JP6013641B1 - リーマ - Google Patents

Abstract

【課題】加工効率と加工精度を向上させる。【解決手段】軸心ｃ回りに回転される円筒形の工具本体１と、その工具本体の先端１ａから後端１ｂに向って形成された軸方向の溝２１と、その溝の回転方向に向く壁面の外側稜線部に形成された切刃２２と、を有するリーマＰである。切刃は、工具本体の先端から後端に向かう左ねじれとなった食い付き部２２ａと、その食い付き部２２ａに連続して工具本体１の後端方向に向かう仕上げ用リーマ部２２ｂとからなる。切刃の食い付き部は、その軸方向の長さＬが工具本体の径Ｒの半分以下（Ｌ≦Ｒ／２）となり、ねじれ方向に向かって凸弧状を呈しているとともに、そのねじれ角αが工具本体の先端の強ねじれから後端に向かって徐々に弱ねじれに小さくなっている。食い付き部を左ねじれの凸弧状したことにより、切削屑の円滑な排出を行うことができるとともに、切削効率及び加工精度の向上を図ることができる。【選択図】図２

Description

この発明は、金属板等にドリルなどで空けられた同一径の貫通穴（孔）を拡大したり、形状を整えたり（内面を仕上げたり）する工具であるリーマに関するものである。

リーマは、円筒形（円柱状の「無垢」も含む）又は円錐形の工具本体の外周面に複数の刃を形成し、その刃の形状は直線状のものとドリルのような螺旋状のものとがあり、金属板等の被切削物に開けた穴の内面を削って、その穴を拡大したり、形状を整えたりする。また、その用途により荒削り用、仕上げ用などがある。
その円筒形工具本体のリーマは、一般的に、軸心回りに回転される同一径の円筒形の工具本体と、その工具本体の先端から後端に向って形成された軸方向の溝と、その溝の外側稜線部に形成された切刃と、を有する構成である（本願の図１、図２参照）。

この円筒形リーマにおいて、上記溝（切刃）は螺旋状に形成したり（特許文献１図１、図７の符号１０、特許文献３第１図の符号１１、本願図１（ａ）、図２、図８、図１０参照）、直線状に形成したりしている（特許文献２図１の符号４、特許文献３第７図符号２、特許文献４図２の符号１１ｃ、本願図６参照）。
上記切刃は、その溝の回転方向に向く壁面の外側稜線部に形成され、工具本体の先端部を縮径してその縮径部に食い付き部を形成し、その食い付き部に連続して工具本体の後端方向に向かうリーマ部を形成したものがある（特許文献１図１の符号７、３参照）。また、その切刃において、工具本体の先端部に荒削り刃を設けたものもある（特許文献１図１の符号４参照）。
また、荒削り刃を工具本体の軸心に対し左ねじれに形成したり、溝も左ねじれに形成したりして、その左ねじれの荒削り刃及び同溝によって切削屑を工具進行方向に送り出し、切削屑の接触による仕上げ面への悪影響を防止するようにしたものもある（特許文献１図１、段落００１１参照）。
さらに、食い付き部の切刃を、先端に向かって切り落としたり（特許文献３第１図の符号１２ａ、第７図の符号３参照）、段階的に切り落としたりしたものがある（特許文献５図１０参照）。

実開平６−３１９１９号公報 特開２００４−３２２２２２号公報 特開平１−３０６１２１号公報 特開２０１３−４９１３０号公報 米国特許第５９６７７１２号明細書

従来の食い付き部の刃や荒削り刃は、その工具本体軸心に対し４５度等の一定の傾きに形成している。このとき、その傾きを大きくすると、食い付き部（荒削り刃）の切削抵抗が大きくなって切削効率の低下を招く。一方、傾きを小さくすると、同切削抵抗は小さくなるが、食い付き部の刃や荒削り刃が軸方向に長くなり、被削材からの抜け代が長くなるとともに、切削屑の巾が広く薄くなり、さらに、切削屑が刃に巻き付きやすくなり、その巻き付いた切削屑が仕上げ面を傷つける恐れがある。
また、荒削り刃を別途に設けると、仕上げ刃の数が少なくなる場合があり、その場合、仕上げ刃が少なくなった分、仕上げ率が低下するため、仕上げ作業時間を長くする必要が生じて全体の加工能率が低下する。
さらに、切刃の食い付き部を先端に向かって切り落としたり、段階的に切り落としたりしたものは、食い付き部の被削穴（被リーマ穴）への食い付きを高める以外に加工効率の向上は望めない。

この発明は、以上の実状の下、同一径の貫通穴内面を仕上げるリーマにおいて、加工効率と加工精度を向上させることを課題とする。

上記課題を達成するため、この発明は、上記切刃の食い付き部を、先端から後端に向かって左ねじれとするとともに凸状としたのである。その凸状は、弧状としたり、複数の線分が連続した折れ線状としたりしたものを採用できる。

この発明は、以上のように、切刃の食い付き部を、先端から後端に向かって左ねじれとするとともに凸状としたので、切削屑の円滑な排出を行うことができ、切削効率の向上を図ることができる。

この発明に係るリーマの一実施形態を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。 同実施形態の要部拡大図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は左側面図である。 同実施形態の食い付き部の先端から後方への段階的な切断端面図である。 同実施形態の切刃のねじれ角の説明図である。 同実施形態の逃げ面の説明図である。 他の実施形態の要部拡大斜視図である。 同実施形態の切刃のねじれ角の説明図である。 他の実施形態の要部拡大斜視図である。 同実施形態の切刃のねじれ角の説明図である。 他の実施形態の要部拡大斜視図である。 同実施形態の切刃のねじれに伴うその食い付き部の凸折れ線の各線分の傾斜角度の説明図である。

［この発明の実施形態の説明］
この発明の構成としては、軸心回りに回転される円筒形の工具本体と、その工具本体の先端から後端に向って形成された軸方向の溝と、その溝の前記回転方向に向く壁面の外側稜線部に形成された切刃と、を有する同一径の貫通穴内面を仕上げるリーマにおいて、前記切刃は、工具本体の先端から後端に向かう左ねじれとなった食い付き部と、その食い付き部に連続して工具本体の後端方向に向かう全長に亘って同一径の仕上げ用リーマ部とからなり、前記切刃の食い付き部は、その軸方向の長さが工具本体の径の半分以下となり、前記軸方向後端に向かって径方向外側に徐々に突出する凸弧状を呈していたり、複数の線分が連続した同凸折れ線状を呈していたりするとともに、そのねじれ角が工具本体の先端の強ねじれから後端に向かって徐々に弱ねじれに小さくなっている構成を採用できる。

このような構成にすると、切刃が左ねじれとなっていることにより、切削屑は工具進行方向に押し出される。また、図４に示すように、食い付き部２２ａは、その軸心長さＬが同一の場合、上記一定の傾きの場合（同図鎖線）に比べて、軸方向先端から後端（同図において、左端から右端）に向かって径方向外側（同図上側）に徐々に突出する凸状（以下、このような凸状を適宜に「凸状」と言う。）となっている場合（実線）がその切削刃長が長くなる（鎖線に比べて実線が長くなる）。このため、前者に比べて後者は削り代が少なくなって切削抵抗が小さくなるとともに、切削屑の幅も広くなって切断されなくなる。この切削抵抗が小さくなって切削屑の幅も広くなって切断されなくなることは、切削屑が確実に押し出されて仕上げに影響を及ぼさないことであり、構成刃先が生じにくく、切削抵抗が分散し、工具の高寿命化につながり、切削効率（加工効率）も向上することである。また、凸状の食い付き部は軸方向の長さが、前記一定の傾きの場合に比べて短くし得るため、被削材からの抜け代も短くできる。

さらに、切刃の食い付き部のねじれ角が工具本体の先端の強ねじれ（ＪＩＳ Ｂ０１７３の２０６５参照）から後端に向かって徐々に弱ねじれに小さくなっていることにより、切刃の食い付き部をリーマ部に段差を極力無くして連続しているものとしたりすることができ、その食い付き部の被削穴への食い付きが円滑に行われるとともに、切削屑の押し出しも円滑に行われる。
このとき、切刃のリーマ部は、先端から後端に向かって徐々にねじれ角が緩くなるようにすることができる。このように切刃（食い付き部及びリーマ部）のねじれ角を工具本体先端から後端に向かって徐々に緩く（小さく）なるようにすれば、それに伴って、切刃に隣接する掬い（すくい）角も同様に徐々に緩くなる（図３（ａ）〜（ｌ）の掬い角β参照）。また、食い付き部は先端から後端に向かって徐々に拡径させることができる。このようにすると、被削材に食い付く食い付き部のねじれ角は強ねじれから拡径にしたがってそのねじれ角が緩くなる（弱ねじれとなる）ことにより、切削抵抗もより低減され、さらに、リーマ部のねじれ角が緩くなって仕上げ径となることにより、真円柱状仕上げ穴への切削精度も向上する。
なお、「切刃の食い付き部の軸方向の長さを工具本体の径の半分以下」としたのは、この程度であると、ストレートリーマにおいて、切刃の食い付き部が凸状であることによる切削屑の円滑な排出を行うことができ、切削効率の向上を図ることができるためである。

［この発明の実施形態の詳細］
この発明に係るリーマの一実施形態を図１〜図５に示し、この実施形態のリーマＰも、従来と同様に、軸心ｃ周りに回転される同一径の円筒形の、超硬合金、セラミック、サーメット等の硬質材料からなる工具本体１と、その工具本体１の先端１ａから後端１ｂに向って形成された溝２１と、その溝２１の前記回転方向（図２（ｂ）の矢印方向）に向く壁面の外側稜線部に形成された切刃２２とを有する。その溝２１と切刃２２によって刃部２が構成され、このリーマＰは、その刃部２の後方がシャンク３となった同一径：１０．００ｍｍの貫通穴の内面仕上げ用である。
上記溝２１はその長さ方向が工具本体１の軸方向となってその外周面に周囲６分位間隔に形成されている。この溝２１の分位数は任意である。

刃部２の切刃２２は、工具本体１の先端１ａから後端１ｂに向かう（軸心ｃに対して）左ねじれとなった食い付き部２２ａと、その食い付き部２２ａに連続して工具本体１の後端１ｂ方向に向かう同一径の仕上げ用リーマ部（仕上げ刃）２２ｂとからなる。このように、食い付き部２２ａとリーマ部２２ｂの切刃２２が段差無く連続している（同一面上にある）と、荒加工と仕上げ加工のバラツキが生じず、高い穴精度を維持できる。
また、切刃２２の食い付き部２２ａはその軸方向の長さＬが工具本体の径Ｒの半分以下（Ｌ≦Ｒ／２）に設定され、径方向外側に突出する凸弧状（図４参照）となってその先端から後端に向かって徐々にその曲率が小さくなっている。このため、図４に示すように、食い付き部２２aのねじれ角（軸心ｃに対する角度）αは、その先端の強ねじれ（α：４０度以上）から後端に向かって徐々に弱ねじれ（α：４０度未満）に小さくなって段差無くリーマ部２２ｂに連続している。
その切刃２２のリーマ部２２ｂは食い付き部２２ａとの連続点からさらにねじれ角が緩やかになって軸心ｃとほぼ平行（α≒０度）となって消滅している。

切刃２２の食い付き部２２ａとリーマ部２２ｂの溝２１の上記壁面側に掬い面２３ａ、２３ｂが形成され、この掬い面２３ａ、２３ｂの掬い角βも、図３（ａ）〜（ｌ）に示すように、食い付き部２２ａとリーマ部２２ｂのねじれ度合に対応して先端から後端に向かって徐々に小さくなっている。図３（ａ）〜（ｌ）は先端から０．３ｍｍ間隔の切断端面図である。
また、その食い付き部２２ａの掬い面２３ａは、切刃２２ａと同様に、ねじれ方向に向かって凸弧状を呈して（図２（ｂ）参照）ねじれ度合に対応して先端の強ねじれから後端に向かって徐々に弱ねじれに小さくなって段差無くリーマ部２２ｂの掬い面２３ｂに連続している。

切刃２２の掬い面２３反対側外周面全長にマージン２４（食い付き部２２ａのマージン２４ａ、リーマ部２２ｂのマージン２４ｂ）が形成されている。このため、食い付き部２２ａの先端部の径はリーマ対象の下穴（被削穴）径（例えば、径：９．９ｍｍ）より小さくなって（例えば、径：９．２２〜９．８０ｍｍ＜９．９ｍｍ）、後端に向かって徐々に大きくなって（拡径して）仕上げ径近くになっている。このため、穴あけ当初においては、食い付き部２２ａの先端が案内となって下穴に入って荒削りを開始する。その後、一連の切刃２２によって荒削り（食い付き部２２ａ）から仕上げ削り（リーマ部２２ｂ）を連続的に行う。

このとき、切刃２２の食い付き部２２ａが凸弧状となって軸心ｃに対して傾斜角（ねじれ角）を有することによって、マージン２４ａもその傾斜に倣って傾斜して仕上げ面粗さを向上させる。この傾斜角の角度調整（曲率調整）によって下穴取り代を変更でき、安定した切削屑の排出を行うことができる。

そのマージン２４を形成した後、第１逃げ面２５ａ、第２逃げ面２５ｂ及び第３逃げ面２５ｃからなるテーパ面が形成されている（図５参照）。この逃げ面２５をなす面（２５ａ、２５ｂ、２５ｃ）の数は任意であり、凸状円弧面ともし得る。食い付き部２２ａのマージン２４ａはバニッシュを働かせることができるため、仕上げ精度（円柱性精度）を向上させることができる。そのマージン２４ａの大きさ（図２、図８において、食い付き部２２ａとリーマ部２２ｂの変換点から先端に向かう途中までの長さ：ｔ）を適宜に設定することにより、仕上げ穴の真円度（円柱度）を向上させることができる。このマージン２４ａの長さｔは切削抵抗等を考慮して適宜に設定し、途中で消滅したり、全長を省略したりすることもできる。
そのマージン２４（２４ａ、２４ｂ）は、穴加工時における工具本体１の進入ガイドの役割も果たす。また、逃げ面２５は切削抵抗の抑制を図る。さらに、マージン２４（２４ａ、２４ｂ）及び逃げ面２５を線分２５ａ、２５ｂ、２５ｃを段階的に連続して折れ線状に形成すれば（図１１参照）、食い付き部２２ａの掬い面２３ａに連続する後ろ側逃げ面２６と上記壁面との間を厚くできるため、刃の剛性が高いものとなる。

食い付き部２２ａの先端面には各溝２１及び切刃２２に対して断面Ｖ字状の切削屑の誘導溝２７が設けられている。
これらの誘導溝２７は、食い付き部２２ａの軸心ｃを基準として立ち上がり角が０度（半径方向）に設定され、その溝広さ（幅）は食い付き部２２ａの外周から中心部に向かって漸次広くなるように円弧状に形成される。
このように誘導溝２７が形成されていることにより、切削屑は、食い付き部２２ａの掬い面２３ａに沿いながら後逃げ面２６と誘導溝２７によって加工進行方向に、しかも分断されることなく連続的に排出される。このため、リーマ部２２ｂの掬い面２３ｂにより、その切削屑が被削材の仕上げ面に接触することなく、その切削屑による彫り込み傷を防止する。

このリーマＰによって、Ｓ５０Ｃ(機械構造用炭素鋼)の被削材の下穴（径：９．５ｍｍ、長さ（厚み）：２０ｍｍ）をリーマ切削したところ、穴全長に亘って、所要内径：１０．００ｍｍに対して、その誤差は２．３μｍ以下であって、円柱精度の高いものとなった。

溝２１（切刃２２）の仕上げ部（リーマ部）２２ｂのねじれ角は、０〜４０度未満の範囲とすることができる。この範囲であると、面粗さに有効であり、４０度以上であると、仕上げ穴の真円度に問題が生じる。例えば、リーマ部（仕上げ部）２２ｂは、図６、図７に示すように、食い付き部２２ａから軸心ｃに平行する直刃としたり、図８、図９に示すように、その全長に亘り３０度等の一定のねじれ角を持ったりしたものとし得る。

切刃２２の食い付き部２２ａは、図１０、図１１に示すように、複数の線分２２ａ_１・・２２ａｘが連続した径方向外側に突出する凸折れ線状とすることができる。その線分数ｘは、２、３、４・・等と任意であり、その各線分２２ａｘの軸心ｃに対する傾斜角度θ１〜θｘも先端から後端に向かって徐々に小さくなっていけば任意である（θｘ＜θｘ_−１、ｘ：２以上の自然数）。
その傾斜角度θの変化に伴って、食い付き部２２ａのねじれ角も変化し、そのねじれ角は工具本体１先端の強ねじれから後端に向かって徐々に弱ねじれに小さくなって段差無くリーマ部２２ｂに連続する。このとき、掬い面２３ａ、マージン２４ａ及び逃げ面２５ａは角度θの変化に伴って先端に向かい段階的に変化したり、円弧状に変化させたりすることができる。

上記各実施形態においては、溝２１及び切刃２２を工具本体の外周等間隔に６条設けたが、被加工物（被削材）の材質、硬度等によって、その数（枚数）は適宜に変更，例えば、１本、又は２本、３本、４本・・と複数の任意である。また、等間隔でなくても良い（不等間隔に設けても良い）。
工具本体１の径（仕上げ径）もこの発明の作用効果を発揮し得る限りにおいて任意であることは勿論である。
このように、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。この発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 工具本体
２ 刃部
３ シャンク
２１ 溝
２２ 切刃
２２ａ 切刃の食い付き部
２２ｂ 切刃のリーマ部
２３ すくい（掬い）面
２３ａ 食い付き部の掬い面
２３ｂ リーマ部の掬い面
２４ マージン
２４ａ 食い付き部のマージン
２４ｂ リーマ部のマージン
２５ 逃げ面
２６ 後逃げ面
２７ 誘導溝
Ｐ リーマ
ｃ 軸心
α ねじれ角
θ 切刃のねじれ方向に向かう凸折れ線状を呈する食い付き部の各線分のねじれ方向に向かう軸心に対する傾斜角度

Claims (2)

1. 軸心（ｃ）回りに回転される円筒形の工具本体（１）と、その工具本体（１）の先端（１ａ）から後端（１ｂ）に向って形成された軸方向の溝（２１）と、その溝（２１）の前記回転方向に向く壁面の外側稜線部に形成された切刃（２２）と、を有する同一径の貫通穴内面を仕上げるリーマ（Ｐ）であって、
   上記切刃（２２）は、工具本体（１）の先端（１ａ）から後端（１ｂ）に向かう左ねじれとなった食い付き部（２２ａ）と、その食い付き部（２２ａ）に連続して工具本体（１）の後端方向に向かう全長に亘って同一径の仕上げ用リーマ部（２２ｂ）とからなり、
   上記切刃（２２）の食い付き部（２２ａ）は、その軸方向の長さ（Ｌ）が工具本体（１）の径（Ｒ）の半分以下となり、上記軸方向後端に向かって径方向外側に徐々に突出する凸弧状を呈しているとともに、そのねじれ角（α）が工具本体（１）の先端（１ａ）の強ねじれから後端（１ｂ）に向かって徐々に弱ねじれに小さくなっているリーマ。
2. 軸心（ｃ）回りに回転される円筒形の工具本体（１）と、その工具本体（１）の先端（１ａ）から後端（１ｂ）に向って形成された軸方向の溝（２１）と、その溝（２１）の前記回転方向に向く壁面の外側稜線部に形成された切刃（２２）と、を有する同一径の貫通穴内面を仕上げるリーマ（Ｐ）であって、
   上記切刃（２２）は、工具本体（１）の先端（１ａ）から後端（１ｂ）に向かう左ねじれとなった食い付き部（２２ａ）と、その食い付き部（２２ａ）に連続して工具本体（１）の後端方向に向かう全長に亘って同一径の仕上げ用リーマ部（２２ｂ）とからなり、
   上記切刃（２２）の食い付き部（２２ａ）は、その軸方向の長さ（Ｌ）が工具本体（１）の径（Ｒ）の半分以下となり、複数の線分が連続した上記軸方向後端に向かって径方向外側に徐々に突出する凸折れ線状を呈しているとともに、そのねじれ角が工具本体（１）の先端（１ａ）の強ねじれから後端（１ｂ）に向かって徐々に弱ねじれに小さくなっているリーマ。

Images