(57)【要約】【目的】ワーク材質の変化、加工の微細化、高精度化により従来以上の負荷がリーマ工具に加わり、切粉の工具への溶着が工具の信頼性低下をもたらしているので、信頼性の高いリーマ工具を提供する。【構成】研削加工又は切削加工で製造したリーマの表面の一部又は全部に、更に物理的及び／又は物理化学的な衝撃を与えることで、表面にいっそうの圧縮残留応力を富化したことを特徴とする高精度高靭性リーマであり、また、表面の一部又は全部に軟質又は硬質物質を被覆したリーマにおいて、該表面にマクロ粒子が実質的に突出していないことを特徴とする高精度高靭性リーマである。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
研削加工又は切削加工で製造したリーマの表面の一部又は全部に、更に物理的及び／又は物理化学的な衝撃を与えることで、表面にいっそうの圧縮残留応力を富化したことを特徴とする高精度高靭性リーマ。
【請求項２】
表面の一部又は全部に軟質又は硬質物質を被覆したリーマにおいて、該表面にマクロ粒子が実質的に突出していないことを特徴とする高精度高靭性リーマ。
【請求項３】
研削加工又は切削加工で製造したリーマの表面の一部又は全部に、更に物理的及び／又は化学的な処理を加え、表面の一部又は全部に軟質又は硬質物質を被覆したリーマの表面にマクロ粒子が実質的に突出していないようにしたことを特徴とする高精度高靭性リーマ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、リーマ穴、プレス穴などの下穴をくり広げ高精度の仕上げ穴をうるリーマに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来からリーマ穴、プレス穴などの下穴をくり広げ高精度の仕上げ穴をうるリーマは溶製ハイスや粉末ハイス、超硬合金製が用いられている。その製造に当ってはダイヤ砥石による研削加工が一般的であるが、切削加工による製造も考えられる。超硬合金を加工するとよく知られているように、表面に圧縮応力が誘引される。このことは、加工する場合には好都合となる場合が多い。概して、リーマがチッピングや折損の事故に遭遇するのは局所的に材料の持つ引張強度以上の応力が外部から負荷される場合である。一般に材料の引張強度は圧縮強度の約１／３であり、圧縮応力に対しては強いが、引張応力にはそれほど強くない。外部応力は当然表面から負荷されるので予め圧縮残留応力がリーマの表面に存在していると、その圧縮応力分だけ強度が増し、リーマの信頼性が向上する。また、他の工具と同様、表面に軟質又は硬質物質を被覆するとリーマの耐久性や信頼性が向上する。軟質物質の被覆は工具表面の切欠き靭性を向上させ、硬質物質の被覆は耐摩耗性を向上させ、結果として、工具の信頼性と耐久性が向上する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、穴自体の小径化や精度が増していく現在、多くの課題が浮き彫りになってきた。突発的なチッピングや折損の発生頻度が増加し、工具としての信頼性が大きく低下する結果となっている。また、被覆リーマに関しては、その被覆手段は密着性の点からアークイオンプレーティング（以下、ＡＩＰと記す。）が主流であるが、ワークが難加工材質へと移行するに伴い、予期せぬ寿命低下が生じているのである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
これらの課題を解決するため、本発明者らは鋭意検討を行った。その結果、ワーク材質の変化、加工の微細化、高精度化が根本原因で、従来以上の負荷が工具に加わり、切粉の工具への溶着が工具の信頼性低下の直接原因をもたらすことが明らかとなった。工具の信頼性低下の主なる原因が推定できたので、次にその解決策を探った。もっとも効果が大きかったのはショットブラストや磁気ラップで代表されるもので、何らかのメディアを用いてリーマの表面を物理的に叩いて圧縮応力を印加したり、何らかのメディアを表面に沿って滑らせ表面粗さを小さくしたりする方法である。また、表面をプラズマ中で被爆させる物理化学的な手法を用いて表面に圧縮応力を発生させるのも１手段である。従って、第１の発明として、研削加工又は切削加工で製造したリーマの表面の一部又は全部に、更に物理的及び／又は物理化学的な衝撃を与えることで、表面にいっそうの圧縮残留応力を富化したことを特徴とする高精度高靭性リーマである。
【０００５】
被覆工具については、殆ど例外なく被覆表面に異常成長粒子や巨大クラスタリング粒子、いわゆるマクロ粒子、が付着して、表面粗さを悪くしたり、切粉の溶着現象を生じせしめている。そのため被覆後上述と同様の処理を行うと信頼性が極めて向上する。勿論、被覆前にショットブラストなどの処理をしてから被覆処理を行い、更に、被覆後ショットブラスト、磁気ラップ、プラズマ処理などの処理を行うことは更に大きな効果が期待できる。第２の発明として、表面の一部又は全部に軟質又は硬質物質を被覆したリーマにおいて、該表面にマクロ粒子が実質的に突出していないことを特徴とする高精度高靭性リーマであり、第３の発明として、研削加工又は切削加工で製造したリーマの表面の一部又は全部に、更に物理的及び／又は化学的な処理を加え、表面の一部又は全部に軟質又は硬質物質を被覆したリーマの表面にマクロ粒子が実質的に突出していないようにしたことを特徴とする高精度高靭性リーマである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本願発明は、下穴をくり広げるリーマに関する。リーマでは本発明の実施例は無い。その効果は後に実施例で示すが極めて大きい。本発明では研削加工などで一旦完成した工具に更にショットブラストなどの処理を施して圧縮残留応力を高めることで効果が発揮される。圧縮応力の上昇分だけ信頼性が高まる。
【０００７】
軟質物質とは便宜的であるが超硬合金基体よりも硬さが低い物質を称した。例えば、ＣｒやＮｉ或いはＣｒＮなどの被覆物質を意味する。超硬合金の硬さは通常ビッカース硬さで１４００以上あるので、硬さがＨＶ１４００未満を軟質物質とする。硬質物質とは反対に超硬基体よりも硬い物質を便宜的に称したもので、工具分野で用いられるのは、例えば、周期律表で４ａ、５ａ、６ａ族、Ａｌの炭化物、窒化物、酸化物、硼化物あるいはそれらの混合物若しくは固溶体などを意味する。これらの物質は通常耐火物と呼称され硬くて、安定な物質である。これら硬質物質を被覆する場合、往々にして異常成長粒子や、マクロ粒子として被覆表面に突起物を形成する。被覆表面にこのような突起物が存在すると、切粉の溶着や流れを阻害することになり、そのことが切刃への負担を大きくし、結果として工具寿命を縮めたり、信頼性を低下させたりする。ショットブラスト、磁気研摩、プラズマ処理などで、表面の突起物を除去したり、それに加えて圧縮残留応力を負荷したりすると、切刃への負担が減少すると共に、膜の強度が向上して、結果として工具の信頼性が向上する。そう云った意味で被覆表面の突起物を実質的に除去することは、本発明の趣旨に叶う。
【０００８】
本発明においてリーマの刃径が１０ｍｍ以下においてその効果があり、５ｍｍ以下で極めてその効果が大きい。工具の刃径が小さくなり、そのため工具への負担は激増する。本発明はそう云った場合に特に効果が大きいのである。しかしながら、１０ｍｍを超えた場合に本発明の効果が全く無くなる訳では無く、本発明はそれなりに価値は大きい。
【０００９】
【実施例】
硬さがＨＲＣ６７の粉末ハイスの丸棒を用いて、刃径１０、５、３ｍｍのリーマを研削加工で製作した。作製したリーマに、表１に示す処理それぞれ行ない、本発明例及び比較例を製作した。
【００１０】
【表１】
2004098183.tif 000002
【００１１】
次に、被削材Ｓ５５Ｃを用いて、表２に示す条件で、リーマの加工テストを実施した。表３にその結果を示す。
【００１２】
【表２】
2004098183.tif 000003
【００１３】
【表３】
2004098183.tif 000004
【００１４】
リーマの刃径３ｍｍの例は、ドリルであけたφ２．９ｍｍの下穴に、リーマ刃によって最終仕上げを行う加工であり、仕上げ面を考慮し、低速で実施した。本発明例２は、ブラストを行い残留応力を高めた例であり、１０本実施した中で９本が１０００穴の加工を行うことが出来た。残留応力を付与することにより剛性が高めることが出来たためと考えられる。次に、本発明例５の磁気研磨を行った例では、リーマの研削面が平滑化、具体的には梨地状に平滑化されるため、１０本中１０本が１０００穴の加工を行うことが出来た。更に、本発明例６のプラズマボンバー処理を行い、残留応力を高めた例では、本発明例２よりも更に向上した。
また、比較例４の無処理では、１０本中２本しか１０００穴加工できず、残り８本はボーリング刃のチッピングにより、面粗度が劣化したので、加工を中止した。
【００１５】
本発明例７及び本発明例８のように、被覆を行った後にショットブラスト又は磁気研磨を行った例では、本発明例５と同様に、皮膜の表面が平滑化され、具体的にはマクロ粒子等が除去され、皮膜表面の凹凸が減少し、平滑化されるため、１０本中１０本が１０００穴の加工を行うことが出来た。比較例９、比較例１０は、それぞれＣｒＮ、ＴｉＮ膜を被覆した例で、１０本中４本しか１０００穴加工できなかったが、マクロ粒子等の脱落によるチッピング、溶着による分離損傷等によるチッピングにより、面粗度が劣化したので、加工を中止した。
【００１６】
以上φ３ｍｍで説明したが、本発明例３のφ５ｍｍ、本発明例１のφ１０ｍｍでも、ショットブラスト処理により、１０本実施した中で、それぞれ７本、１０本が１０００穴の加工を行うことが出来た。
【００１７】
【発明の効果】
本発明を適用することにより、突発的なチッピングや折損の発生頻度が減少し、工具としての信頼性を高めることが出来た。また、被覆リーマにおいても、同様に信頼性を高めることができた。