JP2004330349A - リーマ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】切刃18の軸方向すくい角βを正に設定して、切刃18を軸線O方向の後端側へ向かうにしたがい工具回転方向T後方側へ向かうように傾斜させる。切屑排出溝13のねじれ角αを負に設定して、切屑排出溝13を軸線O方向の後端側へ向かうにしたがい工具回転方向T前方側へ向かってねじれるように傾斜させる。
【選択図】 図2
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、被加工物に予め形成された下穴を、所定の内径に仕上げるための穴加工に用いられるリーマに関するものであり、とくに、アルミダイキャスト品や鍛造品のような量産加工部品である被加工物に予め形成された下穴を、高速かつ高精度に仕上げるための穴加工に用いられるリーマに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より、図3に示すように、軸線O回りに回転される工具本体1の先端部2の外周に、軸線O方向の後端側へ向かって延びる切屑排出溝3が形成され、この切屑排出溝3の工具回転方向T前方側を向く壁面3Aの先端外周部に硬質焼結体4が設けられて、この硬質焼結体4における工具回転方向T前方側を向く面の外周側の稜線部に切刃5が形成されたリーマが知られている。
また、このようなリーマでは、一般的に、切屑排出溝3が軸線Oと平行に延びるように形成されている(切屑排出溝3がねじれていない、すなわち、切屑排出溝のねじれ角が0°)とともに、切刃5も軸線Oと平行に延びるように形成されている(切刃5の軸方向すくい角が0°)。例えば、特許文献1を参照。
【0003】
【特許文献1】
特開2002−144145号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、アルミダイキャスト品や鍛造品のような量産加工部品は、軽量化の目的で薄肉形状となり、また、加工コスト低減のため、ダイキャスト面あるいは鍛造面を加工基準とするようになってきているので、このような量産加工部品に予め形成された下穴を仕上げるためのリーマによる穴加工については、高速加工が求められながらも、高精度加工が強く求められている。
そのため、リーマによる穴加工において、より高速・高精度加工を実現するには、以下に例示するような対策が必要となる。
・被加工物の変形・たわみの軽減
・被加工物に作用する切削抵抗の低減
・切屑と加工済みの穴内周面との接触による傷発生防止
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記のような目的を達成するために、本発明は、軸線回りに回転される工具本体の先端部の外周に、前記軸線方向の後端側へ向かって延びる切屑排出溝が形成され、この切屑排出溝の工具回転方向前方側を向く壁面の先端外周側の稜線部に切刃が形成されたリーマであって、前記切刃の軸方向すくい角及び前記切屑排出溝のねじれ角のうちの一方が正に設定され、他方が負に設定されていることを特徴とするものである。
このような本発明では、切刃が軸線方向の後端側へ向かうにしたがい工具回転方向後方側へ向かうように傾斜し(切刃の軸方向すくい角が正)ているときには、切屑排出溝が軸線方向の後端側へ向かうにしたがい工具回転方向前方側へ向かってねじれるように傾斜し(切屑排出溝のねじれ角が負)、切刃が軸線方向の後端側へ向かうにしたがい工具回転方向前方側へ向かうように傾斜し(切刃の軸方向すくい角が負)ているときには、切屑排出溝が軸線方向の後端側へ向かうにしたがい工具回転方向後方側へ向かってねじれるように傾斜し(切屑排出溝のねじれ角が正)ていることとなるので、切刃の傾斜の向きと切屑排出溝の傾斜の向きとが互いに反対となる。
そのため、切屑排出溝の工具回転方向後方側に連なるように形成され、上記の切刃で加工された後の加工済みの穴内周面に摺接して、軸線方向の先端側へ向かって送られる工具本体をガイドする役割を果たすマージン部の傾斜の向きも、切刃の傾斜の向きに対して反対となる。
したがって、切刃が被加工物に形成された下穴の内周面を切削することによって、被加工物に対して作用する切削抵抗における軸方向分力(送り分力)と、加工済みの穴内周面に対してマージン部が摺接することによって、この被加工物に作用する摩擦抵抗における軸方向分力とが、互いに相殺するような向きに働くので、この被加工物の変形・たわみを軽減することができる。
ここで、切刃の軸方向すくい角が正に設定されている、つまり、切刃が軸線方向の後端側へ向かうにしたがい工具回転方向後方側へ向かうように傾斜しているならば、切刃が被加工物に形成された下穴の内周面を切削しているときに、被加工物に対して作用する切削抵抗を低減することができる。
さらに、ここで、切屑排出溝のねじれ角が負に設定されている、つまり、切屑排出溝が軸線方向の後端側へ向かうにしたがい工具回転方向前方側へ向かってねじれるように傾斜しているならば、切刃が被加工物に形成された下穴の内周面を切削しているときに、切刃にて生成された切屑が、工具本体の回転にともなって軸線方向の先端側へ向かって排出される。これにより、切刃にて生成された切屑は、切刃によって切削される前の未加工の状態の下穴側へ排出されることとなるので、切屑と加工済みの穴内周面との接触による傷発生を防止することができる。
【0006】
また、本発明は、軸線回りに回転される工具本体の先端部の外周に、前記軸線方向の後端側へ向かって延びる切屑排出溝が形成され、この切屑排出溝の工具回転方向前方側を向く壁面の先端外周側の稜線部に切刃が形成されたリーマであって、前記切刃の軸方向すくい角が正に設定され、前記切屑排出溝が前記軸線と平行に延びるように形成されていることを特徴とするものである。
このような本発明では、切刃の軸方向すくい角が正に設定されている、つまり、切刃が軸線方向の後端側へ向かうにしたがい工具回転方向後方側へ向かうように傾斜しているので、切刃が被加工物に形成された下穴の内周面を切削しているときに、被加工物に対して作用する切削抵抗を低減することができる。
【0007】
また、本発明は、軸線回りに回転される工具本体の先端部の外周に、前記軸線方向の後端側へ向かって延びる切屑排出溝が形成され、この切屑排出溝の工具回転方向前方側を向く壁面の先端外周側の稜線部に切刃が形成されたリーマであって、前記切屑排出溝のねじれ角が負に設定されていることを特徴とするものである。
このような本発明では、切屑排出溝のねじれ角が負に設定されている、つまり、切屑排出溝が軸線方向の後端側へ向かうにしたがい工具回転方向前方側へ向かってねじれるように傾斜しているので、切刃が被加工物に形成された下穴の内周面を切削しているときに、切刃にて生成される切屑が、工具本体の回転にともなって軸線方向の先端側へ向かって排出される。これにより、切刃にて生成された切屑は、切刃によって切削される前の未加工の状態の下穴側へ排出されることとなるので、切屑と加工済みの穴内周面との接触による傷発生を防止することができる。
【0008】
なお、上記のような本発明によるリーマにおいては、前記切屑排出溝の工具回転方向前方側を向く壁面の先端外周部に硬質焼結体が設けられて、この硬質焼結体上に前記切刃が形成されていることが好ましく、このような構成とすると、切刃が硬度の高い硬質焼結体によって形成されるため、その切刃強度を高く保つとともに、耐摩耗性の向上を図ることができる。
しかも、硬質焼結体上に切刃が形成されていると、この切刃に連なるすくい面も硬質焼結体によって構成されることとなり、切刃のすくい面に与えられる軸方向すくい角、つまり、切刃の軸方向すくい角を、切屑排出溝のねじれ角によらず自由に設定することができ、上記のような本発明によるリーマの製造を容易化することができる。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付した図1及び図2を用いて説明する。
本実施形態によるリーマの工具本体10は、超硬合金等の硬質材料によって、軸線Oを中心とした軸線O回りに回転される略円柱状をなすように形成されたものであり、その後端部(図1における右側部分)が、工作機械の回転軸に取り付けられるシャンク部11とされている。
【0010】
また、工具本体10の先端部12(図1における左側部分)の外周には、少なくとも1つの切屑排出溝13、本実施形態では複数(例えば4つ)の切屑排出溝13…が、工具本体10の先端面10Aに開口する部分から軸線O方向の後端側へ向かって延びるように、軸線Oに関して対称に形成されている。
ここで、切屑排出溝13…は、軸線O方向の後端側へ向かうにしたがい工具回転方向T前方側へ向かって略一定のねじれ角αでねじれるように傾斜した螺旋状に形成されており、切屑排出溝13…のねじれ角αが負となるように設定されている。具体的には、切屑排出溝13…のねじれ角αは、−30°≦α<0°の範囲内で略一定の値に設定される。
【0011】
さらに、切屑排出溝13…のそれぞれにおいて、工具回転方向T前方側を向く壁面13Aにおける先端外周側の部分に、工具回転方向T後方側に一段凹んで、工具回転方向T前方側を向く軸線Oと略平行な底面14Aを有する凹部14が、工具本体10の先端面10A及び工具本体10の先端部12の外周面に開口するように形成されている。
凹部14には、硬質焼結体としてのダイヤモンド焼結体15(cBN焼結体等の他の硬質焼結体でもよい)と超硬合金16とが一体となるように積層されて層状をなす切刃チップ17が、その超硬合金16で構成される面16Aを工具回転方向T後方側に向けるとともにダイヤモンド焼結体15で構成される面15Aを工具回転方向T前方側に向けるようにロウ付けされて設けられている。
【0012】
ダイヤモンド焼結体15における工具回転方向T前方側を向く面15Aには、その外周側の稜線部に、仕上げ刃となる切刃18が形成されている一方、その先端側の稜線部に、食い付き刃となる底刃19が上記の切刃18にコーナ部を介して交差するように形成されている。
これにより、切刃18及び底刃19は、切刃チップ17のダイヤモンド焼結体15上に形成されていることになり、このダイヤモンド焼結体15における工具回転方向T前方側を向く面15Aが、切刃18及び底刃19に連なるすくい面をなすことになる。
【0013】
そして、切刃18は、軸線O方向の後端側へ向かうにしたがい工具回転方向T後方側へ向かうように傾斜して形成されており、切刃18の軸方向すくい角βが正となるように設定されている。具体的には、切刃18の軸方向すくい角βは、0°<β≦15°の範囲内で略一定(例えばβ=10°)に設定される。
つまり、切刃18に連なるすくい面(ダイヤモンド焼結体15における工具回転方向T前方側を向く面15A)に与えられる軸方向すくい角が正となるように設定されているのである。
【0014】
また、周方向で複数の切屑排出溝13…同士の間に画成される工具本体10の先端部12の外周面において、上記の切刃18よりも軸線O方向の後端側に位置する部分は、切屑排出溝13の工具回転方向T後方側に連なり、軸線Oを中心とした断面略円弧状をなして、軸線O方向の略全長に亘って略一定幅を有するマージン部20と、このマージン部20の工具回転方向T後方側に連なるとともに切屑排出溝13の工具回転方向T前方側に連なり、マージン部20よりもわずかに小径の軸線Oを中心とした断面略円弧状をなす二番取り面21とから構成されている。
【0015】
このような構成とされたリーマは、例えばアルミダイキャスト品や鍛造品のような量産加工部品などの被加工物に予め形成された下穴に対して、軸線O回りに回転されている工具本体10が軸線O方向の先端側へ向かって送られることにより、所定の内径に仕上げるべく穴加工を施していく。つまり、底刃19によって、上記下穴の内周面に食い付きつつ、この底刃19にコーナ部を介して交差する切刃18によって、上記下穴の内周面を所定の内径に仕上げていくのである。
このとき、切刃18よりも軸線O方向の後端側に位置するマージン部20が、切刃18で仕上げ加工された後の加工済みの穴内周面に摺接することにより、軸線O方向の先端側へ向かって送られる工具本体10をガイドする役割を果たし、工具本体10の直進性が保たれる。
【0016】
本実施形態によるリーマでは、切刃18の軸方向すくい角βが正に設定されて、切刃18が軸線O方向の後端側へ向かうにしたがい工具回転方向T後方側へ向かうように傾斜しているとともに、切屑排出溝13のねじれ角αが負に設定されて、切屑排出溝13が軸線O方向の後端側へ向かうにしたがい工具回転方向T前方側へ向かってねじれるように傾斜しているので、切刃18の傾斜の向きと切屑排出溝13の傾斜の向きとが互いに反対となる。
そのため、切屑排出溝13の工具回転方向T後方側に連なるように形成されたマージン部20も、切屑排出溝13と同様に、軸線O方向の後端側へ向かうにしたがい工具回転方向T前方側へ向かってねじれるように傾斜することとなり、切刃18の傾斜の向き及びマージン部20の傾斜の向きも互いに反対となる。
【0017】
したがって、切刃18が被加工物に形成された下穴の内周面を切削することによって、被加工物に対して作用する切削抵抗における軸方向分力(送り分力、図2中の白抜き矢印Xで示す)と、加工済みの穴内周面に対してマージン部20が摺接することによって、この被加工物に作用する摩擦抵抗における軸方向分力(図2中の白抜き矢印Yで示す)とが、互いに相殺するような向きに働き、これら切削抵抗及び摩擦抵抗が作用する被加工物の変形・たわみを軽減することが可能となる。
【0018】
また、切刃18の軸方向すくい角βが正に設定されているため、切刃18が被加工物に形成された下穴の内周面を切削しているときに、被加工物に対して作用する切削抵抗を低減することが可能となる。
ここで、切刃18の軸方向すくい角βについては、大きすぎると切刃強度を損ねてしまうおそれが生じるので、0°<β≦15°の範囲に設定している。
【0019】
さらに、切屑排出溝13のねじれ角αが負に設定されているため、切刃18が被加工物に形成された下穴の内周面を切削しているときに、切刃18にて生成された細かい粉状の切屑が、工具本体10の軸線O回りの回転にともなって軸線O方向の先端側へ向かって排出される。
これにより、切刃18にて生成された切屑は、切刃18によって切削される前の未加工の状態の下穴側へ排出されることとなるので、切屑と加工済みの穴内周面との接触による傷発生を防止することが可能となる。
ここで、切屑排出溝13のねじれ角αについては、小さすぎると工具本体10の強度を損ねてしまうおそれがあるので、−30°≦α<0°の範囲に設定している。
【0020】
加えて、本実施形態によるリーマでは、硬質焼結体としてのダイヤモンド焼結体15上に切刃18及び底刃19を形成していることから、これら切刃18及び底刃19が硬度の高い硬質焼結体によって構成されるので、切刃18及び底刃19に対して高い切刃強度と高い耐摩耗性とを与えることができて、寿命の延長を図ることが可能となる。
しかも、硬質焼結体としてのダイヤモンド焼結体15上に切刃18及び底刃19が形成されていると、これら切刃18及び底刃19に連なるすくい面も硬質焼結体によって構成されることとなり、切刃18のすくい面に与えられる軸方向すくい角、つまり、切刃18の軸方向すくい角βを、切屑排出溝13のねじれ角αによらず自由に設定することができ、上記のような正の軸方向すくい角βが設定された切刃18と負のねじれ角が設定された切屑排出溝13とを有するリーマであっても容易に製造することができる。
【0021】
なお、本実施形態においては、切刃18の軸方向すくい角βを正に設定し、切屑排出溝13のねじれ角αを負に設定したが、これに限定されることはない。
例えば、切刃18の軸方向すくい角βを負に設定し、切屑排出溝13のねじれ角αを正に設定したとしても、被加工物の変形・たわみを軽減する効果を得ることができるし、また、切刃18の軸方向すくい角βを正に設定し、切屑排出溝13が軸線Oと平行に延びるように形成した(切屑排出溝13のねじれ角αを0°に設定した)としても、被加工物に作用する切削抵抗を低減する効果を得ることができるし、さらには、切刃18の軸方向すくい角βを0°あるいは負に設定し、切屑排出溝13のねじれ角を負に設定したとしても、切屑と加工済みの穴内周面との接触による傷発生を防止する効果を得ることができる。
【0022】
ここで、切刃18の軸方向すくい角βを負に設定する場合には、小さすぎると切れ味を著しく損ねてしまうおそれが生じるので、−15°≦β<0°の範囲に設定するのがよく、一方、切屑排出溝13のねじれ角αを正に設定する場合には、大きすぎると切屑詰まりを発生させてしまうおそれが生じるので、0°<α≦30°の範囲に設定するのがよい。
【0023】
【発明の効果】
以上説明したような本発明によれば、以下に示すような効果を奏することができるので、より高速・高精度加工を実現することが可能となる。
▲1▼ 切刃の軸方向すくい角及び切屑排出溝のねじれ角のうちの一方を正に設定し、他方を負に設定すると、切刃が被加工物に形成された下穴の内周面を切削することによって、被加工物に対して作用する切削抵抗における軸方向分力(送り分力)と、加工済みの穴内周面に対してマージン部が摺接することによって、この被加工物に作用する摩擦抵抗における軸方向分力とが、互いに相殺するような向きに働いて、この被加工物の変形・たわみを軽減する。
▲2▼ 切刃の軸方向すくい角を正に設定すると、切刃が被加工物に形成された下穴の内周面を切削しているときに、被加工物に対して作用する切削抵抗を低減する。
▲3▼ 切屑排出溝のねじれ角を負に設定すると、切刃にて生成された切屑を、切刃によって切削される前の未加工の状態の下穴側へ排出し、切屑と加工済みの穴内周面との接触による傷発生を防止する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態によるリーマの側面図である。
【図2】本発明の実施形態によるリーマの要部拡大側面図である。
【図3】従来のリーマの側面図である。
【符号の説明】
10 工具本体
12 先端部
13 切屑排出溝
15 ダイヤモンド焼結体(硬質焼結体)
18 切刃
20 マージン部
O 工具本体の軸線
T 工具回転方向
α 切屑排出溝のねじれ角
β 切刃の軸方向すくい角
Claims (5)
- 軸線回りに回転される工具本体の先端部の外周に、前記軸線方向の後端側へ向かって延びる切屑排出溝が形成され、この切屑排出溝の工具回転方向前方側を向く壁面の先端外周側の稜線部に切刃が形成されたリーマであって、
前記切刃の軸方向すくい角及び前記切屑排出溝のねじれ角のうちの一方が正に設定され、他方が負に設定されていることを特徴とするリーマ。 - 請求項1に記載のリーマにおいて、
前記切刃の軸方向すくい角が正に設定され、前記切屑排出溝のねじれ角が負に設定されていることを特徴とするリーマ。 - 軸線回りに回転される工具本体の先端部の外周に、前記軸線方向の後端側へ向かって延びる切屑排出溝が形成され、この切屑排出溝の工具回転方向前方側を向く壁面の先端外周側の稜線部に切刃が形成されたリーマであって、
前記切刃の軸方向すくい角が正に設定され、前記切屑排出溝が前記軸線と平行に延びるように形成されていることを特徴とするリーマ。 - 軸線回りに回転される工具本体の先端部の外周に、前記軸線方向の後端側へ向かって延びる切屑排出溝が形成され、この切屑排出溝の工具回転方向前方側を向く壁面の先端外周側の稜線部に切刃が形成されたリーマであって、
前記切屑排出溝のねじれ角が負に設定されていることを特徴とするリーマ。 - 請求項1乃至請求項4のいずれかに記載のリーマにおいて、
前記切屑排出溝の工具回転方向前方側を向く壁面の先端外周部に硬質焼結体が設けられて、この硬質焼結体上に前記切刃が形成されていることを特徴とするリーマ。
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