JP4325435B2

JP4325435B2 - リーマ

Info

Publication number: JP4325435B2
Application number: JP2004051415A
Authority: JP
Inventors: 誠安田; 雄一小寺
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2004-02-26
Filing date: 2004-02-26
Publication date: 2009-09-02
Anticipated expiration: 2024-02-26
Also published as: JP2005238385A

Description

本発明は、鉄系焼結合金からなる被削材に予め形成された下穴を、所定の内径に仕上げるために用いられるリーマに関するものである。

従来より、例えば特許文献１に開示されているように、軸線回りに回転される工具本体の先端部に超硬合金からなる刃部が設けられ、この刃部の先端外周部に取り付けられたダイヤモンド焼結体やｃＢＮ焼結体などの硬質焼結体の外周側稜線部に、軸線方向に沿って延びる切刃が形成されたリーマが知られている。
このようなリーマは、硬質焼結体上に切刃を形成することによって、切刃寿命の延長を図るようにしたものであり、とくに硬質焼結体のうちでもダイヤモンド焼結体を用いた場合には、より一層の切刃寿命の延長化が可能となっている。
特開平６−１７０６４０号公報

ところで、上記のようなリーマは、例えばエンジンのシリンダーヘッド（被削材）におけるバルブ穴（被削材に予め形成された下穴）を所定の内径に仕上げるためにも用いられる。しかしながら、被削材であるシリンダーヘッドが鉄系焼結合金からなるため、ダイヤモンド焼結体上に切刃を形成したリーマによってバルブ穴を仕上げる場合には、このダイヤモンド焼結体上に形成された切刃が鉄系焼結合金である被削材に含まれる鉄と反応し、切刃に著しい摩耗が生じて刃先位置が後退してしまうという問題がある。それゆえ、従来のリーマでは、高硬度のダイヤモンド焼結体を用いているのにも関わらず、切刃寿命の延長効果を発揮できないのであった。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、ダイヤモンド焼結体上に切刃が形成されたリーマを用いて、鉄系焼結合金からなる被削材に予め形成された下穴を所定の内径に仕上げる場合であっても、刃先位置の後退を抑制して切刃寿命の延長を図ることを目的としている。

上記の課題を解決して、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工具本体の先端部に刃部が設けられ、この刃部の先端外周部に取り付けられたダイヤモンド焼結体の外周側稜線部に、前記軸線方向に沿って延びる仕上切刃が形成されたリーマであって、前記ダイヤモンド焼結体上に形成された仕上切刃における先端側一部分が、先端側へ向かうにしたがい内周側へ向かうように傾斜した食い付き部とされているとともに、この食い付き部の工具回転方向後方側に連なって外周側を向くランド部が、逃げ角がほぼ０°に設定された略平坦面となるように形成されていることを特徴とするものである。

本発明によれば、ダイヤモンド焼結体上に形成された仕上切刃における先端側一部分である食い付き部、つまり穴加工時に被削材に食い付くことによって多大な切削負荷がかかる切刃部分に対し、逃げ角がほぼ０°に設定された略平坦面となるランド部を設けるようにしている。そのため、鉄系焼結合金からなる被削材に予め形成された下穴を所定の内径に仕上げる場合であっても、多大な切削負荷がかかる食い付き部の刃先角が十分に大きく確保されていることにより、切刃摩耗が抑制されて刃先位置がすぐに後退することなく十分な切刃寿命を得ることができ、かつ、食い付き部に設けられたランド部が加工中の下穴の内周面を擦ることによって穴精度を良好に維持することができる。

また、前記ダイヤモンド焼結体の外周側稜線部には、前記仕上切刃よりも先端側に位置して前記仕上切刃の外径よりも一段小さい外径を有するガイド切刃が、前記軸線方向に沿って延びるように形成されていることが好ましい。
このような構成とすると、穴加工の際には、仕上切刃よりも先にガイド切刃が下穴の内周面に食い付くので、このガイド切刃が工具本体の振れを抑制するためのガイド作用を呈することになる。したがって、仕上切刃によって下穴の内周面を所定の内径に仕上げていくときには、工具本体が常にガイド切刃によってガイドされた状態となるため、工具本体の振れを抑制して穴の真円度や直進性などの穴精度を格段に向上させることができ、例えばマシニングセンタ用のリーマとして本発明を有効に活用することができる。

以下、本発明の実施形態を添付した図面を参照しながら説明する。
図１及び図２に示すように、本実施形態によるリーマの工具本体１０は、軸線Ｏ回りに回転される軸線Ｏを中心とした略円柱状をなすように構成されたものであって、図示されない略円柱状のシャンク部の先端に対して、超硬合金からなる略円柱状の切刃部材１１が例えばロウ付けで取り付けられることにより、先端部に刃部１２が設けられている。
刃部１２は、その先端側に位置するガイド部１３と後端側に位置する仕上部１４とが、くびれ部１３Ａを介して接続された構成となっており、刃部１２の外周には、軸線Ｏに直交する断面で略Ｖ字状をなす１条の切屑排出溝１５が、ガイド部１３と仕上部１４とに亘って刃部１２の先端から後端側へ向けて軸線Ｏ方向に沿って延びるように形成されている。

そして、切屑排出溝１５の工具回転方向Ｔ前方側を向く壁面１５Ａにおける先端外周側の稜線部に、後述するガイド切刃２１及び仕上切刃２２を有する切刃１６が形成されている。
また、切屑排出溝１５の工具回転方向Ｔ前方側を向く壁面１５Ａの先端外周部には、ガイド部１３と仕上部１４とに亘って工具回転方向Ｔ後方側へ一段凹む凹部１７が形成されており、この凹部１７に対して、ダイヤモンド焼結体１８と超硬合金１９とを積層してなる層状焼結体２０が、ダイヤモンド焼結体１８の部分を工具回転方向Ｔ前方側へ向けた状態で超硬合金１９の部分がロウ付けされることにより取り付けられている。

すなわち、切屑排出溝１５の工具回転方向Ｔ前方側を向く壁面１５Ａの先端外周部が、凹部１７に取り付けられたダイヤモンド焼結体１８で構成されており、このダイヤモンド焼結体１８において工具回転方向Ｔ前方側を向いて切屑排出溝１５の壁面１５Ａに面一となるすくい面１８Ａの外周側稜線部に、上記切刃１６が形成されているのである。
ここで、ダイヤモンド焼結体１８は、ガイド部１３と仕上部１４とに亘って取り付けられていることから、ダイヤモンド焼結体１８の外周側稜線部に形成された切刃１６は、先端側のガイド部１３に位置して軸線Ｏ方向に沿って延びるガイド切刃２１と、後端側の仕上部１４に位置して軸線Ｏ方向に沿って延びるとともにガイド切刃２１の外径（回転軌跡の外径）よりも一段大きい外径（回転軌跡の外径）を有する仕上切刃２２とが、上記くびれ部１３Ａに対応する逃げ部２１Ｂを介して接続された構成となっている。

また、ガイド切刃２１及び仕上切刃２２のそれぞれにおける先端側一部分は、軸線Ｏ方向の先端側へ向かうにしたがい工具本体１０の内周側へ向かうように傾斜させられており、穴加工時に最初に被削材へ食い付くことになる食い付き部２１Ａ，２２Ａとされている。
このようなガイド切刃２１及び仕上切刃２２を有する切刃１６の工具回転方向Ｔ後方側に連なって工具本体１０の外周側を向くランド部、つまりすくい面１８Ａと交差することによってその交差稜線部に切刃１６が形成されるランド部は、所定の正の逃げ角が設定されることにより、工具回転方向Ｔ後方側へ向かうにしたがい工具本体１０の内周側へ後退しているのであるが、仕上切刃２２の食い付き部２２Ａの工具回転方向Ｔ後方側に連なるランド部２３だけは、図３に示すように、ほぼ０°の逃げ角が設定された略平坦面となるように形成されている。なお、逃げ角がほぼ０°に設定されているとは、例えば、逃げ角が±１°の範囲に収まっていることを言う。

したがって、仕上切刃２２の食い付き部２２Ａに設けられたランド部２３は、工具回転方向Ｔ後方側へ向かっても工具本体１０の内周側へは後退しない略平坦面となっており、とくに本実施形態では、すくい面１８Ａが軸線Ｏを通る径方向に沿って延在させられているために、上記ランド部２３がすくい面１８Ａに対して略直交する略平坦面となっている。
また、このランド部２３は、図３に示すように、層状焼結体２０のダイヤモンド焼結体１８の部分だけに形成されて、超硬合金１９の部分には差しかからないようになっており、ランド部２３の工具回転方向Ｔ後方側に連なる部分は、所定の正の逃げ角が設定されることにより、工具回転方向Ｔ後方側へ向かうにしたがい工具本体１０の内周側へ後退している。

さらに、刃部１２におけるガイド部１３の外周には、軸線Ｏを中心とした略円筒面の一部をなすパット部２４が、軸線Ｏ回りの周方向で所定間隔を介し、軸線Ｏ方向に沿って延びるように複数（例えば３つ）形成され、刃部１２における仕上部１４の外周にも、同じく軸線Ｏを中心とした略円筒面の一部をなすパット部２５が、上記ガイド部１３のパット部２４に対応する周方向の位置において所定間隔を介し、軸線Ｏ方向に沿って延びるように複数（例えば３つ）形成されている。

以上のような構成とされた本実施形態によるリーマは、その工具本体１０が軸線Ｏ回りに回転されつつ軸線Ｏ方向の先端側へ向かって送られていくことにより、例えばエンジンのシリンダーヘッドのバルブ穴など、鉄系焼結合金からなる被削材に予め形成された下穴を所定の内径に仕上げるために用いられる。
このような穴加工においては、まず、刃部１２のガイド部１３が下穴に挿入されると、このガイド部１３に形成されたガイド切刃２１がその食い付き部２１Ａから下穴の内周面に食い付いてゆき、下穴の内周面が粗加工されていく。次いで、刃部１２の仕上部１４が下穴に挿入されると、ガイド切刃２１が下穴の内周面に食い付いた状態で、この仕上部１４に形成された仕上切刃２２がその食い付き部２２Ａから下穴の内周面に食い付いてゆき、粗加工された下穴の内周面がさらに仕上加工されていく。

本実施形態のリーマによれば、ダイヤモンド焼結体１８上に形成された仕上切刃２２における先端側一部分である食い付き部２２Ａ、つまり穴加工時に被削材に食い付くことによって多大な切削負荷がかかる切刃部分に対して、逃げ角がほぼ０°に設定された略平坦面となるランド部２３を設けるようにしている。
これにより、鉄系焼結合金からなる被削材に予め形成された下穴を穴加工する場合であっても、多大な切削負荷がかかる仕上切刃２２の食い付き部２２Ａの刃先角が大きく確保されているため、この食い付き部２２Ａの摩耗を抑制して刃先位置がすぐに後退することなく十分な切刃寿命を得ながら、食い付き部２２Ａに設けられたランド部２３が下穴の内周面を擦ることによって穴精度を良好に維持し続けることができる。

また、ダイヤモンド焼結体１８の外周側稜線部に、仕上切刃２２よりも先端側に位置して仕上切刃２２の外径よりも一段小さい外径を有するガイド切刃２１を形成したことから、穴加工の際、まずガイド切刃２１が下穴の内周面に食い付き、このガイド切刃２１によって工具本体１０の振れを抑制するようなガイド作用を得ることができる。
つまり、仕上切刃２２によって下穴の内周面を所定の内径に仕上げていくときには、工具本体１０が常にガイド切刃２１によってガイドされた状態となり、工具本体１０の振れを効果的に抑制することができるので、穴の真円度や直進性などの穴精度が格段に向上し、例えばマシニングセンタ用のリーマとして本実施形態のリーマを有効に活用することができる。

なお、本実施形態においては、刃部１２がガイド部１３と仕上部１４とから構成されていて、ダイヤモンド焼結体１８上にはガイド切刃２１と仕上切刃２２とが形成されるようにしているが、これに限定されることはなく、例えば、刃部１２が仕上部１４だけによって構成されていて、ダイヤモンド焼結体１８上には仕上切刃２２だけが形成されるようにしてもよい。

本発明の実施形態によるリーマを示す側面図である。本発明の実施形態によるリーマを示す先端面図である。図１におけるＡ方向矢視図である。

符号の説明

１０工具本体
１１切刃部材
１２刃部
１３ガイド部
１４仕上部
１５切屑排出溝
１６切刃
１８ダイヤモンド焼結体
２１ガイド切刃
２１Ａ食い付き部
２２仕上切刃
２２Ａ食い付き部
２３ランド部
Ｏ軸線
Ｔ工具回転方向

Claims

軸線回りに回転される工具本体の先端部に刃部が設けられ、この刃部の先端外周部に取り付けられたダイヤモンド焼結体の外周側稜線部に、前記軸線方向に沿って延びる仕上切刃が形成されたリーマであって、
前記ダイヤモンド焼結体上に形成された仕上切刃における先端側一部分が、先端側へ向かうにしたがい内周側へ向かうように傾斜した食い付き部とされているとともに、この食い付き部の工具回転方向後方側に連なって外周側を向くランド部が、逃げ角がほぼ０°に設定された略平坦面となるように形成されていることを特徴とするリーマ。
請求項１に記載のリーマにおいて、
前記ダイヤモンド焼結体の外周側稜線部には、前記仕上切刃よりも先端側に位置して前記仕上切刃の外径よりも一段小さい外径を有するガイド切刃が、前記軸線方向に沿って延びるように形成されていることを特徴とするリーマ。