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KITADA GOLF DESIGN

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ドリル加工

ドリル加工について技術的なことを述べたいと思います。ゴルフヘッドにおいてドリルと言う工具はシャフトを挿す穴を開けるために使います。私のところで製造するヘッドは全てリーマを通すか、リーマと同じ効果が得られるバニッシングドリルを使うかしていますので穴精度が問題になったことは有りません。今から述べるのは、皆さんが普通にドリルを使って金属の板や丸棒などに穴を開けたときに起きるであろう現象について述べます。まず、ドリル穴は縮小するかと言ったことについてですが、当たり前に考えるとドリルが振れていたり、切削抵抗のアンバランスが生じているような状態では穴の寸法は拡大傾向となります。ところが開けた穴にシャフトやゲージを入れようとすると穴がきつくて入らない事があります。あるいは開けた穴にそのドリルを入れようとすると途中で引っかかってそれ以上入らない場合があります。こうなると加工した穴が縮小したとなりますが、本当に穴が小さくなったのでしょうか?ドリルが新品の時など、良く切れているときはこのような現象はあまり生じません。摩耗が進んでくる、又は摩耗が促進されるような切削条件の時にこのような現象が多く見られます。切削の熱によって膨張した金属に穴を開け、直ちに収縮すると言ったことは一般的な加工においては考えにくいのです。硬質ゴムを含むプラスチックの様な材料で熱伝導率のきわめて小さい弾性材料であれば、切れ味の悪いドリルで穴を開けようとすると大きな背分力が生じて穴が収縮して開くことは考えられます。しかし金属では先に述べたように穴の寸法は拡大傾向となるはずです。ではいったい何故、穴が小さくなったのか。原因としては3つほど考えられます。いずれもシリンダーゲージで計測するとドリルの寸法よりも穴は大きいのですが、同寸法のシャフト、ドリルは通りません。1番目の原因は穴が曲がって開いている場合です。これだと穴径自体は大きくても引っかかって通りません。穴の曲がる原因としては機械精度、材料の固定、穴開け表面に傾斜が有りドリルの食いつき時に滑って挫屈するといったことが考えられます。2番目に切削送りが高送りで有る場合。切削中のドリルには通常、高いスラスト加重がかかり、押さないと切削はおこりません。しかし、貫通直前になると先端が覗いて穴が開き始め、大きな下穴が開けてあるところにドリルで通す様な状態になります。こうなるとドリルにかかっていたスラスト加重は逆向きに作用してドリルは押さなくても外周のねじれ角にリードされて貫通しようとします。ちょうどタップで回転させれば押さなくても下へ回りながら入っていってネジが切れるのに似ています。ハンドボール(電動ドリル)で穴を開けたとき、貫通する際に引き込まれる経験をしたことはないでしょうか。これと同じ現象です。ようするに穴が抜ける際、それまでの切削送りよりも引き込まれることで切削送りが早くなります。早く送った分だけ、削れる量が少なかったので、貫通側の穴が入った方より狭くなるのです。これは、貫通させたときに起こる現象で、パターは穴は貫通しないので、これが理由の縮小は無いと思います。3番目は多角形の内接円がドリルよりも小さい場合。ドリルで皿モミを行うと三角形、又は五角形などの奇数多角形の皿穴になってしまうことがあります。無理にそのまま穴を開けていくと、かなり大きなリードで穴の中でねじれが生じます。穴の形を柱に例えるなら、三角形とか五角形の柱をねじった様な形状だと思ってください。三角おむすびの様な穴になり、穴の長い方向には拡大しているのですが。内接円は工具径よりも小さくなってしまいます。これがパターなどゴルフのシャフト穴に多い穴の縮小の正体だと思います。修正方法としてはリーマを通せば直りますが、私ども製造者としてはこのような不細工な加工はすべきではないので工具の管理、選択には気を遣わなくてはなりません。1番目の解決方法としてはセンタードリルで穴をモミ付ける事と必要最低限の刃長にし、無駄に長いドリルは使わないことです。2番目はドリルの先端角をやや小さい物を選び、ドリルの溝のリード角はあまり大きい角度の物を使わないことです。3番目はドリルのチゼル部(先端)の切れ味が良いときによく起こるので、スラスト加重が大きくなるよう切削条件を設定すれば、かなり防げます。ドリルの研ぎ方で逃げ角を大きくして送りを早くすると良くなります。これら、個々の対処方法は互いに矛盾したもので有る場合があるので工具寿命や加工能率の向上には結びつかず難しい問題となることが多いです。私の所では幸い機械は高性能なので高価ではありますが、これらの問題を生じないドリルを使うことができます。どんな些細な穴開け加工でも妥協しない事が最終的にパターの性能向上につながります。下の画像のドリルの先端中心部をチゼルと言います。
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左側の大きい方が鉄用、小さい方がステンレス用です。リードの溝の角度がステンレス用の方がねじれ角度が大きいです。材料が粘いステンレスの切り屑を効率よく排出するために角度が大きくなっています。
逆に鋼の場合はそれほど大きい角度は必要なく、溝の角度を浅くすることで切り屑の排出を楽にしています。
いずれのドリルも掴む部分の事をシャンクと呼びます。
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ドリルの話は今回はここまでにして、次に出来上がったばかりのCPMの左用を紹介します。
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私のオークションに出品しますのでスペックはオークションのページへ行って見てください。
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by KE_KGD | 2013-01-24 00:07 | 機械 工具 | Comments(6)
Commented by taoten at 2013-01-24 20:52 x
いつも北田さんの解説は奥が深いです。
今回のドリル加工にコメントとするのは何か勇気がいります。

普段何気に使っているパターに仕上げるのは「穴」ひとつとっても機械、道具を使い知識、技術、経験を生かして作り上げているんだと感じました。
北田さんのヘッドで自分で組み上げる時、シャフトを挿し込む、差し入れる二通りの作業があるのですが、ガタつきもしなく、つっかえもしないですっーとシャフトが入っていきます。
そんな時に精度が高いなと感心しますが、きっと北田さんにとっては当たり前のことなんでしょうね。
接着強化にグラスビーズを使うとシャフトが入らなことがありました。
KITADA GOLF DESIGNパターの作りの精度はピカ一です。
Commented by KE_KGD at 2013-01-25 11:11
taotenさん、難しい事は考えなくていいのですが、こんな事もあると言うことで、それに対しての原因を知ってる範囲でのべました。私の所のパターの穴の寸法は9.4㎜でH7で仕上げています。H7とはJISで決められた穴寸法の交差の範囲を示す物ですが、-0~+0.012㎜までの範囲での誤差と言うことになります。
Commented by チャーリー at 2013-01-26 21:50 x
こんばんは
ドリル加工後のシャフトが入らない訳・・・
1番目の原因に自分の作業環境を思い出し納得です
材料の固定はかなりの比重を占めていたかなと・・・
ドリルの切れ味だったりもしたかもしれません
北田さん使用のドリルはそこまでの誤差範囲。
しかし実際シャフトの方の誤差というのはどのくらいなのでしょうか?
逆にそちらの誤差も気になります
でも今回のドリルのお話は作業をしていた時の悶々とした思いが解消されスッキリ!しました
Commented by KE_KGD at 2013-01-28 15:03
チャーリーさん、切削工具って硬くて頑丈なので止まっている時に見ても触っても曲がったりしないと思われがちですが、どんなに優れた工具でも回転によるトルクとか推力とか外部から力が加わると大なり小なり曲がるものです。そのことを念頭に置きながら最適な切削条件を整えて曲がりや、倒れを最小限に整えるのが
我々の仕事です。
Commented by KE_KGD at 2013-01-29 18:06
チャーリーさん、疑問にお答えするのを忘れてました。シャフトとの誤差はどのくらいかと言う質問ですが、たいていのシャフトは-交差で9.4㎜に対して0~0.05㎜程度-で有ることが多いですが、時々0.1㎜ほど太いシャフトも同じ銘柄でも中にはあることがあります。そんなときはシャフト側を少し削って入れることになります。シャフトと穴の関係で重要なのは入れるための隙間をどのくらいにするかも大事ですが、穴の真円度と真直度の方が重視されなくてはダメだと思います。穴もガバガバとかキツキツと言うのも困りますが、接着剤が回って固まれば固定できのなら
穴の真円度と真直度を重視すべきです。
Commented by チャーリー at 2013-01-29 22:14 x
シャフトの誤差は思ったほどではないのですね。0.1mm違うとさすがに困りますが・・・
真円度と真直度ですか、、、たしかにそこがしっかりしていれば接着の際のガラス粉なども不要になってきます。
life-is-vainさんが言っていたとおりシャフトとパターの穴がピッタリとはまるパターはこの2つがしっかりしているということですね!
まさに『神は細部に宿る』といった気がします

ちょっと使い方が違いますか??
でも貴重な情報ありがとうございました