JPWO2010137712A1 - リーマ - Google Patents

Abstract

本発明は、中心軸線を有すると共に先端側に位置づけられた刃部（１４）に１つの切れ刃（２０）を有するリーマ（１０）を提供する。リーマ（１０）は、刃部（１４）に、３つのガイドパッド（２８、３０、３２）を備える。第１ガイドパッド（２８）は、１つの切れ刃（２０）に対して略反対側に突出するように形成されている。刃部（１４）の外周面における第１ガイドパッド（２８）と１つの切れ刃（２０）との間の２つの反対側を向いた領域のうちの一方の領域（１４ｃ）に第２ガイドパッド（３０）が位置付けられ、他方の領域（１４ｄ）に第３ガイドパッド（３２）が位置付けられている。

Description

本発明は、リーマに関し、特に１つの切れ刃を備えたリーマに関する。

１つの切れ刃を有するリーマは、一般に、穴加工中、一定方向の負荷を受けるため、その一定方向の負荷を受けるためのガイドパッドを備えている。そのリーマは、そのガイドパッドの外周面が加工穴の内周面に接触することによって加工中に該加工穴に対して支持される。ガイドパッドの加工穴への摺接によるバニッシング作用により、加工穴の内周面の表面粗さの向上が図られる。しかし、このようなリーマでは、概して、ガイドパッドの外周面と加工穴の内周面との接触面積が大きく、両者の摺接抵抗（バニッシングトルク）が増加する。これは、加工穴の内面の加工精度の低下をもたらし得る。

特許文献１は、加工穴の精度を向上するように考案された１つの刃を備える工具を開示する。特許文献１の工具は、刃部に、切れ刃と、回転方向において該切れ刃の後方に形成された１つの略円弧状のパッド部と、切りくず排出用溝とを備えている。そしてその１つのパッド部には、長手方向に延びる複数の溝が、そのパッド部の円弧面の一部を切り除くことによって形成されている。

特開２００４−６６３９１号公報

上記特許文献１の工具では、１つのパッド部が、工具の回転方向において切れ刃のすぐ後方に位置すると共に連続した範囲に延在するように形成されている。この工具を用いて被削材に穴加工を行う場合、特に被削材が高弾性を有する場合、そのパッド部は、加工穴を径方向外側に押し広げる場合がある。パッド部が穴を押し広げた場合、その結果得られる加工穴の内径は所望の大きさよりも小さくなる虞がある。パッド部が穴を押し広げることは、当該工具での穴加工を阻害し、加工穴の内面の加工精度の低下をもたらし得る。

本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、加工穴の精度を向上させることを可能にするリーマを提供することを目的とする。

本発明は、中心軸線を有すると共に先端側に位置付けられた刃部に１つの切れ刃を有するリーマにおいて、刃部の周囲に互いに離間して配置された少なくとも３つのガイドパッドを備え、少なくとも３つのガイドパッドは、各々が中心軸線に略平行に延びており、少なくとも３つのガイドパッドのうちの第１ガイドパッドは、１つの切れ刃に対して略反対側に突出するように形成されていて、刃部の外周面における第１ガイドパッドと１つの切れ刃との間の２つの反対側を向いた領域のうちの一方の領域に少なくとも３つのガイドパッドのうちの第２ガイドパッドが位置付けられ、２つの反対側を向いた領域のうちの一方の領域とは異なる他方の領域に少なくとも３つのガイドパッドのうちの第３ガイドパッドが位置付けられている、リーマを提供する。

好ましくは、被削材に対してリーマが中心軸線周りに相対回転運動する方向を回転方向と定めるとき、切れ刃を基準として、第２ガイドパッドは回転方向前方側に位置付けられ、第３ガイドパッドは回転方向後方側に位置付けられ、刃部を中心軸線の先端側からみたとき、第１ガイドパッドの外周面は、第２ガイドパッドの外周面よりも広く、かつ、第３ガイドパッドの外周面よりも広いとよい。

中心軸線を含むと共に切れ刃のコーナを通るように延びる平面を第１平面として定義するとき、第１平面は前記第１ガイドパッドと交差するとよい。

中心軸線によって範囲が画定されると共に切れ刃のコーナを通る半平面を基準半平面として定義するとき、中心軸線によって範囲が画定されると共に第１ガイドパッドの外周面の円周方向の中点を通るように定義される半平面と基準半平面との間の角度は、該基準半平面を起点として回転方向前方側において、１８０°以上２３０°以下であるとよい。

第１ガイドパッドの外周面は、中心軸線周りに前記切れ刃のコーナを通るように定められる円筒面に沿って延在し、第１ガイドパッドの外周面の円周方向の長さは、円筒面の円周長さの８％〜１５％の範囲に設定されるとよい。

中心軸線を含むと共に切れ刃のコーナを通るように延びる平面を第１平面として定義し、かつ、中心軸線を含み第１平面と直交するように延びる平面を第２平面として定義するとき、第２平面は第２ガイドパッドと交差しないとよい。

中心軸線によって範囲が画定されると共に切れ刃のコーナを通る半平面を基準半平面として定義するとき、中心軸線によって範囲が画定されると共に第２ガイドパッドの外周面の円周方向の中点を通るように定義される半平面と基準半平面との間の角度は、該基準半平面を起点として回転方向前方側において、７０°以上１３０°以下であるとよい。

第２ガイドパッドの外周面は、中心軸線周りに切れ刃のコーナを通るように定められる円筒面に沿って延在し、第２ガイドパッドの外周面の円周方向の長さは、円筒面の円周長さの０．８％〜６％の範囲に設定されるとよい。

中心軸線を含むと共に切れ刃のコーナを通るように延びる平面を第１平面として定義し、かつ、中心軸線を含み第１平面と直交するように延びる平面を第２平面として定義するとき、第２平面は第３ガイドパッドと交差しないとよい。

中心軸線によって範囲が画定されると共に切れ刃のコーナを通る半平面を基準半平面として定義するとき、中心軸線によって範囲が画定されると共に第３ガイドパッドの外周面の円周方向の中点を通るように定義される半平面と基準半平面との間の角度は、該基準半平面を起点として回転方向前方側において、２２５°以上３３０°以下であるとよい。

第３ガイドパッドの外周面は、中心軸線周りに前記切れ刃のコーナを通るように定められる円筒面に沿って延在し、第３ガイドパッドの外周面の円周方向の長さは、円筒面の円周長さの０．８％〜６％の範囲に設定されるとよい。

切れ刃に沿って中心軸線に略平行に延びる溝部が形成されているとよい。

図１は、本発明の第１実施形態に係るリーマの正面図である。 図２は、本発明の第１実施形態に係るリーマの側面図である。 図３は、図２のIII−III線に沿った断面図であり、図２のリーマの刃部のみの断面図である。 図４は、本発明の第２実施形態に係るリーマの正面図である。 図５は、本発明の第２実施形態に係るリーマの側面図である。 図６は、図５のVI−VI線に沿った断面図であり、図５のリーマの刃部のみの断面図である。 図７は、本発明の第２実施形態に係るリーマの斜視図である。 図８は、本発明の第２実施形態に係るリーマの別の斜視図である。 図９は、本発明の第３実施形態に係るリーマの刃部の断面図であり、図３または図６に相当する図である。 図１０は、本発明の第４実施形態に係るリーマの刃部の断面図であり、図３または図６に相当する図である。 図１１は、本発明の第５実施形態に係るリーマの刃部の断面図であり、図３または図６に相当する図である。 図１２は、比較対象である従来のリーマの正面図である。 図１３は、図１２のリーマの側面図である。 図１４は、図１３のXIV−XIV線に沿った断面図であり、図１３のリーマの刃部のみの断面図である。

以下に、本発明に係るリーマを実施形態に基づいて説明する。まず、第１実施形態に係るリーマを説明する。

図１〜図３に第１実施形態に係るリーマ１０を示す。リーマ１０は、略棒状であり、中心軸線Ａを有する。中心軸線Ａはリーマ１０の先端側から基端側に通過するように延びる。特にここではリーマ１０の外形は略円筒形または略丸棒状である。リーマ１０の中心軸線Ａは、切削加工中、リーマの回転軸線となり得る。

リーマ１０は、その先端部に設けられた刃部１４と、その後端部に設けられたシャンク部１６と、刃部１４とシャンク部１６との間に設けられた首部１８とを備えている。刃部１４、首部１８およびシャンク部１６は、リーマ１０に、先端側から順に位置付けられている。首部１８は、刃部１４およびシャンク部１６よりもやや細い。

リーマ１０は、刃部１４に、１つの切れ刃２０を有する。このようなリーマは、一枚刃リーマと称される。刃部１４には、また、凹部または溝部２２が形成されている。溝部２２は切れ刃２０に沿って形成されている。具体的には、切削加工中に被削材に対してリーマ１０が中心軸線Ａ周りに相対回転運動する方向を回転方向Ｋと定めるとき、溝部２２は、切れ刃２０の回転方向Ｋ側前方に空間を形成するように、切れ刃２０に沿って形成されている。また、溝部２２は、リーマ１０の中心軸線Ａに概ね平行に、刃部１４の先端側から基端側に延びるように形成されている。溝部２２は、リーマ１０による切削加工により生み出された切りくずの流出を良好にするように形付けられている。したがって、溝部２２は、切りくず排出用溝として機能し得る。ここでは、溝部２２を定める第１壁面２２ａと第２壁面２２ｂとの間の角度は鈍角である。

リーマ１０の切れ刃２０は、主切れ刃である食付き切れ刃２０ａ、副切れ刃である外周切れ刃２０ｂ、およびコーナ２０ｃから形成されている。食付き切れ刃２０ａは、コーナ２０ｃを介して、外周切れ刃２０ｂにつながる。つまり、食付き切れ刃２０ａと、外周切れ刃２０ｂと、コーナ２０ｃ部分の刃とは連続して１つの切れ刃２０を構成する。

食付き切れ刃２０ａ、外周切れ刃２０ｂおよびコーナ２０ｃを有する切れ刃２０は、予め加工形成された下穴の内周面を切削するために用いられ得る。特に、リーマ１０は仕上げ加工に適するように構成されている。外周切れ刃２０ｂから延びる外周面２４ａは、第１壁面２２ａを有する壁部２４にあり、逃げ角を付与されていないので、加工穴の内周面に接触する円筒マージンとして機能する。なお、外周切れ刃２０ｂから延びる外周面２４ａは、逃げ角を付与されている場合、加工穴の内周面に接触しない外周逃げ面として機能し得る。

さらに、刃部１４は、３つのガイドパッド２８、３０、３２を備えている。刃部１４の壁部２４および溝部２２を除いた部分には、３つのガイドパッド２８、３０、３２が互いに離間して形成されている。３つのガイドパッド２８、３０、３２は径方向において被削材と接触する部分であり、これらのガイドパッドおよび切れ刃以外の刃部１４の部分は径方向内側に逃がして形成されている。

３つのガイドパッド２８、３０、３２の各々は、中心軸線Ａに略平行な方向に延びるように、刃部１４の先端部と基端部との間に切れ間なく延在している。

各ガイドパッドは、円周方向に延在する外周面と、該外周面から刃部１４の内方に延在する径方向面とを有する。これら各ガイドパッドの外周面および径方向面は、刃部１４の外周面１４ａに含まれる。各ガイドパッドの径方向面は、外周面１４ａの周面１４ｂに斜めに延在する。

これらガイドパッド２８、３０、３２の各々の外周面が、中心軸線Ａ周りにコーナ２０ｃを通るように定められる仮想の円筒面Ｂに沿って延在するように、ガイドパッド２８、３０、３２の各々の形状は設計されている（図１および図３参照）。したがって、３つのガイドパッドである第１〜第３ガイドパッド２８、３０、３２の外周面は、円筒面Ｂにほぼ重なる曲線形状（円弧形状）を有する。ただし、円筒面Ｂを表面に有する円筒の中心軸線は、上記中心軸線Ａに一致する。なお、３つのガイドパッドの各々は、中心軸線Ａの方向において、先端側から基端側に至るに伴い、実質的に幅が変化しないように、ここでは設計されている。

３つのガイドパッドのうちの第１ガイドパッド２８は、切れ刃２０に対して略反対側に突出するように形成されている。第２ガイドパッド３０は、刃部１４の外周面１４ａにおける第１ガイドパッド２８と１つの切れ刃２０との間の２つの反対側を向いた領域のうちの一方の領域（第１領域）１４ｃに位置付けられている。これに対して、第３ガイドパッド３２は、その２つの反対側を向いた領域のうちの第１領域１４ｃとは異なる他方の領域（第２領域）１４ｄに位置付けられている。第１領域１４ｃおよび第２領域１４ｄは互いに反対向きであるので、第２ガイドパッド３０と第３ガイドパッド３２とは略反対側に位置付けられている。さらに、切削加工時に被削材に対してリーマ１０が相対回転運動する方向つまり上記回転方向Ｋを用いて第２ガイドパッド３０および第３ガイドパッド３２の位置関係を説明すると、切れ刃２０を基準として、第２ガイドパッド３０は回転方向Ｋ前方側に位置付けられ、第３ガイドパッド３２は回転方向Ｋ後方側に位置付けられている。

ここでは、図１に示すように、中心軸線Ａの方向において先端側からリーマ１０をみたとき、第１ガイドパッド２８は、中心軸線Ａを中心にして、コーナ２０ｃに対して点対称な位置を含む領域に設けられている。したがって、中心軸線Ａを含むと共にコーナ２０ｃを通るように延びる平面を第１平面Ｓ１として定義するとき、第１平面Ｓ１は第１ガイドパッド２８と交差する（図１および図３参照）。なお、本第１実施形態のリーマ１０では、第１ガイドパッド２８は、リーマ１０の円周方向（接線方向）において互いに離間する二つのガイドパッド部を備えるように、中心軸線Ａの方向に延びる凹部２８ａを有する。つまり、ここでは、第１ガイドパッド２８とは、２つのガイドパッド部と凹部２８ａとを含めた部分を指している。

第１ガイドパッド２８の円周方向の位置は第１ガイドパッド２８の外周面２８ｂの円周方向の中点の位置を用いて特定され得る。より詳しくは、第１ガイドパッド２８の円周方向の位置は、刃部１４に関して中心軸線Ａに直交するように定められる平面（以下、直交平面）上における、第１ガイドパッド２８の外周面２８ｂの円周方向の中点の位置を用いて特定されることができる。なお、図３は、リーマ１０の刃部１４のある１つの直交平面での断面図である。

直交平面上における第１ガイドパッド２８の外周面２８ｂの円周方向の中点は、中心軸線Ａによって範囲が画定されると共にコーナ２０ｃを通る半平面を基準半平面ｆｓとして定義するとき、基準半平面ｆｓを起点として回転方向Ｋ前方側にある。さらに、直交平面上における第１ガイドパッド２８の外周面２８ｂの円周方向の中点は、中心軸線Ａによって範囲が画定されて基準半平面ｆｓと１８０°の角度を成す半平面と、中心軸線Ａによって範囲が画定されて基準半平面ｆｓと２３０°の角度を成す半平面との間に位置するように、第１ガイドパッド２８は設計されている。つまり、中心軸線Ａによって範囲が画定されると共に第１ガイドパッド２８の外周面の円周方向の中点を通るように定義される半平面と基準半平面との間の角度が該基準半平面ｆｓを起点または基準として回転方向Ｋ前方側において１８０°以上２３０°以下になるように、第１ガイドパッド２８は設計されている。

本第１実施形態のリーマ１０では、第１ガイドパッド２８に含まれる二つのガイドパッド部２９ａ、２９ｂのうち、回転方向Ｋ後方側にある一方のガイドパッド部２９ａの外周面の直交平面上における円周方向の中点２９ａ´は、基準半平面ｆｓを起点として回転方向Ｋ前方側において、中心軸線Ａによって範囲が画定されて基準半平面ｆｓと１８０°の角度Ｐａ１を成す半平面ｆ１上にある。つまり、一方のガイドパッド部２９ａの外周面の中点２９ａ´を通る半平面ｆ１と基準半平面ｆｓとは、基準半平面ｆｓを起点として回転方向Ｋ前方側において、１８０°を成す。他方、回転方向Ｋ前方側にある他方のガイドパッド部２９ｂの外周面の直交平面上における中点２９ｂ´は、基準半平面ｆｓを起点として回転方向Ｋ前方側において、中心軸線Ａによって範囲が画定されて基準半平面ｆｓと２２０°の角度Ｐａ２を成す半平面ｆ２上にある。つまり、他方のガイドパッド部２９ｂの外周面の中点２９ｂ´を通る半平面ｆ２と基準半平面ｆｓとは、基準半平面ｆｓを起点として回転方向Ｋ前方側において、２２０°を成す。

また、直交平面上における、ガイドパッド部２９ａの外周面の円周方向長さＡａ１とガイドパッド部２９ｂの外周面の円周方向長さＡａ２との和は、後述する第２ガイドパッド３０の外周面の円周方向長さよりも長く、かつ、第３ガイドパッド３２の外周面の円周方向長さよりも長い。これは、第１ガイドパッド２８の外周面は、第２ガイドパッド３０の外周面よりも広く、かつ、第３ガイドパッド３２の外周面よりも広いことに対応する。

ガイドパッド部２９ａの円周方向長さＡａ１とガイドパッド部２９ｂの円周方向長さＡａ２の和として定められる第１ガイドパッド２８の外周面の直交平面上における円周方向長さは、円筒面Ｂの円周長さの８％〜１５％の範囲に設定されるのが望ましく、本第１実施形態のリーマ１０においてもその範囲に設定されている。

次に、第２ガイドパッド３０に関して説明する。第２ガイドパッド３０の円周方向の位置も、第２ガイドパッド３０の外周面３０ｂの円周方向の中点の位置を用いて特定され得る。第２ガイドパッド３０の外周面３０ｂの直交平面上における円周方向の中点は、基準半平面ｆｓを起点にして回転方向Ｋ前方側にある。さらに、第２ガイドパッド３０のその中点が溝部２２と第１ガイドパッド２８との間にあるように、第２ガイドパッド３０は位置付けられている。具体的には、中心軸線Ａによって範囲が画定されると共に第２ガイドパッド３０の外周面の円周方向の中点を通るように定義される半平面と基準半平面ｆｓとの間の角度が基準半平面ｆｓを起点として回転方向Ｋ前方側において７０°以上１３０°以下になるように、第２ガイドパッド３０は設計されている。本第１実施形態のリーマ１０では、第２ガイドパッド３０の直交平面上における外周面の中点３０´は、基準半平面ｆｓを起点として回転方向Ｋ前方側において、中心軸線Ａによって範囲が画定されて基準半平面ｆｓと８０°の角度を成す半平面ｆ３上にある。つまり、第２ガイドパッド３０の外周面の中点３０´を通る半平面ｆ３は、基準半平面ｆｓとの間に、８０°の角Ｐｂを形成する。

また、第２ガイドパッド３０の外周面の直交平面上における円周方向長さＡｂは、円筒面Ｂの円周長さの０．８％〜６％の範囲に設定されるのが望ましく、ここでもその範囲に設定されている。なお、リーマ１０の第２ガイドパッド３０は、中心軸線Ａを含み第１平面Ｓ１と直交するように延びる平面を第２平面Ｓ２として定義するとき、第２平面Ｓ２と交差しない。

さらに、第３ガイドパッド３２に関して説明する。第３ガイドパッド３２の円周方向の位置も、第３ガイドパッド３２の外周面３２ｂの円周方向の中点の位置を用いて特定され得る。第３ガイドパッド３２の外周面３２ｂの直交平面上における円周方向の中点３２´は、基準半平面を起点として回転方向Ｋ前方側にある。さらに、中心軸線Ａによって範囲が画定されると共に第３ガイドパッド３２の外周面の円周方向の中点を通るように定義される半平面と基準半平面ｆｓとの間の角度が、基準半平面ｆｓを起点として回転方向Ｋ前方側において、２２５°以上３３０°以下になるように、第３ガイドパッド３２は設計されている。本第１実施形態のリーマ１０では、第３ガイドパッド３２の外周面の直交平面上における中点３２´は、基準半平面ｆｓを起点として回転方向Ｋ前方側において、中心軸線Ａによって範囲が定められて基準半平面ｆｓと２８５°の角度を成す半平面ｆ４上にある。つまり、第３ガイドパッド３２の外周面の中点３２´を通る半平面ｆ４は、基準半平面との間に、２８５°の角Ｐｃを形成する。

また、第３ガイドパッド３２の外周面の直交平面上における円周方向長さＡｃは、円筒面Ｂの円周長さの０．８％〜６％の範囲に設定されるのが望ましく、ここでもその範囲に設定されている。なお、リーマ１０の第３ガイドパッド３２は第２平面Ｓ２と交差しない。

以上に説明したリーマ１０は、基本的に、穴加工時、その中心軸線Ａまわりに回転させられつつ、被削材に対して押し進められる。特に、リーマ１０は、被削材に予めあけられた下穴に対して中心軸線Ａの方向に送られ、これにより、下穴を所定の内径に仕上げることができる。

上記構成を有する本第１実施形態に係るリーマ１０の作用、効果について以下に説明する。

上記構成を備えるリーマ１０は、以下に具体的に詳述するように、切削加工時に加工穴に対して適切に支持される。したがって、リーマ１０は、加工穴の精度を向上させることを可能にする。

このリーマ１０において、第１ガイドパッド２８は、切れ刃２０に対して略反対側に突出するように形成されている。特に、第１ガイドパッド２８は、中心軸線Ａを含むと共にコーナ２０ｃを通るように延びる第１平面Ｓ１と交わる。したがって、第１ガイドパッド２８は、切削加工時に切れ刃に作用する切削抵抗に対抗して、特に切れ刃２０の法線方向に向く背分力に対抗して該リーマを支持（ガイド）することができる。第１ガイドパッド２８が切削時の切削抵抗のうち大きな比率を占める背分力に対抗してリーマ１０を支持するように機能するので、リーマ１０は加工穴の穴曲がりおよび加工穴の真円度を効果的に改善することができる。そのうえ、第１ガイドパッド２８の外周面の円周方向の長さが中心軸線Ａ周りにコーナ２０ｃを通るように定められる円筒面の円周長さの８％〜１５％の範囲に設定されるので、第１ガイドパッド２８と加工穴の内周面との接触面積が過不足ないものとなる。これにより、第１ガイドパッド２８の摺接抵抗（バニッシングトルク）が過大になるのを防止することができ、第１ガイドパッド２８が加工穴を外方に押し広げることを抑制することができる。これは、加工穴内径の縮小が生じることつまり加工穴の内径が所望の大きさよりも小さくなることを抑制することができることを意味する。したがって、リーマ１０を用いた加工により、高精度な加工穴を得ることができる。

第２ガイドパッド３０および第３ガイドパッド３２は、前述したように設けられているので、主に切れ刃２０の接線方向に向く主分力と、リーマ１０に作用する遠心力との合力に対抗して該リーマ１０を支持することができる。これにより、加工穴の穴曲がりおよび真円度をさらに改善することができる。しかも、第２および第３ガイドパッド３０、３２のそれぞれの外周面の円周方向長さＡｂ、Ａｃは、円筒面Ｂの円周方向長さの０．８％〜６％の範囲に設定されていて、第１ガイドパッド２８の円周方向長さＡａよりも短い。したがって、これら第２および第３ガイドパッド３０、３２による摺接抵抗の増加はごくわずかに抑えられる。これにより、加工穴内径の縮小が生じることを確実に抑制することができる。したがって、加工穴の真円度を向上させることができる。

一般に、偏肉部や薄肉部を有する被削材、アルミニウム合金からなる被削材等の弾性変形が生じやすい被削材に対してリーマ仕上げ切削をする場合、下穴および加工穴の内周面を径方向外側へ押し広げるような弾性変形が生じるので、ガイドパッドの外周面と前記内周面との間には強い接触状態が生じる。これに関して、この実施形態に係るリーマ１０は、円周方向長さを前述の如く所定範囲内に設定した第１ガイドパッド２８、および、この第１ガイドパッドよりも円周方向長さを短く設定した第２および第３ガイドパッド３０、３２を備えるので、これらガイドパッド２８、３０、３２の摺接抵抗が過大になるのを防止することができる。したがって、前述したように、リーマ１０による加工では、加工穴内径の縮小が生じることを抑制することができる。

そのうえ、第１、第２および第３ガイドパッド２８、３０、３２はそれぞれ、前述したように所定領域に設けられるので、切削加工時、切削抵抗、遠心力およびこれらの合力に対抗して該リーマ１０を確実に支持することができる。したがって、リーマ１０は、加工穴の穴曲がりおよび真円度を効果的に改善することができる。

他方、弾性変形を生じやすい被削材を切削する場合においては、ガイドパッドの外周面と加工穴の内周面とが強く接触するため、ガイドパッドが加工穴の内周面に食い付いて被削材を切削する場合がある。単に３箇所にガイドパッドを配置したリーマでは、これらのガイドパッドが切れ刃として作用することにより、４つの切れ刃を有するリーマ（４枚刃リーマ）での加工で生じやすい三角形状または五角形状の加工穴を同様に生じやすい。

これに対して、本実施形態のリーマ１０では、第２ガイドパッド３０は第２平面上に存在しないように形成され、第３ガイドパッド５ｃも同様に第２平面上に存在しないように形成されるので、三角形状または五角形状の加工穴の形成を防止することができる。換言すると、回転方向で互いに隣り合う切れ刃および第１から第３ガイドパッドを９０°間隔に配置しないことで、三角形状または五角形状の加工穴の形成を防止することができる。

このように、第２および第３ガイドパッド３０、３２は中心軸線Ａの方向の先端側からリーマ１０をみたとき、コーナ２０ｃを基準として円周方向に均等に配置されないので、リーマ１０を用いることで、加工穴、特に加工穴の出口側が三角形または五角形などの多角形状になることを防止することができる。

次に、本発明の第２実施形態に係るリーマ１１０を説明する。ただし、以下では、リーマ１１０における、前述した第１実施形態に係るリーマ１０との相違点について主に説明する。なお、既に説明した構成要素等に対応する構成要素等に、既に説明した構成要素等の符号に対応する符号が付され、それらの説明を省略する。

リーマ１１０を、図４から図８に示す。リーマ１１０では、上記溝部２２に対応する溝部１２２は、上記切れ刃２０に対応する切れ刃１２０に沿うように、形成されている。この溝部１２２は壁面１２２ａと壁面１２２ｂとにより定められるが、壁面１２２ａと壁面１２２ｂとは略直角を成す。このように、本発明に係るリーマの溝部の形状は種々変更され得る。

また、リーマ１１０も、リーマ１０と同様に、３つのガイドパッド１２８、１３０、１３２を備える。これら３つのガイドパッド１２８、１３０、１３２は、上記した３つのガイドパッド２８、３０、３２に対応し、位置、大きさ、範囲の点で、３つのガイドパッド２８、３０、３２と概ね同じである。しかし、３つのガイドパッド１２８、１３０、１３２の各々は、ガイドパッド２８、３０、３２とは異なる点を有する。３つのガイドパッド１２８、１３０、１３２の各々における径方向面は、刃部１１４の周面１１４ｂに対して直角を成すように形成されている。

次に、本発明の第３実施形態に係るリーマ２１０を説明する。ただし、以下では、リーマ２１０における、前述した第１および第２実施形態に係るリーマ１０、１１０との相違点について主に説明する。なお、既に説明した構成要素等に対応する構成要素等に、既に説明した構成要素等の符号に対応する符号が付され、それらの説明を省略する。

リーマ２１０を図９に基づいて説明する。リーマ２１０の刃部２１４には、３つのガイドパッド２２８、２３０、２３２が形成されている。これら３つのガイドパッドのうちの第１ガイドパッド２２８は、上記第１ガイドパッド２８、１２８とは異なり、凹部を有さず、円周方向に概ね段差のない外周面２２８ｂを有する。このように、１つのガイドパッドが複数のガイドパッド部を含んで構成されずに、１つのガイドパッド部から構成されることもある。

なお、第３実施形態の第１ガイドパッド２２８の円周方向の長さに関しても円筒面Ｂの円周長さの８％〜１５％の範囲内にあることが好ましい。

また、リーマ２１０の第２ガイドパッド２３０は、第２平面が第２ガイドパッド２３０と交差するように形成されている。なお、このように構成された第２ガイドパッドにおいても、その第２ガイドパッド２３０の外周面の円周方向長さは、円筒面Ｂの円周長さの０．８％〜６％の範囲に設定されている。

さらに、リーマ２１０の第３ガイドパッド２３２は、第２平面が第３ガイドパッド２３２と交差するように形成されている。なお、このように構成された第３ガイドパッドにおいても、その第３ガイドパッド２３２の外周面の円周方向長さは、円筒面Ｂの円周長さの０．８％〜６％の範囲に設定されている。

次に、本発明の第４実施形態に係るリーマ３１０を説明する。ただし、以下では、リーマ３１０における、前述した第３実施形態に係るリーマ２１０との主たる相違点についてのみ説明する。なお、既に説明した構成要素等に対応する構成要素等に、既に説明した構成要素等の符号に対応する符号が付され、それらの説明を省略する。

リーマ３１０を図１０に基づいて説明する。リーマ３１０は、第１ガイドパッドの大きさの点で、主に、リーマ２１０と相違する。第１ガイドパッド３２８の外周面の円周方向長さは、円筒面Ｂの円周長さの約１５％に設定されている。

次に、本発明の第５実施形態に係るリーマ４１０を説明する。なお、既に説明した構成要素等に対応する構成要素等に、既に説明した構成要素等の符号に対応する符号が付され、それらの説明を省略する。

リーマ４１０を図１１に基づいて説明する。リーマ４１０の第１ガイドパッド４２８は大きさ、形状および位置の点で、上記リーマ３１０の第１ガイドパッド３２８と概ね同じである。

また、リーマ４１０の第２ガイドパッド４３０および第３ガイドパッド４３２は、それぞれ、大きさおよび形状の点で、上記リーマ３１０の第２ガイドパッド３３０および第３ガイドパッド３３２と概ね同じである。なお、第３ガイドパッド３３２は、位置の点で、上記リーマ１０の第３ガイドパッド３２と同じである。

リーマ４１０は、第２ガイドパッド４３０の位置の点で、前述の他の実施形態のリーマと相違する。リーマ４１０の第２ガイドパッド４３０は、第２平面と交差しないように設定されている。加えて、リーマ４１０では、第２ガイドパッド４３０の外周面の中点は、基準半平面ｆｓと９０°を超える角度を成す、つまり鈍角を形成する半平面上にある。

以上、実施形態に基づいて説明した本発明に係るリーマによる効果を調べるべく、種々の実験を行った。その一例を以下に説明する。以下に説明する実験では、本発明を具現化したリーマ（以下、発明品）を用いて穴加工を行うと共に、比較対象である従来のリーマ（以下、比較品）を用いて穴加工を行った。そして、加工時のトルクおよび加工穴の精度を比較して、発明品の性能を評価した。その結果、以下に説明するように、発明品の素晴らしさを証明する結果が得られた。

まず、実験で用いた発明品の構成を説明する。実験では種々の発明品が用いられたが、例えば、次の２つの発明品が用いられた。始めに第１発明品について説明する。第１発明品では、コーナでのリーマの直径を５．５ｍｍとした。第１発明品において第１ガイドパッドは、上記第１実施形態のリーマ１０および上記第２実施形態のリーマ１１０と同様に、離間して配置された二つのガイドパッド部を備えた。

第１ガイドパッドの一方のガイドパッド部の外周面の円周方向の中点は、中心軸線Ａによって範囲が定められて基準半平面と１８０°の角度を成す半平面上に位置付けられた。つまり、第１発明品の第１ガイドパッドの一方のガイドパッド部は、第１平面と交差するように形成された。第１ガイドパッドの他方のガイドパッド部の外周面の円周方向の中点は、基準半平面を起点として回転方向前方側において、中心軸線Ａによって範囲が定められて基準半平面と２２０°の角度を成す半平面上に位置付けられた。

また、第１発明品の第２ガイドパッドの外周面の円周方向の中点は、基準半平面を起点として回転方向前方側において、中心軸線Ａによって範囲が定められて基準半平面と８０°の角度を成す半平面上に位置付けられた。さらに、第１発明品の第３ガイドパッドの外周面の円周方向の中点は、基準半平面を起点として回転方向前方側において、中心軸線Ａによって範囲が定められて基準半平面と２８５°の角度を成す半平面上に位置付けられた。

さらに、第１発明品の第１ガイドパッドにおける一方のガイドパッド部の外周面の円周方向長さと他方のガイドパッド部の外周面の円周方向長さとの和は、中心軸線周りにコーナを通るように定められる円筒面の円周長さの１５％に設定された。第２ガイドパッドの外周面の円周方向長さは、同円筒面の円周長さの６％に設定された。同様に、第３ガイドパッドの外周面の円周方向長さは、同円筒面の円周長さの６％に設定された。

他方、第２発明品は、第１〜第３のガイドパッドの外周面の円周方向長さの点で、上記した第１発明品と相違した。第２発明品の第１ガイドパッドにおける一方のガイドパッド部の外周面の円周方向長さと他方のガイドパッド部の外周面の円周方向長さとの和は、中心軸線周りにコーナを通るように定められる円筒面の円周長さの８％に設定された。第２ガイドパッドの外周面の円周方向長さは、同円筒面の円周長さの０．８％に設定された。同様に、第３ガイドパッドの外周面の円周方向長さは、同円筒面の円周長さの０．８％に設定された。

次に、比較品である従来のリーマ５１０の構成について図１２から図１４に基づいて説明する。この比較品のコーナ５２０ｃでの直径を発明品と同じ５．５ｍｍに設定した。比較品のリーマのガイドパッドは２つのガイドパッドからなり、それらは円周方向に離して配置された。中心軸線Ａによって範囲が画定されると共に切れ刃５２０のコーナ５２０ｃを通るように延びる基準半平面を起点として、リーマの回転方向前方側にあるガイドパッド５５０は、中心軸線Ａを含みコーナ５２０ｃを通るように定められる平面と交差すると共に、広範囲に連続的に広がるように形成された。このガイドパッド５５０の外周面の円周方向の中点は、基準半平面を起点として回転方向Ｋ前方側において、中心軸線Ａによって範囲が画定されて基準半平面と２３０°の角度を成す半平面上に位置付けられた。

他方、回転方向後方側にあるガイドパッド５５２の外周面の円周方向の中点は、中心軸線Ａによって範囲が画定されて基準半平面と９０°の角度を成す半平面上に位置付けられた。

さらに、比較品のガイドパッド５５０の外周面の円周方向長さは、中心軸線周りにコーナを通るように定められる円筒面の円周長さの約３５％に設定された。比較品のもう１つのガイドパッド５５２の円周方向長さは、同円筒面の円周長さの約５％に設定された。

実験では、被削材としてアルミニウム合金を使用した。切削条件としては、切削速度Ｖｃが８０ｍ／ｍｉｎ，送り量ｆが０．１６ｍｍ／ｒｅｖ、取代径が０．５ｍｍに設定された。そして、前述したように構成された第１発明品のリーマ、第２発明品のリーマおよび比較品のリーマ、等を用いて、切削油剤を用いた湿式切削を行った。

（加工時のトルクについて）
比較品での加工時における平均トルクは約４４Ｎ・ｃｍであった。これに対して、第１発明品での加工時における平均トルクは約３２Ｎ・ｃｍであり、比較品の平均トルクよりも低かった。このことは、第１発明品が第１、第２および第３のガイドパッドの円周方向長さをそれぞれ前述のように限定した構成を採用したことで、各ガイドパッドに生じる摺接抵抗を比較品よりも低減できたことに起因する。さらに、第２発明品での加工時における平均トルクは第１発明品の平均トルクよりもさらに低い約２５Ｎ・ｃｍであった。

（加工穴の真円度について）
加工穴の真円度（ＪＩＳ・Ｂ０６２１−１９８４）は、加工穴を二つの同心の幾何学的円で挟んだとき、同心二円の間隔が最小となる場合の、二円の差で表される。したがって、その差が小さいことは、加工穴の真円度が高いことを意味する。比較品で加工した加工穴の真円度は０．９μｍであった。これに対して、第１および第２発明品のそれぞれで加工した加工穴の真円度は０．２μｍであった。このことは、発明品が第１〜第３のガイドパッドを備えるとともに、これらガイドパッドの円周方向の配置に関して前述した構成を採用したことで、リーマに作用する切削抵抗および遠心力に対抗して該リーマが効果的に支持されたことを意味している。

なお、第１〜第３ガイドパッドの円周方向の位置を前述の所定範囲の上限とした発明品で加工した加工穴の真円度、および、それらの位置を前述の所定範囲の下限とした発明品で加工した加工穴の真円度は、それぞれ０．２μｍであった。

加工時における、発明品の第１〜第３ガイドパッドに生じる摺接抵抗が比較品の摺接抵抗よりも小さくなるため、被削材の弾性変形が抑制された。これにより、発明品は、加工時にリーマの挙動を安定させ、加工穴の真円度の悪化を防止できた。なお、比較品では、加工時に、各ガイドパッドが基準半平面を基準として円周方向に等間隔（９０°間隔）で加工穴と接触することになるため、比較品のリーマは、その中心軸線まわりに多角形状に振れ回る挙動を示した。そのため、加工穴は多角形状となった。これに対して、発明品は第１〜第３のガイドパッドがコーナを基準として円周方向において等間隔に加工穴に接触しない構成を採用しているので、発明品のリーマでは、その中心軸線周りに多角形状に振れ回る挙動は抑制された。このことも加工穴の真円度の良化に貢献した。

比較品において、回転方向前方側にあるガイドパッドの外周面の円周方向長さを、コーナを通る前記円筒面の円周長さの１７％まで減じることによって、ガイドパッドの摺接抵抗の低減をもたらし、平均トルクを減少可能である。しかし、比較品は、ガイドパッドの数および円周方向の配置に関して適正な検討がなされたリーマではなく、ガイドパッドによってリーマを支持する作用を十分に有していない。そのため、比較品は、発明品に比べて、リーマの挙動を抑制する作用を十分に発揮できない。したがって、比較品での穴加工時、加工穴が多角形状となる現象が顕著にあらわれ、加工穴の真円度（多角形穴）が大きく劣るという結果となった。

なお、前述した実施形態では、ガイドパッドの数は３つであったが、４つ以上とされることもできる。また、上記第１および第２実施形態では第１ガイドパッドが２つのガイドパッド部を備えたが、各ガイドパッドは、複数のガイドパッド部を備えるように構成されることもできる。また、第１から第３ガイドパッドはそれぞれ前述した範囲に位置付けられることが好ましい。第１ガイドパッドのその範囲と第３ガイドパッドのその範囲とは部分的に重なっているが、これらは矛盾しないようにガイドパッドの設計に適用される。例えば、第３ガイドパッドは、第１ガイドパッドの位置に応じて、前述した範囲内の適当な位置に位置付けられることができる。

なお、前述した実施形態およびその変形例等では本発明をある程度の具体性をもって説明したが、本発明はこれらに限定されない。本発明については、特許請求の範囲に記載された発明の精神や範囲から離れることなしに、さまざまな改変や変更が可能であることは理解されなければならない。すなわち、本発明には、特許請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が含まれる。

Claims (12)

1. 中心軸線を有すると共に先端側に位置付けられた刃部に１つの切れ刃を有するリーマにおいて、
   前記刃部の周囲に互いに離間して配置された少なくとも３つのガイドパッドを備え、
   前記少なくとも３つのガイドパッドは、各々が前記中心軸線に略平行に延びており、
   前記少なくとも３つのガイドパッドのうちの第１ガイドパッドは、前記１つの切れ刃に対して略反対側に突出するように形成されていて、
   前記刃部の外周面における前記第１ガイドパッドと前記１つの切れ刃との間の２つの反対側を向いた領域のうちの一方の領域に前記少なくとも３つのガイドパッドのうちの第２ガイドパッドが位置付けられ、前記２つの反対側を向いた領域のうちの前記一方の領域とは異なる他方の領域に前記少なくとも３つのガイドパッドのうちの第３ガイドパッドが位置付けられていることを特徴とするリーマ。
2. 被削材に対して前記リーマが前記中心軸線周りに相対回転運動する方向を回転方向と定めるとき、
   前記切れ刃を基準として、前記第２ガイドパッドは回転方向前方側に位置付けられ、前記第３ガイドパッドは回転方向後方側に位置付けられ、
   前記刃部を前記中心軸線の先端側からみたとき、前記第１ガイドパッドの外周面は、前記第２ガイドパッドの外周面よりも広く、かつ、前記第３ガイドパッドの外周面よりも広いことを特徴とする請求項１に記載のリーマ。
3. 前記中心軸線を含むと共に前記切れ刃のコーナを通るように延びる平面を第１平面として定義するとき、
   前記第１平面は前記第１ガイドパッドと交差することを特徴とする請求項２に記載のリーマ。
4. 前記中心軸線によって範囲が画定されると共に前記切れ刃のコーナを通る半平面を基準半平面として定義するとき、
   前記中心軸線によって範囲が画定されると共に前記第１ガイドパッドの外周面の円周方向の中点を通るように定義される半平面と前記基準半平面との間の角度は、該基準半平面を起点として前記回転方向前方側において、１８０°以上２３０°以下であることを特徴とする請求項２または３に記載のリーマ。
5. 前記第１ガイドパッドの外周面は、前記中心軸線周りに前記切れ刃のコーナを通るように定められる円筒面に沿って延在し、
   前記第１ガイドパッドの前記外周面の円周方向の長さは、前記円筒面の円周長さの８％〜１５％の範囲に設定されることを特徴とする請求項２から４のいずれかに記載のリーマ。
6. 前記中心軸線を含むと共に前記切れ刃のコーナを通るように延びる平面を第１平面として定義し、かつ、前記中心軸線を含み前記第１平面と直交するように延びる平面を第２平面として定義するとき、
   前記第２平面は前記第２ガイドパッドと交差しないことを特徴とする請求項２から５のいずれかに記載のリーマ。
7. 前記中心軸線によって範囲が画定されると共に前記切れ刃のコーナを通る半平面を基準半平面として定義するとき、
   前記中心軸線によって範囲が画定されると共に前記第２ガイドパッドの外周面の円周方向の中点を通るように定義される半平面と前記基準半平面との間の角度は、該基準半平面を起点として前記回転方向前方側において、７０°以上１３０°以下であることを特徴とする請求項２から６のいずれかに記載のリーマ。
8. 前記第２ガイドパッドの外周面は、前記中心軸線周りに前記切れ刃のコーナを通るように定められる円筒面に沿って延在し、
   前記第２ガイドパッドの前記外周面の円周方向の長さは、前記円筒面の円周長さの０．８％〜６％の範囲に設定されることを特徴とする請求項２から７のいずれかに記載のリーマ。
9. 前記中心軸線を含むと共に前記切れ刃のコーナを通るように延びる平面を第１平面として定義し、かつ、前記中心軸線を含み前記第１平面と直交するように延びる平面を第２平面として定義するとき、
   前記第２平面は前記第３ガイドパッドと交差しないことを特徴とする請求項２から８のいずれかに記載のリーマ。
10. 前記中心軸線によって範囲が画定されると共に前記切れ刃のコーナを通る半平面を基準半平面として定義するとき、
    前記中心軸線によって範囲が画定されると共に前記第３ガイドパッドの外周面の円周方向の中点を通るように定義される半平面と前記基準半平面との間の角度は、該基準半平面を起点として前記回転方向前方側において、２２５°以上３３０°以下であることを特徴とする請求項２から９のいずれかに記載のリーマ。
11. 前記第３ガイドパッドの外周面は、前記中心軸線周りに前記切れ刃のコーナを通るように定められる円筒面に沿って延在し、
    前記第３ガイドパッドの前記外周面の円周方向の長さは、前記円筒面の円周長さの０．８％〜６％の範囲に設定されることを特徴とする請求項２から１０のいずれかに記載のリーマ。
12. 前記切れ刃に沿って前記中心軸線に略平行に延びる溝部が形成されていることを特徴とする請求項１から１１のいずれかに記載のリーマ。

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