JP2019063977A - リーマ - Google Patents

Abstract

【課題】加工能率が高く、より安定した挙動で加工することができるリーマを提供することを目的とする。【解決手段】略円柱状の本体部２０と、略円柱状であって、工具の中心軸線に沿って延びる複数の切れ刃３２を有する刃部３０と、で構成され、切れ刃３２に対して工具回転方向後方側に接続するガイドパッド３４、３５、３６、３７を備え、一のガイドパッド３４の表面積と他のガイドパッド３５，３６、３７の表面積とが異なり、工具の重心の位置が工具の中心軸線からいずれか一のガイドパッドに近付く方向にずれているリーマ１０。【選択図】図５

Description

この発明は、金属板等にドリルなどで空けられた同一径の貫通穴（孔）を拡大したり、形状を整えたり（内面を仕上げたり）する工具であるリーマに関するものである。

すでに加工された穴を繰り広げて壁面粗さ等の各種評価指標の精度を向上させる工具としてリーマが知られている。リーマは大きく分けると特許文献１に開示されているような多刃リーマと一枚刃リーマとに分類される。多刃リーマの特徴は切れ刃の数が多いことから加工能率に優れることであり、一枚刃リーマの特徴は精度の良い穴加工を行うことができることである。近年、製造現場では加工能率の向上が求められており、多刃リーマが利用される機会が増えてきている。一方で、多刃リーマの一般的な欠点として、一枚刃リーマに比べると真円度や真直度，円筒度が得られにくいということが挙げられる。

特開２００９−０８３０７８号公報

特許文献１が開示する発明では、上述した多刃リーマの欠点を改善するために、切削抵抗の合力方向にガイドパッドが配置されている。このことにより、特許文献１の発明ではガイドパッドを常に穴壁に押し付けながら加工することが可能となり、加工精度が従来よりも向上する。しかしながら、元々切込み量が少なく、加わる切削抵抗が相対的に小さいリーマ加工においては、ガイドパッドを穴壁に押し付けるだけの十分な切削抵抗が得られないこともあり、特許文献１の発明では所望の加工精度が得られないこともある。

本発明は上述した課題を解決するために、能率的に加工が可能であり、なおかつ安定的に精度の良い加工が可能なリーマを提供することを目的とする。

本発明に係るリーマは、高い加工能率で、なおかつ安定した挙動で加工を可能にするために、複数の切りくず排出溝と、第１の切れ刃及び第２の切れ刃と、第１の切れ刃及び第２の切れ刃それぞれに対応する第１のガイドパッド及び第２のガイドパッドと、を有し、リーマの重心の位置をリーマの中心軸上から第１のガイドパッド又は第２のガイドパッドの一方へずらす。これにより、発生する遠心力によって加工中常に第１のガイドパッド又は第２のガイドパッドの一方を穴壁に押し付けることができる。

リーマの重心の位置をずらす一手段として、第１のガイドパッドの刃部の周方向の大きさを、第２のガイドパッドの刃部の周方向の大きさよりも大きくする、という方法がある。

リーマの重心の位置をずらす一手段として、第１の切れ刃及び第２の切れ刃を、刃部の周方向に異なる間隔で配置する、という方法がある。

リーマの重心の位置をずらす一手段として、第１の切削インサートに対して工具回転方向の前方側に位置する第１の切りくず排出溝と、第２の切削インサートに対して工具回転方向の前方側に位置する第２の切りくず排出溝とを、刃部の周方向に異なる間隔で配置する、という方法がある。

リーマの重心の位置をずらす一手段として、本体部の材質がハイスであり、前記刃部の一部の材質をハイスよりも比重が重い材質とする、という方法がある。

本発明のリーマは複数の切れ刃を有するため能率的な加工をすることができる。また、本発明のリーマは工具の重心の位置が工具の回転中心軸からずれた位置にあり、そのことによって先端の刃部に発生する遠心力によりガイドパッドを穴壁に押し付けるため、加工中ガイドパッドが常に強い力で穴壁に押し付けられることになる。そのことにより、本発明のリーマは高い加工精度を実現することができる。

図１は本発明の一実施形態に係るリーマの斜視図である。 図２は図１のリーマの刃部を拡大した斜視図である。 図３は図１のリーマの刃部を拡大した正面図である。 図４は図１のリーマの拡大平面図である。 図５は図１のリーマの拡大左側面図である。

以下、本発明の一実施形態を、図面を用いて説明する。図１から図３は本実施形態のリーマを示す図である。便宜的に図３に示すＸ方向を「先端方向」、その反対向きの方向を「後端方向」と呼ぶ。本実施形態のリーマ１０は本体部２０と本体部２０の先端に接続される刃部３０とを備える。

本体部２０は直径が異なる二つの円柱状の部分２１、２２が接続されて構成され、大径部２１の先端側に小径部２２が接続される。大径部２１は図示しない工作機械に把持される部分となる。本体部２０の内部には図示しない中心軸線に沿って形成される油穴が形成されており、切削油等の冷却材がその油穴を流通し、刃部３０が備える切れ刃３２に向って吹きかけられる。

刃部３０は略円柱状で、その周囲には四つの切りくず排出溝３１が形成されている。切りくず排出溝３１は工具の回転方向Ｔの前方側にある溝壁３１１と工具の回転方向Ｔの後方側にある溝底３１２とを備える。各切りくず排出溝３１の溝壁３１１には、油穴の吐出口２４が形成される。より具体的には溝壁３１１の中央よりも後端側の位置に形成される。リーマ１０が先端を鉛直下向きにして利用されることが多いため、吐出口２４が溝壁３１１のより後端側に形成されることで冷却材がより効率的に切れ刃３２に吹きかけられる。各切りくず排出溝３１の溝底３１２の縁のうち、工具外周側に位置する縁と、刃部３０の外周面との交差稜線部に切れ刃３２が形成される。切れ刃３２の中央付近には切り欠き部３３が形成されている。具体的な切り欠き部３３の形状は、図３に示すように、リーマ１０の中心軸線に対して直角方向に延びる先端側の縁３３ａと、先端側の縁３３ａに接続され、リーマ１０の中心軸線に対して斜めに延びる後端側の縁３３ｂと、で構成された形状になっている。切れ刃３２のうち切り欠き部３３よりも先端方向（図３に示すＸ方向）側の部分及び切り欠き部３３のうち後端方向側の縁３３ｂのみが切れ刃として作用する一方、切れ刃３２のうち切り欠き部３３よりも後端方向側の部分は切れ刃として作用しない。

図５に示すように、各切れ刃３２の工具回転方向Ｔの後方側にガイドパッド３４、３５、３６、３７が形成される。以下ガイドパッドどうしを区別するために、ガイドパッド３４を「第１のガイドパッド３４」と呼び、ガイドパッド３５を「第２のガイドパッド３５」と呼び、ガイドパッド３６を「第３のガイドパッド３６」と呼び、ガイドパッド３７を「第４のガイドパッド３７」と呼ぶ。同様に切れ刃どうしも区別するために、第１のガイドパッド３４に隣接する切れ刃を「第１の切れ刃３２ａ」と呼び、第２のガイドパッド３５に隣接する切れ刃を「第２の切れ刃３２ｂ」と呼び、第３のガイドパッド３６に隣接する切れ刃を「第３の切れ刃３２ｃ」と呼び、第４のガイドパッド３７に隣接する切れ刃を「第４の切れ刃３２ｄ」と呼ぶ。なお、ガイドパッド３４、３５、３６、３７のうち、各切れ刃３２に隣接する工具回転方向Ｔの後方側に、所定幅を有するマージンが形成されている。図５においては、第１の切れ刃３２ａに隣接する部分にマージンが形成され、当該マージンの工具回転方向Ｔの後方側に第１のガイドパッド３４が形成されている。第２の切れ刃３２ｂ、第３の切れ刃３２ｃ、第４の切れ刃３２ｄに隣接する部分にそれぞれマージンが形成されているが、本明細書においては、当該それぞれのマージンを第２のガイドパッド３５、第３のガイドパッド３６、第４のガイドパッド３７と称することとする。また本明細書では、第２のガイドパッド３５、第３のガイドパッド３６、第４のガイドパッド３７それぞれの形状を、第１のガイドパッド３４と異なる形状としているが、後述するように、リーマ１０の重心の位置をいずれか一のガイドパッドの方向にずらすことができれば、第２のガイドパッド３５、第３のガイドパッド３６、第４のガイドパッド３７を、第１のガイドパッド３４と同様の形状（例えば、第２の切れ刃３２ｂに隣接する部分にマージンを形成し、当該マージンの工具回転方向Ｔの後方側に、第２のガイドパッド３５を形成する）としても良い。

第１のガイドパッド３４は中央部分がリーマ１０の中心軸線に近付く向きに凹んでおり、その結果、二つの部分に分割された形状になっている。一方、第２のガイドパッド３５、第３のガイドパッド３６および第３のガイドパッド３７は、それぞれの対応する切れ刃に隣接した部分にだけ形成され、各ガイドパッド３５、３６、３７の工具回転方向後方側に位置する部分はリーマ１０の中心軸線に近付く向きに凹んでおり、その結果これらの部位は穴壁に当接しない。また、第１のガイドパッド３４の表面積、すなわち刃部３０の周方向に沿った面積が、他のガイドパッド３５、３６、３７と比べて最も大きくなっている。

リーマ１０においては、その重心の位置がリーマ１０の中心軸線上ではなく、第１のガイドパッド３４に近付く側にずれた位置にある。図５に示された点Ｇは重心を中心軸線に対して垂直な仮想面に投影したときの位置を表しており、図５からわかるように点Ｇは中心軸線と第１のガイドパッド３４との間に位置している。別の言い方をすると、中心軸線と点Ｇとを結んだ仮想線の延長線が、第１のガイドパッド３４または分割された第１のガイドパッド３４どうしを結ぶ仮想線と交差することができるような位置に、点Ｇは位置している。

リーマ１０においては、以下のような構造により重心の位置をずらしている。図５に示すように、各切れ刃３２は等間隔で配置されているわけではなく、全て異なる間隔で配置されている。具体的には、第１のガイドパッド３４に隣接する第１の切れ刃３２ａよりも工具回転方向後方側に位置する第２の切れ刃３２ｂは、第１の切れ刃３２ａを基準としてθ１回転した位置にあり、第２の切れ刃３２ｂよりも工具回転方向側に位置する隣の第３の切れ刃３２ｃは、第２の切れ刃３２ｂを基準としてθ２回転した位置にあり、第３の切れ刃３２ｃよりも工具回転方向側に位置する隣の第４の切れ刃３２ｄは、第３の切れ刃３２ｃを基準としてθ３回転した位置にあり、第４の切れ刃３２ｄよりも工具回転方向側に位置する隣の第１の切れ刃３２ａは、第４の切れ刃３２ｄを基準としてθ４回転した位置にある。θ１〜θ４は、θ１＞θ３＞θ４＞θ２の関係を満たす。同様に、各切れ刃３２に対して工具回転方向の前方側に位置する四つの切りくず排出溝３１も等間隔で配置されているわけではなく、全て異なる間隔で配置されている。具体的には、第１のガイドパッド３４に対応する切りくず排出溝３１ａよりも工具回転方向側に位置する隣の切りくず排出溝３１ｂは、切りくず排出溝３１ａを基準としてθ１回転した位置にあり、切りくず排出溝３１ｂよりも工具回転方向側に位置する隣の切りくず排出溝３１ｃは、切りくず排出溝３１ｂを基準としてθ２回転した位置にあり、切りくず排出溝３１ｃよりも工具回転方向側に位置する隣の切りくず排出溝３１ｄは、切りくず排出溝３１ｃを基準としてθ３回転した位置にある。刃部３０をこのような構造にすることで、刃部３０の質量分布が不均等になり、重心が中心軸線よりも第１のガイドパッド３４に寄った位置に移動する。

（第１実施形態の効果）
次に、上記実施形態の効果について説明する。リーマ１０においては、上述したように、その重心Ｇの位置が第１のガイドパッド３４の側にずれた位置にあるため、加工を行うと刃部３０に対して第１のガイドパッド３４の方を向く遠心力が加わる。その結果、加工中常に、第１のガイドパッド３４は穴壁に押し付けられた状態になる。第１のガイドパッド３４が穴壁に押し付けられると、穴壁自体がリーマ１０の進行を補助するガイドの役割を果たすことになり、リーマ１０の挙動が安定する。この時生じる遠心力は特許文献１の発明に作用する切削抵抗の合力よりも相対的に大きいため、加工時のリーマ１０の挙動はより安定したものとなる。

重心を中心軸線からずらすための方法は上記の方法に限定されず、他の方法によって実現しても良い。つまり、本発明の本質は重心を工具の中心軸線上から一のガイドパッドの方へずらし、加工中常にそのガイドパッドを穴壁に当接させることであるので、重心のずらし方は限定されるものではない。例えば、第１のガイドパッド３４の表面積と第２のガイドパッド３５の表面積とを異ならせ、リーマ１０の重心の位置を、工具の中心軸線上から第１のガイドパッド３４又は第２のガイドパッド３５の一方に近付く方向にずらしても良い。これにより、加工中常に、複数のガイドパッドのうちいずれか一のガイドパッドは穴壁に押し付けられた状態になる。いずれか一のガイドパッドが穴壁に押し付けられると、穴壁自体がリーマ１０の進行を補助するガイドの役割を果たすことになり、リーマ１０の挙動が安定する。その他、以下の例に示すようにリーマ１０の重心の位置をずらしても良い。

例えば、本体部２０の材質をハイスにし、刃部３０の一部の材質をハイスよりも比重が重い超硬合金にすることで重心Ｇの位置をずらしている。具体的には、刃部３０と切れ刃３２とを一体化させるのではなく、超硬合金製の切削インサートを刃部３０の先端に取付け、刃部３０および本体部２０の材質を超硬合金よりも比重が軽いハイスにする。このようにすることで、刃部３０の質量分布が不均等になり、重心が中心軸線よりも第１のガイドパッド３４に寄った位置に移動する。

本発明は上記の実施形態に限定されず、他の形態も可能である。例えば、刃部３０はねじ等を用いることによって、本体部２０に対して着脱可能な形態にすることも可能である。

１０…リーマ
２０…本体部
３０…刃部
２１…大径部
２２…小径部
２４…油穴の吐出口
３１…切りくず排出溝
３２…切れ刃
３３…切り欠き部
３４、３５、３６、３７…ガイドパッド

Claims (6)

1. 略円柱状の本体部と、
   前記本体部の先端側に設けられる刃部であって、前記本体部の中心軸に沿った方向に延びて形成される少なくとも第１の切れ刃および第２の切れ刃を含む刃部と、
   前記刃部を前記中心軸に平行な方向から見たとき、前記第１の切れ刃に対して工具回転方向の後方側に前記第１の切れ刃に隣接して設けられた第１のガイドパッドと、前記第２の切れ刃に対して工具回転方向の後方側に前記第２の切れ刃に隣接して設けられた第２のガイドパッドと、を備え、
   前記第１のガイドパッドの表面積は、前記第２のガイドパッドの表面積と異なり、
   前記本体部及び前記刃部を含む工具全体の重心の位置が、前記中心軸上から前記第１のガイドパッド又は前記第２のガイドパッドの一方に近付く方向にずれた位置にあるリーマ。
2. 前記第１のガイドパッドの前記刃部の周方向の大きさは、前記第２のガイドパッドの前記刃部の周方向の大きさよりも大きく、前記工具全体の重心の位置が、前記中心軸上から前記第１のガイドパッドに近付く方向にずれた位置にある、請求項１に記載のリーマ。
3. 前記第１の切れ刃及び前記第２の切れ刃は、前記刃部の周方向に異なる間隔で配置されている、請求項１又は２に記載のリーマ。
4. 前記刃部は、前記第１の切れ刃を有する第１の切削インサートと、第２の切れ刃を有する第２の切削インサートとを有し、
   前記第１の切削インサートに対して工具回転方向の前方側に位置する第１の切りくず排出溝と、前記第２の切削インサートに対して工具回転方向の前方側に位置する第２の切りくず排出溝とは、前記刃部の周方向に異なる間隔で配置されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載のリーマ。
5. 前記本体部の材質がハイスであり、前記刃部の一部の材質がハイスよりも比重が重い材質である、請求項１〜４のいずれか１項に記載のリーマ。
6. 前記刃部の一部は、前記第１の切れ刃を有する第１の切削インサート及び前記第２の切れ刃を有する第２の切削インサートであり、
   前記第１の切削インサート及び前記第２の切削インサートの材質が超硬合金である請求項５に記載のリーマ。