精密な細穴を可能にするガンドリル加工技術とは

高い精度と仕上げ品質が求められる細穴加工品

微細な部品製造において、高い精度と仕上げ品質が求められる「細穴加工」。特に、ガンドリル加工技術を使えば、従来の加工法では困難な長穴や極小径の穴も実現可能です。本記事では、ガンドリル細穴加工の基本的な仕組みや応用分野について詳しく紹介していきます。

ガンドリル加工とは

ガンドリル加工の加工物例①ガンドリル加工は、細長い切削工具を用いて金属などの材料に深い穴をあけるための特殊な加工方法です。そもそもガンドリルという名前は、ガン(銃)のドリルからきており、火器などの銃身用の穴を開けるために使われていたことが由来します。このガンドリル加工の技術は18世紀に発展し、現在では高精度でかつ細い穴を加工するための主要な手法として工業分野で広く用いられています。


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ガンドリル加工と通常加工の違い

通常のドリルでは、深い穴をあける際に工具がねじれたり、材料が削りくずで詰まったりして加工精度が低下しますが、ガンドリルはその問題を解決する設計がされています。例えば、ガンドリルの切削部は特殊な形状をしており、切削くずを効率的に排出するための内部冷却システムが備わっています。

ガンドリル加工の特長

高精度
直径0.5mmから数mmの極細穴を、高い真直度で加工可能
長穴加工
厚みが数十cmでも、精度を損なわず深穴を開けれる
優れた仕上げ面
穴の内面は、追加の仕上げ加工が不要なほど滑らか
小径加工
0.5mm以下の極小穴をあけれる。細部精密加工に対応可能

細穴加工とは

細穴加工とは細穴加工は、その名の通り「細い穴」を高精度に加工する技術です。通常のドリルであれば、穴径が小さくなるほど加工が難しくなりますが、ガンドリルを用いることで小径の穴でも高い精度を保つことが可能です。細穴加工は、特に航空宇宙産業や自動車部品製造、医療機器など、微細な部品を必要とする分野で広く利用されています。


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細穴加工の重要性

細穴加工は、部品の寸法精度が厳密に要求される場合に不可欠です。例えば、自動車エンジンの内部部品では、微小な誤差でもエンジンの性能や効率に大きく影響を与えるため、精密な細穴加工が要求されます。また、航空機や宇宙開発の分野では、重量や耐久性を考慮しながら非常に高精度な穴加工が必要となる場面が多く、ガンドリル加工が活躍します。

細穴加工の主な用途

インジェクターノズル
自動車エンジンの燃料噴射装置ノズルは、非常に細かく正確な穴が必要。
熱交換器
細管状の部品は高精度な細穴です。細穴加工で熱伝導効率が最大化されます
医療機器
手術器具は非常に細かい加工が求められます

ガンドリル細穴加工のプロセス

ガンドリル細穴加工は、以下のようなステップで進行します。

ガンドリル細穴加工のプロセス① 機械設定と準備

機械設定と準備最初に、加工する材料の特性と穴の仕様に基づいてガンドリル機械の設定を行います。材料の硬度、穴の直径や深さ、冷却システムの使用方法などが事前に計算され、機械に入力されます。また、工具の種類も加工内容に応じて選択されます。


ガンドリル細穴加工のプロセス② ガンドリル工具の選定

ガンドリルにはさまざまな工具が存在し、穴の直径や形状、加工する素材によって適切な工具が選定されます。例えば、非常に小径の穴を開ける場合には、極細のガンドリルが使用されます。工具には、主に以下の部分が含まれます。

先端部
切削作業を行う部分で、穴の形状を決定します。
シャンク
工具の主軸部分で、回転運動を伝えます。
排出システム
切削くずを排出するための内部または外部に設けられた溝や通路です。

ガンドリル細穴加工のプロセス③ 冷却システムの使用

冷却システムの使用ガンドリル加工では、冷却システムが非常に重要な役割を果たします。ガンドリル加工は主に長穴や深穴の加工を行うため、工具の切削部が連続して素材に接触し、摩擦が発生します。この摩擦により工具が高温になり、温度が上昇するとさまざまな問題が生じます。たとえば、工具が高温になると、切削精度が低下し、加工された穴の寸法が誤差を伴う可能性があります。特に、精密な寸法が要求される部品では、この誤差が製品の品質に大きな影響を与えることがあります。

ガンドリル細穴加工のプロセス④ 実際の加工

実際の加工ガンドリル加工は、通常のドリル加工とは異なり、工具が回転しながら材料に対して直進運動を行い、細く深い穴を形成する技術です。工具自体は細長く、内部に冷却液を通すための穴が開いていることが特徴です。ガンドリル加工では、切削中に発生する摩擦熱や切削くずの処理が重要であり、それらを効果的に処理するために高圧の冷却液が使用されます。この冷却液は、工具内部の通路を通って供給され、加工点に直接噴出されます。冷却液の役割は単に冷却するだけでなく、切削くずを押し出すことで、穴の中で詰まることを防ぎます。

ガンドリル細穴加工のプロセス⑤ ガンドリル工具の選定

ガンドリル工具の選定ガンドリルにはさまざまな種類の工具が存在し、加工の用途や要求される精度に応じて使い分ける必要があります。工具選定は、開ける穴の直径や形状、加工する素材の特性に大きく左右されます。例えば、非常に小径の穴を開ける必要がある場合には、極細のガンドリルが使用されますが、その際には、加工中の熱の影響や工具の摩耗を抑える工夫が重要です。

ガンドリル工具は細くて長いため、加工中に工具が曲がったりねじれたりしないように、非常に高い剛性を持つように設計されています。これにより、真直度が保たれ、穴の仕上がりが高い精度で維持されます。

細穴加工における課題

細穴加工にはいくつかの技術的な課題が伴います。これらの課題を克服するためには、加工条件や工具の選定が重要です。

加工精度の維持

細い穴を深くあける場合、工具の曲がりやねじれが発生する可能性があります。これを防ぐためには、工具の剛性を高めることや、適切な冷却システムを使用して工具を過度に熱くさせないことが重要です。

切削くずの排出

細穴加工では、切削くずが詰まりやすく、これが加工精度に悪影響を与えることがあります。冷却液を用いた効率的な排出システムを使用することで、これらの問題を最小限に抑えることができます。

工具寿命の延長

細いドリル工具は特に繊細で、過剰な摩耗や破損が発生しやすいです。そのため、工具の材質選定や切削条件の最適化が必要です。

ガンドリル工具の種類

ドリルビット

ガンドリルの先端に取り付けられるドリルビットは、実際に穴を掘る部分です。このビットは、用途に応じて様々な形状や材質が存在します。特に、鋼材やチタンなどの硬い材料を加工する場合には、超硬合金やダイヤモンドコーティングされたビットが選ばれることがあります。これにより、加工中の摩耗を抑え、長時間の連続加工にも耐えうる性能が得られます。

標準型ドリルビット
通常の加工用で、標準的な直径の穴を開ける際に使用
極細ドリルビット
非常に小さな直径の穴を高精度で開けるためのビット。微細加工の分野で重宝
異形ドリルビット
標準的な円形穴や六角形溝の特殊形状のビット。特定用途や部品製造で必要

シャンク

シャンクは、ドリルビットを機械に取り付けるための部分で、加工中の回転や力をビットに伝える役割を果たします。シャンクの材質や設計も、加工の効率性や精度に大きな影響を与えるため、適切な選定が必要です。

超硬シャンク
高硬度で耐摩耗性に優れたシャンク。長時間の連続加工や、高硬度素材加工に最適
高強度合金シャンク
柔軟性と強度のバランスが良く、標準加工に使用されるタイプ。高トルクでの加工に耐える設計

クーラント供給システム

ガンドリル加工では、工具の冷却と潤滑が非常に重要です。特に、深穴加工や高精度な加工では、切削熱が工具や材料に悪影響を及ぼすことが多いため、クーラント(冷却液)を適切に供給するシステムが不可欠です。クーラント供給は、工具内部を通って直接加工面に届く仕組みとなっており、加工中の熱を効率的に排出し、工具の寿命を延ばす効果があります。

内蔵型クーラント供給
ガンドリル内部に冷却液を通すシステム。直接ビット先端に冷却液を供給します
外部供給システム
クーラントを外部から噴射して加工面を冷却する方法。通常の浅い穴加工に使用さます

チップの排出機構

ガンドリル加工では、切削中に発生する切りくず(チップ)の排出が非常に重要です。特に、深穴加工や長時間の連続加工では、切りくずが穴内に詰まると工具が破損したり、加工精度が低下する原因となります。そのため、ガンドリルには切りくずを効率的に排出するための設計が施されています。

内部排出タイプ
ガンドリル内部に切りくずを排出するための通路が設けられ、切削中のクーラントの圧力で切りくずが自動的に外部へ排出され、加工精度が向上します
外部排出タイプ
比較的浅い穴を加工する際に使用され、切りくずは加工面から外部へ押し出される方式です。コストを抑えつつ、効率的に加工を進めることができます。

ガンドリル加工で世界一を目指す

私たちが得意とするのは、ガンドリルマシン・BTAマシンによる細穴加工と深穴加工です。弊社ではガンドリルマシン・BTAマシン・CNC複合旋盤を複数台設置、徹底した効率化と高度化を図り、国内外からのニーズにお応えしています。

また、人材育成とガンドリル・BTA周辺装置更新を積極的に行い、社内生産効率を大幅アップに成功し、材料手配から納品までをより高品質・短納期対応可能な仕組みを確立しました。

ガンドリル加工の実績

銅(C1100)

銅(C1100)のガンドリル加工実績

加工方法
ガンドリル加工
素材
C1100(タフピッチ銅)
穴数
各16穴ずつ
穴形式
2.5とφ3.8の止まり穴

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アルミ合金(A5052)

アルミ合金(A5052)のガンドリル加工実績

加工方法
ガンドリル加工
素材
A5052(アルミ合金)
表彰
ものづくり優良企業賞
穴形式
片側貫通ガンドリル

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ガンドリルやBTA加工は不二新製作所

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加工サンプル

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ガンドリル加工・BTA加工サンプルの一例です。保守契約の関係上、プレート材(板材)や特殊形状物へのガンドリル・BTA加工などはお見せできないものが多数あります。

設備紹介

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当社で扱っている、ガンドリル加工・BTA加工のための機械設備をご紹介します。協力会社とのネットワークにより、図面一枚であらゆる加工に対応しております。

会社概要

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深穴加工を中心として各種金属・非鉄金属だけにとどまらず樹脂加工などあらゆる加工を手がけて、社会への貢献につながってゆくことを目指しております。