バニシングドリルリーマ
【課題】加工穴の位置精度および加工径精度を高めることの可能なバニシングドリルリーマを提供する。
【解決手段】シャンク２に連なるドリル本体３に形成されたウェブの径外側に、軸方向から見て略扇状の３個の枝部７が軸方向に延びて形成される。この３個の枝部７のそれぞれ回転方向後方に、３個の分岐枝８が軸方向に延びて形成される。３個の枝部７の軸方向前端に３枚のドリル刃１１が形成される。３個の分岐枝８の軸方向前端に３枚のリーマ刃１２が形成される。このリーマ刃１２の径方向最外端から連なる３枚の案内面１４が分岐枝の径方向外側に形成される。穴あけ加工を行う際、３枚のドリル刃１１がバニシングドリルリーマ１を回転方向に位相の異なる三方から支持するので、バニシングドリルリーマ１に作用する応力が均衡し、軸ブレが抑制される。この状態で、３枚のリーマ刃１２により穴の内壁に精密な仕上げ加工が行なわれる。
【解決手段】シャンク２に連なるドリル本体３に形成されたウェブの径外側に、軸方向から見て略扇状の３個の枝部７が軸方向に延びて形成される。この３個の枝部７のそれぞれ回転方向後方に、３個の分岐枝８が軸方向に延びて形成される。３個の枝部７の軸方向前端に３枚のドリル刃１１が形成される。３個の分岐枝８の軸方向前端に３枚のリーマ刃１２が形成される。このリーマ刃１２の径方向最外端から連なる３枚の案内面１４が分岐枝の径方向外側に形成される。穴あけ加工を行う際、３枚のドリル刃１１がバニシングドリルリーマ１を回転方向に位相の異なる三方から支持するので、バニシングドリルリーマ１に作用する応力が均衡し、軸ブレが抑制される。この状態で、３枚のリーマ刃１２により穴の内壁に精密な仕上げ加工が行なわれる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、本発明は、リーマ付ドリルの一種であって、特に高速高送り用バニシングドリルリーマに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、一本の工具に荒削り用の２枚のドリル刃と、仕上げ加工用の２枚のリーマ刃を備えたバニシングドリルリーマが知られている（特許文献１参照）。２枚のドリル刃は、回転方向に１８０°の位相差で設けられている。また、２枚のリーマ刃は、それぞれドリル刃より９０°回転方向後方、かつ、ドリル刃より軸方向後方に設けられている。
このバニシングドリルリーマによってワークに穴あけ加工を行う際、先ず、ドリル刃によってワークに下穴があけられる。続いて、リーマ刃によって下穴の内壁が仕上げ加工される。これにより、高精度な穴加工が１工程に集約され、加工時間を短縮することが可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第２５７２１２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、バニシングドリルリーマは、例えば予め鋳抜穴の形成されたアルミからなるワークに穴あけ加工をすることに用いられる。このとき、目標とする加工穴の中心と鋳抜穴の中心とがずれていると、特許文献１のバニシングドリルリーマは、穴あけ加工時の軸ブレが大きくなる。したがって、「穴あけ加工された加工穴の中心位置が目標とする加工穴の中心位置からずれる」、「加工穴の径が目標とする加工穴の径より大きくなる、又は小さくなる」等の問題が生じることが懸念されていた。この問題は、目標とする加工中心との鋳抜穴の中心と芯ずれが大きいほど、切削速度又は送り速度が大きいほど顕著に生じるおそれがあった。
本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、加工穴の位置精度および加工径精度を高めることの可能なバニシングドリルリーマを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述した課題を解決するため、本発明の請求項１に記載の発明によると、シャンクの軸方向前方に連なるドリル本体に主幹部が形成される。主幹部の軸方向から見て略扇状の３個の枝部が主幹部の径外側で軸方向に延びて形成される。この３個の枝部のそれぞれ回転方向後方に、３個の分岐枝が軸方向に延びて形成される。分岐枝とその分岐枝の回転方向後方に位置する枝部との間には、軸方向に延びる切屑排出ポケットが形成される。
３個の枝部の軸方向前端に形成される３枚のドリル刃は、径外方向に向かい軸方向後方に傾斜するとともに、回転方向後方に向かい軸方向後方に傾斜する。
３個の分岐枝の軸方向前端に形成される３枚のリーマ刃は、径外方向に向かい軸方向前方に傾斜するとともに、回転方向後方に向かい軸方向前方に傾斜する。また、リーマ刃は、軸方向最先端がドリル刃の軸方向後端より軸方向後方に設けられ、かつ径方向最外端がドリル刃の径方向最外端より径方向外側に設けられる。
３個の分岐枝の径方向外側に形成される３枚の案内面は、横断面が主幹部の中心軸を中心とした円弧状に形成され、３枚のリーマ刃の径方向最外端から連なり軸方向に延びる。
【０００６】
鋳抜穴のあけられたワークに穴あけ加工を行う際、先ず３枚のドリル刃により、鋳抜穴の径を拡げるように下穴があけられる。次いで、３枚のリーマ刃により、下穴の内壁に仕上げ加工がされる。
穴あけ加工の際、３枚のドリル刃には、バニシングドリルリーマに印加される荷重に対する応力及び切削抵抗が作用する。３枚のドリル刃は、バニシングドリルリーマを回転方向に位相の異なる三方から支持するので、バニシングドリルリーマに作用する力が均衡し、バニシングドリルリーマの軸ブレが抑制される。穴開け加工が進むと、３枚のドリル刃と３枚のリーマ刃から軸方向に延びる３枚の案内面とが、バニシングドリルリーマを軸方向と径方向に支持する。このように回転軸の安定した回転状態で、３枚のリーマ刃により下穴の内壁に精密な仕上げ加工が行なわれる。したがって、バニシングドリルリーマは、加工穴の位置精度と加工径精度を高めることができる。
【０００７】
請求項２に記載の発明によると、３枚のドリル刃は、それぞれ回転方向に略１２０°の位相差で設けられ、３枚のリーマ刃もまた、それぞれ回転方向に略１２０°の位相差で設けられる。これにより、穴あけ加工の際、バニシングドリルリーマに三方向から作用する力が均衡する。また、３枚のリーマ刃の傾斜角を小さくすることが可能になるので、リーマ刃に作用する切削抵抗を低減することができる。したがって、バニシングドリルリーマの軸ブレを抑制することができる。
【０００８】
ところで、従来より、バニシングドリルリーマには、ドリル刃に切削液を供給する切削液供給路として、軸方向に通る孔が形成されていた。また、この軸方向に通る孔から、径外方向に分岐する孔を形成し、リーマ刃に切削液を供給していた。これらの孔は鋳造又は孔あけ加工等によって形成されるので、小径のバニシングドリルリーマ対し、小径の切削液供給路を形成することが困難であった。
そこで、請求項３に記載の発明では、枝部と分岐枝との間で軸方向に延びる切削液供給路は、軸方向前端に開口すると共に、径外方向に開口する。これにより、ドリル本体の径外方向から研削加工することで切削液供給路を形成することが可能になる。このため、小径のバニシングドリルリーマに対し、切削液供給路を容易に形成することができる。
また、切削液供給路を流れる切削液は、軸方向前端の開口からドリル刃に供給されると共に、径外方向の開口からリーマ刃に供給される。このため、リーマ刃に切削液を供給する孔を別途形成することなく、加工工数を低減することができる。
さらに、切削液供給路の径外側に壁を設けないので、ドリル本体の中心と切削液供給路との距離を遠くすることが可能になる。これにより、主幹部の径を大きくすることができる。したがって、バニシングドリルリーマの軸ブレが抑制され、加工穴の位置精度と加工径精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１実施形態によるバニシングドリルリーマを示す図である。
【図２】図１のＩＩ方向の矢視図であり、図１に示すバニシングドリルリーマを回転方向に９０°回転した図である。
【図３】図２のＩＩＩ方向の矢視図であり、図２に示すバニシングドリルリーマを回転方向に９０°回転した図である。
【図４】図３のＩＶ方向の矢視図であり、図３に示すバニシングドリルリーマを回転方向に９０°回転した図である。
【図５】図１のＶ方向の矢視図である。
【図６】図１のＶＩ方向の矢視図である。
【図７】図１のＶＩＩ部分の拡大図である。
【図８】本発明の第１実施形態によるバニシングドリルリーマの模式図である。
【図９】本発明の第１実施形態によるバニシングドリルリーマの穴あけ加工の動作を示す特性図である。
【図１０】本発明の第１実施形態によるバニシングドリルリーマの穴あけ加工の動作を示す特性図である。
【図１１】本発明の第１実施形態によるバニシングドリルリーマの穴あけ加工の動作を示す特性図である。
【図１２】本発明の第１実施形態によるバニシングドリルリーマの穴あけ加工の動作を示す特性図である。
【図１３】本発明の第１実施形態によるバニシングドリルリーマのリーマ加工の動作を示す特性図である。
【図１４】従来のバニシングドリルリーマによる加工穴径と、本発明の第１実施形態のバニシングドリルリーマによる加工穴径との比較を示す表である。
【図１５】図１４の表をグラフにしたものである。
【図１６】図１４の表をグラフにしたものである。
【図１７】従来のバニシングドリルリーマによる穴位置精度と、本発明の第１実施形態のバニシングドリルリーマによる穴位置精度との比較を示す表である。
【図１８】図１７の表をグラフにしたものである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明による複数の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態によるバニシングドリルリーマの構成を図１〜図８に示す。本実施形態のバニシングドリルリーマ１は、超硬合金から形成される。シャンク２の軸方向前方に連なるドリル本体３には、ドリル本体３の最大外径より外径の小さい小径部４が先端部から段部５まで形成されている。小径部４の軸方向の長さは、バニシングドリルリーマ１が加工する加工穴の深さに加え、ドリル刃１１とリーマ刃１２の再研磨加工を所定回数行うことの可能な長さに設定されている。
【００１１】
図５に示すように、ドリル本体３には、軸方向から見て中心部に形成される主幹部としてのウェブ６と、このウェブ６の径外側に略扇状に形成される３個の枝部７と、３個の枝部７のそれぞれ回転方向後方に設けられる３個の分岐枝８が形成されている。ウェブ６、枝部７及び分岐枝８は、ドリル本体３の軸と平行に軸方向に延びている。
なお、図５ではウェブ６を破線によって概念的に区分し、図７では枝部７と分岐枝８を破線によって概念的に区分しているが、ウェブ６、枝部７及び分岐枝８は、ドリル本体３を研削加工することで、一体に形成されるものである。
【００１２】
本実施形態では、ウェブ６の直径Ｄ１は、小径部４の直径Ｄ２の約１／３に形成されている。なお、ウェブ６の直径Ｄ１は、小径部４の直径Ｄ２の約１／３以上に形成してもよい。ウェブ６の直径Ｄ１を大きくすることで、バニシングドリルリーマ１の剛性が高くなる。但し、ウェブ６の直径Ｄ１を大きくすると、切屑排出ポケット９の容積が小さくなる。
３個の枝部７は回転方向に略均等間隔で設けられている。本実施形態では、３個の枝部７は、それぞれ回転方向に約１２０°の位相差で形成されている。
３個の分岐枝８は、３個の枝部７のそれぞれ回転方向後方に略同一の位相差で設けられている。分岐枝８の回転方向前側の面は、バニシングドリルリーマ１の半径方向と略一致するように形成されている。分岐枝８の回転方向後側の面は、ウェブ６の外径から分岐枝８の回転方向前側の面と平行に形成されている。
【００１３】
分岐枝８と、その分岐枝８の回転方向後方に位置する枝部７との間には、それぞれ切屑排出ポケット９が形成されている。本実施形態では、３個の切屑排出ポケット９は、分岐枝８の回転方向後側の面と、その分岐枝８の回転方向後方に位置する枝部７の回転方向前側の面とのなす角θが約７５°で形成されている。
枝部７と分岐枝８との間に、切削液供給路１０が形成されている。切削液供給路１０は、軸方向に延び、軸方向前端に開口すると共に、径外方向に開口している。切削液供給路１０は、回転方向前側の面と、回転方向後側の面とが略平行に形成され、径内方向の面が円弧状に形成されている。
切削液供給路１０は、軸方向後方で、シャンク２の軸方向後端部から通じる切削液供給孔１３に連通している。これにより、切削液供給孔１３から切削液供給路１０に切削液が供給される。切削液供給路１０に供給された切削液は、切削液供給路１０内を旋回しながら軸方向に流れ、ドリル刃１１とリーマ刃１２と案内面１４に供給される。
【００１４】
３枚のドリル刃１１は、それぞれ３個の枝部７の軸方向前端に形成される。ドリル刃１１は、主幹部の中心から径外方向に向かい軸方向後方に傾斜すると共に、回転方向後方に向かい軸方向後方に傾斜するように形成される。
３枚のドリル刃１１の軸方向の高さは、略同一に形成される。本実施形態では、３枚のドリル刃１１の軸方向の高さは、１／１００ｍｍ以下の精度で形成されている。
図８に示すように、ドリル刃１１の先端角αは、１１０°≦α≦１８０°の範囲で形成される。α≦１８０°としたのは、切削抵抗を低減し、穴あけ時の加熱を防ぐためである。一方、１１０°≦αとしたのは、穴あけ時にドリル刃１１から径内方向に作用する分力を小さくすることで、ワークに予め設けられた鋳抜穴の中心と目標とする加工中心とがずれている場合、バニシングドリルリーマ１の求心性を低減するためである。なお、本実施形態において、ドリル刃１１の先端角αは、１４０°≦α≦１６０°の範囲が理想である。ただし、ドリル刃１１の先端角αは、加工物の寸法に制約されるため、指示がある場合はその指示に従う。
【００１５】
３枚のリーマ刃１２は、それぞれ３個の分岐枝８の軸方向前端に形成される。リーマ刃１２は、径外方向に向かい軸方向前方に傾斜するとともに、回転方向後方に向かい軸方向前方に傾斜して形成されている。また、リーマ刃１２の径方向最外端は、ウェブ６の中心軸を中心とした円弧状に形成されている。
リーマ刃１２のすくい角βは、０°＜β≦３０°の範囲で形成される。０°＜βとしたのは、送り方向の切削抵抗を低減することで切削能力を高めると共に、切屑を径内側に導くことで切削面に切屑が入り込むことを抑制するためである。一方、β≦３０°としたのは、刃欠けの危険度を低減するためである。なお、本実施形態において、リーマ刃１２のすくい角βは、５°≦β≦１５°の範囲が理想である。
【００１６】
図７に示すように、バニシングドリルリーマ１を径方向から見たときのリーマ刃１２の傾斜角γは、３°≦γ≦３０°の範囲で形成される。３°≦γとしたのは、リーマ刃１２の軸方向の長さが、穴あけ時の送り量より小さくなると、ドリル刃１１で形成した下穴の内壁をリーマ刃１２が切削することができなくなるからである。一方、γ≦３０°としたのは、下穴の内壁に当接する面を広くすることで、下穴の内壁とリーマ刃１２との溶着を抑制し、加工精度を高めるためである。リーマ刃１２の傾斜角γを小さくすると、下穴の内壁の一定面積に対してリーマ刃が当接する面が広くなることで、切削抵抗が低減する。これにより、リーマ刃１２と下穴の内壁との溶着が抑制され、加工精度が高まる。また、切削抵抗の低減により、軸ブレが抑制される。
なお、本実施形態において、リーマ刃１２の傾斜角γは、５°≦γ≦１５°の範囲でよく使用され、好ましくは７°≦γ≦１３°の範囲である。
【００１７】
また、図８に示すように、リーマ刃１２は、軸方向最先端がドリル刃１１の軸方向最後端より軸方向後方に設けられ、かつ径方向最外端がドリル刃１１の径方向最外端より径方向外側に設けられる。これにより、ドリル刃１１で形成された下穴の内壁をリーマ刃１２で仕上げ加工することが可能になる。
本実施形態では、リーマ刃１２の軸方向最先端（回転方向最後端かつ径方向最外端）と、ドリル刃１１の回転方向最前端かつ径方向最外端との軸方向の距離δが、約２ｍｍで形成されている。但し、距離δについては、加工物の指示に従うことが多く、自由度がある。
また、本実施形態では、ウェブ６の中心軸からリーマ刃１２の径方向最外端までの距離と、ウェブ６の中心軸からドリル刃１１の径方向最外端までの距離との差εが約０．１ｍｍで形成されている。但し、この距離の差εについては、０．０１〜０．２ｍｍの範囲で形成するのが主流であり、本実施形態では、約０．１ｍｍで形成されている。
【００１８】
３枚の案内面１４は、それぞれ３個の分岐枝８の径方向外側に形成される。３枚の案内面１４は、横断面がウェブ６の中心軸を中心とした円弧状に形成され、３枚のリーマ刃１２の径方向最外端に連なり軸方向に延びている。これにより、案内面１４は、リーマ刃１２による仕上げ加工のされた加工穴の内壁に摺接し、バニシングドリルリーマ１を径方向に支持する。
【００１９】
本実施形態のバニシングドリルリーマ１の動作を説明する。
本実施形態では、例えば、予め鋳抜穴の形成されたアルミからなるワークに穴あけ加工をする場合を説明する。図９〜図１２では、ワーク２０の鋳抜穴２１の中心Ｏ１と目標とする加工穴の中心Ｏ２とがずれている。なお、図９〜図１２において、バニシングドリルリーマ１の断面のハッチングは省略している。
先ず、図９に示すように、目標とする加工穴の中心Ｏ２から鋳抜穴２１の中心Ｏ１がずれた方向と反対側がドリル刃１１により削られる。このとき、バニシングドリルリーマ１には、ドリル刃１１の先端角αと送り量に応じて、ドリル刃１１に作用する応力Ｆの分力Ｆ１が径内方向の一方に作用する。また、バニシングドリルリーマ１には、ワーク２０の切削面とドリル刃１１との当接面積、及び切削速度に応じて切削抵抗Ｆ４が作用する。
【００２０】
次に、図１０に示すように、鋳抜穴２１の径外側の全周がドリル刃１１により削られると、バニシングドリルリーマ１は、ドリル刃１１により三方から支持される。このとき、バニシングドリルリーマ１には、３枚のドリル刃１１から径内方向に分力Ｆ１が作用する。また、バニシングドリルリーマ１には、３枚のドリル刃１１から軸方向に分力Ｆ２が作用する。また、３枚のドリル刃１１から回転方向と逆方向に切削抵抗Ｆ４が作用する。これにより、バニシングドリルリーマ１に三方向から作用する力が均衡するので、バニシングドリルリーマ１の軸ブレが低減される。
続いて、図１１に示すように、鋳抜穴２１の径がドリル刃１１により拡げられ、ドリル刃１１によって形成された下穴にドリル刃１１の肩部１１１が入ると、バニシングドリルリーマ１は、３枚のドリル刃１１により軸方向と径方向に三方から支持される。これにより、バニシングドリルリーマ１の軸ブレが確実に抑制される。
穴開け加工が進み、図１２に示すように、３枚のドリル刃１１と３枚のリーマ刃１２から軸方向に延びる３枚の案内面１４とが、バニシングドリルリーマ１を軸方向と径方向に支持する。このように軸ブレの抑制された回転状態で、３枚のリーマ刃１２により下穴の内壁に精密な仕上げ加工が行なわれる。
【００２１】
３枚のリーマ刃１２により下穴の内壁に仕上げ加工がされる動作を図１３（Ａ）に示す。
図１３（Ａ）では、回転方向に略１２０°の位相差で形成された３枚のリーマ刃１２の径方向最外端と、そのリーマ刃１２に連なる案内面１４を摸式的に示している。また、実線で示すリーマ刃１２と案内面１４が１２０°回転移動した状態を破線で表わしている。ここで、リーマ刃１２は、１２０°回転するときの軸方向の変位量に対応する斜面の長さωが有効な切刃となる。なお、リーマ刃１２により削れた切屑は、リーマ刃１２の径内方向に導かれ、切削液供給路１０もしくは切屑排出ポケット９から加工穴の外へ排出される。
【００２２】
ここで、従来のバニシングドリルリーマとして、２枚のリーマ刃１２により下穴の内壁に仕上げ加工がされる動作を図１３（Ｂ）に示す。従来のバニシングドリルリーマは、２枚のリーマ刃が回転方向に１８０°の位相差で設けられているものとする。
従来のバニシングドリルリーマは、リーマ刃の有効な切刃の長さω１を、本実施形態のリーマ刃の有効な切刃の長さωと略同じにしている。このため、従来のバニシングドリルリーマは、リーマ刃の傾斜角γ１が本実施形態のリーマ刃の傾斜角γよりも大きくなっている。
つまり、本実施形態のバニシングドリルリーマは、リーマ刃１２の位相差が１２０°であることで、リーマ刃１２の傾斜角γを従来のリーマ刃の傾斜角γ１より小さくすることが可能となる。これにより、下穴の内壁の一定面積に対してリーマ刃の当接する面が広くなることで、切削抵抗が低減する。したがって、リーマ刃１２と下穴の内壁との溶着が抑制され、加工精度を高めることができる。また、バニシングドリルリーマ１の軸ブレを抑制することができる。
【００２３】
本実施形態のバニシングドリルリーマ１により形成した加工穴と、従来のバニシングドリルリーマにより形成した加工穴とを比較した試験結果を図１４〜図１８に示す。
図１４〜図１８では、従来のバニシングドリルリーマを「２枚刃（従来）」と表記し、本実施形態のバニシングドリルリーマ１を「３枚刃（新）」と表記している。
試験では、全長１２０ｍｍ、リーマ刃１２の外径１０φ（ｍｍ）のバニシングドリルリーマ１を使用した。
従来のバニシングドリルリーマとして、２枚のドリル刃と２枚のリーマ刃とを備えたものを使用した。この従来のバニシングドリルリーマは、２枚のドリル刃が回転方向に１８０°の位相差で設けられている。また、２枚のリーマ刃は、それぞれドリル刃より９０°回転方向後方に設けられている。それ以外、従来のバニシングドリルリーマの構成は、本実施形態のバニシングドリルリーマ１の構成と同一である。
【００２４】
試験には、ワークとしてアルミ材を使用し、このアルミ材に鋳抜穴相当の穴をあけていないもの（以下「ムク穴」という）と、鋳抜穴相当の穴として径８φ（ｍｍ）深さ１７ｍｍの穴をあけたものを用意した。アルミ材に鋳抜穴相当の穴をあけたものとしては、鋳抜穴相当の穴と目標とする加工中心とが一致するもの（芯ズレ０ｍｍ）と、鋳抜穴相当の穴と目標とする加工中心との芯ズレが０．２ｍｍ、０．４ｍｍ、０．６ｍｍのものを用意した。
バニシングドリルリーマ１は、回転機のホルダにシャンク２を６０ｍｍクランプして使用し、上記のワークに対し、深さ２０ｍｍの加工穴をあけた。穴あけ加工は、切削液供給孔１３から切削液を供給して行った。
穴あけ加工の条件として、送り速度ｆ：０．１（ｍｍ／ｒｅｖ）において、切削速度Ｖ：１００、Ｖ：１５０、Ｖ：２００（ｍ／ｍｉｎ）を各１０回行なった。また、送り速度ｆ：０．２において、切削速度Ｖ：１００、Ｖ：１５０、Ｖ：２００を各１０回行った。
【００２５】
本実施形態のバニシングドリルリーマ１により形成した加工穴の径の拡大代の試験結果と、従来のバニシングドリルリーマにより形成した加工穴の径の拡大代の試験結果を図１４の表に示す。また、この試験結果をグラフにしたものを図１５および図１６に示す。
ムク穴に穴あけ加工をした場合、本実施形態のバニシングドリルリーマ１は、従来のバニシングドリルリーマに対し、送り速度ｆ：０．１では、拡大代のバラツキが非常に大きい。これは、ムク穴の場合、送り速度ｆ：０．１のとき、切屑の排出性が悪く、軸ブレが生じたものと考えられる。
また、送り速度ｆ：０．２では、拡大代の平均値が負の値になっている。これは、送り速度ｆ：０．２のとき、切屑が大きくなるので、排出性は良くなるが、穴あけ時の摩擦熱により膨張したワークが、穴あけ加工後に収縮したものと考えられる。
【００２６】
従来のバニシングドリルリーマは、芯ズレ０〜０．６（ｍｍ）において、芯ズレが大きくなるに従い拡大代のバラツキが大きくなっている。送り速度ｆ：０．１、切削速度Ｖ：１００〜２００の場合、最小値−０．００５（ｍｍ）、最大値０．０１１（ｍｍ）である。また、送り速度ｆ：０．２、切削速度Ｖ：１００〜２００の場合、最小値−０．００４（ｍｍ）、最大値０．０２６（ｍｍ）である。
【００２７】
これに対し、本実施形態のバニシングドリルリーマ１は、芯ズレ０〜０．６（ｍｍ）において、芯ズレと送り速度に関わらず、拡大代のバラツキが小さい。送り速度ｆ：０．１、切削速度Ｖ：１００〜２００の場合、最小値−０．００４（ｍｍ）、最大値０．００４（ｍｍ）である。また、送り速度ｆ：０．２、切削速度Ｖ：１００〜２００の場合、最小値−０．００４（ｍｍ）、最大値０．００５（ｍｍ）である。
【００２８】
次に、本実施形態のバニシングドリルリーマ１により形成した加工穴の位置度の試験結果と、従来のバニシングドリルリーマにより形成した加工穴の位置度の試験結果を図１７の表に示す。また、この試験結果をグラフにしたものを図１８に示す。
従来のバニシングドリルリーマは、芯ズレ０〜０．６（ｍｍ）において、芯ズレが大きくなるに従い位置度の狂いが大きくなる。また、従来のバニシングドリルリーマは、切削速度と位置度の狂いとの関係は低いものと考えられる。
従来のバニシングドリルリーマは、送り速度ｆ：０．１、切削速度Ｖ：１００〜２００の場合、位置度の狂いは最大０．０５６（ｍｍ）である。また、送り速度ｆ：０．２、切削速度Ｖ：１００〜２００の場合、位置度の狂いは最大０．０８１（ｍｍ）である。
【００２９】
これに対し、本実施形態のバニシングドリルリーマ１は、送り速度ｆ：０．１の場合、切削速度が速くなるに従い位置度の狂いが僅かに大きくなっている。一方、送り速度ｆ：０．２の場合、切削速度と位置度の狂いとの関係は低いものと考えられる。また、本実施形態のバニシングドリルリーマ１は、芯ズレ０〜０．６（ｍｍ）において、芯ズレの大きさと位置度との関係は低いものと考えられる。
本実施形態のバニシングドリルリーマ１は、送り速度ｆ：０．１、切削速度Ｖ：１００〜２００において、位置度の狂いは最大０．０３８（ｍｍ）である。また、送り速度ｆ：０．２、切削速度Ｖ：１００〜２００において、位置度の狂いは最大０．０５１（ｍｍ）である。
【００３０】
本実施形態のバニシングドリルリーマ１は、従来のバニシングドリルリーマに対し、以下の作用効果を奏する。
従来、２枚のドリル刃を備えたバニシングドリルリーマを用いて、予め鋳抜穴の形成されたワークに穴あけ加工をする場合、目標とする加工穴の中心と鋳抜穴の中心とがずれていると、２枚のドリル刃に作用する力が不均衡になる。このため、鋳抜穴の中心と加工穴の中心との芯ズレが大きくなるに従い、加工穴の拡大代のバラツキと位置度の狂いが共に大きくなる。また、送り速度が大きくなるに従い、加工穴の拡大代のバラツキと位置度の狂いが大きくなる。
【００３１】
これに対し、本実施形態のバニシングドリルリーマ１は、３枚のドリル刃１１がバニシングドリルリーマ１を三方で支持する。これにより、３枚のドリル刃１１に作用する応力Ｆ１、Ｆ２が均衡すると共に、切削抵抗Ｆ４が均衡する。このため、バニシングドリルリーマ１の軸ブレが抑制される。穴開け加工が進むと、３枚のドリル刃と３枚のリーマ刃から軸方向に延びる３枚の案内面とが、バニシングドリルリーマ１を軸方向と径方向に支持する。このように軸ブレの少ない回転状態で、３枚のリーマ刃により仕上げ加工がされるので、精度の高い加工穴が形成される。したがって、本実施形態のバニシングドリルリーマは、従来のバニシングドリルリーマと比較して、鋳抜穴の中心と加工中心との芯ズレの大きさに関わらず、拡大代のバラツキと位置度の狂いを小さくすることができる。
【００３２】
ところで、従来のバニシングドリルリーマは、例えば４ｍｍ以下のバニシングドリルリーマに対し、切削液供給路として、軸方向に通る０．４ｍｍ以下の孔を鋳造又は孔あけ加工等によって形成することが困難であった。また、この軸方向に通る孔から径外方向に分岐する孔を形成することで、リーマ刃に切削液を供給していた。
これに対し、本実施形態のバニシングドリルリーマ１は、切削液供給路１０を軸方向前端に開口すると共に、径外方向に開口するように形成した。これにより、ドリル本体３の径外側から研削加工することで、切削液供給路１０を形成することが可能となる。このため、例えば４ｍｍ以下の小径のバニシングドリルリーマ１に対し、切削液供給路１０を容易に形成することができる。
また、切削液供給路１０を流れる切削液は、軸方向前端の開口からドリル刃１１に供給されると共に、径外方向の開口からリーマ刃１２に供給される。このため、リーマ刃１２に切削液を供給する孔を別途形成することなく、加工工数を低減することができる。
さらに、切削液供給路１０の径外側に壁を設けることなく、ドリル本体３の径外側に切削液供給路１０を形成することで、ドリル本体３の中心と切削液供給路１０との距離を遠くすることが可能になる。これにより、ウェブ６の径を大きくすることで、バニシングドリルリーマ１の剛性を高くすることができる。したがって、穴あけ時のバニシングドリルリーマ１の軸ブレが抑制され、加工穴の位置精度と加工径精度を高めることができる。
【００３３】
（他の実施形態）
上述した実施形態では、３個の枝部と３個の分岐枝を備え、３枚のドリル刃、３枚のリーマ刃および３枚の案内面を有するバニシングドリルリーマについて説明した。これに対し、バニシングドリルリーマは、枝部と分岐枝を３個以上備えてもよく、また、ドリル刃、リーマ刃および案内面を３枚以上有するものであってもよい。
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施することができる。
【符号の説明】
【００３４】
１ ・・・バニシングドリルリーマ
２ ・・・シャンク
３ ・・・ドリル本体
４ ・・・小径部
５ ・・・段部
６ ・・・ウェブ（主幹部）
７ ・・・枝部
８ ・・・分岐枝
９ ・・・切屑排出ポケット
１０ ・・・切削液供給路
１１ ・・・ドリル刃
１２ ・・・リーマ刃
１３ ・・・切削液供給孔
１４ ・・・案内面
１１１・・・肩部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、本発明は、リーマ付ドリルの一種であって、特に高速高送り用バニシングドリルリーマに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、一本の工具に荒削り用の２枚のドリル刃と、仕上げ加工用の２枚のリーマ刃を備えたバニシングドリルリーマが知られている（特許文献１参照）。２枚のドリル刃は、回転方向に１８０°の位相差で設けられている。また、２枚のリーマ刃は、それぞれドリル刃より９０°回転方向後方、かつ、ドリル刃より軸方向後方に設けられている。
このバニシングドリルリーマによってワークに穴あけ加工を行う際、先ず、ドリル刃によってワークに下穴があけられる。続いて、リーマ刃によって下穴の内壁が仕上げ加工される。これにより、高精度な穴加工が１工程に集約され、加工時間を短縮することが可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第２５７２１２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、バニシングドリルリーマは、例えば予め鋳抜穴の形成されたアルミからなるワークに穴あけ加工をすることに用いられる。このとき、目標とする加工穴の中心と鋳抜穴の中心とがずれていると、特許文献１のバニシングドリルリーマは、穴あけ加工時の軸ブレが大きくなる。したがって、「穴あけ加工された加工穴の中心位置が目標とする加工穴の中心位置からずれる」、「加工穴の径が目標とする加工穴の径より大きくなる、又は小さくなる」等の問題が生じることが懸念されていた。この問題は、目標とする加工中心との鋳抜穴の中心と芯ずれが大きいほど、切削速度又は送り速度が大きいほど顕著に生じるおそれがあった。
本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、加工穴の位置精度および加工径精度を高めることの可能なバニシングドリルリーマを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述した課題を解決するため、本発明の請求項１に記載の発明によると、シャンクの軸方向前方に連なるドリル本体に主幹部が形成される。主幹部の軸方向から見て略扇状の３個の枝部が主幹部の径外側で軸方向に延びて形成される。この３個の枝部のそれぞれ回転方向後方に、３個の分岐枝が軸方向に延びて形成される。分岐枝とその分岐枝の回転方向後方に位置する枝部との間には、軸方向に延びる切屑排出ポケットが形成される。
３個の枝部の軸方向前端に形成される３枚のドリル刃は、径外方向に向かい軸方向後方に傾斜するとともに、回転方向後方に向かい軸方向後方に傾斜する。
３個の分岐枝の軸方向前端に形成される３枚のリーマ刃は、径外方向に向かい軸方向前方に傾斜するとともに、回転方向後方に向かい軸方向前方に傾斜する。また、リーマ刃は、軸方向最先端がドリル刃の軸方向後端より軸方向後方に設けられ、かつ径方向最外端がドリル刃の径方向最外端より径方向外側に設けられる。
３個の分岐枝の径方向外側に形成される３枚の案内面は、横断面が主幹部の中心軸を中心とした円弧状に形成され、３枚のリーマ刃の径方向最外端から連なり軸方向に延びる。
【０００６】
鋳抜穴のあけられたワークに穴あけ加工を行う際、先ず３枚のドリル刃により、鋳抜穴の径を拡げるように下穴があけられる。次いで、３枚のリーマ刃により、下穴の内壁に仕上げ加工がされる。
穴あけ加工の際、３枚のドリル刃には、バニシングドリルリーマに印加される荷重に対する応力及び切削抵抗が作用する。３枚のドリル刃は、バニシングドリルリーマを回転方向に位相の異なる三方から支持するので、バニシングドリルリーマに作用する力が均衡し、バニシングドリルリーマの軸ブレが抑制される。穴開け加工が進むと、３枚のドリル刃と３枚のリーマ刃から軸方向に延びる３枚の案内面とが、バニシングドリルリーマを軸方向と径方向に支持する。このように回転軸の安定した回転状態で、３枚のリーマ刃により下穴の内壁に精密な仕上げ加工が行なわれる。したがって、バニシングドリルリーマは、加工穴の位置精度と加工径精度を高めることができる。
【０００７】
請求項２に記載の発明によると、３枚のドリル刃は、それぞれ回転方向に略１２０°の位相差で設けられ、３枚のリーマ刃もまた、それぞれ回転方向に略１２０°の位相差で設けられる。これにより、穴あけ加工の際、バニシングドリルリーマに三方向から作用する力が均衡する。また、３枚のリーマ刃の傾斜角を小さくすることが可能になるので、リーマ刃に作用する切削抵抗を低減することができる。したがって、バニシングドリルリーマの軸ブレを抑制することができる。
【０００８】
ところで、従来より、バニシングドリルリーマには、ドリル刃に切削液を供給する切削液供給路として、軸方向に通る孔が形成されていた。また、この軸方向に通る孔から、径外方向に分岐する孔を形成し、リーマ刃に切削液を供給していた。これらの孔は鋳造又は孔あけ加工等によって形成されるので、小径のバニシングドリルリーマ対し、小径の切削液供給路を形成することが困難であった。
そこで、請求項３に記載の発明では、枝部と分岐枝との間で軸方向に延びる切削液供給路は、軸方向前端に開口すると共に、径外方向に開口する。これにより、ドリル本体の径外方向から研削加工することで切削液供給路を形成することが可能になる。このため、小径のバニシングドリルリーマに対し、切削液供給路を容易に形成することができる。
また、切削液供給路を流れる切削液は、軸方向前端の開口からドリル刃に供給されると共に、径外方向の開口からリーマ刃に供給される。このため、リーマ刃に切削液を供給する孔を別途形成することなく、加工工数を低減することができる。
さらに、切削液供給路の径外側に壁を設けないので、ドリル本体の中心と切削液供給路との距離を遠くすることが可能になる。これにより、主幹部の径を大きくすることができる。したがって、バニシングドリルリーマの軸ブレが抑制され、加工穴の位置精度と加工径精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１実施形態によるバニシングドリルリーマを示す図である。
【図２】図１のＩＩ方向の矢視図であり、図１に示すバニシングドリルリーマを回転方向に９０°回転した図である。
【図３】図２のＩＩＩ方向の矢視図であり、図２に示すバニシングドリルリーマを回転方向に９０°回転した図である。
【図４】図３のＩＶ方向の矢視図であり、図３に示すバニシングドリルリーマを回転方向に９０°回転した図である。
【図５】図１のＶ方向の矢視図である。
【図６】図１のＶＩ方向の矢視図である。
【図７】図１のＶＩＩ部分の拡大図である。
【図８】本発明の第１実施形態によるバニシングドリルリーマの模式図である。
【図９】本発明の第１実施形態によるバニシングドリルリーマの穴あけ加工の動作を示す特性図である。
【図１０】本発明の第１実施形態によるバニシングドリルリーマの穴あけ加工の動作を示す特性図である。
【図１１】本発明の第１実施形態によるバニシングドリルリーマの穴あけ加工の動作を示す特性図である。
【図１２】本発明の第１実施形態によるバニシングドリルリーマの穴あけ加工の動作を示す特性図である。
【図１３】本発明の第１実施形態によるバニシングドリルリーマのリーマ加工の動作を示す特性図である。
【図１４】従来のバニシングドリルリーマによる加工穴径と、本発明の第１実施形態のバニシングドリルリーマによる加工穴径との比較を示す表である。
【図１５】図１４の表をグラフにしたものである。
【図１６】図１４の表をグラフにしたものである。
【図１７】従来のバニシングドリルリーマによる穴位置精度と、本発明の第１実施形態のバニシングドリルリーマによる穴位置精度との比較を示す表である。
【図１８】図１７の表をグラフにしたものである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明による複数の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態によるバニシングドリルリーマの構成を図１〜図８に示す。本実施形態のバニシングドリルリーマ１は、超硬合金から形成される。シャンク２の軸方向前方に連なるドリル本体３には、ドリル本体３の最大外径より外径の小さい小径部４が先端部から段部５まで形成されている。小径部４の軸方向の長さは、バニシングドリルリーマ１が加工する加工穴の深さに加え、ドリル刃１１とリーマ刃１２の再研磨加工を所定回数行うことの可能な長さに設定されている。
【００１１】
図５に示すように、ドリル本体３には、軸方向から見て中心部に形成される主幹部としてのウェブ６と、このウェブ６の径外側に略扇状に形成される３個の枝部７と、３個の枝部７のそれぞれ回転方向後方に設けられる３個の分岐枝８が形成されている。ウェブ６、枝部７及び分岐枝８は、ドリル本体３の軸と平行に軸方向に延びている。
なお、図５ではウェブ６を破線によって概念的に区分し、図７では枝部７と分岐枝８を破線によって概念的に区分しているが、ウェブ６、枝部７及び分岐枝８は、ドリル本体３を研削加工することで、一体に形成されるものである。
【００１２】
本実施形態では、ウェブ６の直径Ｄ１は、小径部４の直径Ｄ２の約１／３に形成されている。なお、ウェブ６の直径Ｄ１は、小径部４の直径Ｄ２の約１／３以上に形成してもよい。ウェブ６の直径Ｄ１を大きくすることで、バニシングドリルリーマ１の剛性が高くなる。但し、ウェブ６の直径Ｄ１を大きくすると、切屑排出ポケット９の容積が小さくなる。
３個の枝部７は回転方向に略均等間隔で設けられている。本実施形態では、３個の枝部７は、それぞれ回転方向に約１２０°の位相差で形成されている。
３個の分岐枝８は、３個の枝部７のそれぞれ回転方向後方に略同一の位相差で設けられている。分岐枝８の回転方向前側の面は、バニシングドリルリーマ１の半径方向と略一致するように形成されている。分岐枝８の回転方向後側の面は、ウェブ６の外径から分岐枝８の回転方向前側の面と平行に形成されている。
【００１３】
分岐枝８と、その分岐枝８の回転方向後方に位置する枝部７との間には、それぞれ切屑排出ポケット９が形成されている。本実施形態では、３個の切屑排出ポケット９は、分岐枝８の回転方向後側の面と、その分岐枝８の回転方向後方に位置する枝部７の回転方向前側の面とのなす角θが約７５°で形成されている。
枝部７と分岐枝８との間に、切削液供給路１０が形成されている。切削液供給路１０は、軸方向に延び、軸方向前端に開口すると共に、径外方向に開口している。切削液供給路１０は、回転方向前側の面と、回転方向後側の面とが略平行に形成され、径内方向の面が円弧状に形成されている。
切削液供給路１０は、軸方向後方で、シャンク２の軸方向後端部から通じる切削液供給孔１３に連通している。これにより、切削液供給孔１３から切削液供給路１０に切削液が供給される。切削液供給路１０に供給された切削液は、切削液供給路１０内を旋回しながら軸方向に流れ、ドリル刃１１とリーマ刃１２と案内面１４に供給される。
【００１４】
３枚のドリル刃１１は、それぞれ３個の枝部７の軸方向前端に形成される。ドリル刃１１は、主幹部の中心から径外方向に向かい軸方向後方に傾斜すると共に、回転方向後方に向かい軸方向後方に傾斜するように形成される。
３枚のドリル刃１１の軸方向の高さは、略同一に形成される。本実施形態では、３枚のドリル刃１１の軸方向の高さは、１／１００ｍｍ以下の精度で形成されている。
図８に示すように、ドリル刃１１の先端角αは、１１０°≦α≦１８０°の範囲で形成される。α≦１８０°としたのは、切削抵抗を低減し、穴あけ時の加熱を防ぐためである。一方、１１０°≦αとしたのは、穴あけ時にドリル刃１１から径内方向に作用する分力を小さくすることで、ワークに予め設けられた鋳抜穴の中心と目標とする加工中心とがずれている場合、バニシングドリルリーマ１の求心性を低減するためである。なお、本実施形態において、ドリル刃１１の先端角αは、１４０°≦α≦１６０°の範囲が理想である。ただし、ドリル刃１１の先端角αは、加工物の寸法に制約されるため、指示がある場合はその指示に従う。
【００１５】
３枚のリーマ刃１２は、それぞれ３個の分岐枝８の軸方向前端に形成される。リーマ刃１２は、径外方向に向かい軸方向前方に傾斜するとともに、回転方向後方に向かい軸方向前方に傾斜して形成されている。また、リーマ刃１２の径方向最外端は、ウェブ６の中心軸を中心とした円弧状に形成されている。
リーマ刃１２のすくい角βは、０°＜β≦３０°の範囲で形成される。０°＜βとしたのは、送り方向の切削抵抗を低減することで切削能力を高めると共に、切屑を径内側に導くことで切削面に切屑が入り込むことを抑制するためである。一方、β≦３０°としたのは、刃欠けの危険度を低減するためである。なお、本実施形態において、リーマ刃１２のすくい角βは、５°≦β≦１５°の範囲が理想である。
【００１６】
図７に示すように、バニシングドリルリーマ１を径方向から見たときのリーマ刃１２の傾斜角γは、３°≦γ≦３０°の範囲で形成される。３°≦γとしたのは、リーマ刃１２の軸方向の長さが、穴あけ時の送り量より小さくなると、ドリル刃１１で形成した下穴の内壁をリーマ刃１２が切削することができなくなるからである。一方、γ≦３０°としたのは、下穴の内壁に当接する面を広くすることで、下穴の内壁とリーマ刃１２との溶着を抑制し、加工精度を高めるためである。リーマ刃１２の傾斜角γを小さくすると、下穴の内壁の一定面積に対してリーマ刃が当接する面が広くなることで、切削抵抗が低減する。これにより、リーマ刃１２と下穴の内壁との溶着が抑制され、加工精度が高まる。また、切削抵抗の低減により、軸ブレが抑制される。
なお、本実施形態において、リーマ刃１２の傾斜角γは、５°≦γ≦１５°の範囲でよく使用され、好ましくは７°≦γ≦１３°の範囲である。
【００１７】
また、図８に示すように、リーマ刃１２は、軸方向最先端がドリル刃１１の軸方向最後端より軸方向後方に設けられ、かつ径方向最外端がドリル刃１１の径方向最外端より径方向外側に設けられる。これにより、ドリル刃１１で形成された下穴の内壁をリーマ刃１２で仕上げ加工することが可能になる。
本実施形態では、リーマ刃１２の軸方向最先端（回転方向最後端かつ径方向最外端）と、ドリル刃１１の回転方向最前端かつ径方向最外端との軸方向の距離δが、約２ｍｍで形成されている。但し、距離δについては、加工物の指示に従うことが多く、自由度がある。
また、本実施形態では、ウェブ６の中心軸からリーマ刃１２の径方向最外端までの距離と、ウェブ６の中心軸からドリル刃１１の径方向最外端までの距離との差εが約０．１ｍｍで形成されている。但し、この距離の差εについては、０．０１〜０．２ｍｍの範囲で形成するのが主流であり、本実施形態では、約０．１ｍｍで形成されている。
【００１８】
３枚の案内面１４は、それぞれ３個の分岐枝８の径方向外側に形成される。３枚の案内面１４は、横断面がウェブ６の中心軸を中心とした円弧状に形成され、３枚のリーマ刃１２の径方向最外端に連なり軸方向に延びている。これにより、案内面１４は、リーマ刃１２による仕上げ加工のされた加工穴の内壁に摺接し、バニシングドリルリーマ１を径方向に支持する。
【００１９】
本実施形態のバニシングドリルリーマ１の動作を説明する。
本実施形態では、例えば、予め鋳抜穴の形成されたアルミからなるワークに穴あけ加工をする場合を説明する。図９〜図１２では、ワーク２０の鋳抜穴２１の中心Ｏ１と目標とする加工穴の中心Ｏ２とがずれている。なお、図９〜図１２において、バニシングドリルリーマ１の断面のハッチングは省略している。
先ず、図９に示すように、目標とする加工穴の中心Ｏ２から鋳抜穴２１の中心Ｏ１がずれた方向と反対側がドリル刃１１により削られる。このとき、バニシングドリルリーマ１には、ドリル刃１１の先端角αと送り量に応じて、ドリル刃１１に作用する応力Ｆの分力Ｆ１が径内方向の一方に作用する。また、バニシングドリルリーマ１には、ワーク２０の切削面とドリル刃１１との当接面積、及び切削速度に応じて切削抵抗Ｆ４が作用する。
【００２０】
次に、図１０に示すように、鋳抜穴２１の径外側の全周がドリル刃１１により削られると、バニシングドリルリーマ１は、ドリル刃１１により三方から支持される。このとき、バニシングドリルリーマ１には、３枚のドリル刃１１から径内方向に分力Ｆ１が作用する。また、バニシングドリルリーマ１には、３枚のドリル刃１１から軸方向に分力Ｆ２が作用する。また、３枚のドリル刃１１から回転方向と逆方向に切削抵抗Ｆ４が作用する。これにより、バニシングドリルリーマ１に三方向から作用する力が均衡するので、バニシングドリルリーマ１の軸ブレが低減される。
続いて、図１１に示すように、鋳抜穴２１の径がドリル刃１１により拡げられ、ドリル刃１１によって形成された下穴にドリル刃１１の肩部１１１が入ると、バニシングドリルリーマ１は、３枚のドリル刃１１により軸方向と径方向に三方から支持される。これにより、バニシングドリルリーマ１の軸ブレが確実に抑制される。
穴開け加工が進み、図１２に示すように、３枚のドリル刃１１と３枚のリーマ刃１２から軸方向に延びる３枚の案内面１４とが、バニシングドリルリーマ１を軸方向と径方向に支持する。このように軸ブレの抑制された回転状態で、３枚のリーマ刃１２により下穴の内壁に精密な仕上げ加工が行なわれる。
【００２１】
３枚のリーマ刃１２により下穴の内壁に仕上げ加工がされる動作を図１３（Ａ）に示す。
図１３（Ａ）では、回転方向に略１２０°の位相差で形成された３枚のリーマ刃１２の径方向最外端と、そのリーマ刃１２に連なる案内面１４を摸式的に示している。また、実線で示すリーマ刃１２と案内面１４が１２０°回転移動した状態を破線で表わしている。ここで、リーマ刃１２は、１２０°回転するときの軸方向の変位量に対応する斜面の長さωが有効な切刃となる。なお、リーマ刃１２により削れた切屑は、リーマ刃１２の径内方向に導かれ、切削液供給路１０もしくは切屑排出ポケット９から加工穴の外へ排出される。
【００２２】
ここで、従来のバニシングドリルリーマとして、２枚のリーマ刃１２により下穴の内壁に仕上げ加工がされる動作を図１３（Ｂ）に示す。従来のバニシングドリルリーマは、２枚のリーマ刃が回転方向に１８０°の位相差で設けられているものとする。
従来のバニシングドリルリーマは、リーマ刃の有効な切刃の長さω１を、本実施形態のリーマ刃の有効な切刃の長さωと略同じにしている。このため、従来のバニシングドリルリーマは、リーマ刃の傾斜角γ１が本実施形態のリーマ刃の傾斜角γよりも大きくなっている。
つまり、本実施形態のバニシングドリルリーマは、リーマ刃１２の位相差が１２０°であることで、リーマ刃１２の傾斜角γを従来のリーマ刃の傾斜角γ１より小さくすることが可能となる。これにより、下穴の内壁の一定面積に対してリーマ刃の当接する面が広くなることで、切削抵抗が低減する。したがって、リーマ刃１２と下穴の内壁との溶着が抑制され、加工精度を高めることができる。また、バニシングドリルリーマ１の軸ブレを抑制することができる。
【００２３】
本実施形態のバニシングドリルリーマ１により形成した加工穴と、従来のバニシングドリルリーマにより形成した加工穴とを比較した試験結果を図１４〜図１８に示す。
図１４〜図１８では、従来のバニシングドリルリーマを「２枚刃（従来）」と表記し、本実施形態のバニシングドリルリーマ１を「３枚刃（新）」と表記している。
試験では、全長１２０ｍｍ、リーマ刃１２の外径１０φ（ｍｍ）のバニシングドリルリーマ１を使用した。
従来のバニシングドリルリーマとして、２枚のドリル刃と２枚のリーマ刃とを備えたものを使用した。この従来のバニシングドリルリーマは、２枚のドリル刃が回転方向に１８０°の位相差で設けられている。また、２枚のリーマ刃は、それぞれドリル刃より９０°回転方向後方に設けられている。それ以外、従来のバニシングドリルリーマの構成は、本実施形態のバニシングドリルリーマ１の構成と同一である。
【００２４】
試験には、ワークとしてアルミ材を使用し、このアルミ材に鋳抜穴相当の穴をあけていないもの（以下「ムク穴」という）と、鋳抜穴相当の穴として径８φ（ｍｍ）深さ１７ｍｍの穴をあけたものを用意した。アルミ材に鋳抜穴相当の穴をあけたものとしては、鋳抜穴相当の穴と目標とする加工中心とが一致するもの（芯ズレ０ｍｍ）と、鋳抜穴相当の穴と目標とする加工中心との芯ズレが０．２ｍｍ、０．４ｍｍ、０．６ｍｍのものを用意した。
バニシングドリルリーマ１は、回転機のホルダにシャンク２を６０ｍｍクランプして使用し、上記のワークに対し、深さ２０ｍｍの加工穴をあけた。穴あけ加工は、切削液供給孔１３から切削液を供給して行った。
穴あけ加工の条件として、送り速度ｆ：０．１（ｍｍ／ｒｅｖ）において、切削速度Ｖ：１００、Ｖ：１５０、Ｖ：２００（ｍ／ｍｉｎ）を各１０回行なった。また、送り速度ｆ：０．２において、切削速度Ｖ：１００、Ｖ：１５０、Ｖ：２００を各１０回行った。
【００２５】
本実施形態のバニシングドリルリーマ１により形成した加工穴の径の拡大代の試験結果と、従来のバニシングドリルリーマにより形成した加工穴の径の拡大代の試験結果を図１４の表に示す。また、この試験結果をグラフにしたものを図１５および図１６に示す。
ムク穴に穴あけ加工をした場合、本実施形態のバニシングドリルリーマ１は、従来のバニシングドリルリーマに対し、送り速度ｆ：０．１では、拡大代のバラツキが非常に大きい。これは、ムク穴の場合、送り速度ｆ：０．１のとき、切屑の排出性が悪く、軸ブレが生じたものと考えられる。
また、送り速度ｆ：０．２では、拡大代の平均値が負の値になっている。これは、送り速度ｆ：０．２のとき、切屑が大きくなるので、排出性は良くなるが、穴あけ時の摩擦熱により膨張したワークが、穴あけ加工後に収縮したものと考えられる。
【００２６】
従来のバニシングドリルリーマは、芯ズレ０〜０．６（ｍｍ）において、芯ズレが大きくなるに従い拡大代のバラツキが大きくなっている。送り速度ｆ：０．１、切削速度Ｖ：１００〜２００の場合、最小値−０．００５（ｍｍ）、最大値０．０１１（ｍｍ）である。また、送り速度ｆ：０．２、切削速度Ｖ：１００〜２００の場合、最小値−０．００４（ｍｍ）、最大値０．０２６（ｍｍ）である。
【００２７】
これに対し、本実施形態のバニシングドリルリーマ１は、芯ズレ０〜０．６（ｍｍ）において、芯ズレと送り速度に関わらず、拡大代のバラツキが小さい。送り速度ｆ：０．１、切削速度Ｖ：１００〜２００の場合、最小値−０．００４（ｍｍ）、最大値０．００４（ｍｍ）である。また、送り速度ｆ：０．２、切削速度Ｖ：１００〜２００の場合、最小値−０．００４（ｍｍ）、最大値０．００５（ｍｍ）である。
【００２８】
次に、本実施形態のバニシングドリルリーマ１により形成した加工穴の位置度の試験結果と、従来のバニシングドリルリーマにより形成した加工穴の位置度の試験結果を図１７の表に示す。また、この試験結果をグラフにしたものを図１８に示す。
従来のバニシングドリルリーマは、芯ズレ０〜０．６（ｍｍ）において、芯ズレが大きくなるに従い位置度の狂いが大きくなる。また、従来のバニシングドリルリーマは、切削速度と位置度の狂いとの関係は低いものと考えられる。
従来のバニシングドリルリーマは、送り速度ｆ：０．１、切削速度Ｖ：１００〜２００の場合、位置度の狂いは最大０．０５６（ｍｍ）である。また、送り速度ｆ：０．２、切削速度Ｖ：１００〜２００の場合、位置度の狂いは最大０．０８１（ｍｍ）である。
【００２９】
これに対し、本実施形態のバニシングドリルリーマ１は、送り速度ｆ：０．１の場合、切削速度が速くなるに従い位置度の狂いが僅かに大きくなっている。一方、送り速度ｆ：０．２の場合、切削速度と位置度の狂いとの関係は低いものと考えられる。また、本実施形態のバニシングドリルリーマ１は、芯ズレ０〜０．６（ｍｍ）において、芯ズレの大きさと位置度との関係は低いものと考えられる。
本実施形態のバニシングドリルリーマ１は、送り速度ｆ：０．１、切削速度Ｖ：１００〜２００において、位置度の狂いは最大０．０３８（ｍｍ）である。また、送り速度ｆ：０．２、切削速度Ｖ：１００〜２００において、位置度の狂いは最大０．０５１（ｍｍ）である。
【００３０】
本実施形態のバニシングドリルリーマ１は、従来のバニシングドリルリーマに対し、以下の作用効果を奏する。
従来、２枚のドリル刃を備えたバニシングドリルリーマを用いて、予め鋳抜穴の形成されたワークに穴あけ加工をする場合、目標とする加工穴の中心と鋳抜穴の中心とがずれていると、２枚のドリル刃に作用する力が不均衡になる。このため、鋳抜穴の中心と加工穴の中心との芯ズレが大きくなるに従い、加工穴の拡大代のバラツキと位置度の狂いが共に大きくなる。また、送り速度が大きくなるに従い、加工穴の拡大代のバラツキと位置度の狂いが大きくなる。
【００３１】
これに対し、本実施形態のバニシングドリルリーマ１は、３枚のドリル刃１１がバニシングドリルリーマ１を三方で支持する。これにより、３枚のドリル刃１１に作用する応力Ｆ１、Ｆ２が均衡すると共に、切削抵抗Ｆ４が均衡する。このため、バニシングドリルリーマ１の軸ブレが抑制される。穴開け加工が進むと、３枚のドリル刃と３枚のリーマ刃から軸方向に延びる３枚の案内面とが、バニシングドリルリーマ１を軸方向と径方向に支持する。このように軸ブレの少ない回転状態で、３枚のリーマ刃により仕上げ加工がされるので、精度の高い加工穴が形成される。したがって、本実施形態のバニシングドリルリーマは、従来のバニシングドリルリーマと比較して、鋳抜穴の中心と加工中心との芯ズレの大きさに関わらず、拡大代のバラツキと位置度の狂いを小さくすることができる。
【００３２】
ところで、従来のバニシングドリルリーマは、例えば４ｍｍ以下のバニシングドリルリーマに対し、切削液供給路として、軸方向に通る０．４ｍｍ以下の孔を鋳造又は孔あけ加工等によって形成することが困難であった。また、この軸方向に通る孔から径外方向に分岐する孔を形成することで、リーマ刃に切削液を供給していた。
これに対し、本実施形態のバニシングドリルリーマ１は、切削液供給路１０を軸方向前端に開口すると共に、径外方向に開口するように形成した。これにより、ドリル本体３の径外側から研削加工することで、切削液供給路１０を形成することが可能となる。このため、例えば４ｍｍ以下の小径のバニシングドリルリーマ１に対し、切削液供給路１０を容易に形成することができる。
また、切削液供給路１０を流れる切削液は、軸方向前端の開口からドリル刃１１に供給されると共に、径外方向の開口からリーマ刃１２に供給される。このため、リーマ刃１２に切削液を供給する孔を別途形成することなく、加工工数を低減することができる。
さらに、切削液供給路１０の径外側に壁を設けることなく、ドリル本体３の径外側に切削液供給路１０を形成することで、ドリル本体３の中心と切削液供給路１０との距離を遠くすることが可能になる。これにより、ウェブ６の径を大きくすることで、バニシングドリルリーマ１の剛性を高くすることができる。したがって、穴あけ時のバニシングドリルリーマ１の軸ブレが抑制され、加工穴の位置精度と加工径精度を高めることができる。
【００３３】
（他の実施形態）
上述した実施形態では、３個の枝部と３個の分岐枝を備え、３枚のドリル刃、３枚のリーマ刃および３枚の案内面を有するバニシングドリルリーマについて説明した。これに対し、バニシングドリルリーマは、枝部と分岐枝を３個以上備えてもよく、また、ドリル刃、リーマ刃および案内面を３枚以上有するものであってもよい。
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施することができる。
【符号の説明】
【００３４】
１ ・・・バニシングドリルリーマ
２ ・・・シャンク
３ ・・・ドリル本体
４ ・・・小径部
５ ・・・段部
６ ・・・ウェブ（主幹部）
７ ・・・枝部
８ ・・・分岐枝
９ ・・・切屑排出ポケット
１０ ・・・切削液供給路
１１ ・・・ドリル刃
１２ ・・・リーマ刃
１３ ・・・切削液供給孔
１４ ・・・案内面
１１１・・・肩部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャンクの軸方向前方に連なるドリル本体に形成される主幹部と、
前記主幹部の軸方向から見て前記主幹部の径外側に略扇状に形成され、軸方向に延びる３個の枝部と、
３個の前記枝部のそれぞれ回転方向後方に設けられ、軸方向に延びる３個の分岐枝と、を備え、
前記分岐枝と該分岐枝の回転方向後方に位置する前記枝部との間には、軸方向に延びる切屑排出ポケットが形成され、
３個の前記枝部は、該枝部の軸方向前端に、径外方向に向かい軸方向後方に傾斜するとともに、回転方向後方に向かい軸方向後方に傾斜して形成される３枚のドリル刃を有し、
３個の前記分岐枝は、該分岐枝の軸方向前端に、径外方向に向かい軸方向前方に傾斜するとともに、回転方向後方に向かい軸方向前方に傾斜して形成され、軸方向最先端が前記ドリル刃の軸方向後端より軸方向後方に設けられ、かつ径方向最外端が前記ドリル刃の径方向最外端より径方向外側に設けられる３枚のリーマ刃を有し、
３個の前記分岐枝は、該分岐枝の径方向外側で、横断面が前記主幹部の中心軸を中心とした円弧状に形成され、３枚の前記リーマ刃の径方向最外端から連なり軸方向に延びる３枚の案内面を有することを特徴とするバニシングドリルリーマ。
【請求項２】
３枚のドリル刃は、それぞれ回転方向に略１２０°の位相差で設けられ、
３枚のリーマ刃は、それぞれ回転方向に略１２０°の位相差で設けられることを特徴とする請求項１に記載のバニシングドリルリーマ。
【請求項３】
前記枝部と前記分岐枝との間に、軸方向に延びる切削液供給路が形成され、
前記切削液供給路は軸方向前端に開口すると共に、径外方向に開口することを特徴とする請求項１または２に記載のバニシングドリルリーマ。
【請求項１】
シャンクの軸方向前方に連なるドリル本体に形成される主幹部と、
前記主幹部の軸方向から見て前記主幹部の径外側に略扇状に形成され、軸方向に延びる３個の枝部と、
３個の前記枝部のそれぞれ回転方向後方に設けられ、軸方向に延びる３個の分岐枝と、を備え、
前記分岐枝と該分岐枝の回転方向後方に位置する前記枝部との間には、軸方向に延びる切屑排出ポケットが形成され、
３個の前記枝部は、該枝部の軸方向前端に、径外方向に向かい軸方向後方に傾斜するとともに、回転方向後方に向かい軸方向後方に傾斜して形成される３枚のドリル刃を有し、
３個の前記分岐枝は、該分岐枝の軸方向前端に、径外方向に向かい軸方向前方に傾斜するとともに、回転方向後方に向かい軸方向前方に傾斜して形成され、軸方向最先端が前記ドリル刃の軸方向後端より軸方向後方に設けられ、かつ径方向最外端が前記ドリル刃の径方向最外端より径方向外側に設けられる３枚のリーマ刃を有し、
３個の前記分岐枝は、該分岐枝の径方向外側で、横断面が前記主幹部の中心軸を中心とした円弧状に形成され、３枚の前記リーマ刃の径方向最外端から連なり軸方向に延びる３枚の案内面を有することを特徴とするバニシングドリルリーマ。
【請求項２】
３枚のドリル刃は、それぞれ回転方向に略１２０°の位相差で設けられ、
３枚のリーマ刃は、それぞれ回転方向に略１２０°の位相差で設けられることを特徴とする請求項１に記載のバニシングドリルリーマ。
【請求項３】
前記枝部と前記分岐枝との間に、軸方向に延びる切削液供給路が形成され、
前記切削液供給路は軸方向前端に開口すると共に、径外方向に開口することを特徴とする請求項１または２に記載のバニシングドリルリーマ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２０１２−９１２５８（Ｐ２０１２−９１２５８Ａ）
【公開日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２３９６３７（Ｐ２０１０−２３９６３７）
【出願日】平成２２年１０月２６日（２０１０．１０．２６）
【出願人】（０００２３７４９９）富士精工株式会社 (21)
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月２６日（２０１０．１０．２６）
【出願人】（０００２３７４９９）富士精工株式会社 (21)
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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