フライスMX-20主軸のテーパー抜き用キャップ。
キャップを外した所。
以前作ったテーパー抜き用キャップを使っていて、使い勝手が悪い所に気付いた。
MX-20の主軸はほぼボール盤のような構造になっていて、ハンドルで主軸が上下できるようになっている。ところが、以前のキャップを主軸の上端に取り付けると主軸プーリーにつっかえてストロークが取れない。普段エンドミルを付けて使う分には関係ないが、ドリルやタップを付けてZ軸を手送りするとあれ？となる。
ストロークが欲しい時にはキャップを外せばいいのだが、ボルトが沢山あって手間なので、キャップを作り直すことにした。
キャップ（左）とスリーブ(右）の２ピース。スリーブを主軸穴に接着して、キャップをねじ込む。キャップ外径は主軸外径より細くして、主軸が下がったときも主軸プーリーに当たらないようにした。
ねじ部はM17P1.5左。ネジの谷径はドローボルト頭径より大きくないとキャップがはまらない、山径は主軸のスプライン谷径より小さくないと、分解するときプーリーが抜けなくなる。ねじは左ねじにしないと、ドローボルトを緩めて突っ張らせる時に共回りする。こんな変なねじもミニ旋盤で切れちゃうのは面白い。
ドローボルトはΦ9.8、主軸の穴はΦ11.42程度。ここに入るようにスリーブを作ると、穴径Φ10、軸径Φ11.40として肉厚0.7ｍｍ。結構薄いので、強度が足りるかどうか計算してみた。
ドローボルトの締付トルク（実際には緩め方向だが）は、レンチ有効長130ｍｍ、きつく締まっている時の緩め力の手勘10kgfより仮定。
そうすると、ドローボルトの軸力が6800N程度。ここから4パターンの強度を計算した。
（１）M17ねじ部のせん断
ねじ勘合長5ｍｍとして、有効径にせん断力がかかるとした。S45Cの標準降伏点345MPa（この数字はちょっと怪しい気もするが）で安全率9.9。余裕だね。
（２）キャップ強度。キャップ断面積（外径Φ21内径Φ17）の断面積で引っ張りを受けるとした。安全率6.1。これも余裕。
（３）スリーブの接着強度
接着長20径Φ11.4として、嫌気性接着剤LOCTITE638の対鋼せん断強度と比較、安全率3.0。まあこんなもんでしょう。あまり強すぎると外したくなった時困るし。
（４）スリーブの筒強度
これが問題。外径Φ11.4内径Φ10の断面積で引っ張りを受けるとして、応力320MPa、これは中々大きい。安全率2は欲しい、とするとS45C生材では厳しい。熱処理しようかとも思ったが、自信がないので、何かないかな、と考えると、家にSCM440調質の端材があった。耐力900MPa程度。これなら安全率2.7とれる。
以下製作工程
まずスリーブから。
端材を4つ爪チャックで咥えてスリーブの軸部を削る。
硬いは硬いが案外削りやすい。
超硬バイトでガシガシ削ると焼けたキリコがきれい。
軸外径を削ったらドリルで下穴を開けてから中ぐり、面取り。
次、ひっくり返してねじ部外周を削る。
この時は動力を入れるのが怖くてチャック手回しで切ったが、後でやり直す。
次、キャップ。
外周、内面と削って、
めねじ切り。
どうも手回しだと切れが悪い。ある程度切削速度があったほうがいいようだ。
で、動力で切ることにした。バイトを穴に突っ込んで、切り込みをかけてから動力ON、バイトが出てきたらSTOP。
主軸500RPMねじ有効径Φ16として切削速度25m/s程度、切り込みは0.025mm/回 程度。バイトはハイス。
スリーブとキャップを現物合わせで入るようにする。
本当はスリーブのおねじを仕上げて、それに合わせてキャップのめねじを削るつもりだったが、スリーブのおねじがあまりに太すぎたので、再度めねじに合わせて削るはめになった。
キャップはひっくり返してチャック部分を突っ切り。
ちょっとびびり気味だったのでジュラコン材を介してセンターで押した。
あとは端面を仕上げて旋盤作業はおしまい。
次、フライスに移って、頭に四角穴を掘る。
四角は3/8ラチェットに勘合させるためのもの。まあ普通に使っていて、回すのに工具が必要になることはないと思うが、念のため。
ラチェットがはまることを確認してからチャックを外す。
ドローボルトの頭は長年ハンマーで叩いたので変形して太くなっている。
このままではキャップに入らないので、旋盤で整える。
後は、フライス主軸の穴内面をペーパーで軽く舐めて、脱脂して、
LOCTITE638をスリーブに塗って押し込み、ドローボルトを軽く締めて、軸をヒートガンで炙る。（80℃くらい。接着剤が硬くてなじみが悪そうだったし、気温が低いので硬化時間を短縮したかった。）
後はカバーを付けて完成。軽く動かしてみた感じは、良さそう。ちゃんとトルクを掛けるのは、接着強度がちゃんと上がった、２~３日後かな。
12/19追記、ちゃんと締めて、緩めてみた。接着が外れそうな不安感はない。以前のものより緩める時の剛性感が上がって、気分良し。チャックを外すのが簡単になったので、コレットチャックとドリルチャックの差し替えが苦にならない。
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