ドリル、ボーリング、リーマ、タッピング：違いの説明

穴加工はおなじみのプロセスだが、ドリル加工、リーマ加工、さら穴加工、ボーリング加工にはどのような違いがあるのだろうか。今日は説明しよう。

1.穴あけ

ドリル加工は、通常直径80mm以下の固形材料に穴を開ける最初の工程である。以下の2つの方法がある。 ボーリング一方はドリルビットを回転させ、もう一方はワークを回転させる。この2つの方法で生じる誤差は異なる。

ドリルビット回転法では、刃先が非対称でドリルビットの剛性が不十分なため、ビットが逸れて穴の中心線が斜めになったり、直線にならなかったりすることがあるが、穴の直径は変わらない。

一方、ワークが回転すると、ドリルビットの偏差によって穴径が変化するが、中心線はまっすぐのままである。

一般的な穴あけ工具には次のようなものがある。 ツイストドリルセンタードリル、深穴ドリル、ツイストドリルが最も広く使用されており、直径は0.1～80mmである。

構造上の制約から、ドリルビットの曲げおよびねじり剛性は低く、センタリング能力も低いため、穿孔精度は低く、通常はIT13とIT11の間である； 表面粗さ も比較的高く、一般にRa 50～12.5μmである。

しかし、ドリル加工は金属除去率や切削効率が高い。主にボルト穴、ネジ下穴、油穴など、高い精度を必要としない穴に使われる。

より高い精度と表面品質が要求される穴は、リーミング、カウンターシンキング、ボーリング、研削などの後工程で仕上げる必要がある。

2.リーミング

リーマ加工とは、穴径を拡大し、穴の品質を向上させるために、プレドリル加工、鋳造加工、鍛造加工された穴をさらに加工する工程である。リーマー加工は、精密機械加工の前の仕上げ作業として、または、それほど厳密な要求ではない穴の最終工程として機能する。リーマーはツイストドリルと似ているが、歯数が多く、交差切削エッジがない。

ドリル加工に比べ、リーミング加工には次のような特徴がある：

(1)リーマは複数の歯（3～8枚）を持ち、良好なガイダンスと安定した切削を提供する；

(2)リーマには交差刃がないため、切削条件が改善される；

(3)加工代が小さいため、切り屑の溝が浅く、芯が厚くなり、工具本体の強度と剛性が向上する。リーマ加工の精度は、一般的にIT11からIT10の間であり、表面粗さはRa12.5から6.3の間である。リーマ加工は、一般的に直径100 mm未満の穴に使用される。より大きな穴（D≥30 mm）をあける場合は、より小さなドリルビット（穴の直径の0.5～0.7倍）で下穴をあけてから、目的のサイズにリーマ加工するのが一般的であり、これにより品質と効率が向上する。 穴加工.

円筒形の穴のほか、さまざまな特殊形状のリーマ（ザグリ穴とも呼ばれる）も、ザグリ穴の加工や端面の平坦化に使用できる。ザグリ穴の前端には多くの場合ガイドコラムがあり、加工済みの穴によってガイドコラムが指示されます。

3.カウンターシンク

カウンターシンキングは、穴の精密加工法のひとつで、生産現場で広く使用されています。小さな穴の場合、内径研削や精密ボーリングに比べ、皿加工は経済的で実用的な方法です。

(1) カウンターシンク

カウンターシンクは、一般的に手締めタイプと機械締めタイプに分けられます。手締めタイプのカウンターシンクは、シャンクがまっすぐで、加工部分が長いため、ガイダンスが良く、一体型と外径調整型があります。

機械式カウンターシンクにはシャンクタイプとスリーブタイプがあります。カウンターシンクは丸穴だけでなく、テーパーカウンターシンクによるテーパー穴の加工も可能です。

(2) カウンターシンクプロセスと応用

カウンターシンクの取り代は、仕上げの品質に大きく影響します。取り代が多すぎると、皿穴加工にかかる負荷が大きくなり、刃先が早く鈍り、滑らかな仕上げ面と寸法公差の維持が難しくなります。取り代が不足すると、前工程の加工痕を除去できず、穴の加工品質が向上しない。

一般的な取り代は、粗い皿取りでは0.35～0.15mm、細かい皿取りでは0.15～0.05mmです。

ビルドアップエッジの形成を防ぐため、カウンターシンキングは通常、低い切削速度で行われます（高速の場合）。 スチール 鋼鉄および鋳鉄を加工するカウンターシンク、v < 8 m/min）。送り速度は、加工する穴の直径に依存します。直径が大きくなると、より大きな送り速度が必要となり、鋼鉄や鋳鉄を加工する高速度鋼カウンターシンクの一般的な送り速度は、0.3～1 mm/rです。

カウンターシンキングには、適切な 切削油剤 冷却、潤滑、クリーニングを行い、エッジの蓄積を防ぎ、切り屑を適時に除去する。

研削やボーリングと比較すると、皿穴加工は生産性が高く、穴の精度を維持しやすいが、前工程で確保すべき穴軸の位置誤差を修正することはできない。カウンターシンキングは、段付き穴やブラインドホールの加工には適していません。

カウンターシンキングの寸法精度は、一般的にIT9とIT7の間であり、表面粗さは一般的にRa 3.2から0.8の間である。より高い精度が要求される中サイズの穴（IT7グレードの穴など）の場合、生産現場での一般的な加工順序は、ドリル加工-リーミング加工-さら穴加工です。

4.ボーリング

ボーリングとは、あらかじめドリルで開けた穴を、次のような方法で拡大する機械加工のことである。 切削工具.この作業は、中ぐり盤でも旋盤でも行うことができる。

1. ボーリング・メソッド

3種類のボーリング方法がある：

a) 工具送り運動を伴うワークの回転：この方法は旋盤でよく使われる。このプロセスでは、穴あけの軸がワークの回転軸と一致するようにする。この方法は 丸み 穴の形状誤差は主に機械主軸の回転精度に依存し、軸方向の形状誤差は主にワークの回転軸に対する工具の送り方向の精度に依存する。この方法は、外周円筒面との同心度を必要とする穴あけに適している。

b) 工具回転とワーク送り運動：中ぐり盤の主軸が中ぐり工具を回転させ、ワークテーブルがワークを前進させる。

c) 送り運動を伴う工具回転：この方式では、ボーリングバーの突出長さが変化し、荷重による変形も変化するため、主軸ボックス近傍では大径、遠方では小径のテーパ穴となる。さらに、ボーリングバーの突き出し長さが長くなると、スピンドルの自重による曲げ変形も大きくなり、それに伴って加工穴の軸にも曲がりが生じる。この方法は、短い穴のボーリングにのみ適している。

2. ダイヤモンドボーリング

ダイヤモンドボーリングは、一般的なボーリングに比べ、バックカット量が少なく、送り速度が小さく、切削速度が速いのが特徴です。高い加工精度（IT7～IT6）と非常に滑らかな仕上げ面（Ra0.4～0.05）を得ることができる。当初、ダイヤモンドボーリングはダイヤモンドボーリング工具を用いて行われていたが、現在では、ダイヤモンドボーリング工具を用いるのが一般的である。 硬合金CBN、合成ダイヤモンド工具。主に非鉄金属のワークピースの加工に使用され、鋳鉄や鋼のワークピースにも適用できます。

ダイヤモンドボーリングの代表的な切削条件は、バックカット量が荒ボーリングで0.2～0.6mm、仕上げボーリングで0.1mm、送り速度が0.01～0.14mm/r、切削速度が鋳鉄で100～250m/min、鉄鋼で150～300m/min、非鉄金属で300～2000m/minである。

ダイヤモンドボーリングで高い加工精度と加工面品質を確保するために、機械（ダイヤモンド 中ぐり盤)には高い幾何学的精度と剛性が要求される。主軸の軸受には精密アンギュラ玉軸受や静圧すべり軸受が使われることが多く、高速回転する部品は正確にバランスされていなければならない。さらに、ワークテーブルが安定してゆっくりとした送り運動を行えるように、送り機構がスムーズに動く必要がある。

ダイヤモンドボーリングは、エンジンのシリンダーボア、ピストンピンの穴、工作機械の主軸ボックスの主軸穴など、最終的な精密穴加工に量産で広く使用されています。しかし、加工する際に注意しなければならないのは 鉄系金属 ダイヤモンドの炭素原子は鉄族元素と強く結合し、工具寿命を縮めるからである。

3. ボーリング工具

ボーリング工具は、片刃ボーリング工具と両刃ボーリング工具に分類される。

4. ボーリングの技術的特徴と適用範囲

穴あけ-拡管-リーミング加工に比べ、ボーリング加工は工具サイズに制限されず、誤差を修正する能力が高い。複数パスによる初期穴軸ずれの修正、位置決め面との高い位置精度の維持が可能です。

外旋加工に比べ、ボーリング加工は、ツールバーシステムの剛性が低く、変形が大きく、放熱性が悪く、切り屑の排出条件が悪く、ワークと工具の両方が大きな熱変形を起こす。その結果、ボーリングの加工品質と生産効率は、外旋加工ほど高くはない。

要約すると、ボーリング加工は幅広い用途があり、様々なサイズや精度レベルの穴加工が可能である。直径が大きく、高い寸法精度と位置精度が要求される穴加工では、ほぼ唯一の加工方法である。ボーリングの加工精度はIT9からIT7で、表面粗さはRaである。中ぐり加工は、中ぐり盤、旋盤、フライス盤、その他の機械で行うことができます。 工作機械の種類フレキシブルに対応できるという利点がある。大量生産では、ボーリングの効率を向上させるために、ボーリング治具がよく使用されます。

5.ホーニング

1.ホーニング原理とホーニング工具

ホーニング加工とは、砥石棒（オイルストーン）を装着したホーニング工具で穴を仕上げ加工する方法である。ホーニング加工中、工作物は静止したままで、工作機械の主軸によって駆動されるホーニング工具が回転し、直線的に往復運動する。

ホーニング加工では、砥粒スティックが被加工物の表面に一定の圧力を加え、極薄の材料を除去するため、表面に十字模様ができる。砥粒が同じ経路をたどらないようにするため、ホーニング工具の毎分回転数と毎分往復ストローク数は比較的多くする必要がある。

ホーニングパターンの交差角度θは、ホーニング工具の往復速度(va)と周速度(vc)に関係する。角度θの大きさは、ホーニングの品質と効率に影響し、一般に粗ホーニングでは40～60°、精密ホーニングではより細かく設定される。割れた砥粒や切り屑を排出しやすくし、切削温度を下げ、加工品質を向上させるためには、ホーニング加工中に十分な切削液を使用する必要がある。

穴壁の均一な加工を保証するために、研磨棒のストロークは穴の両端を超える必要がある。ホーニング代を均一にし、スピンドルの回転誤差が加工精度に与える影響を最小限にするため、ホーニング工具と機械スピンドルの間にはフローティングコネクションを使用するのが一般的である。

ホーニング工具の研磨棒の半径方向の伸縮調整は、手動、空気圧、油圧、その他の構造がある。

2.ホーニングの技術的特徴と適用範囲

1）ホーニング加工は、IT7～IT6レベルの加工精度で、高い寸法・形状精度を実現する。穴の真円度や円筒度の誤差を非常に狭い範囲に抑えることができる。しかし、ホーニング加工では加工穴の位置精度は向上しない。

2）ホーニング加工は、表面粗さ（Ra）が0.2～0.025μm、金属表面の変質欠陥層の深さが極めて浅い（2.5～25μm）という高い表面品質を実現する。

3)ホーニング工具の周速度は研削速度に比べ高くない（vc=16～60m/min）が、砥粒スティックとワークの接触面積が大きく、往復速度が比較的速い（va=8～20m/min）ため、ホーニング加工は依然として高い生産性を維持できる。

ホーニング加工は、エンジンのシリンダーや各種油圧機器などの精密穴加工に、大量生産で広く用いられている。穴径の範囲は5mm以上からが一般的で、長径比が10を超える深穴加工も可能である。しかし、ホーニング加工は塑性の大きい非鉄金属の穴加工や、キー溝やスプラインのある穴加工には不向きである。

6.ブローチ加工

1.ブローチ加工とブローチ

ブローチ加工は、特別に設計されたブローチを使用してブローチ盤で行われる生産性の高い精密加工プロセスである。ブローチ盤には主に横型と縦型の2種類があり、横型が最も一般的である。

ブローチ加工中、ブローチはゆっくりとした直線運動（一次運動）を行う。同時に作用するブローチ歯の数は、安定性を確保するために、一般に3以上であるべきである。さもないと、不均一な切削によって、ワークピースの表面にリング状の波紋が生じる可能性がある。ブローチを破損させる可能性のある過大なブローチ力を防止するため、同時に作用する切削歯の数は、一般に6～8を超えないようにする。

ブローチングには、以下の3つの方法がある：

1) レイヤー・バイ・レイヤー・ブローチ加工は、ワークピースから余分な材料をレイヤーごとに順次カットしていきます。これを容易にするために チップ破壊ブローチの歯は、切屑排出溝とかみ合うように研磨されている。このブローチはプレーンブローチと呼ばれる。

2) セグメントブローチ加工は、加工面の各層が、同じような大きさの、ずらされた歯（通常、1グループあたり2～3歯）のグループによって切削されることを特徴とする。各歯は、単一の金属層の一部のみを除去する。この方法のために設計されたブローチは、ロータリー式ブローチと呼ばれる。

3) 複合ブローチ加工は、レイヤーバイレイヤーブローチ加工とセグメントブローチ加工の両方の長所を兼ね備えている。粗加工部ではセグメントブローチを使用し、仕上げ加工部ではレイヤーバイレイヤーブローチを使用する。これにより、ブローチの長さが短縮され、生産性が向上するだけでなく、表面品質も向上する。この方式用に設計されたブローチをコンビネーションブローチという。

2.ブローチングの技術的特徴と応用

1) ブローチは、1回のブローチ加工で穴の荒加工、仕上げ加工、バニシング加工を順次行うことができる多刃工具であり、生産効率が高い。

2) ブローチ加工の精度は、主にブローチの精度に依存する。通常の条件下では、ブローチ加工はIT9～IT7の公差を達成でき、表面粗さ（Ra）は6.3～1.6μmに達する。

3) ブローチ加工では、ワークピースは加工される穴によって自己位置決めされる（ブローチの先端部分が位置決め要素として機能する）ため、他の面に対する穴の位置精度を確保することが困難である。内面と外面の同心度を必要とする回転部品では、ブローチ加工を最初に行い、次に穴を基準として他の面を加工することが多い。

4）ブローチは丸穴だけでなく、成形穴やスプライン穴も加工できる。

5) ブローチは、固定サイズの工具である。 複雑な形状 とコストが高く、大きな穴の加工には不向きである。

ブローチ加工は、直径が10～80mmで、穴の深さが直径の5倍を超えない小～中型部品の貫通穴を加工するために、大量生産で一般的に使用される。