工作機械メーカーで技術者が手で削っているのを観察すると、「この技術は本当に機械で作られた表面を強化できるのだろうか？」と疑問に思う人もいるかもしれません。人間の技術は機械の技術を上回りますか？」
美観のみに焦点を当てている場合、答えは「ノー」です。スクレイピングは見た目の魅力を高めるものではありませんが、継続して使用するのには説得力のある理由があります。重要な要素の 1 つは人的要素です。工作機械は他のツールを作成するために設計されていますが、元の精度を超える製品を製造することはできません。前モデルよりも高い精度のマシンを実現するには、新しいベースラインを確立する必要があり、これには人間の介入、特に手動のスクレイピングが必要になります。
スクレイピングはランダムまたは非構造化されたプロセスではありません。むしろ、これは、同じく手作業で作成された、標準の基準面として機能する、元のワークピースを厳密に反映する正確な複製方法です。
要求の厳しい性質にもかかわらず、スクレーピングは熟練した練習です (芸術形式に似ています)。スクレーパーの名人を訓練することは、木彫りの名人を訓練するよりも難しい場合があります。この主題を議論するリソースは、特にスクレイピングの背後にある理論的根拠に関しては乏しく、それが芸術形式としての認識に寄与する可能性があります。
どこから始めるべきか
メーカーが削る代わりに材料除去にグラインダーを使用することを選択した場合、「マスター」グラインダーのガイド レールは新しいグラインダーのガイド レールよりも高い精度を示さなければなりません。
では、初期のマシンの精度は何によって支えられているのでしょうか?
この精度は、より高度な機械によってもたらされる場合もあれば、真に平坦な表面を作成できる代替方法に依存する場合もあれば、既存のよく作られた平坦な表面に由来する場合もあります。
サーフェス生成のプロセスを説明するために、円を描画する 3 つの方法を検討できます (円は厳密には線ですが、概念を明確にするのに役立ちます)。熟練した職人は、標準的なコンパスを使用して完全な円を作成できます。逆に、プラスチックのテンプレート上の丸い穴を鉛筆でなぞると、その穴の欠陥がすべて再現されます。フリーハンドで円を描こうとすると、その精度は自分のスキル レベルによって制限されます。
理論的には、3 つの面を交互にラッピングすることで完全な平坦な表面を得ることができます。説明のために、それぞれが比較的平らな表面を持つ 3 つの岩を考えてみましょう。これらの表面をランダムな順序でこすり合わせると、徐々に平らになっていきます。ただし、石を 2 つだけ使用すると、凹凸のある嵌合ペアが作成されます。実際には、ラッピングには特定の組み合わせシーケンスが含まれます。通常、ラッピングの専門家はこれを使用して、直線エッジや平板などの目的の標準治具を作成します。
ラッピングプロセス中、専門家はまず標準治具に発色剤を塗布し、次にそれをワークピースの表面上で滑らせて、削りが必要な領域を特定します。この動作を繰り返すことで徐々にワークの表面を標準治具の表面に近づけ、最終的には完璧な複製を実現します。
通常、鋳物は削り取る前に、最終サイズの数千分の 1 までフライス加工され、残留応力を軽減するために熱処理が施されてから、仕上げ研削のために戻されます。スクレーピングは時間と労力がかかるプロセスですが、高精度の機械を必要とする方法に代わる費用対効果の高い代替手段として役立ちます。キサゲを使用しない場合は、高精度で高価な機械を使用してワークを仕上げる必要があります。
最終段階の仕上げに関連する多額の設備コストに加えて、別の重要な要素を考慮する必要があります。それは、部品、特に大型鋳物の機械加工中の重力クランプの必要性です。数千分の1の公差で加工する場合、クランプ力によってワークピースが歪む可能性があり、力を解放するとワークピースの精度が危険にさらされます。さらに、機械加工プロセス中に発生する熱もこの歪みにさらに寄与する可能性があります。
ここで、スクレイピングには明確な利点があります。従来の機械加工とは異なり、スクレーピングにはクランプ力が必要なく、発生する熱も最小限に抑えられます。大型ワークも3点支持で自重による変形がなく安定しています。
工作機械のスクレーピングトラックが摩耗した場合、再スクレーピングによって修復することができます。これは、機械を廃棄したり、分解して再処理するために工場に送り返したりするという選択肢と比較して、大きな利点です。
再スクレーピングは工場のメンテナンス担当者が実行できますが、この作業を地元の専門家に依頼することも可能です。
特定の状況では、手動と電動の両方のスクレーピングを使用して、望ましい幾何学的精度を達成できます。たとえば、テーブルとサドルのトラックのセットが平らに削られ、要求仕様を満たしているにもかかわらず、テーブルが主軸に対して位置がずれていることが判明した場合、この位置ずれを修正するのは多大な労力を要する可能性があります。スクレーパーのみを使用して、平坦性を維持し、位置ずれに対処しながら、適切な位置の適切な量の材料を除去するには、かなりのスキルが必要です。
スクレーピングは重大な位置ずれを修正するための方法ではありませんが、熟練したスクレイパーはこの種の調整を驚くほど短時間で完了できます。このアプローチには高度なスキルが必要ですが、多くの場合、多数の部品を厳しい公差に合わせて機械加工したり、位置ずれを軽減するために複雑な設計を実装したりするよりもコスト効率が高くなります。
潤滑性の向上
経験により、レールを削ることで潤滑品質が向上し、それによって摩擦が低減されることが実証されていますが、根本的な理由については議論が続いています。一般的な理論は、削られた低い部分、特に作成されたピットが潤滑剤の貯留層として機能し、周囲の高い部分によって形成された多数の小さなポケットに油が蓄積することを可能にすることを示唆しています。
別の観点からは、これらの不規則なポケットにより一貫した油膜の維持が容易になり、潤滑の主な目的である可動部品のスムーズな滑りが可能になると考えられています。この現象は、凹凸によって油が滞留する空間ができるために起こります。理想的には、2 つの完全に滑らかな表面の間に連続した油膜が存在するときに潤滑が最もよく機能します。ただし、これにより、オイルの流出を防止したり、迅速な補充が必要になったりするという課題が生じます。レールの表面には、削られているかどうかにかかわらず、通常、オイルの分配を助けるためにオイル溝が組み込まれています。
この議論により、接触面積の重要性について疑問が生じます。削ることで全体の接触面積は減少しますが、より均一な分布が促進され、効果的な潤滑には重要です。合わせ面が滑らかであればあるほど、接触分布の一貫性が高まります。しかし、力学の基本原理は「摩擦は面積に依存しない」と述べており、接触面積が 10 平方インチであるか 100 平方インチであるかに関係なく、テーブルを移動するために必要な力は一定であることを示しています。摩耗は別の考慮事項であることに注意することが重要です。同じ荷重下で接触面積が小さいと、摩耗が加速されます。
最終的には、単に接触面積を調整するのではなく、最適な潤滑を実現することに重点を置く必要があります。潤滑が理想的であれば、トラック表面の摩耗は最小限に抑えられます。したがって、摩耗によりテーブルの動作が困難になった場合は、接触領域自体ではなく潤滑の問題に関連している可能性があります。
スクレイピングはどのように行われるか
削りが必要な高い箇所を特定する前に、まず平板や V トラックの削り用に設計されたストレート ゲージ治具などの標準的な治具に着色剤を塗布します。次に、カラーコートした標準治具をトラック表面にこすり付けて削ります。これにより、着色剤がトラックの高い部分に転写されます。その後、専用の削りツールを使用して、着色されたハイポイントを削除します。トラック表面に均一かつ一貫した色転写が見られるまで、このプロセスを繰り返す必要があります。
熟練したスクレイパーは、さまざまなテクニックに習熟している必要があります。ここでは、2 つの重要な方法について説明します。
まず、着色プロセスの前に、鈍いヤスリを使用して優しくこすることをお勧めします。CNC製品表面のバリを効果的に除去します。
次に、表面を掃除するときは、布ではなくブラシや手を使用してください。布で拭くと細かい繊維が残り、その後のハイポイントカラーの際に誤解を招くマークができる可能性があります。
スクレーパーは標準治具とトラック表面を比較することで作業を評価します。検査員の役割は、スクレイパーに作業を中止するタイミングを通知するだけであり、これによりスクレイパーはスクレイピングプロセスのみに集中し、出力の品質に責任を負うことができます。
これまで、当社は 1 平方インチあたりの高い点の数と接触する総面積の割合に関する特定の基準を維持していました。ただし、接触面積を正確に測定するのはほぼ不可能であることが判明したため、平方インチあたりの適切なポイント数の決定はスクレーパーに委ねられています。一般に、目標は 1 平方インチあたり 20 ～ 30 ポイントの標準を達成することです。
現代のスクレーピングの実践では、一部のレベリング作業には電動スクレーパーが使用されています。これは依然として手動スクレーパーの一種ではありますが、物理的負担の一部を軽減し、プロセスの疲労を軽減することができます。それにもかかわらず、手作業でこすったときの触覚フィードバックは、特に繊細な組み立て作業においては、依然としてかけがえのないものです。
スクレーピングパターン
豊富な柄をご用意しております。最も一般的なものには、円弧パターン、正方形パターン、波パターン、扇形パターンなどがあります。特に、主な弧のパターンは月とツバメのデザインです。
1. 円弧状の模様と削り方
まずスクレーパー ブレードの左側を使用してこすり、次に左から右に向かって斜めにこすっていきます (下の図 A を参照)。同時に、左手首をひねってブレードを左から右に振ると (下の図 B を参照)、こする動作のスムーズな移行が容易になります。
各ナイフマークの垂直方向の長さは通常約 10 mm です。この削り取りプロセス全体が迅速に行われるため、さまざまな円弧状のパターンを作成できます。さらに、左手首で圧力を加え、右手首をひねって刃を右から左に振ることにより、右から左へ斜めにこすることができ、こすり動作のシームレスな移行が保証されます。
基本的な円弧パターンの削り方
円弧パターンをスクレイピングするためのヒント
円弧パターンをスクレーピングするときは、スクレーピング条件や技術の違いにより、得られるパターンの形状、サイズ、角度に大きな影響を与える可能性があることに注意することが重要です。以下に重要な考慮事項をいくつか示します。
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適切なスクレーパーを選択する: スクレーパーヘッドの幅、厚さ、ブレードの円弧半径、およびウェッジ角度はすべて円弧パターンの形状に影響します。適切なスクレーパーを選択することが重要です。
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手首の動きをコントロール: 手首のひねりの振幅とこするストロークの長さをマスターすることは、望ましい結果を達成するために不可欠です。
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刃の弾性を利用する: 一般に、上の図 C に示すように、手首の動きの振幅が大きくなり、掻き取りストロークが短くなると、掻き取られる円弧パターンの角度と形状が小さくなります。
月の模様と削り技法
スクレーピングプロセスを開始する前に、鉛筆を使用してワークピースの表面に特定の間隔で正方形の印を付けます。掻き取る際には、円弧刃のファインスクレーパを使用し、刃の中心線をワークの長手方向の中心線に対して45°の角度に配置します。ワークの表から裏に向かって削り、希望の月の模様を作ります。
(2) 飲み込みパターンと削り方 飲み込みパターンを下図に示します。削る前に、鉛筆を使用してワークの表面に一定の間隔の正方形を描きます。キサゲを行う際は、円弧刃のファインスクレーパを使用し、刃面の中心線とワーク表面の長手方向の中心線が45°になるようにして、ワークの表から裏に向かって削ります。一般的なスクレイピング方法を次の図に示します。
まず、1本目のナイフで円弧模様を削り出し、その少し下に2本目の円弧模様を削り出すと、上図bのようにツバメのような模様が削り出されます。
2. 四角模様と削り方
正方形のパターンを次の図に示します。削る前に、鉛筆を使用してワークピースの表面に特定の間隔で正方形の印を付けます。削る際は刃の中心線をワークの長手方向の中心線に対して45°の角度に置き、手前から奥に向かって削ります。
基本的なスクレーピング技術には、短距離のプッシュスクレーピングに直線エッジまたは大きな半径の円弧エッジを備えた幅の狭いスクレーパーを使用することが含まれます。最初の正方形を完了したら、2 番目の正方形の削りに進む前に、必ず正方形の距離を維持して (基本的にグリッドを離れて) ください。
3. 波形と削り方
波形パターンを以下の図 A に示します。スクレーピングプロセスを開始する前に、鉛筆を使用してワークピースの表面に特定の間隔で正方形の印を付けます。削るときは、刃の中心線が刃の長手方向の中心線と平行であることを確認してください。機械加工部品、後ろから前に向かってこすります。
基本的なスクレーピング技術には、ノッチ付きスクレーパーを使用することが含まれます。ブレードの適切なドロップ位置を選択します。通常は、マークされた四角形の交点です。刃が落ちたら左斜めに移動します。指定された長さ (通常は交差点) に達したら、以下の図 B に示すように、斜め右に移動し、ブレードを持ち上げる前に特定の点までこすります。
4. 扇形パターンと削り方
扇形のパターンを以下の図 A に示します。削る前に、鉛筆を使用してワークピースの表面に特定の間隔で四角形と斜めの線をマークします。扇形のパターンを作成するには、フックヘッド スクレーパーを使用します (以下の図 B を参照)。刃の右端は鋭く、左端はわずかに鈍く、刃先がまっすぐに保たれるようにする必要があります。基本的なスクレイピング手法を以下の図に示します。
ブレードの適切な位置 (通常はマークされた線の交点) を選択します。左手でスクレーパーを刃先から約50mmの位置で持ち、左側に少し下向きに圧力を加えます。右手で刃の左端を支点として時計回りに回転させます。一般的な回転角度は 90° と 135° です。正しい扇形パターンは上の図 C に示されています。
力を不適切に加えると、両端が同時に削れて、上の図 D に示すパターンが生じる可能性があります。この方法で作成されたパターンは浅すぎるため、不正確なデザインになります。
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投稿日時: 2024 年 10 月 16 日