難しそうに見えた加工は、いつもの延長線上にあった

設備の内製という仕事:番外編で、外注に出した部品が図面ミスで使えず、自分で作ったという話を書きました。

今回は、その部品をどうやって作ったのか。手順を並べるよりも、作るときに何を考えて、どうしてその方法を選んだのか。そちらを中心に書いてみようと思います。

何をどう作ったか

作ったのは、車輪を取り付けるための円盤です。

円盤の中心にシャフトを通し、その周りのタップ穴でシャフトホルダーを取り付けし、シャフトと固定します。残りのタップ穴には車輪を留めます。

材料を切り出す

上の図面には明記してありませんが、材質は一般的な鋼材SS400と記載されていました。円盤の大きさが115mmなので、帯鉄の幅125mm、厚さ9mm、長さは適当に2枚分取れるくらいの300mmで切り出します。

基準を明確に

まずこの部品のどこが重要なのかを確認します。

この部品は、回転物なので、シャフトの貫通穴、シャフトホルダーを固定するタップ穴、車輪を固定するタップ穴、この三つの芯が出ていることが重要です。

ここがズレていると、シャフトが入らない、ホルダーが固定できない。無理やり取り付けたとしても、車輪が偏心します。中心からの寸法がこの部品の最重要ポイントだと言えます。

けがきの精度ですべて決まる

先ほども言ったように、芯が出ていることが重要なので、穴の位置を正確にけがくことが、この部品を作る上でとても大事です。

けがきという作業自体は、それほど難しくありませんが、一発でシャフトが入って、穴の位置もぴったり合うように仕上げるには、けがきの精度とポンチを正確にど真ん中に打つ技術が要ります。ここだけは、何度もやって身につけていくしかない部分です。

穴の位置は、図面ではPCD（ピッチサークルダイアメーター）で指示されています。

オーソドックスなやり方でいくと、コンパスで円をけがいて、その円周上に穴の位置を出すことになりますが、コンパスは使いにくい。円をけがく時は、いつもやりにくさを感じていました。

PCDは穴の数が決まれば、角度は勝手に決まります。中心から半径と角度で穴の位置は割り出せます。コンパスを使わなくても分度器と鋼尺を駆使すれば、けがくことができます。

けがきの基本的なやり方は、以前の記事で書いているので、そちらもよければ。

外径をどうするか

図面を見た時に丸くすることに目がいきますが、円盤と車輪をボルトで固定するときに、干渉しなければいいだけなので、外径についてはそれほど重要ではないなと考えました。

極端に言えば、丸でも四角でも星型でもなんでもいいんですが、図面通り丸く加工することに。

どうやって加工しようかと思い浮かんだのは、切断・研磨サンダー、グラインダーなどで地道に頑張る。ガス・プラズマ切断でざっくり切って頑張って研磨で仕上げる。などがパッと思いつきました。

どちらの方法も研磨する工程がありますが、私は粉塵が大量に出るのが嫌いなので極力やりたくない。
ガス・プラズマ切断は、どうしても熱で歪みます。鉄が反って芯がズレるのも避けたい。

そこで、丸くするにはやっぱり旋盤。そう思い、外周は旋盤で加工することにしました。

旋盤でどう掴むか

円盤の外周を削るので、旋盤で掴むところがありません。

この部品は、シャフトが付くので、シャフトを先につけてからそれを旋盤で掴もうと考えました。

ただ、四角い板のまま回すと、削る量が多くなります。なので、先に角を落として八角形にしてから、旋盤で加工することに。

加工する順番はよく考える

シャフトを先に取り付けるということは、穴を先にあけておく必要があります。

そもそも、円盤にしてから穴をあけるのは加工しにくいです。平たい四角い板の状態の方が、けがくのも、ボール盤に固定するのも楽です。

なので、帯鉄を切り出した段階で、すべての穴をけがいて、穴あけとタップまで終わらせました。

フライス盤も使って

中心の貫通穴をあける時、ストレートシャンクのいいサイズのキリとリーマがありませんでした。作業場のボール盤はチャックを替えてもテーパーシャンクは付けられない仕様です。フライス盤ならテーパーシャンクでも付けられるので、中心の貫通穴をあけました。

どんな加工でも道具を使いこなせば

これまで最初に載せた図面の部品をどう作ったかを書いてきました。

今時は、こんな面倒なことをしなくてもレーザー加工機で簡単に加工できます。私が知っているレーザー加工機は、プログラムを入れるという別の難しさがありましたが、最近はCADを変換して簡単に読ませることができるみたいなので、よりこういった手加工の頻度は減ってきているかもしれません。

それでも、ボール盤があれば穴があけられる。旋盤があれば四角いものでも丸にできる。フライス盤があれば丸を四角にもできる。熟練の加工技術があれば、レーザーやマシン加工にも負けない精密な加工までできます。私はその領域に到底及びませんが、道具を使いこなせれば作れないものはほとんどないと言えます。

おわりに

今回は、設備の内製という仕事の番外編で触れた加工について書きました。

図面を見て、難しそうな加工だという印象を受けましたが、ひとつひとつ方法を考えていくといつもやっている加工の延長線にありました。

どんなことでも方法はひとつではありません。迷ったり、やりにくいと感じたら、自分の中の引き出しを開けて他の方法を探るのもいいかもしれません。