環状カッター

環状カッター（コアドリル、コアカッター、ブローチカッター、トレパニングドリル、ホールソー、カップ型カッターとも呼ばれる）は、金属に穴を開けるために 使用されるコアドリルの一種です。環状カッターは、環状の形状にちなんで名付けられ、穴の周囲の溝のみを切り、中央に固体のコアまたはスラグを残します。^[1]

アニュラーカッターは、スパイラルドリルビットや標準ホールソーよりも高価で効率的な代替品です。アニュラーカッターはホールソーに似ていますが、形状と材質が異なります。最も一般的な 2 つのタイプは、高速度鋼 (HSS) とタングステンカーバイドチップ (TCT) です。

ホールソーに似ていますが、スパイラルドリルビットとは異なり、環状カッターは穴の周囲のみを切断し、中央に円形の「スラグ」を残します。^{[引用が必要]}

環状カッターは、ドリルビットによって生成される高トルク力に対する安定性と、他のタイプのドリルに比べて低いRPM の両方の理由から、ドリルプレスまたは磁気ドリルマシンで使用するのが最適です。

環状カッターは1973年に特許を取得しました。^[2]高速度鋼タイプは1983年に特許を取得しました。^[3]タングステンカーバイドチップタイプは1985年に特許を取得しました。^[4]

環状カッターは開ける穴の周囲だけを切断し、穴の材料全体を切断して除去するため、従来のドリルビットよりも 3 ～ 4 倍高速であると考えられています。^[要出典]また、ツイストドリルビットや金属ホールソーを使用する場合、直径の大きい穴をあけるには事前の穴あけとステップ穴あけ操作が必要ですが、環状カッターでは事前の穴あけとステップ穴あけは不要です。これは 1 回の穴あけ操作です。

環状カッターは歯の数が少なく摩耗が少ないため、環状カッターを使用すると、より高い切削速度と掘削機のより速い送り速度で穴を開けることができます。^[5]

環状カッターはワークピース全体を穴あけ/切断する必要がないため、材料を穴あけするために必要な推力が少なく、したがってエネルギーも少なくて済みます。^[6]

環状カッターの冷却は内部で行われます。内部潤滑はパイロットピンの助けを借りて穴を通して行われます。内部潤滑により、環状カッターはより速く、より効率的に深穴掘削を行うことができます。^[6]

環状カッターは非常に低い回転数（最低50 RPM）を必要とするため、これらのカッターは軽量掘削機やポータブル磁気ベース掘削機で使用されることが多い。^[6]

環状カッターにはさまざまなサイズがあります。環状カッターは、直径12 mm (1/2'') から200 mm (7 7/8'') 以上のものまで用意されています。深さは、一般的に30 mm、55 mm、75 mm、110 mmが利用できます。環状カッターは、直径12 mmから150 mmまで、必要に応じてそれ以上の直径にすることもできます。要件に応じて、さまざまな切断深さ (長さ) の環状カッターを入手できます。^[6]

HSS環状カッターは研削盤で簡単に再研磨でき、穴あけに再利用できます。再研磨は、環状カッターで希望の切断長さが得られるまで行うことができます。^[6]

コアドリルの種類は、製造に使用される材料によって分類されます。主に金属コアドリルは、高速度鋼とタングステンカーバイドのチップで作られています。したがって、商業的に使用されているコアドリルの種類は、HSS コアドリルと TCT コアドリルです。^{[引用が必要]}

HSS コアドリルは、高速度鋼素材で作られています。これらは、市場で最も人気のあるコアドリルまたは環状カッターです。HSS コアドリルは、直径が小さい (つまり 40 mm) ほど安価です。HSS コアドリルは、TCT コアドリルとは異なり、再研磨が可能です。HSS コアドリルは、希望の長さになるまで再研磨して使用します。HSS コアドリルは、耐用年数が長く、耐熱性が高いです。HSS コアドリルの特徴は、これらのコアドリルで穴あけをする際に過度の力をかけずに済むことです。^{[引用が必要]}

HSS 標準コアドリルはM2 鋼で作られています。これらのコアドリルは、コストと再研磨の利点により、西洋諸国で最も人気のあるコアドリルの 1 つです。標準 HSS コアドリルは、軟鋼、構造鋼、アルミニウム、低 BHN のステンレス鋼などの穴あけに使用されます。[引用^が必要]

HSS コバルトは、 M42 スチール製のコア ドリルです。これらのコア ドリルには、HSS に 8% のコバルトが含まれています。これらのコア ドリルは標準 HSS コア ドリルよりも硬く、より硬い材料をドリルするのに優れた性能を発揮します。HSS のコバルト含有量が高いため、より速く、より強く、耐久性があります。^{[引用が必要]コバルト HSS コア ドリルは、}構造用鋼、ステンレス鋼、鋳鉄などの材料をドリルするのに使用されます。 ^{[引用が必要]}

ハードコーティングを施した HSS コアドリルは、コーティング (通常はTiN コーティング)が施されたコアドリルです。これにより、コアドリルの耐熱性が向上し、工具寿命が長くなり、切りくずも除去されます。これらのコアドリルは、最近、標準 HSS コアドリルよりも人気が高まっています。これらのコアドリルは、構造用鋼、ステンレス鋼などに使用されます。^{[引用が必要]}

タングステン カーバイド チップ (TCT) コア ドリルの先端にはタングステン カーバイドが使用されています。これは非常に硬い素材で、硬い素材を切断するのに適しています。TCT コア ドリルは HSS コア ドリルよりも高価ですが、より大きな穴を開ける場合、より高速かつ効率的です。直径が大きい場合 (41 mm 以上) は、TCT コア ドリルの方が安価です。HSS コア ビットよりも先端が破損する可能性が高く、TCT ビットは再研磨できない場合があります。^{[引用が必要]}

標準 TCT コアドリルにはタングステンカーバイドの先端が付いています。このタイプのコアドリルは、最大 150 mm までの幅広い直径で入手できます。これらは、磁気コア掘削機でよく使用されるコアドリルです。これらのコアドリルは、鉄道の線路、 構造用鋼、ステンレス鋼、鋳鉄などの材料の掘削によく使用されます。 ^{[引用が必要]}

ハードコーティング付き TCT コアドリルは、コーティング (通常はTiN コーティング)が施されたコアドリルです。これにより、コアドリルは耐熱性が向上し、工具寿命が長くなり、HSS コアドリルの利点と同様にチップも除去されます。ハードコーティング コアドリルの最大の利点は、これらのカッターが硬い材料のより大きな直径の切断に非常に適していることです。これらのコアドリルは、腐食または風化した材料、構造鋼、ステンレス鋼などの材料の穴あけによく使用されます。^{[引用が必要]}

「ウェルドン シャンク」環状カッターには 2 つの平面があり、これは多くの一般的な磁気ドリル製造業者が採用している従来の方法です。 「ウェルドン シャンク」環状カッターは、2 つの平面領域で 止めねじを締めてチャックに固定します。

「ユニバーサル シャンク」環状カッターには、1 つのフラット グルーブと 3 つのクイック コネクト グルーブがあります。これは、グラブ スクリューを締める負担をかけずに、環状カッターをマグ ドリルにすばやく取り付けるための一般的な方法でもあります。ほとんどの場合、「ユニバーサル シャンク カッター」は「ウェルドン シャンク マシン」で使用できますが、ウェルドン シャンク環状カッターは、追加のアダプターなしでは「ワンタッチ」マシンでは使用できません。「ユニバーサル シャンク カッター」を「ウェルドン シャンク」マシンで使用する場合、締め付け領域 (フラット エリア) は 1 つだけであり、両方のネジを締め付けるのに 100% 十分ではありません。

環状カッターは、へこみやバリを残さずにパイプやチューブに穴を開けるのにも使用できます。

チューブやパイプに簡単に穴を開けるには、環状カッターを磁気ベース ドリル マシンおよびチューブ/パイプ クランプ デバイスと共に使用する必要があります。チューブ クランプ デバイスは、調整可能なチェーンでチューブに固定される金属製のデバイスです。デバイスを固定した後、磁気ドリル マシンをデバイス上に置き、磁石をオンにしてデバイスに固定します。

磁気ドリルマシンの適切な RPM の助けを借りて、環状カッターはチューブに完璧な穴を開けます。

一般的に、チューブやパイプに穴を開けるには HSS 環状カッターが使用されます。これは、TCT 環状カッターではチューブやパイプの曲面により切断歯が破損する可能性が高くなるためです。^{[引用が必要]}

環状カッターは中空なので、デッドゾーン抵抗はありません。切削は開ける穴の周囲のみで行われます。環状カッターは複数の刃先で穴の周囲に均等に負荷を分散するため、必要な推力とエネルギーも比較的少なくなります。^[7]

環状カッターも特別なグレードで製造されており、特に鉄道線路の掘削用に作られています。レール環状カッターは鉄道レールの掘削作業用に設計されています。^[8]特殊な製造技術を備えたレール環状カッターは、レールのような非常に硬く腐食した材料を掘削するために作られています。レール環状カッターにはHSSタイプとTCTタイプがありますが、TCTレールカッターは世界中でより人気があります。

HSS コアドリルは、直径 40 mm までの小さいサイズでは TCT コアドリルよりも安価ですが、直径 41 mm を超えるサイズでは TCT コアドリルの方が HSS よりも安価です。

HSS カッターは切れ味が落ちたら、研削盤で再研磨して再び使用できます。同様に、TCT コアドリルの再研磨も可能ですが、時間がかかります。

TCT コアドリルの欠陥の可能性は高くなります。これは、タングステンカーバイドの先端がコアドリルに接着されており、コアドリルが落ちたり材料に衝突したりすると、先端が破損する可能性が高くなるためです。一方、HSS カッターは完全に単一の材料で作られているため、そのように故障する可能性は低くなります。

TCT カッターは、硬い材料を簡単に切断するために使用されます。特に、硬い材料に大きな直径の穴を開ける場合は、TCT コアドリルを使用すると非常に効果的です。比較すると、HSS コアドリルは、より柔らかい材料や小径の穴を開ける場合によく使用されます。

TCT コアドリルの歯は HSS よりも硬いため、より困難な材料を切断できます。

コアドリルや環状カッターの最大の欠点は、止まり穴をあけることができないことです。コアドリルは中空形状のため、貫通穴しかあけられません。コアドリルのコストはツイストドリルに比べて高いですが、コアドリルで開ける穴1つあたりのコストはツイストドリルに比べて低くなります。これは、1つのコアドリルでツイストドリルの5～10倍の穴を開けることができるためです。^[9]

環状カッターは同じ直径のドリルビットよりも壊れやすく、そのため簡単に破損する可能性があります。また、通常のドリルビットよりもワークピースとの接触面積が大きいため、詰まった場合の除去が困難です。

潤滑剤または冷却剤の使用は、あらゆるタイプの環状カッターで、カッターの寿命を延ばすために重要です。TCT 環状カッターには潤滑剤ではなく冷却剤が必要であり、HSS 環状カッターには冷却剤ではなく切削油が必要です。

液体潤滑剤を使用したオーバーヘッド ドリリングは、ドリリング マシンのモーターに損傷を与える可能性があります。高性能カッティング ペーストは、オーバーヘッドと通常の方向の両方で使用でき、HSS および TCT カッター、およびねじ切りタップとダイスの両方に適しています。

エジェクタピン（パイロットピンとも呼ばれる）には、3つの主な機能があります。^{[引用が必要]}

• センタリング - エジェクタ ピンはセンター パンチ マークに正確に配置されます。磁石をオンにすると、マシンと環状カッターがドリル位置になります。
• 給油 - 自動内部潤滑用の切削油はエジェクタピンを介して供給されます。
• 排出 - バネ式の排出ピンが、環状カッターによって開けられたドリル穴からコアを押し出します。

磁気ドリルにはスピードギアが装備されており、一部の機械には可変速度制御も装備されています。環状カッターの直径と種類に応じて、磁気ドリルの速度を設定する必要があります。^{[引用が必要]}

速度を計算する式は次のとおりです。

${\displaystyle n={\frac {v\,x\,1000}{d\,x\,\pi }}=min^{-1}}$

d = 環状カッターの直径（mm）。

v = 環状カッターの切断速度。

HSSとTCT環状カッターのトレードオフは次のとおりです。^[10]

• コスト - HSS 環状カッターは、直径が 40 mm までの小さいサイズでは TCT よりも安価ですが、直径が 41 mm を超える場合は TCT の方が安価です。
• 再研磨 - HSS 環状カッターは再研磨できますが、TCT の再研磨は可能ですが、超硬合金に必要な形状のためより困難です。超硬合金は適切に研磨しないと簡単に破損する可能性があります。
• 破損 - HSS カッターは 1 枚の鋼で作られていますが、TCT カッターにはろう付けされた歯があり、簡単に破損したり砕けたりする可能性があります。
• 速度 - TCTカッターは、特に大径の穴の場合に高速です。
• 硬度 - TCT カッターは超硬チップにより、より硬い材料を穴あけできます。