JP2008194779A - Diamond reamer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、高能率な切削加工が可能なだけでなく、高精度な加工精度が得られるダイヤモンドリーマに関するものである。 The present invention relates to a diamond reamer that not only enables high-efficiency cutting but also provides high-precision machining accuracy.
一般的にドリルなどで加工された穴は、高精度ではなく、良好な仕上げ面も得られない。このような下穴を要求される寸法精度および表面粗さに仕上げるには、様々な仕上げ方法があるが、機械加工の中で最も手軽に実施でき、広く活用されている方法としてリーマによる加工が知られている。リーマによって仕上げられた穴は、高い寸法精度、真円度および極めて良好な表面粗さが得られる特長がある。
特に、穴の高精度仕上げ加工には、4枚刃8点ガイド(ダブルランド、サブランド)を用いている。高能率を優先する場合、4枚刃8点パッドのリーマを用いる例が多いが、仕上げ加工刃具の回転軸に対しワークの下穴とのズレ、刃具の工作精度誤差、および機上の仕上げ加工刃具の刃振れなどにより加工されたワークの穴の真円度が多角形になりやすい問題を抱えている。これらを厳しく管理することで高精度な穴を得ることが出来る。その際の得られる真円度は2〜4μmである。
(例えば、特許文献1参照)
Generally, a hole processed by a drill or the like is not highly accurate, and a good finished surface cannot be obtained. There are various finishing methods for finishing such prepared holes to the required dimensional accuracy and surface roughness. However, the most easily used machining method is the reaming method. Are known. Holes finished with a reamer are characterized by high dimensional accuracy, roundness and very good surface roughness.
In particular, a 4-blade 8-point guide (double land, sub-land) is used for high-precision finishing of holes. When high efficiency is prioritized, there are many examples that use a reamer with a 4-blade 8-point pad. There is a problem that the roundness of the hole of the workpiece processed by the blade runout of the cutting tool tends to become a polygon. Highly accurate holes can be obtained by strictly managing these. The roundness obtained at that time is 2 to 4 μm.
(For example, see Patent Document 1)
さらに、特に、穴の高精度仕上げ加工には、1枚刃のガンリーマが用いられている。1枚刃のガンリーマは、切削機能を持つ刃が一枚で他はセルフガイド機能であり多刃のもつ課題を解消しているが、切削作用刃が一つであることから加工能率面で多刃に大きく劣る。さらに、軸対称でないため動的バランスが悪く回転数を高めるにつれて振動が発生するため回転数を高めた高能率加工はできないという大きな課題を抱えている。一枚刃ガンリーマで得る事が出来る真円度は1.5〜3.0μmである。
(例えば、特許文献2参照)
Furthermore, in particular, a single-blade gun reamer is used for high-precision finishing of holes. A single-blade gun reamer has one blade with a cutting function and the other is a self-guided function, which eliminates the problems of multiple blades. Greatly inferior to the blade. Furthermore, since it is not axially symmetric, the dynamic balance is poor and vibration occurs as the rotational speed is increased. Therefore, there is a big problem that high-efficiency machining with an increased rotational speed is not possible. The roundness that can be obtained with a single blade gun reamer is 1.5 to 3.0 μm.
(For example, see Patent Document 2)
本発明は、上記の問題点を解決しようとするものである。すなわち、加工されたワークの穴の真円度が多角形になる問題点と、動的バランスが悪く回転数を高めるにつれて振動が発生して高能率加工はできないというふたつの問題点を解決するものである。 The present invention is intended to solve the above problems. In other words, it solves the two problems that the roundness of the hole of the machined workpiece becomes a polygon and the problem that the dynamic balance is bad and the vibration is generated as the rotation speed is increased, so that high-efficiency machining cannot be performed. It is.
本発明は、3枚の刃を備えた、ダイヤモンドリーマであって、3枚の刃は、それぞれがセルフガイド機能と切削機能を同時に備えたことを特徴とするダイヤモンドリーマである。
ここで3枚の刃は、ダイヤモンドリーマの外周を3等分に分割するように等分割式とするか、または不等分割式とする。回転数を高めて高能率切削加工に用いる際には、動的バランスを高めることが可能な等分割式とすることが好ましい。また、ビビリを発生して多角形穴が生じる現象に対しては不等分割式とすることが好ましい。この場合は動的アンバランス量を刃以外の部位に設ける(相当量を付加、または削除)ことで高速回転に対応する。
さらに、3枚の刃は、それぞれがセルフガイド機能と切削機能を同時に備えている。すなわち、3枚の刃は、それぞれが外周にマージン幅を有するのでこれがセルフガイド機能として作用し、さらにそれぞれが切れ刃を有するのでこれが切削機能として作用するのである。
The present invention is a diamond reamer having three blades, each of which has a self-guide function and a cutting function at the same time.
Here, the three blades are of an equal division type so as to divide the outer periphery of the diamond reamer into three equal parts, or an unequal division type. When the rotational speed is increased and used for high-efficiency cutting, it is preferable to use an equally divided type that can increase the dynamic balance. Moreover, it is preferable to use an unequal division type for the phenomenon in which chattering occurs and a polygonal hole is generated. In this case, a dynamic unbalance amount is provided in a portion other than the blade (a considerable amount is added or deleted) to cope with high-speed rotation.
Further, each of the three blades has a self-guide function and a cutting function at the same time. That is, since each of the three blades has a margin width on the outer periphery, this acts as a self-guide function, and since each has a cutting edge, this acts as a cutting function.
本発明は詳しくは、刃の材質は、焼結ダイヤモンド、多結晶ダイヤモンドおよび単結晶ダイヤモンドのいずれか一つ、または二つ以上が選択されたものであることを特徴とするものである。
工作物の材質、硬さ、要求される穴の拡張量、真円度、表面粗さおよび加工条件などによって、適宜、焼結ダイヤモンド、多結晶ダイヤモンドおよび単結晶ダイヤモンドのいずれか一つ、または二つ以上を選択する。
In detail, the present invention is characterized in that the blade material is one selected from sintered diamond, polycrystalline diamond and single crystal diamond, or two or more.
Depending on the material of the workpiece, hardness, required hole expansion, roundness, surface roughness, processing conditions, etc., one or two of sintered diamond, polycrystalline diamond and single crystal diamond is used as appropriate. Select one or more.
本発明はさらに詳しくは、3枚の刃のうち、いずれか一つの刃の外周はマージン幅が0.02〜0.1mm、残りの二つの刃の外周はマージン幅が0.2〜0.5mmであることを特徴とするものである。
本発明は、円を決定する最小接触数、すなわち、三点支持(三点パッド)設計を採用し、かつ三箇所のうちの一つは外周マージン幅を0.1mm以下とすることで、この刃部に他の二つよりも高い切削能力を持たせている。さらに他の二つのパッドも先端部位に刃を成形し、この部位も切削に関与し高能率切削加工を実現することができる。三箇所の先端の食い付き部は図1の如く外周マージン幅の小さい刃部の切削能力を他の二箇所よりも高めその切削力で故意に(設計上強制的に)外周マージンの大きい二箇所のパッドがワーク内周面に押し付けられるように設計している。この効果により、切削加工中に刃具がぶれない(揺らがない)安定した加工精度を維持することができる。
ここで3枚の刃のうち、いずれか一つの刃の外周はマージン幅が0.02mm未満ではパッドの役割を果たすことが出来ない。また0.1mmを超えると切削能力が低下するので好ましくない。このマージン幅は0.02〜0.08mmであることがより好ましく、0.02〜0.05mmであることが最も好ましい。
そして、残りの二つの刃の外周はマージン幅が0.2mm未満ではパッドの効果が十分に得られないので切削加工中に刃が揺らぐおそれがあり好ましくない。また0.5mmを超えると切削抵抗が高くなり、加工面の焼けの原因にもなるので好ましくない。このマージン幅は0.2〜0.4mmであることがより好ましく、0.25〜0.4mmであることが最も好ましい。
More specifically, the outer periphery of any one of the three blades has a margin width of 0.02-0.1 mm, and the outer periphery of the remaining two blades has a margin width of 0.2-0. It is characterized by being 5 mm.
The present invention adopts a minimum number of contacts for determining a circle, that is, a three-point support (three-point pad) design, and one of the three locations has an outer margin width of 0.1 mm or less. The blade has a higher cutting ability than the other two. Further, the other two pads also form a blade at the tip portion, and this portion is also involved in the cutting, and high-efficiency cutting can be realized. As shown in Fig. 1, the chamfered parts at the three tips are two places where the cutting ability of the cutting edge with a small outer margin margin is higher than the other two places, and the cutting force is intentionally (forced by design) with a larger outer margin. The pad is designed to be pressed against the inner peripheral surface of the workpiece. Due to this effect, it is possible to maintain a stable processing accuracy in which the cutting tool does not shake during the cutting process (no shaking).
Here, the outer periphery of any one of the three blades cannot serve as a pad if the margin width is less than 0.02 mm. On the other hand, if it exceeds 0.1 mm, the cutting ability decreases, which is not preferable. The margin width is more preferably 0.02 to 0.08 mm, and most preferably 0.02 to 0.05 mm.
Further, if the margin width is less than 0.2 mm on the outer periphery of the remaining two blades, the pad effect cannot be sufficiently obtained, and the blades may fluctuate during cutting, which is not preferable. On the other hand, if the thickness exceeds 0.5 mm, the cutting resistance increases, which may cause burns on the processed surface. The margin width is more preferably 0.2 to 0.4 mm, and most preferably 0.25 to 0.4 mm.
高能率な切削加工が可能なだけでなく、高精度な加工精度が得られるダイヤモンドリーマを提供することができる。特に、アルミニウム合金、銅合金などの非鉄金属材料などの切削加工で極めて良好な結果が得られるダイヤモンドリーマを提供することができる。特に、各種の量産部品を低コスト、高能率に生産するのに貢献することができる。 It is possible to provide a diamond reamer that not only enables high-efficiency cutting but also provides high-precision machining accuracy. In particular, it is possible to provide a diamond reamer capable of obtaining extremely good results by cutting a nonferrous metal material such as an aluminum alloy or a copper alloy. In particular, it can contribute to the production of various mass-produced parts at low cost and high efficiency.
発明を実施するための最良の形態については、実施例の項で説明する。 The best mode for carrying out the invention will be described in the Examples section.
図1〜3に示す、直径Dが40mm、3枚の刃を等分割式とし、刃の材質として焼結ダイヤモンドを用いたダイヤモンドリーマを製作した。マージン幅が最も小さいのはA刃で、そのマージン幅Maは0.05mm、残りの二つはB刃で、そのマージン幅Mbは0.4mmである。その他、刃の各寸法は以下の通りである。gは0.25mm、cは0.08mm、dは0.1mm、eは6mm、fは1mm、αは60°、βは15°、γは5°とした。
このダイヤモンドリーマをマシニングセンタに取り付け、アルミニウム合金を切削加工テストして本発明の効果を確認した。テストの切削条件の詳細は以下の通りである。
切削速度は180m/min、送り速度は460mm/min、送り量は0.12mm/rev、取り代は直径で0.4mm、切削油剤にはエマルジョン系水溶性オイルを用いた。加工結果は、穴の真円度が1.8μm、表面粗さは0.8Sであった。
A diamond reamer having a diameter D of 40 mm and three blades shown in FIGS. 1 to 3 with an equally divided type and using sintered diamond as the blade material was manufactured. The smallest margin width is the A blade, the margin width Ma is 0.05 mm, the remaining two are the B blade, and the margin width Mb is 0.4 mm. In addition, each dimension of the blade is as follows. g was 0.25 mm, c was 0.08 mm, d was 0.1 mm, e was 6 mm, f was 1 mm, α was 60 °, β was 15 °, and γ was 5 °.
This diamond reamer was attached to a machining center, and an aluminum alloy was subjected to a cutting test to confirm the effect of the present invention. The details of the test cutting conditions are as follows.
The cutting speed was 180 m / min, the feeding speed was 460 mm / min, the feeding amount was 0.12 mm / rev, the machining allowance was 0.4 mm in diameter, and emulsion water-soluble oil was used as the cutting fluid. As a result of processing, the roundness of the hole was 1.8 μm, and the surface roughness was 0.8S.
実施例1のダイヤモンドリーマを用いて、実施例1と切削条件以外は同一としてテストを行った。テストの切削条件の詳細は以下の通りである。
切削速度は300m/min、送り速度は770mm/min、送り量は0.12mm/rev、取り代は直径で0.4mm、切削油剤にはエマルジョン系水溶性オイルを用いた。加工結果は、穴の真円度が2.0μm、表面粗さは0.8Sであった。
Using the diamond reamer of Example 1, the test was performed under the same conditions as in Example 1 except for the cutting conditions. The details of the test cutting conditions are as follows.
The cutting speed was 300 m / min, the feeding speed was 770 mm / min, the feeding amount was 0.12 mm / rev, the machining allowance was 0.4 mm in diameter, and an emulsion water-soluble oil was used as the cutting fluid. As a result of processing, the roundness of the hole was 2.0 μm, and the surface roughness was 0.8S.
実施例1のダイヤモンドリーマを用いて、実施例1と切削条件以外は同一としてテストを行った。テストの切削条件の詳細は以下の通りである。
切削速度は500m/min、送り速度は1270mm/min、送り量は0.12mm/rev、取り代は直径で0.4mm、切削油剤にはエマルジョン系水溶性オイルを用いた。加工結果は、穴の真円度が2.5μm、表面粗さは0.8Sであった。
Using the diamond reamer of Example 1, the test was performed under the same conditions as in Example 1 except for the cutting conditions. The details of the test cutting conditions are as follows.
The cutting speed was 500 m / min, the feeding speed was 1270 mm / min, the feeding amount was 0.12 mm / rev, the machining allowance was 0.4 mm in diameter, and emulsion water-soluble oil was used as the cutting fluid. As a result of processing, the roundness of the hole was 2.5 μm, and the surface roughness was 0.8S.
図4に示す、1枚刃のガンリーマを用いて、実施例1と同様にテストを実施した。テストの切削条件の詳細は以下の通りである。
切削速度は180m/min、送り速度は300mm/min、送り量は0.08mm/rev、取り代は直径で0.4mm、切削油剤にはエマルジョン系水溶性オイルを用いた。加工結果は、穴の真円度が1.8μm、表面粗さは1.0Sであった。
A test was conducted in the same manner as in Example 1 using a single-blade gun reamer shown in FIG. The details of the test cutting conditions are as follows.
The cutting speed was 180 m / min, the feeding speed was 300 mm / min, the feeding amount was 0.08 mm / rev, the machining allowance was 0.4 mm in diameter, and an emulsion water-soluble oil was used as the cutting fluid. As a result of processing, the roundness of the hole was 1.8 μm and the surface roughness was 1.0S.
図5に示す、4枚刃の8点パッドのダイヤモンドリーマを用いて、実施例1と同様にテストを実施した。テストの切削条件の詳細は以下の通りである。
切削速度は180m/min、送り速度は460mm/min、送り量は0.12mm/rev、取り代は直径で0.4mm、切削油剤にはエマルジョン系水溶性オイルを用いた。加工結果は、穴の真円度が2.5μm、表面粗さは0.8Sであった。
A test was performed in the same manner as in Example 1 using a 4-blade 8-point pad diamond reamer shown in FIG. The details of the test cutting conditions are as follows.
The cutting speed was 180 m / min, the feeding speed was 460 mm / min, the feeding amount was 0.12 mm / rev, the machining allowance was 0.4 mm in diameter, and emulsion water-soluble oil was used as the cutting fluid. As a result of processing, the roundness of the hole was 2.5 μm, and the surface roughness was 0.8S.
さらに、比較例2と同じ、4枚刃の8点パッドのダイヤモンドリーマを用いて、実施例1と同様にテストを実施した。テストの切削条件の詳細は以下の通りである。
切削速度は300m/min、送り速度は770mm/min、送り量は0.12mm/rev、取り代は直径で0.4mm、切削油剤にはエマルジョン系水溶性オイルを用いた。加工結果は、穴の真円度が5.0μm、表面粗さは0.8Sであった。
Further, the same test as in Example 1 was performed using a diamond reamer with a 4-blade 8-point pad as in Comparative Example 2. The details of the test cutting conditions are as follows.
The cutting speed was 300 m / min, the feeding speed was 770 mm / min, the feeding amount was 0.12 mm / rev, the machining allowance was 0.4 mm in diameter, and an emulsion water-soluble oil was used as the cutting fluid. As a result of processing, the roundness of the hole was 5.0 μm, and the surface roughness was 0.8S.
以上のテスト結果から、本発明によれば高能率の切削加工が可能で、しかも加工後の穴は高精度の真円度と、極めて良好な表面粗さが得られることがわかった。 From the above test results, it was found that according to the present invention, high-efficiency cutting can be performed, and the hole after the processing can obtain high-precision roundness and extremely good surface roughness.
1 ダイヤモンドリーマ
Ma A刃のマージン幅
Mb B刃のマージン幅
1 Diamond reamer Ma A blade margin width Mb B blade margin width
Claims (3)
前記3枚の刃は、それぞれがセルフガイド機能と切削機能を同時に備えたことを特徴とする、ダイヤモンドリーマ。 A diamond reamer with three blades,
Each of the three blades has a self-guide function and a cutting function at the same time, and is a diamond reamer.
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