(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向に延びる切刃を周方向に１個又は複数個備えたリーマであり、切刃の端縁を内側ほど基端側に寄るように傾斜させて底刃を形成するとともに、切刃の側縁は先端から基端側へ向かって徐々に縮径する先行仕上刃を形成し、該先行仕上刃に基端側へ向かって拡径するテーパー刃を連設し、該テーパー刃には、先行仕上刃の先端径よりも大径で軸芯と略平行な後方仕上刃を連設したリーマにおいて、
前記テーパー刃の傾斜角が３０〜６０度であり、前記先行仕上刃の傾斜角が０．５〜２度であることを特徴とするリーマ。
【請求項２】
切刃を周方向に複数個備えたドリルであり、切刃の端縁を内側ほど基端側に寄るように傾斜させて底刃を形成するとともに、切刃の側縁は先端から基端側へ向かって徐々に縮径する先行仕上刃を形成し、該先行仕上刃に基端側へ向かって拡径するテーパー刃を連設し、該テーパー刃には、先行仕上刃の先端径よりも大径で軸芯と略平行な後方仕上刃を連設したドリルにおいて、
前記テーパー刃の傾斜角が３０〜６０度であり、前記先行仕上刃の傾斜角が０．５〜２度であることを特徴とするドリル。
【請求項３】
請求項１に記載のリーマでワークの仕上穴加工をする方法であって、先行仕上刃でワークの下穴を切削して中仕上げし、この中仕上げした加工面の面粗度を最小の段差とし、この段差以上の仕上げ代を持つ後方仕上刃によって、中仕上げした加工面の最終仕上げを行うことを特徴とする加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リーマ及びドリル並びにリーマを用いてワークの穴を仕上げ加工する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、リーマは刃先を３０〜６０度のテーパーに形成して切刃をワークになじみ易くしている。図８はこのようなリーマによるワークの加工方法を示している。リーマ１０はテーパー刃１１がワークＷに食い込んでいくため、同図(b)に示すようにテーパー刃１１がワークＷを貫く直前に下穴Ｗ１の周縁部が塑性変形し、同図(c)に示すようなバリｂが生じ易い。
【０００３】
そこで、図９に示すようなリーマ２０が提案されている。このリーマ２０は、切刃の端縁を内側ほど基端側に寄るように傾斜させて底刃２１を形成してある。ワークＷの切削に際しては、同図(a)(b)に示すように仕上刃２２の先端が最も深くワークＷに食い込んでいく。このため、同図(c)に示すように仕上刃２２が切削屑ｃを完全に切除し、バリの発生を防止する。この種のリーマ２０は特許文献１に記載されている。
【特許文献１】特許第３５８７５６１号公報（第４図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような底刃２１を設けると、バリが生じなくなるばかりでなく、ワークＷへの食いつきが良くなり、加工能率も良くなるが、ワークＷの仕上げ面は粗くなってしまう。これは、仕上刃２２の先端がワークＷに直接食い込んでいくので、仕上刃２２がワークＷになじみにくくなるためであると考えられる。即ち、バリの発生抑制と面粗さの改善とは相反するものである。また、穴径・同軸度もバリの発生抑制によって悪化することが分かっている。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑み、バリの発生を抑えつつ、面粗さ及び同軸度、穴径を維持できるリーマ及びその加工方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するための本発明のリーマは、切刃の端縁を内側ほど基端側に寄るように傾斜させて底刃を形成するとともに、切刃の側縁は先端から基端側へ向かって徐々に縮径する先行仕上刃を形成し、該先行仕上刃に基端側へ向かって拡径するテーパー刃を連設し、該テーパー刃には、先行仕上刃の先端径よりも大径で軸芯と略平行な後方仕上刃を連設し、テーパー刃の傾斜角を３０〜６０度とし、先行仕上刃の傾斜角を０．５〜２度としたことを特徴とする。
先行仕上刃の傾斜角を２度よりも大きくすると、先行仕上刃の強度が低下し、更に先行仕上刃による切削屑が穴との隙間に入り込んで切削面を傷付けてしまうので、先行仕上刃の傾斜角を２度以下にした。
【０００７】
上記課題を解決するための本発明のドリルは、切刃の端縁を内側ほど基端側に寄るように傾斜させて底刃を形成するとともに、切刃の側縁は先端から基端側へ向かって徐々に縮径する先行仕上刃を形成し、該先行仕上刃に基端側へ向かって拡径するテーパー刃を連設し、該テーパー刃には、先行仕上刃の先端径よりも大径で軸芯と略平行な後方仕上刃を連設し、テーパー刃の傾斜角を３０〜６０度とし、先行仕上刃の傾斜角を０．５〜２度としたことを特徴とする。
先行仕上刃の傾斜角を２度よりも大きくすると、先行仕上刃の強度が低下し、更に先行仕上刃による切削屑が穴との隙間に入り込んで切削面を傷付けてしまうので、先行仕上刃の傾斜角を２度以下にした。
【０００８】
本発明のリーマでワークの仕上穴加工をする方法は、先行仕上刃でワークの下穴を切削して中仕上げし、この中仕上げした加工面の面粗度を最小の段差とし、この段差以上の仕上げ代を持つ後方仕上刃によって、中仕上げした加工面の最終仕上げを行うことを特徴とする。
【０００９】
かかる構成によれば、底刃がワークの下穴の周縁部を切削していくので、底刃がワークを貫通する際に生じる切屑は、底刃によって完全に切除され、下穴の周縁部にバリが発生しなくなる。先行仕上刃は刃先角が鋭角になるので、ワークへの食いつきが良くなり、加工能率が向上するが、仕上げ面は粗くなる。仕上げ面の凹凸は、後方仕上刃による切削に先立ってテーパー刃で均されるため、後方仕上刃がワークになじみ易くなる。そして、先行仕上刃の先端側直径と後方仕上刃の直径との差に相当する量が後方仕上刃による仕上げ代となる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、先行仕上刃による仕上げ面の凹凸が、後方仕上刃による切削に先立ってテーパー刃で均されるため、後方仕上刃がワークになじみ易くなり、面粗度などを維持しつつ、バリの発生を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
【００１２】
図１は本発明のリーマを示す図、図２は同リーマを先端側から見た図、図３は同リーマの切刃を拡大して示す図である。
【００１３】
このリーマ１は、工作機械のチャックにクランプされるシャンク２と、軸方向に延びる切刃３を周方向に１乃至４個備えたヘッド４とからなる。無論、切刃３の個数は４以上であってもよい。
【００１４】
切刃３は、その端縁を内側ほど基端側に寄るように傾斜させて底刃５を形成してある。切刃３の側縁は先端から基端側へ向かって徐々に縮径する先行仕上刃６を形成してある。この先行仕上刃６に基端側へ向かって拡径するテーパー刃７を連設してある。さらに、テーパー刃７には、先行仕上刃６の先端側直径Φ１よりも大径で軸芯と平行な後方仕上刃８を連設してある。
【００１５】
このリーマ１を用いると、底刃５がワーク（図示せず）の下穴の周縁部を切削していくので、底刃５がワークを貫通する際に生じる切屑は、底刃５によって完全に切除され、下穴の周縁部にバリが発生しなくなる。先行仕上刃６は、その刃先角（底刃５と交差する角度θ）が鋭角になるので、ワークへの食いつきが良くなり、加工能率が向上するが、仕上げ面は粗くなる。
【００１６】
この仕上げ面の凹凸は、後方仕上刃８による切削に先立ってテーパー刃７で均されるため、後方仕上刃８がワークになじみ易くなる。そして、先行仕上刃６の先端側直径Φ１と後方仕上刃８の直径Φ２との差ｄに相当する量が後方仕上刃による仕上げ代となる。このように、先行仕上刃６による仕上げ面の凹凸をテーパー刃７で均し、その後、後方仕上刃８による面仕上げを行っているので、後方仕上刃８がワークになじみ易くなり、面粗度が向上する。
【００１７】
なお、テーパー刃７の傾斜角αは３０〜６０度、先行仕上刃６の傾斜角βは０.５〜２度、底刃５の傾斜角γは０〜１５度にするのが好ましい。底刃５の傾斜角γを１５度よりも大きくすると、先行仕上刃６の強度が低下し、実用上問題がある。
また、先行仕上刃６の先端側直径Φ１と後方仕上刃８の直径Φ２との差ｄは、０.０１〜０.０２５mmにするのが好ましい。０.０２５mmよりも大きくすると、先行仕上刃６による切削屑が下穴との隙間に入り込んで切削面を傷付けてしまう。先行仕上刃6の傾斜角βを２度よりも大きくすると、先行仕上刃6の強度が低下し、更に先行仕上刃６による切削屑が穴との隙間に入り込んで切削面を傷付けてしまうので、実用上問題がある。先行仕上刃６の基端側直径Φ３は、先行仕上刃6の強度において、実用上問題ない程度のものとなっている。
【００１８】
ところで、テーパー刃７には、先行仕上刃６の先端側直径Φ１よりも大径で軸芯と平行な後方仕上刃８を連接してあると前述したが、実際は、後方仕上刃８は、基端側に向かって僅かに縮径して切刃を構成している。これは、先行仕上刃６及び後方仕上刃８に切削されて、その切削熱で熱膨張したワークの穴内面が冷えて熱収縮する際の、工具側の逃げ代を構成しているためである。この逆テーパー（後方仕上刃８）は、先行仕上刃６の逆テーパ（傾斜角β）と比較して、軸芯に略平行といってよい程の、緩やかなテーパーである。
【００１９】
図４は本発明のリーマ１と図９のリーマ２０によるバリの発生を比較している。本発明のリーマ１によると、出口側のバリの発生が大幅に抑制されているのが分かる。なお、僅かではあるが、入口側でもバリの発生が抑制されている。
【００２０】
図１０と図１１は、図４においてバリ発生の抑制効果が確認された本発明のリーマ1による実験データで、前者は面粗度を、後者は同軸度を測定したものである。図の縦軸の上限と下限は公差を表し、横軸は加工数を表している。加工数が増えて推移しても、面粗度は安定して公差範囲内にあることが分かる。同軸度においても、安定して公差範囲内にあることが分かる。
【００２１】
図１２も、図４においてバリ発生の抑制効果が確認された本発明のリーマ１による実験データで、孔径の加工精度を表している。図１０及び図１１と同様、図の縦軸の上限と下限は公差を表している。図中、ＸのプロットとＹのプロットがしてあるが、前者は孔壁のＸ方向の最大径の測定値、後者は孔壁のＹ方向の最大径の測定値である。図１２(a)は孔径Φの目標値が１４.０ｍｍのときの、平面視Ｘ−Ｙ座標位置、同図（b）は孔径Φの目標値が１３.５ｍｍのときの、平面視Ｘ−Ｙ座標位置、同図（c）は孔径Φの目標値が８.０ｍｍのときの、平面視Ｘ−Ｙ座標位置である。
【００２２】
図１２から分かるとおり、加工数が増えて推移しても、孔径の精度も安定して公差範囲内にあることが分かる。以上のことから、バリの発生を抑えつつ、面粗さ、同軸度、孔径を公差内に収められるのが確認された。
【００２３】
ところで、図５に示すような段付穴の加工に使用するリーマ１Ａの場合、各切刃３Ａ,３Ｂ,３Ｃを以上のように形成すればよい。
【００２４】
一方、図６に示すドリル刃３０については、図７に示すように切刃３１の先端部に螺旋溝３２を形成することで、内側ほど基端側に寄るように傾斜した底刃３５を形成すればよい。このようにすると、本発明のリーマ１の底刃５と同様の作用が生じ、バリの発生を防止することができる。また、端縁が底刃３５である切刃３１に、本発明のリーマ1の先行仕上刃６、テーバー刃７、後方仕上刃８と同様の、先行仕上刃３６、テーパー刃３７、後方仕上刃３８を有する切刃３３を備えるようにすればよい。このようにすると、本発明のリーマ1と同様の作用が生じ、バリの発生を抑えつつ、面粗さ、同軸度、穴径を公差内に収めることができる。
【００２５】
なお、以上の実施形態では、切刃について何も説明しなかったが、直刃（まっすぐな刃）であっても、ねじれ刃（ドリルに用いられるような、ねじれている刃）であっても、同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明のリーマを示す図。
【図２】同リーマを先端側から見た図。
【図３】同リーマの切刃を拡大して示す図。
【図４】本発明と従来のリーマによるバリの発生を比較する実験データ。
【図５】図１の変形例を示す図。
【図６】ドリル刃を示す図。
【図７】図６の点線枠Ａ内を拡大して示す図。
【図８】従来のリーマによる加工方法を説明する図。
【図９】従来の別のリーマによる加工方法を説明する図。
【図１０】本発明のリーマによる実験データ（面粗度）。
【図１１】本発明のリーマによる実験データ〈同軸度〉。
【図１２】本発明のリーマによる実験データ（孔径の精度）。
【００２７】
（a）：孔径の目標値が１４.０ｍｍのときの、平面視Ｘ−Ｙ座標位置
（b）：孔径の目標値が１３.５ｍｍのときの、平面視Ｘ−Ｙ座標位置
（c）：孔径の目標値がΦ８.０ｍｍのときの、平面視Ｘ−Ｙ座標位置
【符号の説明】
【００２８】
１      リーマ
２      シャンク
３      切刃
４      ヘッド
５      底刃
６      先行仕上刃
７      テーパー刃
８      後方仕上刃
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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