(57)【要約】【課題】バリの発生を抑制でき、所望する穴径を得ることができる、リーマ及び穴の加工方法を提供する。【解決手段】円柱状であり、中心線の周りに予め設定された回転方向に回転する、円柱部と、前記円柱部の外周面に設けられ、アッパーカットとなるような方向にねじれて伸びる、刃部と、前記円柱部内に設けられ、切削液が導入される、切削液流路と、前記円柱部の外周面に形成され、前記切削液流路に接続される、排出口群とを具備する。前記切削液流路は、切削液が前記排出口群から後端側へ向かって排出されるように、伸びている。【選択図】図４
2012101322.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円柱状であり、中心線の周りに予め設定された回転方向に回転する、円柱部と、
前記円柱部の外周面に設けられ、アッパーカットとなるような方向にねじれて伸びる、刃部と、
前記円柱部内に設けられ、切削液が導入される、切削液流路と、
前記円柱部の外周面に形成され、前記切削液流路に接続される、排出口群と、
を具備し、
前記切削液流路は、切削液が前記排出口群から後端側へ向かって排出されるように、伸びている
リーマ。
【請求項２】
請求項１に記載されたリーマであって、
前記刃部は、先端側に向かって前記回転方向に伸びるように、ねじれている
リーマ。
【請求項３】
請求項１または２に記載されたリーマであって、
前記排出口群は、複数の排出口を有しており、
前記切削液流路は、
前記円柱部の中心軸に沿って伸びる、幹部と、
それぞれが一端で前記幹部に接続され、他端で前記複数の排出口の各々に接続される、複数の枝部とを有し、
前記複数の枝部の各々は、前記幹部から後端側に向かって伸びている
リーマ。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載されたリーマであって、
前記刃部のねじれ角は、３０°以上、５０°以下である
リーマ。
【請求項５】
リーマを回転させる工程と、
回転するリーマを用いて、被加工板に予め形成された穴を加工する工程と、
を具備し、
前記リーマは、
円柱状の円柱部と、
前記円柱部の外周面に設けられ、ねじれながら伸びる、刃部とを備え、
前記回転させる工程は、アッパーカットとなるような方向に前記リーマを回転させる工程を含み、
前記加工する工程は、
前記円柱部の内部に切削液を導入する工程と、
導入された切削液を、前記円柱部の外周面から後端側へ向かって排出する工程とを含んでいる
穴の加工方法。
【請求項６】
請求項５に記載された穴の加工方法であって、
前記被加工板は、金属板を含んでいる
穴の加工方法。
【請求項７】
請求項６に記載された穴の加工方法であって、
前記被加工板は、更に、第１繊維強化プラスチック板を含み、
前記金属板と前記繊維強化プラスチック板とは、積層されている
穴の加工方法。
【請求項８】
請求項７に記載された穴の加工方法であって、
前記被加工板は、更に、第２繊維強化プラスチック板を含み、
前記金属板は、前記第１繊維強化プラスチック板と前記第２繊維強化プラスチック板との間に挟まれている
穴の加工方法。
【請求項９】
請求項５乃至８のいずれかに記載された穴の加工方法であって、
前記刃部のねじれ角は、３０°以上、５０°以下である
穴の加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リーマ及び穴の加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
被加工材に設けられた穴の形状を整えるために、リーマが用いられることがある。
【０００３】
上記に関連して、特許文献１（特許第２７２４１２０号公報）には、複合材料加工用リーマが開示されている。特許文献１には、先端部に向かうに従って予め設定された回転方向と反対方向へねじれるねじれ溝を形成する点、切れ刃部の先端からシャンク部に向かうに従って外径が増加する食付き部と、食付き部に続いてシャンク部に向かうに従って外径が０．０５〜０．２５ｍｍ／１００ｍｍの割合で減少するバックテーパ部とを切れ刃部に形成する点、食付き部の外周切れ刃の反対方向に隣接して０．０５〜０．２０ｍｍの幅寸法のマージン部を形成する点、及びマージン部に続いて２０〜３０°の逃げ面を設ける点が開示されている。特許文献１には、このような構成を採用することにより、複合材料加工用リーマの切削抵抗が好適に低減できる点、仕上げ面が荒らされない点、及び食付き部から発生した切りくずは前方すなわちリーマの先端方向へ排出される点が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第２７２４１２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、リーマとして、切削液を排出するように構成されたものが用いられることがある。図１は、そのようなリーマの一例を示す概略図である。図１に示されるリーマ１０５は、被加工材１０１に設けられた被加工穴１０４の形状を整えるために用いられる。被加工材１０１は、複合材板１０２及び金属板１０３を有しており、これらは積層されている。リーマ１０５には、刃１０６、及び排出口１０７が設けられている。刃１０６は、回転方向に対して逆方向にねじれて伸びている。また、図示されていないが、リーマ１０５の内部には、切削液が導入される切削液流路が形成されている。排出口１０７は、その切削液流路に接続されている。リーマ１０５は、中心軸ｃ周りに回転方向に沿って回転する。回転するリーマ１０５は、進行方向に沿って送られ、複合材板１０２側から被加工穴１０４に挿入される。また、切削液流路に切削液が導入される。導入された切削液１０９は、排出口１０７を介して、リーマ１０５の進行方向側に向かって排出される。
【０００６】
特許文献１や図１に示されるように、刃１０６が逆方向にねじれて伸びている場合、被加工穴１０４の内壁は、刃１０６の進行方向側に切粉１０８が発生するように、削られる。すなわち、被加工穴１０４は、ダウンカットにより、削られる。このとき、被加工穴１０４の内壁に対しては、刃１０６により、リーマ１０５の進行方向側に向かう力が加わる。ここで、図１に示したように、被加工材１０１には、金属板１０３が含まれる場合がある。進行方向側における金属板１０３の表面部分（図１中、部分Ａ）では、金属板１０３が進行方向側に押され、金属板１０３が変形し、バリが発生してしまうことがある。すなわち、刃１０６が逆方向にねじれて伸びている場合には、金属板１０３にバリが発生してしまう、という問題点がある。
【０００７】
バリの発生を抑制するために、刃１０６が伸びる向きを変更することが考えられる。図２は、リーマ１０５の他の例を示す概略図である。図２に示されるリーマ１０５では、刃１０６が、先端方向に向かうに従い回転方向側（以下、正方向という）へねじれるように伸びている。その他の点については、図１に示される例と同様である。図２に示されるように、刃１０６が正方向にねじれるリーマ１０５を用いた場合、被加工穴１０４の内壁は、進行方向とは反対側（リーマの後端側）に切粉１０８が発生するように、削られる。すなわち、被加工穴１０４は、アッパーカットにより、削られる。アッパーカットによって被加工穴１０４が削られる場合、金属板１０３の表面部分において金属板１０３が進行方向側へ押されることが防止され、バリの発生を抑制することができる。
【０００８】
しかしながら、図２に示した例では、切粉１０８が進行方向の反対側に向かって排出されるのに対し、切削液１０９は進行方向側に排出される。従って、切粉１０８の排出が切削液１０７によって妨げられ、切粉１０８がリーマ１０５に詰まってしまうことがある。その結果、被加工穴１０４の内壁が切粉１０８によって削られ、所望する穴径を得ることができない場合がある。
【０００９】
従って、本発明の課題は、バリの発生を抑制でき、所望する穴径を得ることができる、リーマ及び穴の加工方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係るリーマは、円柱状であり、中心線の周りに予め設定された回転方向に回転する、円柱部と、前記円柱部の外周面に設けられ、アッパーカットとなるような方向にねじれて伸びる、刃部と、前記円柱部内に設けられ、切削液が導入される、切削液流路と、前記円柱部の外周面に形成され、前記切削液流路に接続される、排出口群とを具備する。前記切削液流路は、切削液が前記排出口群から後端側へ向かって排出されるように、伸びている。
【００１１】
この発明によれば、アッパーカットとなるように刃部が形成されているため、被加工材に金属板が用いられていたとしても、バリの発生を抑制することができる。
【００１２】
加えて、切削液は、排出口群から後端側へ向かって排出される。すなわち、切粉と切削液とが同一方向（後端側へ向かう方向）に排出される。そのため、切粉の排出が切削液によって妨げられることがなく、切粉がリーマに詰まることが無い。被加工穴が切粉によって不必要に削られることが防止され、所望する穴径を得ることができる。
【００１３】
本発明に係る穴の加工方法は、リーマを回転させる工程と、回転するリーマを用いて、被加工板に予め形成された穴を加工する工程とを具備する。前記リーマは、円柱状の円柱部と、前記円柱部の外周面に設けられ、ねじれながら伸びる、刃部とを備える。前記回転させる工程は、アッパーカットとなるような方向に前記リーマを回転させる工程を含む。前記加工する工程は、前記円柱部の内部に切削液を導入する工程と、導入された切削液を、前記円柱部の外周面から後端側へ向かって排出する工程とを含んでいる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、バリの発生を抑制でき、良好な仕上げ形状を得ることができる、リーマ及び穴の加工方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】リーマの一例を示す概略図である。
【図２】リーマの他の例を示す概略図である。
【図３】被加工材を示す概略断面図である。
【図４】実施形態に係るリーマを示す側面図である。
【図５】図４のＡＡ’断面を示す断面図である。
【図６】切削液流路及び排出口群の構成を説明するための図である。
【図７】実施形態に係る穴の加工方法を説明するための説明図である。
【図８】ねじれ角の定義を説明するための説明図である。
【図９】実験結果を示すテーブルである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
【００１７】
本実施形態に係るリーマは、被加工材に設けられた穴の形状を整えるために用いられる。本実施形態では、被加工材として、航空機の主翼部材が用いられる場合について説明する。
【００１８】
リーマについて説明する前に、被加工材について説明する。
【００１９】
図３は、被加工材を示す概略断面図である。図３に示されるように、被加工材は、第１複合材板１−１、第２複合材板１−２、及び金属板２を備えている。これらは、金属板２が第１複合材板１−１と第２複合材積層とによって挟まれるように、積層されている。第１複合材板１−１及び第２複合材板１−２は、例えば、ＣＦＲＰ（炭素繊維強化プラスチック）板である。また、金属板２は、例えば、チタン（Ｔｉ）板である。
【００２０】
図３に示されるように、第１複合材板１−１、第２複合材板１−２、及び金属板２は、締結部材４によって永久的に締め付けられている。すなわち、被加工材を分解することは不可能である。また、第１複合材板１−１、第２複合材板１−２、及び金属板２を貫通するように、被加工穴３が設けられている。本実施形態に係るリーマは、この被加工穴３の形状を整えるために用いられる。ここで、被加工材を分解することができないので、加工時に金属板２にバリが発生すると、発生したバリを除去することはできない。従って、このような被加工材を加工する際には、バリが発生しないように被加工穴３の形状を整えることが、強く要求される。
【００２１】
次いで、本実施形態に係るリーマの構成について説明する。
【００２２】
図４は、本実施形態に係るリーマ５を示す側面図である。図４においては、説明の便宜上、一部分において、リーマ５の内部形状が描かれている。
【００２３】
図４に示されるように、リーマ５は、円柱部６、複数の刃部７、切削液流路９、及び排出口群８を有している。
【００２４】
円柱部６は、リーマ５の本体部分を形成しており、円柱状である。円柱部６は、その後端部分において、図示しない回転機構に接続される。回転機構により、円柱部６は、中心軸ｃ周りの回転方向に回転する。
【００２５】
複数の刃部７は、円柱部６の側面に形成されている。各刃部７は、先端側に向かうほど、回転方向と同一方向に向かうように、ねじれている。すなわち、各刃部７は、正方向にねじれている。図５は、図４のＡＡ’断面を示す断面図である。図５に示されるように、各刃部７は、先端部分が回転方向を向くように、形成されている。また、円柱部６の側面には、隣接する複数の刃部７の間に、溝部１２が形成されている。
【００２６】
切削液流路９は、切削液が導入される部分であり、円柱部６の内部に設けられている。一方、排出口群８は、導入された切削液を排出するために設けられており、溝部１２に設けられている。
【００２７】
図６は、切削液流路９及び排出口群８の構成を説明するための説明図である。図６に示されるように、切削液流路９は、幹部９−１、及び複数の枝部９−２を有している。幹部９−１は、中心軸ｃに沿うように伸びている。各枝部９−２は、一端で幹部９−１に接続され、他端で各排出口（８−１〜８−３）に接続されている。ここで、枝部９−２は、幹部９−１から、後端側へ向かって伸びている。このような構成を採用することにより、幹部９−１に導入された切削液は、枝部９−２を介して、各排出口（８−１〜８−３）から後端側に向かって排出される。
【００２８】
続いて、本実施形態に係る穴の加工方法について説明する。図７は、本実施形態に係る穴の加工方法を説明するための説明図である。
【００２９】
図７に示されるように、リーマ５が、回転方向に回転させられる。さらに、切削液１０が切削液流路９に導入される。これにより、切削液１０は、各排出口（８−１〜８−３）から後端側へ向かって排出される。更に、回転するリーマ５を、進行方向に移動させ、被加工穴３内に挿入する。これにより、被加工穴３の内壁が刃部７によって切削され、被加工穴３の形状が整えられる。
【００３０】
ここで、本実施形態においては、刃部７が正方向に向かってねじれている。従って、被加工穴３の内壁は、アッパーカットにより削られ、切粉１１は刃部７の後端側に発生する。発生した切粉１１は、溝部１２に沿ってリーマ５の後端側へ導かれ、排出される。このように、アッパーカットによって被加工穴３を加工することにより、進行方向側における金属板２の表面部分（図中、部分Ａ）において、金属板２が進行方向側へ押されることが防止される。そのため、金属板２にバリが発生することが防止される。
【００３１】
加えて、本実施形態では、切削液１０が後端側に向かって排出される。切削液１０の排出方向は、切粉１１の排出方向と同じである。従って、切削液１０によって切粉１１の排出が妨げられない。切粉１１が溝部１２に詰まってしまうことが防止され、所望する穴径になるように被加工穴３の形状を整えることが可能である。
【００３２】
尚、本実施形態では、被加工材において、金属板２が第１複合材板１−１と第２複合材板１−２とによって永久的に挟まれている場合について説明した。このような場合、既述のように、被加工材を分解することができないため、金属板２にバリが発生すると、バリを除去することができない。従って、バリの抑制が強く要請される。本実施形態に係るリーマ５は、バリの発生を防止できる点において、このような被加工材に対して好適に適用することができる。但し、本実施形態に係るリーマ５が適用される被加工材は、このような被加工材に限定されるものではない。被加工材に金属板が含まれている場合であれば、加工時にバリが発生してしまうことがある。金属板にバリが発生すると、バリ取り作業が必要になる。従って、被加工材として金属板を含むものが用いられる場合であれば、本実施形態に係るリーマ５を用いることにより、バリの発生を抑制でき、バリ取り作業を省略することが可能になる。
【００３３】
続いて、本実施形態についてより詳細について説明するため、発明者によって行なわれた実験結果について説明する。
【００３４】
（比較例１）
比較例１として、刃部７が逆方向にねじれて伸びるリーマを用意した。また、刃部のねじれ角は、３０°に設定した。図８は、ねじれ角の定義を説明するための説明図である。ねじれ角は、刃部（刃部の先端部）が形成する線と、その線上の１点を通るリーマ５の中心軸ｃに平行な直線とが成す角度である。また、リーマには、切削液が先端側に向かって排出されるように、切削液流路及び排出口を形成した。また、リーマの外径は、１６ｍｍに設定した。
【００３５】
比較例１に係るリーマを、回転速度２００ｒｐｍで回転させ、金属板に設けられた被加工穴を加工した。尚、切削液の流量は、１５〜１７ｍｌ／ｍｉｎに設定した。また、送り速度（リーマの進行速度）は、０．０５ｍｍ／ｒｅｖ．に設定した。加工後に、金属板に発生したバリの高さを測定した。
【００３６】
（実施例１）
実施例１として、刃部７が正方向にねじれて伸びるリーマを用意した。また、刃部のねじれ角を、１０°に設定した。また、リーマに、切削液が後端側に向かって排出されるように、切削液流路及び排出口群を形成した。その他の構成については、比較例１と同様とした。この実施例１に係るリーマを用いて、比較例１と同一条件により、被加工穴を加工した。加工後に、金属板に発生したバリの高さを測定した。
【００３７】
（実施例２）
実施例２として、刃部のねじれ角が３０°であるリーマを用意した。その他の構成については、実施例１と同様である。この実施例２に係るリーマを用いて、比較例１と同一条件により、被加工穴を加工した。加工後に、金属板に発生したバリの高さを測定した。
【００３８】
（実施例３）
実施例３として、刃部のねじれ角が４５°であるリーマを用意した。その他の構成については、実施例１と同様である。この実施例３に係るリーマを用いて、比較例１と同一条件により、被加工穴を加工した。加工後に、金属板に発生したバリの高さを測定した。
【００３９】
（実験結果及び考察）
図９は、実験結果を示すテーブルである。図９に示されるように、比較例１では、バリの高さが０．２ｍｍ以上であった。実施例１では、バリの高さが０．２ｍｍ以上であった。実施例２では、バリの高さが０．１ｍｍ〜０．２ｍｍであった。実施例３では、バリの高さが０．１ｍｍ未満であった。
【００４０】
比較例１と実施例２とを比較すれば、実施例２の方がバリの高さが小さいことが理解される。すなわち、刃部のねじれ方向を正方向に設定し、切削液が後端側へ排出することにより、バリの発生が抑制できることが確認された。
【００４１】
また、実施例１乃至実施例３を比較すれば、ねじれ角が大きいほど、バリの高さが抑制できることが理解される。また、ねじれ角が３０°未満では、０．２ｍｍ以上の高さを有するバリが発生してしまうことが確認された。但し、被加工板に複合材板が含まれる場合には、ねじれ角が５０°を超えると、複合材板部分において毛羽立ちが生じることがあった。従って、毛羽立ちを抑制する観点からは、ねじれ角は５０°以下であることが好ましい。すなわち、ねじれ角は、バリの発生を抑制する観点から３０°以上であることが好ましく、毛羽立ちを抑制する観点から５０°以下であることが好ましい。
【符号の説明】
【００４２】
１  複合材板
１−１  第１複合材板
１−２  第２複合材板
２  金属板
３  被加工穴
４  締結部材
５  リーマ
６  円柱部
７  刃部
８  排出口群
９  切削液流路
９−１  幹部
９−２  枝部
１０  切削液
１１  切粉
１２  溝部
２０  被加工材
１０１  被加工板
１０２  複合材板
１０３  金属板
１０４  被加工穴
１０５  リーマ
１０６  刃
１０７  排出口
１０８  切粉
１０９  切削液
【図１】
2012101322.tif 000003
【図２】
2012101322.tif 000004
【図３】
2012101322.tif 000005
【図４】
2012101322.tif 000006
【図５】
2012101322.tif 000007
【図６】
2012101322.tif 000008
【図７】
2012101322.tif 000009
【図８】
2012101322.tif 000010
【図９】
2012101322.tif 000011