リーマとはどのような工具？

リーマとは、ドリルなどで開けられた穴の寸法精度、面粗度、幾何公差を整える為の、仕上げ加工用の切削工具です。リーマは、ドリルと違い、リーマのみで穴を開けることはできません。開けられた穴に高い精度の仕上げを行うために用いられます。

 

リーマを正しく使用するためのポイントとは？

リーマを適切に使用するには、①被加工物の材料特性を知ること、②下穴寸法と仕上がり寸法の設定、③使用する機械の仕様（剛性、切削条件）、④切りくずの排出性、⑤潤滑方法といった環境がどうなっているかを把握する必要があります。その上で、正しい工具設計を行うことでより高い効果を得ることが出来ます。

 

リーマの設計ポイントとは？

設計のポイントは7つあり、①工具材質、②寸法設定、③振れ精度、④ねじれ、⑤食い付き形状、⑥マージン、⑦刃数です。

①工具材質

被加工物や使用機械の加工条件に合わせて選定をします。主に、ハイスと超硬の2種類の材質が挙げられます。この他にも、特殊な条件下で使用されるサーメットやダイヤモンドもあります。ハイスは超硬と比較すると、靭性が高く耐折損性や耐欠損性に優れている反面、硬度が低い（HRc60～68前後）ことから高硬度材の加工には向かず、耐熱性も劣る為、高い加工条件下での使用には向きません。一方で超硬は、硬度が高い（HRA90～94前後）ことで靭性が低く、衝撃によって折損や欠損することがありますが、要求精度が厳しく工具のたわみを抑えたい場合には望ましいです。

 ②寸法設定

下穴の寸法と仕上がり寸法によって決まります。リーマでの切削しろは、一般的に径で0.05～0.3mm程度と言われています。これ以上の切削しろは、切削抵抗が大きくなり、熱損傷や切りくずの噛み込みにより仕上げ面が荒れてしまう可能性があります。

 ③振れ精度

径や長さによって異なってきますが、一般的に円周振れでレンジ5µm以下に仕上がっています。

④ねじれ

リーマの回転方向が右回転である前提としたとき、同じ方向にねじれている「右ねじれ」、反対方向にねじれている「左ねじれ」、ねじれていない「直刃」の3種類があります。右回転で使用されることから刃は右刃になる為、「右刃右ねじれ」「右刃左ねじれ」「右直刃」と表現されます。一般的には「右刃右ねじれ」「右直刃」に設定されます。「右刃左ねじれ」は、食い付き部の切削性が下がってしまい切削抵抗が増大するデメリットがありますが、加工後の拡大しろが小さいことから穴の寸法精度が厳しい際に設定することがあります。また、切りくずがリーマの進行方向に対して排出されるため、通り穴である必要があります。

⑤食い付き形状

加工精度に大きな影響を与えます。食い付き角度によって、スラスト抵抗や切削トルク、仕上げ面粗さ、寸法精度が変化します。食い付き角度が小さい場合には、スラスト抵抗が小さくなり、切りくずの厚みは薄くなります。その結果、仕上げ面粗さが向上し、加工後の拡大しろも小さくなります。しかし、喰い付き角度が小さく、取りしろが多いと、ワークに接触する切れ刃の長さが長くなり、幅の広い切りくずが生成されることで排出が上手く行かず、加工面に擦り傷等の影響が出ることがある為、適切な取りしろの設定が必要です。また、食い付き角度が小さいと、リーマが下穴に沿って入っていこうとし易くなります。つまり、下穴の加工精度に依存する傾向にあります。その為、真直度や真円度の修正をリーマで行う場合には食い付き角度を大きくして、リーマの切削作用を大きくする必要があります。一般的には45°に設定されることが多いですが、これは過去の経験や知見において、仕上げ面粗さや切削抵抗、工具の摩耗状態のバランスが一番取れていることから選ばれたと考えられています。

⑥マージン

穴に面で接触しますので寸法精度、面粗度に大きな影響を与えます。小さくすることで切削抵抗や切削トルクは低減できますが、バニッシュ効果は減少します。一方で大きくすることで、バニッシュ効果の増大だけでなくガイドとしての役割が大きくなり、真円度の改善やビビり対策に繋がりますが、大きくし過ぎると切削抵抗が増大して摩擦熱が発生することでの溶着のリスクや加工精度の悪化に繋がります。

⑦刃数

3～8枚刃が一般的です。刃数が増えるほど接点が増え真円に近くなり、マージンも増えることでバニッシュ効果が増大しますが、増やし過ぎると切りくずの排出性が低下し、切りくずのつまりや噛み込みが発生します。また、切削トルクの増大にも繋がります。

 

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今回はリーマの選定ポイントについてご紹介をさせていただきました。リーマを適切に使用するには、①被加工物の材料特性を知ること、②下穴寸法と仕上がり寸法の設定、③使用する機械の仕様（剛性、切削条件）、④切りくずの排出性、⑤潤滑方法といった環境がどうなっているかを把握する必要があります。その上で、正しい工具設計を行うことでより高い効果を得ることが出来ます。

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