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 旋盤の魔改造 送りネジの移設 Relocate the lead screw of the lathe for higher accuracy.
 往復台を真鍮製に改造し2年経過しましたが、それでもたまに中ぐり作業で、
 それも高精度が必要な時に限って、削り過ぎとか加工に失敗することがあります・・・

下図のような往復台の首振り運動が原因していますが、
やはり、根本原因からの解決が必要なようで・・・
 
送りネジを主レール間へ移設することにしました。
難工事となるため躊躇していましたが、これからウォームホイールの穴径拡大など、
0.02mm台の難しい工作が続くので・・・

ところで、系列機でも、本機 Compact3 と最上位機の Compact9 が、
主レールの手前に送りネジを有し、
中級機の Compact7 だけが、主レール間に送りネジを設けています。
ニューアルト YD2500 も主レール間に設けています。
どのような設計思想なのか気になるところ・・・

改造前の状態・・・
このように当初、送りネジは主レール(ベッド)のかなり手前にありましたが・・・

主レールの間に移設しました。
難工事でしたが、実作業は一週間で完了しました。

下の部材から構成を説明します。
送りネジと送りネジ支え、移動コマ・・・
移動コマには往復台に推力を伝えるための、ツノが生えています・・・

移動コマの上に、押さえ板が被さります。
押さえ板は、その上にくる往復台の浮き上がりを阻止します。
実使用状態では移動コマと押さえ板は接触していません・・・

さらにその上に往復台・・・
押さえ板は、往復台側からの4本のキャップスクリューで引き上げられます。
移動コマのツノと往復台はルーズに結合していて、
送りネジの偏芯などに由来する、不都合な応力は往復台に伝わらず、
送りネジの推力だけが往復台に伝わる仕掛け・・・

このような縁切り機構は汎用旋盤には殆ど見られませんが、
数10ナノメーターの精度で加工を行うような 超精密旋盤 には実施例があります。
構成は全く異なりますが、その例ではボールネジ・ナットの僅かな円錐運動を、
往復台に伝えないよう工夫されています。

余談ですが、その旋盤でも送りネジは主レール(ガイドレール)の間に設置されています。

2021/10/3 作図
組立図です。図面の油染みはご勘弁・・・材料は快削真鍮です。
押さえ板は、送りネジを避けるため凸型にしました。
クリアランスがなかなか確保できず、設計には苦労しました。
以前、製作の部材を流用している為、無駄に分厚い材料を使ったので、
12mm厚のフラットバーから製作できる様、図面を改変しています。

以前は移動コマ作用点が、かなり下方に在ったため、
往復台の移動時に、一方が浮き上がり易い欠点もありました。
そこで今回、移動コマ作用点は、上図のM4タップ近辺とし、
摩擦面高さに接近させるようしました。

電気機関車等・台車の、軸重移動防止機構に少し共通する面がありますな。

2021/10/3 作図
移動コマと送りネジ支え。
同じ改造を施す方は居ないと思いますが、
機体差もありうるので、
この寸法で同じように製作・組立可能かどうかは保証できません。

実際の改造作業・・・電動工具の刃先が届かないので、
送りネジ支えの設置場所を、平ヤスリで均しているところ。
ハンドパワーは疲れます・・・

手前側に移設前の送りネジと移動コマが写っています。

鋳鉄のフレームに、送りネジ支えを取り付け・・・

調子に乗ってネジ下穴を高回転で開けていると、
鋳鉄の不均質のため、ドリルを折り込んでしまいました。
そこで、鋳鉄の固い組織にブチ当たった際、ドリルが空転できるように、
チャックのドリル把握を弱めに、クラッチも最弱に、低速回転で開ける様しました。

送りネジ支えは、このように押さえ板の下に、ギリギリ潜り込みます・・・

ですので往復台は十分、左(主軸側)まで寄せることができます。

2021/10/7
移動コマは、先にM8逆ネジタップを切っておいてから外形切削。

アングルバイスを使って3°の逃げの部分の切削。
青ニスを吹いています・・・

組み込んだ移動コマ・・・往復台に推進力を伝えます。

往復台の左(主軸側)への移動時は、送りネジの回転に伴い、
蒸機のクロスヘッドのように移動コマが微動して、
送りネジの偏芯を受け流している様子を観察できます。

一方、右側(主軸から遠い方)への移動時は、ほとんど移動コマの微動は見られません。
しばらく不思議に思っていましたが、
左へ移動時は、送りネジが圧縮されるため、送りネジがたわみ偏芯が大きくなり、
右へ移動時は、送りネジが伸ばされるため、それが少なくなるためと判りました。
送りネジが比較的、細長いため、そのような現象が発生するようです。

移動コマ上部のネジ穴には、移動コマの回転を制限するための機構を
取り付ける予定でしたが、
無くても実用上支障無い事が判り、現在では何も付けていません。

2021/10/4
押さえ板の摺動部は平滑性が必要なため、
エンドミルの側面削りで行います。
写真は、その肝心な摺動面が写っていません・・・

切削を終えた押さえ板。
移動コマを避ける穴を明けたところ。
摺動面は写っていますが、今度は青ニスが被って・・・(^^;)☆\バキ!!
これからネジ穴を開けます。

往復台の裏は、先回製作時から厚みを約3mm削ります。
裏返して削っているところ・・・

移動コマのツノが入る穴を開けてます。

送りネジを避ける様、芯押台の改造も終えました・・・
ご覧の様に送りネジと押さえ板のクリアランスはギリギリです。

2021/10/10
送りネジの移設とは直接関係ありませんが・・・
本機の場合、芯押台はプロ機のように調整ネジ一本で調整・・・という訳には参りません。
一度、分解してしまうと、ややこしい調整作業が待ってます。
ダイヤルゲージ2個を使って芯押台の調整風景・・・
方法の詳細は、芯押台の項に記載しました。

2021/10/10
さて、改造の成果ですが、DROが示す逆走距離(別項参照)は、
押さえ板の調整如何に関わらず常に0となりました。
つまり往復台の首振り運動は全く無くなったという事です。
また、送り台を移動した時のDROの数値変化も滑らかで良い感触ですが、
ここで大ボラを吹くと、そこは百鬼夜行の鉄道模型界・・・
ここぞとばかりに袋叩きに逢いますので、
これから種々の加工を行い、時間をかけて報告しようと思います。
やはり工作機械は数年掛けないと真価は判りません。

2021/10/24
四爪インディペンデントチャックで芯出し後、
中ぐりバイトで、ウォームホイールの穴径拡大を行っているところ・・・
往復台の首振り運動が無くなり、往復台の往き帰りで、
切削半径が僅かに変わるような事がなくなったので、
今のところ0.02mm代の安定した加工が行えています。


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