JP5534173B2

JP5534173B2 - 多段リーマ

Info

Publication number: JP5534173B2
Application number: JP2010004001A
Authority: JP
Inventors: 清松田; 英男五十嵐
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-01-12
Filing date: 2010-01-12
Publication date: 2014-06-25
Anticipated expiration: 2030-01-12
Also published as: JP2011143482A

Description

本発明は、多段リーマに関するもので、特に、クーラント穴を有する多段リーマに関する。

例えば、エンジンのシリンダヘッドのインジェクタ穴等、極めて高い加工精度が要求される多段穴は、多くの場合、予め加工された下穴が多段リーマにより仕上げ加工される。このような多段リーマには、例えば特許文献１に記載されたものがある。ところで、リーマには、冷却および潤滑のためのクーラントを刃部に供給するクーラント穴を有するものがある。一般に、リーマにおけるクーラント穴は、リーマの軸心から該軸心に対して所定の傾斜角度（例えば、４５°）をなして先端側へ延びている（例えば、特許文献２参照）。概して、クーラント穴を有する多段リーマにおいては、各段の刃部に対応させてクーラント穴が設けられている。また、従来、各段の刃部に対応する各クーラント穴は、同一方向、すなわち、リーマの軸心に対して同一の傾斜角度に形成されている。

しかしながら、上述した従来の多段リーマを使用した場合、リーマの先端から２段目の刃部の切削により生じた切削屑は、当該２段目の刃部の加工面に開口するクーラント穴から噴射されたクーラントによりリーマの先端側、すなわち、１段目の刃部側へ運ばれる。この２段目の刃部の切削により生じた切削屑が、１段目の刃部と該１段目の刃部により仕上げ加工された仕上面との間に入り込んだ場合、１段目の刃部により仕上げ加工された仕上面に傷が発生し、該仕上げ面に要求される精度を確保することができなくなる。そして、リーマの先端から３段目の刃部の切削により生じた切削屑が、当該３段目の刃部の加工面に開口するクーラント穴から噴射されたクーラントにより、先端側、すなわち、２段目の刃部側へ運ばれる場合も同様の不具合が発生する。

特開２００４−１９５５７２号公報特開２０００−１７６７３９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、他の段の刃部の切削により生じた切削屑に起因する穴の加工精度の低下を防止した多段リーマ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、本発明の多段リーマは、リーマの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と、前記リーマの軸心に沿って形成されたクーラント供給路から延びて対応する前記刃部の加工面に開口する複数個のクーラント穴と、を有する多段リーマであって、クーラントの噴射方向は、異なる段の前記刃部の前記加工面に開口する前記クーラント穴間で異なり、前記クーラントが前記リーマの先端側へ向けて噴射される方向と、前記クーラントが前記リーマのシャンク側へ向けて噴射される方向と、前記クーラントが前記リーマの半径方向へ噴射される方向と、が選択されることを特徴とする。

（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）〜（３）項の各々が、特許請求の範囲に記載した請求項１〜３の各々に相当する。

（１）リーマの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と、リーマの軸心に沿って形成されたクーラント供給路から延びて対応する刃部の加工面に開口する複数個のクーラント穴と、を有する多段リーマであって、クーラントの噴射方向は、異なる段の刃部の加工面に開口するクーラント穴間で異なり、クーラントがリーマの先端側へ向けて噴射される方向と、クーラントがリーマのシャンク側へ向けて噴射される方向と、クーラントがリーマの半径方向へ噴射される方向と、が選択されることを特徴とする多段リーマ。
本項に記載の多段リーマによれば、各段の刃部により加工される各穴に要求される加工精度、切削屑を排出するための溝のスペース等に応じて、各刃部の加工面に開口するクーラント穴から噴射されるクーラントの噴射方向を設定することができる。ここで、クーラントの噴射方向とは、クーラント穴のリーマ軸心からの延び方向、あるいは、クーラント穴がリーマの軸心に対してなす角度と言い換えることができる。
また、本項に記載の多段リーマによれば、各段の刃部の切削により生じた切削屑を、各段の刃部により加工される各穴に要求される加工精度等に応じて、リーマの先端側あるいはシャンク側へ排出することができる。
本項の態様において、多段リーマは、例えば、２段以上の刃部を有するガンリーマ、チップ刃付きリーマ等を対象とし、刃数も、１枚刃、３枚刃、４枚刃等に限定されない。なお、３段以上の刃部を有する多段リーマの場合、必ずしも全ての段の刃部の加工面にクーラント穴を開口させなくてもよく、例えば、最も先端側の１段目の刃部の加工面とこれに隣接する２段目の刃部の加工面とにクーラント穴を開口させ、３段目の刃部の加工面にはクーラント穴を開口させないように構成することもできる。

（２）隣接する段の刃部の加工面に開口するクーラント穴間で、クーラントの噴射方向が反対向きに設定される（１）の多段リーマ。
本項に記載の多段リーマによれば、隣接する刃部間において、切削により生じた切削屑を相互に反対方向へ排出することができる。

（３）複数段の刃部のうち最も先端側の１段目の刃部の加工面には、リーマの先端側へ向けてクーラントが噴射されるクーラント穴が開口し、２段目の刃部の加工面には、リーマのシャンク側へ向けてクーラントが噴射されるクーラント穴が開口する（１）、（２）の多段リーマ。
本項に記載の多段リーマによれば、１段目の刃部による切削により生じた切削屑をリーマの先端側へ、２段目の刃部の切削により生じた切削屑をリーマのシャンク側へそれぞれ排出することができる。これにより、２段目の刃部の切削により生じた切削屑が、１段目の刃部と該１段目の刃部により仕上げ加工された仕上面との間に入り込む等に起因する１段目の刃部により仕上げ加工された仕上面の傷の発生を回避することができ、１段目の刃部により仕上げ加工された穴の加工精度を確保することができる。
本項の態様において、３段の刃部を有する多段リーマの場合、３段目の刃部の加工面に開口するクーラント穴からのクーラントをリーマのシャンク方向あるいは半径方向へ噴射して、３段目の刃部による切削により生じた切削屑がリーマの先端側、すなわち、２段目の刃部側へ排出されないように構成することが望ましい。

本発明によれば、他の段の刃部の切刃による切削屑に起因する穴の加工精度の低下を防止した多段リーマを提供することができる。

本実施形態の多段リーマの正面図である。

本発明の一実施形態を図１に基づき説明する。本実施形態の多段リーマ１は、ボディ２とシャンク３とにより構成される。ボディ２は、当該多段リーマの先端側（図１における左側、以下、先端側という）からシャンク３側（図１における右側、以下、シャンク側という）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４ａ、４ｂ、４ｃにより構成される。各段の刃部４ａ、４ｂ、４ｃは、それぞれ切刃５ａ、５ｂ、５ｃを有する加工面６ａ、６ｂ、６ｃが１面づつ設けられる。すなわち、本実施形態の多段リーマ１は、１枚刃のリーマに分類される。複数段の刃部４ａ、４ｂ、４ｃのうち、最も先端側に形成された第１刃部４ａ（１段目の刃部）の加工面６ａには、当該多段リーマ１の軸心O（以下、軸心Oという）に沿って延びるクーラント供給路７から、先端側へ向けて延びる、言い換えると、図１における左斜め下方向、さらには、先端側へ軸線Oに対して４５°の傾斜角度をなす方向へ延びるクーラント穴８ａが開口する。

また、第１刃部４ａに隣接する第２刃部４ｂ（２段目の刃部）の加工面６ｂには、クーラント供給路７から、クーラント穴８ａに対して反対向き、すなわちシャンク側へ向けて延びる、言い換えると、図１における右斜め下方向、さらには、シャンク側へ軸線Oに対して４５°の傾斜角度をなす方向へ延びるクーラント穴８ｂが開口する。さらに、最もシャンク側に形成された第３刃部４ｃ（３段目の刃部）の加工面６ｃには、クーラント供給路７から、当該多段リーマ１の半径方向、言い換えると、図１における下方向、さらには、軸線Oに対して９０°の傾斜角度をなす方向へ延びるクーラント穴８ｃが開口する。したがって、本実施形態においては、第１刃部４ａの切刃５ａによる切削により生じた切削屑は、第１刃部４ａの加工面６ａに開口するクーラント穴８ａから噴射されたクーラントにより、先端方向（図１における左方向）へ排出されるように構成されている。

また、第２刃部４ｂの切刃５ｂによる切削により生じた切削屑は、第２刃部４ｂの加工面６ｂに開口するクーラント穴８ｂから噴射されたクーラントにより、シャンク方向（図１における右方向）へ排出されるように構成されている。さらに、第３刃部４ｃの切刃５ｃによる切削により生じた切削屑は、第３刃部４ｃの加工面６ｃに開口するクーラント穴８ｃから噴射されたクーラントにより、当該多段リーマ１の軸送りに伴い、第２刃部４ｂの切刃５ｂによる切削により生じた切削屑とともにシャンク方向（図１における右方向）へ排出されるように構成されている。

次に、本実施形態の作用を説明する。ここでは、本実施形態の多段リーマ１を使用して、エンジンのシリンダヘッドのインジェクタ穴（多段穴）をリーマ加工（仕上げ加工）する場合を説明する。なお、インジェクタ穴のうち、第１刃部４ａにより加工される第１穴（１段目の穴）に要求される加工精度は、内径7.7mmに対して公差＋0.015〜0、面精度Ra0.63であり、第２刃部４ｂにより加工される第２穴（２段目の穴）に要求される加工精度は、内径10.5mmに対して公差＋0.4〜−0.15、面精度Ra0.63であり、第３刃部４ｃにより加工される第３穴（３段目の穴）に要求される加工精度は、内径22.3mmに対して公差＋0.1〜−0.1、座面面精度Ra1.25である。

まず、多段リーマ１は、マシニングセンタ等の加工機の主軸に装着される。加工機のテーブルには、治具によって固定されたアルミニウム合金製のワーク（シリンダヘッド）が取り付けられる。この状態で、加工プログラムがサイクルスタートされると、多段リーマ１は、軸移動によりワークに形成されたインジェクタ穴の下穴に対して同軸上に位置決めされる。位置決め完了後、設定回転数で回転する多段リーマ１は、設定送り速度で軸心O方向へ切削送りされる。これにより、下穴の第１穴、第２穴、第３穴は、多段リーマ１の第１刃部４ａ（１段目の刃部）の切刃５ａ、第２刃部４ｂ（２段目の刃部）の切刃５ｂ、第３刃部４ｃ（３段目の刃部）の切刃によりそれぞれ切削される。切削中、各クーラント穴８ａ、８ｂ、８ｃから噴射されるクーラントにより、各切刃５ａ、５ｂ、５ｃと被加工面（下穴）との間の摩擦が軽減され、且つこれらが冷却される。

そして、本実施形態では、切削中、第１刃部４ａの切刃５ａによる切削により生じた切削屑は、第１刃部４ａの加工面６ａに開口するクーラント穴８ａから噴射されたクーラントにより、先端側（図１における左側）へ排出される。また、第２刃部４ｂの切刃５ｂによる切削により生じた切削屑は、第２刃部４ｂの加工面６ｂに開口するクーラント穴８ｂから噴射されたクーラントにより、シャンク側（図１における右側）へ排出される。さらに、第３刃部４ｃの切刃５ｃによる切削により生じた切削屑は、第３刃部４ｃの加工面６ｃに開口するクーラント穴８ｃから当該リーマ１の半径方向へ噴射されたクーラントにより、当該多段リーマ１の軸送りに伴い、第２刃部４ｂの切刃５ｂによる切削により生じた切削屑とともにシャンク側（図１における右側）へ排出される。

この実施形態では以下の効果を奏する。
本実施形態によれば、第２刃部４ｂ（２段目の刃部）の加工面６ｂに開口するクーラント穴８ｂから噴射されるクーラントの噴射方向を、第１刃部４ａ（１段目の刃部）の加工面６ａに開口するクーラント穴８ａから噴射されるクーラントの噴射方向（先端側）に対して反対向き（シャンク側）に設定したので、第２刃部４ｂの切刃５ｂによる切削により生じた切削屑を、第２刃部４ｂの加工面６ｂに開口するクーラント穴８ｂから噴射されたクーラントにより、先端側に対して反対向き、すなわち、シャンク側へ排出することができる。これにより、第２刃部４ｂの切刃５ｂによる切削により生じた切削屑が、隣接する第１刃部４ａと該第１刃部４ａにより仕上げ加工された仕上面との間に入り込むこと等に起因する当該仕上面の傷を防止することができ、要求される穴の加工精度を確保することができる。
また、第３刃部４ｃ（３段目の刃部）の加工面６ｃに開口するクーラント穴８ｃから噴射されるクーラントの噴射方向を、第２刃部４ｂの加工面６ｂに開口するクーラント穴８ｂから噴射されるクーラントの噴射方向とは異なる方向、すなわち、多段リーマ１の半径方向に設定したので、第３刃部４ｃの切刃５ｃによる切削により生じた切削屑を、第３刃部４ｃの加工面６ｃに開口するクーラント穴８ｃから噴射されたクーラントにより、当該多段リーマ１の軸送りに伴い、第２刃部４ｂの切刃５ｂによる切削により生じた切削屑とともにシャンク側へ排出することができる。これにより、第３刃部４ｃの切刃５ｃによる切削により生じた切削屑が、隣接する第２刃部４ｂと該第２刃部４ｂにより仕上げ加工された仕上面との間に入り込むこと等に起因する当該仕上面の傷を防止することができ、要求される穴の加工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してもよい。
本実施形態は、ガンリーマ、チップ式リーマ等、いかなる形式の多段リーマに採用することができる。また、多段リーマの刃数は、１枚刃、３枚刃、４枚刃、６枚刃等とすることができる。
多段リーマの軸心Oに対するクーラント穴の傾斜角度は、４５°、９０°等に限定されるものではなく、必要に応じて適宜設計することができる。また、使用するクーラントは、油性、水性を問わない。

１多段リーマ、３シャンク、４ａ，４ｂ，４ｃ刃部、５ａ，５ｂ，５ｃ切刃、６ａ，６ｂ，６ｃ加工面、８ａ，８ｂ，８ｃクーラント穴

Claims

リーマの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と、前記リーマの軸心に沿って形成されたクーラント供給路から延びて対応する前記刃部の加工面に開口する複数個のクーラント穴と、を有する多段リーマであって、
クーラントの噴射方向は、
異なる段の前記刃部の前記加工面に開口する前記クーラント穴間で異なり、
前記クーラントが前記リーマの先端側へ向けて噴射される方向と、前記クーラントが前記リーマのシャンク側へ向けて噴射される方向と、前記クーラントが前記リーマの半径方向へ噴射される方向と、が選択されることを特徴とする多段リーマ。
隣接する段の前記刃部の前記加工面に開口する前記クーラント穴間で、前記クーラントの噴射方向が反対向きに設定されることを特徴とする請求項１に記載の多段リーマ。
前記複数段の刃部のうち最も先端側の１段目の前記刃部の前記加工面には、前記リーマの先端側へ向けて前記クーラントが噴射される前記クーラント穴が開口し、２段目の前記刃部の前記加工面には、前記リーマのシャンク側へ向けて前記クーラントが噴射される前記クーラント穴が開口することを特徴とする請求項１または２に記載の多段リーマ。