ドリルとは? ドリルの特徴や種類、加工方法の違いなどを一挙にご紹介

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ドリルとは? ドリルの特徴や種類、加工方法の違いなどを一挙にご紹介

ドリルは、切削工具の代表的存在とも言えるものです。ドリルといえば、一般的には「ねじれ」のある形状が主流ですが、実はさまざまな種類や形状があります。この記事では、ドリルの特徴や各部の名称、加工方法の違いや種類・分類についてご紹介します。

ドリルとは

ドリルは材料への穴あけを目的としており、刃の部分が回転することで被削材の接触箇所を削り取り、切りくずを排出しながら穴を掘り進めることができる切削工具です。多種多様な種類の中から製品を選ぶことで、さまざまな場面で活躍します。 ちなみに、学習用の問題集もドリルと呼びますが、これはドリルが回転しながら掘り進める様子が「反復」という要素と結びついたためという説もあります。 ドリルはさまざまな工具に取り付けて使うことが可能で、一般的な電動ドリルのほか、充電式のバッテリー式ドリルドライバー、ボール盤や旋盤、フライス盤、インパクトドライバー、振動ドリルやハンマードリルなどでも使われます。 ドリルのことを「ツイストドリル」と呼ぶことがありますが、ツイストドリルはねじれがある一般的なドリルのことです。用途や目的、機能が異なる「ねじれのないドリル」も存在するため、ツイストドリルは数多くあるドリルの中の1種類であると覚えておくとよいでしょう。 また、電動ドリルの本体を略してドリルと呼ぶ場合も多いため、それと区別するためにドリルを「キリ」と呼ぶ人もいます。これは日本古来の穴あけ工具である「錐(きり)」に由来するものです。

ドリル各部の名称

一般的なツイストドリルは切削を行う先端部、切りくず排出の役割をするリード部、保持具(ホルダ)に取り付けるためのシャンク部の3つの部分に分けられ、ドリルの構成部位すべての長さが全長になります。また、先端部とリード部をあわせて「ボディ」と呼び、ドリル全体を「ボディ」と「シャンク」の2つに分けて呼ぶ場合もあります。

切削を行う先端部は、さらに詳しく名称が分かれています。 切れ刃は被削材を切削する刃の部分で、ドリルの切れ味に関係する箇所です。切れ刃が被削材に接する角度は「すくい角」、接することなく追従する箇所の角度を「逃げ角」と呼び、この2つの角度によってドリルの切削速度・切削抵抗が大きく変化します。 またドリルの先端部には、2つの切れ刃の間に「チゼルエッジ」と呼ばれる芯部があり、ここが軸となって穴の中心が決まります。 ドリルの先端から外周にかけ、ねじれの最も外側を縁取りしている箇所が「マージン」です。先端部で穴の直径を決定し、外周ではドリルの直進性を維持するガイドの役割を持ちます。 ドリル各部のサイズの表し方には、ドリルの直径、先端角、溝長、リード角、芯厚などがあります。直径はマージンによって決定され、先端角は切れ刃の角度によって決まり、穴あけをできる深さは溝が入っている部分の長さ、溝長によって決まります。 リード角はリード部におけるねじれの角度で、ドリルの断面において溝と溝の間で最も薄くなっている部分の厚みが芯厚です。このリード角と芯厚が、切れ刃の鋭さや全体の剛性、切りくず排出性に大きく関わります。 このほか、特殊な場合に用いる他の形状のドリルには、それぞれに応じた部位の名称もあります。

ドリルによる加工方法

ドリルは押し付ける力と回転する力を加えることによって穴あけを行います。これは、どのような加工をする場合も基本的には同様です。しかし、ドリルによる穴あけ加工の方法にはいくつか種類があるため、それに応じてドリルを選ぶ必要があります。 一般的な浅穴加工では、ソリッドドリリングと呼ばれる無垢の穴あけ加工が行われます。被削材に対し、ツイストドリルによって穴をあけていく方法です。 大径の穴あけでは、トレパニング加工やカウンターボウリングなどの加工が行われます。トレパニング加工は、穴の中心に円柱状のコアを残すよう切削していく加工方法で「トレパニングドリル」と呼ばれるドリルが用いられます。「カウンターボウリング」はすでにある穴を大きく加工していく方法で「スローアウェイドリル」がよく用いられますが、高精度の加工は難しいです。 深穴加工には「ロングドリル」、「スーパーロングドリル」など溝長の大きなドリルを使います。 浅穴加工や深穴加工において精度の高い穴あけを行うには、シンニング加工や切削条件の設定が重要です。また、センター穴をあけておくことも穴曲がりの防止対策として有効です。

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ドリルの種類

ドリルは素材や構造によってさまざまな種類に分けられ、使用用途によりまったく異なる形状のものもあります。一般的なドリルの分類をご紹介します。

・素材や構造による分類

一般的なツイストドリルの中でも材質や構造、形状によってさまざまな種類が存在します。 例えば、ドリルの材質にはコスト面で優れる「ハイス」や耐摩耗性・耐溶着性に優れる「超硬」が使われ、構造はソリッド・ロウ付け・スローアウェイの3種類に分けられます。 また、ドリルを固定するシャンクの形状や刃の形状もいくつか種類があるため、適切な材質や構造、形状のものを選ぶことが、ドリルを使用するうえでは重要です。

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・使用用途による分類

ドリルは使用用途によって形状が異なります。たとえば、バニシングドリルなら一度の加工で切削による穴加工と加工面を滑らかにするバニシング加工が可能です。 またセンタードリルのように、本来の目的はセンター穴をあけることですが、面取りや薄板への穴あけにも用いられるドリルもあります。

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ドリルは用途に応じた使い分けが重要

ドリルにはさまざまな種類があり、それら各種においてもサイズや形状が細かく分類されています。作業を高い精度で行うには、用途に応じた最適なドリルを選定し使い分けることが重要です。 行う作業に応じたドリルをいくつか揃えておくと、便利なだけでなく作業品質の向上にもつなげることができるでしょう。