ダイヤドリルとは
ダイヤドリルとはダイヤモンドで加工された電動ドリルのことです。ダイヤモンドは物質の中でもほぼ最強の硬度があり、様々な工具で用いられていました。とりわけ電動ドリルのような切削工具では高速で回転しながら対象物を削るため、精度高く真円に近かったり真っ直ぐな穴を空けるためには硬度が高く、耐久性に優れた材質を用いる必要があります。
ダイヤドリルは材質によらず安定して穴を開けられ、耐摩耗性にも優れており様々な用途で幅広く用いられています。例えば石材やガラス、瓦やアルミ板などの穴あけにダイヤドリルは使われています。また、高精度な穴あけ加工が必要な場合にもダイヤドリルは有効で、電子部品や光学部品などの加工にも用いられています。
ダイヤドリルの使用用途
ダイヤドリルは様々な材質に対して使用されており、例えば石材やガラスなどが挙げられます。特に精密加工を行う際はドリルを使用し続けても摩耗しないこと、偏った穴が開かないことなど様々な要求を満たす必要があり、硬度が高く削られにくいダイヤドリルが重宝します。
一方で金属は切削時に摩擦熱によって高温になり、ダイヤモンドが溶ける可能性があるためダイヤドリルはあまり推奨されません。特に鉄、鋼は炭素が含まれているため、切削中に炭素同士が接合して耐久性が更に低下する可能性があります。
ダイヤドリルの選び方
ダイヤドリルに限らず、ドリルは加工対象や特徴、用途などから適切な形状、材質の部品を選定する必要があります。例えばドリルの刃の長さが短すぎると十分な長さの穴を開けられませんが、長すぎると切削時の不安定さが大きくなり、穴の精度に影響します。
またドリルの材質にも様々な素材が使われており、ダイヤモンドの他にセラミック、超硬合金、CBNなどが挙げられ、目的に応じて適切な材質のドリルを選定する必要があります。例えば超硬合金は耐摩耗性に優れており、鋼やステンレス、鋳鉄などの切削に用いられています。一方で超硬合金はじん性が低く、刃先が欠けやすいという短所があります。
一方、ダイヤドリルで使われているダイヤモンドは全ての物質の中でも最大の硬度を持つため耐摩耗性が非常に高く、硬い物質の加工にも適しています。また高い精度が求められる穴あけ作業でもダイヤドリルは有効で、例えば電子部品や光学レンズ、樹脂やプラスチックなどの精密加工にも使えます。
ダイヤドリルの種類
ダイヤドリルではCVD(化学気相成長法)などで作られた多結晶ダイヤモンドが使われています。人工的に作られた多結晶ダイヤモンドは自然界に存在するダイヤモンドと同様に非常に高い硬度を有し、耐摩耗性にも優れているためダイヤドリルなどの工具に使われるようになりました。また、ダイヤモンドの付与方法にも様々なものがあり、小さなダイヤモンド粒子を埋め込んだもの、超硬合金の表面をダイヤモンドでコーティングしたものなどがあります。
一方で切削対象の材料として硬いものも増えてきており、ダイヤドリルの種類によっては耐摩耗性や精度に課題が生じています。そのため最近ではダイヤモンド粒子が数十ナノメートルのナノ多結晶ダイヤモンドを含むダイヤドリルも開発されています。ナノ多結晶ダイヤモンドは高精度で鋭い切削が可能な上に、結合剤が含まれないため切削中の摩擦による燃焼も防ぐことが可能で、炭素繊維材料などの切削にも用いられています。
ダイヤドリルと切削油
ダイヤドリルを用いた切削作業では切削油を用いることもあります。切削油とは切削作業時に用いる液体のことで、使用するメリットは潤滑性の向上や冷却作用、溶着を防ぐ作用などです。切削油は水溶性と非水溶性に分類され、それぞれがJISによって分類されています。
水溶性の切削油は水と油から構成されており、潤滑性のほかにも高い冷却効果を持ちます。切削油を使うことで硬度が高いものや摩擦熱が大きく生じるものの穴あけ作業でもダイヤドリルの損傷を防ぎやすく、工具の寿命を長くすることが可能です。