(57)【要約】【課題】加工した穴の内面に所望の面粗さを付与することのできる穴明け工具を提供する。【解決手段】軸上のシャンク３の先端部に切刃部を構成する超砥粒としてのダイヤモンドコンパクト１７を取付ける。ダイヤモンドコンパクトの裏側には、超硬合金製の裏打ち１９が配置されている。ダイヤモンドコンパクトの外周部にはマージン部１７ａが設けられ、その面粗さをＲｚ１．０μｍ以上で、加工する穴の内面に要求される面粗さに対応した粗さとしてある。裏打ちの外周部に形成されたマージン部１９ａも同じ面粗さにしてある。【選択図】  図１
2006088242.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸状のシャンクと、該シャンクの先端部に固着された超砥粒コンパクトとを備えてなる穴明け工具において、前記超砥粒コンパクトの外周部に形成されるマージン部の面粗さがＲｚ１．０以上であることを特徴とする、穴明け工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リーマ、ドリル等の穴明け工具に関する。さらに詳細に言えば、軸状のシャンクの先端部に超砥粒コンパクトを固着した穴明け工具に関し、加工された穴の内面に所望の面粗さを付与できる穴明け工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
略円柱形等の形をした軸状のシャンクの先端に超砥粒コンパクトを固着し、この超砥粒コンパクトにより切刃部を形成したドリルやリーマなどの穴明け工具が知られている。このダイヤモンド等の超砥粒コンパクトを使用した穴明け工具は加工時に構成刃先が出来難く、特にアルミニウム或いはアルミニウム系合金や非鉄金属の加工に好適に使用できる。
【０００３】
特開２００４−１７２３４には、超砥粒コンパクトを使用した回転切削工具において、切刃の径方向内方部に鈍化処理を施し、切粉を微細化する技術が開示されている。これは、超砥粒コンパクトにより形成される切刃の切削性が優れるところから、連続した長い切粉が生成され、切粉の排出に困難を生じること、及び切粉により被加工物の被加工面が傷付けられることを防止しようとするものである。
【０００４】
特開２００３−１８１７１１は、切粉の排出溝のねじれ角を先端から所定の長さの先端部においては０度とし、刃基に向かってねじれ角が増加するようにして切粉の排出性を改良した超高圧燒結体ドリルが開示されている。
【０００５】
これら超砥粒コンパクトを使用した穴明け工具は、従来問題とされた切粉の排出性が改善され、超砥粒コンパクト工具の本来有している切味の良さ、長寿命、被加工面のきわめて良好な面粗さといった特性と相俟って、きわめて優れた穴明け工具を提供している。特に面粗さに関しては、砥粒コンパクトにより形成される切刃部の当たり部すなわちマージン部の面粗さは通常Ｒｚ０．４〜０．６μｍ程度であり、このような工具を用いて加工すると、穴の内面もＲｚ０．４〜０．６μｍの優れた仕上げ面が得られる。
【０００６】
ところで、アルミニウム系の素材は軟質であるために、加工した穴をそのままの状態で使用するのではなく、例えば自動車エンジンのバルブシートリングの如く、その穴により硬い材料製のブシュを嵌め込んで使用する場合が多い。また、加工された穴に金属製や樹脂製のキャップを嵌めて穴の入口を塞ぐ場合もある。
【０００７】
近年では技術の高度化に伴い各種加工における寸法精度も極めて高いものが要求される場合が多い。上述のように超砥粒コンパクトを使用した穴明け工具はこの要求を十分に満たすものである。ところが、前述のように加工した穴にブシュを嵌めて使用する場合などにおいては、超砥粒コンパクト穴明け工具により高い寸法精度と共に得られる良好な面粗さが逆に好ましくない結果をもたらす場合がある。すなわち、上記したように超砥粒コンパクト穴明け工具で加工すると穴内面には面粗さが例えばＲｚ１．０よりも小さい、鏡面に近い面が得られる。このため、嵌めたブシュやキャップが抜けやすくなるという問題が生じる。
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−１７２３４公報
【特許文献２】特開２００３−１８１７１１公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本願発明は上記従来の問題点に鑑みなされたものであり、超砥粒コンパクトの優れた切味や長寿命、加工された穴の高い寸法精度といった特性をそのまま生かしつつ、加工された穴の内面に、嵌め込まれた部材を固定するのに十分な固定機能を与えるため、所望の面粗さを付与できる穴明け工具を提供することをその課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本件発明者は、超砥粒コンパクトを使用した穴明け工具のマージン部に付与される面粗さと、この工具を使用して加工した穴の内面の面粗さとの間に一定の相関が有り、マージン部の面粗さをコントロールすることにより穴の内面の面粗さをコントロールすることが出来ることを見出し、この知見に基づき本願発明を得た。すなわち、上記課題を解決するために本発明は、軸状のシャンクと、該シャンクの先端部に固着された超砥粒コンパクトとを備えてなる穴明け工具において、その超砥粒コンパクトの外周部に形成されるマージン部の面粗さがＲｚ１．０以上とした穴明け工具を提供する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明においては上記の構成を採用したので、超砥粒コンパクトの優れた切れ味、長寿命等の特性を生かしつつ、加工した穴の内面に所望の面粗さを付与することが出来るので、この穴に嵌め込まれるブシュやキャップに対する固定力が十分得られ、外れ難くなる。なお、超砥粒コンパクトのマージン部の面粗さは、例えばレーザ加工など適宜な加工方法を用いて容易にコントロールできる。そしてマージン部に付与された面粗さは長期の使用に耐えてその粗さを維持でき、したがって同程度の面粗さを有する穴の加工を安定的に長期間に渡って行える。これに対して超硬工具で加工すると、該超硬工具のマージン面の粗さに関係なく穴内面に荒れた面は得られるが、これは加工時に形成される構成刃先によるものであり、その粗さはコントロール不能であり、同程度の粗さを維持できるものでもない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本願発明の具体的な実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１は本願発明の具体的実施の形態に係るリーマ１の正面図であり、図2はその拡大左側面図である。図において符号3は超硬合金或いは鋼材製のシャンクであり、機械に取付けられる側のシャンク本体５と、後述の超砥粒コンパクトが取付けられるボディ7とからなる。本体５は円柱状の形をしており、ボディ７は本体５と同芯の円柱に、軸方向へ延びる切粉の逃がし溝としての溝９を円周方向９０度間隔で４つ形成したものである。溝９は、ボディ７の中心を通る垂直平面１０と、中心から所定の距離だけ離れた位置で垂直平面１０に直交する方向に広がる水平面１１とで形成される。シャンク３の基本形状は公知であり、また、本発明の要旨でもないので、詳細な説明は省略する。
【００１３】
符号１７は超砥粒コンパクトとしてのダイヤモンドコンパクトであり、公知のように、前述の溝９の垂直平面１０の軸方向先端部、径方向外側部に形成された取付け部１３に取付けられている。なお本実施の形態では図示の通り、ダイヤモンドコンパクト１７の裏側に超硬合金製の裏打ち１９が重ねられた構成となっているが、この裏打ち１９を使用しない構成とすることも可能である。これらいずれの構成も公知である。
【００１４】
ダイヤモンドコンパクト１７の外周部はマージン部１７ａであり、その形状はボディ７の中心を中心とする円弧になっている。なお、本実施の形態ではダイヤモンドコンパクト１７の裏側に配置された裏打ち１９の外周部にもマージン部１９ａが形成され、その形状はダイヤモンドコンパクト１７のマージン部１７ａと同芯で同半径の円弧で形成され、ダイヤモンドコンパクト１５のマージン部１７ａと裏打ち１９のマージン部１９ａとで滑らかに連続した全体としてのマージン部２０を構成している。そして本実施の形態ではダイヤモンドコンパクト１７と裏打ち１９とはそれぞれ０．５ｍｍの厚みのものが使用され、図中符号Ｌで示されるダイヤモンドコンパクト１７のマージン部１７ａに裏打ち１９のマージン部１９ａを含めて、符号Ｍで示されるマージン部２０全体の厚みは１ｍｍとなっているが、これに限定されるものではない。
【００１５】
符号７ａはボディ７に形成されたマージン部であり、符合７ｂ、７ｃはそれぞれ所定の傾斜角度で形成された逃げ面である。これらの構成も公知である。なお、ボディ７のマージン部７ａの形状はダイヤモンドコンパクトのマージン部１５ａと同心、同径の円弧で、図中符号Nで示されるその厚みは本実施の形態では１．５ｍｍである。
【００１６】
ここで、超砥粒コンパクト１７のマージン部１７ａの表面はその面粗さがＲｚ１．０μｍ以上になっている。これにより、このリーマ１を使用して穴明けを行うと、超砥粒コンパクト１７のマージン部１７ａの面粗さに対応した面粗さが穴の内周面に得られる。このリーマ１の寿命は長く、その間そのマージン部１７ａの面粗さは初期の粗さにそのまま維持され、加工される穴の面粗さは安定的に同じ粗さが繰り返し得られる。このマージン部１７ａの面粗さに対して穴の内周面の面粗さが一定の相関関係をもって得られるので、加工する穴の内周面に求められる面粗さに対応して、予め求めたデータに基づきマージン部１７ａの面粗さを決定すればよい。
【００１７】
なお、図示の超砥粒コンパクト１７のマージン部１７ａの厚みLは０．１〜０．５ｍｍであることが望ましい。０．１ｍｍ以下であると穴の内面に所望の粗さが得られないことがあり、また工具の寿命が短くなってしまう。一方、通常市販されている切削用の超砥粒コンパクトの厚みは０．５ｍｍ以下であり、０．５ｍｍを越える厚みの超砥粒コンパクトはコスト的に高くなってしまう。また、上記の実施の形態の場合のように、超砥粒コンパクト１７の裏側に裏打ち１９が配置され、裏打ち１９の外周部にもマージン部１９ａを形成する場合には、その裏打ち１９のマージン部１９ａにも超砥粒コンパクト１７のマージン部１７ａと同様の面粗さを付与することが望ましい。
【００１８】
超砥粒コンパクト１７のマージン部１７ａへ所望の面粗さを付与する方法は特に制限されず、例えばショットブラスト、エッチング、放電加工、イオンビーム加工、レーザー加工，研削加工などを採用することが可能である。また、マージン部１７ａの面は全体に均一に粗しても良いし、所定のパターン、例えば縞状、格子状に形成してもよい。その一例を図3に示す。尚、図３（ロ）はマージン部３１の面の特徴を表すために少し誇張して描かれている。
【００１９】
図3に示されるようにこの実施の形態では、マージン部３１の表面には所定のパターンに従った低所部３３を形成している。この場合、穴の内面に所望の粗さを付与する作用を果たすのは、高所部３２となる。この高所部３２には、本実施の形態ではレーザー加工により前述した範囲での面粗さを付与している。なお、格子状になっている低所部３３のピッチ及びその条溝の幅、高所部３２の大きさ、高所部３２と低所部３３との高低差などの諸寸法は適宜に設定可能である。また、所定の面粗さを与える加工と、低所部３３となる条溝を形成する加工とは、レーザー加工機を適宜制御することにより、単一の作業で行うことができる。
【００２０】
上記の実施の形態では穴明け工具としてリーマの例で説明したが、本発明がドリルなど他の穴明け工具にもに適用可能なことは勿論であり、穴明け工具としての種類或いは形状に特に制限はない。また、直刃或いはリード付きのねじれ刃いずれでも適用可能である。さらに、ドリル、リーマなど複数種の工具の複合した工具、或いは径の異なる切刃部が軸方向数箇所に設けられた段付き形状の工具にも適用可能である。段付き形状のように径の異なる外周面を有する場合、その全ての切刃部分で本発明を適用しても、その1箇所の切刃部分だけで本発明を適用してもよい。これらについての図示しての詳細な説明は省略する。
【実施例１】
【００２１】
外径φ２２ｍｍ、直刃4枚刃のダイヤモンドコンパクトリーマを5種類製作した。外周のマージン部の厚みは全て０．５ｍｍとした。なお、ダイヤモンドコンパクトは超硬合金の裏打ちの有るものを使用した。外周のマージン部をダイヤモンドホイールで研削加工し、マージン部についてレーザ加工により面粗さをそれぞれ変えて4種類用意し、残りの１種類に付いてはレーザ加工なしとした。アルミニウム合金鋳物（ＪＩＳＨ５２０２：ＡＣ４Ｂ相当）の穴明け加工を行い、穴の内面の面粗さを測定した。その結果を表１に示す。なお、加工試験条件は、加工機は立型マシニングセンタ、取り代はφ０．６ｍｍ（下穴φ２１．４ｍｍ、仕上げ穴φ２２ｍｍ）、回転速度は１５８５／ｍｉｎ（周速度１１０ｍ／ｍｉｎ）、送りは２００ｍｍ／ｍｉｎとした。
【００２２】
【表１】
2006088242.tif 000003
【００２３】
上記結果に示されるように、ダイヤモンドコンパクトのマージン部の面粗さ  と、加工された穴の内面の面粗さとの間には明らかに相関が得られている。得られる被削材の面粗さは、材質や、取り代、工具の回転速度などの加工条件によって変わるので、予め実験を行ってこの相関を求めておくことにより、加工される穴の内面に要求される面粗さに対応したマージン部の面粗さを得て、レーザ加工など適宜な加工方法でマージン部を加工すればよい。勿論、マージン部に所望の面粗さを付与するための加工条件を予め得ておくことが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の具体的実施の形態に係るリーマの正面図である。
【図２】図1の拡大左側面図である。
【図３】マージン部の面粗さを施す態様の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００２５】
１：穴明け工具（リーマ）    ３：シャンク    ５：本体    ７：ボディ        ９：溝    １３：取付け部    １７：ダイヤモンドコンパクト    １７ａ：ダイヤモンドコンパクトのマージン部    １９：裏打ち    １９ａ：裏打ちのマージン部
２０：マージン部
【図１】
2006088242.tif 000004
【図２】
2006088242.tif 000005
【図３】
2006088242.tif 000006