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エンジニアリング

エンジニアリング
Precision machine shop bench with a row of HSS-E twist drills in a holder and a machined steel block with a bored hole
エンジニアリング

硬化鋼、ステンレス鋼、アルミニウムなどの被削材に対し、寸法精度を確実に保持するエンジニアリング工具アクセサリーです。

被削材の硬度、切屑の排出特性、公差クラスに応じて選定されるドリル、バリ取り工具、研磨材です。

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一般機械工作所が切削工具を購入する際には、主に以下の3点を基準に判断します。すなわち、特定の被削材種別における工具の切削挙動、加工面の仕上がり品質、そして図面でh6またはH7と指定された公差範囲内での寸法保持性能です。たとえば、金型鋼では長寿命を発揮する工具でも、ステンレス鋼ではわずか1個の加工で破損してしまうことがあります。これは、両材料が切刃から熱を奪うメカニズムが根本的に異なるためです。本ページでは、各被削材グループごとに推奨される基材、コーティング、刃形状を明示し、それぞれの選定根拠と検証方法についても解説しています。

業界の現状

結果を左右する4つの要因

一般機械加工の特徴は多様性にあります。たとえば、同一の工作機械が午前中は金型鋼を、午後はアルミニウムを加工し、工具もスピンドルインターフェースが共通のため交換可能です。この多様性ゆえに、カタログ上の材質区分のみに基づいて選定した工具では対応しきれなくなるため、以下の4つの変数は、工場全体で一律に決めるのではなく、それぞれのワークピースの種類(ファミリー)ごとに設定します。

典型的な設備
BT40およびHSK-A63マシニングセンタ、ドライブツーリング付きCNC旋盤、シンカーエレクトリカルディスチャージマシン(EDM)およびワイヤーEDM、タレットミル、ラジアルアームドリル、平面研削盤、工具・切削工具研削盤。
加工材質
金型鋼:1.2311、1.2738、熱間作業用鋼:1.2344、冷間作業用鋼:1.2379、42CrMo4、ステンレス鋼:1.4301、1.4404、球状黒鉛鋳鉄(GGG40)、アルミニウム合金:6061、7075、インコネル718、チタン合金Ti-6Al-4V、無充填およびガラス繊維充填熱可塑性樹脂。
適用規格
ねじ切りドリル用DIN 338およびDIN 340、平行シャンク用DIN 1835、公差組合せ用ISO 286-1およびISO 286-2、幾何公差用ISO 1101、表面粗さ用ISO 4287、メートルねじ用ISO 68-1、ISO 261およびISO 965-1、一般公差用ISO 2768、硬度試験用ISO 6508-1。
観測された破損モード
断続切削による刃先の欠け(ハードン鋼)、アルミニウム加工時の積屑刃、 flank wear(主後面摩耗)による表面粗さの悪化、傾斜面へのドリル進入時のブレ、交差穴出口でのバリ発生、コレーと工具のズレ・抜け出し、再溶融層内の微小亀裂、インサート消耗に伴うキャビティ単価の上昇。
運用上の課題

現場のコストを増加させる3つの故障

各課題では、まず何が起こるかを述べ、その後、その問題を解決するための形状的・材料的な対応策を示します。

課題1

ハードン鋼の断続切削により、切削刃が欠ける。

一般用途の刃先で硬化材を切削すると、刃先半径部に入り込み・退出時の衝撃が集中するため、徐々に摩耗するのではなく、チッピングが発生します。チッピングが生じた部分では、切削ではなく掻きむしり(スクラップ)状態となるため、仕上げ余肉を再び取り除く必要があり、低送りで再度加工しなければならず、予定よりも加工時間が長くなってしまいます。一方、同一工具・同一ホルダを非硬化金型鋼に適用した場合、このような現象は一切見られません。このため、基材(サブストレート)は工場単位ではなく、ワークピースごとに選定されます。
アムスオ社の対応

断続切削によるチッピング → AlCrN被膜を施した超微粒子硬質合金製ドリルビット

粒度とコバルト含有量が最適にバランスされており、刃先は焼入鋼および合金鋼の摩耗に対する耐性を確保する十分な硬度を持ちながら、入り込みおよび抜き出し時の衝撃を吸収できる横破断強度も維持しています。AlCrNコーティングは、焼入鋼の乾式切削時に生じる温度範囲を超える酸化温度を保持するため、刃先は形成・剥離を繰り返す不安定な酸化膜ではなく、安定した保護層によって守られます。また、明確に設定された刃先の面取り半径により、最初に欠けやすい鋭くもろい刃先が除去されています。
課題2

アルミニウム加工時に発生するビルドアップエッジ(切削刃上への被削材付着)により、仕上げ面が汚れます。

鋼材用に設計された形状の工具でアルミニウムを切削すると、前刀口面に付着した積屑刃(ビルドアップエッジ)が形成され、その後剥離して被削材の微粒子を一緒に持ち去ります。このような現象が発生すると、加工面の粗さが図面仕様よりも荒くなり、当初計画されていなかったポリッシング工程が工程表に追加されることになります。高強度アルミニウムでは、同様のメカニズムが寸法ばらつきとして現れます。これは、積屑刃の形成により実効切削半径が部品ごとに変化するためです。
アムスオ社の対応

アルミニウムにおける積屑刃 → ミニチュアストレートシャンクドリルおよびバリ取り用バーリングツール(切削面は鏡面仕上げ)

切削面は鏡面仕上げとすることで、アルミニウムが溶着しやすい機械的アンカー(かみ合い構造)を排除しています。また、溝形状および歯形状は、切屑を切削刃から速やかに排出し、再切削を防ぐよう最適化されています。軟質で反応性の高い被削材に対してコーティングを施すと摩擦が増大するため、切削面は無コーティングとし、逃げ面のみに耐摩耗性を確保するための処理を施しています。これにより、積屑刃の発生を抑制しつつ、逃げ面の摩耗抵抗性も維持しています。
課題3

ドリルが傾斜面に進入すると、先端がずれながら進み、交差穴で抜けてしまう。

標準ポイントのドリルで曲面または傾斜面に進入すると、溝(フルート)が本格的に切削を始める前に先端が滑ってずれてしまいます。その結果、ピッチ円上での穴の位置がずれてしまい、部品は機械上で再加工するか、あるいは廃棄するかの判断が下されます。これは検査工程ではなく、加工中の機械上で即座に判断されます。また、交差穴の出口側では、同様の幾何学的要因により、最後の壁厚部が押し出されて切断されず、バリが発生します。このバリは、部品の測定を行う前に必ず除去しなければなりません。
アムスオ社の対応

ドリルのずれと抜け → ジョバー長ドリルビット スプリットポイント付き・h6研削シャンク仕様

分割点以降のウェブ薄肉化により、切り込み開始時に必要な軸方向推力が低減される。これにより、外周刃先が接触する前に、傾斜面でドリル先端が滑る(ウォーキング)現象を抑制できる。コバルト合金添加の高速度鋼は高温硬度を高め、ステンレス鋼加工時の高温下でも急激な flank wear(側面摩耗)を防ぎ、切削刃の寿命を延ばす。ロングリーチタイプも、鈍角に妥協した形状ではなく、標準タイプと同一の先端形状で研削されている。シャンクはISO 286-1規格に基づきh6公差クラスで研削されており、コレットチャックへの再現性の高い確実な把持を実現し、シャンクの寸法不足や楕円化による抜け出しリスクを排除する。
Macro view of a reamed bore through a steel block showing fine tool marks and a chamfered entry edge
製品シリーズ

この用途に対応する製品シリーズ

Drill Bits

ドリルビット

焼入鋼・合金鋼・ステンレス鋼の被削材向けドリルシリーズ

回答: 断続切入時のエッジチッピング

規格: DIN 338

Jobber Length Drill Bits

ジョバー長ドリルビット

図面公差を満たす汎用ドリル加工

回答: 出口側でのドリルのブレやバリ発生

規格: DIN 338

Taper Shank Drill Bits

テーパーシャンクドリルビット

フライス盤およびラジアルアーム工作機械における大径加工

回答: 機械側ソケット内でのシャンク滑り

規格: DIN 1835

Miniature Straight Shank Drill Bit

ミニチュアストレートシャンクドリルビット

小径加工、冷却用チャンネル、パイロットホール

回答: 過大な推力による破損

Burrs

バリ

バリ取り、面取り、およびエッジの仕上げ

回答: 交差穴の出口に残ったバリ

Circular Saw Blades

円盤ソーの刃

バー材および断面材の長さ切り

回答: 硬質箇所による歯の損傷

Router Bits for Wood

木材用ルータービット

工具ボードおよびパターン材の切断

回答: 研磨性フィラーによるエッジの摩耗

規格および仕様

主張の裏にある数字

表には、パラメーター名、それを規定する規格、および工場の品質機能がその項目を検査する理由が記載されています。

仕様 基準標準 規格で定められているもの 購入者がこれを検査する理由
ねじりドリルの寸法 DIN 338/DIN 340 平行シャンクねじりドリルの直径系列およびその比率 ドリルは、すでにその作業に合わせて設定済みのホルダーと互換性を有している必要がある
平行シャンク工具のシャンク形状 DIN 1835 平行シャンク工具に用いられるシャンク形状 シャンク形状によって、工具の保持方法および滑りの有無が決まる
穴と軸の適合 ISO 286-1/ISO 286-2 ISO公差体系および限界偏差表 h6およびH7の指示は、両当事者とも同一の表から読み取る
硬度試験 ISO 6508-1 ロッケウェル硬さ試験方法およびその検証 基材および処理の数値は、測定方法が明記されている場合にのみ比較可能である
表面質感 ISO 4287 表面粗さパラメータの定義および表し方 仕上げ指示は、双方で同一の意味を有しなければならない
幾何公差 ISO 1101 形状、向き、位置、振れの公差の表し方 測定方法は図面に記載された指示と一致しなければならない
一般的な公差 ISO 2768 図面に公差が明記されていない場合のデフォルト公差 部品の判定は、仮定された公差ではなく、明記されたデフォルト公差に基づいて行う
メートルねじの山形 ISO 68-1/ISO 261/ISO 965-1 ISOメートルねじの基本山形、一般仕様および公差 タップ穴およびねじ切り軸部は同一の基準で判定する
当社の検証方法

公表されている数値ではなく、検証手法を軸に組織化されています

検査は図面から開始します。寸法および幾何学的検査は、対象の特徴を規定する規格に基づいて行います。たとえば、ねじ切りドリルの形状・寸法についてはDIN 338およびDIN 340、平行シャンクについてはDIN 1835、公差クラスについてはISO 286-1およびISO 286-2、形状および位置公差についてはISO 1101、個別の公差が図面に記載されていない場合の一般公差についてはISO 2768を適用します。硬度はISO 6508-1で規定された方法により検証し、表面粗さについては、図面に指示がある場合に限り、ISO 4287で定義されたパラメーターに照らして測定します。ねじ部品については、上記で言及したメートルねじの規格に準拠して検査します。

すべてのロットは、その鋼材またはカーバイド素材の材質証明書に遡及可能であるため、納入済み工具に関する問い合わせは、記憶に頼るのではなく、ロット記録から即座に回答できます。日常的なロット検査を超えた検査(例:コーティング検査)が必要な場合は、依頼に基づき実施し、採用した検査方法とその結果を明記して報告します。ある検査項目が特定の工具シリーズに適用されない場合には、単に「該当なし」と明示し、無理に検査結果を記載することはありません。

カスタマイズと納期

3段階の連携レベル、1つの手順

ジョブショップ向けの工具は、通常、メーカー名ではなく、加工対象ワークピースに基づいて仕様が定められます。

レベル1 — プライベートブランド
お客様のブランドラベルを、対象ワークピースシリーズ向けに既に性能確認済みの工具に貼付します。工具の形状(ジオメトリ)は変更しません。
レベル2 — パッケージおよび仕様
工具の形状(ジオメトリ)は維持したまま、包装形態、サイズ表記、および工具識別情報のみを変更します。これは、工具を工具庫(クリブ)から支給するジョブショップにおいて、切刃を特定のロットまでトレースする必要がある場合に特に重要です。
レベル3 — サンプルおよび図面に基づく
特別なステップ、コーナー半径、パイロット径、またはシャンクの変更は、購入者のサンプルまたは図面に基づいて研削加工されます。この際、初品製造前に「製造性設計(DFM)レビュー」を実施し、その結果を反映します。レベル3の開発では、当社独自の設計作業を活用しており、その一例として、アダプティブ六角シャンク工具アクセサリーに関する設計特許を有しています。特別仕様の開発は、以下の4つの入力から開始されます:加工対象ワークピースの指定、加工工程、機械とのインターフェース、および確保すべき公差です。図面またはサンプルをレビューした後、研削およびコーティングの工程が確定され、初品報告書(形状と硬度を含む)が発行されます。この報告書の承認を経て、初めて量産向けの形状が正式に承認されます。レビューで形状の変更が必要と判断された場合は、改訂後の図面から工程を再開します。
バイヤーからの質問

調達チームが最初に確認すること

特定のワークピース向け切削工具の価格はどのように決定されるか?

価格は、対象となるワークピースの材質(鋼種)ごとに工具単位で提示いたします。これは、基材とコーティングが材質に応じて変化するためであり、両者を単一の品目として扱うことはできません。例えば、高硬度工具鋼用の工具と軟質アルミニウム用の工具では、鋼種、刃先形状、コーティングがそれぞれ異なります。これらを一律の価格で提示すると、その違いが見えにくくなってしまいます。お見積りに際しては、加工対象の材質記号および加工工程(切削条件など)をお知らせください。

特殊形状の工具の最小発注数量はいくらですか?

カタログ掲載サイズは在庫品ルートでご提供いたしますが、特殊研削形状の工具は専用の研削・コーティング工程が必要となるため、別途見積もりとなります。一度形状が確定すれば、他のロットと併せて生産可能になります。お見積り段階で、該当する特殊形状が既存の形状と工程を共有できるか、あるいは独立した工程が必要かについて明記いたします。

正式発注前に試作工具の実施は可能ですか?

はい。試験用工具は、明示されたワークピース材質および切削条件に基づいてご提供いたします。そのため、お客様が既にお持ちのデータとの比較が可能となり、関係のない他の加工事例と比較する必要はありません。使用機械、治具、および受入基準をお知らせください。その条件に応じて、試験用工具の見積もりを提示いたします。

量産ロットの納期はどのくらいですか?

標準サイズはサンプル承認後に発行されます。特殊サイズは、研削およびコーティング工程が完了した後に発行され、コーティングは工程順序上で独立したステージとして扱われます。納期が厳密に定められた案件では、工具の研削完了後ではなく、注文段階でコーティングのスケジュールを確認することが重要です。

工具にはどのような書類が同梱されますか?

標準サイズは、シャンクの嵌合、硬度、主要寸法を記載したロット検査記録とともに出荷されます。特殊サイズは、図面との照合による研削形状を追加した初品検査報告書とともに出荷されます。コーティング記録およびワークピース別寿命記録は、ツールファミリー単位で保管され、ご要望に応じて提供いたします。

ご仕様の決定はお済みですか?

材質指定と加工内容をお知らせください。鋼種、使用機械、公差を明記していただければ、対応する基材、コーティング、エッジ処理を提示いたします。また、ご指定の公差が当社の対応範囲外の場合もお知らせします。

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