ในคอลัมน์ Cutting Tools Tips ฉบับนี้ ทาง MEGA Tech ยินดีนำเสนอเรื่องราวความเป็นมา ของดอกสว่าน ของ Sumitomo ก่อนที่จะเป็น ดอกสว่าน รุ่น SMD ในรุ่นปัจจุบัน ที่ให้ความเรียบของผิวได้ดียิ่งขึ้นกว่าเดิม

ในประวัติศาสตร์กว่า 80 ปีของซีเมนต์คาร์ไบด์ การพัฒนาและการเปิดตัว ดอกสว่านซีเมนต์คาร์ไบด์ เป็นเหตุการณ์ที่มีความสำคัญอย่างมาก  ซึ่งทำให้การตัดเฉือนโลหะในอุตสาหกรรมการผลิตมีวิวัฒนาการอย่างก้าวกระโดด ในด้านงานเจาะนั้นเชื่อกันว่าเป็นการยากสำหรับการใช้ซีเมนต์คาร์ไบด์ด้วยเหตุผลด้านความแข็งแรง ในปี พ.ศ. 2525 โยชิคัตสึ โมริ วิศวกรของซูมิโตโม อิเล็กตริก ฮาร์ดเมทัล คอร์ป. ได้เผชิญหน้ากับความท้าทายนี้อย่างกล้าหาญ

ดอกสว่านแตกต่างจากเครื่องมือตัดอื่น ๆ เนื่องจากขณะที่ทำการเจาะก็ต้องทำหน้าที่คายเศษที่เกิดขึ้นระหว่างการตัดจากด้านล่างของรูเพิ่มขึ้นมาด้วย ซึ่งมีผลทำให้การพัฒนาดอกสว่านคาร์ไบด์ทำได้ค่อนข้างยาก  ข้อกำหนดสำคัญประการหนึ่งสำหรับการเจาะในการขึ้นรูปโลหะคือ ดอกสว่านต้องไม่หัก หากไม่มีการคายเศษ ดอกสว่านก็จะหัก หากต้องการให้เศษคายออกมาอย่างราบรื่น  ร่องฟันก็ต้องกว้าง หากมีร่องฟันกว้าง ก็จะส่งผลให้พื้นที่หน้าตัดลดลงตามไปด้วย และดอกสว่านก็จะมีความแข็งแรงลดลง โดยสรุปแล้ว ประเด็นสำคัญคือการขยายหน้าตัดของดอกสว่านเพื่อเพิ่มความแข็งแรงและคายเศษอย่างราบรื่นผ่านร่องฟันที่แคบ ซึ่งถือเป็นความท้าทายที่ยากที่สุด

“สิ่งที่เราควรจะทราบก็คือ เศษขนาดใหญ่จะติดอยู่ในร่องฟันของดอกสว่าน อย่างไรก็ตามเศษที่สั้นและบางจะถูกคายออกอย่างราบรื่น ด้วยกระบวนการพัฒนาและประเมินผลจากงานต้นแบบซ้ำแล้วซ้ำเล่า เราค้นพบว่า การใช้คมตัดที่มีรูปทรงโค้งมน สามารถสร้างเศษที่สั้นและบางเพื่อการคายเศษที่ราบรื่นได้ ซึ่งถือเป็นความก้าวหน้าครั้งสำคัญที่สุดในการพัฒนาดอกสว่านคาร์ไบด์” โมริ เล่าให้ฟัง

ในปี พ.ศ. 2527 หลังจากช่วงการพัฒนาสองปี การผลิตและการขายดอกสว่านมัลติดริลล์ (Multidrill) เริ่มขึ้น โดยตลาดต้อนรับสินค้านี้เป็นอย่างดี ดอกสว่านมัลติดริลล์ได้รับเลือกอย่างต่อเนื่องโดยลูกค้าจำนวนหนึ่ง ซึ่งรวมถึงผู้ผลิตรถยนต์รายใหญ่ และมีความต้องการเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว เมื่อเปรียบเทียบกับดอกสว่านเหล็กกล้าความเร็วสูงทั่วไปแล้ว ดอกสว่านมัลติดริลล์มีประสิทธิภาพการตัดเฉือนเพิ่มขึ้น 4 ถึง 6 เท่า ทำให้ประสิทธิภาพการผลิตในการตัดเฉือนเพิ่มขึ้นอย่างเห็นได้ชัดเจน

อย่างไรก็ตาม ดอกสว่านเป็นเครื่องมือตัดที่ไม่อาจจะแสดงประสิทธิภาพที่แท้จริงออกมาได้ ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับเครื่องจักรที่ใช้ การตั้งค่าเงื่อนไขการทำงาน และการใช้งาน เพื่อแก้ปัญหานี้ พวกเขาได้ส่งเสริมกิจกรรมการเรียนรู้เพิ่มขึ้น เช่น การเยี่ยมเยียนผู้ใช้ การพัฒนา และการจัดหากรอบการฝึกอบรม และการสัมมนาฝึกอบรม ความพยายามเหล่านี้กระตุ้นให้มีการใช้ดอกสว่านมัลติดริลล์อย่างกว้างขวางมากขึ้น

ระหว่างการใช้งาน คมตัดของดอกสว่านจะสึกและไม่มีประสิทธิภาพในการตัด หากต้องการใช้ดอกสว่านอีกครั้ง จำเป็นต้องลับคมตัดอีกครั้งเพื่อให้กลับคืนสภาพเดิม โดยธรรมชาติแล้ว คุณภาพของคมตัดที่ลับให้คมอีกครั้งจะต้องดีเท่ากับของดอกสว่านใหม่เอี่ยม ในขณะเดียวกัน ลูกค้าก็ต้องการรับบริการด้วยต้นทุนที่ต่ำและภายในกำหนดการส่งมอบที่รวดเร็ว เพื่อรับมือกับความท้าทายเหล่านี้ พวกเขาได้สร้างโมเดลใหม่สำหรับงานลับคมใหม่ โดยร่วมมือกับบริษัทผู้ให้บริการด้านงานเจียรทั่วประเทศญี่ปุ่น นอกจากนี้ พวกเขายังทำงานเกี่ยวกับการพัฒนาอุปกรณ์ลับคมใหม่ และจัดหาโปรแกรมให้กับผู้ผลิตเครื่องจักร

นับตั้งแต่เปิดตัวสู่ตลาดในญี่ปุ่นและต่างประเทศเป็นเวลาประมาณ 35 ปี ดอกสว่านมัลติดริลล์ได้พัฒนาไปในหลากหลายรูปแบบและมีบทบาทสำคัญในการสร้างสรรค์นวัตกรรมใหม่ให้กับสถานประกอบการในแง่ของการปรับปรุงประสิทธิภาพการผลิตและการลดต้นทุน

ซูมิโตโม อิเล็กตริก กรุ๊ป กำลังใช้แนวทางต่าง ๆ ในการสร้างวัสดุใหม่ในด้านวัสดุโลหะและวัสดุอนินทรีย์ และนวัตกรรมด้านกระบวนการซึ่งใช้เทคโนโลยีแรงดันสูงและผงโลหะพิเศษที่เป็นกรรมสิทธิ์ของบริษัท ไม่ต้องสงสัยเลยว่าดอกสว่านมัลติดริลล์ของ ซูมิโตโม อิเล็กตริก จะยังคงพัฒนาต่อไปในอนาคต  เพื่อช่วยสร้างสรรค์สถานประกอบการผลิตในทุกส่วนของโลก และมีบทบาทในการปูทางสำหรับการผลิตยุคใหม่

Article by: Sumipol Corporation Limited & MEGA Tech

In this Cutting Tool Tips column, MEGA Tech proud to present the history of the world’s first carbide drill, developed by Sumitomo Electric Hardmetal Corp., just in time for the launch of their economical SMD Series Indexible Head Drills in MSL Type for Soft Steel and Stainless Steel.

In more than 80 years of the history of cemented carbide, the development and launch of cemented carbide drills was an epoch-making event, which enabled machining in the manufacturing industry to undergo a remarkable evolution. In the area of drilling, it had been believed difficult to use cemented carbide for strength reasons. In 1982, Yoshikatsu Mori, engineer at Sumitomo Electric Hardmetal Corp. daringly met this challenge.

Drills differ from other cutting tools in that they need to additionally have the function of evacuating chips produced during cutting from the bottom of the hole. This was the inhibiting factor in developing a cemented carbide drill. One essential requirement for drills in machining is that they do not break. If chips are not evacuated, the drills will break. To clear chips smoothly, the flutes must be wide. If wide flutes are provided, it will result in an accordingly reduced cross-sectional area, and the drill will decrease in strength. In summary, the point was how to enlarge the cross-section of the drill for improved strength and remove chips smoothly through the narrowed flutes. This was the most difficult challenge.

“We took note of the chips. Large chips become stuck in the flutes of the drills. However, short and thinly cut chips are smoothly ejected. Through repeated prototype development and evaluation processes, we discovered that by adopting an arc-shaped cutting edge, it was possible to produce short and thinly cut chips for smooth evacuation. This was the most significant breakthrough in developing cemented carbide drills,” recalls Mori.

In 1984, after a two-year development period, production and sale of the Multidrill commenced. The market enthusiastically welcomed the product. The Multidrill was selected successively by a number of customers, including major automakers and demand for it grew rapidly. Compared with the conventional high-speed steel drills, the Multidrill boosted machining efficiency 4- to 10-folds, enabling drastic productivity improvement in machining.

Nonetheless, a drill is a cutting tool that may in some cases fail to demonstrate its true performance depending on the machine with which it is used, the condition settings, and usage. As a solution to this matter, they promoted educational activities such as visits for users, the development and provision of a training framework and the holding of training seminar. These efforts spurred the widespread use of the Multidrill.

During use, the cutting edges of a drill wear and become ineffective in cutting. To use the drill again, the cutting edges need to be re-sharpened to return them to their original condition. Naturally, the quality of the re-sharpened cutting edges must be as good as those of a brand new drill. At the same time, customers demand that they provide the service at low cost and within a short delivery schedule. To meet these challenges, they built a new model of a re-sharpening network by establishing a partnership with grinding service companies across Japan. Additionally, they worked on the development of re-sharpening equipment and provided programs to machine manufacturers.

Since its launch to markets in Japan and abroad for about 35 years, the Multidrill has evolved in various ways and played a critical role in innovating the manufacturing site in terms of productivity improvement and cost reduction.

The Sumitomo Electric Group is taking various approaches to create new materials in the areas of metallic and inorganic materials and process innovation based on the Company’s proprietary ultra-high pressure and powder metallurgical technologies. There is no doubt that Sumitomo Electric’s Multidrill will continue to evolve in the future, help innovate production sites in every part of the world and play a role in paving the way for next-generation manufacturing.

The SMD Type SEC-MULTIDRILL is an indexable type drill with exchangeable drill head, which has a radial serration design, for high precision and strength.

An exchangeable drill head provides a new cutting edge, higher productivity and cost efficiency with easy tool management. Regrinding allowance of 1.5mm to 3mm make further tool cost reductions possible.

It is available in MTL Type for General Steel, MFS Type for Spot facing, MB Type for bridge, and the new MSL Type for Soft Steel and Stainless Steel.

The main features of this new MSL Type line up are

1. Excellent chip control & stable machining due to the new straight cutting edge and unique R thinning design.

2. Less adhesion and breakage, and long tool life due to NX coating which uses Sumitomo original Absotech technology.

Article by: Sumipol & MEGA Tech

Reference: https://www.sumipol.com/

住友電工ハードメタルはヘッド交換式ドリルSEC-マルチドリル SMD型に軟鋼・ステンレス鋼加工に最適なMSL型を新たにラインアップ。現在でも様々な用途で使用され、工具メーカー各社が新製品開発に鎬を削るドリルであるが、このコラムでは、住友電工が、世界で初めて超硬ソリッドドリルの製品化に成功したエピソードについて紹介する。

80年以上にわたる歴史の中でも超硬ドリルの開発と市場投入は、製造加工現場に劇的な進化をもたらしたエポックメイキングな出来事だった。従来、穴あけ加工、すなわちドリルの分野は、強度確保などの面から超硬化が困難とされていた。その壁に果敢に挑んだのが、当時の住友電気工業粉末合金事業部開発部の森良克だった。1982年のことである。

｢超硬ドリルの開発は鋳物など、比較的穴のあけやすい材料から始まり、1970年代後半には鋼を加工できる超硬ドリルが普及し始めました。しかし、これらは工具の保持部やネジレ溝となる鋼シャンクに、切れ刃となる超硬合金をロウ付けしたもので、直径が12mm以上のものでした。しかし、ハイスドリルの使用状況を調査すると刃径10mm以下のものが圧倒的に多いことがわかりました。そこで、ドリル径の小さなものを開発し、それを大きな径に応用することを視野に入れて開発に着手しました」（森）

ドリルが他の切削工具と異なるのは、切削と同時に生成される切りくずを穴の底から排出する機能を併せ持つ必要がある点だ。これがドリルの超硬化を阻んでいた。製造加工現場でドリルに求められる最大の要素の一つが｢折れない」ことだ。切りくずが排出されないとドリルが折れてしまう。切りくずをスムーズに排出するためには溝を広げなければならない。しかしその分、断面積が減るので強度が落ちる。すなわち、強度確保のためドリルの断面積を大きくし、狭くなった溝から、いかにして切りくずをスムーズに排出するか。最大の難問が立ちふさがった。

｢着目したのは切りくず。切りくずが大きいとドリルの溝の中に詰まってしまいますが、短く細かく切断されていれば排出はスムーズになります。試作評価を繰り返し、ドリルの切れ刃の形状を円弧状にすることで、切りくずが短く細く切断されスムーズに排出されることを発見しました。これが超硬ドリル誕生に向けた最大のブレイクスルーとなりました」（森）

こうして2年を費やして生まれた｢マルチドリル｣は、1984 年に生産・販売を開始した。市場は絶賛、大手自動車メーカーを中心に採用が相次ぎ、需要は急速に拡大した。マルチドリルは従来のハイスドリルに比べ、4〜10倍の高能率加工を実現、製造加工現場に飛躍的な生産性向上をもたらした。ただドリルという切削工具は、使われる機械や条件設定、使用方法で本来有する性能を十分に発揮できないケースも発生する。課題解決に向け、ユーザー巡回、教育研修体制の整備、研修会などの啓蒙活動を実施、それらの取り組みが、マルチドリルの拡大普及に拍車をかけた。さらに重要なのが、サービスネットワークの構築だった。ドリルは、使用すると刃先が摩耗し削れなくなってしまう。再び使用するためには、刃先を元の状態に再研磨する必要がある。当然、新品同様の刃先品質が求められる。同時に安価なコストで、短い納期で対応することも要求される。それらに応えるため、全国各地の研磨加工会社と提携することで再研磨ネットワークという新たなモデルを構築した。併せて、再研磨設備開発、マシンメーカーへのプログラム提供も行っていった。

国内外の市場に投入されて以来約35年、マルチドリルは様々な進化を遂げ、生産性向上やコスト削減など製造現場の革新に大きな役割を果たしてきた。そして今、世界の製造現場は新たな進化のフェーズに入りつつある。

住友電工グループでも多彩な取り組みが推進されており、金属材料や無機材料分野の新材料創製、独自の超高圧技術や粉末冶金技術によるプロセス革新をミッションとしているが、材料研究のみならず、加工技術の研究にも取り組んでいる。

“住友のマルチドリル”は今後も進化を続け、世界各地の生産現場の革新を担い、次世代のものづくりを拓く一翼を担っていくことは間違いない。

Article by: Sumipol & MEGA Tech

Reference: https://www.sumipol.com/