2016年7月11日月曜日

lathe work

去る6月4日、東京で行われた水分農場組合総会に行ってきました。

イヤー楽しかった!とりあえずその詳細はここでは書きませんが、

水分後のオフ会、その後の2次会(3次会?)で、ツイッター上で知り合ったhiroさんにとてもお世話になりました。

 そのせめてものお礼に、ということでhiroさんが購入されたパークス製オビTPM、negotiator用の

エミッタープラグを作ることにしました。

この製作過程に結構色々な加工の要素が詰まっていて、なかなか面白そうだったので記事にしてみます。

セーバー本体は・・・ メイスとかオビとかその他とか色々やってるんですが、それはまぁまた今度。

今回は主に加工手順に重点を置いた記事にしてみようと思います。

ただし、旋盤でもフライスでも加工方法には結構いろいろな流儀が有り、あくまで僕がやる場合は、

という前提での内容になりますのでご了承下さい。




まず、今回作るのはこれです。



かつてSW展でプロップに装着されていた(何かの雑誌にも載ってたかな?)、これをエミッタープラグにしてみようと思います。

ただ、パークスのオビTPMのこの段差部分に上手くフィットするように作らないといけません。




材料はこれ。

A2017(ジュラルミン)の端材、直径φ50厚さ約29mmです。

まずはチャックにくわえ、先に端面を整えます。


センターがくぼんでいるのは、以前やった別の加工の名残です。

次に外径の荒削りをやる訳ですが、チャックのサイズ的に逆爪で把握している関係上、結構シビアな作業になります。

刃物台を傾けて、こんな感じでチャックの爪ギリギリまで削ります。


僕の使っている旋盤の場合、荒削りは往復台のハンドルを手送りで回します。

樹脂製の駆動ギヤに負担がかかるので、この段階では自動送りは使いません。

一回の切り込みはだいたい0.5mm程(直径でφ1)にしてます。

荒削りが終わったら、自動送りをかけていったん外径を仕上げます。



でもこの径(φ44)が必要になるのは、チャック近くの約2mmの幅だけです。

なので再び荒削り。ブレードホルダーに収まる部分になるので、約φ25.3 を目指してガリガリ削り・・・



1インチのブレードホルダーと現物合わせしながら、外径を仕上げます。



出来る時に、面取り用のバイトや外径削り用のバイトを使い分けて面も取っておきます。



次に内径加工。もともと中心部分がくぼんでいたのでちょっと深めにセンタードリルを突いておき、

φ12.5のキリで穴あけ。φ12.5の部分が深さ15mmになるように穴をあけます。



 端面に内径バイトの先端を軽くコツンと当てて、そこで目盛り(DRO)をゼロにセット。


 仕上げ代を残して、約14.8~14.85mmくらいの深さまで荒削り


その後内径を仕上げます。この場合、まずバイトの刃先をセンター付近に寄せて深さ15mmまで突っ込んでおいて

そこからから外径側に向かって底面の仕上げを行い、その後内径の仕上げ、という順番で削ります。



内径の面取りも忘れずにやります。内径外径兼用の面取りバイトを作っておくと便利です。



次にエミッター端面の出っ張り分を逃がすためのスペースを削り込みます。

ここではこれを使います。8mm角のS45C角棒にリーマー穴をあけてφ3のハイス丸棒を差し込み

イモネジで固定した 自作バイトです。



まず、45°の刃でブレード部分のスミを削り込みます。



刃の突きだしと角度が相まって切削条件としては結構厳しいので、回転や切り込みは控えめに、慎重に進めます。

バイトをひっくり返して、外径側のスミに向かって削り込みます。





刃先が切削面に対して平行で抵抗が大きいんですが、まぁ快削材のA2017だしなんとかなるだろ・・・

と思ってたら思いっきりビビり痕が残りました。なんてこった。


仕方ないのでバイトの刃先を尖った物に変更したり、主軸手回しハンドルを使ったりしてごまかしました。

ちょっとバイト目が目立ちますが、まぁ完全に隠れるところですし・・・

面取りをして一工程目は終了です。


次にチャックの爪を付け替えて、ひっくり返して二工程目です。

仕上がった部分を傷付けないように銅の薄板を挟んでますが、普通のコピー用紙とかでも良いと思います。

どちらにせよ、チャックをあまり思いっきり締め付けると傷が付くので適度な力加減が必要です。



とりあえずこの状態で、一工程目で仕上げたφ44のちょい手前まで荒削りをします。



なんでこんなことをするかというと、一工程目でチャックで掴んでいた部分が

ダイヤルゲージの測定子を当てるのに邪魔だったからです。



特に小型の機械の場合、このテコ式のダイヤルゲージとミニマグネットベースは非常に重宝します。

こんな感じで、先ほど仕上げたφ44の部分に測定子を当ててチャックを手で回すと、

どの程度の振れが出ているのかが分かります。



1目盛りが0.01mmなので、この場合チャック一回転で約0.13mmほどのズレが出ています。

なのでチャックと主軸フランジを固定しているネジを緩め、ハンマー等で軽く叩いてこのズレを修正します。


ダイヤルゲージの針の振れが0.01mm~0.02mm以内くらいに収まれば十分です。

ここから二工程目の切削再開。ここでもまず端面を整えます。


次にテーパー切削。プロップの正確な角度が分からないのでとりあえずトップスライドを60°にセットして

様子を見ながら調整していくことにしました。







と、ここまで削ってみたら端面に残る部分が小さくなり過ぎたので再び端面切削。

この辺はもう、寸法どうのこうのではなくて見た目で判断しながら削り込んでます。

  
大体良い感じの形になりました。


記事を「lathe work」 と題してますが、ここからはちょっとだけフライス作業です。

フライステーブルに載せたチャックにワークを固定し、ここでもダイヤルゲージを使って芯出しをします。

ダイヤルゲージを主軸に付け、

この状態でも

 こっちに向けても




あっちに向けても


 360°、どちらに向けても針が極力振れなくなる位置にテーブルを調整し、その位置でX,Yの座標をゼロにセットします。

 これでワークと主軸のセンターがほぼ一致しました。

今回はここに、PCD(ピッチ円直径)φ12で円周3等分のφ5の穴をあけることにしました。

φ12の円周上に、120度 ごとにφ5の穴を3つあける、ということですね。

ロータリーテーブルを回転させて120°ごとに穴をあけても良いんですが、

このくらいの作業なら三角関数を使って計算して座標を求め、X軸とY軸の数値を合わせた方が早くて正確だと思います。


ので、3点の穴の座標をそれぞれ


X0Y6
X5.2Y-3
X-5.2Y-3

として 穴をあけます。センタードリルの後、φ4のドリル→φ5のエンドミルという順番で作業しました。




ということで、穴をあけ終わって機械加工が終了、軽く磨いたのがこの状態です。


あとはφ10のアクリルからφ5の丸棒を3本削り出して・・・






これをプラグ端面の穴に挿入、裏から遮光を兼ねてホットボンドで固定して完成です。



と、ここまで出来たのは良いんですが、僕の持ってるパークスのオビTPMヒルトは

ブレードホールを1インチに拡張していないのであてがうことができません。

これをhiroさんにお送りして、装着状態の画像を送って頂こうと思います。

2016年2月18日木曜日

Lathe

少しずつ手を加え、改良した旋盤についてです。

部品製作にはフライス加工に割く時間と労力の方が多くなりがちではありますが、

やはり基本的に「丸モノ」であるライトセーバー。旋盤の使い勝手は非常に重要なのです。

まぁ手を加えたとか改良したといっても、いわゆる定番の加工をやっただけなんですが。

今回の内容は、このタイプのミニ旋盤を触ったことがある人じゃないと

あまりピンと来ないかも知れませんがそこいら辺はご容赦下さい。


最初に手を付けたのは、往復台とベッド、旋盤のキモとなる摺動面の改良です。

これが、ベッドから外した往復台の裏側です。


画像だとちょっと分かりにくいんですが、ベッドと接触しているのは赤丸で囲んだ4か所のみ。

できるだけ広い面積がベッドと密着している状態が理想なので、まずはここを何とかしようと思いました。

ので、旋盤から往復台その他を全て取っ払い・・・


その上にサンドペーパーを貼りつけて、片減りしないように気をつけながら何度もゴシゴシ往復させます。


 これが途中経過。だいぶ接触面が増えましたが、もうちょっと追い込めそうです。


更にゴシゴシやって、こんな状態になりました。


これでほぼ満遍なく全面がベッドに接触するはずです。

画像左側、中央付近の穴は裏からアルミの薄板で塞いでおきました。


次に、この往復台をベッドに押し付ける、いわゆるジブとそのホルダーを作りました。

 

ホルダーはSS400、ジブは真鍮製です。

これに関しては改造前の画像を残して無かったので分かりにくいんですが、

往復台をベッドに対して押さえつけるのに、確実に「面」で接触させたかったのでこの方式を選択しました。

これ、元の状態だと理想的な状態に調整し、且つそれを保つのって至難の技なんです。

「C3 往復台 改造」 とかでググると、改造前の状態がたくさん出てきます。(丸投げ)

これを使って往復台を組み付けるとこんな感じに。


滑り具合を調整する場合にレンチが届きにくいのがちょいと難点ですが、ロックナットをしっかりと締めれば

そう簡単にはガタつきが発生はしなくなるだろうと思います。

往復台とベッドの接触面には、油ミゾも掘りこんでおきました。


まぁこれで精度が上がるかどうかというと正直微妙ですがw

やらないよりはマシだと思います。


チャックと主軸のフランジに隙間を作って、ワークの振れを調整できるように 追加工しました。


素材を掴んで片面を削り、ひっくり返して反対面を加工(トンボ)する場合、

3爪チャックでそのまま掴むと。必ず振れが出ます。

その振れを極力少なくするため、意図的に主軸とチャックのフランジのインロー部分(凹凸の嵌めあい部分)

に0.2mm~0.3mm余裕を作って、調整できるようにするわけです。

ちょっとピンぼけしてますが

4爪チャックを使っても良いんですが、この方が手っとり早くて簡単だと思います。(四角とか、異形材以外は)

業務用の汎用旋盤ではよく見られる方式です。


往復台の動く、長手方向(Z軸)にフライスと同じメーカーのDROを取り付けました。

この旋盤の場合、これが無いと長手方向の切り込み量は全く分からないので非常に厄介なのです。

逆に、これを取り付けると作業性は格段にアップします。

取り付けはこんな感じで・・・
その上からアルミアングルでカバー

また、この機種には最初、トップスライドとクロススライドにハンドルの回転を読み取るタイプの


DROが 装備されていましたが、それを外してアナログ式のハンドルに変更、新たにノギスを取り付けました。


これは精度云々というよりも、トップスライドの旋回範囲を広げたかった為です。

元々付いていたDROの場合、トップスライドを傾けてテーパー削りをやろうとすると

45°位までしか 傾けることができません。(DROの筺体が干渉するので)

工夫すれば何とかなったりもするんですが、結構煩わしいのでこの方式に変更しました。

ブラケットを作って、できる限り邪魔にならないギリギリの低い位置でノギスを固定してあります。


 あとはこれ。心押し台をレバー式に改造して、ここにもノギスも取り付けました。




レバーの位置は、好みで(自分から見て)前後方向の動きにしました。

奥に倒すとロック、手前に引くとリリースです。

作業効率の向上という点では、これが一番効果が大きいかも。

特にライトセーバーのパーツは長い筒状の物が多いので、内径加工の下穴をあける場合、

ドリルチャックを付けた心押し台を、固定用のボルトを緩めて何度も前進させる必要があります。

やったことがある人じゃないと分からないと思いますが、

アレはトップスライドとスパナとの干渉の問題もあって、非常にメンド臭いんです。

レバーを前後するだけで心押し台を動かせることによる恩恵はかなり大きいです。


以上、現在の旋盤の状態についてでした。

ホントは主軸の傾きとかも調整したいんですが、それはまたそのうちに、機会を見てやろうと思ってます。


で、そろそろライトセーバーが作りたくなってきたので、手持ちのヒルトと基盤でどれを作ろうかと思案した結果、

候補に挙がったのがこの2本。


 何しろセーバーを作るのがかなり久しぶりなので、リハビリとしてシンプルに

「とにかく持ちやすくて振りやすくて、頑丈なやつ」を作ってみようと思います。