家電三種の神器のひとつである旋盤。我が家の旋盤は一般家庭としては小さいプロクソン マイクロレースPD230である。中古。
これを適当な机に乗せて使っているが、テーブルへの固定を前提としているのか、接地面積が小さい。モータが接地面から張り出しているため重心もずれていてハンドルを早回しすると機械が傾いてしまう。そのため、ハンドルの動作に影響を受けない重量と安定した接地面積を持つ旋盤のベースを作る必要があった。
そして、三種の神器の最後の一つ、フライス盤が揃ったため、溶接機を交えて製缶加工部品の製造が可能になった。その第一号製品として、旋盤ベースを作ってやろうというわけだ。
構想
厚い鉄板を用意して面を出し、タップを立てて旋盤を貼り付けるだけでもいいのだが、
切り子が落ちるように空間の空いた形状にした方がいいかと思った。ちょうど手ごろなH鋼があったのでそれを使うことにした。旋盤の取り付け面はヘッド側と芯押し台側の両端の二面なので、その幅に合わせてフランジにフラットバーを二枚渡して溶接し、そのフラットバーの面をフライスで出すことにした。
フラットバーは4.5ｍｍ、H鋼の幅は125ｍｍなので、中央にフラットバーとウェブ面を接続する柱を入れておき、フランジには高ナットを四か所溶接してフットジャッキをねじ込み、レベル調整できるようにする。
溶接
旋盤の取り付け面の幅を測ってH鋼にフラットバーを溶接する。
次に柱の溶接、高ナットの順に溶接していく。
40Aの100V溶接機を使っているが非常に難しい。濡れ性の悪い金属にはんだ付けするときのように部材のどちらかにだけ溶けた溶接棒がのってしまい全然材料同士がくっつかない。
電流が少ないという意見も聞いたが腕の問題もあると思うので何が悪いのかよくわからない。
何度もやり直してようやくくっつけた。連続したビードが引けておらずところどころ空いているが溶接したあとバールで全力でこじっても取れなかったので良しとした。
面出し
CNCフライスで面削りをする。12.5cm×5㎝のフラットバーの表面を二枚分、125㎠の面積を1ｍｍ削る。
我が家のCNCでは鉄の切削は厳しいらしく、
まずはΦ５超硬エンドミル、横方向の切込み2.5ｍｍ、Z軸切込み0.1ｍｍ、
S6000、F280くらい（うろおぼえ）ダウンカットで加工を開始したが、
削りはじめから工具がビビり、送りや回転を下げてみたりしたがどんどん音が悪くなっていき、最終的には削れなくなってワークの上を滑っていたので加工をやめた。
底刃がものすごく摩耗している。
次にΦ２超硬エンドミルを使い、Gコードを見ると横方向の切込み１ｍｍ、Z軸切込み0.1ｍｍ、S15000、F600、ダウンカットで加工してみた。
何を考えていたのか覚えていないが切削速度がやたらに速い。メーカーの切削条件表よりも早い。
おそらくその場の音の具合とかでなんとなくオーバーライドをいじったりしているはずだが、これは後半音が若干嫌な感じになりつつもどうにか削り終えることができた。
削る面積が少なめな設計でよかった。
仕上がり
スケールを当てて裏から照らすと中央部は面が下がっており、光が通ってしまった。
シムを差し込むと0.03mm程度のようだ。
そのことをツイートしたら、知らないヤツからリツイートだけされた。
リツイートのみ＝晒し上げられているだろうと予想がついたので、そいつのタイムラインを見てみたら案の定見当違いに批判されていた。
メーカが「CNCルータ」と名付けているものを「しょせんCNCルータ」と言ったことがお気に召さなかったらしい。
なにかしらの力学に、代入すべきパラメータを自分のわずかなツイートの写真から想像し、写真に載ってない情報に関しては脳内で補完して当てはめた結果、写真のような切削面となるのは妥当である。と、彼の脳は計算をはじき出したらしい。
話を聞いてみたが明確な理由は教えてくれなかった。
と、ゆうことらしい。
薄い材料がどうの、固定方法がどうのと言っていることからおそらく工具の背分力による影響と、薄い板の加工のためには空中に浮かさずテーブルにワークを貼り付けるべきだということを考えているようだが、
切削中に剛性の低い部分が工具の背分力で引っ張られて変形し、多目に削れてしまうという現象が起こることは知っている。
大学時代にさんざんCNCも汎用フライスも使っているし、仮にも一年間仕事でマシニング加工をやった中でそういう現象を経験したこともある。
直径2mmのエンドミルのＺ切込み0.1ｍｍ、横方向切削ピッチ１mm、一刃あたりの送り量0.013ｍｍの条件で発生する背分力がどの程度のものかはわからないが、厚さ6ｍｍ、幅50ｍｍのフラットバー長さ125ｍｍを中央裏面に同様のフラットバーを柱として溶接してある両端、中央固定梁がまかり間違って持ち上がったとしても、両端のフランジとの溶接部、中央の柱部分の変形は少なくなるはずで、切削面はW字状に低くなると考えられるから、今回のように柱を立てた中央部が最も低くなることは考えにくい。
ワークの固定に関しては、クランプ力によって加工面が変形したまま加工し、クランプを外したら変形が戻ってしまって面が出ないということを避けるため、加工面から最も遠く、クランプ力の影響が少なそうな場所として、H鋼に溶接した高ナットをクランプしている。
自分で溶接したワーク（溶接は下手だが）を、自分で選んだ工具（大した選定基準はないが）で、自分で設定した切削条件（適当だが）で、それを加工する手持ちのCNCの主軸が指一本でZ軸方向に0.1ｍｍ以上ゆがめられるほどの低剛性であることを知ったうえで言っているのだ。
そのうちの一つたりとも把握しておらず、ワークにリブがついていることも写真から読み取れないやつに何がわかるというのか。
しかしながら、溶接不良で部材がちゃんとついていないせいで強度が確保されていない可能性も考えられたため、ワークの方は切削面を全力でバールでこじってみたが0.05ｍｍ程度しか持ち上がらなかった。
この機械では鉄の加工をサポートしていないので「やっぱり鉄の加工は無理そうだ」という意味でツイートしたのだが、奴の言うなにかしらの力学に基づけば平面が出るというのならぜひ教えてほしいところだ。
以上の状況から言えばワーク形状、剛性が関係ないのは明確だが、かといって機械の剛性だけが原因ならば、端か中央かに関係なくまんべんなく面が粗くなると思うので、中央部のみが低くなる現象は説明できない。
後日、X軸の真直度を確認しようと、300ｍｍ角の定盤をテーブルに乗せ、四隅の高さを0.03ｍｍ以内に合わせ、ダイヤルゲージを当ててX軸方向に動かしたら、中央部が0.1ｍｍほど高く出た。正確な平面にダイヤルゲージを当ててそうなるということはつまり、機械側のX軸が下に凸になるように反っているということである。
左奥、右奥
左手前、右手前
奥中央、手前中央
X軸の中央が下に反った機械を使って加工した面は当然中央が下に反る。
おそらくこれが原因だろう。
なんのことはない。やはり機械のせいではないか。ざまあみろ。
Yahoo知恵袋とかでも見るやたらと高圧的な奴はたいてい、本当に分かっているのかいないのか知らないが、「いちいち説明するのも面倒だ」というようなスタンスをとり、明確な理由を言わずに批判してくる。下手に根拠もなく迎撃すると、万が一自分に重大な見落としがあった場合に立場ががなくなってしまう。
当時はこいつの言い分が正しくないことを明確に証明できるだけの材料が揃っておらず、自分が何かを見落としている可能性も考えられたため下手に出た対応をとってしまったのが悔やまれる。
ツイートが一年前なことが気になった人がいるかもしれないが、
この記事は一年前に書いていたのだがこの件でやる気をなくし放置してあった。始めは道端でうんこでも踏んだと思って忘れようと思ったが、つまらないことをしているときにはつまらない奴のことを連想するのか、一年経った今でも思い出して腹が立つので備忘録として残した。
塗装
削り面をマスキングし、ミッチャクロンを吹いた後アクリルラッカーを吹いた。
垂れたがまあいい。
取り付け
現物合わせでポンチを打ちタップを立ててボルト留め。
ハンドルを回しても機械はズレなくなったがテーブルが貧弱なためテーブルの足が揺れだした。
あとハンドルを回すとき下死点でまごつく感じ、体がデカくなってから三輪車をこぐようなあの感じがやはりあり、送りのムラになっているので、背が高くなった分ハンドルのクランクを伸ばすエクステンションを作ると良いかもしれない。
