JP2010125532A

JP2010125532A - リーマ

Info

Publication number: JP2010125532A
Application number: JP2008299655A
Authority: JP
Inventors: Haruo Inoue; 治男井上; Yukitsugu Oka; 幸嗣岡
Original assignee: Allied Material Corp
Current assignee: Allied Material Corp
Priority date: 2008-11-25
Filing date: 2008-11-25
Publication date: 2010-06-10
Anticipated expiration: 2028-11-25
Also published as: JP4798669B2

Abstract

【課題】要求される孔径に仕上げることができるように設計が容易で、加工された孔径の精度が長時間にわたって維持できるリーマを提供する。
【解決手段】台金の先端に底切れ刃と外周切れ刃を有するチップを設け、外周切れ刃にはマージンを形成する。マージンは、外周切れ刃先端側に形成された第１マージン部と、外周切れ刃後端側に形成された第２マージン部とからなり、第１マージン部は、先端側から後端側にかけて連続的に幅が広くなる形状とし、第２マージン部は、第１マージン部の後端側に連なり、幅が一定の形状とする。第１マージン部の最先端側の幅は、０．０２ｍｍ〜０．１ｍｍとするのが好ましく、第１マージン部の最後端側および第２マージン部の幅は、０．２〜０．５ｍｍとするのが好ましい。
【選択図】図３

Description

本発明は、アルミダイカストなどの非鉄金属の穴の仕上げ加工を行うためのリーマに関し、高精度な加工を行うことができるリーマに関する。

自動車のエンジンなど基幹部品には、アルミダイカストなどの材料が使用されており、低燃費化や騒音防止など環境対策のためにバルブ用の孔などは高精度な加工が要求されるようになっている。このような孔の仕上げ加工を行うために、例えば切れ刃にダイヤモンド焼結体を用いたリーマなどが用いられる。リーマで加工を行う場合、底切れ刃や食い付き切れ刃による切削加工とともに、外周切れ刃に形成されたマージン部によるバニッシング加工があり、これら２つの作用により孔の内面を仕上げられることが多い。

このようなリーマの例として、特許文献１に記載のリーマがある。このリーマは、外周に孔の内面を仕上げる仕上げ刃を有し、この仕上げ刃の逃げ面に第１の丸ランドと第２の丸ランドを備えたものである。第１の丸ランドは仕上げ刃の回転方向後方側に隣接する部分に形成され、第２の丸ランドは、第１の丸ランドの回転方向後方側に第１の丸ランドとは間隔をおいて形成されていて、第２の丸ランドは第１の丸ランドよりも幅が大きくなっている。このような丸ランドを形成することで、仕上げ刃をガイドし、仕上げ刃の振れを抑制するので、孔を精度良く仕上げることができるものとされている。

特開２００３−３４０６４６号公報（段落番号００１７、図３）

特許文献１に記載のリーマでは、丸ランドは仕上げ刃の振れを抑制するために形成されているが、孔の内面と接するため、バニッシング作用も生じるものと考えられる。バニッシング作用は、丸ランドの部分の直径や幅により加工された孔の弾性変形量が異なるため、加工後の孔の径が異なる結果となる。そのため、丸ランドの部分の直径や幅は、加工後の孔径を考慮しながら決める必要がある。しかしながら、丸ランドの部分の直径や幅の決め方は、経験値によったり、実際に孔加工のテストを行うことで決められることが主流であり、要求される孔径に仕上げるのに適したリーマを設計するのは容易ではないという問題がある。このようなことから、本発明は、要求される孔径に仕上げることが容易にできるリーマを提案するものである。

本発明のリーマの第１の特徴は、台金の先端に底切れ刃と外周切れ刃を有するチップを設けたリーマであって、前記外周切れ刃にはマージンが形成され、前記マージンは、外周切れ刃先端側に形成された第１マージン部と、外周切れ刃後端側に形成された第２マージン部とからなり、前記第１マージン部は、先端側から後端側にかけて連続的に幅が広くなる形状であり、前記第２マージン部は、前記第１マージン部の後端側に連なり、幅が一定の形状であることである。

外周切れ刃の形状をこのような形状にすると、孔内面に外周切れ刃が作用する際に、最初はマージン幅の小さい部分が作用するため、切削作用の高い状態で孔の内面が切削されて、外周切れ刃の回転直径に近いサイズの直径の孔が形成される。そして、切り込むに従い、徐々にマージン幅が大きくなってバニッシング作用が高くなり、外周切れ刃の先端側で切削された孔内面の表面あらさを向上させる。さらに、切り込まれると第２マージン部が作用し始め、第１マージン部で加工されて弾性変形している孔内面の形状が元に戻ろうとする際に第２マージン部によってバニッシング作用が働くために、孔内面の直径の精度が向上する。このような作用により、孔の加工精度が向上する。
また、第１マージン部の幅が連続的に変化する形状のため、上記の作用を効率的に行わせることができ、外周切れ刃の長さを短くすることができる。これにより、工具の振れを抑制できるとともに、切削抵抗を低減させることができる。

第２の特徴は、前記第１マージン部の最先端側の幅は、０．０２ｍｍ〜０．１ｍｍであることである。

幅を０．０２ｍｍ以上にすることで、外周切れ刃先端にチッピングが生じることを防止することが可能になり、０．１ｍｍ以下とすることで切削作用を高くでき、外周切れ刃の回転直径に近いサイズの直径に孔を加工することができる。

第３の特徴は、前記第１マージン部の最後端側および前記第２マージン部の幅は、０．２〜０．５ｍｍであることである。

幅を０．２ｍｍ以上とすることで、バニッシング作用を効果的に作用させることが可能になり、０．５ｍｍ以下とすることで、切削抵抗を低減するとともにバニッシング作用をさせた際の弾性変形を抑えることができるので、孔内面の直径の精度を向上させることができる。

本発明のリーマによれば、切れ刃の回転直径と仕上げ加工後の孔の直径との差が小さくなるので、要求される孔径に仕上げることが容易になって、加工精度が向上する。また、工具の設計を行う上でも、切れ刃の回転直径などの設計が容易になり、加工精度を向上させた工具を容易に得ることができる。

本発明のリーマの例を図１、図２、図３に示す。図１は本発明のリーマの側面図、図２は本発明のリーマの正面図、図３は本発明のリーマの先端部を示す斜視図である。本発明のリーマの実施の形態として、ダイヤモンド焼結体のチップが設けられたリーマを例に挙げて説明する。本発明のリーマ１は、軸状の本体３の先端側にチップ２を取り付けるためのぬすみ部４が周方向に４ヶ所設けられ、このぬすみ部４の先端側にチップ２が各１ヶずつ設けられている。本体３は超硬合金などからなり、後端側には装置への取付部３ａが設けられ、先端側にはぬすみ部底面４ａとぬすみ部側面４ｂとからなるぬすみ部４が形成されている。ぬすみ部底面４ａの先端側には凹部が形成され、この凹部にチップ２がロウ付けなどにより接合されている。チップ２は、ダイヤモンド焼結体が用いられ、超硬合金台座２ｂ上にダイヤモンド層２ａが一体に焼結されたものである。

図３と同じ方向から見たチップ２のみの拡大図を図４に示す。チップ２の上面はすくい面１４であり、主に先端側の側面は底逃げ面１５、外周側の側面は第１外周逃げ面１６および第２外周逃げ面１７になっている。すくい面１４と底逃げ面１５との境界部には底切れ刃１１が形成され、すくい面１４と第１外周逃げ面１６との境界部およびすくい面１４と第２外周逃げ面１７との境界部には外周切れ刃１２が形成されている。また、底逃げ面１５と第１外周逃げ面１６との境界部には食い付き切れ刃逃げ面１８が形成され、すくい面１４と食い付き切れ刃逃げ面１８との境界部には食い付き切れ刃１３が形成されている。

外周切れ刃１２の逃げ面側にはマージン部が設けられ、先端側には第１マージン部２１、後端側には第２マージン部２２が設けられる。第１マージン部２１の先端側はマージン幅がＷ１と小さくなっており、後端側に行くほどマージン幅が大きくなって最も後端側ではマージン幅がＷ２となる。また、第２マージン部２２は第１マージン部２１に連続して形成され、第１マージン部２１の最も後端側の部分から後端側に向かって一定のマージン幅Ｗ２で形成される。第１マージン部２１の先端側のマージン幅Ｗ１は０．０２〜０．１ｍｍにする。また、第１マージン部２１の最も後端側および第２マージン部２２のマージン幅は、０．２〜０．５ｍｍにする。第１マージン部の長さＡは１．０〜２．０ｍｍにする。

本発明のリーマとして、図４に示すチップ２を本体３に接合した図１、図２、図３に示す形状のリーマを製作した。また、比較のために、比較例として図５に示すチップを本体に接合したリーマを製作した。このリーマについても本体３の形状は図１、図２、図３に示す本発明のリーマと同じものとした。

本発明のリーマは、第１マージン部の幅Ｗ１およびＷ２、長さＡ、第２マージン部の幅Ｗ２、長さＢを異ならせたものを本発明１から１０まで１０種類を製作した。第１マージン部の幅Ｗ１およびＷ２、長さＡ、第２マージン部の幅Ｗ２、長さＢは、表１に示す通りである。比較例のリーマは、マージン部の幅が外周切れ刃全体にわたって一定で、その幅Ｗ３を異ならせたものを３種類製作した。これについても、表１に示す通りである。
これらのリーマを使い、予めドリルにより加工した下孔の仕上げ加工を行い、加工後の孔径および孔の表面あらさの比較を行った。この結果についても、表１に示す。

本発明１から８までを見ると、加工孔径や加工孔の表面あらさについて若干の差はあるが、比較的安定した結果が得られた。本発明９は、第１マージン部の先端の幅が０．０１ｍｍと非常に小さいものであり、外周切れ刃の先端側はかなり鋭利な切れ刃となっていたため、加工後の加工孔径が少し大きくなるとともに加工孔の表面あらさが少し粗くなる傾向が見られた。本発明１０は、第１マージン部の先端の幅が０．１５ｍｍと他の本発明のリーマに比べると大きくなっているものであり、本発明９とは逆に外周切れ刃の先端側は少し鈍化される方向の切れ刃となっていたため、加工孔径が小さくなる傾向が見られた。

以上の本発明のリーマの結果に対し、比較例のリーマでは加工孔径や加工孔の表面あらさが本発明のものよりも大幅に悪化する傾向が見られた。比較例１のマージン幅が全体にわたって０．０２ｍｍと小さいリーマでは、外周切れ刃が鋭利なために切削作用が大きく、加工孔径が大きくなるとともに加工孔の表面あらさが粗くなった。比較例２のマージン幅が全体にわたって０．２ｍｍのものは加工孔径が小さくなるとともに、表面あらさも少し悪くなる傾向が見られた。比較例３のマージン幅が全体にわたって０．５ｍｍと大きいリーマでは、切削作用が低下してバニッシング効果が高くなったために加工孔径が小さくなりすぎる傾向が見られた。

以上の結果から、本発明のリーマは、比較例のリーマに比べて、外周切れ刃の回転半径に対し、加工後の孔径の差が小さくなっていることが分かった。従って、本発明のリーマで要求される孔径に近づけるためには、リーマを製作する際に外周切れ刃の回転半径を要求される加工後の孔径に近づけるように外周切れ刃を形成しておけば、精度の良い孔加工ができるリーマを得ることができる。

本発明のリーマの例を示す側面図。本発明のリーマの例を示す正面図。本発明のリーマの例を示す斜視図。本発明のリーマに設けられるチップの例を示す斜視図。従来のリーマに設けられるチップの例を示す斜視図。

符号の説明

１リーマ
２チップ
２ａダイヤモンド層
２ｂ超硬合金台座
３本体
３ａ取付部
４ぬすみ部
４ａぬすみ部側面
４ｂぬすみ部底面
１１底切れ刃
１２外周切れ刃
１３食い付き切れ刃
１４すくい面
１５底逃げ面
１６第１外周逃げ面
１７第２外周逃げ面
１８食い付き切れ刃逃げ面
１９外周逃げ面
２１第１マージン部
２２第２マージン部
２３マージン部

Claims

台金の先端に底切れ刃と外周切れ刃を有するチップを設けたリーマであって、
前記外周切れ刃にはマージンが形成され、
前記マージンは、外周切れ刃先端側に形成された第１マージン部と、外周切れ刃後端側に形成された第２マージン部とからなり、
前記第１マージン部は、先端側から後端側にかけて連続的に幅が広くなる形状であり、
前記第２マージン部は、前記第１マージン部の後端側に連なり、幅が一定の形状であることを特徴とするリーマ。
前記第１マージン部の最先端側の幅は、０．０２ｍｍ〜０．１ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載のリーマ。
前記第１マージン部の最後端側および前記第２マージン部の幅は、０．２〜０．５ｍｍであることを特徴とする請求項１または２に記載のリーマ。