JP2007130750A

JP2007130750A - リーマ

Info

Publication number: JP2007130750A
Application number: JP2006278025A
Authority: JP
Inventors: Sukenori Nakajima; 祐規中島; Koji Sawa; 孝治沢; Haruo Inoue; 治男井上
Original assignee: Allied Material Corp
Current assignee: Allied Material Corp
Priority date: 2005-10-13
Filing date: 2006-10-11
Publication date: 2007-05-31
Anticipated expiration: 2026-10-11
Also published as: JP4781224B2

Abstract

【課題】アルミダイカストなどの非鉄金属の穴の仕上げ加工を行うためのリーマで、加工中に切屑が巻き付きにくく、しかも加工面の精度が良く、製造コストも低減できるリーマを提供する。
【解決手段】切れ刃が形成された複数のチップを有するリーマであって、前記複数のチップは、ブレーク機能を有する第１のチップと、ブレーク機能を有さない第２のチップとを有する。第１のチップは、すくい面に段差を有するブレーカを設けるあるいはすくい面の表面粗さを前記第２のチップのすくい面の表面粗さよりも粗くする。第１のチップの外周切れ刃の回転半径は、第２のチップの外周切れ刃の回転半径よりも０．００１〜０．００３ｍｍ大きくする。第１のチップと第２のチップは、それぞれ１ヶずつ設けられていることが好ましい。
【選択図】図１

Description

本発明は、アルミダイカストなどの非鉄金属の穴の仕上げ加工を行うためのリーマに関する。

自動車の基幹部品の一つであるバルブボディは、アルミダイカストなどの材料が使用されているが、部品の集約化に伴いその構造が複雑化しており、油圧制御用の穴が多段形状になったり多数の総形形状の穴で構成されるようになっている。このような穴の仕上げ加工を行うために、例えば切れ刃にダイヤモンド焼結体を用いたリーマなどが用いられる。このリーマで加工を行う際に、加工形態によっては切屑がリーマに巻き付くことがあり、作業能率を低下させたり加工面に傷が入るなどの問題が生じやすくなる。特に、加工部分の形状が貫通穴ではなく止まり穴である場合は切屑の排出性が悪くなり、切れ刃に切屑が巻き付きやすい。その対策として切屑を分断させることを目的として刃先に対策を講じることがあり、その代表的な例の一つとして、切れ刃チップにブレーク機能を持たせることが行われる。ブレーク機能を持たせる方法として、チップの一部に段差を設けることで切屑を分断させるようなことが行われる。

このようなブレーク機能を有するリーマの例として、図２に示すような切れ刃チップのコーナ部のすくい面上に切欠を設けてすくい面に段差を形成し、これをブレーカとしたリーマがある（例えば、特許文献１参照）。
特開２００１−３２２０２９号公報（第５頁、第３図）

しかしながら、ブレーク機能を持たせるために特許文献１に記載のような段差を設けたチップからなるリーマとすると、段差を設けていないチップからなるリーマに比べて加工面の精度が悪くなり光沢が得られなかったり品質が悪くなるという問題が発生しやすい。また、ブレーカの形状によって性能が左右されるため、その適切な形状を決めるのは容易ではない上、ブレーカはすべての刃に形成するのが一般的であり、製造コストも向上するという問題がある。さらに、ブレーカの形状によってはチップを有効に活用できる領域を狭める結果となり、切れ刃が摩耗したときに再使用のためにチップを修正できる回数が少なくなるという問題も発生する。以上のようなことから、本発明は、加工中に切屑が巻き付きにくく、しかも加工面の精度が良く、製造コストも低減できるリーマを提供するものである。

本発明のリーマの特徴は、切れ刃が形成された複数のチップを有するリーマであって、前記複数のチップは、ブレーク機能を有する第１のチップと、ブレーク機能を有さない第２のチップとを有することである。

このような構成のリーマとすると、ブレーク機能を有する第１のチップが先行刃として被加工物の切削を行い、摩擦抵抗が大きいために被加工物の弾性回復量が大きくなって削り残しが生じる。また、この第１のチップの切削量は多くなるので、ブレーク機能により切屑を分断させながら切削を行う。そして、第１のチップの削り残しの分を、ブレーク機能を有さない第２のチップが仕上げ刃として切削を行い、加工面の精度が向上する。

ブレーク機能を持たせるための好適な手段として、前記第１のチップのすくい面には段差を有するブレーカを設けることがあげられる。

このような形状のブレーカを設ければ、切屑を効率よく分断させることができる。

ブレーク機能を持たせるための別の好適な手段として、前記第１のチップのすくい面の表面粗さを、前記第２のチップのすくい面の表面粗さよりも粗くすることがあげられる。

このような形状のブレーカを設ければ、ブレーカを形成するのが容易であり、チップを工具本体に取り付けた後でもブレーカを形成することができる。

第１のチップを粗加工の先行刃として効果的に作用させるために、前記第１のチップの外周切れ刃の回転半径は、前記第２のチップの外周切れ刃の回転半径よりも０．００１〜０．００３ｍｍ大きいことが好ましい。

このような構成とすることで、第１のチップで切削した後、弾性回復した被加工物を第２のチップで切削する量が適切になり、適切な仕上げ加工が可能になる。また、このような構成とする場合、チップの外周切れ刃の回転半径を精度良く調整するのは非常に難しいが、ブレーカとしてすくい面の表面粗さを粗くするものにすれば、このような構成にするのも容易になる。これは、まずブレーカの形成されていないチップを工具本体に接合し、複数のチップのうち外周切れ刃の回転半径が大きいチップを第１のチップとして、このチップのすくい面の表面粗さを粗くする加工を行えば、チップの接合位置の調整が容易になるからである。

以上のリーマで、前記第１のチップおよび前記第２のチップは、それぞれ１ヶ設けたものとするのが好ましい。

これは、３ヶ以上のチップが設けられていると、荒加工を行うチップと仕上げ加工を行うチップの配置および外周切れ刃の回転半径の調整に非常に手間がかかるためであり、各チップが１ヶずつであれば両方のチップの接合位置を相対的に調整することで位置決めが容易にできるためである。

本発明のリーマによれば、荒加工と仕上げ加工とが一挙にでき、加工中に切屑が巻き付きにくく、しかも加工面の精度が良く、切れ刃位置の精度も調整しやすくなって製造コストを低減することができる。

本発明のリーマとして、ダイヤモンド焼結体からなるチップを有するダイヤモンドリーマを例にあげて説明する。図１は本発明のリーマを示す図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は右側面図である。また、図２、図３および図４はチップ周辺部の斜視図である。本発明のリーマの第１の実施の形態として、軸状の本体１の一端側にチップ取り付けのためのぬすみが設けられ、このぬすみの部分にチップ２および２２が各１ヶずつ設けられたリーマがある。本体１は超硬合金などが用いられ、チップ２は超硬合金２ｂの基台上に焼結ダイヤモンド２ａが形成されたものからなり、ろう付けなどにより本体１に固着されている。

ブレーカ機能を有さないチップは図４に示す形状のものがあり、平坦な面のすくい面２３と二つの逃げ面２４ａおよび２４ｂが設けられ、すくい面２３と逃げ面２４ａとの交差稜線には外周切れ刃２６が、すくい面２３と逃げ面２４ｂとの交差稜線には底切れ刃２５が形成されている。また、逃げ面２４ａと２４ｂとの交差部には面取りを施して得られた面取り面２７が形成されており、すくい面２３と面取り面２７との交差稜線には斜め切れ刃２８が形成されている。

ブレーカ機能を有するチップは図２に示す形状のものがあり、平坦な面のすくい面３と二つの逃げ面４ａおよび４ｂが設けられ、その先端角部に段差９が形成され、これをチップブレーカとしている。この段差９は放電加工や研削加工などにより形成され、段差９の形成された部分にすくい面９ａが設けられている。逃げ面４ａと４ｂとの交差部には、上記のブレーカ機能を有さないチップと同様に面取りを施して得られた面取り面７が形成されている。すくい面９ａと逃げ面４ａとの交差稜線には外周切れ刃６、すくい面９ａと逃げ面４ｂとの交差稜線には底切れ刃５、すくい面９ａと面取り面７との交差稜線には斜め切れ刃８が設けられている。

ブレーカ機能を有するチップ２の外周切れ刃６の回転半径は、ブレーカ機能を有さないチップ２２の外周切れ刃２６の回転半径よりも０．００１〜０．００３ｍｍ大きくなっている。

本発明のリーマの第２の実施の形態として、軸状の本体１の一端側にチップ取り付けのためのぬすみが設けられ、このぬすみの部分にチップ１２および２２が各１ヶずつ設けられたリーマがある。第１の実施の形態のリーマと同様に、本体１は超硬合金などが用いられ、チップ２は超硬合金２ｂの基台上に焼結ダイヤモンド２ａが形成されたものからなり、ろう付けなどにより本体１に固着されている。

ブレーカ機能を有するチップ１２は図３に示す形状のものがあり、平坦な面のすくい面１３と二つの逃げ面１４ａおよび１４ｂが設けられ、すくい面１３の表面粗さがＲｚで１〜３μｍになっている。このすくい面１３は放電加工などにより前述のような粗さに形成される。逃げ面１４ａと１４ｂとの交差部には、面取りを施して得られた面取り面１７が形成されている。すくい面１３と逃げ面１４ａとの交差稜線には外周切れ刃１６、すくい面１３と逃げ面１４ｂとの交差稜線には底切れ刃１５、すくい面１３と面取り面１７との交差稜線には斜め切れ刃１８が設けられている。

ブレーカ機能を有さないチップは図４に示す形状のものがあり、平坦な面のすくい面２３と二つの逃げ面２４ａおよび２４ｂが設けられ、すくい面２３と逃げ面２４ａとの交差稜線には外周切れ刃２６が、すくい面２３と逃げ面２４ｂとの交差稜線には底切れ刃２５が形成されている。また、逃げ面２４ａと２４ｂとの交差部には面取りを施して得られた面取り面２７が形成されており、すくい面２３と面取り面２７との交差稜線には斜め切れ刃２８が形成されている。すくい面２３の表面粗さはＲｚで０．１μｍになっている。

ブレーカ機能を有するチップ１２の外周切れ刃１６の回転半径は、ブレーカ機能を有さないチップ２２の外周切れ刃２６の回転半径よりも０．００１〜０．００３ｍｍ大きくなっている。

本発明のダイヤモンドリーマとして、図３に示すチップと図４に示すチップが各１ヶ設けられたもの（本発明１〜４）、図２に示すチップと図４に示すチップが各１ヶ設けられたもの（本発明５〜８）を製作した。ブレーカ機能を有さないチップ２２は、超硬合金２２ｂ上に焼結ダイヤモンド２２ａが形成されたＰＣＤのブランクを所定の形状に切断した後、すくい面２３をラップ加工し、次に逃げ面２４ａと２４ｂ、そして面取り面２７をラップ加工して外周切れ刃２６、底切れ刃２５、斜め切れ刃２８を形成した。すくい面２３の表面粗さはＲｚで０．１μｍになっている。

本発明５〜８に使用する図２に示す形状のチップ２については、上記のブレーカを有さないチップと同様に製作した後、チップの角の部分のすくい面３を研削加工し、ブレーカ９を形成した。これにより新たに外周切れ刃６、底切れ刃５、斜め切れ刃８が形成されている。以上のようにして製作したチップ２およびチップ２２を本体１にろう付けし固定した。このろう付けの際に、それぞれにチップの外周切れ刃の回転半径を調整し、チップ２の回転半径がチップ２２の回転半径より大きいものでその回転半径差が異なるもの（本発明５〜７）やその逆のもの（本発明８）を製作した。ただ、この位置調整には非常に時間を要した。

一方、本発明１〜４については、以下のように製作した。ブレーカ機能を有さないチップ２２については上記と同様であるが、ブレーカ機能を有するチップ１２は、上記のブレーカ機能を有さないチップ２２と同様に加工を行い、チップ２２、１２を超硬合金からなる本体１にろう付けにより固定した。この時点では、チップ２２および１２は同じ構成になっている。チップ２２、１２のろう付けを行った後、両方の外周切れ刃の回転半径を測定した。本来は同じ回転半径になるよう固定するが、ろう付け精度などの問題でどうしても回転半径に僅かな差が出てくるので、回転半径の測定を行い、回転半径の大きい外周切れ刃の方をブレーカ機能を有するチップ１２とし、２つのチップの外周切れ刃１６および２６の回転半径差が異なるもの（本発明１〜３）と、回転半径の小さい外周切れ刃の方をブレーカ機能を有するチップ１２としたもの（本発明４）を製作した。そして、ブレーカ機能を有するチップ１２のすくい面１３を放電加工により荒らし、表面粗さＲｚが２μｍになるようにした。

比較のために、ブレーカ機能を有さないチップ２２を２ヶ設けたリーマ（比較例１）およびブレーカ機能を有するチップ１２を２ヶ設けたリーマ（比較例２）を製作した。ブレーカ機能を有さないチップ２２は本発明のリーマのチップ２２と同じであり、ブレーカ機能を有するチップ１２は本発明のリーマのチップ１２と同じである。

これらのリーマを用いて、アルミダイカストバルブボディ（穴φ１０ｍｍ、深さ１００ｍｍ）の深穴の仕上げ加工を行った。加工条件は、回転速度Ｓ＝３０００ｍｉｎ^−１、送り速度Ｆ＝５００ｍｍ／ｍｉｎとした。

以上の試験を行ったリーマの仕様と試験結果を表１に示す。

試験の結果、本発明のリーマのうち、本発明１〜４のブレーカとしてすくい面の面粗さを粗くしたものについては、切粉の長さは１５〜３５ｍｍくらいに短く分断されて刃先へ絡みつくこともなく、加工面の表面粗さも良好であった。また、本発明５〜６のブレーカとしてすくい面に段差を設けたものについては、切粉の長さは１０〜２５ｍｍくらいに分断されてブレーク機能は極めて良好であり、刃先へ絡み付くことはなかったが、ブレーカの形状の影響で切削抵抗が高くなり加工面の表面粗さが少し悪くなる傾向が見られた。

２つのチップの外周切れ刃の回転半径の差については、ブレーカの形状に関係なく、ブレーカ付のチップの外周切れ刃の回転半径を大きくした方が切削抵抗が小さくなる傾向が見られた。これは、２つのチップがそれぞれ粗加工と仕上げ加工の役割をバランス良く分担して加工しているためではないかと思われる。

比較例１のリーマは切屑の長さが５０〜７０ｍｍと長く刃先に絡みつく状況が見られ、加工面の精度は表面粗さで約１０％悪くなり、しかも切屑が巻き付くことでその処理に手間がかかり、全体の加工時間が約２０％長くなった。また、比較例２のリーマは、切屑の長さは本発明のリーマと変わらなかったが、切削抵抗が高くしかも切屑がすくい面に付着しやすかったため加工面の精度は表面粗さで約３０％悪くなった。

以上、実施例からもわかるように本発明のリーマは、荒加工と仕上げ加工とが一挙にでき、加工中に切屑が巻き付きにくく、しかも加工面の精度が良く、製造コストも低減することができる。

本発明のリーマを示す図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は右側面図である。ブレーカ機能を有するチップの例を示す斜視図である。ブレーカ機能を有するチップの別の例を示す斜視図である。ブレーカ機能を有さないチップの例を示す斜視図である。

符号の説明

１本体
２、１２、２２チップ
２ａ、１２ａ、２２ａ焼結ダイヤモンド
２ｂ、１２ｂ、２２ｂ超硬合金
３、１３、２３すくい面
４ａ、１４ａ、２４ａ逃げ面
４ｂ、１４ｂ、２４ｂ逃げ面
５、１５、２５底切れ刃
６、１６、２６外周切れ刃
７、１７、２７面取り面
８、１８、２８斜め切れ刃
９、１９、２９チップブレーカ

Claims

切れ刃が形成された複数のチップを有するリーマであって、前記複数のチップは、ブレーク機能を有する第１のチップと、ブレーク機能を有さない第２のチップとを有するリーマ。
前記第１のチップのすくい面には段差を有するブレーカが設けられている請求項１に記載のリーマ。
前記第１のチップのすくい面の表面粗さは、前記第２のチップのすくい面の表面粗さよりも粗い請求項１に記載のリーマ。
前記第１のチップの外周切れ刃の回転半径は、前記第２のチップの外周切れ刃の回転半径よりも０．００１〜０．００３ｍｍ大きい請求項１〜３のいずれかに記載のリーマ。
前記第１のチップおよび前記第２のチップは、それぞれ１ヶ設けられている請求項１〜４のいずれかに記載のリーマ。