破壊および切り屑除去性能を大いに改善した。

まっすぐな溝のドリルは適切な条件のらせん状の溝のドリルよりはるかによい処理性能を提供できます。 真っ直ぐな溝のドリルはより高い真円度と真直度で穴を加工することができるという利点があります、そしてそれらは標準的なコバルトか高速度鋼ドリルより速く切っています。 たとえば、アルミニウム部品の加工にツイストドリルの代わりに0.39インチ(φ10mm)のGuhring RT150GGストレート溝ドリルを使用するとします。ツイストドリルの切削速度は50sfm(15m /分)であり、送り速度は0.005ipr(0.127mm / r)である。直線溝ドリルの切削速度は800sfm(245m / min)に達することができ、そして送り速度は0.007ipr(0.178mm / r)です。 まっすぐな溝の訓練のための切削時間はツイストドリルのわずか1/10です。

機械加工効率を大幅に向上させるための直線溝掘削の理由の一部は、ドリルビットの基本設計に基づいています - 直線溝は切り屑排出オリフィスへの直接経路を提供します。 しかしながら、真っ直ぐな溝のドリルビットの刃先は正のすくい角を欠いているので、特に延性材料を加工するとき、その切りくずおよび切りくず破壊能力は劣っている。

切削速度(特に十分に高い切削速度)は、直線溝掘削をうまく適用する上での別の要因である。 切削速度が速いほど、切りくずは小さくなります。 直線溝加工では、より高い送り速度ではなく、より速いスピンドル速度によって高い生産性を達成します。


高性能、高ドリルのツイストドリルの多くは、刃先にかなりの面取りがあります。 これは、刃先が加工材料を単に押すのではなく切削することができるように、動作へのドリルビットの送りが刃先の面取りサイズを超えるべきであることを必要とする。 いくつかの機械加工用途および加工される材料にとって、ツイストドリルの刃先はうまく機能する。 これらのツイストドリルは、通常、ストレートグルーブよりも速い送り速度でドリルスルーされますが、ストレートグルーブドリルよりは切削速度が遅くなります。

スパイラル溝ドリル
 
例として、自動車メーカーSaturnの掘削プロセスを取り上げます。 同社が使用するドリルは、以前は約500 sfm(150 m / min)の切削速度で加工されていました。 後で彼らはドリルの速度がどれくらい高いかを決定するために切削試験を行うことにしました。 その結果、回転速度を上げると工具寿命が延び、加工サイクルが短縮され、切りくず除去効率が向上することを見出した。 コーティングされていない超硬ドリルで加工すると、切削速度は1000sfm(300m / min)に達することがありますが、工具寿命と穴の品質は大幅に向上します。

クーラント圧と切削速度の合理的な組み合わせを使用することにより、まっすぐな溝のあるドリルはまた、必ずしも短い切りくずを生成しない加工物材料を効率的に処理することができます。 例えば、真っ直ぐな溝の穴あけを用いた1144応力耐性鋼の機械加工の効果は非常に良好であり、切り屑破砕は滑らかでありそして切り屑は小さく、そして蓄積縁部は形成されない。 加工に使用されるドリルビットは、H.Precisionの294-0500、ノンコート内部冷却ストレートドリルビット:(直径φ5mm)、穴あけ深さは48mm、切削速度は185sfm(63m /分)、送り速度は0.003ipr(0.076mm / r)、およびクーラント圧力は1500psi 1144合金中の硫化マンガンの含有量は多く、これはチップの破損を助長する。 しかしながら、この材料をうまく処理するためには、高い冷却剤圧力が必要である(経験的に、冷却剤圧力は600psi以上、好ましくは1000psi、1200psi以上であるべきであることが示された)。

直線溝加工では、切りくず処理に加えて、刃先の盛り上がりも問題になる可能性があります。 これは、除去された工作物の材料がストレートスロットドリル中心を出るときに刃先を通過し、ドリルビットのドリルビットに向かって押されるからである。 積み重なった刃先の形成を回避する1つの方法は、滑らかな表面と高い仕上げを備えたドリルを使用することです。 被覆ドリルビットの使用はまた、積み重ねられたエッジの形成を防ぐのを助ける。 アルミニウム処理に広く使用されている二硫化モリブデン(MoS 2)コーティングは、テフロン(登録商標)と同様の特性を有し、他の材料と容易に結合しない。 そのような被覆ドリルビットの使用は、蓄積刃の形成を防止することが必要である用途において優れている。

まっすぐにあけられたドリル先端の構造は2つの端が各まっすぐな溝の外側の端で鋭利になることを可能にします。 ドリルビットは工作物との4つの接触点を有するので、ドリルビットは加工中より安定しており、それは加工精度を改善する。
まっすぐな溝のドリルビットの大きい頂角はまた加工性を改善するのを助けます。 例えば、H。 Precisionの標準的なストレート溝ビットは、非常に小さな推力で穴を開けることができる別のトップドリルと同様に、140度の頂点を使用します。 さらに、大きな頂角は、ドリルビットの全直径が工作物材料と迅速に係合されることを確実にし、ドリルビットが「流れ落ちる」可能性を最小にする。


多くの機械加工状況では、まず頂角がカーバイドストレート溝ドリルビットの頂角よりも大きいパイロットビット(センタードリル)で開始穴(プレホール)を加工するのが最善です。このようにして、脆い炭化物切刃と工作物との最初の接触によって引き起こされる切刃の破損を回避するために、直線溝ドリルのドリルポイントの中心(水平刃)が最初に前穴に入ることを保証することができる。直線溝掘削を使用するための別の戦略は、掘削を開始する前に単に穴の位置を決定することです。 加工された加工物の表面でさえ欠陥があるかもしれず、そしてオペレータはその位置を決定するためにドリルビットで穴に触れるだけでよいからである。ビットの水平エッジが最初にワークピースに接触する限り、ビットは「逸脱」せず、位置決め穴はドリルスリーブと同様の役割を果たすことができる。

三つの異なるドリルビットと鋳鉄材料にφ10mmの穴を加工する際に測定された穴の真直度を示しています。高速度鋼製スパイラル溝ドリルの切削速度は98sfm(30m / min)、送り速度は7.66ipm(195mm / min)です。 外部冷却方式を採用し、穴の加工品質はIT12に達します。 超硬スパイラル溝ドリルの切削速度は295sfm(90m /分)です。 供給速度は34.5ipm(876mm / min)で、内部冷却方式はクーラント圧で440psi / 2.4gpmです。 穴の加工品質はIT9に達します。 直線溝ドリルの切削速度は425sfm(130m / min)、送り速度は33.3ipm(845mm / min)、内部冷却方式は735psi / 3.2-gpmです。 穴の加工品質はIT8に達します。

多くの人がすべてのストレート溝ドリルを「Gドリル」と呼んでいますが、これは正しくありません。 実際、「Gドリル」は、Accuromm USA Intによって製造されたストレートグルーブドリルの一種の単なる商品名です。 そのようなドリルビットの尾部の外縁は穴の壁をつぶすことができる。
さまざまな穴加工工具で達成できる穴壁仕上げを比較してください。 一般に、高速度鋼ドリルビットは約125rms、超硬スパイラル溝高効率ドリルは約63rms、そして3スロットリーマは約32rmsです。 Gドリルは16 rms以下に達することができて、仕上げの仕上げレベルに達しました。


H.A.M. 精密ドリルビット

さまざまな品質レベルの穴を処理するために、Accurommはさまざまなドリルビットを設計しました。同社のGドリルは一般的にH9公差規格の穴加工要件を満たしていますが、同社のG-7ドリルはH7公差要件を満たすためにドリルとリーミングを組み合わせたものです。例えば、Accurommは、真っ直ぐな溝のGドリルがアルミニウム材料上のツイストドリルに取って代わる機械加工方法の例を挙げた。Gドリルの直径は0.394インチ(φ10mm)、切削速度は330フィート/分(100 m /分)、送り量は0.008 ipr(0.20 mm / r)です。その結果、穴の加工精度が大幅に向上し、アパーチャエラーが元の±0.0032インチ(0.08mm)から±0.0012インチ(0.03mm)に減少することがわかりました。G-7ドリルなどの同じ切削パラメータの下では、開口部の誤差は0.02 mm(±0.0008 ")に減らすことができます。ストレート溝ドリルの穴あけ品質が高いため、他の穴加工にも役立ちます。Accurommは、直線溝ビットで加工されたタップ穴が必要な場合、その優れた寸法精度がタップ寿命を約50%向上させることができると指摘しています。

切削工具の性能を向上させるためには、ほとんどの場合、より狭い範囲の加工物を加工する必要があります。 直線溝加工は汎用工具ではありませんが、その使用範囲は拡大しています。 まっすぐな溝の訓練の普及は機械加工の効率の改善および工作物の質の改善の点で重要な利点を達成できます。

Gドリル
ハム。 Precisionの「Muilt-Drill」一体型超硬ストレート溝段付きドリルは、TiAlNコーティングと内部冷却チャネル設計を採用しています。これは、短いチップのアルミニウム合金材料の穴あけ、段付き穴、面取りに適しています。

Competitive Carbide Int。の「Insatiable G-Spot」特殊コンパウンドツール。同社のG-Spotストレート溝ドリルと内部キャビティカッターを組み合わせています。単一の工具でさまざまなワーク形状の加工が可能です。工具は、穴あけ、外径(OD)面取りおよびボーリング、内径(ID)面取りおよびボーリング、ならびに外径旋削(ねじ付きワークピースの予備加工)を含む合計9つの機械加工作業を実行できます。工具と工作物との間の接触面積が大きいので、ドリルビットの外径は4点で工作物と接触している。ツーピースツールはワークピースの位置を維持し、ワークピースに追加のクランプ動作を提供するのを助けます。ストレート溝ドリルには2本のベルトがあるので、工具は穴を開けるだけでなく、穴を絞ることもできます。これは、仕上げられた穴がより高い仕上げおよびより優れた真直度を有し、1つの切刃のみを有する従来のドリルと比較して穴の特定のサイズ要件をよりよく満たすことができることを意味する。Insatiable G-Spotコンポジットツールは、少なくとも3〜4個のツールを置き換えることができます。つまり、元のツールを使用した場合、ツールを変更して4回の加工作業を完了するまでに3回かかります。したがって、このような多機能複合工具を使用することは、処理効率を向上させ、処理時間を短縮するために有益である。
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