切削工具の基礎：種類、材料、用途［PDF付き］

この記事では、切削工具とは何か、その材料、分類、種類を写真付きで解説します。記事末尾でPDFファイルもダウンロード可能です。

切削工具とは？

切削工具とは、楔形で鋭利な刃先を持ち、工作機械に確実に取り付けて、被削材から余分な材料を切り取り、所望の形状・寸法・精度を得るための工具です。

工具材料は被削材より硬く、切削時に発生する熱と力に耐える必要があります。また、クリアランス角など特定の幾何形状を持ち、刃先のみが被削材に接触する設計です。溝の幅・数・形状、すくい面の角度なども重要な要素です。これらに加え、切削速度と送りを最適化することで工具寿命を延ばせます。1枚刃（単一刃）と多枚刃（複数刃）の両タイプがあります。

関連記事：旋盤用切削工具14種類

切削工具は1つ以上の切れ刃を持ち、1パスで同時切削を行います。最も一般的な分類は、「1パスで実際に切削に関与する主切れ刃の数」によるものです。

一般的名称による分類

この観点から、切削工具は以下の3カテゴリに分類されます。

#1 単一刃工具（シングルポイント切削工具）

主切れ刃が1つのみで、1動作で材料除去を行います。旋削、整形、平削り等で使用。高炭素鋼、ハイス（HSS）、セラミック、ダイヤモンドなど硬い材料で作られます。1刃で全切削を担うため、材料除去率は控えめで、刃先欠損リスクがあります。刃が欠けたら工具全体を交換する必要があります。1枚刃リーマなどが典型例です。

単一刃工具のメリット

1. 設計・製作が容易で、時間がかからない。
2. コストが大幅に安い。

単一刃工具のデメリット

1. 1つの切れ刃が被削材と常時接触するため摩耗が早く、工具寿命が短い。
2. 常時接触で温度上昇が速く、工具摩耗加速と加工面の熱影響の両面で不利。

関連記事：ねじの種類26選［写真・PDF付き］

#2 双刃工具（ダブルポイント切削工具）

画像出典：minaprem.com

2つの切れ刃が1動作で同時切削・せん断を行います。単一刃は1主刃、多刃は2枚超の切れ刃を持ちます。場合によっては「双刃」と「多刃」の2分類のみとすることも。切れ刃はすくい面と逃げ面の交線で形成されるため、双刃工具は2つのすくい面と2つの逃げ面を持ちます。

典型例はドリル。ドリルは2枚超の溝（フルート）を持つこともありますが、一般的な金属切削用ドリルは2溝です。改良型切れ刃を持つドリルは多刃工具に分類されます。

双刃工具のメリット

1. 加工時の衝撃・振動を吸収する。
2. 固定切削要素を生成可能。
3. 単一刃と異なり2刃が同時作業。

双刃工具のデメリット

1. 刃先が変形しやすい。
2. 工具精度の問題が生じやすい。

関連記事：端面加工とは？［定義・図解・手順］

#3 多刃工具（マルチポイント切削工具）

画像出典：fastenersweb.com

3枚以上の切れ刃が1パスで同時切削。2枚刃カッターも多刃に含める見方もあります。切れ刃数は3枚から数百枚まで。すくい面と逃げ面の交線に切れ刃があるため、各切れ刃ごとにすくい面・逃げ面が必要です。

代表例はフライスカッター。フライスカッター（エンドミル等）を除き、ほぼ全てが多刃工具です。小径エンドミルで3枚、大型重切削カッターで40枚程度まで様々です。

多刃工具のメリット

1. 1刃あたりのチップ負荷が小さい。
2. 高速・高送り・大切り込みが可能。
3. 材料除去率と生産性が高い。

多刃工具のデメリット

1. 設計・製作が複雑。
2. 他タイプより高価。
3. 本質的に断続切削となる。

関連記事：旋盤作業の種類

工具運動による分類

#1 並進運動（トランスレート運動）

物体の全粒子が平行移動する運動。旋盤で使用。

#2 往復運動（レシプロ運動）

上下または前後の直線往復運動。整形盤（シェーパー）で使用。

#3 回転運動（ロータリー運動）

固定軸周りの回転運動。フライス盤、ボール盤で使用。

一般的名称による分類（詳細）

#1 ドリル

円孔あけや締結用。ビット（ドリルビットまたはドライバーチャック）を装着。近年はコードレスバッテリー式が主流。ボール盤、フライス盤、旋盤に取り付けて穴あけ加工に使用。木工、金属加工、建設、工作機械製造、ユーティリティ工事など幅広く用いられます。

#2 フライスカッター

フライス盤やマシニングセンタでフライス加工（稀に他機械も）に使用。工具自体の移動（ボールエンドミル等）や、工具形状による直接切削（ホブカッター等）で材料除去。

#3 フライスカッター（フライカッター）

平面仕上げ用の回転工具で、1枚以上の単一刃工具を装着。フライカッターは単一刃工具を特殊ホルダに取り付けたもの（旋盤バイトに類似）。広い平面加工にフライス盤で使用。手動フライス盤・マシニングセンタでアーバー不要。

#4 シェーパー（整形盤）バイト

単一刃で、旋盤バイトと同様にクリアランス角、すくい角等を持つ。しかし切削行程開始時の衝撃に耐えるため、より剛性が高く重厚。鋳鉄と鋼での横逃げ角はそれぞれ2°と4°程度。主材料はハイスだが、硬い材料には耐衝撃性超硬チップ付きも使用。整形盤で工作物に精密な形状・精度を与える。

#5 プレーナー（平削り盤）バイト

平削り盤では単一刃のみ使用。形状・工具角は旋盤・シェーパーバイトに類似だが、より重厚で断面大。粗い送りで長い切削行程の重切削に対応。ソリッド、鍛造、ビット（超硬、ステライト、ハイス製）の3タイプ。

#6 ボーリングバー

金属加工・木工で常用。建設では数世紀前から木工の穴あけとして用いられる。木工では円形プランジカットに使用。金属では必ずしも円孔でなく、Z軸でプランジしながらX-Y軸でドラッグして真円孔を得る。

#7 リーマ

下穴（ドリル・ボーリング・コア穴）を拡大・仕上げ、良好な面粗度と精密寸法を得る工具。比較的少量の材料除去を行う多歯カッター。刃面はストレート、弱ねじれ、強ねじれのフルートがあり、高精度に研削される。用途・設計・形状で細分類可能。ボール盤でリーマ加工に使用。

#8 ブローチ

工具長手方向に複数の独立した切れ刃（切れ歯）を配列。隣り合う歯の段差が送り量に相当。主材料はハイス（HSS）。工具の直線運動速度が切削速度。切れ刃の輪郭が加工面形状を決定。ブローチ盤で使用。

#9 ホブ

画像出典：dictoolsindia.com

工作物に歯を切る工具。ヘリカル切れ刃を持つ円筒形。溝が全長にわたり切削・切りくず排出を助ける。スプロケット、スプライン等特殊ギア用ホブも存在。ホブ盤でホブ加工に使用。

#10 砥石（グラインディングホイール）

研削・加工用の研磨剤化合物を含有。砥粒が切削能力を持ち、所望の寸法精度と面粗度で仕上げ。研削盤で使用。消耗品だが、用途により数時間〜数年の寿命。切削とともに鈍った砥粒がドラッグ増大で離脱・更新される。

関連記事：研削盤14種類と用途［完全ガイド］

切削工具形状による分類

#1 ソリッド（一体型）

旋盤のバイトとして旋削加工に典型的に使用。

#2 チップ付き工具（ティップドツール）

本体と切削部で材料が異なる。クランプ、溶接等で接合。超硬チップ付きバイト等が典型。

#3 先端工具（ポイントツール）

刃先が鋭く、全刃が1線に集まる。ホルダ付きダイヤモンド、超硬ポイント工具等。

#4 粒度（グレインサイズ）

砥粒の大きさと量で分類。微粒→より多く除去。粗粒→より多く除去（原文矛盾あり、一般に微粒は仕上げ、粗粒は荒取り）。砥石等の研磨型工具に適用。

#5 工具ビット（ツールビット）

回転しない工具。整形盤・平削り盤で工作物を成形。単一主溝のみ。鋳造非鉄サテライトコバルト、ホルダ付き旋盤バイト等が例。

切削工具材料による分類

#1 高炭素鋼

高炭素で高硬度環境に対応。但高温で硬度低下。400℃まで構造・組織維持可能。

#2 ハイス（高速度鋼：HSS）

高速切削対応。コバルト、タングステン、クロム合金鋼。550〜650℃で作業可能。強靭・耐熱性に優れ、丸鋸刃、ドリルビット等に採用。

#3 セラミック工具

耐熱性最高レベルで最硬質工具の一つ。作業温度1160〜1210℃。旋盤・フライス盤で使用。

#4 超硬合金（セメンテッドカーバイド）

チタン、タングステン等含有。高強度・高硬度。耐摩耗性向上、900〜1000℃対応。

#5 ダイヤモンド

現在最強材料。応力・摩耗・温度耐性に優れる。難削・高硬度材の切削に使用。

#6 研磨剤（アブレッシブ）

鋸歯切削でなく、研削・浸食で材料除去。硬く粗い材料で接触面を摩耗除去。砥石が基本形。

まとめ

以上、「切削工具の種類」について解説しました。漏れやご質問はコメントでどうぞ。面白ければシェアをお願いします。

無料PDFをメールで受け取りたい方はニュースレターを購読してください。

この記事のPDFダウンロード：

関連記事：

1. 金属切削における切りくずの種類を知る
2. CNC工作機械の種類を理解する
3. 旋盤アタッチメントとアクセサリー