JP7454427B2 - リーマおよび加工方法 - Google Patents

Description

本明細書は、リーマについて開示する。

従来、この種のリーマとしては、内径が異なる複数段の下穴を切削するために、ボディ先端からシャンク側に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が提案されている（例えば、特許文献１参照）。各刃部は刃径の寸法でストレートに延びるストレート円筒体により形成されており、相対する刃部同士は、ろう付けによって接合される。

特開２０１４－３９９６８号公報

しかしながら、上述した複数段のリーマにおいては、下穴に先端側の小径刃部を挿通させると共に当該下穴を大径刃部によって切削（大径穴加工）する際に、切削によって生じる切り屑が小径刃部と下穴とのクリアランス部分に噛み込む場合が生じる。この場合、噛み込んだ切り屑が大径穴加工中のリーマに振れを発生させて大径穴の加工精度を悪化させてしまう。

本開示のリーマは、複数段のリーマにおいて、下穴に小径刃部を挿通させると共に当該下穴を大径刃部によって切削する際に、切削によって生じる切り屑を良好に排出することができるリーマを提供することを主目的とする。

本開示のリーマは、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本開示のリーマは、
複数段の下穴を切削するために先端側から基端側に向かって同軸に並ぶ小径刃部および大径刃部を有し、前記複数段の下穴のうち前記小径刃部および前記大径刃部の挿入方向における手前側の第１下穴に前記小径刃部を挿通させて該小径刃部で前記第１下穴よりも前記挿入方向における奥側の第２下穴を切削すると共に前記大径刃部で前記第１下穴を切削するリーマであって、
前記小径刃部と前記大径刃部とのつなぎ部分において、前記小径刃部よりも小さな外径のヌスミ部を備える、
ことを要旨とする。

この本開示のリーマでは、複数段の下穴を切削するために先端側から基端側に向かって同軸に並ぶ小径刃部と大径刃部とのつなぎ部分において、小径刃部よりも小さな外径のヌスミ部を備える。これにより、複数段の下穴のうちリーマの挿入方向における手前側の第１下穴に小径刃部を挿通させて当該小径刃部で第１下穴よりもリーマの挿入方向における奥側の第２下穴を切削すると共に大径刃部で第１下穴を切削するに際して、第１下穴の切削により生じた切り屑を、第１下穴とヌスミ部との間に生じるクリアランスを介して外部へ排出することが可能となる。この結果、大径刃部で切削した切り屑が小径刃部と第１下穴との間に噛み込み、大径穴の加工精度が悪化するのを抑制することができる。

本実施形態のリーマの平面図である。 本実施形態のリーマに形成されたヌスミ部の寸法を説明する説明図である。 本実施形態のリーマを用いた仕上げ加工の様子を示す説明図である。 本実施形態のリーマを用いた仕上げ加工の様子を示す説明図である。 比較例のリーマの平面図である。 比較例のリーマを用いた仕上げ加工の様子を示す説明図である。 比較例のリーマを用いた仕上げ加工の様子を示す説明図である。 他の実施形態に係るリーマの平面図である。

次に、図面を参照しながら、本開示を実施するための形態について説明する。

図１は、本実施形態のリーマの平面図である。本実施形態のリーマ１０は、例えばアルミニウムやアルミニウム合金といった金属材料からなる切削対象物の下穴を切削（仕上げ加工）するのに好適なものであり、同軸かつ一体に形成されたシャンク１１および切削部２０を備える。なお、切削対象物は、例えば自動変速機のバルブボディであり、リーマ１０は、当該バルブボディのバルブスプールが挿通されるスプール穴を仕上げ加工するのに好適に用いられる。

シャンク１１は、リーマ１０を回転駆動すると共に進退移動させる駆動装置に固定される部分である。切削部２０は、切削対象物を切削する部分であり、同軸に並ぶ二段の刃部と、両者のつなぎ部分に形成されるヌスミ部３１と、を有する。また、本実施形態のリーマ１０には、各刃部に冷却媒体としてのクーラント液を供給するために、軸方向に延びる液路が形成されている。

各刃部は、例えば超硬合金やダイヤモンド焼成体などの材料からなり、ろう付け等によって互いに接合される。この各刃部は、リーマ１０の先端側から順に、第１刃部２１（小径刃部）と、第１刃部２１よりも刃径が大きい第２刃部２２（大径刃部）と、を有する。第１および第２刃部２１，２２を有する切削部２０により、内径および深さが異なる２段の穴が仕上げ加工される。

ヌスミ部３１は、図２に示すように、第１刃部２１と第２刃部２２との間に、第１刃部２１（小径刃部）よりもリーマ１０の径方向に所定深さ（径方向深さｄ）だけ小さな外径により円柱状に形成されると共に第２刃部２２の先端部から第１刃部２１に向かってリーマ１０の軸方向に所定長さ（軸方向長さｘ）だけ延在するように形成されている。本実施形態では、第１刃部２１とヌスミ部３１とのつなぎ部分は、所定角度（例えば、４５度）のテーパにより形成される。

本実施形態のリーマ１０では、図３に示すように、例えばバルブボディ１００に対して内径が異なる複数段の下穴（第１下穴１０１および第２下穴１０２を含む下穴）と第１下穴１０１および第２下穴１０２の間に油路１０４とつながるように形成されたポート１０３とを有するスプール穴を仕上げ加工する場合において、ヌスミ部３１の径方向深さｄは、第２刃部２２（大径刃部）で第１下穴１０１を仕上げ加工する際の第１下穴１０１の取り代をａとし、第１下穴１０１の仕上げ加工前の内径（荒加工径）をｂとし、第１刃部２１（小径刃部）の外径をｃとしたとき、次式（１）を満たすように設定される。ここで、式（１）中、「α」は、余裕代であり、α＞１、より好ましくは、１＜α≦３に設定される。すなわち、径方向深さｄは、ｄ＞ａ－（ｂ－ｃ）／２を満たすように、より好ましくは、ａ－（ｂ－ｃ）／２＜ｄ≦ａ×３－（ｂ－ｃ）／２を満たすように設定される。このように、ヌスミ部３１の径方向深さｄを設定することで、第２刃部２２で第１下穴１０１を仕上げ加工する際のリーマ１０と第１下穴１０１との間のクリアランスＣＬは、ヌスミ部１０１の外周面と第１下穴１０１の内周面との間で画成され、第１下穴１０１の取り代ａ、すなわち第２刃部２２で第１下穴１０１を仕上げ加工（切削）する際に発生する切り屑の幅に応じた幅（ａ×α）となるため、図４に示すように、発生した切り屑を当該第２刃部２２に供給されるクーラント液と共に、クリアランスＣＬ，ポート１０３，油路１０４を順に介して外部へ排出することが可能となる。更に、ヌスミ部３１の径方向深さｄを必要最小限に設定することで、リーマ１０の軸剛性を確保し、耐久性の低下を防ぐことが可能となる。

ｄ＝ａ×α－（ｂ－ｃ）／２ …（１）

また、ヌスミ部３１の軸方向長さｘは、第１下穴１０１の深さをｙとしたとき、次式（２）を満たすように設定される。ここで、式（２）中、「β」は、余裕代であり、αと同様に、β＞１、より好ましくは、１＜β≦３に定められる。すなわち、軸方向長さｘは、ｘ＞ｙ＋ａを満たすように、より好ましくは、ｙ＋ａ＜ｘ≦ｙ＋ａ×３を満たすように設定される。これにより、図３に示すように、第２刃部２２で第１下穴１０１の入口付近を切削しているときから、油路１０４への切り屑の通路を確保して、発生した切り屑をよりスムーズに油路１４へ排出することが可能となる。

ｘ＝ｙ＋ａ×β …（２）

図５は、比較例のリーマの平面図である。比較例のリーマ１０Ｂでは、切削部２０Ｂとして、第１刃部２１Ｂと第２刃部２２とを含み、第１刃部２１Ｂは、刃径の寸法でストレートに延びるストレート円筒体により形成される点で、第１刃部２１と第２刃部２２との間にヌスミ部３１を備える本実施形態のリーマ１０とは異なる。こうした比較例のリーマ１０Ｂでは、ヌスミ部を備えないため、図６に示すように、第２刃部２２で第１下穴１０１を仕上げ加工する際のリーマ１０Ｂと第１下穴１０１との間のクリアランスＣＬは、第１刃部２１Ｂの外周面と第１下穴１０１の内周面との間で画成される。このため、図７に示すように、比較例のリーマ１０Ｂでは、本実施形態のリーマ１０に比してクリアランスＣＬが狭くなり、切削で発生した切り屑が第１刃部２１Ｂの外周面と第１下穴１０１の内周面との間に噛み込む場合が生じる。この場合、第２刃部２２（大径刃部）で第１下穴１０１を仕上げ加工する際、噛み込んだ切り屑が加工中のリーマ１０Ｂに振れを発生させて仕上げ加工の加工精度を悪化させてしまう。上述したように、本実施形態のリーマ１０では、第１刃部２１と第２刃部２２との間にヌスミ部３１を形成することで、クリアランスＣＬを十分に確保することができるため、切り屑の噛み込みを抑制し、加工精度の悪化を回避することができる。

上述した実施形態では、ヌスミ部３１の軸方向長さｘは、式（２）を満たすように、すなわちｘ＞ｙ＋ａを満たすように設定されたが、ｘ≦ｙ＋ａで設定されてもよい。この場合、第２刃部２２で第１下穴１０１の入口付近を切削しているときには（第１下穴１０１の切削を開始した直後は）、第１下穴１０１の出口付近のクリアランスが狭く、発生した切り屑が一時的に溜まるおそれがあるが、リーマ１０による切削が進むにつれて、油路１４への切り屑の通路が開放され、発生した切り屑を当該油路１４へ排出することができる。

上述した実施形態では、リーマ１０は、切削部２０に２段の刃部２１，２２を備えるものとしたが、図８の他の実施形態に係るリーマ１１０に示すように、切削部１２０に先端側から順に刃径が段階的に大きくなるように３段の刃部１２１，１２２，１２３を備え、各刃部のつなぎ部分にヌスミ部１３１，１３２が形成されてもよい。また、切削部に４段以上の刃部を備えてリーマが構成されてもよい。

以上説明したように、本開示のリーマは、複数段の下穴（１０１，１０２）を切削するために先端側から基端側に向かって同軸に並ぶ小径刃部（２１）および大径刃部（２２）を有し、前記複数段の下穴（１０１，１０２）のうち前記小径刃部（２１）および前記大径刃部（２２）の挿入方向における手前側の第１下穴（１０１）に前記小径刃部（２１）を挿通させて該小径刃部（２１）で前記第１下穴（１０１）よりも前記挿入方向における奥側の第２下穴（１０２）を切削すると共に前記大径刃部（２２）で前記第１下穴（１０１）を切削するリーマであって、前記小径刃部（２１）と前記大径刃部（２２）とのつなぎ部分において、前記小径刃部（２１）よりも小さな外径のヌスミ部（３１）を備えることを要旨とする。

この本開示のリーマでは、複数段の下穴を切削するために先端側から基端側に向かって同軸に並ぶ小径刃部と大径刃部とのつなぎ部分において、小径刃部よりも小さな外径のヌスミ部を備える。これにより、複数段の下穴のうちリーマの挿入方向における手前側の第１下穴に小径刃部を挿通させて当該小径刃部で第１下穴よりもリーマの挿入方向における奥側の第２下穴を切削すると共に大径刃部で第１下穴を切削するに際して、第１下穴の切削により生じた切り屑を、第１下穴とヌスミ部との間に生じるクリアランスを介して外部へ排出することが可能となる。この結果、大径刃部による大径穴加工の際、大径刃部で切削した切り屑が小径刃部と第１下穴との間に噛み込み、大径穴加工中にリーマの振れを発生させて大径穴の加工精度が悪化するのを抑制することができる。

こうした本開示のリーマにおいて、前記ヌスミ部（３１）の径方向深さｄは、前記大径刃部（２２）で前記第１下穴（１０１）を切削する際の取り代をａとし、切削前の前記第１下穴（１０１）の内径をｂとし、前記小径刃部（２１）の外径をｃとしたとき、ｄ＞ａ－（ｂ－ｃ）／２を満たすように設定されるものとしてもよい。この場合、前記ヌスミ部（３１）の径方向深さｄは、ｄ≦ａ×３－（ｂ－ｃ）／２を満たすように設定されるものとしてもよい。こうすれば、リーマの耐久性を確保しつつ、切削で発生した切り屑をスムーズに排出することができる。

また、本開示のリーマにおいて、前記ヌスミ部（３１）の軸方向長さｘは、前記第１下穴（１０１）の深さをｙとすると、ｘ＞ｙ＋ａを満たすように設定されるものとしてもよい。この場合、前記ヌスミ部（３１）の軸方向長さｘは、ｘ≦ｙ＋ａ×３を満たすように設定されるものとしてもよい。こうすれば、大径刃部で第１下穴の入口付近を切削を開始した直後から、発生した切り屑をスムーズに排出することができる。

以上、本開示の実施の形態について説明したが、本開示はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本開示は、リーマの製造産業に利用可能である。

１０，１０Ｂ，１１０ リーマ、１１ シャンク、２０，２０Ｂ，１２０ 切削部、２１，２１Ｂ，１２１ 第１刃部、２２，１２２ 第２刃部、３１，１３１，１３２ ヌスミ部、１００ バルブボディ、１０１ 第１下穴、１０２ 第２下穴、１０３ ポート、１０４ 油路、１２３ 第３刃部。

Claims (5)

1. 複数段の下穴を切削するために先端側から基端側に向かって同軸に並ぶ小径刃部および大径刃部を有し、前記複数段の下穴のうち前記小径刃部および前記大径刃部の挿入方向における手前側の第１下穴に前記小径刃部を挿通させて該小径刃部で前記第１下穴よりも前記挿入方向における奥側の第２下穴を切削すると共に前記大径刃部で前記第１下穴を切削するリーマであって、
   延在方向に均一の内径を有する前記第１下穴と、前記第１下穴と同方向に延在すると共に延在方向に均一の内径を有する前記第２下穴と、前記第１下穴と前記第２下穴との間に形成されたポートと、を有する複数段の下穴を仕上げ加工するものであり、
   軸方向に均一の外径を有する前記小径刃部と、
   前記小径刃部よりも大きく且つ軸方向に均一の外径を有する前記大径刃部と、
   前記小径刃部と前記大径刃部とのつなぎ部分に設けられ、前記小径刃部よりも小さな外径の円柱状のヌスミ部と、
   を備え、
   前記小径刃部の外周面から前記ヌスミ部の外周面までの径方向における深さである径方向深さｄは、前記大径刃部で前記第１下穴を切削する際の取り代をａとし、切削前の前記第１下穴の内径をｂとし、前記小径刃部の外径をｃとしたとき、ｄ＞ａ－（ｂ－ｃ）／２を満たすように設定される、
   リーマ。
2. 請求項１に記載のリーマであって、
   前記ヌスミ部の径方向深さｄは、ｄ≦ａ×３－（ｂ－ｃ）／２を満たすように設定される、
   リーマ。
3. 請求項１または２に記載のリーマであって、
   前記ヌスミ部の軸方向長さｘは、前記第１下穴の深さをｙとすると、ｘ＞ｙ＋ａを満たすように設定される、
   リーマ。
4. 請求項３に記載のリーマであって、
   前記ヌスミ部の軸方向長さｘは、ｘ≦ｙ＋ａ×３を満たすように設定される、
   リーマ。
5. 延在方向に均一の内径を有する第１下穴と、前記第１下穴と同方向に延在すると共に延在方向に均一の内径を有する第２下穴と、前記第１下穴と前記第２下穴との間に形成されたポートと、を有する複数段の下穴を仕上げ加工する加工方法であって、
   軸方向に均一の外径を有する小径刃部と、前記小径刃部よりも大きく且つ軸方向に均一の外径を有する大径刃部と、前記小径刃部と前記大径刃部とのつなぎ部分に設けられ前記小径刃部よりも小さな外径の円柱状のヌスミ部と、を備え、先端側から基端側に向かって前記小径刃部、前記ヌスミ部、前記大径刃部の順に同軸に並ぶリーマを用いて、前記複数段の下穴のうち前記小径刃部および前記大径刃部の挿入方向における手前側の第１下穴に前記小径刃部を挿通させて該小径刃部で前記第１下穴よりも前記挿入方向における奥側の第２下穴を切削すると共に前記大径刃部で前記第１下穴を切削するものであり、
   前記小径刃部の外周面から前記ヌスミ部の外周面までの径方向における深さである径方向深さｄは、前記大径刃部で前記第１下穴を切削する際の取り代をａとし、切削前の前記第１下穴の内径をｂとし、前記小径刃部の外径をｃとしたとき、ｄ＞ａ－（ｂ－ｃ）／２を満たすように設定される、
   加工方法。

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