JPH0760539A - スパイラルリーマ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 金属材料に形成された穴のくり広げ加工を、
より高効率かつ高精度で実施する。 【構成】 刃体１５ａの先端外周部には、径方向外方に
向け所定の喰付角α₁で漸次基端方向に傾斜する先端切
刃１６を設けられ、刃体１５ａの外周面に、先端切刃１
６の切削回転方向前方から、切削回転方向と逆向きの螺
旋をなすねじれ溝１７がマージン１８を介して所定のね
じれ角α₂にて螺設され、かつこれらマージン１８の先
端側の端縁には、それぞれリーマ切刃１９が設けられ
る。また、刃体１５ａの先端側の前記外周面には、軸方
向の回転軌跡がα₃だけ傾斜したリーマ切刃部Ｌ₂が、刃
体１５ａの軸線に沿って所定幅で設けられ、かつリーマ
切刃１９には、逃げ角α₄およびすくい角α₅が設けられ
ている。また、リーマ切刃部Ｌ₂の先端側には、その軸
方向の回転軌跡が先端切刃１６の最大径部と同径をなす
円筒マージンを有するガイド部Ｌ₄が、刃体１５ａの軸
に沿って所定幅で設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、金属材料に形成された
穴のくり広げ加工に用いられるリーマに関し、より詳し
くは、前記くり広げ加工をより高効率かつ高精度で実施
できるスパイラルタイプのリーマに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のスパイラルリーマとしては、例え
ば実開昭５０−９７０９１号に開示されているようなも
のがある。上記従来のスパイラルリーマの構造の例を図
４〜図６に示す。このリーマは、図４に示すように、丸
棒状をなす軸部１と、軸部１の基端側に形成され、工作
機械への固定に用いられる取付部２および、円柱状をな
し、軸部１の先端に軸部１と同軸をなすように固定され
た刃部３とから構成されている。ここで、軸部１には例
えば鋼等の素材が使用され、刃部３には例えば超硬合金
等の素材が使用される。

【０００３】図５および図６はいずれも刃部３の構造を
示すもので、図５は刃部３の正面図、図６は刃部３の軸
線に沿った断面図である。刃部３の先端外周部には、径
方向外方に向かうに従い所定の喰付角θ₁（θ₁：通常４
５°以上）で漸次基端方向に傾斜する先端切刃４が、刃
部３の周に沿って複数個（図５では４個）設けられてい
る。また、先端切刃４の切削回転方向前方には、先端切
刃４にすくい面を形成し、かつ切屑の排除性を向上させ
るための切欠き５が設けられ、その結果、先端切刃４
は、刃部３の先端面から島状に突出した構造となってい
る。

【０００４】一方、刃部３の外周面には、先端切刃４の
切削回転方向前方から、切削回転方向と逆向きの螺旋を
なすねじれ溝６が、所定幅のマージン７を介して、所定
のねじれ角θ₂（θ₂：５０°〜７０°）にて螺設され、
更に、これらマージン７の先端側の端縁には、それぞれ
リーマ切刃８が設けられている。また、前記外周面のう
ち、刃部３の先端側には、その軸方向の回転軌跡が基端
側に向け漸次拡径され、その軸方向の回転軌跡がθ
₃（θ₃：３０′〜２０°） だけ傾斜したリーマ切刃部
Ｌ₂が、刃部３の軸線に沿って所定幅で設けられ、かつ
リーマ切刃部Ｌ₂の基端側は、バックテーバが設けられ
た胴部Ｌ₃となっている。

【０００５】ここで、リーマ切刃部Ｌ₂においてはリー
マ切刃８に軸方向の逃げ角θ₄（θ₄：１°〜１０°）が
設けられる一方、胴部Ｌ₃においてはリーマ切刃８には
逃げ角が形成されず、その結果、胴部Ｌ₃には円筒状の
マージン７が形成されている。更に、先端切刃４の回転
軌跡の最大径（Ｄ₂）は、リーマ切刃８の回転軌跡の最
大径（Ｄ₁）よりも直径で０．１〜０．３ｍｍだけ小さ
く設定される一方、ねじれ溝６の半径方向の深さＷは刃
部３の軸線方向に沿って一定とされている。そして、刃
部３は、刃部３の基端面にその軸線と同軸をなすように
設けられた凹部９に軸部１の先端を挿入し、かつ両者を
ロウ付けすることにより軸部１に固定されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のスパイラル
リーマは、ねじれ溝６の形成による切屑前排出性の向上
およびリーミング時のガイド性向上により、従来の他の
直溝タイプのリーマより高精度で穿孔できるという特徴
がある。しかしながら、以下に述べる構造上の理由によ
り、製造コストおよび実際の使用面で十分な性能が得ら
れない場合があった。

【０００７】まず、先端切刃４の後端とリーマ切刃部Ｌ
₂とは、図６中符号Ｌ₁で示すように、所定幅のマージン
を有するガイド部で連結されているが、ガイド部Ｌ₁の
形状は特定されていないため、通常のエンドミルと同様
の構造と考えるのが妥当である。ところが、その場合、
ガイド部Ｌ₁には軸方向の逃げ（注：バッキング加工）
が形成されるため、ガイド部Ｌ₁の先端が孔壁に喰込み
易く、前記ガイド性が低下するという欠点がある。

【０００８】第二には、リーマ切刃部Ｌ₂の傾斜角
（θ₃）が非常に微小であり孔壁が加工硬化を起こし易
いにも拘らず、リーマ切刃８のすくい角が特定されてい
ないため、例えば実開昭５０−９７０９１号に示された
図から推定されるように、リーマ切刃８のすくい角が０
°またはネガティブであると、スカイビングの効果が得
られにくく、びびり振動を起こし易いという欠点があ
る。

【０００９】第三には、ねじれ溝６の半径方向の深さＷ
が刃部３の軸線方向に沿って一定であるため、ねじれ溝
６の容積も一定となっている。その結果、切削中連続的
に生成される切屑がねじれ溝６内に収納し切れずに切屑
が詰まったり、あるいは切削油を供給しても切刃の先端
まで届きにくく、切刃の寿命が短くなるという欠点があ
る。

【００１０】第四には、刃部３と軸部１が一体的に接合
されているため、刃部３の表面に硬質被膜層を形成でき
ず、その結果、高速加工が不可能でしかも寿命が短くな
るという欠点がある。これは、上記被覆層を形成するた
めにはリーマを処理炉内で約４００℃〜５５０℃に加熱
する必要があるが、加熱に伴い軸部１に曲りが発生し、
処理前の高精度が維持できないためである。

【００１１】第五に、先端切刃４が刃部３の先端面から
島状に突出しているため先端切刃４の強度が低く、その
結果、先端切刃４から生成されるリボン状の切屑を巻き
込み易く、特に、止り穴等の加工においては巻き込んだ
切屑によって切刃が破損する場合がある。また、先端切
刃４の切削幅を大きくできないという欠点もある。更
に、リーマ先端部の構造が複雑で製造が難しいため、製
造コストが高くなり、リーマを安価で供給出来ない点も
問題となっている。

【００１２】本発明は、上記の問題点を解決し、高切込
み，高送りでも安定した精度の高い穴仕上げを可能とす
るとともに、硬質被膜層の形成を可能とし、高速・長寿
命のスパイラルリーマを提供可能としたものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、棒状をなす軸
部の先端に、この軸部と同軸をなす円柱状の刃部を有
し、前記刃部の先端外周部に、径方向外方に向かうに従
い漸次基端方向に傾斜する先端切刃を、前記刃部の周に
沿って複数個設けるとともに、前記刃部の外周面に、前
記先端切刃の切削回転方向前方から切削回転方向と逆向
きの螺旋をなすねじれ溝を所定幅のマージンを介して設
け、かつ前記マージンの先端側の端縁にそれぞれリーマ
切刃を設けたスパイラルリーマにおいて、前記刃部の外
周面に、その軸方向の回転軌跡が基端側に向け漸次拡径
されたリーマ切刃部が、前記刃部の軸に沿って所定幅で
設けられ、かつ前記リーマ切刃部の先端側の前記刃部の
外周面には、その軸方向の回転軌跡が前記先端切刃の最
大径部と同径をなす円筒マージンを有するガイド部が、
前記刃部の軸に沿って所定幅で設けられていることを特
徴とするものである。

【００１４】ここで、前記リーマ切刃部における前記リ
ーマ切刃に、軸方向にポジティブな逃げ角を形成し、か
つ径方向にポジティブなすくい角を形成してもよく、更
に、前記ねじれ溝の径方向の深さを、先端に向け漸次深
くしてもよい。更にまた、前記刃部と前記軸部とを、機
械的な結合手段により着脱自在に結合することもでき
る。

【００１５】

【作用】本発明のスパイラルリーマにおいては、先端切
刃とリーマ切刃部との間に、その軸方向の回転軌跡が前
記先端切刃の最大径部と同径をなす円筒マージンを有す
るガイド部が、前記刃部の軸に沿って所定幅で設けられ
ているため、ガイド部が孔壁に喰込みにくく、ガイド効
果が向上する。

【００１６】

【実施例】以下、図面に基づき、本発明の実施例につい
て、更に詳しく説明する。本発明に係るスパイラルリー
マの構造の例を図１〜図３に示す。図１中符号１は円筒
状をなす軸部で、その中央部に形成された空間は油路１
２とされている。また、軸部１１の基端側は拡径され、
工作機械への固定に用いられる取付部１３とされてい
る。一方、軸部１１の先端部に位置する油路１２の内周
面にはねじ１４が螺設され、軸部１１の先端には、円柱
状をなす刃部１５が、その基端部をねじ１４に螺合させ
ることにより、軸部１１と同軸をなすよう着脱自在に固
定されている。ここで、軸部１１には例えば鋼等の素材
が使用されされる。

【００１７】図２および図３はいずれも刃部１５の構造
を示すもので、図２は刃部１５の正面図、図３は刃部１
５の軸線に沿った一部断面図である。刃部１５は、超硬
合金等からなる円筒状の刃体１５ａと、刃体１５ａの基
端側から刃体１５ａと同軸をなすように挿通された接合
部材１５ｂとから構成され、刃体１５ａと接合部材１５
ｂとはロウ付け等により一体的に接合されている。

【００１８】刃体１５ａの先端外周部には、径方向外方
に向かうに従い所定の喰付角α₁（α₁：１５°〜７５
°）で漸次基端方向に傾斜する先端切刃１６が、刃体１
５ａの周に沿って複数個（図２では４個）設けられてい
る。

【００１９】また、刃体１５ａの外周面には、先端切刃
１６の切削回転方向前方から、切削回転方向と逆向きの
螺旋をなすねじれ溝１７が、所定幅のマージン１８を介
して、所定のねじれ角α₂（α₂：３０°〜７５°）にて
螺設され、かつこれらマージン１８の先端側の端縁に
は、それぞれリーマ切刃１９が設けられている。更に、
前記外周面のうち、刃体１５ａの先端側には、軸方向の
回転軌跡が基端側に向け漸次拡径され、軸方向の回転軌
跡がα₃（α₃：１°３０′〜５°） だけ傾斜したリー
マ切刃部Ｌ₂が、刃体１５ａの軸線に沿って所定幅で設
けられ、かつリーマ切刃部Ｌ₂の基端側は、バックテー
バが設けられた胴部Ｌ₃となっている。

【００２０】更にまた、本発明のリーマの場合、リーマ
切刃部Ｌ₂のリーマ切刃１９には、軸方向の逃げ角α
₄（α₄：０°３０´〜５°）および径方向のすくい角α
₅（α₅：２°〜１０°）が設けられている。また、リー
マ切刃部Ｌ₂の先端側には、その軸方向の回転軌跡が先
端切刃１６の最大径部と同径をなす円筒マージンを有す
るガイド部Ｌ₄が、刃体１５ａの軸に沿って所定幅で設
けられ、その結果、先端切刃１６の後端とリーマ切刃部
Ｌ₂とは、ガイド部Ｌ₄で連結されている。ここで、先端
切刃１６の回転軌跡の最大径（Ｄ₂）は、リーマ切刃１
９の回転軌跡の最大径（Ｄ₁）よりも直径で、（０．０
０４〜０．０３）・Ｄ₁だけ小さく設定される。

【００２１】しかも、ねじれ溝１７の溝底は、少なくと
もリーマ切刃部Ｌ₂を含む位置から先端に向けて所定の
傾斜角α₆で漸次刃体１５ａの中心方向に屈曲し、その
結果、ねじれ溝１７の半径方向の深さＷは、少なくとも
リーマ切刃部Ｌ₂を含む位置から先端に向かうに従い漸
次深くなる。

【００２２】一方、接合部材１５ｂの基端側には、前記
軸部１１の先端部と嵌合精度ＩＴ６〜７級精度で嵌合す
る嵌合部２０が形成され、かつ嵌合部２０の中央部に
は、ねじ１４と螺合するねじ部２１が形成されている。
また、符号２２は、軸部１１の油路１２と連通する油路
で、この油路２２の先端部には、刃部１５に切削油を吐
出する油穴２３が径方向外方に向けて複数個形成されて
いる。更に、接合部材１５ｂの先端面には、ねじ部２１
をねじ１４に螺合させるためのレンチ穴２４が形成され
ている。

【００２３】そして、レンチ穴２４にレンチを係合し、
ねじ部２１をねじ１４にねじ込んでいくことにより、刃
部１５が軸部１１に着脱自在に固定される。しかも、軸
部１１の先端部と刃部１５とは、嵌合精度ＩＴ６〜７級
精度とされた嵌合部２０によりねじ部２１の先端側およ
び基端側の二箇所で二重に拘束されるため、高精度の嵌
合が可能となっている。また、刃部１５に硬質被膜層を
形成させる必要がある場合には、予め刃部１５のみを炉
内で熱処理して硬質被膜層を形成させた後、改めて刃部
１５を軸部１１に固定すればよい。

【００２４】以上のような構造にしたことにより、下記
の諸効果が得られる。第一に、円筒マージンを有するガ
イド部Ｌ₄を形成したため、ガイド部が孔壁に喰込みに
くく、ガイド効果が向上し、真円度の高い穴が得られ
る。第二に、リーマ切刃１９に軸方向の逃げ角α₄だけ
でなくポジティブなすくい角α₅を形成したことによ
り、リーマ切刃１９の切れ味が向上し、スカイビング
（カンナ仕上）作用によって仕上面精度が向上し、かつ
大きなびびり抑制効果が得られる。

【００２５】第三に、ねじれ溝１７を先端に向けて漸次
深くしたことにより、ねじれ溝１７の体積が先端に向け
て漸次増大し、その結果、切屑の収納力が向上するとと
もに、刃部１５の先端部への切削油の吐出量が増大し
て、刃部１５が長寿命化する。第四に、刃部１５が着脱
式であるため、リーマ１本当りの製造コストが低減され
るとともに、刃部１５に、各種の硬質被膜層を容易に形
成することができ、熱処理によるリーマの変形が最小に
抑制される。従って、高速加工が可能となり、かつ長寿
命化が達成できる。

【００２６】第五に、刃部１５の先端面に突出部がない
ため、切屑の巻き込みや強度低下による刃部の破損がな
い。従って、高切込み・高送りの高負荷切削が可能であ
る。しかも、刃部１５の先端部分の構造が簡単であるた
め、安価に製造できるという効果もある。

【００２７】

【実験例】以下に実験例を示し、本発明の効果について
説明する。本発明のスパイラルリーマを用い、以下の条
件で下穴のくり広げ加工を行った。 （１） 被削材 ：合金鋼ＳＣＭ４４０（ＨＢ２２０）
に直径φ２４，５ｍｍ（仕上げしろ１．１５ｍｍ）の下
穴を穿孔したもの。 （２） リーマ ：φ２５，６５ｍｍ、４枚刃 （３） 切削条件：切削速度＝８０．５ｍ／ｍｉｎ（回
転数１０００ｒ.ｐ.ｍ.）、送り＝４００ｍｍ／ｍｉｎ
（０．１ｍｍ／刃） 切削油＝ＪＩＳＷ１種２号（水溶性） （４） 結果 ：仕上面粗さ Ｒｍａｘ＝３μ 真円度＝１．３μ 加工長（寿命）＝２００ｍ

【００２８】上記実験例の結果から、加工後の仕上面粗
さおよび真円度とも良好で、かつ加工長も従来のリーマ
に比して延長することがわかる。

【００２９】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明のスパイラル
リーマを使用することにより、金属材料に形成された穴
のくり広げ加工を、より高効率かつ高精度で実施するこ
とが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のスパイラルリーマの形状の例を示す一
部を断面視した側面図である。

【図２】本発明のスパイラルリーマの刃部の形状の例を
示す正面図である。

【図３】本発明のスパイラルリーマの刃部の構造の例を
示す刃部の軸線に沿った一部断面図である。

【図４】従来のスパイラルリーマの形状の例を示す側面
図である。

【図５】従来のスパイラルリーマの刃部の形状の例を示
す正面図である。

【図６】従来のスパイラルリーマの刃部の構造の例を示
す刃部の軸線に沿った断面図である。

【符号の説明】

１，１１ 軸部 ２，１３ 取付部 ３，１５ 刃部 ４，１６ 先端切刃 ５ 切欠き ６，１７ ねじれ溝 ７，１８ マージン ８，１９ リーマ切刃 ９ 凹部 １２，２２ 油路 １４ ねじ １５ａ 刃体 １５ｂ 結合部材 ２０ 嵌合部 ２１ ねじ部 ２３ 油穴 Ｄ₁ リーマ切刃の回転軌跡の最大径 Ｄ₂ 先端切刃の回転軌跡の最大径 Ｌ₁，Ｌ₄ ガイド部 Ｌ₂ リーマ切刃部 Ｌ₃ 胴部 Ｗ ねじれ溝の径方向の深さ θ₁，α₁ 喰付角 θ₂，α₂ ねじれ角 θ₃，α₃ リーマ切刃部の傾斜角 θ₄，α₄ リーマ切刃のにげ角 α₅ リーマ切刃のすくい角

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 棒状をなす軸部の先端に、この軸部と同
   軸をなす円柱状の刃部を有し、 前記刃部の先端外周部に、径方向外方に向かうに従い漸
   次基端方向に傾斜する先端切刃を、前記刃部の周に沿っ
   て複数個設けるとともに、 前記刃部の外周面に、前記先端切刃の切削回転方向前方
   から切削回転方向と逆向きの螺旋をなすねじれ溝を所定
   幅のマージンを介して設け、かつ前記マージンの先端側
   の端縁にそれぞれリーマ切刃を設けたスパイラルリーマ
   において、 前記刃部の外周面に、その軸方向の回転軌跡が基端側に
   向け漸次拡径されたリーマ切刃部が、前記刃部の軸に沿
   って所定幅で設けられ、かつ前記リーマ切刃部の先端側
   の前記刃部の外周面には、その軸方向の回転軌跡が前記
   先端切刃の最大径部と同径をなす円筒マージンを有する
   ガイド部が、前記刃部の軸に沿って所定幅で設けられて
   いることを特徴とするスパイラルリーマ。
2. 【請求項２】 前記リーマ切刃部における前記リーマ切
   刃が、軸方向にポジティブな逃げ角を有し、かつ径方向
   にポジティブなすくい角を有することを特徴とする請求
   項１記載のスパイラルリーマ。
3. 【請求項３】 前記ねじれ溝の径方向の深さを、先端に
   向け漸次深くしたことを特徴とする請求項１または２記
   載のスパイラルリーマ。
4. 【請求項４】 前記刃部と前記軸部とが、機械的な結合
   手段により着脱自在に結合されていることを特徴とする
   請求項１、２、または３記載のスパイラルリーマ。