JP2011218491A

JP2011218491A - リーマおよびそれを用いた工作物の加工方法

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Publication number: JP2011218491A
Application number: JP2010090636A
Authority: JP
Inventors: Haruo Inoue; 治男井上
Original assignee: Allied Material Corp
Current assignee: Allied Material Corp
Priority date: 2010-04-09
Filing date: 2010-04-09
Publication date: 2011-11-04
Anticipated expiration: 2030-04-09
Also published as: JP5256240B2

Abstract

【課題】高い精度で工作物を加工することができる貫通孔用のリーマを提供する。
【解決手段】ミスト給油法に対応可能な、超硬質チップ２を台金としてのリーマ本体１０に固着したリーマ１００であって、リーマ１００には、長手方向に対して傾斜して延在するように外周面１９にフルート１１０が設けられ、フルート１１０が長手方向に対してなす傾斜角度は−３°から−１５°であり、ガイドパッドが設けられていない、回転軸を中心として回転する貫通孔加工用のリーマである。
【選択図】図１

Description

この発明は、リーマおよびそれを用いた工作物の加工方法に関し、より特定的には、貫通孔を加工するためのリーマに関するものである。

従来、切削工具は、たとえば特開２００１−１７０８１０号公報（特許文献１）、特開平１１−３０９６１６号公報（特許文献２）、特開２００３−１１７７６８号公報（特許文献３）、特開２００３−１５１１号公報（特許文献４）、特開２００３−１５２２号公報（特許文献５）、特開２０００−２６３３２８号公報（特許文献６）および特開平６−３２０３２３号公報（特許文献７）に開示されている。

特開２００１−１７０８１０号公報特開平１１−３０９６１６号公報特開２００３−１１７７６８号公報特開２００３−１５１１号公報特開２００３−１５２２号公報特開２０００−２６３３２８号公報特開平６−３２０３２３号公報

特許文献１では、耐熱性の皮膜を被覆し、基材がハイス、超硬合金またはＴｉＣＮ系サーメットで構成されたツイストドリルにおいて、ツイストドリルの軸端から見てクーラントホールを少なくとも３番面の切り屑排出溝側に開口したことを特徴とするクーラントホール付きツイストドリルが開示されている。

特許文献２では、根元部から先端部に向けて貫通するオイルミスト導入孔を設け、２つの噴射口の断面積の合計をオイルミスト導入孔の噴射口よりも上流側の部分の断面積よりも小さくすることによって、噴射口から噴射するオイルミストの速度を速くする構成が開示されている。

特許文献３では、圧縮空気を供給する圧縮空気供給手段と、この圧縮空気供給手段によって供給される圧縮空気を導入し、オイルをミスト状に生成するオイルミスト形成手段と、このオイルミスト形成手段によって生成されたオイルミストを含んだ圧縮空気を所定の噴射部位まで導く配管手段と、この配管手段の先端に設けられたノズル手段とが開示されている。

特許文献４では、切刃と、切り屑を排出するためのねじれ刃溝を有する先端部と、先端部に連続するシャンク部を備えたセミドライ加工具であって、シャンク部に、ねじれ刃溝に連通し、ミストをねじれ刃溝に吐出するためのミスト通路が設けられたセミドライ加工具が開示されている。

特許文献５では、荒加工する荒刃と、荒刃より大きな加工半径を有する仕上刃を備えた先端部と、その先端部に連続するシャンク部が設けられ、仕上刃の先端が切刃の先端よりシャンク部側に設けられており、仕上刃よりシャンク部側の少なくともフルートが設けられている部分の、先端部の軸中心からの距離が加工半径より小さいセミドライ加工具が開示されている。

特許文献６では、超硬合金または鋼のシャンクから延びる刃径部の先端に、その刃径部と同一外径の高硬度焼結体から成る切刃体が接合され、切刃体と刃径部の外周部に複数の連続した刃溝が形成され、油孔がシャンクの中央に、シャンクの後端部から接合部の直前まで形成され、噴射孔が油孔からシャンク先端方向に放射状に接合部近傍の刃溝内に達するように形成され、刃溝を左ネジレに形成する構成が開示されている。

特許文献７では、切削工具は、工具本体およびシャンクからなり、その軸中心部分には、供給孔が貫通して設けられており、工具本体には、切削に関与できるように、捩れを伴った切り屑排出溝、先端切れ刃稜、外周切れ刃稜などが形成されており、切り屑排出溝は少なくとも１つが軸中心に向かって深く形成され、これに伴って供給孔との間に排出孔が開口する構成が開示されている。

従来の切削工具およびミストの供給装置を用いて切削部位にオイルミストを供給する、いわゆるミスト給油法によれば切削油を直接切削部位に供給する場合に比較してエアの力は弱く、切り屑を除去する能力が劣る。このため、切り屑がリーマと工作物の隙間に噛み込んで、仕上げ精度の悪化および仕上げ面のスクラッチの発生の原因となるという問題があった。

そこで、この発明は上述のような問題点を解決するためになされたものであり、仕上げ面の精度を向上させることが可能なリーマおよびそれを用いた工作物の加工方法を提供することを目的とする。

この発明に従ったリーマは、ミスト給油法に対応可能な、超硬質チップを台金に固着したリーマであって、リーマには、長手方向に対して傾斜して延在するように外周面に斜め溝が設けられ、斜め溝が長手方向に対してなす傾斜角度は−３°から−１５°であり、ガイドパッドが設けられていない、回転軸を中心として回転する貫通孔加工用のリーマである。

このように構成されたリーマにおいては、斜め溝が長手方向に対してなす傾斜角度は−３°から−１５°であるため、切り屑を良好に排出して仕上げ面の精度を向上させることが可能となる。

さらにガイドパッドを設けないことで、ガイドパッドと工作物との間に切り屑が噛み込むことがなく、仕上げ面の精度を向上させることができる。

好ましくは、超硬質チップには逃げ面とすくい面とが設けられており、すくい面側および逃げ面側にミストを供給するためにリーマ表面において開口した孔が設けられている。この場合、すくい面側および逃げ面側にミストを十分に供給して仕上げ面の精度をさらに向上させることができる。

より好ましくは、リーマ先端側から見てすくい面側の孔の開口と回転軸とを結ぶ線と、逃げ面側の孔の開口と回転軸とを結ぶ線とのなす角度は４５°以下である。

より好ましくは、すくい面側の孔および逃げ面側の孔の両方は、リーマ表面付近で直線状に延びており、すくい面側の孔の延びる方向は、回転軸に対して１５°以上４５°以下の角度をなし、かつ、すくい面に対して先端側から見て２０°以上３０°以下の角度をなし、逃げ面側の孔の延びる方向は、回転軸に対して１５°以上４５°以下の角度をなし、かつ、すくい面に対して先端側から見て４５°以上６０°以下の角度をなす。

好ましくは、リーマで加工する工作物の材料は非鉄金属材料である。
この発明に従った方法は、上述のリーマを用いた加工物の加工方法であって、超硬質チップで加工される直前の工作物の表面にすくい面側の孔からミストを給油する。

この発明に従えば、仕上げ面の精度を向上されることが可能な、貫通孔加工用のリーマを提供することができる。

実施の形態に従った、貫通孔加工用のリーマの斜視図である。実施の形態に従ったリーマの先端に取り付けられる超硬質チップを示す斜視図である。リーマ内のミスト通路を示すリーマの斜視図である。別の方向から見たリーマの斜視図である。さらに別の方向から見たリーマの斜視図である。フルートの角度を説明するための図である。図１中の矢印ＶＩＩで示す方向から見たリーマの正面図である。別の方向から見たリーマの斜視図である。図１中の矢印ＩＸで示す方向から見たリーマの背面図である。メイン通路の先端部分を示す図である。先端側から見たすくい面側孔の延びる方向を示す図である。ガイドパッドを説明するための図である。図１２中のＸＩＩＩで示す方向から見た正面図である。ねじれ角度を説明するための右回りの左ねじれ刃のリーマの図である。ねじれ角度を説明するための右回りの右ねじれ刃のリーマの図である。本発明品１で回転数６０００ｍｉｎ^−１、流量８６ｄｍ^３／ｍｉｎの条件での開口から噴出される空気の流れの軌跡を示す図である。比較例１で回転数６０００ｍｉｎ^−１、流量８６ｄｍ^３／ｍｉｎの条件での開口から噴出される空気の流れの軌跡を示す図である。比較例２で回転数６０００ｍｉｎ^−１、流量８６ｄｍ^３／ｍｉｎの条件での開口から噴出される空気の流れの軌跡を示す図である。比較例３で回転数６０００ｍｉｎ^−１、流量８６ｄｍ^３／ｍｉｎの条件での開口から噴出される空気の流れの軌跡を示す図である。比較例４で回転数６０００ｍｉｎ^−１、流量８６ｄｍ^３／ｍｉｎの条件での開口から噴出される空気の流れの軌跡を示す図である。比較例７で回転数６０００ｍｉｎ^−１、流量８６ｄｍ^３／ｍｉｎの条件での開口から噴出される空気の流れの軌跡を示す図である。比較例８で回転数６０００ｍｉｎ^−１、流量８６ｄｍ^３／ｍｉｎの条件での開口から噴出される空気の流れの軌跡を示す図である。本発明品１で回転数１２０００ｍｉｎ^−１、流量８６ｄｍ^３／ｍｉｎの条件での開口から噴出される空気の流れの軌跡を示す図である。比較例１で回転数６０００ｍｉｎ^−１、流量１８６ｄｍ^３／ｍｉｎの条件での開口から噴出される空気の流れの軌跡を示す図である。比較例２で回転数６０００ｍｉｎ^−１、流量１８６ｄｍ^３／ｍｉｎの条件での開口から噴出される空気の流れの軌跡を示す図である。比較例３で回転数６０００ｍｉｎ^−１、流量１８６ｄｍ^３／ｍｉｎの条件での開口から噴出される空気の流れの軌跡を示す図である。比較例４で回転数６０００ｍｉｎ^−１、流量１８６ｄｍ^３／ｍｉｎの条件での開口から噴出される空気の流れの軌跡を示す図である。比較例７で回転数６０００ｍｉｎ^−１、流量１８６ｄｍ^３／ｍｉｎの条件での開口から噴出される空気の流れの軌跡を示す図である。比較例８で回転数６０００ｍｉｎ^−１、流量１８６ｄｍ^３／ｍｉｎの条件での開口から噴出される空気の流れの軌跡を示す図である。本発明品１で回転数１２０００ｍｉｎ^−１、流量１８６ｄｍ^３／ｍｉｎの条件での開口から噴出される空気の流れの軌跡を示す図である。

以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の実施の形態では同一または相当する部分については同一の参照符号を付し、その説明については繰返さない。

図１は、実施の形態に従った、貫通孔加工用のリーマの斜視図である。図１を参照して、リーマ１００は貫通孔を加工するための切削工具であり、リーマ本体１０を有する。台金としてのリーマ本体１０は長手方向に延びている。シャンクとしてのリーマ本体１０の外周面１９には、長手方向に対して傾斜して延びるようにフルート１１０が設けられている。フルート１１０は直線形状である。リーマ本体１０は矢印Ｒ１で示す方向に回転する。

フルート１１０付近では、すくい面側開口１１および逃げ面側開口１１１，１１２が設けられている。すくい面側開口１１および逃げ面側開口１１１，１１２は、それぞれオイルミストを供給するための孔である。

フルート１１０先端には、超硬質チップ２が取付けられている。超硬質チップ２はこの例では２つ取付けられており、この例では、手前側の超硬質チップはすくい面２１、前部逃げ面２１２、側部逃げ面２１１を有する。奥側の超硬質チップ２は前部逃げ面２２２を有する。

図２は、実施の形態に従ったリーマの先端に取り付けられる超硬質チップを示す斜視図である。図２を参照して、超硬質チップ２は、ダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素（ＣＢＮ）または超硬合金などから構成される。超硬質チップ２は、すくい面２１と、前部逃げ面２１２と、側部逃げ面２１１とを有する。前部逃げ面２１２とすくい面２１との境界領域が前部切刃２１３である。側部逃げ面２１１とすくい面２１からマージン幅を隔てた境界部分が側部切刃２１４である。図１中の奥側の超硬質チップも図２と同様の構成を採用している。

すくい面において、前部切刃２１３および側部切刃２１４以外の部分は湾曲して構成されている。超硬質チップ２は薄板形状であり、リーマ本体１０にろう付けにより固定される。

図３は、リーマ内のミスト通路を示すリーマの斜視図である。図３を参照して、リーマ本体１０内には中央部にメイン通路１５０が設けられる。そして中央部のメイン通路１５０から枝分かれするように逃げ面側孔１５１，１５３およびすくい面側孔１５５が延びている。逃げ面側孔１５１，１５３の先端部が逃げ面側開口１１２，１１１であり、すくい面側孔１５５の先端部がすくい面側開口１１となっている。すくい面側開口１１および逃げ面側開口１１１，１１２は各々楕円形状に構成されている。

この例では、６本の孔がメイン通路１５０から枝分かれしている形状を示しているが、これに限られず、さらに多くの、または少ない孔がメイン通路１５０から枝分かれしていてもよい。

また、この例では、メイン通路１５０が回転軸上にある例を示しているが、これに限られず、回転軸とは別の位置に複数のメイン通路が設けられ、これらのメイン通路から枝分かれするように孔が設けられていてもよい。

図４は、別の方向から見たリーマの斜視図である。図５は、さらに別の方向から見たリーマの斜視図である。図４を参照して、フルート１１０はリーマ本体１０の根元側から先端側へ向かって直線状に延びている。フルート１１０内の超硬質チップ２はオイルミストによって潤滑される。メイン通路１５０から枝分かれした逃げ面側孔１５１，１５３は逃げ面側にオイルミストを供給する。これに対し、すくい面側孔１５５は超硬質チップ２のすくい面側にオイルミストを供給する。このオイルミストにより、工作物と超硬質チップ２との間の摩擦を低減し、かつ工作物と超硬質チップ２との間で発生する熱を拡散させることができる。

このリーマでは、少量の切削油剤を高圧のエアと混合（ミキシング）して切削点に供給するミスト給油法を採用している。切削油剤の供給量をできるだけ低く押えて最適化するＭＱＬ（Minimal Quantity Lubricants）加工を採用することで、環境対策を図ることができる。

図５を参照して、露出した逃げ面側開口１１１，１１２は側部逃げ面２２１側へミストを供給する。この例では、２つの逃げ面側開口１１１，１１２から逃げ面側へミストを供給するが、さらに多い数または少ない数の開口からミストを逃げ面へ供給してもよい。

図６は、フルートの角度を説明するための図である。図６を参照して、実施の形態で示すリーマ１００は右回りの左ねじれ刃を有している。なお、リーマ１００は左回転の右ねじれ刃であってもよい。右回転の左ねじれ刃リーマ、および左回転の右ねじれ刃リーマにおいてフルート１１０と中心軸としての回転軸１とのなす角度θの角度の符号をマイナスとし、この発明では、その角度が−３°から−１５°の範囲内である。このような負のねじれ角度を有するため、リーマ１００では、すくい面２１が切削方向に向かって前屈みになるように配置される。

図７は、図１中の矢印ＶＩＩで示す方向から見たリーマの正面図である。図７を参照して、リーマ本体１０の先端は回転対称（点対称）形状とされている。左右の各々に超硬質チップ２が取付けられる。超硬質チップ２の前部逃げ面２１２，２２２が互いに距離を隔てて配置される。前部逃げ面２１２，２２２は半径方向に延びるように配置されている。すくい面２１，２２が前部逃げ面２１２，２２２に連なるように設けられている。フルート１１０，２１０が回転軸１に対して傾斜しているため、正面からすくい面２１，２２が見える。すくい面２１と前部逃げ面２１２との境界が前部切刃２１３である。前部切刃２１３はさらに側部切刃２１４に繋がっている。

すくい面２１と前部逃げ面２１２との境界が前部切刃２１３である。すくい面２２と前部逃げ面２２２との境界が前部切刃２２３である。

前部切刃２１３，２２３は、リーマ１００をドリルに似た用途において用いる場合に使用する。具体的には、超硬質チップ２の回転半径よりも十分小さい半径を有する孔をリーマ１００により仕上げる場合には、前部切刃２１３，２２３が作用して孔を加工する。これに対し、超硬質チップ２の回転半径とほぼ等しい回転半径の孔を加工する場合には、前部切刃２１３，２２３は殆ど作用しない。

図８は、別の方向から見たリーマの斜視図である。図８を参照して、リーマ１００の背面側にメイン通路１５０が開口している。メイン通路１５０から送られたミストは先端側に存在するすくい面側開口１１および逃げ面側開口１１１から噴射することで潤滑作用を発揮する。

図９は、図１中の矢印ＩＸで示す方向から見たリーマの背面図である。図９を参照して、背面図において、円筒形状のリーマ１００の中央に中空状態のメイン通路１５０が位置している。そしてメイン通路１５０の端部にすくい面側孔１５５が位置している。

また前部切刃２１３の両側にすくい面側開口１１と逃げ面側開口１１１が設けられている。回転軸とすくい面側開口１１とを結ぶ直線と、回転軸と逃げ面側開口１１１とを結ぶ直線とのなす角度Ａは好ましくは４５°以下であり、すくい面に超硬質チップに近い位置にすくい面側開口１１と逃げ面側開口１１１が配置されることが好ましい。

図１０は、メイン通路の先端部分を示す図である。図１０を参照して、メイン通路１５０は止まり孔となっており、その先端部分においてすくい面側孔１５５が分離している。すくい面側孔１５５は直線状に延びており、回転軸１とのなす角度はαである。αは１５°以上４５°以下であることが好ましい。

図１１は、先端側から見たすくい面側孔の延びる方向を示す図である。図１１を参照して、正面図では、すくい面２１の端部である前部切刃２１３に対し、すくい面側孔１５５の延びる方向とのなす角度はβである。この角度は２０°以上３０°以下であることが好ましい。

逃げ面側孔１５１，１５３は回転軸１に対してなす角度α１５°以上４５°以下であり、かつすくい面の前部切刃２１３に対してなす角度βが４５°以上６０°以下であることが好ましい。幅ＬのＰＣＤマージン幅を有する。

図１２は、ガイドパッドを説明するための図である。図１２で示すように、リーマ本体１０には、たとえば超硬からなるガイドパッド１８が設けられることがある。図１３は、図１２中のＸＩＩＩで示す方向から見た正面図である。図１２および図１３で示すように、ガイドパッド１８が設けられた場合には、ガイドパッド１８部分の径が大きくなる。超硬質チップ２で工作物を加工しつつ、ガイドパッド１８において加工刃を仕上げる。このガイドパッド１８を、この実施の形態に従ったリーマでは設けていない。これにより、ガイドパッド１８と工作物との間に切り屑が入り込んで工作物の仕上げ面の精度が低下することを防止できる。

実施の形態に従ったリーマ１００では、ガイドパッドが設けられていない。そのため、超硬質チップ２の外周面が、リーマ１００の最外周を形成する。

図１４は、ねじれ角度を説明するための右回りの左ねじれ刃のリーマの図である。図１５は、ねじれ角度を説明するための右回りの右ねじれ刃のリーマの図である。図１４を参照して、右回りの左ねじれ刃リーマでは、すくい面が切削方向に向かって前屈みになるように設けられる。このとき、左ねじれ刃では、外周側の切刃の稜線の作用角である角度ａが負の角となるため、リーマの推進を妨げる力が生じる。この力は加工中にリーマを機械の取付軸へ押し込むように働く。

これに対し、図１５で示す右ねじれ刃のリーマでは逆方向の力が働く。図１４中の角度ａの符号はマイナスであり、図１５中の角度ｂの符号はプラスとされる。

本発明では、作用角の符号がマイナスであり、すなわち右回転の左ねじれ刃、または左回転の右ねじれ刃のリーマを採用している。

リーマ１００は、ミスト給油法に対応可能な、超硬質チップ２をリーマ本体１０に固着したリーマ１００であって、リーマ１００には、長手方向に対して傾斜して延在するように外周面１９に斜め溝としてのフルート１１０が設けられ、フルート１１０が長手方向に対してなす角度θは−３°から−１５°であり、ガイドパッドが設けられていない、回転軸１を中心として回転する貫通孔加工用のリーマである。回転方向に対して前屈みになる角度が負の角度θである。

超硬質チップ２には前部逃げ面２１２および側部逃げ面２１１と、すくい面２１とが設けられており、すくい面側および逃げ面側にミストを供給するためにリーマ１００表面においてすくい面側開口１１および逃げ面側開口１１１，１１２が設けられていてもよい。

リーマ先端側から見てすくい面側の孔の開口と回転軸とを結ぶ線と、逃げ面側の孔の開口と回転軸とを結ぶ線とのなす角度Ａは４５°以下であることが好ましい。すくい面側孔１５５および逃げ面側孔１５１，１５３の両方は、リーマ表面付近で直線状に延びており、すくい面側孔１５５の延びる方向は、回転軸１に対して１５°以上４５°以下の角度αをなし、かつ、すくい面２１先端の前部切刃２１３に対して先端側から見て２０°以上３０°以下の角度βをなし、逃げ面側孔１５１，１５３の延びる方向は、回転軸１に対して１５°以上４５°以下の角度をなし、かつ、前部切刃２１３に対して先端側から見て４５°以上６０°以下の角度βをなすことが好ましい。リーマで加工する工作物の材料は非鉄金属材料であることが好ましい。そして、リーマ１００を用いた加工物の加工方法では、超硬質チップ２で加工される直前の工作物の表面にすくい面側開口１１からミストを給油する。

以下、この発明の実施例について説明する。
ミスト環境下において、リーマ孔仕上げ加工において加工表面の粗さ（切り屑排出）の要求品位を満足するかどうかの工具の検証比較テストを行なった。性能差の比較は、（１）工作物の表面粗さ、（２）寸法精度、（３）負荷電流および（４）刃先（工具）の状態観察により行なった。

自動変速機（オートマチックトランスミッション：ＡＴ）ミッションケースラインにおいて適用している加工条件にてリーマを使用し、ミスト環境において適した工具形状の比較検討を行なった。１つのサンプルにつき、５０の孔を加工して評価を行なった。隣接する孔のピッチは縦横方向共に１６ｍｍとした。

（１）表面粗さ（要求精度３．２μｍＲｚ）
加工孔を縦に切断し、表面粗さ計にて粗さを測定した（Accratach Surfcom '94JIS）。

（２）内径寸法（φ８^{+０．０３６／０}）
プラグゲージで上記内径寸法に入っているかどうかを測定し、上記内径寸法内のものをＯＫとし、寸法外のものをＮＧとした。内径の数値は５０孔から抜き取った任意のうちの１つにおいて内径３点マイクロメータにて測定した。

（３）主軸動力（負荷電流）
主軸負荷電圧を出力し、その最大値を読取った。

（４）刃先観察
使用前後の工具刃先を、デジタルマイクロスコープ（倍率５０倍）にて観察した。

共通加工条件を下記の表１において示す。表１では仕様選定評価の諸元を示している。ツールの機上振れは５μｍ以下に設定した。

ミスト供給条件を表２に示す。

ミストオイルの物理特性を表３に示す。ミストオイルは、植物由来合成エステル系油剤である。

すなわち表１で示す条件で下孔を形成し、この下孔を、超硬質チップの回転直径が８ｍｍのリーマで仕上げた。

本発明品、そして比較例１から８のリーマの構造を表４に示す。

表４では、本発明品１と比較例１から８との形状を示している。
本発明品１では、リーマ本体に４つのチップを設けた。リーマの先端側に２つのチップが設けられ、このチップの回転直径が７．３５ｍｍであり、根元側に設けた２つの超硬質チップの回転直径は８ｍｍである。先端側超硬質チップでは、逃げ面側にのみ開口（オイルホール）を設けた。これに対し、根元側の超硬質チップでは、すくい面側および逃げ面側に開口を設けた。

表４中の「センター」とは、リーマ本体中央に設けられたメイン通路の直径である。
なお、本発明品およびすべての比較品において先端側の超硬質チップの回転直径は７．３５ｍｍであり、根元側の超硬質チップの最小回転直径は８ｍｍである。

「開口位置（すくい面側）」とは、最小回転直径が８ｍｍの超硬質チップのすくい面側に設けられた開口の位置を示している。

「開口位置（逃げ面側）」とは、最小回転直径が８ｍｍの超硬質チップの逃げ面側に設けられた開口の位置を示している。

「分岐」とは、メイン通路から分岐して回転軸と平行に延びる油路の直径および本数を示している。

分岐通路を設けないサンプルでは、分岐通路の直径をメイン通路（センター）の直径とした。

比較例１から８では、フルートの形状が本発明品と異なる。具体的には、本発明品では、−８°の傾斜を有するフルートであったのに対し、比較例１から８では回転軸と平行な、いわゆるストレートフルートを用いた。本発明品および比較例のいずれであっても、フルートが延びる方向がすくい面と平行となるように、ＰＣＤからなる超硬質チップを取り付けた。

さらに、比較例１では逃げ面側を潤滑しない場合の効果、そして超硬ガイドパッドを設けた場合の効果を調べた。

比較例２では、逃げ面側を潤滑しない場合の効果、そして超硬ガイドパッドを設けた場合の効果を調べた。

比較例３では、すくい面側にオイルホールを設けない場合の効果、そして逃げ面側にシャンク先端から距離５、１３，５ｍｍの２箇所にオイルホールを設けた場合の効果、ミスト流量による効果について調べた。

比較例４では、逃げ面側に２つの開口を設けたことによる効果について調べた。
比較例５では、すくい面側に開口を設けない場合の効果、そしてＰＣＤ（多結晶ダイヤモンド）マージン幅効果を調べた。

比較例６および比較例７では、逃げ面側において軸方向の異なる位置に開口を設け超硬ガイドパッドを設けない場合の効果を調べた。

比較例８では、ドリルとして止まり孔を加工した場合の効果について調べた。
評価項目１
評価項目１では、クーラントの増加による表面粗さの向上と加工中の振動防止を狙い、本発明品１とともに、比較例１（超硬ガイドパッド）および比較例２（超硬ガイドパッドを設け、さらにクーラントの流量が増加したもの）において以下の表５に掲げる加工条件でその効果について比較検証した。

超硬ガイドパッドとは、工具切刃の回転円弧上に沿った、加工ワークに工具を支えるＰＣＤ切刃以外に設けられたパッド部分を指す。

表５から、わかるように、ガイドパッドが設けられた比較例１および２では、面粗さが規定値を超えた。さらに加工孔径も規格値を越えることとなった。なお、表５の「加工径」の欄における「φ８^{＋０．０３６／０}」とは、加工孔の寸法の許容値の上限が８＋０．０３６（ｍｍ）であり、下限が８＋０（ｍｍ）であることを示す。また、この欄における（８．０２６）とは、超硬質チップの回転直径が８．０２６ｍｍであったことを示す。

評価項目１での結果をまとめると表６に示すとおりである。

評価項目２
評価項目２では、超硬ガイドパッドのアルミニウムの溶着回避による表面粗さの向上策として、比較例３（ＰＣＤ切刃の逃げ面側シャンクからミストを吐出し、超硬ガイドパッドに油溝を設けたもの）、および比較例４（比較例３の形状に加え、オイルホールをすくい面側からも吐出させたもの）を用いて以下に掲げる条件でその効果について比較検証した。

表７より、比較例３および４では、内面の面粗さが大きくなることがわかった。
評価項目２での評価結果をまとめると表８のようになる。

評価項目３
評価項目３では、切刃のバニッシング効果の低減、超硬ガイドパッドのアルミ溶着回避による表面粗さ向上策として、比較例５（比較例３の製品を用い、ＰＣＤマージン幅の変更したもの）および比較例６（比較例４の製品を用いて超硬ガイドパッドを削除したもの）、比較例７（流量の増加させたもの）の製品を作製し、以下に掲げる加工条件でその効果について比較検証した。

表９より、比較例５から７では、いずれも表面粗さが大きくなることがわかった。
評価項目３での結果を表１０に示す。

評価項目４
評価項目４では、加工する孔形状に及ぼす影響を確認するため、止まり孔用の比較例８（ドリル）を作製し、以下に掲げる加工条件でその効果を比較検証した。

表１１より、止まり孔では切り屑の排出が抑制されず、先端側の粗さが悪化した。比較例８の工具では、工具内を貫通して工具先端において開口する孔を設けて、この孔からミストを噴出させたが、ミストによる潤滑効果は少なかった。

表１１に基づき、評価項目４の結果を表１２に示す。

評価項目５
評価項目５では、本発明品を用いて、要求される加工時間範囲を変えずに表面粗さの改善を図るため主軸の回転数を増加させて送りピッチを細かくした条件で効果の確認をした。その結果を表１３に示す。

表１３より、回転数を増加させた場合には、内面の面粗さがより良好な結果となることがわかった。

評価項目５における結果を表１４に示す。

評価項目６
評価項目６では、本発明品１および１０に対し比較例９および１１を準備した。比較例９では、フルートのねじれ角度が＋３°、本発明品１０ではフルートのねじれ角度が−３°、比較例１１ではフルートのねじれ角度が−２０°とした。そしてこの角度の違いが表面粗さに及ぼす影響を確認するために各サンプルでの評価を実施した。その結果を表１５に示す。

表１５より、本発明の範囲内であれば、良好な表面特性が得られることがわかった。
評価項目６の結果を表１６に示す。

評価項目７
評価項目７では、オイルホール（開口）の配置、サイズ、数がどのようにミスト分布に影響し、その結果ミストが分布され流れるかをシミュレーションにより行なった。ミストの流量は８６ｄｍ³と１８６ｄｍ³で行なった。そしてリーマの先端部、加工部およびそれ以外（散逸部）にどの程度のミストが分布するかを調べた。その結果を表１７に示す。

図１６は、本発明品１で回転数６０００ｍｉｎ^−１、流量８６ｄｍ^３／ｍｉｎの条件での開口から噴出される空気の流れの軌跡を示す図である。図１７は、比較例１で回転数６０００ｍｉｎ^−１、流量８６ｄｍ^３／ｍｉｎの条件での開口から噴出される空気の流れの軌跡を示す図である。図１８は、比較例２で回転数６０００ｍｉｎ^−１、流量８６ｄｍ^３／ｍｉｎの条件での開口から噴出される空気の流れの軌跡を示す図である。図１９は、比較例３で回転数６０００ｍｉｎ^−１、流量８６ｄｍ^３／ｍｉｎの条件での開口から噴出される空気の流れの軌跡を示す図である。図２０は、比較例４で回転数６０００ｍｉｎ^−１、流量８６ｄｍ^３／ｍｉｎの条件での開口から噴出される空気の流れの軌跡を示す図である。図２１は、比較例７で回転数６０００ｍｉｎ^−１、流量８６ｄｍ^３／ｍｉｎの条件での開口から噴出される空気の流れの軌跡を示す図である。図２２は、比較例８で回転数６０００ｍｉｎ^−１、流量８６ｄｍ^３／ｍｉｎの条件での開口から噴出される空気の流れの軌跡を示す図である。図２３は、本発明品１で回転数１２０００ｍｉｎ^−１、流量８６ｄｍ^３／ｍｉｎの条件での開口から噴出される空気の流れの軌跡を示す図である。図２４は、比較例１で回転数６０００ｍｉｎ^−１、流量１８６ｄｍ^３／ｍｉｎの条件での開口から噴出される空気の流れの軌跡を示す図である。図２５は、比較例２で回転数６０００ｍｉｎ^−１、流量１８６ｄｍ^３／ｍｉｎの条件での開口から噴出される空気の流れの軌跡を示す図である。図２６は、比較例３で回転数６０００ｍｉｎ^−１、流量１８６ｄｍ^３／ｍｉｎの条件での開口から噴出される空気の流れの軌跡を示す図である。図２７は、比較例４で回転数６０００ｍｉｎ^−１、流量１８６ｄｍ^３／ｍｉｎの条件での開口から噴出される空気の流れの軌跡を示す図である。図２８は、比較例７で回転数６０００ｍｉｎ^−１、流量１８６ｄｍ^３／ｍｉｎの条件での開口から噴出される空気の流れの軌跡を示す図である。図２９は、比較例８で回転数６０００ｍｉｎ^−１、流量１８６ｄｍ^３／ｍｉｎの条件での開口から噴出される空気の流れの軌跡を示す図である。図３０は、本発明品１で回転数１２０００ｍｉｎ^−１、流量１８６ｄｍ^３／ｍｉｎの条件での開口から噴出される空気の流れの軌跡を示す図である。

図１６から図３０において、各サンプルにおいてどのようにミストが分布したかを示す。図中軌跡９００が、先端部および加工部に集まっている場合には、ミストが加工領域に供給され、好ましい潤滑特性が得られることがわかる。これに対し、先端部および加工部以外の散逸部（切刃が設けられていないリーマ本体側）にミストが分布している例では、加工部に十分にミストが供給されず、好ましい結果が得られないことがわかる。

評価項目８
評価項目８では、ねじれ角、ガイドパッドの有無、開口の有無が、加工後の工作物の孔精度およびスクラッチの有無にどのような影響を与えるかを調べた。

本発明品１０１では、ねじれ角を−３°から−１５°の２°刻みで設定したものとした。本発明品１０２，１０３および比較例１０１ではねじれ角を本発明品１０１と同様に２°刻みに設定した。比較例１０２ではねじれ角を−２°とし、比較例１０３では、ねじれ角を−１６°とした。そして評価項目１と同様の加工条件で加工を行ない加工後の孔精度およびスクラッチの状態を調べた。その結果を表１８に示す。

表１８中◎は特に優れていたこと、○は優れていたこと、×は問題があったこと、△はやや問題があったことを示す。

今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明は、リーマの分野で用いることができる。

１回転軸、２超硬質チップ、１０リーマ本体、１１すくい面側開口、１８ガイドパッド、１９外周面、２１，２２すくい面、１００リーマ、１１０，２１０フルート、１１１，１１２逃げ面側開口、１５０メイン通路、１５１，１５３逃げ面側孔、１５５すくい面側孔、２１１側部逃げ面、２１２前部逃げ面、２１３前部切刃、２１４側部切刃。

Claims

ミスト給油法に対応可能な、超硬質チップを台金に固着したリーマであって、
前記リーマには、長手方向に対して傾斜して延在するように外周面に斜め溝が設けられ、
前記斜め溝が長手方向に対してなす傾斜角度は−３°から−１５°であり、
ガイドパッドが設けられていない、回転軸を中心として回転する貫通孔加工用のリーマ。
前記超硬質チップには逃げ面とすくい面とが設けられ、前記すくい面側および前記逃げ面側にミストを供給するためにリーマ表面において開口した孔が設けられている、請求項１に記載のリーマ。
リーマ先端側から見て、前記すくい面側の孔の開口と回転軸とを結ぶ線と、前記逃げ面側の孔の開口と前記中心線とを結ぶ線とのなす角度は、４５°以下である、請求項２に記載のリーマ。
前記すくい面側の孔および前記逃げ面側の孔の両方は、リーマ表面付近で直線状に延びており、前記すくい面側の孔の延びる方向は、前記回転軸に対して１５°以上４５°以下の角度をなし、かつ、前記すくい面に対して先端側から見て２０°以上３０°以下の角度をなし、
前記逃げ面側の孔の延びる方向は、前記回転軸に対して１５°以上４５°以下の角度をなし、かつ、前記すくい面に対して先端側から見て４５°以上６０°以下の角度をなす、請求項２または３に記載のリーマ。
前記リーマで加工する工作物の材質は非鉄金属材料である、請求項１から４のいずれか１項に記載のリーマ。
請求項２から４のいずれか１項に記載のリーマを用いた工作物の加工方法であって、前記超硬質チップで加工される直前の工作物の表面に前記すくい面側の孔からミスト給油する、リーマを用いた工作物の加工方法。