JP2023133722A - リーマ及び切削加工物の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】クーラントによる冷却効果が高いリーマを提供する。【解決手段】本開示の限定されない一面のリーマは、棒形状の本体と、本体における先端の側に取り付けられた蓋体と、を有する。本体は、外周面と、溝と、外周刃と、後端から先端に向かって延び、且つ、先端の側において開口する貫通孔と、を有する。蓋体は、貫通孔に接続され、蓋体における先端に向かって延びた第１孔と、第１孔に接続された第２孔と、を有する。第２孔は、第１孔に接続された接続部と、蓋体における後端の側に位置する噴射口と、接続部から噴射口にかけて直線形状に延びた直線部と、を有する。直線部は、噴射口に近づくにしたがって回転軸から離れるとともに回転軸の回転方向の前方に向かうように傾斜している。【選択図】図５

Description

本開示は、リーマに関する。リーマは、金属などの被削材における加工孔の内径を拡大する加工に用いることが可能である。

金属などの被削材を切削加工する際に用いられる切削工具として、例えば特許文献１に記載のリーマが知られる。特許文献１に記載のリーマは、工具本体及び帽体を有する。工具本体は、回転軸に沿って延びた油穴を有する。この油穴を通じて冷却液（クーラント）が先端の側に供給される。帽体は、吹き出し孔を有する。クーラントは、吹き出し孔から外部に噴射され、切刃の冷却に用いられる。

特開平６－１１４６２８号公報

特許文献１に記載のリーマにおいては、吹き出し孔から外部に噴射されたクーラントが、被削材における未加工の部分、或いは切屑に当たり易い。そのため、切刃の近傍にクーラントが十分に供給されず、クーラントによる冷却効果が不十分となる恐れがある。

本開示の限定されない一面のリーマは、回転軸に沿って後端から先端に向かって延びた棒形状の本体と、前記本体における前記先端の側に取り付けられた蓋体と、を有する。前記本体は、外周面と、前記外周面に沿って前記先端の側から前記後端に向かって延びた溝と、前記外周面及び前記溝の交わりに位置する外周刃と、前記後端から前記先端に向かって延び、且つ、前記先端の側において開口する貫通孔と、を有する。

前記蓋体は、前記貫通孔に接続され、前記蓋体における先端に向かって延びた第１孔と、前記第１孔に接続された第２孔と、を有する。前記第２孔は、前記第１孔に接続された接続部と、前記蓋体における後端の側に位置する噴射口と、前記接続部から前記噴射口にかけて直線形状に延びた直線部と、を有する。前記直線部は、前記噴射口に近づくにしたがって前記回転軸から離れるとともに前記回転軸の回転方向の前方に向かうように傾斜している。

上記のリーマによれば、クーラントによる冷却効果が高い。

本開示の限定されない一面のリーマを示す斜視図である。 図１に示すリーマを先端の側から見た平面図である。 図２と同じ平面図であり、第２孔などを透視した図である。 図２に示すリーマをＩＶ方向から見た側面図である。 図４に示す領域Ｖを拡大した拡大図であり、第２孔などを透視した図である。 図１に示すリーマにおける蓋体を先端の側から見た斜視図である。 図６に示す蓋体を後端の側から見た斜視図である。 図７と同じ斜視図であり、第２孔などを透視した図である。 図６に示す蓋体を後端の側から見た平面図である。 図９と同じ平面図であり、第２孔などを透視した図である。 図９に示す蓋体をＸＩ方向から見た側面図である。 図１１と同じ側面図であり、第２孔などを透視した図である。 本開示の限定されない一面のリーマを先端の側から見た平面図であり、図３に相当する図である。 本開示の限定されない一面の切削加工物の製造方法における一工程を示す概略図である。 本開示の限定されない一面の切削加工物の製造方法における一工程を示す概略図である。 本開示の限定されない一面の切削加工物の製造方法における一工程を示す概略図である。

＜リーマ＞
以下、本開示の限定されない一面のリーマ１について、図面を用いて詳細に説明する。但し、以下で参照する各図では、説明の便宜上、実施形態を説明する上で必要な主要部材のみが簡略化して示される。したがって、リーマ１は、参照する各図に示されない任意の構成部材を備え得る。また、各図中の部材の寸法は、実際の構成部材の寸法及び各部材の寸法比率などを忠実に表したものではない。

リーマ１は、図１～図１２に示す限定されない一例のように、本体３及び蓋体５を有してもよい。

本体３は、棒形状であってもよい。また、本体３は、回転軸Ｏ１に沿って後端３ｂから先端３ａに向かって延びてもよい。本体３は、回転軸Ｏ１の周りで回転可能である。なお、図１などにおける矢印Ｙ１は、回転軸Ｏ１の回転方向を示してもよい。

本体３の材質としては、例えば、鋼及び超硬合金などが挙げられ得る。本体３の材質が鋼の場合には、本体３の靱性が高い。

本体３は、シャンク部７及び切削部９を有してもよい。

シャンク部７は、工作機械の回転するスピンドルに把持される部位として機能し得る。シャンク部７は、工作機械におけるスピンドルの形状に応じて設計されてもよい。

切削部９は、シャンク部７に対して先端３ａの側に位置してもよい。切削部９は、被削材に接触することが可能であって、被削材の切削加工（例えば、加工孔の内径を拡大する加工）において主要な役割を果たす部位として機能し得る。

本体３は、特定の大きさに限定されない。例えば、切削部９における外径Ｄの最大値は、１～２０ｍｍ程度に設定されてもよい。また、回転軸Ｏ１に沿った方向における切削部９の長さＬは、Ｌ＝１Ｄ～１０Ｄ程度に設定されてもよい。

本体３は、図１及び図５に示す限定されない一例のように、外周面１１、溝１３、外周刃１５及び貫通孔１７を有してもよい。

外周面１１は、逃げ面とも呼ばれ得る。また、外周面１１は、図５に示す限定されない一例のように、マージン面１９及びクリアランス面２１を有してもよい。

マージン面１９は、回転軸Ｏ１の回転方向Ｙ１の後方において、溝１３に沿って位置してもよい。マージン面１９は、被削材における加工孔の内壁面に摺接してリーマ１の操作性を安定させる部位として機能し得る。

クリアランス面２１は、回転方向Ｙ１の後方において、マージン面１９に沿って位置してもよい。クリアランス面２１は、マージン面１９に対して窪んでもよい。クリアランス面２１は、切削加工において被削材との摩擦を減らす部位として機能し得る。

溝１３は、外周面１１に沿って先端３ａの側から後端３ｂに向かって延びてもよい。溝１３は、切屑を外部に排出させる部位として機能し得る。溝１３は、回転軸Ｏ１に平行に延びてもよく、また、回転軸Ｏ１の周りで螺旋形状に延びてもよい。溝１３は、１つのみであってもよく、また、複数であってもよい。溝１３が複数の場合には、溝１３の数は、２～８であってもよい。溝１３は、切削部９に位置してもよい。

溝１３の深さは、特定の値に限定されない。例えば、本体３（切削部９）の外径に対し、溝１３の深さは、１０～４０％に設定されてもよい。溝１３の深さとは、回転軸Ｏ１に直交する断面において、溝１３の底と回転軸Ｏ１との距離を本体３（切削部９）の半径から引いた値のことであってもよい。底とは、溝１３における回転軸Ｏ１に最も近い部分のことであってもよい。

外周刃１５は、外周面１１及び溝１３の交わりに位置してもよい。外周刃１５は、切削加工において被削材を切削する部位として機能し得る。外周刃１５の数は、溝１３の数と同じであってもよい。外周刃１５は、切削部９に位置してもよい。

貫通孔１７は、後端３ｂから先端３ａに向かって延び、且つ、先端３ａの側において開口してもよい。言い換えれば、貫通孔１７は、後端３ｂから先端３ａに向かって延び、且つ、先端３ａの側において開口する開口２３を有してもよい。貫通孔１７の内部には、外部から供給されるクーラントを流すことが可能である。貫通孔１７の形状は、クーラントを流すことが可能な限り特に限定されない。

貫通孔１７は、後端３ｂの側において開口してもよい。言い換えれば、貫通孔１７は、後端３ｂの側において開口する開口をさらに有してもよい。なお、この開口を便宜的に第２開口と呼んでもよく、また、開口２３を第１開口２３と呼んでもよい。

第２開口は、貫通孔１７の内部にクーラントを流入させる流入口として機能し得る。なお、第２開口の位置は、特に限定されない。例えば、図４に示す限定されない一例のように、本体３が、後端３ｂの側に端面２５を有する場合には、第２開口は、端面２５に位置してもよい。

クーラントとしては、例えば、不水溶性油剤及び水溶性油剤などが挙げられ得る。不水溶性油剤としては、例えば、油性形、不活性極圧形及び活性極圧形などの切削油が挙げられ得る。水溶性油剤としては、例えば、エマルジョン、ソリューブル及びソリューションなどの切削油が挙げられ得る。クーラントは、液体に限定されず、不活性ガスなどの気体であってもよい。クーラントは、被削材の材質に応じて適宜選択して用いてもよい。

蓋体５は、本体３における先端３ａの側に取り付けられてもよい。蓋体５は、本体３における先端３ａの側において貫通孔１７の開口２３を覆うように取り付けられてもよい。蓋体５は、貫通孔１７を通じて本体３から供給されるクーラントの流れの向きを制御する部材として機能し得る。

蓋体５は、取り外し可能に取り付けられてもよい。例えば、接着剤を用いての接合又は圧入などによって蓋体５を本体３に取り付けてもよい。蓋体５の材質としては、例えば、金属及び樹脂などが挙げられ得る。蓋体５における外径の最大値は、本体３（切削部９）における外径の最大値よりも小さくてもよい。回転軸Ｏ１に沿った方向において、蓋体５の長さは、本体３（切削部９）の長さよりも短くてもよい。

蓋体５は、図５及び図１２に示す限定されない一例のように、第１孔２７及び第２孔２９を有してもよい。第１孔２７は、貫通孔１７に接続されてもよく、また、蓋体５における先端５ａに向かって延びてもよい。第２孔２９は、第１孔２７に接続されてもよい。これらの場合には、貫通孔１７を通じて本体３から供給されるクーラントを第１孔２７及び第２孔２９の順に流すことが可能となる。

第１孔２７及び第２孔２９は、それぞれ１つであってもよく、また、複数であってもよい。蓋体５が複数の第１孔２７及び第２孔２９を有する場合において、これらの第１孔２７及び第２孔２９は、回転軸Ｏ１の周りにおいて等間隔で位置してもよく、また、不等間隔で位置してもよい。第１孔２７及び第２孔２９が複数の場合には、第１孔２７及び第２孔２９のそれぞれの数は、２～８であってもよい。第１孔２７及び第２孔２９のそれぞれの数は、溝１３の数と同じであってもよい。

第２孔２９は、接続部３１、噴射口３３及び直線部３５を有してもよい。接続部３１は、第１孔２７に接続された部位であってもよい。噴射口３３は、蓋体５における後端５ｂの側に位置してもよい。直線部３５は、接続部３１から噴射口３３にかけて直線形状に延びた部位であってもよい。

これらの場合には、第１孔２７を通じて先端５ａに向かって流れたクーラントを直線部３５によって後端５ｂの側に向かって流し、噴射口３３から外部に噴射させることが可能となる。なお、噴射口３３は、図７に示す限定されない一例のように、蓋体５における外周面３７と後端５ｂの側の端面３９との交わりを含むように開口してもよい。

ここで、直線部３５は、図５及び図１２に示す限定されない一例のように、噴射口３３に近づくにしたがって回転軸Ｏ１から離れてもよい。また、直線部３５は、図３及び図１０に示す限定されない一例のように、回転軸Ｏ１の回転方向Ｙ１の前方に向かうように傾斜してもよい。

これらの場合には、回転方向Ｙ１の後方から前方に向かってクーラントが噴射されるため、噴射されたクーラントが未加工の部分や切屑の影響を受けにくい。そのため、安定してリーマ１の表面にクーラントが吹き付けられ易い。すなわち、外周面１１などに対してクーラントが供給され易い。したがって、リーマ１によれば、クーラントによる冷却効果が高い。

図３に示す限定されない一例のように、蓋体５を先端透視した場合に、接続部３１における回転方向Ｙ１の傾斜角θ１が、直線部３５における回転方向Ｙ１の傾斜角θ２よりも小さくてもよい。この場合には、第２孔２９において回転方向Ｙ１での傾斜角が急激に変わることが避けられ易い。

接続部３１は、回転方向Ｙ１に対して傾斜しなくてもよい。言い換えれば、接続部３１における回転方向Ｙ１の傾斜角θ１は、０°であってもよい。この場合には、第１孔２７から第２孔２９へのクーラントの供給が円滑に進み易い。また、直線部３５における回転方向Ｙ１の傾斜をつけ易い。なお、蓋体５を先端透視した場合に、直線部３５は、接続部３１に対して傾斜してもよい。

接続部３１における回転方向Ｙ１の傾斜角θ１を評価する際には、接続部３１の中心を通る中心軸Ｏ２を基準にしてもよい。同様に、直線部３５における回転方向Ｙ１の傾斜角θ２を評価する際には、直線部３５の中心を通る中心軸Ｏ３を基準にしてもよい。

なお、傾斜角θ１及び傾斜角θ２は、特定の値に限定されない。例えば、傾斜角θ１は、０～２０°程度に設定されてもよい。より具体的には、傾斜角θ１は、５～１５°程度に設定されてもよい。傾斜角θ２は、０～５０°程度に設定されてもよい。より具体的には、傾斜角θ２は、１０～４５°程度に設定されてもよい。

接続部３１は、図１２に示す限定されない一例のように、第１部位４１及び第２部位４３を有してもよい。第１部位４１は、第１孔２７に接続され、且つ、第１孔２７から先端５ａに向かって延びてもよい。第２部位４３は、第１部位４１に接続され、且つ、第１部位４１から後端５ｂに向かって延びてもよい。これらの場合には、第１孔２７から第２孔２９へのクーラントの供給が円滑に進み易い。

直線部３５の長さは、接続部３１の長さと同じであってもよく、また、異なってもよい。例えば、図１０及び図１２に示す限定されない一例のように、直線部３５は、接続部３１よりも長くてもよい。この場合には、クーラントを噴射させる向きが安定し易い。

蓋体５は、図７に示す限定されない一例のように、凹部４５をさらに有してもよい。凹部４５は、後端５ｂの側に位置し、且つ、第１孔２７が開口してもよい。なお、凹部４５は、後端５ｂの側の端面３９において開口してもよい。

凹部４５は、図１２に示す限定されない一例のように、第１部分４７及び第２部分４９を有してもよい。第１部分４７には、第１孔２７が開口してもよい。第２部分４９は、第１部分４７よりも後端５ｂの側に位置してもよく、また、第１部分４７よりも内径が小さくてもよい。

本体３は、図５に示す限定されない一例のように、凸部５１をさらに有してもよい。凸部５１は、先端３ａの側に位置し、且つ、貫通孔１７が開口してもよい。なお、本体３が凸部５１を有する場合には、凸部５１の頂部が本体３の先端３ａであってもよい。

凸部５１は、第３部分５３及び第４部分５５を有してもよい。第３部分５３は、先端３ａの側に位置してもよい。第４部分５５は、第３部分５３よりも後端３ｂの側に位置してもよく、また、第３部分５３よりも外径が小さくてもよい。

第３部分５３は、第１部分４７に位置してもよい。また、第４部分５５は、第２部分４９に位置してもよい。これらの場合には、リーマ１を使用する際に蓋体５が本体３から外れにくい。

本体３は、図２及び図５に示す限定されない一例のように、先端刃５７及び先端逃げ面５９をさらに有してもよい。

先端刃５７は、先端３ａの側において外周刃１５に接続され、且つ、外周刃１５から離れるにしたがって回転軸Ｏ１に近づいてもよい。なお、先端刃５７の長さは、外周刃１５の長さよりも短くてもよい。

先端逃げ面５９は、回転方向Ｙ１の後方において先端刃５７に沿って位置してもよい。なお、先端逃げ面５９は、外周面１１と同様に、マージン面６１及びクリアランス面６３を有してもよい。

次に、本開示の限定されない一面のリーマ１Ａについて、図１３を用いて説明する。以下では、リーマ１Ａにおけるリーマ１との相違点について主に説明し、リーマ１と同様の構成を有する点については詳細な説明を省略する場合がある。

リーマ１Ａでは、図１３に示す限定されない一例のように、直線部３５の中心を通る中心軸Ｏ３が、先端逃げ面５９と交差してもよい。この場合には、先端逃げ面５９へとクーラントを流すことができるため、先端刃５７の冷却効果が高い。なお、中心軸Ｏ３は、先端逃げ面５９におけるマージン面６１と交差してもよい。

＜切削加工物の製造方法＞
次に、本開示の限定されない一面の切削加工物１０１の製造方法について図１４～図１６を用いて説明する。

切削加工物１０１は、被削材１０３を切削加工することによって作製されてもよい。切削加工物１０１の製造方法は、以下の工程を有してもよい。すなわち、
（１）上記の限定されない実施形態に代表されるリーマ１を回転軸Ｏ１に沿って回転させる工程と、
（２）リーマ１を被削材１０３に接触させる工程と、
（３）リーマ１を被削材１０３から離す工程と、
を有してもよい。

具体的には、まず、図１４に示す限定されない一例のように、リーマ１を回転軸Ｏ１に沿ってＹ１方向に回転させながら被削材１０３に相対的に近づけてもよい。次に、図１５に示す限定されない一例のように、外周刃１５を被削材１０３に接触させて、被削材１０３を切削してもよい。そして、図１６に示す限定されない一例のように、リーマ１を被削材１０３から相対的に遠ざけてもよい。

以上のような工程を経る場合には、仕上げ面の精度が高い切削加工物１０１を得ることが可能となる。具体的には、切削加工物１０１の製造方法において、リーマ１を用いる場合には、クーラントによる冷却効果が高いことから、優れた加工性を発揮することが可能となる。その結果、仕上げ面の精度が高い切削加工物１０１を得ることが可能となる。

なお、図１４～図１６に示す限定されない一例では、それぞれの工程において、被削材１０３を固定するとともにリーマ１を動かしているが、当然ながらこのような形態に限定されない。

例えば、（１）の工程において、被削材１０３をリーマ１に近づけてもよい。同様に、（３）の工程において、被削材１０３をリーマ１から遠ざけてもよい。切削加工を継続する場合には、リーマ１を回転させた状態を維持して、被削材１０３の異なる箇所に外周刃１５を接触させる工程を繰り返してもよい。

被削材１０３の材質としては、例えば、炭素鋼、合金鋼、ステンレス、鋳鉄及び非鉄金属などが挙げられ得る。

なお、図１４～図１６に示す限定されない一例においては、リーマ１を用いるが、このような形態に限定されない。例えば、リーマ１に代えて、リーマ１Ａを用いてもよい。

１・・・リーマ
３・・・本体
３ａ・・先端
３ｂ・・後端
５・・・蓋体
５ａ・・先端
５ｂ・・後端
７・・・シャンク部
９・・・切削部
１１・・・外周面
１３・・・溝
１５・・・外周刃
１７・・・貫通孔
１９・・・マージン面
２１・・・クリアランス面
２３・・・開口
２５・・・端面
２７・・・第１孔
２９・・・第２孔
３１・・・接続部
３３・・・噴射口
３５・・・直線部
３７・・・外周面
３９・・・端面
４１・・・第１部位
４３・・・第２部位
４５・・・凹部
４７・・・第１部分
４９・・・第２部分
５１・・・凸部
５３・・・第３部分
５５・・・第４部分
５７・・・先端刃
５９・・・先端逃げ面
６１・・・マージン面
６３・・・クリアランス面
１０１・・・切削加工物
１０３・・・被削材
Ｏ１・・・回転軸
Ｏ２・・・中心軸
Ｏ３・・・中心軸
Ｙ１・・・回転方向

Claims (8)

1. 回転軸に沿って後端から先端に向かって延びた棒形状の本体と、
   前記本体における前記先端の側に取り付けられた蓋体と、を有し、
   前記本体は、
   外周面と、
   前記外周面に沿って前記先端の側から前記後端に向かって延びた溝と、
   前記外周面及び前記溝の交わりに位置する外周刃と、
   前記後端から前記先端に向かって延び、且つ、前記先端の側において開口する貫通孔と、を有し、
   前記蓋体は、
   前記貫通孔に接続され、前記蓋体における先端に向かって延びた第１孔と、
   前記第１孔に接続された第２孔と、を有し、
   前記第２孔は、
   前記第１孔に接続された接続部と、
   前記蓋体における後端の側に位置する噴射口と、
   前記接続部から前記噴射口にかけて直線形状に延びた直線部と、を有し、
   前記直線部は、前記噴射口に近づくにしたがって前記回転軸から離れるとともに前記回転軸の回転方向の前方に向かうように傾斜している、リーマ。
2. 前記蓋体を先端透視した場合に、前記接続部における前記回転方向の傾斜角が、前記直線部における前記回転方向の傾斜角よりも小さい、請求項１に記載のリーマ。
3. 前記接続部は、前記回転方向に対して傾斜していない、請求項２に記載のリーマ。
4. 前記接続部は、
   前記第１孔に接続され、且つ、前記第１孔から前記先端に向かって延びた第１部位と、
   前記第１部位に接続され、且つ、前記第１部位から前記後端に向かって延びた第２部位と、を有する、請求項１～３のいずれか１つに記載のリーマ。
5. 前記本体は、
   前記先端の側において前記外周刃に接続され、且つ、前記外周刃から離れるにしたがって前記回転軸に近づく先端刃と、
   前記回転方向の後方において前記先端刃に沿って位置する先端逃げ面と、をさらに有し、
   前記直線部の中心を通る中心軸が前記先端逃げ面と交差する、請求項１～４のいずれか１つに記載のリーマ。
6. 前記直線部は、前記接続部よりも長い、請求項１～５のいずれか１つに記載のリーマ。
7. 前記蓋体は、前記後端の側に位置し、且つ、前記第１孔が開口する凹部をさらに有し、
   前記凹部は、
   前記第１孔が開口する第１部分と、
   前記第１部分よりも前記後端の側に位置するとともに、前記第１部分よりも内径が小さい第２部分と、を有し、
   前記本体は、前記先端の側に位置し、且つ、前記貫通孔が開口する凸部をさらに有し、
   前記凸部は、
   前記先端の側に位置する第３部分と、
   前記第３部分よりも前記後端の側に位置するとともに、前記第３部分よりも外径が小さい第４部分と、を有し、
   前記第３部分が前記第１部分に位置するとともに、前記第４部分が前記第２部分に位置する、請求項１～６のいずれか１つに記載のリーマ。
8. 請求項１～７のいずれか１つに記載のリーマを前記回転軸に沿って回転させる工程と、
   前記リーマを被削材に接触させる工程と、
   前記リーマを前記被削材から離す工程と、を有する切削加工物の製造方法。

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