JP3911934B2 - リーマ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ドリル等によって加工物に形成された下穴を所定の内径に仕上げ加工するためのリーマに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種のリーマとして、本発明の発明者らは、例えば特願平９−４６４２２号などにおいて図３に断面を示すようなリーマを提案している。この図３に示すリーマにおいては、軸線Ｏを中心とする外形略円柱状をなす工具本体１の先端部にチップ取付座２が形成され、このチップ取付座２に、例えば超硬合金よりなるスローアウェイチップ３がクランプネジ４によって着脱可能に取り付けられたものであり、このスローアウェイチップ３の切刃５は、工具本体１の外周面よりも外周側に突出するように配設されている。なお、この図３において符号６で示すのは、この切刃４の外周側への突出量を微調整するためのピン７と調整ネジ８とからなる調整機構である。
【０００３】
さらに、工具本体１の外周には、その外周面から突出して軸線Ｏに平行に延びる複数のパッド９…が、先端部においてはチップ取付座２や調整機構６を避け、かつ周方向に間隔を開けて、しかも工具本体１の略全長に亙るように、該工具本体１外周に形成された凹溝１Ａにろう付けされて取り付けられている。ここで、これらのパッド９…は、一般的に工具本体１や加工物、あるいは次述するブッシュよりも硬質な超硬合金により形成されたもので、その外周面は軸線Ｏを中心とした円筒面状とされ、かつその外径は切刃５の外径よりも極僅かに小さくされている。
【０００４】
このように構成されたリーマは、その後端部が工作機械の主軸に支持されて軸線Ｏ回りに工具回転方向Ｔに回転されるとともに該軸線Ｏ方向先端側に送り出されて、加工物に形成された上記下穴に挿入され、その上記切刃５によってこの下穴を所定の内径に仕上げ加工してゆく。また、このとき上記パッド９…は、上記下穴の開口部に臨んで配置されたブッシュの内周や、あるいは上記切刃５によって仕上げられた下穴自体の内周に工具本体１の送りに伴い摺接することにより、工具本体１を軸線Ｏに沿って真っ直ぐに案内するのに供される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記リーマでは、このようにパッド９…がブッシュや加工物の仕上げ加工された下穴の内周に摺接しながら工具本体１を案内することにより、このパッド９…が如何にブッシュや加工物よりも硬質な超硬合金によって形成されていたとしても、長期の使用のうちにはこのパッド９…に摩耗が生じることは避けられない。しかるに、こうしてパッド９…に摩耗が生じると、仕上げ加工時に該パッド９…の外周面とブッシュや仕上げ加工された下穴の内周との間に隙間が生じ、これにより工具本体１をその軸線Ｏに沿って真っ直ぐに案内することができなくなって、仕上げ穴の内径寸法や直進性、真円度といった加工穴精度の劣化を招くおそれが生じる。
【０００６】
ところが、このパッド９は上述のように工具本体１にろう付けによって取り付けられているので、摩耗が生じたからといってパッド９だけを交換することも難しく、結果的にパッド９がある程度摩耗した場合には、工具本体１ごと破棄せざるを得なかった。その一方で、例えばダイヤモンド焼結体やＣＢＮ焼結体等の超高硬度焼結体や各種セラミックスなど、超硬合金よりも硬質で耐摩耗性の高い材質をパッド９として使用することも考えられるが、これらの材質は超硬合金に比べて高価であり、工具本体１の略全長に亙って延びるパッド９…すべてをかかる材質によって形成することは経済的ではない。
【０００７】
本発明は、このような背景の下になされたもので、パッドの摩耗による加工穴精度の劣化を、経済性を損なうことなく抑制することができ、工具本体の長寿命化を図ることが可能なリーマを提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明は、軸線回りに回転される外形略円柱状の工具本体の先端部に、外周側に突出する切刃を設けるとともに、上記工具本体の外周には、上記切刃の外径よりも内周側に後退した外周面を有して上記軸線方向に延びるパッドを設け、上記軸線方向最先端の上記パッドを、先端部のみ超高硬度焼結体またはセラミックスにより形成し、後端部を超硬合金により形成したことを特徴とする。従って、このようなリーマにおいては、工具本体外周の略全長に亙って延びるように配設されるパッドのうち、工具本体最先端のパッドの先端部が超高硬度焼結体またはセラミックスにより形成され、後端部が超硬合金により形成されているので、全てのパッドを超高硬度焼結体またはセラミックスによって形成するのに比べて経済的である一方で、この先端部においてかかる耐摩耗性の高い材質によりパッドの摩耗が十分に抑えられていれば、仕上げ加工された加工穴に工具本体の軸線を一致させるとともに切刃の回転中心も工具本体の軸線に一致させることができて、加工穴の内径寸法や直進性、真円度といった加工穴精度を維持することが可能となる。
【０００９】
ただし、このように先端部外周のパッドの先端部が超高硬度焼結体やセラミックスによって形成されていても、その大きさが小さすぎると、パッドの他の部分に摩耗が生じた際に加工穴精度を確実に維持することが困難となるおそれが生じる。このため、このパッドの超高硬度焼結体またはセラミックスよりなる先端部は、その上記軸線方向の長さが１ｍｍ以上とされるのが望ましい。また、この超高硬度焼結体またはセラミックスよりなる部分が必要以上に長すぎても経済性を損なうおそれがあるので、切刃の外径等にもよるがこの部分の軸線方向長さは５０ｍｍ程度までとされるのが望ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１および図２は、本発明の一実施形態を示すものである。これらの図において、工具本体１１は鋼材等の材質により軸線Ｏを中心とした外形略円柱状に形成され、その後端部が図示されない工作機械の主軸等に把持されて、軸線Ｏ回りに工具回転方向Ｔに回転させられるとともに該軸線方向Ｏ方向先端側に送り出されることにより、加工物に形成された下穴の仕上げ加工に供される。なお、この工具本体１１の先端には小径のパイロット１２が設けられるとともに、工具本体１１の後端から先端側に向けては軸線Ｏに沿って切削油剤等の供給孔１３が穿設されている。
【００１１】
また、この工具本体１１の先端部外周には、軸線Ｏに直交する断面において該工具本体１１をＬ字状に切り欠くようにチップポケット１４が形成されるとともに、このチップポケット１４の工具回転方向Ｔ側を向く底面には、該底面から一段凹むようにしてチップ取付座１５が形成されている。そして、このチップ取付座１５には、超硬合金等の硬質材料よりなる略長方形平板状のスローアウェイチップ１６がクランプネジ１７によって着脱可能に取り付けられていて、このスローアウェイチップ１６の切刃１８が工具本体１１の先端部に臨んで外周側に突出させられ、上記加工物の下穴を所定の内径に切削してゆく。
【００１２】
なお、上記供給孔１３は工具本体１１の先端側で曲折させられ、この切刃１８に向けてチップポケット１４の先端側を向く壁面に開口させられている。また、工具本体１１の先端部には、その外周面からチップ取付座１５の外周側を向く壁面に開口する一対の取付孔１９，１９が互いに平行に軸線Ｏ方向に並ぶように形成され、これらの取付孔１９，１９はチップ取付座１５側の小径部１９Ａと工具本体１１外周面側の雌ネジ部が形成された大径部１９Ｂとから構成されていて、小径部１９Ａには調整ピン２０が嵌挿されてその先端がスローアウェイチップ１６の側面に斜めに当接させられるとともに、大径部１９Ｂには調整ネジ２１が上記調整ピン２０の後端に当接するようにねじ込まれており、この調整ネジ２１のねじ込み量に応じて調整ピン２０を介してスローアウェイチップ１６が外周側に押圧されることにより切刃１８の突出量を微調整する調整機構２２が構成されている。
【００１３】
さらに、工具本体１１の外周面には、軸線Ｏに直交する断面が外周側に「コ」字状に開口する複数の凹溝２３…が、それぞれ軸線Ｏに平行に延びるように、かつ互いに周方向に間隔を開けて形成されており、このうち一部の凹溝２３Ａは、パイロット１２を除いた工具本体１１の先端面に開口させられるとともに後端が上記チップポケット１４を越えた辺りまで延設され、また他の一部の凹溝２３Ｂは、上記先端面に開口して工具本体１１の後端部までその略全長に亙って延びるように形成され、さらに残りの凹溝２３Ｃは、上記凹溝２３Ａやチップポケット１４、あるいは上記取付孔１９を避けてその先端がこれらの後方に隣接し、やはり工具本体１１の後端部まで延びるように形成されている。
【００１４】
なお、これらの凹溝２３…の両端部は、工具本体１１の上記先端面に開口する凹溝２３Ａ，２３Ｂの先端部を除いて側面視に凸半円状に形成されており、またチップポケット１４と取付孔１９，１９との間に形成される凹溝２３Ａと、その後方に隣接する凹溝２３Ｃとは周方向に僅かにずらされて、凹溝２３Ａの凸半円状の後端部と凹溝２３Ｃの凸半円状の先端部とが軸線Ｏ方向にオーバーラップするように形成されている。さらに、これらの凹溝２３Ａ，２３Ｃの工具回転方向Ｔ側に隣接する凹溝２３Ｃは、該凹溝２３Ａ，２３Ｃの先後端部がオーバーラップする部分を越えて先端側に延びるように形成されている。さらにまた、上記チップポケット１４と取付孔１９，１９との間の凹溝２３Ａは、その工具回転方向Ｔの後方側の部分がチップポケット１４に開口するようにされている。
【００１５】
そして、これらの凹溝２３…には、それぞれパッド２４…が嵌合させられて取り付けられた上で、ろう付けにより固着されている。これらのパッド２４…は、軸線Ｏに直交する断面において、その内周側部分が凹溝２３に嵌合可能な略方形状とされるとともに、外周面は工具本体１１の外周面から一段突出し、かつ円筒研削等によって軸線Ｏを中心とした円弧状に形成された、いわゆる蒲鉾状とされており、このパッド２４の外周面は切刃の外径よりも内周側に後退した位置にあって、この外周面の外径は、規定の位置に調整された切刃１８の外径（軸線Ｏ回りの回転径）よりも極僅かに小さく、この切刃１８の外周端に対してパッド２４の外周面が例えば３μｍほど径方向内周側に後退した位置に配設されるように設定されている。
【００１６】
また、これらのパッド２４…は、特に工具本体１１の後端部まで延びる凹溝２３Ｂ，２３Ｃに取り付けられるパッド２４…が、所定の長さの複数のパッド２４…が軸線Ｏ方向に継ぎ合わされるようにして該凹溝２３Ｂ，２３Ｃに取り付けられている。なお、工具本体１１の周方向に互いに隣接する凹溝２３Ｂや凹溝２３Ｃ同士の間では、これら複数のパッド２４…の継ぎ目の位置が軸線Ｏ方向に同じ位置にならないようにずらされており、また上記凹溝２３Ａ，２３Ｃの先後端部がオーバーラップする部分にも、工具回転方向Ｔ側に隣接する上記凹溝２３Ｃのパッド２４の継ぎ目が位置しないようにされている。さらに、上述のように凹溝２４…の端部が凸半円状に形成された部分に取り付けられるパッド２４は、これに合わせてその端部がやはり凸半円状に形成されている。
【００１７】
しかして、これらのパッド２４…のうち、工具本体１１の上記先端面に開口する凹溝２３Ａ，２３Ｂの最先端に取り付けられるパッド２４…は、そのさらに先端部２４Ａがダイヤモンド焼結体やＣＢＮ焼結体等の超高硬度焼結体または各種のセラミックスによって形成されており、かかる材質よりなる先端部２４Ａが、その先端面を工具本体１１の先端面と面一にして取り付けられている。なお、このパッド２４の先端部２４Ａと工具本体１１との先端面と外周面との交差稜線部には、それぞれテーパ状に面取りが施されている。また、この最先端のパッド２４の先端部２４Ａ以外の部分、および最先端以外の他のパッド２４…は、いずれも超硬合金によって形成されている。
【００１８】
ここで、この超高硬度焼結体またはセラミックスにより形成される先端部２４Ａは、その軸線Ｏ方向の長さＬが１mm以上とされており、またこの先端部２４Ａの外周面の先端（外周面と上記面取りとの交差稜線の位置）は、上記切刃１８の外周端に対して０．３〜０．５mm程度軸線Ｏ方向に後退した位置に配設されている。なお、このように最先端のパッド２４においてその先端部２４Ａを超高硬度焼結体やセラミックスによって形成し、これ以外を超硬合金によって形成するには、例えばこの先端部２４Ａと超硬合金の部分とを別々に焼結形成して継ぎ合わせるように凹溝２４Ａ，２４Ｂにろう付けするようにしてもよく、またこれら超高硬度焼結体やセラミックスよりなる先端部と超硬合金よりなる部分とを一体に焼結形成してろう付けするようにしてもよい。
【００１９】
しかるに、このように構成されたリーマによれば、この工具本体１１の最先端のパッド２４…のさらに先端部２４Ａが、超高硬度焼結体やセラミックスにより形成されていて、超硬合金よりも硬質で高い耐摩耗性を得ることができるので、長期の使用に亙っても摩耗によってその外径寸法が変化することが少なく、加工穴の内径寸法や直進性、真円度といった加工穴精度を高い精度で維持することができる。すなわち、この最先端のパッド２４の先端部２４Ａは、工具本体１１の先端にあって、最初に加工物の下穴に挿入される部分であるとともに、切削時に切刃１８に作用する切削抵抗によって軸線Ｏに対する径方向への負荷を最も大きく受ける部分でもあり、少なくともこの先端部２４Ａにおいてパッド２４の外径が所定の大きさに維持されていれば、切刃１８によって仕上げ加工された下穴の中心に確実に軸線Ｏを一致させて工具本体１１を案内するとともに、切刃１８の回転中心もこの軸線Ｏに正確に一致させることが可能となり、これらによって高い加工穴精度を維持することができるのである。
【００２０】
その一方で、上記構成のリーマによれば、このように超高硬度焼結体やセラミックスよりなる部分が、上記最先端のパッド２４の、特に本実施形態ではその先端部２４Ａのみであるので、例えば工具本体１１の略全長に亙って取り付けられるパッド２４…の全てをこのような材質によって形成するのに比べ、きわめて経済的である。ただし、このように最先端のパッド２４…の先端部２４Ａを超高硬度焼結体やセラミックスによって形成した場合でも、この先端部２４Ａの軸線Ｏ方向の長さＬが小さすぎると、例えば長期の使用によってこれよりも後端側のパッド２４…の外周面が摩耗して仕上げ加工された下穴やブッシュの内周との間に隙間が生じた場合において、さらに切削時に切刃１８に過大な切削抵抗が作用することにより工具本体１１に撓みが発生した場合などには、超高硬度焼結体やセラミックスよりなる上記先端部２４Ａにも拘らず、加工穴の直進性や真円度が損なわれるおそれもある。このため、最先端のパッド２４の超高硬度焼結体またはセラミックスよりなる先端部２４Ａの上記長さＬは、本実施形態のように１mm以上とされるのが望ましい。
【００２１】
なお、この最先端のパッド２４においては、その全体が超高硬度焼結体またはセラミックスによって形成されていても構わない。例えば、この最先端のパッド２４の大部分がかかる材質によって形成されているにも拘らず、後端部の極小さな一部分だけを超硬合金により形成する場合などと比べると、こうして最先端のパッド２４全体を超高硬度焼結体やセラミックスによって形成した場合の方が、より経済的なこともある。ただし、切刃１８の外径などにもよるが、この最先端のパッド２４の超高硬度焼結体やセラミックスよりなる部分の長さＬが徒に長すぎても、経済性は損なわれるのに対し、長さＬに比例して上述の加工穴精度が向上するというわけではないので、この最先端のパッド２４全体が超高硬度焼結体またはセラミックスによって形成されている場合も含めて、このパッド２４の超高硬度焼結体またはセラミックスよりなる部分の長さＬは５０mm程度までとされるのが望ましい。
【００２２】
また、本実施形態では、上述のように最先端のパッド２４において、その先端部２４Ａのみが上記長さＬの範囲において超高硬度焼結体またはセラミックスにより形成され、これよりも後方側の後端部は最先端以外のパッド２４…と同様に超硬合金によって形成されている。このため、本実施形態によれば、この最先端のパッド２４の軸線Ｏ方向の長さが上記長さＬよりも長い場合であっても、徒に超高硬度焼結体またはセラミックスよりなる部分を大きくする必要がなく、概して一層経済的なリーマを提供することができるといった利点を得ることも可能となる。
【００２３】
なお、このように最先端のパッド２４を超高硬度焼結体またはセラミックスよりなる先端部２４Ａと超硬合金よりなる後端部とから構成する場合には、上述のようにこれら先端部２４Ａとなる部分と後端部となる部分とを別々に焼結成形して、工具本体１１の先端面に開口する凹溝２４Ａ，２４Ｂにそれぞれろう付けするようにしてもよく、またこれら超高硬度焼結体またはセラミックスよりなる部分と超硬合金よりなる部分とを一体に焼結成形してろう付けするようにしてもよいが、特にダイヤモンド焼結体やＣＢＮ焼結体等の超高硬度焼結体は、一般的なろう材である銀ろう材に対しては濡れ性が悪いという事情もあるので、パッド２４の大きさなどにもよるが超硬合金部分と一体に焼結成形するのが望ましく、一方、特にＣＢＮ焼結体を超硬合金と別々に焼結成形してろう付けする場合においては、このＣＢＮ焼結体のろう付けにはいわゆる活性ろう材を用いるのが望ましい。さらに本実施形態では上記先端部２４Ａ全体を超高硬度焼結体またはセラミックスによって形成しているが、この先端部２４Ａのさらに外周側だけをかかる材質で形成するようにすれば一層経済的である。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、経済性を損なうことなく、長期の使用によっても加工穴の内径寸法や直進性、真円度などの加工穴精度を高い精度で維持することができ、これによりリーマの工具本体の寿命の大幅な延長を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態における工具本体１１の先端部の側面図である。
【図２】 図１に示す実施形態を先端側からみた正面図である。
【図３】 従来のリーマを示す断面図である。
【符号の説明】
１１ 工具本体
１６ スローアウェイチップ
１８ 切刃
２３（２３Ａ〜２３Ｃ） 凹溝
２４ パッド
２４Ａ 最先端のパッド２４の超高硬度焼結体またはセラミックスよりなる先端部
Ｏ 工具本体１１の軸線
Ｔ 工具回転方向
Ｌ 超高硬度焼結体またはセラミックスよりなる先端部２４Ａの軸線Ｏ方向の長さ

Claims (2)

1. 軸線回りに回転される外形略円柱状の工具本体の先端部に、外周側に突出する切刃が設けられるとともに、上記工具本体の外周には、上記切刃の外径よりも内周側に後退した外周面を有して上記軸線方向に延びるパッドが設けられており、上記軸線方向最先端の上記パッドは、先端部のみ超高硬度焼結体またはセラミックスにより形成され、後端部は超硬合金により形成されていることを特徴とするリーマ。
2. 上記パッドの超高硬度焼結体またはセラミックスよりなる部分の上記軸線方向の長さが１〜５０ｍｍの範囲とされていることを特徴とする請求項１に記載のリーマ。

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