自転車リアサスペンションのDUブッシュ打ち替え工具

家に旋盤があるとこんなに便利な何てことない削り物シリーズ。

先日、自分の自転車を友人に乗って貰う機会があった。（すんごい乗れる人）
この時、「リアサスペンションのピボットが緩んでるよー」と指摘された。確かに、リアを上下に揺するとカタカタする。あり？昨日ショックユニットを差し替えた時に締め忘れたか、と慌ててチェックしていて思い出した。ショックユニットのDUブッシュが減ってガタが出ているのを硬いブレーキパッドグリスを詰めてごまかしてたんだよね。いやはやお恥ずかしい。サンツアーのリアショックのブッシュは内径12ｍｍ、汎用品が使えるのでただのように安い。（追記：サンツアーのリアユニットにはインチ系レデューサーバージョンもあるとのご指摘いただきました。そういえば、家にもありました。失礼）実はだいぶ前に買ってあったのだが、打ち替えに圧入冶具が必要なのでさぼっていた。どれ、作りましょう。

ピン（左）とリング（右）。何てことない加工だし、マニュアルの旋盤加工なので製作風景は無し。材料は手持ちのS45C快削を使った。（定尺で買ったので沢山あるんだよね）

ピンの細い側はDUブッシュに合わせてしっくり、太い側は本体側内壁にこすれないようやや細目に。リング内径はDUブッシュが食いつかないようやや太めに。ブッシュの内面を冶具の角で削ったりしないように、面取りしてから旋盤で咥えたまま耐水ペーパーで丸める。

使い方は以下。

①元のDUブッシュを抜く。

DUブッシュにピンを入れて（右）、反対側をリングで受けて（左）、バイスでDUブッシュを押し出す。

押し出し終わったところ。

押し出し終わった本体。

分解状態。本体穴内面はパーツクリーナーで洗ってチェック。状態は良好。

②新しいDUブッシュ外面にお好みでモリブデングリスを塗って、本体穴に当てる。DUブッシュの合わせ目はいちばん力のかかる向きを避けて。

③今度はリング無しでピンをDUブッシュに差し込んで、いい所までバイスで押し込む。

完了。年齢不詳のEPICONにはもう少し働いてもらいましょう。

本来なら、合わせてレデューサーを交換しないと摩耗して痩せているはずなんだが、今回はフレーム側の事情でスチール焼き入れのレデューサーを入れているので、摩耗は全く見られず。そのままでしっくりだった。

元ついていたDUブッシュがこれ。左側はテフロンコーティングが削れてうっすら地肌が見えている。右側はまだまだ大丈夫だったけど、まあ、せっかくだから。

これがFOXのユニットだったりすると、インチ系なのでDUブッシュの入手がちょっと面倒。自転車屋さんに取り寄せてもらうのかな。あるいは、プラスチック系のブッシュを使って削るか。

2022.02.09追記

治具の寸法が知りたい、というリクエストがあったので、がさごそ探し出して寸法を実測してみました。手書き失礼。旋盤物はそもそも図面を書かないことが多いので。

JIG-BUSHの太い側はもう少し細くてもいいと思います。-0.1狙い、くらいか。ショックユニットの穴面をひっかかないように磨いてつるんとさせるのが肝要。JIG-RINGの外径は材料次第でもっと太くても可。

ただ、注意点としては、この記事で使ったショックユニットのアイレット穴はΦ14でしたが、大概はΦ15穴で、勘合するシャフト径はΦ12.7ｍｍだと思います。（それほど色々知ってるわけではないのですが）作るのでしたら、事前に現物寸法を確認するのが良いかと思います。

ディスクブレーキホースのコネクターインサート圧入工具を作る

ここの所ディスクブレーキホースをいじる機会が何回か続いた。（自転車）
自転車のディスクブレーキのブレーキレバーにブレーキホースをつなぐ部分は、樹脂のチューブの端にコネクターインサートなる金属パイプ芯を入れて、外側からオリーブでカシメる構造になっている。
この、コネクターインサートがちょっと難題で、シマノの添付マニュアルでは、ブレーキホースを樹脂冶具を介して咥えてコネクターインサートをハンマーで叩いて入れることになっている。
叩くのって、いやじゃない？
自転車に組み付いたホースの端を万力で咥えるのも作業しにくいし。
で、挿入工具を作った。

右側のネジを締めてホースを咥えて、真ん中に見えるインサートを左側のネジを回して押し込む。ネジとインサートが回転して擦れるのが嫌だったので、回転止め付きのシリンダーを追加している。

分解図はこちら 

上右がブレーキホース、その左隣がコネクターインサート。
本体とクランプはA2017　t10　シリンダー部はSUS303？ネジは有り物、ハンドルはMONOTAROのノブスター、全部手持ち材料で賄えたのがおかしい。SUS303ロッドなんて、確か中学生の頃に近所の東急ハンズで買ったもの。

製作途中で自転車仲間に話したら、ありますよ、プラスチックのやつが、とのこと。
うーん、まあいい、もう作り始めちゃったから。

ホースの把握力とか、インサートの圧入力とか、作業性とか、ホースに傷が入るんじゃないかとか、色々心配したけど、杞憂だったようで、簡単に入る。ホースを咥える時の剛性感がいい感じ。圧入するネジは、力は要らないけど回転数が多くてややかったるい。他にも、もう一回つくるなら改善すべき点はあるけど、まずはこんなもんじゃないかな。

改めて、シマノのHPからDealer'sManualを見てみた。(DM-GN0001-22-ENG）
ふーん、なるほど。TL-BH62なる工具がある。ホースカッターも付いてる。
アマゾンで7000円くらい。
作ってから見ると、答え合わせみたいで面白い。他にも、コネクターインサートは2種類あるらしい、とか、オリーブの外周面にはシマノグリスを塗る要求がある、とか、新たな発見があった。この手のマニュアルは時々チェックしないとね。

NC旋盤もどき＃２（フライスの主軸にワークをチャックして旋盤として使用）

チップホルダー製作に当たって新テクニックを試した。
前に書いた、フライスを使ったNC旋盤もどきの別バージョン。
今回はフライスの主軸にワークをチャックしてテーブルに刃物を固定するパターン。
やってみると殊の外具合がいい。旋盤ML-210と比べるとフライスMX-20は剛性も主軸出力も全然上だし、コレットチャックもチャッキングの剛性が高くてGOOD。
結果、S45C快削Φ16を80mm程突き出して2500rpm、切込み0.5mmでビビらず削れる。
ちなみに、ML-210だったら、S45CΦ16なら1200rpm、切込み0.2mmくらいがいいところだし、センターを押さずに80mmも突き出すなんて、無理。

写真では、バイスで旋削用バイトを咥えてY軸方向を主軸中心に合わせて、X軸を切込み方向として、外周円筒と凹RをNCで削っている。

こちらは底面の凹を削っているところ。

この方法でワークにテーパーが付かないようにするためには主軸とZ軸送り方向の平行度が必要。MX-20では赤矢印のナット3点を緩めると青矢印の向きの角度調整が出来る。
これと直交方向はシムを挟まないと調整できないが、今回の向きでバイトを当てるなら調整不要。

調整手順は以下。

　①とりあえず削る。

　②マイクロメータで直径を2か所計って差を確認。

　③差が少なくなる方向に主軸角度をちょっとずらして固定。

　④①に戻る。

NCデータを作る際は、G18でZX平面を選択して（XY平面指定のままだと円弧切削の向きが違う）座標をXとZで記述する。X座標、Z座標共に正負がひっくり返っているので注意。

最後、M30が入っていれば選択平面はXY（G17）にリセットされる。

今回作ったデータの例。

（いつものことだが、このデータを使って何が起きても責任は取れない。又、データはMach3用であり、他のCAMで動くかどうかは分からない。）

%
G18
G40
G52X0Y0Z0
#2001=150.(F1)

G90G54G92X0Y0Z0

M07
S2500M03

#1001=0.(Offset-start)
#1002=-0.1(offset-step)
#1003=-2.1(Offset-end)
#1004=FUP[[#1003-#1001]/#1002](times)
#1005=[#1003-[#1002*[#1004-1]]](offset-now)

(***GO PASS=fai11.8***)
M98P01L[#1004]
G52X0Y0Z0
G00X1.Z1.

G00X0Y0Z0
M09
M05
M30

O01(***PASS_fai11.8***)
G00X3.1Z4.465
G52X#1005
A#1005
G00X3.1Z-60.814
G03X0Z-55.I3.902K5.814F[#2001]
G01X0Z4.465
G01X3.1Z4.465

#1005=[#1005+#1002]
M99

%

最近の定型パターンで、実際の軌跡はＯ０１以下でサブルーチン化している。

切り込み量はG52で座標オフセットをかけて、オフセット量は#1005でパラメータ指定。

円弧切削でのKの指定（Z方向の円弧中心相対位置）は今回初めて使った。

肩削りチップ用ホルダを作る

肩削り用チップのホルダを作った。
三菱マテリアル　APX3000シリーズチップ用。Φ12の1枚刃、突き出し50mmのロングネック仕様。

肩削り用の平行四辺形チップは各社から出ていて、前から気になっていた。
ソリッドエンドミルの場合、大径（私の感覚では概ねΦ10以上程度）のエンドミルはかなり高価で、かつ刃先が欠けた時の研ぎなおしは取り代が大きいので面倒。
また、この類のチップを使うホルダが作れると、突き出しの長い切削が自由になるので便利そう、等々色々なメリットがある。
チップの切れ刃は曲線になっているので、望みの径の螺旋軌道に乗るようにチップのアライメントを決めてやればいいだろう、という目論見。
一個目はチップの各部寸法をノギスで計ってモデルを作り、
それに合わせて一回ホルダを作って削ってみて、
削れた形状を測定してチップのアライメントを補正してもう一度作る、
という方法を考えた。
ところが、一個目のホルダを作ったところで、三菱マテリアルがチップとホルダの3Dデータを公開していることに気づく。

メーカデータはこれ。Φ12用。

なんだ、この通りに作れば、と思いきや、どうも様子がおかしい。
メーカデータのチップとホルダの組み合わせを3DCADでチェックすると、側面切れ刃が中凸になっていて、刃先から概ね４mmくらい入ったところの径が最大となる。

うーん、そんなはずはないだろう。これでは削り残しが出てうまくない。
もう少し均一、かつ刃先側が最も削れるようにしたい。

一旦、チップの形状データは正確、ホルダの形状データは信じない、として、チップ刃先が概ねΦ12に乗るようなアライメントのホルダを作ってみる。

削ったホルダ。

チップを付けた状態。

A2017の端材を使って、チップの切れ刃が全長当たる状態で側面削りして、ピックテストで凹凸を測定する。

測定結果がこれ。#3となっているのは、これが削った３本目だから。
横軸が半径方向、削れる方向が+。縦軸がＺ軸方向。

初期　がチップを素直に付けたもの。
これはまたかなりの中凸となっている。先端から4mm近辺で+70μm。
シム追加　は、チップとホルダの当たり面に10μmのシムテープを挟んで刃先側を外に出した場合。Z=1mmで+7μm、Z=2mmで-4μmとなり、切り込み2mm程度なら使えないこともないが、もう少しなんとかならんか？といったところ。

つまり、チップもホルダもメーカの形状データは正確でない、ということになる。
ほんまかいな、とは思うが、削った現物を信じることにして、
側面削りの形状測定結果を元にチップ形状データを補正し、
補正したチップ形状の刃先がΦ12の円筒面に乗るようにホルダ形状を決める。

刃物を先端側から見た図。黄色はメーカのチップデータ、刃先のエッジがピンクの線。茶色が補正したチップデータ、刃先エッジは紺の線。

先端がΦ12.00、そこから若干細くなって、歯の上端がΦ11.96となる設定とした。

もう一回ホルダを削って再トライ。

測定結果はこれ。

今度はチップを付けはずしして４回削ってみた。チップは同一の物。

#3よりだいぶ良くなったが、今度はZ=7mm近辺から半径方向が+側に振れている。

うーん、中々難しい。

下穴を開けてまっすぐ切り込んで、穴径をインナーマイクロで測って刃物径を確認。

結果：Φ＝12.15mm

結構大きくなってしまった。切削精度が足りていないんだろうな。

これは側面削りチェックした端材を横から見た所。

上の方が削れ過ぎになっているのが分かる。

さて、この先どうするか。

①同じデータでもう一回ホルダを作る。
②今回の結果を元にデータを修正してホルダを作る。
③チップを修正して使う。

そろそろ飽きてきたので、取り合えず③で行くことにする。
作りたいものもあるし。
根本的には切削精度が足りていないのだと思うのだが、どこを改善すべきかよく見えていないので、もう少し経験を積んでから再挑戦しましょう。

で、チップの上側3mm程度をGC砥石とダイヤモンドヤスリで削って逃がす。
やや白っぽくなっているのが逃がした部分。

これで、先程と同じように、チップの切れ刃ば全長当たる状態で側面削りして、ピックテストで凹凸を測定した結果がこれ。

概ねZ方向送りピッチを5mm以下にすればなんとかなりそう。
今のフライスの剛性ではアルミの仕上げ切削でも4mm以上は当てていなかったので、これでOK。
2回目だけちょっとずれているのは、意識的にひねって付けてみたせい。チップ取り付け時に気を使わないと精度が出ないようだ。
また、1mmの所が20μm程高くなっているのが気になるが、ここの改善も今後の課題として、今回は目をつぶることにする。

これが切削テストしたブランクの現物。先程と向きが逆だが。
上のほうが微妙に削り足りない傾向。これでOK。

以上

ソケットレンチを作る（自転車フロントサスペンションのトップキャップ用）

前回の丸チャッキング冶具（４）の時に一緒に作った工具がある。
自転車サスペンションのトップキャップボルト用、対辺２７ｍｍのソケット。

トップキャップボルトの6角は、一見モンキーレンチで回せそうに見える。
実際やってみると、アルミの六角、高さ４ｍｍ程度のこのボルト、回せることは回せるが、角は舐めるは、周囲の塗装は削れるはで、はなはだ具合が悪い。
この場所は、ダンパーオイル交換のため、年に一回くらいは開けたい。
すでに今の６角部はつぶれてひどい状態にはなっているのだが、今回これがうまくいけば、ほかのサスペンションも気兼ねなく開けられる。

さて、工具と六角頭の勘合、なんて、今回初めて具体的に考えた。
いや、所謂面接触ドライブの存在は知っていたが、自分で寸法を決めるとなると、ちょっと話が別。
取り合えず、工具とワークのクリアランスを片側0.05ｍｍ、角部の逃げをR0.75とR15の複合カーブにしてR15部をワークに当てる設計とする。これでワーク寸法が対辺27mmジャストの時に角から約2mmの位置を中心に接触することになる。


ソケットレンチだから反対側は四角穴。これは前からやってみたかった。
これができれば色々と応用が利く。
手持ちの工具、実際に使うトルクに合わせて3/8SQとする。
こちらも単純な四角穴ではなく、面接触ドライブで。
寸法はJISB4636を参考にしながら手持ちの工具の実寸で決める。

まずは旋盤で、A7075の棒材からブランクを削る。


















ブランク完成。六角側。



















3/8SQ側。



















今度はNCフライスに載せて、先ずは六角部荒取り、Φ3エンドミル。


















仕上げはΦ1ロングネック。

ひっくり返して四角穴部を同じくΦ３-Φ１で削る。

完成。四角穴側。
とりあえず、ボール用の凹は無し。




















ラチェットハンドルと組合せるとこんな感じ。

六角側。

実は、六角側の面取りでＺ原点設定を間違えて刃物をめり込ませてしまった。

見るたびに悔しい。まあ、そのうち作り直そう。

具合は、すこぶる良い。六角が舐める不安は全くなく、気兼ねなくトルクがかけられる。対辺寸法の割に高さが低いのも、トルクをかけやすくてGOOD。アルミだから軽いし。

耐久性は不明。対アルミ専用工具だから、工具の持ちより当たりの柔らかさを優先、とする。角ドライブ側の耐久性は使い込んでのお楽しみ。へたるほど使い込むとも思えないが。

面接触ドライブの効果は、元からワークが痛んでいるのでよくわからず。

他のサイズも作って、まだ触っていないサスペンションで試してみることにする。

丸パイプチャッキング冶具を作る（その4 改良版と周辺工具作成）

Φ20パイプ用に、バイス当たり面に逃がしをいれた改善版チャッキング冶具を作ってみた。
材料はA2017　ｔ＝12ｍｍの端材。
フライスで外周を削って、



旋盤で中ぐり。



逃がしはこんな感じ。内幅20ｍｍ、深さ0.2ｍｍ



これをメタルソーで２つに割って、



バリを取って出来上がり。



これで、ダンパーユニットの下側蓋を回してみる。
先ずはモンキーで。結構固い。
チャッキングの具合は良いようだが、結構強く咥えても、滑る。
脱脂して再トライ。
アルミナットの角がつぶれそう。
17ｍｍメガネに替えてみる。
丁寧に扱ったつもりなんだが、結局、レンチが浮き上がって角がつぶれた。



全くお恥ずかしい。もうしません。ごめんなさい。
そもそも一般の工具は、面取りが大きくて、こういう薄い六角頭には向かない。
分かってはいたんだけど。
メガネレンチのヘッド部はこんな感じ。

これは、KTCの旧型17ｍｍコンビネーションのメガネ側だが、
KTCが悪い訳ではなくて、どこでもこんなもの。

ということで、これも、作りましょう。
材質は、しばし迷った挙句、38X3の鉄フラットバー、ユニクロメッキ付き。
手持ちがあったので。

Φ5エンドミルで荒取り、Φ2エンドミルで仕上げ。
形状は、対辺17mmにクリアランス片側0.05mmを付けて、面接触型に角部を処理。

出来上がり。

何だか、棚を買うとおまけについてくる板レンチみたいだ。

先程の丸パイプチャッキング冶具と合わせて、万力で咥えて回す。

今度は万力が持っていかれる。

しょうがないので、フライスに載せてミーリングバイスで咥える。

今度はもう、拍子抜けするぐらいあっけなく回る。

こうでなくちゃね。

外れた外筒側。

ネジロック剤は入ってないね。

こちらが蓋とピストン。

これはピストンを上から見たところ。

中心が伸び減衰調整用のオリフィス部。

周囲の円弧穴は圧縮リリーフバルブ。

今回は中が見たかっただけなので、洗ってそのまま元に戻す。

六角の潰れた部分より内側に、黒く光っている部分が、たぶんレンチの当たり面。

思ったより内側にきた。

角を潰さずに回せたので、実用上はOKなんだが、この接触痕をどう見るか？

アルミ頭にはアルミのほうがいいのか？

今回の結論。

六角頭だといって、汎用工具で回せると思っちゃいけない。

アルミの薄頭にはそれ相応の工具が必要だ。

で、それはNCフライスを持っていれば作れちゃう。

ボルトヘッドとのクリアランスもツールとヘッドの接触点の設計もお好み次第。

この辺の話はまた別途。