JP5858238B2

JP5858238B2 - リーマ加工方法

Info

Publication number: JP5858238B2
Application number: JP2012182254A
Authority: JP
Inventors: 上久保　俊孝; 俊孝上久保
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2012-08-21
Filing date: 2012-08-21
Publication date: 2016-02-10
Anticipated expiration: 2032-08-21
Also published as: JP2014039968A

Description

本発明は、ボデー先端からシャンク側へ向けて刃径が段階的に大きくなる複数段の刃部を有する多段リーマを使用して内径が異なる複数個の穴を加工する方法に関する。

多段リーマは、多段穴の仕上げ加工に使用され、例えば、特許文献１に記載されたものが周知である。ここで、ボデー先端からシャンク側へ向けて刃径が段階的に大きくなる３段の刃部を有する多段リーマを使用して、内径及び深さが異なる３段の穴（以降、下穴と呼ぶ）を加工する場合を例示する。なお、３段の下穴は、中段に位置する第２下穴と手前側に位置する内径が最大の第３下穴とは連続しているが、第２下穴と奥側に位置する内径が最小の第１下穴との間には空間が存在するものとする。

この場合、リーマは、ボデー先端から２段目の第２刃部の切刃のシャンク側端部が第２下穴の加工終端部を通過して送られる。すなわち、リーマの送りの過程で、第２刃部の切刃は、加工済みの第２下穴から一旦離れる。これにより、リーマの戻し（送りと反対方向への移動）の過程で、第２刃部の切刃のシャンク側端部は、加工済みの第２下穴の加工終端部に再接触される。例えば、ワークの第２下穴の加工終端部が開口されている面に、型抜き勾配等の、軸直角平面に対して傾斜が設けられていると、第２刃部の切刃のシャンク側端部が加工済みの第２下穴の加工終端部に再接触された時に、第２刃部の切刃のシャンク側端部とボデー本体との繋ぎ目部分に偏荷重が作用して、繋ぎ目部分から振動を発生することがある。この振動はリーマに心振れを発生させ、加工済みの面を傷付ける原因となる。

特開２０１１−１４３４８２号公報

そこで本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、仕上げ面の精度が確保されるリーマ加工方法を提供することを課題としてなされたものである。

上記課題を解決するために、本発明のリーマ加工方法は、ボデー先端からシャンク側へ向けて刃径が段階的に大きくなる複数段の刃部を有する多段リーマにより、同軸上に配置された内径が異なる複数個の下穴を加工する方法であって、前記リーマを前記複数個の下穴に対して同軸上の加工開始位置に位置決めさせるステップと、前記リーマを予め定められた送り速度で移動させるステップと、ボデー先端から２段目の第２刃部の切刃のボデー先端側端部に形成される食付き部が加工対象である第２下穴の加工始端部に接触し、前記第２刃部による前記第２下穴の加工が開始されるステップと、前記第２刃部の切刃のシャンク側端部に形成される食付き部が前記第２下穴の加工終端部を通過して前記第２刃部による前記第２下穴の加工が完了されるステップと、ボデー先端から１段目の第１刃部の切刃のボデー先端側端部に形成される食付き部が、奥側に位置して前記第２下穴との間に空間が存在する第１下穴の加工始端部に接触し、前記第１刃部による前記第１下穴の加工が開始されるステップと、前記リーマが予め定められた送り位置に到達して前記第１下穴及び前記第２下穴を含む全ての下穴の加工が完了されるステップと、前記リーマを予め定められた戻し速度で移動させるステップと、前記第１刃部の切刃のボデー先端側端部が加工済みの前記第１下穴の加工始端部から離れるステップと、前記第２刃部の切刃のシャンク側端部に形成される食付き部を加工済みの前記第２下穴の加工終端部に再接触させるステップと、前記リーマを前記複数個の加工済みの下穴に対して同軸上の加工終了位置に位置決めさせるステップと、を含むことを特徴とする。

（発明の態様）
以下に、本願において特許請求が可能と認識されている発明（以下、請求可能発明と称する）の態様を例示し、例示された各態様について説明する。ここでは、各態様を、特許請求の範囲と同様に、項に区分すると共に各項に番号を付し、必要に応じて他の項の記載を引用する形式で記載する。これは、請求可能発明の理解を容易にするためであり、請求可能発明を構成する構成要素の組み合わせを、以下の各項に記載されたものに限定する趣旨ではない。つまり、請求可能発明は、各項に付随する記載、実施形態の記載等を参酌して解釈されるべきであり、その解釈に従う限りにおいて、各項の態様にさらに他の構成要素を付加した態様も、また、各項の態様から構成要素を削除した態様も、請求可能発明の一態様となり得る。
なお、以下の各項において、（１）項が、特許請求の範囲に記載した請求項１に相当する。

（１）ボデー先端からシャンク側へ向けて刃径が段階的に大きくなる複数段の刃部を有する多段リーマにより、同軸上に配置された内径が異なる複数個の下穴を加工する方法であって、リーマを複数個の下穴に対して同軸上の加工開始位置に位置決めさせるステップと、リーマを予め定められた送り速度で移動させるステップと、ボデー先端から２段目の第２刃部の切刃のボデー先端側端部に形成される食付き部が加工対象である第２下穴の加工始端部に接触し、第２刃部による第２下穴の加工が開始されるステップと、第２刃部の切刃のシャンク側端部に形成される食付き部が第２下穴の加工終端部を通過して第２刃部による第２下穴の加工が完了されるステップと、ボデー先端から１段目の第１刃部の切刃のボデー先端側端部に形成される食付き部が、奥側に位置して第２下穴との間に空間が存在する第１下穴の加工始端部に接触し、第１刃部による第１下穴の加工が開始されるステップと、リーマが予め定められた送り位置に到達して第１下穴及び第２下穴を含む全ての下穴の加工が完了されるステップと、リーマを予め定められた戻し速度で移動させるステップと、第１刃部の切刃のボデー先端側端部が加工済みの第１下穴の加工始端部から離れるステップと、第２刃部の切刃のシャンク側端部に形成される食付き部を加工済みの第２下穴の加工終端部に再接触させるステップと、リーマを複数個の加工済みの下穴に対して同軸上の加工終了位置に位置決めさせるステップと、を含むことを特徴とする。
ここで、例えば、３段の刃部を有する多段リーマを使用して、内径及び深さが異なる３段の下穴を加工する場合を想定する。なお、中段に位置する第２下穴と手前側に位置する内径が最大の第３下穴とは連続しているが、第２下穴と奥側に位置する内径が最小の第１下穴との間には空間が存在する。この場合、リーマは、ボデー先端から２段目の第２刃部の切刃（ろう付けチップ）のシャンク側端部が第２下穴の加工終端部を通過して送られるため、戻し（送りと反対方向への移動）の過程で、加工済みの第２下穴の加工終端部に、第２刃部の切刃のシャンク側端部が再接触される。
そして、本項記載のリーマ加工方法では、上記第２刃部の切刃の再接触時に、切刃のシャンク側端部に形成される食付き部が接触される。周知のように、食付き部には、下穴との接触時の衝撃を緩衝してリーマに作用する偏荷重を軽減させることによりリーマの心振れを抑制する効果がある。そこで、本項記載のリーマ加工方法によれば、第２刃部の切刃の再接触時に、切刃のシャンク側端部に形成される食付き部を接触させることにより、食付き部の心振れ抑制効果によって、第２刃部の切刃の再接触時におけるリーマの心振れを効果的に抑制することができる。これにより、リーマの戻し時の心振れに起因する刃部（切刃）と仕上げ面との接触によって仕上げ面が傷付いてしまうことがなく、仕上げ面の精度を確保することができる。

本発明によれば、切刃の再接触時における心振れが抑止されるリーマ加工方法を提供することができる。

本実施形態で使用される多段リーマの全体図である。図１に示される多段リーマのボデーの部分拡大図である。図１及び図２に示される多段リーマの第２刃部の切刃の拡大図である。本実施形態の説明図であって、リーマの送り時に第２刃部の切刃の第１食付き部が第２下穴の加工始端部に接触される状態、あるいは、リーマの戻し時に第２刃部の切刃の第１食付き部が加工済みの第２下穴の加工始端部から離れる状態を示す図である。本実施形態の説明図であって、リーマの送り時に第２刃部の切刃の第２食付き部が第２下穴の加工終端部を通過する状態、あるいは、リーマの戻し時に第２刃部の切刃の第２食付き部が加工済みの第２下穴の加工終端部に接触される状態を示す図である。本実施形態の説明図であって、リーマの送り時に第１刃部の切刃の食付き部が第１下穴の加工始端部に接触される状態、あるいは、リーマの戻し時に第１刃部の切刃の食付き部が加工済みの第１下穴の加工始端部から離れる状態を示す図である。本実施形態の説明図であって、リーマの送り時に第３刃部の切刃の食付き部が第３下穴の加工始端部に接触される状態、あるいは、リーマの戻し時に第３刃部の切刃の食付き部が加工済みの第３下穴の加工始端部から離れる状態を示す図である。本実施形態の説明図であって、多段リーマが予め定められた送り位置に到達して全ての下穴の加工が完了した状態を示す図である。

本発明の一実施形態を添付された図に基づき説明する。
図１に示されるように、多段リーマ１は、ボデー２とシャンク３とを有する。ボデー２は、ボデー本体４の先端（図１における左端、以下、ボデー先端）からシャンク３側（図１における右側、以下、シャンク側）へ向けて段階的に刃径が大きくなる複数段（本実施形態では３段）の刃部５、６、７を有する。図１に示される多段リーマ１は、２枚刃に分類され、ボデー先端から１段目の刃部５（以下、第１刃部５）に２個の切刃８が配置され、ボデー先端から２段目の刃部６（以下、第２刃部６）に２個の切刃９が配置され、ボデー先端から３段目の刃部７（以下、第３刃部７）に２個の切刃１０が配置される。なお、多段リーマ１は、各刃部５、６、７の各切刃８、９、１０へ向けてクーラントを供給するためのクーラント供給路１１を有する。

各切刃８、９、１０は、ダイヤモンド焼結体によって形成され、相対する各刃部５、６、７にろう付けによって接合される。図２に示されるように、第１刃部５の切刃８（以下、第１切刃８）のボデー先端側端部（図２における左側端部）には、食付き角が６０°に設定される食付き部１２が形成される。また、第３刃部７の切刃１０（以下、第３切刃１０）のボデー先端側端部には、食付き角が４５°に設定される食付き部１３が形成される。さらに、図３に示されるように、第２刃部６の切刃９（以下、第２切刃９）のボデー先端側端部（図３における左側端部）には、食付き角が６０°に設定される食付き部１４が形成される。

そして、第２切刃９は、シャンク側端部（図３における右側端部）に、食付き角が１５°に設定される食付き部１５が形成される。また、第２刃部６は、外周面６Ａと切刃取付部１６のシャンク側端部との稜部に面取り部１７が形成される。図３において、食付き部１５のシャンク側端部と面取り部１７のボデー先端側端部とは一致しており、これにより、食付き部１５のシャンク側端部と面取り部１７のボデー先端側端部とによって略Ｖ字形の溝１８（隙間）が形成される。

次に、本実施形態の作用を説明する。
ここでは、上述した多段リーマ１をマシニングセンタの主軸に装着して、マシンテーブル上の治具に取り付けられたワーク１９（図４参照）の内径及び深さが異なる３段の下穴２１、２２、２３を加工する場合を例示する。
なお、図４乃至図８では、図の読み取りを容易にするため、多段リーマ１の各刃部５、６、７を簡略化して示すとともに、下穴２１、２２、２３の稜部に形成される面取りを省略して示す。また、多段リーマ１によって下穴２１、２２、２３を加工することにより得られた穴を、加工済みの下穴２１、２２、２３という。

ここで、奥側（図４における左側）に位置する下穴２１（以下、第１下穴２１）は、第１刃部５によって内径を１０ｍｍに仕上げるための下穴径に設定される。また、中段に位置する下穴２２（以下、第２下穴２２）は、第２刃部６によって内径を１２ｍｍに仕上げるための下穴径に設定される。さらに、手前側（図４における右側）に位置する下穴２３（以下、第３下穴２３）は、第３刃部７によって内径を２２ｍｍに仕上げるための下穴径に設定される。なお、第２下穴２２と第３下穴２３とは連続しているが、第１下穴２１と第２下穴２２との間には空間２０が存在する。また、ワーク１９の第２下穴２２が開口される面１９Ａには、予め定められた型抜き勾配が設けられる。

まず、予め定められた回転速度で回転する多段リーマ１を、複数個の下穴２１、２２、２３に対して同軸上の加工開始位置に位置決めさせる。多段リーマ１は、加工開始位置に位置決めさせた後、回転させてもよい。次に、加工開始位置に位置決めさせた多段リーマ１を、予め定められた送り速度で送り方向（図４における左方向）へ移動させる。すると、図４に示されるように、第２刃部６の第２切刃９のボデー先端側端部に形成される食付き部１４が第２下穴２２の加工始端部２２Ａに接触されて、第２刃部６の第２切刃９による第２下穴２２の加工が開始される。なお、予め定められたタイミングで、各刃部５、６、７の各切刃８、９、１０にはクーラントが供給される。

そして、第２刃部６の第２切刃９のシャンク側端部に形成される食付き部１５が第２下穴２２の加工終端部２２Ｂに到達（図５参照）及び通過することで、第２刃部６の第２切刃９による第２下穴２２の加工が完了される。次に、図６に示されるように、第１刃部５の第１切刃８のボデー先端側端部に形成される食付き部１２が第１下穴２１の加工始端部２１Ａに接触されて、第１刃部５の第１切刃８による第１下穴２１の加工が開始される。次に、図７に示されるように、第３刃部７の第３切刃１０のボデー先端側端部に形成される食付き部１３が第３下穴２３の加工始端部２３Ａに接触されて、第３刃部７の第３切刃１０による第３下穴２３の加工が開始される。

そして、図８に示されるように、多段リーマ１が予め定められた送り位置に到達して全ての下穴２１、２２、２３の加工が完了した後、多段リーマ１を戻し方向（図８における右方向）へ移動させる。すると、まず、図７に示されるように、第３刃部７の第３切刃１０のボデー先端側端部（食付き部１３）が加工済みの第３下穴２３の加工始端部２３Ａから離れ、次に、図６に示されるように、第１刃部５の第１切刃８のボデー先端側端部（食付き部１２）が加工済みの第１下穴２１の加工始端部２１Ａから離れる。

次に、図５に示されるように、第２刃部６の第２切刃９のシャンク側端部が加工済みの第２下穴２２の加工終端部２２Ｂに再接触される。上述したように、第２刃部６の第２切刃９のシャンク側端部には食付き部１５が形成されており、再接触時には、この食付き部１５が加工済みの第２下穴２２の加工終端部２２Ｂに接触される。このように、第２刃部６の第２切刃９のシャンク側端部に形成された食付き部１５を加工済みの第２下穴２２の加工終端部２２Ｂに接触させることにより、第２刃部６の第２切刃９と加工済みの第２下穴２２の加工終端部２２Ｂとの再接触時における衝撃が緩衝され、多段リーマ１に作用する偏荷重を軽減させることにより多段リーマ１の心振れが抑制される。

そして、多段リーマ１が予め定められた加工終了位置（本実施形態では、加工開始位置と同じ位置）に位置決めされることにより、多段リーマ１による複数個の下穴２１、２２、２３の一連の加工工程が完了される。

この実施形態では以下の効果を奏する。
例えば、ろう付けによって接合された切刃を有するリーマにおいては、ボデー本体部の直径が、刃部の直径に対して０．２ｍｍ程度小さく形成されている。このようなリーマにおいては、切刃のシャンク側端部とボデー本体部との間に段差が形成される。この段差は、戻しの過程で、加工済みの下穴の加工終端部に刃部の切刃のシャンク側端部が再接触した時に、振動を発生させる要因となる。さらに、この振動は、リーマに心振れを発生させて、加工済みの面を傷付ける要因となる。
本実施形態によれば、第２刃部６の第２切刃９のシャンク側端部に食付き部１５を形成したので、第２刃部６の第２切刃９と加工済みの第２下穴２２との再接触時に、第２刃部６の第２切刃９のシャンク側端部に形成される食付き部１５が加工済みの第２下穴２２の加工終端部２２Ｂに接触される。
これにより、第２刃部６の第２切刃９と加工済みの第２下穴２２との再接触時の衝撃が緩衝されて、多段リーマ１に作用する偏荷重が軽減されることにより、多段リーマ１の心振れを抑制することが可能であり、例えば、型抜き勾配によって軸直角平面に対して傾斜した面１９Ａに加工済みの第２下穴２２の加工終端部２２Ｂが形成される場合であっても、第２刃部６の第２切刃９と加工済みの第２下穴２２との再接触時の衝撃に起因する多段リーマ１の心振れが抑制されるので、加工済みの第２下穴２２の仕上げ面と第２切刃９との接触を回避することができる。その結果、仕上げ面の精度を確保することができる。

なお、実施形態は、上記に限定されるものではなく、例えば、次のように構成することができる。
少なくとも、ボデー先端側から２段目の刃部の切刃のボデー先端側端部とシャンク側端部との両端部に食付き部が形成されているのであれば、多段リーマの刃部を２段、あるいは４段とすることが可能である。また、ボデー先端側から２段目の刃部に加えて、３段目、あるいは４段目の刃部の切刃のボデー先端側端部とシャンク側端部との両端部に食付き部を形成して多段リーマを構成することができる。
ダイヤモンド焼結体によって形成された切刃がボデー本体にろう付けされた多段リーマを例示したが、例えば、ボデー本体に形成された切刃のボデー先端側端部とシャンク側端部との両端部に食付き部を形成して多段リーマを構成することができる。

１多段リーマ、２ボデー、３シャンク、５第１刃部、６第２刃部、７第３刃部、９第２切刃、１４食付き部（ボデー先端側端部）、１５食付き部（シャンク側端部）

Claims

ボデー先端からシャンク側へ向けて刃径が段階的に大きくなる複数段の刃部を有する多段リーマにより、同軸上に配置された内径が異なる複数個の下穴を加工する方法であって、
前記リーマを前記複数個の下穴に対して同軸上の加工開始位置に位置決めさせるステップと、
前記リーマを予め定められた送り速度で移動させるステップと、
ボデー先端から２段目の第２刃部の切刃のボデー先端側端部に形成される食付き部が加工対象である第２下穴の加工始端部に接触し、前記第２刃部による前記第２下穴の加工が開始されるステップと、
前記第２刃部の切刃のシャンク側端部に形成される食付き部が前記第２下穴の加工終端部を通過して前記第２刃部による前記第２下穴の加工が完了されるステップと、
ボデー先端から１段目の第１刃部の切刃のボデー先端側端部に形成される食付き部が、奥側に位置して前記第２下穴との間に空間が存在する第１下穴の加工始端部に接触し、前記第１刃部による前記第１下穴の加工が開始されるステップと、
前記リーマが予め定められた送り位置に到達して前記第１下穴及び前記第２下穴を含む全ての下穴の加工が完了されるステップと、
前記リーマを予め定められた戻し速度で移動させるステップと、
前記第１刃部の切刃のボデー先端側端部が加工済みの前記第１下穴の加工始端部から離れるステップと、
前記第２刃部の切刃のシャンク側端部に形成される食付き部を加工済みの前記第２下穴の加工終端部に再接触させるステップと、
前記リーマを前記複数個の加工済みの下穴に対して同軸上の加工終了位置に位置決めさせるステップと、
を含むことを特徴とするリーマ加工方法。