JPS6128448B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、既に穿設された下穴を精度高く加工
する時に使用するリーマ、特に通し穴用として使
用するのに最適なリーマに関し、従来のリーマよ
り遥かに真円度精度が良好で、しかも容易に製作
しうるものを得んとしてなされたものである。

従来のリーマの刃先は、第１図に示すようなも
のであつた。

即ち、同図イ〜ハは一枚刃を示すもので、切刃
Ｚと、これが180゜回転した位置及び他の一ケ所
にガイドとしてランドＬを設けたものであり、同
図ニ及びホは二枚刃を示すもので、夫々180゜回
転した位置に切刃Ｚを設けたもの、及び更に切刃
Ｚ間に夫々ガイドとしてのランドＬを設けたもの
である。

同図ヘは正三角形状に120゜回転した位置に切
刃Ｚを設けた三枚刃のもの、同図トは正方形状に
90゜回転した位置に切刃Ｚを設けた四枚刃のもの
である。

同図チ〜ヌは多数刃の場合の特殊な切刃Ｚの位
置を略図的に示したものであり、同図チは奇数
刃、同図リは偶数刃、同図ヌは不等角の場合を
夫々示している。

しかし、上記従来のリーマにおいては、リーマ
の切刃及びランドの振れをほぼ０にし、リーマを
駆動する回転精度（振れ）又は工作物を駆動する
回転精度（振れ）をほぼ０にして加工できるとし
ても２μ以内の真円度精度をクリアするのは不可
能であり、これが真円度精度の限界であるとされ
ていた。

これは、上記従来のリーマがすべて切刃Ｚより
180゜回転した位置に他の切刃Ｚ又はランドＬが
存在するか（第１図イ〜ホ、ト、リ、ヌ）、又は
切刃Ｚと、これを180゜回転した位置に最も近い
二つの切刃Ｚ又はランドＬを結ぶ線分で形成した
三角形が正三角形を含む二等辺三角形である（同
図ヘ、チ）からであることが判明した。

即ち、第１図ニのように切刃Ｚの180゜回転位
置に他の切刃Ｚがあり、他で下穴と接しない場合
は、切刃Ｚ間を結ぶ線の直交方向にリーマの芯が
移動し、加工穴は等径歪円になりやすく真円とは
ならない。

また、同図イ他等、切刃Ｚの180゜回転回転位
置に他の切刃Ｚ又はランドＬがあり、更に下穴と
の接点を有する場合を第２図及び第３図に基づい
て説明すると（なお、同図において点Ａは切刃Ｚ
の位置、点Ｂ及び点Ｃは他の切刃Ｚ又はランドＬ
の位置を夫々示している）、第２図において、点
Ａより中心Ｏを中心に180゜回転した点に最も近
い点、即ち点Ｃの他の点、即ちＢから中心Ｏと点
Ａを結ぶ線分（又はその延長線、以下同じ）
に下した垂線と、上記点Ｂから中心Ｏと点Ｃ
を結ぶ線分（又はその延長線、以下同じ）に
下した垂線の長さの比／の値が１よ小
さい程、造円作用で良好である。

これは、点Ａを中心Ｏを中心に180゜回転した
点に最も近い点、即ち点Ｃが直径寸法を決定づけ
る作用があり、点Ｂ（点Ａ及じＣ以外の点）が造
円作用を決定づけることが事例及び経験から理解
でき、点Ｂ及び点Ｃを同図において右方向（時計
回り方向）に設定すると真円度が良好となり、反
対方向に設定すると剛性が高くなる（直径方向の
寸法精度が高くなる）ことが事例及び経験から理
解できることから、上記／の値は上記事項
の造円作用を係数に置き換えたもので、この値が
小さければ小さい程、造円作用を良好としたもの
だからである。

しかるに、この場合第３図に示すように点Ａを
中心Ｏを中心として180゜回転した点と点Ｃとが
一致するため、いかなる点Ｂに対しても点Ｅと点
Ｄとが一致し、常に／＝１となり、造円作
用がなくなり真円とはならない。

即ち、第１図ニに示す二枚刃の場合は上記のよ
うに点Ａと点Ｃとを結んだ線と直交方向にリーマ
の芯が移動して加工穴は等径歪円になり易く真円
とはならない。また、／＝１の場合、点Ａ
を180゜回転した位置に点Ｃがあり、剛性（直径
方向の寸法精度）が最大となる。従つて、剛性が
大きすぎて造円作用は消されてしまい、上記二枚
刃の場合と似たようなリーマの芯の振れを起こし
てしまつて、事例及び経験により奇数の多角形の
加工穴になり易いからである。

また、第１図ヘ及びチのように切刃Ｚと、これ
を180゜回転した位置に最も近い二つの切刃Ｚ又
はランドＬを結ぶ線分で形成した三角形が正三角
形を含む二等辺三角形である場合を第４図に基づ
いて説明すると（なお、同図中の点Ａ、Ｂ及びＣ
は上記と同様である）、点Ａを中心Ｏを中心とし
て180゜回転した点に最も近い点、即ち点Ｃは、
リーマ加工における直径を決定する作用を行う点
であり、他の点、即ち点Ｂは造円作用を行う点で
ある。しかるに、この場合二点鎖線で示すように
△AB′C′は二等辺三角形（正三角形を含む）であ
るため、点B′及び点点C′は共に上記二つの作用
を行う点となり、造円作用を行う点と直径を決定
する作用を行う点が二つずつあることになり、真
円とはならない。これは同じ剛性を持つ基準が点
ＡとB′点ＡとC′のように二つずつあることにな
り、造円作用が消されてしまうため、リーマの芯
の振れを起こして真円とはならないからである。
この場合、事例及び経験により、偶数の多角形に
なり易い。

本発明は上記理論に基づくもので、これを第５
図以下の実施例に基づいて詳細に説明すると、同
図において１は本発明に係るリーマで、刃部２の
後方にシヤンク３を一体に連接した、いわゆるソ
リツドリーマ形式のものであり、フローテイング
チヤツク等に取付けて使用するものである。

４は切刃用、５及び６は夫々第一及び第二ガイ
ド用のランドで、このランド４，５及び６は同一
円周上となるよう、即ち中実円筒形の素材をその
長手方向に直線状に切欠いて形成されている。

このようにランド４，５及び６を三つとしたの
は、円は三点で決まるので、無駄な切刃及びガイ
ドを省き、切刃を一つ、ガイドを二つとするため
であり、また各ランド４，５及び６の幅Ｓは上記
円の直径をｄとした時、 Ｓ＝（１５〜２０）／３６０πｄ 程度に設定し、安定したリーマ加工ができるよう
構成されている。

即ち、ランドの幅Ｓを０（Ｓ＝０）とするとガ
イドの役を果たさなず、喰い込みやビレが発生し
てしまう。また、ランドの幅Ｓが大きすぎても各
ランドの分割角度による造円作用がなくなるの
で、切刃及びランドの角度範囲を180゜以内とし
てこのように設定したのである。

７は上記切刃用ランド４の先端に形成した切刃
で、すくい面８、横逃げ面９及び前逃げ面１０に
より構成されており、喰い付き角αは約30゜に設
定されている。

上記すくい面８は平溝状で、切削屑を前方に排
出させるため、そのラジアル方向のすくい角θ_１
を０を含む正に、アキシアル方向のすくい角θ_２
を０を含む負に夫々設定してある。即ち、ラジア
ル方向のすくい角θ_１を０を含む正に設定するこ
とにより、切削屑を切刃７の外方からこれに沿つ
て中心方向に、アキシアル方向のすくい角θ_２を
０を含む負に設定することによつて、切削屑を切
刃７より軸前方に夫々流させることにより、発生
した切削屑を加工穴の中心方向及び軸前方へ排出
させるのである。

このすくい角θ_１及びθ_２は工作物の材料等に
よつて適宜変更し得ることは勿論である。

１１及び１２は夫々第一及び第二のガイドで、
上記ガイド用ランド５，６の先端外周面を夫々二
段に切欠いて、上記喰い付き角αと同一の角度を
持つ第一のガイド角β_１（α＝β_１）と、これよ
りやや小さい第二のガイド角β_２を形成したもの
であり、その前端面は中心に尖つた円錐面に形成
されて切刃７の喰い付き部とガイド１１，１２の
先端との間に夫々間隔ｔが設けられて、リーマ１
の回転及びこの時の切刃７による切削が阻害され
ないよう構成されている。

このようして間隔ｔを形成したのは切刃７はガ
イド１１，１２に先行しなくては切削にならない
からである。

そして、上記切刃７と、この反回転方向に位置
する上記第一のガイド１１との間の分割角度（中
心角）φ_１は60゜に（φ_１＝60゜）、両ガイド１
１，１２との間の分割角度φ_２は90゜（φ_２＝90
゜）に夫々設定されているが、これは切刃７を
180゜回転した位置にガイド１１，１２を設け
ず、また切刃７とガイド１１，１２とを夫々結ぶ
線分で形成した三角形が正三角形を含む二等辺三
角形とならないよういして、上記従来例の持つ欠
点を除去するためであり、更にリーマ１による切
削の際に発生する切削抵抗の合力Ｒの方向が両ガ
イド１１，１２を結ぶ線分と交わる方向となし、
ガイドとしての役割を果たさせるためである。

これを第１２図以下に基づいて説明すると、
（なお、同図において点Ａは切刃７の位置、点Ｂ
及び点Ｃは夫々ガイド１１及び１２の位置を夫々
示し、第２図乃至第４図で示した点Ａ、Ｂ及びＣ
と夫々対応するものである）、∠BOC＝90゜（＝
φ_２）とすれば、点Ｄは中心Ｏと一致し、＝
（＝半径）となつての長さが最大となり、
上記／の値が最小となるばかりでなく、切
削の際の切削抵抗の合力Ｒの方向を線分と交
叉させるのに十分な長さである。

この切削抵抗の合力Ｒは切削の際に第１２図ロ
で示すように同図下方に生じる主分力R₁と同図
左方向に生じる背分力R₂との合力で、切刃７の
ラジアル方向のすくい角θ_１を０を含む正に設定
してあるため、切削時において切刃７が喰い込み
勝手になるため、この時生じる背分力R₂がこの
すくい角θ_１を負に設定した場合より小さくなつ
て、同図で示すような方向となる。この合力Ｒの
方向は色々な条件より異なつて決定できないが、
切刃７より時計回りに90゜〜180゜の間で、やや
90゜よりの方向にあると思われる。

即ち、∠BOC＜90゜とすれば、の長さが短
くなり、／の値が大きくなるばかりでなく
の長さも短くなり、また∠B′OC＞90゜とすれ
ばの長さが短くなり、更にの長さが長すぎ
て、切削抵抗の合力Ｒがガイド１１，１２へ喰い
込む形で作用し、この喰い込みの発生によつて真
円度精度が悪くなるからである。

従つて∠BOC＝90゜±５゜（＝φ_２）程度が
最適であると考えられる。

また∠AOB＝60゜（＝φ_１）としたのは、こ
れより大きくした方が上記の値を小さくする
上で好ましいのであるが、剛性の面で問題がある
ばかりでなく、第１３図に示すように線分と
上記切削抵抗の合力Ｒとの交点が徐々に片寄り、
切削が不安定で剛性も低下してしまう。更に∠
AOB＜60゜とすれば、の値が大きくなるばか
りでなく、点Ａが180゜回転した位置にガイド１
２が位置することになつてしまうからである。

従つて45゜＜∠AOB（＝φ_１）＜65゜程度が最
適であると考えられる。

そこで∠BOC＝90゜（＝φ_２）、∠AOB＝60゜
（＝φ_１）とすることにより、第１４図で示すよ
うにガイド１１のランドの幅の中心角を20゜にし
ても（上記のように各ランドの幅Ｓを、 Ｓ＝（１５〜２０）／３６０πｄ と設定した時、これを中心角で言い換えると15゜
〜20゜となる。ランドの幅を考慮に入れて造円作
用を考える場合、造円作用の効果がなくなる大き
い角度、つまり20゜を限界として説明する。従つ
て第１４図において、点Ａ、Ｂ及びＣから夫々時
計回りに20゜が各ランド幅の中心角である）、合
計（90゜＋60゜＋20゜）で170゜となりγ＝10゜
となつて、点Ａを含むランドを180゜回転した位
置と点Ｃを含むランドの位置との間に10゜の余裕
を持たせることができ、しかも、上記／＝
√３／２＜１とすることができるのである。

このように∠AOB、∠BOC及びランド幅の中
心角の組合せにおいて、０゜＜γ＜25゜を満足す
るような各角度の許容範囲内で張設する。

なお、本発明に係るリーマ１の材質としては、
通常使用されている工具鋼、高速度鋼等の他に、
超硬Ｍ種、更にはイオンプレイテイングすること
により、ニツケル系耐熱合金などの難削材加工に
適応するようにすることができる。

而して、本発明の使用方法は、通常のリーマと
同様にフローテイングチヤツク等に取付けて回転
させ、適当な切削油剤を注入しつつ下穴の内面を
切削加工して、これを加工穴とするのである。

本発明は上記のような構成であるので、以下の
ような効果がある。

リーマ及びワーク取付け軸の回転精度に関係
なく、リーマ固有の精度を上回る真円度精度の
良好な加工穴が得られ、この精度のリーマを上
回り、従来のリーマより1/10以内の真円度精度
を得ることができる 加工穴のバラツキは少なく拡大シロも少なく
なるばかりでなく、加工面粗度が良好となり、
更に円筒度及び真直度精度も良好となる。

切屑が前方に排出され、切屑詰りがないばか
りでなく、溝長さが短いので剛性が大きく、更
に比較的単純形状なので製作が容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図イ〜ヌは夫々異なる従来のリーマの刃先
を示し、同図イ〜トは夫々断面図、同図チ〜ヌは
夫々略図、第２図乃至第４図はリーマの作用及び
従来の欠点を示す説明図、第５図乃至第１４図は
本発明の一実施例を示し、第５図は正面図、第６
図は側面図、第７図は底面図、第８図は第６図の
−線拡大断面図、第９図及び第１０図は第５
図の−線及び−線断面図、第１１図刃先
部分を示す斜視図、第１２図乃至第１７図は作用
を示す説明図である。 １……リーマ、４，５，６……ランド、７……
切刃、８……すくい面、９，１０……逃げ面、１
１，１２……ガイド、φ_１，φ_２……分割角度、
θ_１，θ_２……すくい角。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ １つの切刃と第一及び第二のガイドを備える
   と共に該切刃及び両ガイドのランドを同一円周上
   に形成し、上記両ガイドの位置を切刃と中心を結
   ぶ線の延長線上からずらすと共に切刃と両ガイド
   を夫々結ぶ線分で形成した三角形が正三角形を含
   む二等辺三角形とならない位置とし、更にすくい
   面のすくい角をラジアル方向で０を含む正に、ア
   キシアル方向で０を含む負に設定し、この切削抵
   抗の合力の方向が上記両ガイドを結ぶ線分と交わ
   る方向となるようにしたことを特徴とするリー
   マ。 ２ １つの切刃と第一及び第二のガイドを備える
   と共に該切刃及び両ガイドのランドを同一円周上
   に形成し、すくい面のすくい角をラジアル方向で
   ０を含む正に、アキシアル方向で０を含む負に設
   定したリーマにおいて、切刃とこの反回転方向に
   位置する第一のガイドとの間の分割角度を約45゜
   〜65゜に、ガイド間の分割角度を約90゜±５゜に
   設定したことを特徴とするリーマ。 ３ 直径をｄとしたとき、各ランドの幅Ｓを Ｓ＝（１５〜２０）／３６０πｄ 程度としたことを特徴とする特許請求の範囲第２
   項記載のリーマ。