穴あけきりもみ｜ドリル加工の原理・工具・条件

穴あけきりもみ

穴あけきりもみは、板金・機械加工において所定位置に丸穴を形成する基本工程であり、罫書き・ポンチングによる位置決めからドリルによる下穴加工、必要に応じた面取り（カウンターシンク）や座ぐり（カウンターボア）、リーマ仕上げやタップ下穴形成までを含む一連の作業を指す。生産現場ではボール盤やマシニングセンタでのドリル加工が主流であるが、現場調整や狭所では手工具の錐を用いた「きりもみ」も行われ、いずれも寸法精度、位置精度、表面粗さ、穴品質（バリ・真円度・直角度）を満たすことが要求される工程である。

Table Of Contents

定義と目的

穴あけきりもみは、素材に円筒形の貫通穴または止まり穴を形成し、後工程（リーマ仕上げ、タップ加工、リベット・皿ねじ用の座形成）に適した下地を与えることを目的とする。ドリル加工ではスパイラルドリルによる切削で切粉を排出しながら穴を成形する。手工具の錐による「きりもみ」は、低速・高制御性を活かして薄板や木材、仮組立での穴位置合わせに適用される。カウンターシンクの代表角は90°（JIS系の皿ねじ）、82°（inch系）、100°（航空機部材での例）であり、製品仕様に合わせて選定する。

工程の流れ

  1. 位置決め：罫書き後、センターポンチで中心を明確化する。
  2. センタ穴形成：センタドリルで食いつきを安定化する。
  3. 下穴加工：スパイラルドリルで所定径−αの下穴をあける（タップ下穴など）。
  4. 必要な座形成：カウンターシンク（面取り）やカウンターボア（座ぐり）を行う。
  5. 仕上げ：要求精度に応じてリーマで寸法仕上げ、またはタップでねじ立て。
  6. エッジ処理：バリ取り・面取りで安全性と組立性を確保する。

工具と幾何

ドリルはねじれ角、ポイント角、刃形状で切削性が決まる。汎用のポイント角は118°、硬材や薄板の食いつき改善には135°が用いられる。材料はHSSや超硬が中心で、量産や硬切削ではTiNやTiAlNなどのコーティングで耐摩耗性を高める。薄板にはステップドリル、精密な面取りには90°のカウンターシンクを用いる。センタドリルは剛性が高く、振れや歩留まりを抑える前加工として有効である。難削材や高能率加工ではクーラントスルー工具や超硬ソリッド、条件次第でCBN・PCD系工具の適用も検討する。

寸法・公差と設計上の勘所

  • 位置度と直角度：穴の基準は基準面（治具当たり面）に取り、位置度・直角度の要求に応じてセンタ穴→下穴→仕上げの順序を厳守する。
  • 下穴径：リーマ仕上げを前提とする場合、仕上がり径より0.1～0.3 mm程度小さく設定する。タップ下穴は目安として「呼び径−ピッチ」（例：M6なら5.0 mm）を基本に材質とねじ精度で微修正する。
  • 面取り量：組立性とバリ隠しを目的にC0.2～C0.5程度を標準とし、皿ねじ座は指定角度のカウンターシンクで頭部外径と面座りを両立させる。
  • 表面粗さ：ドリル仕上げでRa3.2～6.3 μmが一般的、リーマ仕上げでRa1.6 μm程度まで狙える。
  • 薄板対策：裏バリを抑えるため、裏当て材の使用やペックドリリングで切粉噛みを回避する。

代表角度・推奨の目安

  • カウンターシンク角：90°（JIS皿ねじ）、82°（inch系）、100°（航空機部品での例）。
  • ポイント角：118°（汎用）、135°（硬材・薄板・位置精度重視）。
  • チャムファ量：C0.2～C0.5（小ねじ）、C0.5～C1.0（中ねじ）を目安とする。

加工条件と品質管理

切削速度VcはVc=π×D×N/1000（m/min）で見積もり、材質と工具で回転数Nを決める。一般鋼（S45C）に対するHSSは約15～25 m/min、超硬は60～120 m/minを起点に、送りはφに応じて0.05～0.25 mm/rev程度で調整する。深穴や粘い材にはペックドリリングを適用し、切粉排出と冷却性を確保する。クーラントは焼付きとビビリの抑制に有効で、非鉄には水溶性、難削材には油性の選択が多い。検査はノギス・ピンゲージ・ハイトゲージで寸法と位置を確認し、量産ではゲージ管理とSPCでばらつきを監視する。

不具合と対策

  • バリ・面荒れ：鋭利刃先と適正送り、裏当て材、仕上げ面取りで抑制。
  • 歩き（位置ずれ）：センタポンチ、センタドリル、剛性の高い治具・短い突き出しで対策。
  • 真円度不良・テーパ：摩耗ドリルの交換、ガイドブッシュやパイロットドリルの併用。
  • 焼付き・溶着：切削油の増量、回転数低減、断続送りで熱を逃がす。
  • 切粉噛み：ペックサイクル（G83等）やエアブローで排出性を高める。
  • 仕上がり径オーバ：リーマ仕上げへ工程分割、ドリル径の見直しと刃先修正。

設備・治具と安全

設備は卓上ボール盤からCNCマシニングまで幅広い。バイス、Vブロック、クランプで確実に固定し、ドリルチャックやERコレットの振れを点検する。薄板はサンドイッチ固定でバリと歪みを抑える。安全面では、切粉の巻き込み防止のため手袋の使用を制限し、保護メガネ・防護カバー・非常停止の常備を徹底する。飛散切粉はフックやブラシで除去し、コンプレッサの直噴で人体に向けないことが重要である。

適用範囲と関連工程

穴あけきりもみは、鋼、ステンレス、アルミ、樹脂、木材など広範な被削材に適用される。高精度のはめあい穴はリーマ仕上げで寸法を決め、ねじ締結部はタップ下穴からのねじ立てで機能を付与する。皿ねじの面座りやバリ隠しには所定角のカウンターシンクが有効である。CNCではG81（標準穴）、G82（ドウェル付）、G83（ペック）などの固定サイクルで安定した品質とタクト短縮が図れる。設計・製造は図面の幾何公差、面取り指示、下穴径の根拠を明記し、工程設計と検査計画を整合させることが生産性と品質の両立に直結する。