JP2017042870A - リーマ - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、リーマに係り、穴の内壁面の粗さを悪化させることなく、切屑を細分化することにある。
【解決手段】穴の内壁を切削する仕上刃２０を備えるリーマ１０は、仕上刃２０が、内径側に設けられるネガランド部３０と、外径側に設けられる非ネガランド部３２と、を有する。仕上刃２０は、一枚設けられている。また、リーマ１０は、最外径面に設けられた、中心軸ずれを防止するためのガイドパッド４０を備える。更に、リーマ１０は、先端中心に設けられた、穴の奥部に存在する膜を切削する膜切削用切刃３４，３６を備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、リーマに関する。

従来、穴の内面を仕上げる仕上刃を備えるリーマが知られている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１記載のリーマは、ワークに切り込む座ぐり刃と、穴の内面を粗加工する粗刃と、穴の内面を仕上げる仕上刃と、仕上刃をガイドするガイド部と、を備えている。座ぐり刃は、先端外周側に設けられている。粗刃は、座ぐり刃の外周側に設けられている。仕上刃は、粗刃の軸方向後方に設けられている。ガイド部は、外周に設けられている。

かかる構造においては、リーマが穴に挿入されると、座ぐり刃がワークに切り込み、粗刃が穴の内面を粗加工し、仕上刃がガイド部にガイドされながら穴の内面を仕上げる。従って、一回の穴開け動作で精度良い穴を形成することができる。

特開２００３−３４０６４６号公報

ところで、上記した特許文献１記載のリーマにおいて、仕上刃は、内径側から外径側にかけて面を同じくするすくい面を有している。このすくい面は、穴のせん断面に対して比較的鋭角に形成されている。この構造では、仕上刃が穴の内面を仕上げ加工する際に、穴のせん断面に対する仕上刃のせん断角が比較的大きくなる。このため、かかるすくい面を有する仕上刃では、切屑が薄い一方で長く伸びて大きくなる事態が生ずる。

一方、一般的に、刃先の強化などのため、刃のすくい面に負の角度を持つネガランドを設けることがある。かかるネガランドは、穴のせん断面に対して比較的鈍角に形成される。このため、かかるネガランドを有する刃を用いれば、刃のせん断角が比較的小さくなるので、切屑を折れ曲がり易くして細分化することができる。しかし、ネガランドが刃の内径側から最外径側にかけて全域に亘って設けられていると、ワークの穴の加工面である内壁面の粗さが悪化する事態が生じてしまう。

本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、穴の内壁面の粗さを悪化させることなく、切屑を細分化することが可能なリーマを提供することを目的とする。

本発明の一態様は、穴の内壁を切削する仕上刃を備えるリーマであって、前記仕上刃が、内径側に設けられるネガランド部と、外径側に設けられる非ネガランド部と、を有するリーマである。

本発明によれば、穴の内壁面の粗さを悪化させることなく、切屑を細分化することができる。

本発明の一実施例であるリーマの斜視図である。 本実施例のリーマを中心軸の延びる方向に沿って見た際の正面図及び側方から見た際の側面図である。 本実施例のリーマの要部側面図である。 本実施例のリーマを図３に示すIII−IIIで切断した際の断面図である。 本実施例のリーマを図３に示すIV−IVで切断した際の断面図である。 本実施例のリーマによるワーク切削手順を表した図である。 本実施例のリーマによるワーク切削手順を表した図である。 本実施例のリーマによるワーク切削手順を表した図である。 本実施例のリーマによるワーク切削手順を表した図である。 本実施例のリーマによるワーク切削手順を表した図である。 本実施例のリーマの仕上刃が有するネガランド部によるワーク切削の様子を、非ネガランド部によるワーク切削の様子と比較した図である。

以下、図面を用いて、本発明に係るリーマの具体的な実施の形態について説明する。

図１は、本実施例のリーマ１０の斜視図を示す。図２は、本実施例のリーマ１０を中心軸Ｏの延びる方向（軸線方向）に沿って見た際の正面図及び側方から見た際の側面図を示す。図３は、本実施例のリーマ１０の要部側面図を示す。図４は、本実施例のリーマ１０を図３に示すIII−IIIで切断した際の断面図を示す。また、図５は、本実施例のリーマ１０を図３に示すIV−IVで切断した際の断面図を示す。

本実施例において、リーマ１０は、被切削材（ワーク）に形成された下穴（例えば鋳抜き穴）に挿入されてその下穴の内壁を切削加工することで、所望の大きさを有する穴を形成する工具である。リーマ１０は、略円柱状に形成された工具本体１２を備えている。工具本体１２は、シャンク部（図示せず）に支持されている。リーマ１０は、中心軸Ｏ回りに回転方向ωに回転される。

工具本体１２は、加工部１４と、切屑排出溝１６，１８と、を備えている。加工部１４は、ワークに切削加工を施す部位であって、工具本体１２の軸線方向先端側に設けられている。切屑排出溝１６，１８は、加工部１４がワークを切削加工した際に生まれる切屑を外部へ排出する部位である。切屑排出溝１６，１８はそれぞれ、工具本体１２の軸線方向先端から後端側にかけて軸線方向に向けて延びる縦溝である。

切屑排出溝１６，１８は、中心軸Ｏに対して直交する断面において円柱形状を略Ｌ字状にカットした形状に形成されている。切屑排出溝１６，１８は、中心軸Ｏを挟んで対称となるように配置されている。切屑排出溝１６と切屑排出溝１８とは、互いに略同じ大きさに形成されている。但し、後述の仕上刃に回転方向ωに隣接する切屑排出溝１６は、切屑排出溝１８よりも大きくなるように形成されてもよい。

加工部１４は、仕上刃２０を有している。仕上刃２０は、ワークの下穴の内壁を切削する切刃である。仕上刃２０は、リーマ１０に一枚だけ設けられている。仕上刃２０は、平板状に形成された基部２２に固定されている。基部２２は、ワークの下穴の切削加工時に仕上刃２０を支持する部位である。基部２２は、切屑排出溝１６の軸線方向先端側の、回転方向ωに向いた壁面２４に取り付けられている。基部２２は、超硬合金などの硬質材料により構成されている。仕上刃２０は、基部２２と一体焼結されたダイヤモンド焼結体により構成されている。

仕上刃２０は、工具本体１２の外径端近傍の先端において、他部位よりも先端方向に向けて突出し、かつ、工具本体１２の他部位よりも径方向外側に向けて突出するように形成されている。仕上刃２０は、その最外径がワークの下穴の内径よりも大きくなるように配置されている。仕上刃２０は、ワークの下穴の内壁（せん断面）に対して鋭角となるすくい面２６を有している。すくい面２６の、回転方向ωにおける周方向には、上記の切屑排出溝１６が隣接している。すくい面２６においてワークの下穴の内壁から切り取られた切屑は、主に切屑排出溝１６へ排出される。

仕上刃２０は、ネガランド部３０（図２に斜線で示す領域）を有している。ネガランド部３０は、すくい面２６の軸線方向先端に設けられている。ネガランド部３０は、すくい面２６の本体面に対して負の角度（例えば１５°〜３０°の範囲であればよく、例えば２０°に設定される。）αの面を持つ部位である。すくい面２６の本体面は、ワークのせん断面に対して鋭角に形成される。また、ネガランド部３０は、ワークのせん断面に対して鈍角に形成される。尚、仕上刃２０は、軸線方向先端において逃げ面を有することとしてよい。

ネガランド部３０は、仕上刃２０の一部にのみ形成されている。すなわち、仕上刃２０は、すくい面２６の軸線方向先端において、ワークのせん断面に対して鈍角となるネガランド部３０と、ワークのせん断面に対して鋭角となる非ネガランド部３２と、を有する。ネガランド部３０は、仕上刃２０の内径側に設けられている。また、非ネガランド部３２は、仕上刃２０の外径側に設けられている。ネガランド部３０と非ネガランド部３２とは、径方向において連続している。

非ネガランド部３２の径方向幅（すなわち、仕上刃２０の最外径位置からネガランド部３０までの距離）Ｗは、予め、切削加工後のワークの内面の粗さなどを考慮して定められており、例えば０．５ｍｍである。この非ネガランド部３２の径方向幅Ｗは、仕上刃２０が切削するワークの下穴の内壁の取り代に対して半分以下である。このため、ワークの下穴の内壁は、仕上刃２０の非ネガランド部３２とネガランド部３０との双方により切削される。尚、非ネガランド部３２の軸線方向先端と最外径位置とが接する角部は、刃の強度を高めることなどを考慮して、面取りされていてよい。

また、ネガランド部３０の軸線方向幅（すなわち、仕上刃２０の軸線方向先端からすくい面２６の本体面までの軸線方向距離）Ｌは、例えば０．２ｍｍ〜０．３ｍｍである。尚、ネガランド部３０の軸線方向幅Ｌは、径方向位置に応じて変わるものとしてもよく、内径側ほど大きくなるものとしてよい。

加工部１４は、また、ドリル刃３４，３６を有している。ドリル刃３４，３６は、ワークの下穴の奥部（底部）に存在する膜を切削することで、その穴を膜に隣接する通路などに連通させる膜切削用切刃である。ドリル刃３４，３６は、リーマ１０の先端に２枚設けられている。ドリル刃３４とドリル刃３６とは、リーマ１０の先端中心を挟んで対称に配置されている。

ドリル刃３４，３６は、工具本体１２の先端において他部位よりも先端方向に向けて突出するように形成されている。両ドリル刃３４，３６は、所定の先端角θが形成されるように構成されている。ドリル刃３４，３６はそれぞれ、回転方向ωに設けられるすくい面と、回転方向ωとは反対方向に設けられる逃げ面と、を有している。

ドリル刃３４のすくい面の、回転方向ωにおける周方向には、上記の切屑排出溝１６が隣接している。また、ドリル刃３６のすくい面の、回転方向ωにおける周方向には、上記の切屑排出溝１８が隣接している。すなわち、切屑排出溝１６，１８は、ドリル刃３４，３６ごとに周方向に隣接して設けられている。ドリル刃３４のすくい面においてワークの下穴の奥部の膜から切り取られた切屑は、主に切屑排出溝１６へ排出される。また、ドリル刃３６のすくい面においてワークの下穴の奥部の膜から切り取られた切屑は、主に切屑排出溝１８へ排出される。

ドリル刃３４，３６のすくい面は、仕上刃２０のすくい面２６に対して回転方向ωに所定角度（例えば６°など）だけ位相ずれが生じるように形成されている。これは、仕上刃２０からの切屑及びドリル刃３４，３６からの切屑を切屑排出溝１６，１８へ排出する切屑排出性を高めるためである。

工具本体１２は、また、リーマ１０とワークの下穴との中心軸ずれを防止するためのガイドパッド４０を備えている。ガイドパッド４０は、リーマ１０のワーク下穴への挿入時に外径面が切削後の穴の内壁面に接することでそのリーマ１０をその穴に対してガイドする部材である。ガイドパッド４０は、リーマ１０の工具本体１２の最外径面に設けられている。ガイドパッド４０は、工具本体１２の全周において複数箇所（図２においては、４箇所）設けられている。

ガイドパッド４０の配置位置は、仕上刃２０がワークの穴の内壁に接してその内壁を切削する際に反力を受ける位置（具体的には、仕上刃２０に対して回転方向ωとは反対方向側の位置）や、その反力を受ける位置に対して中心軸Ｏを挟んで対向する位置，切屑排出溝１６，１８を挟んだ回転方向ωの位置などである。

各ガイドパッド４０は、軸線方向に沿って工具本体１２の最外径面の先端から後端にかけて全域で直線状に延びている。中心軸Ｏとガイドパッド４０の外径面との距離は、中心軸Ｏと仕上刃２０の径方向外側端との距離に比して僅かに小さくなるように設定されている。

工具本体１２には、クーラントが流通するクーラント供給路４２が設けられている。クーラント供給路４２は、工具本体１２の内部において軸線方向に向けて延びている。クーラント供給路４２は、例えば２本設けられている。各クーラント供給路４２はそれぞれ、工具本体１２の先端面に開口しており、シャンク部の後端側から流入したクーラントを、加工部１４とワークとの接触部に向けて供給するための流路である。

図６は、本実施例のリーマ１０によるワーク切削手順を表した図を示す。

本実施例においては、リーマ１０を用いてワーク５０の下穴５２の内壁及びその下穴５２の奥部に存在する膜５４を切削加工するうえで、まず、クーラント供給路４２からクーラントをリーマ１０の先端に向けて供給すると共に、リーマ１０の中心軸をワーク５０に形成すべき穴の中心軸に一致させた状態で、リーマ１０を回転方向ωに回転させながらワーク５０の下穴５２に挿入する（図６Ａ→図６Ｂ）。尚、ワーク５０の下穴５２の内径は、リーマ１０の挿入口側のものほど大きく、奥部（底部）側のものほど小さくされることとしてもよい。

リーマ１０の仕上刃２０の最外径は、ワーク５０の下穴５２の内径よりも大きい。このため、上記の如くリーマ１０がワーク５０の下穴５２に挿入されると、まず、仕上刃２０がワーク５０の下穴５２の内壁に接してその内壁を切削加工する（図６Ｂ〜図６Ｄ）。仕上刃２０がワーク５０の下穴５２の内壁を切削加工して切り取られた切屑は、主に切屑排出溝１６から外部へ排出される。かかる下穴５２の切削加工が行われると、ワーク５０に所望の大きさを有する穴５６が形成される。

また、リーマ１０の下穴５２への挿入が継続すると、やがてドリル刃３４，３６がワーク５０の膜５４に接してその膜５４を切削加工する（図６Ｅ）。ドリル刃３４，３６がワーク５０の膜５４を切削加工して切り取られた切屑は、切屑排出溝１６，１８から外部へ排出される。かかる膜５４の切削加工が行われると、ワーク５０の穴５６が、膜５４に隣接していた通路５８に連通される。

このように、本実施例のリーマ１０によれば、リーマ１０が一回だけワーク５０の下穴５２に挿入されることで、ワーク５０に精度の良い所望の大きさの穴５６を形成することができると共に、穴５６の奥部にある膜５４の切削によりその穴５６を通路５８と連通させることができる。

本実施例において、リーマ１０は、ワークの下穴の内壁を切削する仕上刃２０を一枚だけ備えている。仕上刃２０が一枚だけ設けられている構造においては、ワークの切削加工時にリーマ１０が中心軸Ｏ回りで公転運動した際、仕上刃が２枚以上設けられている構造と異なり、その切削加工後に形成される穴が花弁形状となることはなく、その穴が楕円形状となる。従って、仕上刃２０が一枚だけ設けられたリーマ１０によれば、仕上刃が２枚以上設けられているものに比べて、ワークに形成される穴の真円度を向上させることができる。

また、本実施例において、リーマ１０は、ワークの下穴奥部の膜を切削する２枚のドリル刃３４，３６を備えていると共に、それら２枚のドリル刃３４，３６に対応させて２箇所の切屑排出溝１６，１８を備えている。２枚のドリル刃３４，３６は、互いにリーマ１０の先端中心を挟んで対称となるように配置されている。また、２箇所の切屑排出溝１６，１８は、それぞれドリル刃３４，３６の回転方向ωに隣接しており、互いに中心軸Ｏを挟んで対称となるように配置されている。

このようにドリル刃３４，３６が２枚設けられかつ切屑排出溝１６，１８が２箇所設けられている構造においては、ワーク切削が２枚のドリル刃３４，３６に分散されるので、ドリル刃３４，３４により切り出される切屑が周方向において一箇所に集中することは回避される。また、切り出された切屑が切屑排出溝１６，１８に分散して排出されるので、切り出された切屑が一箇所の切屑排出溝に集中することは回避される。従って、２枚のドリル刃３４，３６と２箇所の切屑排出溝１６，１８とが設けられたリーマ１０によれば、ドリル刃が一枚しか設けられておらず切屑排出溝が一箇所しか設けられていない構造に比べて、切屑が切屑排出溝で詰まり難くなり、切屑排出性を高めることができる。

また、２箇所の切屑排出溝１６，１８が互いに中心軸Ｏを挟んで対称となるように配置されている構造においては、切屑排出溝が一箇所しか設けられていない構造に比べて、リーマ１０の重心を中心軸Ｏにできるだけ近づけることが可能である。このため、本実施例のリーマ１０によれば、切屑排出溝が一箇所しか設けられていない構造に比べて、自転回転時の揺動すなわち中心軸Ｏ回りの公転運動を低減することできる。

図７は、本実施例のリーマ１０の仕上刃２０が有するネガランド部３０によるワーク切削の様子を、非ネガランド部３２によるワーク切削の様子と比較した図を示す。尚、図７（Ａ）には非ネガランド部３２によるワーク切削の様子を、また、図７（Ｂ）にはネガランド部３０によるワーク切削の様子を、それぞれ示す。

更に、本実施例において、リーマ１０の仕上刃２０は、すくい面２６の軸線方向先端の一部にネガランド部３０を有する。具体的には、内径側に設けられたネガランド部３０と、外径側に設けられた非ネガランド部３２と、を有する。非ネガランド部３２は、すくい面２６の本体面と略同じ角度に形成されており、ワーク５０のせん断面に対して鋭角となるように形成されている。また、ネガランド部３０は、すくい面２６の本体面に対して負の角度となるように形成されており、ワーク５０のせん断面に対して鈍角となるように形成されている。ワーク５０の下穴５２の内壁は、非ネガランド部３２とネガランド部３０との双方により切削される。

図７に示す如く、ネガランド部３０によれば、非ネガランド部３２に比べて、仕上刃２０の、ワーク５０に対するせん断角βが比較的小さくなる。このため、ネガランド部３０によって切り出された切屑が折れ曲がり易くなり、切屑が細分化される。また、非ネガランド部３２は、仕上刃２０の外径側に設けられているので、ワーク５０の下穴５２の内壁の最奥部を切削する。このため、ワーク切削後の穴５６の内壁が非ネガランド部３２に接触して形成されるので、ワーク切削後の穴の内壁がネガランド部３０に接触して形成されるものと異なり、その内壁面の粗さが悪化することは回避される。

尚、非ネガランド部３２では、切り出される切屑が大きくなるおそれがあるが、非ネガランド部３２はネガランド部３０と径方向において連続している。かかる構造では、非ネガランド部３２とネガランド部３０との境界で、ワーク５０に対するせん断角βが一気に変化するので、非ネガランド部３２で切り出される切屑を、ネガランド部３０で切り出される切屑の細分化に追従して折れ易くすることができ、切屑の大型化を抑止することができる。

従って、リーマ１０によれば、ワーク切削後の穴の内壁面の粗さを悪化させることなく、切屑を細分化することができる。このため、ワーク切削後の穴の内壁面を滑らかに形成することができると共に、切屑の切屑排出溝１６，１８への排出性を高めることができる。

尚、上記の実施例においては、ドリル刃３４，３６が特許請求の範囲に記載した「膜切削用切刃」に相当している。

ところで、上記の実施例においては、一つのリーマ１０にドリル刃３４，３６を２枚設けることとした。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、ドリル刃を３枚以上設けることとしてもよい。また、一つのリーマ１０に切屑排出溝１６，１８を２箇所設けることとした。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、切屑排出溝を３箇所以上設けることとしてもよい。

また、上記の実施例においては、一つのリーマ１０に仕上刃２０を一枚だけ設けることとした。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、仕上刃２０を２枚以上設けることとしてもよい。

尚、以上の実施例に関し、更に以下を開示する。

［１］穴の内壁を切削する仕上刃（２０）を備えるリーマ（１０）であって、前記仕上刃（２０）が、内径側に設けられるネガランド部（３０）と、外径側に設けられる非ネガランド部（３２）と、を有するリーマ（１０）。

上記［１］記載の構成によれば、内径側のネガランド部３０により切り出された切屑を折れ曲がり易くして細分化することができる。また、外径側の非ネガランド部により切削後の穴の内壁面の粗さの悪化を回避することができる。

［２］上記［１］記載のリーマ（１０）において、前記仕上刃（２０）は、一枚設けられているリーマ（１０）。

上記［２］記載の構成によれば、切削後の穴の真円度を、仕上刃が２枚以上設けられているものに比べて向上させることができる。

［３］上記［１］又は［２］記載のリーマ（１０）において、最外径面に設けられた、中心軸ずれを防止するためのガイドパッド（４０）を備えるリーマ（１０）。

上記［３］記載の構成によれば、仕上刃が穴の内壁を切削する際にリーマ１０と切削対象の穴との中心軸ずれを防止することができる。

［４］上記［１］乃至［３］の何れか一項記載のリーマ（１０）において、先端中心に設けられた、前記穴の奥部に存在する膜を切削する膜切削用切刃（３４，３６）を備えるリーマ（１０）。

上記［４］記載の構成によれば、穴の内壁を切削するリーマの一回の穴開け動作により、穴の奥部にある膜を切削することができる。

［５］上記［４］記載のリーマ（１０）において、前記膜切削用切刃（３４，３６）は、先端中心を挟んで対称に位置するように２枚設けられているリーマ（１０）。

上記［５］記載の構成によれば、穴の奥部にある膜を切削する際に、膜切削用切刃により切り出される切屑を周方向に一箇所に集中するのを回避することができる。

［６］上記［５］記載のリーマ（１０）において、前記膜切削用切刃（３４，３６）ごとに周方向に隣接して設けられた、切屑を排出するための切屑排出溝（１６，１８）を備えるリーマ（１０）。

上記［６］記載の構成によれば、膜切削用切刃により切り出された切屑が切屑排出溝で詰まり難くすることができ、切屑排出性を高めることができる。

［７］上記［１］記載のリーマ（１０）において、前記非ネガランド部（３２）の径方向幅は、前記穴の内壁の取り代に対して半分以下であるリーマ（１０）。

１０ リーマ
１２ 工具本体
１４ 加工部
１６，１８ 切屑排出溝
２０ 仕上刃
２６ すくい面
３０ ネガランド部
３２ 非ネガランド部
３４，３６ ドリル刃
４０ ガイドパッド

Claims (7)

1. 穴の内壁を切削する仕上刃を備えるリーマであって、
   前記仕上刃が、内径側に設けられるネガランド部と、外径側に設けられる非ネガランド部と、を有するリーマ。
2. 前記仕上刃は、一枚設けられている請求項１記載のリーマ。
3. 最外径面に設けられた、中心軸ずれを防止するためのガイドパッドを備える請求項１又は２記載のリーマ。
4. 先端中心に設けられた、前記穴の奥部に存在する膜を切削する膜切削用切刃を備える請求項１乃至３の何れか一項記載のリーマ。
5. 前記膜切削用切刃は、先端中心を挟んで対称に位置するように２枚設けられている請求項４記載のリーマ。
6. 前記膜切削用切刃ごとに周方向に隣接して設けられた、切屑を排出するための切屑排出溝を備える請求項５記載のリーマ。
7. 前記非ネガランド部の径方向幅は、前記穴の内壁の取り代に対して半分以下である請求項１記載のリーマ。