ドリルビット

上から：スペード、ブラッドポイント、石工、ツイストドリルビット

ピストルグリップ電動ドリルに取り付けられたドリルビット（左上）

石工用ドリルセット

ドリルビットは、ドリルと共に使用される切削工具で、材料を削り取り、通常は円形の断面を持つ穴を開けます。ドリルビットには様々なサイズと形状があり、幅広い材料に様々な種類の穴を開けられるように設計されています。ドリルビットは通常、ドリルに取り付けられ、ワークピースを切削するために必要な回転力を生み出します。ドリルは、チャック内でシャンクと呼ばれるビットの上端を掴みます。

ドリルには標準化されたドリルビットサイズがあります。ドリルビットとタップの包括的なサイズ表には、メートル法とヤードポンド法のドリルと、必要なねじタップサイズが記載されています。また、非円形断面の穴を開けることができる特殊なドリルビットもあります。^{[ 1 ]}

特徴

ドリルの形状にはいくつかの特徴があります。

• ドリルビットのスパイラル（ねじれ率）は、切削片の除去速度を制御します。高速スパイラル（高ねじれ率または「コンパクトフルート」）ドリルビットは、低速スピンドルで高送り速度の用途に使用され、大量の切削片の除去が求められます。低速スパイラル（低ねじれ率または「細長いフルート」）ドリルビットは、従来から高い切削速度が求められる切削用途や、アルミニウムや銅など、ビットが摩耗したり穴を詰まらせたりする傾向がある材料の切削用途に使用されます。
• 先端角、つまりビットの先端に形成される角度は、ビットが加工される材料によって決まります。硬い材料には大きな先端角が必要であり、柔らかい材料には鋭い先端角が必要です。材料の硬度に適した先端角は、ふらつき、びびり、穴の形状、摩耗率に影響を与えます。
• リップ角とは、被削材の面とリップの側面との間の角度であり、刃先への支持力を決定します。リップ角が大きいほど、リップ角が小さいビットと同じポイント圧力で、ビットはより積極的に切削します。どちらの条件も、工具の拘束、摩耗、そして最終的には壊滅的な故障を引き起こす可能性があります。適切なリップクリアランスの量は、ポイント角によって決まります。ポイント角が非常に鋭角の場合、一度にワークに接触するウェブ表面積が大きくなるため、積極的なリップ角が必要になります。一方、フラットビットは、刃先を支持する表面積が小さいため、リップ角の小さな変化に非常に敏感です。
• ビットの機能的な長さは、掘削できる穴の深さを決定し、ビットの剛性と得られる穴の精度も決定します。長いビットはより深い穴を掘削できますが、柔軟性が高いため、掘削した穴の位置が不正確になったり、意図した軸から外れたりする可能性があります。ツイストドリルビットには、スタブ長さまたはスクリューマシン長さ（短）、非常に一般的なジョバー長さ（中）、そしてテーパー長さまたはロングシリーズ（長）と呼ばれる標準的な長さがあります。

消費者向けのドリルビットの大部分はストレートシャンクで設計されています。産業界の重負荷掘削では、テーパーシャンクのビットが使用されることもあります。その他のシャンク形状としては、六角形や様々な独自のクイックリリースシステムなどがあります。

ドリルビットの直径と長さの比率は通常1:1から1:10です。これよりも高い比率も可能です（例：航空機用ツイストビット、加圧オイルガンドリルビットなど）。しかし、比率が高くなるほど、高品質なドリルビットを製造するための技術的難易度が高くなります。

最適な形状は、穴あけ加工する材料の特性によって異なります。以下の表は、一般的に穴あけ加工される材料に推奨される形状を示しています。

ツールの形状^{[ 2 ]}

ワークピース材質	点角	らせん角	リップリリーフ角度
アルミニウム	90～135	32～48	12～26
真鍮	90～118	0～20	12～26
鋳鉄	90～118	24～32	7～20
軟鋼	118～135	24～32	7～24
ステンレス鋼	118～135	24～32	7～24
プラスチック	60～90	0～20	12～26

材料

窒化チタンコーティングツイストビット

ドリルビットには、用途に応じて様々な素材が使用されています。超硬合金などの硬質材料の多くは鋼よりもはるかに脆く、特にドリルをワークに対して一定の角度で保持していない場合（例えば手持ちの場合）は、破損しやすくなります。

スチール

• 軟質低炭素鋼ビットは安価ですが、刃持ちが悪く、頻繁に研磨する必要があります。木材の穴あけにのみ使用し、針葉樹ではなく広葉樹のビットでも寿命が著しく短くなる可能性があります。
• 高炭素鋼製のビットは、材料の焼入れと焼き戻しによって得られる特性により、低炭素鋼製のビットよりも耐久性に優れています。過熱（例えば、掘削中の摩擦熱）されると、焼き戻しが失われ、刃先が柔らかくなります。これらのビットは木材にも金属にも使用できます。
• 高速度鋼（HSS）は工具鋼の一種です。HSSビットは高炭素鋼よりも硬く、耐熱性もはるかに優れています。金属、広葉樹、その他ほとんどの材料の穴あけに使用でき、炭素鋼ビットよりも高い切削速度を実現しており、炭素鋼に大きく取って代わっています。
• コバルト鋼合金は、高速度鋼のコバルト含有量を増やした合金です。高温でも硬度を維持し、ステンレス鋼などの硬質材料の穴あけに使用されます。コバルト鋼の主な欠点は、標準的なHSSよりも脆いことです。

その他

• タングステンカーバイドをはじめとする超硬合金は非常に硬く、ほぼあらゆる材料の穴あけが可能で、他のビットよりも刃先が長持ちします。この材料は高価で、鋼よりもはるかに脆いため、主にドリルビットの先端に使用されます。ドリルビットの先端には、硬質材料の小片が、硬さの低い金属で作られたビットの先端に固定またはろう付けされています。しかし、ジョブショップでは、超硬合金製のビットが一般的になりつつあります。非常に小さなサイズでは超硬合金製のチップを取り付けるのが困難です。そのため、プリント基板製造など、直径1mm未満の穴を多数開ける必要がある業界では、超硬合金製のビットが使用されています。
• 多結晶ダイヤモンド（PCD）は、あらゆる工具材料の中で最も硬度が高く、耐摩耗性に優れています。PCDは、通常約0.5mm（0.020インチ）の厚さのダイヤモンド粒子層で構成され、焼結体としてタングステンカーバイドの支持体に結合しています。この材料を用いてビットを製造するには、工具の先端に小さなセグメントをろう付けして刃先を形成するか、タングステンカーバイドの「ニブ」の鉱脈にPCDを焼結させます。ニブは後にカーバイドのシャフトにろう付けすることができ、その後、小さな「セグメント」でろう付け不良が発生するような複雑な形状に研磨することができます。PCDビットは、自動車、航空宇宙、その他の産業において、研磨性アルミニウム合金、炭素繊維強化プラスチック、その他の研磨材の穴あけに使用されます。また、摩耗したビットの交換や研磨のために機械を停止させると、非常に大きなコストがかかる用途にも使用されます。 PCD は、PCD 内の炭素と金属内の鉄との反応により過剰な摩耗が生じるため、鉄金属には使用されません。

コーティング

ダイヤモンドコーティングされた2mmのビット。ガラスなどの材料の穴あけに使用します。

• 黒色酸化皮膜は、安価な黒色コーティングです。黒色酸化皮膜は、耐熱性、潤滑性、耐腐食性を兼ね備えており、ハイスビットの寿命を延ばします。
• 窒化チタン（TiN）は非常に硬い金属材料で、ハイスビット（通常はツイストビット）にコーティングすることで、切削寿命を3倍以上に延ばすことができます。研磨後も、コーティングの先端部は切削性能と寿命を向上させます。
• チタンアルミニウム窒化物(TiAlN) も同様のコーティングで、工具寿命を 5 倍以上に延ばすことができます。
• チタンカーボン窒化物 (TiCN) も TiN よりも優れたコーティングです。
• ダイヤモンドパウダーは研磨剤として使用され、タイル、石材、その他の非常に硬い材料の切断に最もよく使用されます。摩擦によって大量の熱が発生するため、ダイヤモンドコーティングされたビットは、ビットやワークピースへの損傷を防ぐために水冷が必要となることがよくあります。
• 窒化ジルコニウムは、Craftsmanブランドの一部のツールのドリルビットのコーティングとして使用されてきました。
• Al-クロムシリコン窒化物（AlCrSi/Ti）Nは、化学蒸着技術を用いて開発された交互ナノ層からなる多層コーティングで、炭素繊維強化ポリマー（CFRP）およびCFRP-Tiスタックの穴あけに使用されます。（AlCrSi/Ti）Nは超硬質セラミックコーティングで、他のコーティングドリルやコーティングなしのドリルよりも優れた性能を発揮します。^{[ 3 ] [ 4 ]}
• BAMコーティングはホウ素-アルミニウム-マグネシウムBAlMgB14で、複合掘削にも使用される超硬質セラミックコーティングです。^{[ 3 ] [ 5 ]}

ユニバーサルビット

汎用ドリルビットは、木材、金属、プラスチック、その他ほとんどの材料に使用できます。

ツイストドリルビット

ツイストドリルビットは、現在最も多く生産されているタイプです。円筒形のシャフトの先端に螺旋状の溝が刻まれており、この溝がアルキメデスのねじのように作用して、切りくずを穴から 押し出します。

現代のツイストドリルビットは、1860年にジョセフ・ホイットワース卿によって発明されました。後にマサチューセッツ州イーストブリッジウォーターのスティーブン・A・モースによって改良され、ねじれのピッチが実験されました。^{[ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]}元々の製造方法は、丸棒の両側に2つの溝を切り、その後、丸棒をねじって（工具の名前の由来）、らせん状の溝を作るというものでした。今日では、ドリルビットは通常、丸棒を回転させながら研削ホイールの上を移動させ、ヘリカルギアを切削するのと同じ方法で溝を切削することで製造されます。

ツイストドリルビットの直径は0.002～3.5インチ（0.051～88.900 mm）^{[ 9 ]}で、長さは最大25.5インチ（650 mm）です。^{[ 10 ]}

刃先の形状と研磨は、ビットの性能を左右します。小さなビットは、正しく研磨するのが難しく、交換費用も高額なため、鈍くなって廃棄されることがよくあります。大型のビットには、専用の研磨治具が利用可能です。また、ツイストドリルビットの切削面を研磨または再形成し、特定の材料に最適なビットに仕上げるため の専用工具グラインダーも利用可能です。

メーカーは、特定の機械や切削対象材料に合わせて、形状や材質を変えた特殊バージョンのツイストドリルビットを製造できます。ツイストドリルビットは、最も幅広い工具材質から選択できます。しかし、産業用ユーザーであっても、ほとんどの穴あけは標準的な高速度鋼ビットで行われます。

浅い先端角を示す5mmの超硬ビット

最も一般的なツイストドリルビット（一般的な金物店で販売されているもの）の先端角は118度で、木材、金属、プラスチックなど、ほとんどの材料に使用できますが、それぞれの材料に最適な角度で使用した場合ほど優れた性能を発揮しません。ほとんどの材料において、ドリルビットが動いたり食い込んだりすることはありません。

90度などのより急激な角度は、非常に柔らかいプラスチックなどの材料に適していますが、硬い材料では急速に摩耗します。このようなビットは一般的に自動始動性があり、非常に速く切削できます。150度などのより緩やかな角度は、鋼鉄などのより硬い材料の穴あけに適しています。このタイプのビットはスターターホールが必要ですが、適切な送り速度で使用すれば、ビットが引っかかったり早期に摩耗したりすることはありません。

先端角のないドリルビットは、止まり穴や平底穴が必要な状況で使用されます。これらのビットはリップ角の変化に非常に敏感で、わずかな変化でもドリルビットの切削速度が不適切になり、早期摩耗につながる可能性があります。

ロングシリーズドリルビットは、通常よりも長いツイストドリルビットです。しかし、フルート内の切粉を除去し、ビットの破損を防ぐために頻繁にドリルビットを引き抜く必要があるため、日常的な深穴掘削には最適な工具ではありません。深穴掘削には、ガンドリル（スルークーラントドリル）ビットが適しています。

• 
  ツイストドリルビットの刃先
• 
  モールステーパーシャンク付きツイストドリルビット
• 
  11 ⁄ 32 インチ（8.7313 mm）ドリルビット - ロングシリーズモールス、プレーンモールス、ジョバー

ステップドリルビット

ステップドリルビットは、先端が異なる直径に研磨されたドリルビットです。研磨された直径と元の直径の移行部分は、カウンターボアを形成する場合は直線状、カウンターシンクを形成する場合は角度が付いています。このタイプの利点は、両方の直径が同じ溝特性を持つため、アルミニウムなどの柔らかい材料を穴あけする際にビットが詰まるのを防ぐことです。一方、スリップオンカラー付きのドリルビットには、この利点はありません。これらのビットのほとんどは、用途に合わせて特注品として製造されるため、価格が高くなります。^{[ 11 ]}

ユニビット

ユニビットのペア

ユニビット（ステップドリルビットとも呼ばれる）は、階段状の形状を持つ円錐形のビットです。[ 11 ]その^{設計により、} 1本のビットで幅広いサイズの穴あけが可能です。先端が尖ったビットもあり、自動で穴あけが始まります。大型のビットは先端が鈍く、穴の拡大に使用されます。

ユニビットは、板金^{[ 11 ]}や一般建設業で広く使用されています。1本のドリルビットでカウンタートップに必要な範囲の穴あけが可能で、備品の設置を迅速化します。ユニビットは、合板、パーティクルボード、乾式壁、アクリル、ラミネートなどの柔らかい材料によく使用されます。非常に薄い板金にも使用できますが、金属はビットの摩耗や鈍化が早い傾向があります。

ユニビットは、薄鋼板、アルミニウム、またはプラスチック製のボックスやシャーシを扱う電気工事に最適です。ユニビットの短い長さと、仕上げ穴の直径を自由に調整できる機能は、シャーシやフロントパネルの作業において大きな利点となります。仕上げ穴は、特にプラスチックの場合、非常に滑らかでバリのない仕上がりになることがよくあります。

ユニビットのもう一つの用途は、他のビットで削り残した穴のバリ取りです。次の段差サイズに急激に変化することで、刃先がワークの入口面からバリを削り取ることができます。しかし、ストレートフルートは切りくずの排出性が低く、高速回転するスパイラルツイストドリルビットよりも、穴の出口側にバリが発生することがあります。

ユニビットはハリー・C・オークスによって発明され、1973年に特許を取得しました。 ^{[ 12 ]} 1980年代には特許が切れるまでユニビット社のみが販売していましたが、その後他社にも販売されました。ユニビットはアーウィン・インダストリアル・ツールズの商標です。

段付きドリルはハリー・C・オークスによって発明されたとされていますが、実際にはジョージ・ゴッドボルドによって考案され、1960年代にロンドンのワンズワースにあるブラッドリー・エンジニアリング社によって初めて製造され、「ブラッドラッド」と名付けられました。この名称で販売されていましたが、特許がホールズ社（Halls Ltd.uk）に売却され、現在も同社で製造されています。

ホールソー

1.25インチ（32 mm）ホールソービット

ホールソーは、短い円筒形の開口部に鋸歯が付いた形状で、薄い材料に比較的大きな穴を開けるために使用されます。多くのドリルが穴の内部の材料をすべて削り取るのとは異なり、ホールソーは穴の縁の部分のみを削り取り、材料をそのままの円盤状に切り出します。木材、板金、その他の材料に大きな穴を開けるのに使用できます。

金属用

センター＆スポッティングドリルビット

センタードリルビット、1～6番

センタードリルビットは、スロコムドリルビットとも呼ばれ、金属加工で、より大きなサイズのドリルビットの開始穴を開けたり、旋盤センターを取り付けるための円錐形の窪みをワークピースの端に作ったりするのに使用されます。どちらの用途でも、ビットは穴の中心を確立するか、旋盤センター用の円錐形の穴を作るため、名前は適切に思われます。しかし、センタードリルビットの本来の目的は後者のタスクであり、前者のタスクはスポッティングドリルビットで最もよく行われます(詳細は以下で説明します)。とはいえ、用語とツールの用途が頻繁に一緒に使用されるため、サプライヤーは、注文されている製品が何であるかを明確にするために、センタードリルビットをドリルとカウンターシンクの組み合わせと呼ぶ場合があります。これらには 00 から 10 (最小から最大) の番号が付けられています。

旋盤センターの穴あけに使用

センタードリルビットは、「センター間」製造工程（通常は旋盤または円筒研削盤）において、円錐状の穴を開けるために使用されます。つまり、センター（回転中心、デッド中心、または駆動中心）が部品を軸を中心に位置決めするための位置決めを提供します。センター間で加工されたワークピースは、ある工程（例えば旋盤での旋削）から安全に取り外し、後続の工程（例えば研削工程）でセットアップすることができ、形状の同軸度の損失はごくわずかです（通常、 TIR（ Total Indicator Reading）は0.002インチ（0.05 mm）未満です。円筒研削工程では、条件が適切であれば、TIR < 0.0001インチ（0.003 mm）を維持します）。

穴の中心点の検出に使用

従来のツイストドリルビットは、未処理の掘削面ではドリルビットが振れやすい傾向があります。一度ビットが振れてしまうと、中心に戻すのは困難です。センタードリルビットは短いため、掘削開始時の振れが少なく、適切な掘削開始点となることがよくあります。

上記はセンタードリルビットの一般的な使用方法ですが、技術的には誤った方法であり、生産現場での使用は避けるべきです。従来のドリルビット（高速度鋼（HSS）ツイストドリルビットで掘削した穴）の掘削開始に適した工具は、スポッティングドリルビット（米国ではスポットドリルビットと呼ばれます）です。スポッティングドリルビットの内角は、従来のドリルビットと同じかそれ以上に設定する必要があります。そうすることで、ドリルビットの角に過度のストレスがかからず、ドリルビットの早期破損や穴品質の低下を防ぐことができます。

現代のソリッドカーバイドビットのほとんどは、スポットドリルビットやセンタードリルビットと併用すべきではありません。ソリッドカーバイドビットは、それ自体で穴を掘削するように特別に設計されているからです。通常、スポットドリルを使用すると、ソリッドカーバイドビットの早期破損や穴品質の低下を引き起こします。ソリッドカーバイドドリルビットを使用する際に、スポットドリルビットやセンタードリルビットで穴の面取りが必要と判断された場合は、穴を掘削した後に面取りを行うのがベストプラクティスです。

ハンドドリルで穴あけ作業を行う場合、ビットの柔軟性が不正確さの主な原因ではなく、ユーザーの手が原因となります。そのため、このような作業では、下穴を開ける前にセンターポンチを使用して穴の中心を測ることがよくあります。

コアドリルビット

さまざまなサイズのHSSコアドリル

磁気コアドリル機で環状カッター（コアドリル）で穴を開ける

コアドリルビットという用語は、まったく異なる 2 つのツールに使用されます。

穴を拡大する

既存の穴を拡大するために使用するビットをコアドリルビットといいます。既存の穴は、鋳物から採取した中子または打ち抜き（パンチング）穴から得られる場合があります。この名称は、鋳造用の鋳型に挿入される円筒状の中子によって生じた穴をドリルで削り出す際に最初に使用されたことに由来しています。中子は、製品に不規則な穴を残します。このコアドリルビットは中実です。

これらのコアドリルビットは、切削点や穴あけを開始する手段がないため、リーマーと外観が似ています。3枚または4枚の刃を備えているため、穴の仕上がりが向上し、ビットの切削が均一になります。コアドリルビットは、除去する材料の量においてリーマーとは異なります。リーマーは、穴をわずかに拡大するだけのもので、リーマーのサイズに応じて0.1ミリメートルから1ミリメートル程度までの範囲で変化します。一方、コアドリルビットは、穴のサイズを2倍に拡大するために使用されることもあります。

通常の2枚刃ツイストドリルビットを使用して、鋳物コアから生じた穴を拡大すると、きれいな仕上がりにはなりません。穴は真円度が下がり、中心がずれ、仕上がりも悪くなる可能性があります。また、2枚刃ドリルビットは、製品に発生する可能性の ある突起物（バリなど）を引っ掛ける傾向があります。

コアの抽出

中空の円筒形のビットは、環状断面の穴を掘削し、内側の円筒状の物質（「コア」）はそのまま残し、多くの場合は除去します。このビットは、コアドリルビットまたはアニュラーカッターとも呼ばれます。他のドリルとは異なり、その目的は単に穴を開けることではなく、コアを回収することです。ダイヤモンドコアドリルビットは、工作物に環状の穴を掘削するために使用されます。同様の形状の大型ビットは地質学調査に使用され、堆積物や氷に深い穴を掘削した後、直径数センチメートルの掘削された物質のコアがそのまま含まれたドリルビットを回収し、地層の調査を行います。

皿穴ビット

皿穴とは、製造物に開けられた円錐状の穴のことです。皿穴ビット（単に皿穴と呼ばれることもあります）は、このような穴を開けるために使用されるカッターです。一般的な用途は、皿穴の形状と正確に一致するボルトやネジの頭を、周囲の材料の表面と面一に、またはそれより下に収めることです。（比較すると、カウンターボアは六角頭のキャップスクリューを使用できる平底の穴を開けます。）皿穴は、ドリル加工やタッピング加工で残ったバリを取り除くのにも使用されます。

エジェクタードリルビット

中径から大径（直径約3 ⁄ 4～4インチ、19～102 mm）の深穴掘削にほぼ限定して使用されます。エジェクタードリルビットは、先端に特殊設計の超硬カッターを備えています。ビット本体は、実質的にチューブの中にチューブが入った構造です。洗浄水は2つのチューブの間を流れ、チップはビットの中心を通って排出されます。

ガンドリルビット

ガンドリルは、ドリルの中空本体を通じて切削面へ 切削液（圧縮空気または適切な液体）を注入できる直線溝付きドリルです。

インデックス可能なドリルビット

インデキサブルドリルビットは、主にCNCやその他の高精度機器または製造装置で使用され、直径と長さあたりのコストが最も高い、最も高価なタイプのドリルビットです。インデキサブル旋盤工具やフライスカッターと同様に、交換可能な超硬合金またはセラミックインサートを切削面として使用することで、ツールグラインダーの必要性を軽減します。1つのインサートが切削の外側半径を担当し、もう1つのインサートが内側半径を担当します。これは摩耗の少ない作業であるため、ツール自体がポイントの変形を処理します。シャンクは消耗しないため、ビットは平均的なドリルビットよりもはるかに耐摩耗性のために硬化およびコーティングされています。ほぼすべてのインデキサブルドリルビットには、頻繁な使用でもツールの寿命を延ばすために複数のクーラントチャネルがあります。また、ストレートフルート、ファーストスパイラル、マルチフルート、さまざまな切削面形状など、奇妙な構成ですぐに入手できます。

通常、インデックス付きドリルビットは、ビット径の約5倍以下の深さの穴に使用されます。非常に高い軸方向負荷に耐えることができ、非常に高速に切削できます。

左手ビット

1 ⁄ 8インチの左利き用ドリルビット

左利きビットはほとんどの場合ツイストビットであり、主に反復加工産業において、スクリューマシンやドリルヘッドに使用されます。左利きのドリルビットは、スピンドルを反転できない場合や、機械の設計上左利きで動作させる方が効率的である場合でも、加工作業を続行できます。より汎用性の高いCNC工作機械の使用が増えたため、加工作業に専用の工作機械が必要だった時代と比べて、左利きのドリルビットの使用は少なくなっています。

スクリューエクストラクターは、基本的に特殊な形状の左利き用ビットで、一般的な右ねじを取り外すために使用されます。このようなねじは、頭が破損していたり​​、ドライバーの先端が噛み合わないほど損傷がひどく、ドライバーが使用できない状態です。エクストラクターを損傷した頭に押し当て、反時計回りに回転させると、損傷した頭に引っ掛かり、その後ネジを反時計回りに回して緩めることができます。穴の奥深くでネジが折れた場合、エクストラクターセットには適切な直径の左利き用ドリルビットが含まれていることが多く、ネジに左方向に掴み穴を開けることで、折れたネジがそれ以上締め付けられるのを防ぎます。

金属製スペードビット

金属用スペードドリルビットは、ツールホルダーとインサートと呼ばれる挿入可能な先端部からなる2つの部分から構成されています。インサートのサイズは、7 ⁄ 16インチから2.5インチ（11 mmから64 mm）まで様々です。ツールホルダーには通常、クーラント用の穴が貫通しています。^{[ 13 ]}スペードドリルビットは、ビット径の約10倍の深さまで切削可能です。このタイプのドリルビットは、段付き穴の加工にも使用できます。

ストレートフルートビット

ストレートフルートドリルビットは、ツイストドリルビットのような螺旋状のねじれがありません。材料に食い込んだり引っかかったりする傾向が少ないため、 銅や真鍮の穴あけに使用されます。

トレパン

トレパンは、ボーリング・トレパニング協会（Boring and Trepanning Association）にちなんでBTAドリルビットと呼ばれることもあり、環状部を切削し、中心コアを残すドリルビットです。トレパンには通常、複数の超硬合金インサートが取り付けられており、切削チップを冷却し、穴から切り屑を排出するために水を使用します。トレパンは、大口径および深穴の切削によく使用されます。一般的なビット径は6～14インチ（150～360 mm）、穴の深さは12インチ（300 mm）から71フィート（22 m）までです。

木材用

ブラッドポイントビット

10.5 mmのブラッドポイントドリルビット

ブラッドポイントドリルビット（リップアンドスパードリルビット、ダボドリルビットとも呼ばれる）は、木材の穴あけに最適化された ツイストドリルビットのバリエーションです。

従来のツイストドリルビットは、平らな被削材に当てると、ドリルビットが横滑りする傾向があります。金属加工の場合は、スポッティングドリルビットで下穴を開けることで、この問題に対処できます。木材加工の場合は、ブラッドポイントドリルビットが別の解決策となります。ドリルビットの中心には、ツイストドリルビットの真っ直ぐなノミではなく、鋭い先端を持つスパーが設けられており、木材を切断するための4つの鋭い角があります。穴あけ加工中、スパーの鋭い先端が柔らかい木材に押し込まれ、ドリルビットの位置を一定に保ちます。

金属は一般的に等方性であるため、通常のツイストドリルビットでも穴の縁をきれいに切断できます。しかし、木材を木目と直交する方向にドリルで穴を開けると、長い木質繊維の束が発生します。これらの長い束は、穴の縁できれいに切断されるのではなく、穴から引き抜かれてしまう傾向があります。ブラッドポイントドリルビットは、刃先の外側の角が先行しているため、刃先の内側部分が穴の底を削る前に、穴の周囲を切断します。縁を先に切断することで、木材から繊維が乱雑に引き抜かれることなく、きれいに切断される可能性が最大限に高まります。

ブラッドポイントドリルビットは軟質プラスチックにも有効です。従来のツイストドリルビットをハンドドリルで使用する場合、作業中ずっと掘削方向が正確に維持されないため、側面摩擦と熱の影響で穴のエッジが「汚れ」てしまう傾向があります。

金属加工において、ブラッドポイントドリルビットは、最も薄く柔らかい板金材の穴あけにのみ使用され、理想的にはドリルプレスを使用します。このビットは極めて高速な切削工具形状を有しています。先端角がなく、（平坦な刃先に対して）大きなリップ角と相まって、比較的少ない先端圧力で非常に強力な切削を実現します。そのため、このビットは金属に固着する傾向があります。つまり、ワークピースが十分に薄い場合、ビットは金属を貫通し、ビットの断面形状を残してしまう傾向があります。

ブラッドポイントドリルビットは通常、直径 3 ～ 16 mm (0.12 ～ 0.63 インチ) で利用できます。

ウッドスペードビット

スペードビットは木材の粗削りに使用されます。工作物から出てくる際に、ささくれが発生する傾向があります。木工職人は、ささくれを防ぐために、工作物の反対側から穴を仕上げます。スペードビットは平らで、センタリングポイントと2つのカッターを備えています。カッターには、よりきれいな穴を開けるために、しばしばスパーが取り付けられています。スペードビットのシャンク径は、シャンク径に比べて小さいため、ドリルチャック内での滑りを防ぐため、シャンクには鍛造または研磨された平らな部分が形成されていることがよくあります。一部のビットはシャンクが長く、平らな部分に小さな穴が開けられており、ベルハンガービットのように使用できます。高速使用を目的としており、電動ハンドドリルで使用されます。スペードビットは「パドルビット」と呼ばれることもあります。

スペードドリルビットは通常、直径6～36mm、または1 ⁄ 4～1+1 ⁄ 2インチ。

• 
  スペードビット
• 
  小さなスペードビット

スプーンビット

スプーンビットは、溝の入ったシャンクと、スプーンのボウルのような形状の先端部で構成され、その先端に刃が付いています。より一般的なタイプは、先端がわずかに尖ったガウジビットのような形状です。このビットは、中心が動いたり動いたりしないため、穴あけ作業のスタートに役立ちます。これらのビットは、椅子職人が椅子の座面や肘掛けに穴を開けたり、リーマ加工したりするために使用されています。その設計は古代ローマ時代にまで遡ります。バイキングの遺跡からもスプーンビットが発見されています。現代のスプーンビットは、手作業で鍛造された炭素鋼で作られ、丁寧に熱処理された後、手作業で研磨されて鋭い刃先になっています。

スプーンビットは、ブレースに使用される伝統的な穴あけ工具です。いかなる種類の電動ドリルにも絶対に使用しないでください。通常のブレースビットや電動ドリルビットと比較したスプーンビットの最大の利点は、穴の角度を調整できることです。椅子作りにおいて、これは非常に重要です。なぜなら、角度は通常、目測で決定されるからです。また、スプーンビットにはリードスクリューがないため、椅子の脚に穴を開ける際にリードスクリューが反対側から覗くことなく、スムーズに作業を進めることができます。

あらかじめ穴があけられた直線状の穴をリーマ加工する場合、スプーンビットを穴に挿入し、大工用の支柱を使って時計回りに回転させ、希望のテーパー形状になるまで回転させます。無垢材に穴を開ける場合は、ビットを垂直位置から開始します。「皿状」の穴が開けられ、ビットが木材に食い込み始めたら、支柱を垂直から少し傾けることで、穴あけ角度を変更できます。あらゆる木材、あらゆる入射角において、穴あけは正確かつきれいに、そして迅速に行うことができます。また、穴あけ方向を完全に制御し、その方向を自由に変更することも可能です。

平行スプーンビットは、主にウィンザーチェアの座面に穴を開けて背もたれのスピンドルを取り付けたり、生木工作業で家具のフレームを組み立てる際に同様の丸いほぞ穴を開けるために使用されます。

スプーンビットは、刃先の内側をスリップストーンで研磨することができますが、外側の刃先は決して触れないでください。

フォルスナービット

25 mm（1.0インチ）フォルスナービット

もう一つのフォルスナービット

フォルスナービットは、 1886年にベンジャミン・フォルスナーによって特許を取得しました。^{[ 14 ]}木材に、木目に対して任意の方向に、精密で平底の穴を開けることができます。木材の角を切断したり、重なり合った穴を開けたりすることも可能です。このような用途では、通常、手持ちの電動ドリルではなく、ドリルプレスや旋盤で使用されます。穴の底が平らなため、既に接着されているベニア板に穴を開けて象嵌を施すのに便利です。

ビットには中央にブラッドポイントがあり、これが切削中ずっとビットをガイドします（ただし、穴の底が平らな状態を保つため、このガイドポイントが役に立ちます）。外周の円筒形のカッターは、穴の縁にある木材の繊維を切断するだけでなく、ビットをより正確に材料に導く役割も果たします。フォルスナービットには、穴の底で材料を削り取るための放射状の刃が付いています。ビットには2つ以上の放射状の刃が付いている場合もあります。フォルスナービットには穴から切りくずを取り除く機構がないため、定期的に引き抜く必要があります。

鋸歯ビットも利用可能で、こちらは円筒状の刃先が多くなっています。こちらは切削速度は速いですが、穴はよりギザギザになります。端材への穴あけ加工においては、フォストナービットよりも優れています。

ビットは通常、直径8～50 mm（0.3～2.0インチ）のサイズで入手できます。鋸歯ビットは最大直径100 mm（4インチ）まで入手できます。

センタービット

センタービットは、ハンドブレースを使用した木材の穴あけ作業に最適化されています。様々なデザインが製造されています。

ビットの中心にはテーパー状のねじ山が刻まれています。ビットを回すと、このねじ山が木材にねじ込まれ、ビットを木材に引き込みます。ビットを工作物に押し込むための力は不要で、ビットを回転させるトルクのみで済みます。これは手工具用ビットに最適です。放射状の刃先は、ビットを1回転させるごとに、中心のねじ山のピッチと同じ厚さの木材を削り取ります。ビットを穴から引き抜くには、木材工作物の雌ねじをなめらかにするか、ビットの回転方向を逆にする必要があります。

ビットの刃先には、ブラッドポイントドリルビットと同様に、木材の繊維を切断するための鋭利な突起があります。放射状の刃先が、穴の底から木材を削り取ります。このタイプでは、穴から切削片を除去する螺旋状の刃先はほとんど、あるいは全くありません。そのため、定期的にビットを引き抜いて切削片を除去する必要があります。

いくつかのバージョンには2つのスパーがあります。また、2つの放射状の刃を持つものもあります。

センタービットは木材の端面をうまく切断できません。中心のネジは抜けやすく、木目に沿って木材を割ってしまう傾向があります。また、放射状の刃は長い木材繊維を切断するのに苦労します。

センタービットは比較的柔らかい鋼で作られており、やすりで研ぐことができます。

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  19 mm (3/4 インチ) のセンタービット。1950 年以前に製造。
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  センタービット先端詳細

オーガービット

オーガービットの切削原理は、上記のセンタービットと同じです。オーガーには、効果的に切削片を除去するために、長く深い螺旋状の溝が追加されています。

ハンドブレースでは、2種類のオーガービットが一般的に使用されています。ジェニングス型またはジェニングス型ビットは、自動送りスクリューチップ、2つのスパー、そして2つの放射状刃を備えています。このビットには、刃先からビットのシャンクまで数インチにわたって2つの溝が設けられており、廃棄物の除去に使用されます。このビットは、19世紀半ばにラッセル・ジェニングスによって開発されました。

アーウィンビット、あるいはソリッドセンターオーガービットも同様ですが、唯一の違いは、片方の刃に「痕跡溝」のみが設けられ、この溝はシャンクから約1 ⁄ インチ (13 mm) しか伸びていないことです。もう片方 の溝は、削りかすの除去のためにシャンクの全長にわたって伸びています。アーウィンビットは、削りかすの除去スペースが広く、強度も高い（ジェニングビットと比較して、溝内のセンターシャンクのサイズを大きくできるため）、あるいは製造コストが低いという利点があります。このタイプのビットは1884年に発明され、その権利はチャールズ・アーウィンに売却されました。アーウィンは翌年、このビットの特許を取得し、販売しました。

両方のスタイルのオーガービットは、20 世紀初頭から中期にかけていくつかの企業によって製造されており、現在でも厳選された供給元から新品が入手可能です。

ハンドブレース用オーガービットの直径は、通常、16分の1インチ単位の数字で表されます。例えば、#4は4/16または1/4インチ（6.35mm）、#6は6/16または3/8インチ（9.53mm）、#9は9/16インチ（14.29mm）、#16は16/16または1インチ（25.4mm）です。セットは通常、#4-16または#4-10のビットで構成されます。

写真のビットは、ポータブル電動工具用の最新設計で、1995年頃に英国で製造されました。シングルスパー、シングルラジアルカッティングエッジ、シングルフルートを備えています。同様のオーガービットは、直径6mm（3/16インチ）から30mm（1 3/16インチ）まで製造されています。最大600mm（2.0フィート）の長さのオーガーも提供されており、その切削屑除去能力は特に深穴の掘削に威力を発揮します。

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  木材用20 mm（0.79インチ）オーガービット
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  オーガービット先端詳細

ギムレットビット

ギムレットビットは非常に古い設計です。このビットは、木材に手で小さな穴を開けるための独立型工具であるギムレットに使用されているものと同じ形状です。1850年頃から、ギムレットには様々なカッターデザインが登場しましたが、今でもオリジナルのバージョンで製造されているものもあります。ギムレットビットは、木材に穴を開けるための手持ち支柱に取り付けて使用するように設計されています。直径約7mm（0.28インチ）未満の穴を開ける際に、支柱に取り付けて使用される一般的なビットです。

ギムレットビットの先端はテーパードスクリューのように機能し、ビットを木材に引き込み、木材の繊維を必ずしも切断することなく、押しのけ始めます。切削作用はカッターの最も広い部分の側面で発生します。ほとんどのドリルビットは穴の底部を切削しますが、ギムレットビットは穴の側面を切削します。

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  1950 年以前に作られた木材用ギムレットビット。
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  ギムレットビットの先端詳細

ヒンジシンカービット

30 mmヒンジシンカービット

ヒンジシンカービットは、特定の用途向けにカスタム設計されたドリルビットの一例です。ヨーロッパのキッチンキャビネットの多くは、メラミン樹脂を積層したパーティクルボードまたは中密度繊維板（MDF）で作られています。これらの圧縮木材は強度が低く、突き合わせ蝶番のネジが抜けてしまう傾向があります。そこで、パーティクルボードに直径35mm（1.4インチ）の穴を開け、その穴の壁を支柱として利用する特殊なヒンジが開発されました。これは非常に一般的で、比較的成功している工法です。

ヒンジの取り付け穴はフォスナービットで加工できますが、パーティクルボードやMDFは摩耗しやすい素材であるため、鋼の刃先はすぐに摩耗してしまいます。タングステンカーバイドカッターが必要ですが、フォスナービットのような複雑な形状を超硬合金で製作するのは困難です。そのため、よりシンプルな形状の特殊なドリルビットが一般的に使用されています。このドリルビットは、鋼の本体にタングステンカーバイドの刃先がろう付けされており、中央の突起がビットのズレを防止します。

調整可能な木材ビット

支柱に使用するための調整可能な木材ビット

調整式木材ビット（拡張式木材ビットとも呼ばれる）は、中央に小さなパイロットビットがあり、その上に調整可能なスライド式刃が取り付けられています。刃の外側には通常、鋭利な先端が1つあり、セットスクリューでカッターを固定します。刃がビットの中央にあるときは穴は小さく、刃を外側にスライドさせると穴が大きくなります。これにより、1本のドリルビットで様々な穴を開けることができ、様々なサイズのビットを揃えた重たいセットの代わりとして使用できるだけでなく、珍しいサイズのビットにも対応できます。ビットサイズを正確に調整できるように、定規またはバーニヤスケールが付属しているのが一般的です。

これらのビットには、オーガービットやブレースビットに似た、ブレースやその他のハンドドリル（右の写真）で低速・高トルクで使用するためのバージョンと、電動ドリル用の高速・低トルクビットの両方があります。刃先の形状は異なり、一方はねじ山付き、もう一方はパイロット用のツイストビットを使用していますが、調整方法は同じです。

その他の材料

ダイヤモンドコアビット

ダイヤモンド石材用モルタルビットは、ルーターとドリルビットの両方の機能を持つハイブリッドドリルビットです。鋼製のシェルと、刃先に取り付けられた金属セグメントに埋め込まれたダイヤモンドで構成されています。このドリルビットは比較的低速で使用されます。

石工用ドリルビット

ここに示す石工用ビットは、ツイストドリルビットの一種です。工具本体は比較的柔らかい鋼で、研磨ではなくフライス加工されています。刃先はタングステンカーバイドのインサートが鋼に ろう付けされています。

石材用ビットは通常、ハンマードリルと組み合わせて使用​​されます。ハンマードリルは、ビットが回転しながら被削材に打ち込みます。ハンマーによる打撃でドリルビット先端の石材が砕かれ、回転する溝が粉塵を運び去ります。また、ビットの回転により、ハンマー打撃ごとに刃先が穴底の新しい部分に接触します。ハンマードリルビットは、 SDS型などの特殊なシャンク形状を採用していることが多く、これにより、ハンマーによる打撃時にビットがチャック内でスライドするため、重いチャック全体がハンマー動作を行う必要がありません。

図のような石材ビットは、直径3mmから40mmまでが一般的です。直径が大きい場合は、コアビットを使用します。最大1,000mm（39インチ）の長さの石材ビットは、携帯型電動工具で使用でき、既存の建物への配線や配管の設置に非常に効果的です。

あスタードリルビットは、外観と機能が穴あけポンチやノミに似ており、ハンマーと組み合わせて手動ドリルとして石材や石材に穴を開けるため。スタードリルビットの刃先は、中央で接合された複数の刃で構成され、星型を形成しています。

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  25×500 mm SDSプラス石工ビット
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  石工ビットチップ
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  4つの超硬カッターを備えた鉄筋耐性ビット
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  スタードリル

ガラスドリルビット

ガラスビットはスペード型の超硬合金製ポイントを備えています。高温を発生し、寿命が非常に短いです。穴あけは通常、低速でビットサイズを段階的に大きくしながら行います。ダイヤモンドドリルビットはガラスの穴あけにも使用でき、寿命ははるかに長くなります。

セラミックドリルビット

セラミックドリルビットは、浴室設備の設置など、施釉または施釉なしのセラミックタイルに穴を開けるために作られています。

PCBスルーホールドリルビット

スルーホール部品を備えた電子機器で使用されるプリント基板（PCB）には、直径約1mm以下の小径の穴を多数開ける必要があります。ほとんどのPCBは摩耗性の高いグラスファイバーで作られており、特に数百、数千もの穴が開いているPCBの場合、スチールビットは急速に摩耗します。この問題を解決するために、基板を高速で穴あけでき、かつ比較的長寿命なソリッドタングステンカーバイドツイストビットがほぼ常に使用されています。カーバイドPCBビットは、ハイススチールビットの10倍以上の耐久性があると推定されています。その他の選択肢として、ダイヤモンドビットやダイヤモンドコーティングビットが使用されることもあります。

産業界では、事実上すべての掘削作業は自動機械によって行われており、ビットは摩耗すると機械によって自動的に交換されることが多い。これは、超硬合金ビットであっても、連続使用では長持ちしないためである。PCBビットは細径で、通常はチャックではなくコレットに取り付けられ、標準サイズのシャンクが付属している。多くの場合、機械によって自動的にチャッキングされる際に、毎回正確な深さに設定するためのストッパーが事前に取り付けられている。

30,000～100,000 RPM、あるいはそれ以上という非常に高い回転速度が使用されるため、非常に小さな直径の切削工具では、切削チップの直線速度がかなり速くなります。この高速回転、小さな直径、そして材料の脆さにより、ビットは破損しやすく、特にビットとワークピースの角度が少しでも変化したり、ビットが何らかの物体に接触したりすると、破損しやすくなります。手作業での穴あけは現実的ではなく、大型ビット用に設計された汎用ドリルの多くは、回転速度が遅すぎてガタツキが大きすぎるため、超硬ビットを効果的に使用できません。

再研磨され入手しやすいPCBドリルは、これまで多くの試作・家庭用PCBラボで使用されてきました。小径ビット用の高速回転工具（Dremel社のMoto-Toolなど）を硬質のドリルプレス治具に装着して使用していました。これらの極小ビットを他の材料に使用する場合は、ビットのすくい角と1回転あたりの予想送り量が、グラスファイバーPCB基板での高速自動加工用に最適化されているため、同等の切削速度と材料の切削抵抗（硬度）を評価する必要があります。

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  PCBドリルビット2本
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  76番（0.02インチまたは0.51 mm）のPCBドリルビットの箱

インストーラビット

釣りビット

インストーラビットは、ベルハンガービットやフィッシングビットとも呼ばれ、携帯可能な電動工具で使用するツイストドリルビットの一種です。インストーラビットの特徴は、ビットの先端付近のウェブに横穴が開けられていることです。ビットが壁に貫通したら、穴にワイヤーを通し、ビットを引き抜くとワイヤーも一緒に引っ張られます。このワイヤーを使ってケーブルやパイプを壁から引き戻すことができます。これは、壁に大きな空洞があり、フィッシュテープを通すのが難しい場合に特に便利です。インストーラビットの中には、シャンク端にも横穴が開けられているものもあります。穴を開けたら、シャンク端にワイヤーを通し、ビットをチャックから外して、ドリルで開けた穴から前方に引き抜くことができます。これらのビットはセメント、ブロック、レンガ用に作られており、木材の穴あけには適していません。ニューヨーク州ブルックリンのシンクレア・スミスは、 1898 年 1 月 25 日にこの発明に対して 米国特許 597,750 を取得しました。

インストーラー ビットは、木材、石材、金属の穴あけ用にさまざまな材質とスタイルで提供されています。

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  3 ⁄ 8 インチ × 18インチ（9.5 mm × 457.2 mm）のインストーラビット
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  インストーラービットのクローズアップ。写真中央の溝に釣り穴が見えます。

フレキシブルシャフトビット

インストーラービットとも呼ばれる別のビットは、非常に長いフレキシブルシャフト（通常最大72インチ（1.8 m））を備え、先端に小さなツイストビットが付いています。このシャフトは硬化鋼ではなくバネ鋼で作られているため、掘削中に曲げても破損しません。これにより、ビットを壁の内側に曲げることができ、例えば壁から材料を削り取ることなく、照明スイッチボックスのスタッドを掘削できます。これらのビットには通常、ビットを目的の位置と角度に向け、曲げるための専用工具が付属していますが、作業者が掘削している場所を視認できないという問題は依然として残ります。

この柔軟なインストーラ ビットは米国で使用されていますが、ヨーロッパでは通常利用できないようです。

ドリルビットシャンク

シャンクには様々な形状が用いられます。使用するチャックに最適な形状のものもあれば、シャンクとチャックの特定の組み合わせによって、より高いトルク、優れたセンタリング精度、効率的なハンマー動作など、性能上の利点が得られるものもあります。

参照

• ドリルとタップのサイズ表
• ドリルビットシャンク
• ドリルビットのサイズ
• ドリルロッド
• エンドミル

参考文献

引用

1. 「角穴ビットの実演、YouTube動画」 Youtube.com、2011年10月18日。2021年12月12日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2014年5月10日閲覧。
2. Todd, Robert H.; Allen, Dell K.; Alting, Leo (1994)、『製造プロセスリファレンスガイド』、Industrial Press Inc.、pp.  43– 48、ISBN 0-8311-3049-0。
3. Swan et al (2018年9月7日). 「CFRPの穴あけ加工における先進コーティング工具の工具摩耗」ASME. J. Manuf. Sci. Eng. 2018年11月; 140(11): 111018.
4. Nguyen, Dinh他「CFRP/Tiスタックの穴あけ加工における超硬質セラミックコーティング工具の工具摩耗」ASME 2019 第14回国際製造科学技術会議議事録。第2巻：プロセス・材料。米国ペンシルベニア州エリー。2019年6月10～14日。V002T03A0​​89。ASME。
5. Nguyen, Dinh他「CFRP/Tiスタックの穴あけ加工における超硬質セラミックコーティング工具の工具摩耗」ASME 2019 第14回国際製造科学技術会議議事録。第2巻：プロセス・材料。米国ペンシルベニア州エリー。2019年6月10～14日。V002T03A0​​89。ASME。
6. ジャッジ、アーサー・W (1947). 『エンジニアリング・ワークショップ・プラクティス（新改訂版）』キャクストン出版社. 第1巻136ページ.
7. Modern machines、第5巻、Modern Machining Publishing Company、1899年、68ページ。
8. 「米国特許: 38,119 - ツイストドリルビット」www.datamp.org。
9. Oberg et al. 2000、829、846ページ
10. オバーグ他 2000年、846ページ
11. Gillespie, Laroux (2008), Countersinking Handbook , Industrial Press Inc., pp.  78– 79, ISBN 978-0-8311-3318-4。
12. 米国特許3,758,222
13. McMaster-Carr、p.2438、第116版。
14. CA 特許 23548、Benjamin Forstner、「Auger」、1886-03-06 発行 

引用文献

• オバーグ、エリック; ジョーンズ、フランクリン・D.; ホートン、ホルブルック・L.; リフェル、ヘンリー・H. (2000)、『機械ハンドブック』（第26版）、ニューヨーク：インダストリアル・プレス社、ISBN 0-8311-2635-3。

外部リンク

• 命名法