フライス盤の魔改造 駆動系 Remodeling the milling machine to belt drive. |
当局は、建設・開業が遅かったため、その遅れを取り戻すには機械力に頼らざるをえません。 そこで、鉄道模型界で、比較的評判の良いフライス盤 FM80E(A) を選定・運用してきましたが、 ギヤ駆動のため、最高速で回すと、すさまじい音がします。 |
なので夜間は、とても作業できるものではありません。 低速時も、ひどく賑やかで、ワークへのかすかな刃当たり音で加工原点を割り出す事も難しい。 そのためか、海外にはベルト駆動に改造する、怪しげなキットも存在したようですが、 ここでは、こまごま設計計算を行いながら、魔改造を図ることに・・・ 個々にパーツを購入すれば、かなり割安で済みますし・・・ ところで、最近は会社でも、計算ができず、勘で設計する人が増殖中で困ります。 有名大学の大学院出の人でも、簡単な積分ができなかったりします。 昔は、数学や計算をおろそかにした設計をすると、上長からこっぴどく怒られたものでした。 ましてや、数学的センスに溢れた技術者にお目にかかる事も無くなり、 日本の将来が案じられる事態です・・・ 最近、大企業でも多く見られるプロジェクトの失敗、崩壊・・・その根底には、 数学力の不足が潜んでいる場合が多いように思われます。 数学のできない技術者というものは、工芸家か芸術家かもしれないが、真の技術者ではない。 H.C.T.ダウディング |
ベースプレートの部分組立図です。 機体差もありうるので、あくまで参考程度に見て下さい。 オリジナル機は、モーターと主軸の減速比が、Lo:1/4と Hi:1/2の2速で、 作例でも当初、交換できるように、両方のプーリーを考えていましたが、 OJゲージの工作には1/2の減速比だけで十分のようです。 また、別項の自作制御回路を使用した場合、低速回転時に、比較的トルクの粘りがあるので、 なおのこと、2速にする必要性は感じられませんでした。 購入品は以下の通りで、廉価で済みました。 大プーリー(K30XL037BF・片山チエン・30歯)¥979- 小プーリー (K15XL037CF・片山チエン・15歯)¥629- タイミングベルト(100XL031U・三ツ星ベルト・幅7.9mm・周長254mm)¥589- タイミングベルト(100XL037U・三ツ星ベルト・幅9.5mm・周長254mm)¥679- エンドミル食い込み時の発生トルクなどを計算して、 タイミングベルトは幅の異なる2種類を準備しました。 ちなみに怪しげな海外キットは、 写真で見た限りですが、タイミングベルト幅が細すぎるように思われました。 上記のタイミングベルトを使用したとき、プーリーの軸間距離は、68.8mmとなります。 またさらに、後述の軸間調整機構を設け、微調整に対処します。 追記:上記のベルト・プーリーの組み合わせは、後日、別項の フライス盤プーリーの交換 のように インボリュート歯型のものに変更しました。 |
2019/11/16 | |
ベースプレートは手持ちの材料に、たまたま t8 A5054 快削アルミが在ったので・・・ バンドソーで切り出しているところ・・・ |
2019/11/16 | |
バンドソーで切り出した端面は、改造前のフライス盤で仕上げます・・・ フライスの制御回路は調子が悪かったので、既に自作品に交換しています。 |
2019/11/16 | |
ロータリーテーブルにセットし、これから角を丸めるところ・・・ |
φ50 の穴を開ける。 先に開けた取付け穴を利用し、ロータリーテーブル上に固定して、 ゆっくり回転させながら、溝を掘っていきます・・・ |
ギヤを抜き取る・・・ 写真のように、ギヤ・プーラーを使いましたが、 固く嵌っているわけではなかったので、 無くても何とかなったようです。 これで、しばらくフライス盤は使えなくなります・・・ 工作機械で、それ自身を作る事になるため、手順をよく考えないと、 加工手段を失ってしまうのは、注意すべきところでもあり、面白さをも感じるところ・・・ この後、変形六角形のギヤボックスを外します。 |
2019/11/23 | |
加工したベースプレートを取り付けます・・・ 黒い押さえ板は元の部材の流用。 |
2019/11/23 | |
大プーリーに開いている穴径の拡大・・・ 旋盤の中ぐりバイトで、φ20+0.02ぐらいに仕上げました。 中ぐり作業は、バイトのオーバーハング量が大きく、精度が低下しがちなため、 横送り台の首振り運動や蛇行動は、できるだけ避けなければなりません。 この後、プーリーにM4セットビスを取り付ける加工を行います。 |
小プーリー穴径の拡大。 やはり旋盤で φ8+0.02ぐらいに仕上げました。 φ4.5 に入る、小径用中ぐりバイトを用いています。 この作業をボール盤とドリルで行うと、穴径が正確に出ませんし、 加工面も綺麗に仕上がりません。 さらには穴の垂直度も不正確になる事があります・・・ プーリー穴の精度が悪かったり大きすぎると、 回転中にプーリーががたついたりして騒音の原因になります。 こちらも、プーリーにM4セットビスを取り付ける加工を行います。 |
M4セットビス先端はモーター軸のキー溝に嵌り込む様、旋盤で細く削りました。 M4セットビスは、もう一本90°の位置に追加します。 さらに調整完了後、緩み防止のため、プーリー・モーター軸、 ロックタイト高強度で固定してしまいます。 セットビス2本はロックタイト中強度で固定します。 運転中、これらが緩むとかなりやっかいな事態になりますので・・・ 写真では、荒れたモーター軸に、その苦労の痕跡が表れています。 |
2019/11/23 | |
モーターを取り付けるスペーサー3個。H=36 φ20 のアルミ(A5052)円柱です。 これも旋盤で丸棒から挽きました。 スペーサー下側は右端のように、センターにタップを立てますが、(上下逆さまに置いてあります) 上側モーター側は、センターから5mm偏芯させた位置に M5 タップを立てます・・・ 写真は、大プーリーには未だフランジを取り付けていない状態です。 フランジはプーリーの説明書に従い、しっかりカシメます。 ロックタイトも併用すると良いです。 |
2019/11/23 | |
プーリーを取り付け、タイミングベルトを掛けます。 先ず、主軸から遠い方のスペーサー上下の、取付けボルトをゆるく締めます。 次いで、ベルトのテンションが適切になるよう、パイプレンチでスペーサを廻します。 スペーサのタップ位置が偏芯しているので、 モーターが少し移動してベルトにテンションがかかります。 その状態でボルトを締めて固定。 残りのスペーサーも廻して穴位置を合致させ、ボルトを締めて終了。 ベルトの適正なテンションはベルト幅に依存し、 ベルト幅7.9mmの方は軸荷重で、25.1~37N (2.6~3.7kgf) 幅9.5mmの方は 33.6~46.4N(3.4~4.7kgf)ですが、実際には大体で構わない様です。 張りが弱すぎると過負荷時にベルトがプーリーに乗り上げます。 強すぎるとベルトの寿命が短くなり、消費電流も増えます。プーリーも過熱気味となります。 暫く使用した結果では、ベルトテンションは、かなり弱めが具合が良いようです。 ベルトのテンションの測定は、ベルトに程々の押圧を掛け、 その時のたわみ量から計算することができます。 タイミングベルト幅は、制御回路に、過負荷・過電流シャットダウン機構が在る場合は、 大して過負荷が掛からないので、幅7.9mmで十分です。 そうでない場合は、幅9.5mmを使用します。 幅9.5mmの場合は、騒音が若干大きいのと、アイドリング時の消費電流が若干増えます。 |
オリジナル機のプルロッドのエンドキャップ(赤矢印)を、そのまま利用したく、 さらにプーリーガードを兼用させる目的もあって、 元の天板の一部を加工して、取り付けました。 エンドキャップを使用しない時に、一時、立て掛けておくスタッド(橙矢印)も付けました。 Z軸方向のDROのため、ベースプレートに厚板の金物(緑矢印)を取り付けています。 1/100mm を安定に計測したいので、取り付けベースの十分な剛性が必要だからです。 |
ベースプレートにはモーターへの中継端子も取り付けました。 安全のため、モーターからのFG線(緑色)は、一旦ベースプレートに落とし、 それから制御ボックス側へ配線する必要があります。 すぐ真下は金属の切子が飛び散る環境のため、 圧着端子の金属部は、絶縁のためのカプトンテープ(茶色)で覆って万全を期しました。 |
2020/01/20 | |
モーターから100Hzの唸り音が若干しますが、相手が真鍮なら、 低速でエンドミルが、シャカシャカ削る工作が楽しめます。 元が、ジャー・・・ギャーという、騒々しい機械だったとは想像できません。 同型のマシンバイス2台の内、微妙に背の高い方を、低い方に揃える為に削ったところ・・・ ヒュイーンといった感じで大してうるさくもないので、 相手が鋼の時でも、周りに気兼ねなく最高速で回せます・・・ 自作した制御回路に加えて、 デジタルノギスを使ったDROも3軸に装備しました。 魔改造の終わった旋盤と併せて記念撮影・・・ 制御系と駆動系は???・・・なフライス盤ですが、 モーターの回転そのものは静かで強力、滑らかで、 フライス主軸ベアリングも良いものが入っていました。 XYステージの出来は、さすがに評判の良い機械のことはあります。 しかし、これらは、国内で検品・再調整された機械だからかもしれません。 お願い:同様な改造を行う場合は、必ず、ご自身で、ご自身の責任において行ってください。 メーカー等に、本項と同様な改造を強要するような事は、絶対に止めてください。 そもそもメーカーは、保証などの観点から、そのような依頼を受けることができませんし、 メーカーに多大な迷惑を掛けることになります。 |
2024/02/16 | |
フライス盤のモーターですが、 長期間の酷使により、巻線が断線しかかっているようで、 時々、ゴリゴリと異音・騒音がするようになり、交換を考えていました。 左は不調のモーターを分解したもので、定格300W 4000rpm。 右は、550W 6000rpm 旋盤用と称する交換用モーター。中華製・・・ 交換にあたっては、元のモーターのベースプレート(右矢印→)を再利用しました。 これに、追加工して、交換用モーターに移植・・・ |
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・・・移植したベースプレート。 通風口、モーター取付穴などを開けました。 モーターシャフト径も大きくなったので、 それに伴いプーリー穴径も Φ8 から Φ10 に拡大。 通風口はもう少し大きくしたかったのですが、 ベースプレートの強度が損なわれそうなので、この程度で止めときました。 放熱不足になるようであれば、別途考えます・・・ |
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・・・交換後、定位置に取り付けた様子。 アース線が電源線と別途なので、少々鬱陶しいです。 |
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他、全景・・・ 結果は、出力が大きくなったため、起動電流が大きいようで、 リミッター設定電流 1.5A 以上に設定しないと、 (自作)制御回路のリミッターが作動してしまいます。 そのほか、制御回路と少々マッチングが良くないのか、 原点出しなど超低速回転時に、ビーッビーッとハンチングを起こすことがあり、 少々安定しませんでしたが、駆動ベルトのテンションを高めにし、 回転に少し負荷が掛かるようにしたところ、解消しました。 あと、高速回転時にキュルキュルと煩さかったので、 カーボンブラシを一旦取り外し、取付方向を反転させたところ、これも直りました。 今では、ヒュイィーンといった感じで快適に作業してます。 |
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