リーマー

リーマは、金属加工で使用される回転切削工具の一種です。精密リーマは、以前に形成された穴のサイズをわずかに拡大しますが、高い精度で滑らかな側面を残すように設計されています。また、より基本的な穴の拡大やバリの除去に使用される非精密リーマもあります。穴を拡大するプロセスは、リーミングと呼ばれます。リーマにはさまざまな種類があり、手工具として使用したり、フライス盤やボール盤などの工作機械で使用するように設計されている場合があります。

一般的なリーマは、円筒形の本体の長さに沿って、一組の平行な直線またはらせん状の刃で構成されています。各刃は、刃の下にわずかなアンダーカットが入った状態で、わずかな角度で研磨されています。リーマは、刃の硬度と靭性の両方を兼ね備え、長寿命を実現する必要があります。また、通常の使用力で工具が破損しないようにする必要があります。リーマは、少量の材料を除去する場合にのみ使用してください。これにより、リーマの寿命が長くなり、穴の仕上がりが優れたものになります。

スパイラルは、使用方法に応じて時計回りまたは反時計回りになります。たとえば、時計回りのスパイラルを持つテーパーハンドリーマーは、使用すると自動的に送り込まれる傾向があり、くさび作用とそれに伴う破損につながる可能性があります。したがって、リーマーが時計回り方向に回転している場合でも、反時計回りのスパイラルが推奨されます。

生産用工作機械の場合、シャンクタイプは通常、標準テーパー（ MorseやBrown & Sharpeなど）、コレットで保持されるストレート丸シャンク、またはソリッドツールホルダーで保持されるセットスクリュー用のフラットを備えたストレート丸シャンクのいずれかになります。手工具の場合、シャンク端は通常、ねじ山を切るためにタップを回すのに使用するのと同じタイプのレンチで使用することを目的とした四角いドライブです。

ツイストドリルで金属に開けた穴の形状は、精度が十分でない場合があり (特定の正確な直径の真の円筒に十分近い)、特定のエンジニアリング アプリケーションに必要な滑らかな表面仕上げが得られない場合があります。最新のツイストドリルは多くの場合優れた性能を発揮し、通常はほとんどのアプリケーションで十分に正確な穴を開けることができますが、穴の形状と仕上げの要件が厳しいために、わずかに小さめにドリルで穴を開け、その後リーマで広げるという 2 つの操作が必要になる場合があります。ドリルの直径とリーマの直径の計画的な差を許容差と呼びます(これにより、特定の少量の材料を除去できます)。許容差は、柔らかい材料の場合は 0.2 mm (0.008 インチ) 未満、硬い材料の場合は 0.13 mm (0.005 インチ) 未満にする必要があります。許容差が大きいと、リーマが損傷する可能性があります。ドリル穴は、ドリル直径の 5% 以上拡大しないでください。ドリル加工の後にリーミングを行うと、通常、理論上の完成度に可能な限り近い穴の形状と仕上げが得られます。(特定の条件下で最も完成度に近づく他の穴作成方法は、ボーリング[特にシングルポイントボーリング]と内面円筒研削です。)

チャッキングリーマ、またはマシンリーマは、旋盤、ドリルプレス、スクリューマシンで使用される最も一般的なタイプのリーマで、穴を滑らかに仕上げます。さまざまなフルートとカット（右手カット、左手スパイラル、ストレートフルートなど）とさまざまなシャンクタイプがあります。チャッキングリーマは、ストレートシャンクまたはモールステーパーシャンクで製造できます。^[2]

調整可能なハンドリーマは、狭い範囲のサイズをカバーできます。これらは通常、サイズ範囲に相当する文字で参照されます。使い捨てのブレードは、テーパー状の溝に沿ってスライドします。両端の拘束ナットを締めたり緩めたりする動作により、切断できるサイズが変わります。溝にらせんがないため、チャタリングが発生しやすく、軽い使用（設定あたりの材料除去が最小限）に制限されます。また、切れ目のない穴での使用に制限されます。穴にスプリットブッシュやクランプ穴などの軸方向の分割がある場合、各直線歯が順番に隙間に落ち込み、他の歯が切断位置から引っ込みます。これによってもチャタリングマークが発生し、リーマを使用して穴の サイズを決める目的が達成されません。

ストレート リーマーは、穴をわずかに広げる場合に使用します。リーマーの入口端はわずかに先細りになっており、その長さはリーマーの種類によって異なります。これにより、リーマーが未加工の穴に入るときに自動的に中心が合うようになります。長さの大部分は一定の直径になります。

リーマ穴は、たとえば公差 -0/+0.02 mm(0.0008") の正確な真円度とサイズの穴を作成するために使用されます。これにより、位置決めダボピンを強制的に取り付けることができ、位置決めダボピンは、それらを保持する本体内に保持される必要がありません。他の部品でわずかに大きくリーマ加工された他の穴は、これらのピンを正確に取り付けますが、分解が困難になるほどきつくはありません。このタイプの位置合わせは、オートバイのモーターやボクサータイプのエンジンで使用される分割クランクケースの半分を結合する場合に一般的です。半分を結合した後、組み立てられたケースはラインボアされ (実質的に大径リーマを使用)、ベアリングやその他の部品を配置するために分解されます。リーマ加工されたダボ穴の使用は、2 つの位置決め部品を互いに正確に配置して結合する必要がある機械設計で一般的です。通常は上記のように、0.02 mm 以内または 0.001" 未満です。

リーマ穴のもう 1 つの用途は、ねじ山のない肩部を持つ特殊なボルト (ショルダー ボルトとも呼ばれます) を受け入れることです。このタイプのボルトは、構造物の耐震補強時に、ホット ピーニングされたリベットの交換によく使用されます。

ハンド リーマは、マシン リーマよりも前部のテーパまたはリードが長くなっています。これは、手力だけで穴を開けることの難しさを補うためです。また、リーマが真っ直ぐに穴を開け始めることができるため、破損のリスクが軽減されます。溝は真っ直ぐまたはらせん状です。

マシンリーマのリードインはごくわずかです。リーマとワークピースはマシンによって事前に調整されているため、コースから外れるリスクはありません。さらに、マシンによって一定の切削力をかけることができるため、すぐに切削を開始できます。スパイラルフルートには、切りくずを自動的に除去できるという利点がありますが、リーミング操作中に生成される切りくずの量は非常に少ないため、ストレートフルートも利用できます。

ローズリーマは外周に逃げがなく、固着を防ぐために前面テーパーでオフセットされています。二次的に軟化リーマとして使用されます。

シェルリーマは、ベアリングやその他の類似品のリーミング用に設計されており、ほぼ全長にわたって溝が切られています。

精密テーパーリーマは、後でテーパーピンを受け入れるためのテーパー穴を作るために使用されます。テーパーピンは、テーパーの角度が浅いため、自動的に締め付けられる装置です。テーパーピンは、ハンマーとポンチでのみ取り外せるようにテーパー穴に打ち込むことができます。サイズは番号順になっています (たとえば、No.4 リーマでは No.4 テーパーピンを使用します)。このような精密ジョイントは航空機の組み立てに使用され、グライダーで使用される 2 つ以上の翼セクションを結合するために頻繁に使用されます。これらは、航空機の耐用年数中に 1 回以上再リーミングされ、以前のピンが適切にオーバーサイズのピンに置き換えられる場合があります。

モールステーパー リーマは、モールステーパー スリーブを仕上げるために手動で使用されます。これらのスリーブは、ドリルやフライス盤などの機械のスピンドルに機械切削工具またはホルダーを保持するために使用するツールです。表示されているリーマは仕上げリーマです。荒削りリーマには、溝に沿って鋸歯状の溝があり、激しい切削動作によって生成された厚い切りくずを粉砕します。

コンビネーション リーマには 2 つ以上の切削面があります。コンビネーション リーマは、部品の複数の内径に似たパターンに精密に研磨されます。コンビネーション リーマを使用する利点は、タレット操作の回数を減らしながら、深さ、内径、同心度をより正確に保持できることです。コンビネーション リーマは、G コードを簡単に生成して内径をプロファイルできるため、コンピュータ数値制御 ( CNC ) マシンではなく、主にスクリュー マシンまたは二次操作旋盤で使用されます。

コンビネーション リーマは、コバルト、カーバイド、または高速度鋼の工具で作ることができます。コンビネーション リーマを使用して、表面フィート/分が低い材料で作られた大きな内径をリーミングする場合、構成されたドリル ブランクにカーバイド チップをろう付けしてリーマを作成できます。カーバイドは非常に脆く、チャタリングが発生すると欠けてしまうため、特別な注意が必要です。摩耗を減らしたり、コンビネーション リーマで部品が外れたりするリスクを減らすために、ドリル ビットまたはコンビネーション ドリルを使用して材料の大部分を除去するのが一般的です。

テーパー リーマは、ドリルで開けた穴のバリを取り除いたり、穴を広げたりするのに使用できます。このツールの本体は先細りになっています。このタイプのリーマは、通常、直径が最大 1/2 インチの本体と、ハンドルとして機能する大端のロッド クロス ピースで構成されています。アルミニウム、銅、軟鋼などの柔らかい金属の加工に特に便利です。別名「メンテナンス リーマ」とも呼ばれ、MRO作業でよく見られるさまざまなバリ取りや拡大作業に使用されることから付けられています。同様のツールは、電気技師モデルなどの一部のスイス アーミー ナイフにも見られ、導管に使用されます。

リーマで高精度で一貫した直径を実現するには、リーマ加工する穴の全体的な品質に影響を与える可能性のあるプロセス変数を考慮する必要があります。リーマの材質、リーマの設計、リーマ加工する材質、リーマ加工面の温度、リーマの速度、機械またはオペレーターの動きなどの変数に対処する必要があります。これらの変数を可能な限り制御することで、リーマ加工プロセスで高精度で一貫したサイズの穴を簡単に作ることができます。

リーマは使用中に逆さにすると刃先が鈍くなる傾向があるため、逆さに使用しないでください。^[3]

リーマで最終的に得られる穴のサイズは、使用されるリーマ加工プロセスと、リーマの設計および関連する材料によって決まります。リーマ加工中の冷却剤使用の影響を実証する研究が行われています。^[4]リーマ加工中に冷却剤ストリームを連続的に使用すると、一貫して（75% の時間）穴のサイズがリーマ自体よりも 0.0001 インチ（0.0025 mm）大きくなり、残りの時間は +/- 0.0002 インチのプロセス広がりが生じることが示されています。同様に、セミウェットリーマ加工プロセスを使用すると、穴のサイズがリーマ自体よりも 0.0004 インチ大きくなることが多く、その時間はおよそ 60% になり、0.0006 インチのプロセス広がりでサイズが大きくなりやすくなります。ドライリーミングは、サイズの再現性が低い (20%) ことと、リーマーサイズより最大 0.0012 インチ (0.030 mm) 大きいサイズのプロセス範囲が広いことから、推奨されません。

適切に設計され、適切に使用されると、リーマは最大30,000穴まで延長された耐用年数を実現できます。^[5]適切に制御されたプロセスは、砂時計効果を最小限に抑えながら、穴の全長にわたって一貫したサイズを維持することもできます。リーマ加工された穴の表面仕上げは通常、10〜25μin（250〜640nm）Raになります。

一般的に、リーマ加工はドリルプレスを使用して行われます。ただし、旋盤、マシニングセンター、および同様の機械も使用できます。リーマが前進している間、ワークピースはバイス、チャック、または固定具によってしっかりと固定されます。^[6]

他の切削工具と同様に、リーマの製造に使用される材料には、熱処理された材料と硬質材料の2つのカテゴリがあります。熱処理された材料は、さまざまな鋼で構成されており、最もよく知られているのは、普通炭素鋼（合金化されていない、現在では時代遅れと見なされている）と高速度鋼です。最も一般的な硬質材料はタングステンカーバイド（ソリッドまたはチップ付き）ですが、立方晶窒化ホウ素（CBN）またはダイヤモンドの刃を持つリーマも存在します。^[6]

両カテゴリーの主な違いは、硬質材料は通常、機械加工プロセスで発生する熱の影響を受けず、むしろその恩恵を受ける可能性があることです。欠点は、硬質材料は通常非常に脆く、破損を避けるためにわずかに鈍い刃先が必要になることです。これにより、機械加工にかかる力が増大するため、硬質材料は通常、軽機械には推奨されません。一方、熱処理された材料は通常、はるかに強靭で、振動などの不利な条件でも欠けることなく鋭い刃先を維持できます。そのため、手工具や軽機械に適しています。^[6]

アルミニウムと真鍮は、機械加工性が良好から優れている典型的なワークピースです。鋳鉄、軟鋼、プラスチックは良好な評価を得ています。ステンレス鋼は靭性が低く、機械加工すると硬化する傾向があるため、評価は低いです。^[6]

リーマ加工の過程では、摩擦により部品と工具が熱くなります。適切な潤滑により工具が冷却され、工具の寿命が延びます。潤滑のもう 1 つの利点は、切削速度が速くなることです。これにより、生産時間が短縮されます。潤滑は切りくずを除去し、ワークピースの仕上がりを良くします。鉱油、合成油、水溶性油が潤滑に使用され、流し込みまたは噴霧によって塗布されます。一部の材料の場合、ワークピースを冷却するには冷気のみが必要です。これは、エアジェット^[6]またはボルテックスチューブによって適用されます。^[7]

リーマの定義と分類は、国内および国際規格によって標準化されています（構造に基づくか、保持または駆動方法に基づくかのいずれか）。使用する規格の選択は、供給者と使用者の間の合意であり、リーマの設計において重要な意味を持ちます。米国では、ASMEがB94.2規格を開発しており、リーマの分類を指定するための要件方法を確立しています。^[8]

• ブローチング
• ホーニング
• リーマー、パイプ工具の一種

• トッド、ロバート H.; アレン、デル K.; アルティング、レオ (1994)、製造プロセスリファレンスガイド、インダストリアルプレス社、ISBN 0-8311-3049-0。

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