一般的なCNC穴あけ加工には、135°スプリットポイント M35 HSS-Co ジョバードリル（DIN 338）を使用する。セルフセンタリング形状によりほとんどの平面加工でセンタードリルの工程を省略でき、30 HRCまでの鋼に対応する。H7公差の止まり穴にはスパイラルフルート超硬リーマで0.1-0.3 mmの仕上げ代を残し、通り穴にはストレートフルートを用いる。組み合わせを誤れば工具の浪費とスクラップが増え、正しい組み合わせなら1回の段取りでH7公差を達成できる。本ガイドでは、各工具タイプを形状、材種、コーティング、用途別に分解し、あらゆる穴あけ加工に最適なドリルとリーマの選定法を解説する。
切削工具の種類、材種、コーティングの全体概要については、切削工具総合ガイドを参照のこと。
ドリルタイプと用途別の使い分け
**ジョバーツイストドリル、センタードリル、ステップドリルの3種で、一般的な金属加工現場における穴あけ作業の大半をカバーできる。**各タイプはそれぞれ固有の形状を持ち、特定の加工に最適化されている。
ジョバーツイストドリル（DIN 338 / ANSI/ASME B94.11）は汎用の主力工具である。標準的なジョバー長はドリル径の約7-10倍の溝長を持ち、剛性と穴深さのバランスに優れる。メトリックで0.3 mmから20 mm、ワイヤゲージで#60から#1、レターサイズでAからZ、フラクショナルサイズで3/64"から11/16"まで対応する。ISO 235はISO寸法体系が求められるパラレルシャンクのジョバーおよびスタブシリーズドリルの国際規格であり、ANSI/ASME B94.11は北米の加工現場で同一工具種を規定する規格である。
センタードリル（DIN 333）は短いパイロットドリルと60度の面取りを1本の工具に統合したものである。タイプAはコンパクトなボディで軽～中切削に適し、タイプBはボディ径が大きく面取りが深い重切削および大径の位置決め用途向けである。メトリックサイズは1-8 mm、インチサイズは#0から#18まで対応する。
ステップドリルは薄板、アルミニウム、プラスチック向けに設計され、1本で複数の穴径を加工できる。メトリックで4-38 mm、インチで1/8"から1-3/8"まで対応し、1本あたり5から14のステップを備える。ストレートフルートまたはスパイラルフルートがあり、六角シャンクまたは3面取りシャンクを選択できる。
ポイント角の選定 -- 118° vs 135° vs 140°
ポイント角は穴あけ性能において通常最も影響の大きい形状パラメータであり、スラスト力、芯出し精度、切りくず形成を左右する。
| 要素 | 118° 標準 | 135° スプリットポイント | 140° 硬質材料用 |
|---|---|---|---|
| セルフセンタリング | 不良 -- 曲面でドリルが逃げやすい | 良好 -- スプリットポイントが逃げを防止 | 普通 -- センタードリルが必要 |
| スラスト力 | 大きい | 118°比で15-20%低減 | 118°比で20-25%低減 |
| 最適な被削材 | 木材、プラスチック、軟質金属 | 鋼、ステンレス鋼、アルミニウム | 焼入れ鋼（>35 HRC）、鋳鉄 |
| 切りくず形成 | 厚く幅広い切りくず | 薄い切りくず、排出性良好 | 極薄の切りくず、1枚あたりの発熱が少ない |
| 穴入口の品質 | バリが出やすい | 平面でのクリーンな入口 | クリーンな入口、バリ最小 |
CNC加工では、135°スプリットポイントが通常デフォルトの選択肢となる。セルフセンタリング作用によりほとんどの平面加工でセンタードリルが不要となり、穴1か所あたり1回の工具交換を削減できる。118°はハンドドリルや軟質材料向けに留め、140°は35 HRCを超える焼入れ鋼や研磨性の高い鋳鉄に限定して使用する。
ポイント角の目安
被削材が硬いほどポイント角は大きくする。一般的な鋼加工（30 HRCまで）では、135°スプリットポイントでパイロット穴なしに90%の加工をカバーできる。
材種とコーティングの選定
**ドリルの母材とコーティングの組み合わせが、特定の被削材における耐熱性、耐摩耗寿命、最大切削速度の上限を決定する。**以下の表は、最も一般的な3つの母材等級とその推奨コーティングを示す。
| 特性 | HSS (M2) | HSS-Co M35 (5% Co) | 超硬 |
|---|---|---|---|
| 硬度 | 63-65 HRC | 66-68 HRC | 89-93 HRA (~1,600 HV) |
| 最高切削温度 | 550°C | 620°C | 800°C |
| 軟鋼での切削速度 | 20-30 m/min | 30-45 m/min | 80-120 m/min |
| ステンレス鋼での切削速度 | 8-15 m/min | 15-25 m/min | 40-70 m/min |
| HSS比の工具寿命 | 基準 | 1.5-2x | 5-10x |
| HSS比のコスト | 1x | 1.3-1.8x | 4-8x |
超硬ドリルは鋼において通常HSS比で3–5×高い速度で加工でき、寿命は5–10×長い。ただしコストは4–8×高く、工具交換時間が重要な量産CNC加工で特に経済性が高い。
コーティング選定により、さらなる性能向上が得られる。
- TiN（ゴールド） -- 表面硬度2,300 HV、摩擦30-40%低減、最高使用温度600°C。M35 HSS-Coドリルでの鋼およびアルミニウム加工に適する。低温成膜によりHSS-Co母材の硬度を維持しつつ、HSS切削速度域で有効な摩擦低減効果を発揮する。
- TiAlN（ダークグレー） -- 表面硬度3,300 HV、最高使用温度800°C。ステンレス鋼、チタン合金、焼入れ材での高速CNC穴あけ加工に適する。酸化アルミニウムバリア層がTiNコーティングでは耐えられない温度域での酸化を防ぐ。ステップドリルのスパイラルフルートタイプにも使用される。
- AlTiN+TiSiN（ブロンズ） -- マルチレイヤーナノコンポジット。鋼加工における超硬リーマのデフォルトコーティングとして適する。TiSiN外層が研磨摩耗下で自己再生硬度を発揮し、単層TiAlN比でリーマ寿命を延長する。
- TiAlSiN（ブラック） -- 高温タイプ。900°Cを超える断続切削や過酷な条件に適する。シリコン含有によりSi₃N₄粒界ネットワークが形成され、熱サイクル下でも硬度を維持する。
コーティングのミスマッチ
TiAlNのような高温コーティングを通常のHSSドリルに適用しても効果は得られない -- コーティングに関わらず母材が550°Cで軟化するためである。コーティング等級は母材等級に合わせること：HSS-CoにはTiN、超硬にはTiAlN/AlTiNを選定する。
センタードリル vs スポットドリル -- 正しいスターターの選び方
**センタードリルとスポットドリルは互換性がない。センタードリル（DIN 333）は60°の旋盤用センター穴を加工し、スポットドリル（90°または120°）はCNC穴あけの剛性の高い開始点を作る。**この2つの混同は、スターター穴に関する最も一般的な誤りの一つである。
センタードリル（DIN 333）は60度の面取りとパイロット穴を同時に加工する。主な用途は旋盤の心押し台支持用のセンター穴加工である。タイプA（コンパクトボディ、ボディ径3.15-20 mm）は軽作業に適し、タイプB（大径ボディ、深い面取り）は重切削旋削および大型ワークの位置決めに安定性を発揮する。
スポットドリルは、後続のツイストドリルのための開始点を作ることに特化した剛性の高い短いボディを持つ。通常90°または120°のポイント角で、同径のセンタードリルより高い剛性を備える。
| 判定基準 | センタードリル（DIN 333） | スポットドリル |
|---|---|---|
| 主な用途 | 旋盤用センター穴 | ドリル開始点 |
| ポイント角 | 60°（標準） | 90°または120° |
| ボディ剛性 | 中程度 -- パイロット部が長い | 高い -- 短く太い設計 |
| CNCスポットドリル加工 | 小径穴には使用可能 | 位置精度で優位 |
| 面取り機能 | あり -- 60°面取り内蔵 | なし |
| 深さ対径比 | パイロット深さ1:1～2:1 | 0.5:1のくぼみのみ |
**CNC加工で位置精度が重要な場合、センタードリルよりも90°または120°の専用スポットドリルが一般的に推奨される。短く太いボディのため、スラスト荷重下でのたわみが小さい。**芯間旋削用に60度面取りが必要な場合や、ドリルと面取りの複合工程で工具交換を削減したい場合にはセンタードリルを使用する。
リーマの選定 -- スパイラルフルート vs ストレートフルート
**リーマ加工は通常、ドリル穴をH9からH7公差（10 mm穴で15 µmの範囲）に仕上げ、面粗度Ra 0.4-1.6 µmを達成するために必要とされる。**スパイラルフルートとストレートフルートの2種類が、異なる穴形状に最適化されている。
スパイラルフルートリーマはヘリカル切れ刃により切りくずを上方へ排出する。止まり穴では底部から切りくずが抜けないため、このタイプが推奨される。超硬製で4溝（3-5 mm）または6溝（6-16 mm）があり、メトリック3-16 mm、インチ1/8"-1/2"に対応する。
ストレートフルートリーマは軸方向の切れ刃で切りくずを下方へ排出する。切りくずが自由に落下できる通り穴の標準的な選択肢であり、サイズ範囲と溝数の構成はスパイラルタイプと同じである。
旋盤やラジアルボール盤で使用するモーステーパーシャンク機械リーマについてはISO 521が該当する寸法規格であり、本ガイドのパラレルシャンク超硬リーマは一般的なDIN/ISO H7公差慣行に準拠する。
| 要素 | スパイラルフルート | ストレートフルート |
|---|---|---|
| 穴の種類 | 止まり穴 | 通り穴 |
| 切りくず方向 | 上方（穴の外へ） | 下方（穴を貫通） |
| 面粗度 | Ra 0.4-0.8 um（標準的） | Ra 0.8-1.6 um（標準的） |
| びびり耐性 | 高い -- ヘリカル切削 | 低い -- 全幅切削 |
| 剛性 | やや低い | 高い |
| コスト | 同等 | 同等 |
✦ スパイラルフルートリーマが最適な用途
- 切りくずを上方に排出する必要がある止まり穴
- 断続切削（交差穴、キー溝）
- 長くつながった切りくずを生じる被削材
- Ra 0.8 um未満の仕上げ面が求められる加工
✦ ストレートフルートリーマが最適な用途
- 下方への切りくず排出が可能な通り穴
- 短い穴（深さが径の2x未満）
- 破断した切りくずを生じる脆性材料（鋳鉄、真鍮）
- びびりが問題にならない場合の最大剛性
切削速度、送り、および実践的な推奨事項
**リーマ加工はドリル加工より低速が求められ、同じ被削材でHSSリーマはドリル速度の30-50%、超硬リーマは50-70%が通常の目安である。**ドリル穴はリーマ径に対して0.1-0.3 mm（0.004-0.012"）小さくする -- 仕上げ代が多すぎるとびびりと早期摩耗を招き、少なすぎると切削せずに擦れるだけとなる。
鋼（30 HRCまで）における超硬リーマの推奨開始パラメータ：
- 切削速度：60-100 m/min（同じ被削材でのドリル速度の約50-70%）
- 1回転あたりの送り：0.1-0.3 mm/rev（ドリルより大きい -- リーマは安定した切りくず負荷が必要）
- 仕上げ代：径で0.15-0.25 mm
- クーラント：鋼ではフラッドクーラントを強く推奨。止まり穴にはスルーツール方式が望ましい
アルミニウムおよび非鉄金属の場合：
- 切削速度：100-200 m/min
- 1回転あたりの送り：0.15-0.4 mm/rev
- 構成刃先を防ぐためノンコーティング超硬リーマを使用する
**判断の目安：**穴公差がH9以上であれば、品質の高い135°スプリットポイント M35ドリルでリーマなしでも許容できる結果が得られることが多い。H7以下にはドリルで下穴を加工した後リーマで仕上げる。H6やボア仕上げが求められる場合は、ドリル→リーマ→ボーリングまたはドリル→リーマ→ホーニングの工程を検討する。
用途別ドリル・リーマ選定早見表
以下の表は、最も一般的な穴あけシナリオを推奨工具、材種、初期切削速度帯に対応付けたものである。一次選定の参考とし、実際の機械とセットアップに基づいて確認すること。
特定の用途に対してドリルタイプとリーマタイプを正しく組み合わせることが、穴あけ工程で最も効果の大きい判断となる。工具形状やコーティング等級の選択ミスは、スクラップと再研削のコストが工具本体を上回る。
| シナリオ | 工具タイプ | 材種 | 速度範囲 | 理由 |
|---|---|---|---|---|
| 一般CNC穴あけ、30 HRCまでの軟鋼 | 135°スプリットポイント ジョバードリル（DIN 338） | M35 HSS-Co + TiN | 30-45 m/min | セルフセンタリングポイントによりスポットドリル工程を省略。M35コバルトは620°Cの赤熱硬度を維持 |
| 量産穴あけ、鋼+ステンレス鋼 | 135°スプリットポイント ジョバードリル | 超硬 + TiAlN | 80-200 m/min | 超硬により3-5x高速加工が可能。TiAlNは800°Cのドライ切削に耐える |
| 35 HRC超の焼入れ鋼の穴あけ | 140°ポイントドリル | 超硬 + AlTiN | 40-80 m/min | 大きいポイント角がスラストを20-25%低減し、硬い母材の入口チッピングを防ぐ |
| 薄板、アルミニウム、プラスチック、多径加工 | ステップドリル（4-38 mm） | HSS-Co + TiAlN スパイラル | 20-60 m/min | 1本で5-14本のドリルを代替。スパイラルフルートがアルミの長い切りくずを排出 |
| CNCスターター穴、位置精度重視 | 90°または120°スポットドリル | 超硬 | 60-100 m/min | 短く太いボディでセンタードリルよりたわみが少なく、±0.025 mmの位置精度を維持 |
| H7止まり穴、鋼 | スパイラルフルートリーマ（4-6溝） | 超硬 + AlTiN+TiSiN | 60-100 m/min | ヘリカルフルートが切りくずを止まり穴から上方へ排出し、再切削を防止 |
| H7通り穴、鋼 | ストレートフルートリーマ（4-6溝） | 超硬 + AlTiN+TiSiN | 60-100 m/min | 軸方向フルートが切りくずを下方へ排出。全幅切削により剛性を付加 |
| H7穴、アルミニウムおよび非鉄金属 | ストレートまたはスパイラルフルートリーマ | 超硬、ノンコーティング | 100-200 m/min | ノンコーティング刃先が低融点合金の溶着による構成刃先を防止 |
ドリルタイプは加工に、リーマタイプは穴に合わせる。
一般CNC穴あけ加工には135°スプリットポイント M35 HSS-Co ジョバードリル（DIN 338）を使用する -- セルフセンタリング性能があり30 HRCまでの鋼に対応する。H7公差が求められる場合は、止まり穴にスパイラルフルート超硬リーマ、通り穴にストレートフルートリーマを追加する。センタードリルは旋盤作業に、ステップドリルは薄板加工に限定する。コーティング等級は母材等級に合わせる：HSS-CoにはTiN、超硬にはAlTiN+TiSiNを選定する。
センタードリルとスポットドリルはどのように使い分けるべきか？
センタードリル（DIN 333）は芯間旋削用の60度面取りが必要な場合、またはパイロット穴と面取りの複合加工で工具交換を削減したい場合に使用する。CNC加工で平面の位置精度が重要な場合は、短く剛性の高いボディを持つ90度または120度の専用スポットドリルが推奨される。
H7とH9の穴公差の違いは何か？
ISO 286-2に基づき、10 mm穴（6-10 mm範囲）のH7は+0.000～+0.015 mm（15 µmの範囲）、H9は+0.000～+0.036 mm（36 µmの範囲）である。H7は通常ドリル後のリーマ加工が必要となる。H9は精密研削ツイストドリル単体で達成できることが多い。
スパイラルフルートリーマとストレートフルートリーマのどちらを選ぶべきか？
止まり穴にはスパイラルフルートを選択する -- ヘリカル切削作用が切りくずを上方へ引き出し、穴内部での再切削とそれに伴う面粗さの悪化を防ぐ。切りくずが自由に下方へ落ちる通り穴にはストレートフルートを選択する。ストレートフルートは径の2×未満の短い穴でも剛性を付加する。いずれも超硬製でH7公差（10 mm穴で±0.015 mm）を達成できる。
M35 HSS-Coが鋼の穴あけで標準HSSより優れる理由は何か？
M35は5%のコバルトを含有し、赤熱硬度を550°Cから620°Cに、全体硬度を63-65 HRCから66-68 HRCに引き上げる。これにより標準M2 HSSと比較して、鋼およびステンレス鋼の加工で30-50%高い切削速度と1.5-2x長い工具寿命が得られる。
リーマ加工の仕上げ代はどの程度が適切か？
鋼加工の超硬リーマでは径で0.1-0.3 mm（0.004-0.012インチ）を残す。仕上げ代が0.3 mmを超えると過剰な発熱とびびりが生じる。0.05 mm未満では切削ではなく擦れとなり、光沢面と面粗度の悪化、フランク摩耗の促進を招く。
