原題は『Modern Machine-Shop Practice, Volumes I and II』、著者は Joshua Rose です。

　テキスト量だけでもあまりにも多いため、元来の合冊の形を崩し、前半と後半にファイルを分割しました。まずは「前半」です。

　例によって、プロジェクト・グーテンベルグさまに御礼。
　図版は省略しました。索引が無い場合、それは私が省いたか、最初から無いかのどちらかです。
　以下、本篇。（ノー・チェックです）

*** プロジェクト・グーテンベルク電子書籍『現代の機械工場実務』第1巻および第2巻の開始 ***
この文書の末尾にある転写者注記をご覧ください。

画像サイズが大きい
（399 kB）。第1巻 現代の機械工場における作業方法。 口絵
口絵
著作権は1887年、チャールズ・スクリブナーズ・サンズ社に帰属します。
現代アメリカの貨物機関車。
現代の
機械加工実務
による

ジョシュア・ローズ、メイン州

3000点以上の版画を収録

第1巻

ニューヨーク
チャールズ・スクリブナーズ・サンズ
1887年

著作権 © 1887
CHARLES SCRIBNER’S SONS

JJ Little & Co. 印刷所
、ニューヨーク州アスタープレイス。

[I-vi]
序文。
『現代の機械工場実務』は、設備が最も整い、経営管理が最も優れた工場の運営方法、そしてエンジンやボイラーの保守管理に関する包括的なガイドとして、アメリカの機械工向けに提供されています。

本書の資料は、著者が31年間実務機械工として培ってきた経験と、本書の作成にあたり惜しみなく協力してくださった多くの熟練工、著名な機械工、技術者の方々から得た情報に基づいています。改良された機械や新しい方法の詳細について情報を提供してくださったすべての方々に、心より感謝申し上げます。

本書の目的は実践的な指導であり、理論ではなく、実証済みの実践という観点から全体を通して記述されている。使用されている言葉は、作業場で使われる言葉である。数学の問題や表は単純な算術式で示されており、代数や高度な数学は一切用いられていない。学習方法は厳密に段階的であり、知的で熟練した整備士になるために必要な手順を順を追って示している。

本書は、あらゆる種類の工具や機械を扱うすべての人にとって、完全な参考マニュアルとなることを目指しており、以下の一般的なトピックを網羅的に扱っています。I. 機械や工具を製造するための機械の構造と使用法。II. 金属や木材を加工する機械で使用されるワーク保持装置および工具の構造と使用法。III. 金属や木材を加工するための手工具の構造と使用法。IV. 蒸気機関およびボイラーの構造と管理。本書で 取り上げられている多数の専門トピックについては、目次を参照してください。

本書には、これまで印刷物として公表されたことがなく、その考案者のみが知っていた数多くの実践的な詳細が記載されており、熟練工だけでなく見習い工、製造施設の所有者や管理者、そして機械工、製図工、木工職人、技術者、特殊機械の操作員といった従業員にも等しく役立つことを目指している。

3000点を超える図版は、現代の実際の現場から採られたもので、世界有数の製造業で現在使用されている機械、工具、器具、方法、そしてアメリカ製の典型的な蒸気機関やボイラーなどが示されている。

本書の巻末に収録されている新しい発音・定義辞典は、機械工場におけるあらゆる専門用語や言い回しを網羅することを目的としており、最近生まれた用語だけでなく、これまでこの種の語彙集には掲載されたことのない多くの古い用語も含まれています。

本書は、幅広い主題を扱い、それらを分かりやすく整理し、詳細な図解を加え、各巻に網羅的な目次と完全な分析索引を備えているため、著者は、本書がすべての実務的な機械工にとって、かなり充実した即席の参考資料および独習マニュアルとして役立ち、同業者の労力を軽減し、より有益なものとなることを期待している。

[I-vii]
コンテンツ。

第2巻
の目次
第1巻
第1章
歯車の歯。
ページ
歯車。平歯車、斜歯車、マイター歯車、クラウン歯車、環状歯車または内歯車 1
トランドルホイール、ラックアンドピニオンホイールとタンジェントスクリュー、またはウォームとウォームホイール 1
ピッチ円の直径 1
歯車の歯。面、側面、深さまたは高さ 1
空間、ピッチライン、ポイント、アークピッチ、コードピッチ、中心線 2
弧ピッチからコードピッチを求めるためのルール、自然正弦表、直径ピッチ、直径ピッチから弧を求める方法、弧ピッチと直径ピッチの表 3
歯車。駆動輪と従動輪、歯車列 3
中間ギア 3
複合ホイールの速度 4
ピッチ円の直径を求める 4
回転レバーとみなされる 5
の回転数と、によって伝達される電力を計算する 5
角速度 6
歯車。歯が食い込んで、動きを止める。 7
歯車の歯。歯の形状と要件 7
歯車の歯面のサイクロイド曲線、エピサイクロイド曲線およびインボリュート曲線、ハイポサイクロイド曲線、歯車の歯面および歯側面のエピサイクロイド曲線およびハイポサイクロイド曲線を形成または生成する方法 8
歯車の歯の形成におけるエピサイクロイド曲線とハイポサイクロイド曲線の応用 9
エピサイクロイド曲線とハイポサイクロイド曲線を生成するための円の直径。側面曲線がもう一方のホイールの表面曲線と正しく連携するように形成されていることを示す図解。 10
曲線が正しいことを、車輪のそれぞれのサイズや曲線を生成する円の種類に関係なく、図解で示す。 11
歯車。転がり円または生成円を手作業で適用して、一対の歯車の歯の曲線をマークする。 12
歯車の歯。車輪の直径や転動円の直径の違いによる曲線の変化。 12
一対の歯車における歯と歯の接触経路の追跡；「接近弧」の定義；「後退弧」の定義；接近弧の間は駆動輪または駆動歯車の歯の側面が被動歯車の面と接触し、後退弧の間は被動歯車の側面と接触することの実証 13
動力ではなく運動を伝達する場合、歯の作用を中心線の片側のみに限定する。 13
歯の外観や対称性は、その作用に関して何ら意味を持たないことの証明 14
常に作動する歯の数、車輪の直径、歯のピッチ、転動円の直径が与えられている場合 15
ホイール径の変化による歯形の変化の例 15
歯車の歯。転動円の直径を変えることで形状を変化させる。 16
歯の形状の違いによって生じる車軸への推力 16
歯車。ウィリスの交換可能な歯車列用の1サイズの回転円のシステム 16
均一な速度を得るために必要な条件 16
歯車の歯。転がり運動と滑り運動の量 16
接触点の経路 16
接近接触と後退接触の弧 16
進入弧と後退弧の長さ 16
車輪のサイズが接触弧に及ぼす影響 17
ローリングサークルのサイズが側面接触量に及ぼす影響 18
歯の形が不完全な場合、摩耗によって自然に矯正されることはないという実証 18
転動円の直径が小さいほど、滑り運動は少なくなる。 18
特定の一対の車輪における転動体のサイズが接触歯数に及ぼす影響 19
歯が移動する角度が接触経路の角度を超えることを示す。ただし、歯面が一点で接触する場合はこの限りではない。 19
歯の高さが接触する歯の数に及ぼす影響 20
進入弧を増やさずに後退弧を増やす 20
動力ではなく運動を伝達するための車輪 21
時計の歯車 21
車輪の直径と同等またはそれに近い大きさの生成円または転動円を有する歯の形状 21
歯車。ベベルギア 21
ベベルホイールの歯の形成を支配する原理 22
車輪の面が2本の軸の交点と一直線上になければならないことを示す。 22
歯車の歯。ベベルギアの歯の曲線を求める方法 22
歯車。内歯車または環状歯車 23～27
環状歯車の歯が平歯車の歯間に対応することを示す実証 23
歯車内部。同じ直径の平歯車の接触経路の長さを増加させ、生成円または転動円の直径が同じである。 23
内歯車の歯は、平歯車では干渉しない場合でも干渉する可能性があることを実証する。 23
上記干渉を回避する方法 23
平歯車との比較 23
歯：歯面を互いに接触するだけでなく、もう一方のホイールの側面とも接触するように形成することが可能であることを実証する 24
上記の結果を達成するための中間回転円 24
上記の結果を達成するために2つの回転円を適用する 24
適切な直径の2つの転動円を用いることで得られる結果が、理論的にも実際的にも完璧であることを実証する。 24
2つの転動円の直径の限界 25
2つの回転円を使用することで得られる接触弧の増加 25
上記の増加は、凹みまたは後退接触の弧上に生じ、したがって滑らかな動作をもたらすことを実証する。 25
2つの回転円を使用することで、各歯が一定期間2つの接触点を持つことを実証する。 25
2つの回転円の直径を規定する法則 25
2つの回転円の実際的な応用 26
2つの回転円を使用することで、ピニオンの歯数がホイールの歯数より1つ少なくなる可能性があることを実証する。 26
歯の滑り運動と転がり運動 27

第2章
歯車の歯（続き）

ウォームとウォームホイール、またはホイールと接線ねじ 28～31
一般的な説明 28
資格 28
摩耗 28
ウォームホイールの歯、滑り運動 28
まっすぐな状態では、歯面の中心のみが接触する。 28
それは虫の円周の一部を包み込む 28
ウォームのピッチラインの位置 28
[I-viii] ウォームホイールの適切な歯数 29
耐久性を確保するためにウォームのピッチラインの位置を決定する 29
ワームのピッチラインの最適な位置を見つけるためのルール 29
ワームの表面積を増やして、より滑らかな動作を実現する 29
ワーム、四角い糸を扱う 29
ウォームホイール、その応用 30
インボリュート歯を持つ歯車 31～34
歯車の歯。インボリュート曲線の生成 31
インボリュート曲線を描くためのテンプレート 32
インボリュート歯の利点 34
歯車の歯、プラット・アンド・ホイットニーのテンプレート切断機 35

第3章
歯車の歯（続き）

歯車の歯、回転カッター 37
カッターをドレッシングするためのパンタグラフエンジン 38
車輪列に使用されるカッターの数 39
歯車の歯。等間隔カッター値表 41
ブラウン・シャープシステムにおける深さ 42
ウォームホイールの歯を切る 42
ウォームホイールを切削するためのカッターの角度を見つける 43
歯の曲線を転造するためのテンプレートの製作 43
歯車の歯の曲線を転がす 43
歯車の歯のテンプレートの形状 44
歯型テンプレート用の旋回アーム 44
曲線を手でマークする 45
コーリス式ベベルギアエンジンまたは切削機の原型またはテンプレート 45
コンパスで曲線を描く際に、追加の円を使用する 46
幾何学的作図によって面の曲線を求める 47
ウィリス歯牙図は、曲線を手で叩くための半径を見つけるためのものである。 47
ウィリス歯牙図法 48
ロビンソン教授の歯牙図 49
ロビンソン教授の歯牙図法を用いる方法 49
ロビンソン教授の歯牙図法を歯車列に適用する 51
ロビンソン教授の歯牙図の表形式値と設定番号 51
鋳造歯の曲線をマーキングするためのウォーカー特許ホイールスケール 51
鋳造歯の側面クリアランスの量 53
放射状側面を持つ上円状歯の根部を削る 53
ウィリス教授が示した歯の比率の尺度 54
歯を鋳造する平歯車の型を作る 54
歯を削って形を整えるためのテンプレート 54
接着する歯に曲線をマーキングする方法 55
歯を抜く方法 56
ホイールリムの歯の間隔を調整する 56
歯数が偶数の場合にパターンを正確に間隔調整する方法 58
歯数が奇数の場合のホイールリムの間隔調整方法 58
歯車、ベベルピニオン、図面 59
ベベルホイール用のボディを取り出す 59
ホイールの表面に分割線をマークするためのテンプレート 59
車輪に分割線をマークする 60
アリ溝歯付きピニオン歯車 60
旋盤内でベベルホイールの角度をテストする 60
歯車、スキューベベル。接触線の見つけ方 61
歯の傾斜をマークする 61
歯車、ベベル、組み立て図 61
歯車、ウォーム、またはエンドレススクリュー 62
ワームをキャストするための型を作る 62
旋盤でウォームを切削するための工具 62
手作業で歯を切る 62
歯車、ほぞ穴式または歯付き 63
歯車の固定方法 63
歯車を取り出す方法 63
歯車の歯、エピサイクロイドの強度を計算する 64
安全係数 64
トレッドゴールドの強度を計算するルール 65
カットし、強度を計算します 65
歯車の歯。歯車の強度 66
歯車の厚さ 66
歯車の耐久性 66
さまざまな種類の強度を計算するための表 67
鋳造歯の接触 67
歯車のピッチ径、ピッチ、歯数の関係を決定するための表 68
上記の表の使用例 68
段差のある歯 69
角張った歯またはらせん状の歯 69
角歯の先端推力 69
ヘリンボーン型の角歯 69
角度付き歯またはらせん歯を用いて直角方向に運動を伝達する 69
旋盤でらせん状の歯を切削する 69
軸が平行でも交わってもいない車輪の場合 70
楕円形 70
楕円形、ピッチラインをマーク 70
楕円形、歯の曲線を描く 73
可変動作の場合 74
休息期間を与えるための虫の形 74
さまざまな用途 74
歯車、運動方向を周期的に反転させるための配置 75
ワットの太陽と惑星の運動 75
動きを急速に増幅するための仕組み 75
蒸気消防車の操舵装置の配置 75
様々な形態のマングルギア 79
往復運動用歯車とラック 77
摩擦車輪。 77
素材 77
紙 78
機械の送り動作について 78
溝付き部分の不均一な摩耗 79
ジャーナルの負担を軽減するための形式 79
カム（不規則な動き用） 80
ピッチラインを見つける 80
仕事の顔を見つける 80
直径ローラーがカムによって生成される動きに及ぼす影響 80
同じカム上で異なる直径のローラーを使用した場合に生じる様々な動きのデモンストレーション 80
異なる直径のローラーを用いた同一カムの動作図 81
返品または裏返し 82
リターンまたはバッキングの形状を見つける方法 82
カムモーション、蒸気ラップのないエンジンスライドバルブ用 83
蒸気ラップ付きスライドバルブの場合 83
溝カム、適切な構造 84
摩耗 84
Brady社が改良した溝付きカムは、回転運動と摩耗調整機能を備えています。 84

第4章
ねじ山。

 ねじ山、さまざまな形状 85
 ピッチ 85
 セルフロック  85
 ウィットワース 86
 米国標準    86
 コモンV    86
 要件  86
 切断用工具   87
 硬化によるピッチの変化 87
 ねじ切り工具の摩耗   88
 製造方法    88
 切削工具の摩耗による形状の変化 89

ねじ切り工具。タップとダイの摩耗 89
摩耗を均一化するための改良されたチェイサー 90
形状、摩耗によるフィット感の変化の影響を排除するため 90
標準角度の起点 91
米国標準ねじ用の標準マイクロメーターゲージ 91
標準プラグおよびカラーゲージ 91
ゲージの製造 92
ボルトとナットに関する米国規格表 93
Vねじの規格表 93
ガス管および蒸気管に関する米国規格 93
標準パイプねじ用のテーパー 95
ウィットワースねじのねじ山根元のピッチと直径の表 95
ガス、水道、油圧配管用のウィットワースねじ規格表 96
ウィットワース社製、時計・計器製造業者向け標準ゲージ 96
ねじ切り用手工具 96
ねじ切り工具。アメリカ式とイギリス式のストックとダイス。 97
調整式またはジャムダイ 98
ジャムダイの摩擦 98
ジャムダイスに使用すべきホブのサイズ 99
同じダイスを使用して、単糸、複糸、または三重糸のいずれかで右ねじまたは左ねじを切断します。 99
ホブ盤加工用またはねじ切りダイス用のホブ 100
[I-ix] 摩耗に対応するために調整可能な金型を備えた様々な形状のストック 101
ガス管および蒸気管用金型 101
ねじ切り工具タップ。タップの一般的な形状 102
摩擦を減らす 102
許可を与える 102
テーパーの摩擦 103
改良された形態 103
JE スウィート教授のタップダンス 104
調整可能な標準 104
蛇口に用いられる様々な形状の溝 105
タップに必要な溝の数 105
蛇口には3つではなく4つの刃が必要であることを示すデモンストレーション 106
切削刃に対する、角材または駆動端の位置 106
鍛冶屋用テーパータ​​ップ 106
タッピングマシンで使用する折りたたみ式タップ 107
ねじ切り機で使用する折りたたみ式タップ 107
硬化時に発生するピッチの変化 108
硬化後のピッチの状態を評価する 108
硬化によって生じたピッチの誤差を修正する 109
リード 109
断面は楕円形 109
非常にまっすぐな穴の場合 109
タップレンチは頑丈で調整可能です 110
ねじ切り。タッピング 110
標準的な作業にタップするための機器 111

第5章
締結装置。

ボルト、頭部の形状による分類 112
体型による分類 112
皿穴加工 112
穴、分類 112
基礎については、さまざまな形態の 113
フックボルト 113
完成ボルトおよびナットに関する米国規格 113
粗いボルトとナット、または黒ボルトに関する米国規格 114
ボルトとナットのウィットワース規格 114
ネジ 114
スタッド 115
セットスクリュー 115
素早く取り外せるボルト 116
作品を通過しない 117
溝に自己ロックし、簡単に取り外せる 117
頭部とその寝具 117
ナット、蒸気密閉が必要な場合の形状 118
さまざまな形態の 118
ジャムナットとロックナット 119
ロック用の差動ネジ 119
微調整のために 119
ナッツは、摩耗を吸収します 120
デバイスのセキュリティ 120
テーパーピンで固定する 121
コッターで固定する 121
切り欠き付きプレートで固定する 121
ピン。正確な調整のための固定具。 121
そしてダブルアイフィット 121
修理済み 122
働く 122
ボルト、腐食した 122
ナット、腐食した 122
ワッシャー、標準サイズ 122
レンチ、適切な角度 123
箱 124
猿 125
調整可能、さまざまな形態 125
ソケット 125
キャリッジボルト用の新製品 125
ピン 126
改良された形態 126
キー、さまざまな種類の 126
ベアリング面 126
セットスクリュー、ハブまたはボスへの適用 127
キー、止めネジ付き 127
ドラフト 127
羽毛とその応用 127
平行棒用のキー 128
テーパーピン、ロック目的のための適切な位置 128
改良された装着方法 128

第6章
旋盤。

旋盤、その重要性と利点 129
旋盤の分類 129
足 130
サイズを指定する方法 130
ベンチ 130
力 130
手 130
スライドレスト 131
アメリカ式の、その利点と欠点 132
英語の形 132
球面作業の場合 132
失われた動きを補う方法 133
エンジン旋盤、一般的な構造 133
剪断機の構造 134
ヘッドストックの構造 134
ベアリングの構造 134
バックギアの構造 135
送りスピンドルに運動を与える手段 135
心押し台の構造 135
心押し台を迅速に固定および解放する方法 136
旋盤心押し台、テーパー加工用 136
旋盤、キャリッジの製作 137
キャリッジまたはサドルの送り動作 137
旋盤エプロン、送りトラバースの構造 138
クロスフィード機構の構築 138
エンジン旋盤、リードスクリュー、交換ホイール 139
送り軸およびリードスクリューベアリング 139
リードスクリュー用スイングフレーム 139
リードスクリューナット 140
複合スライドレスト付き 140
複合スライドレストの構造 141
複合スライドレストの利点 141
テーパー旋削用 142
テーパー旋削アタッチメント 142
複合二重スライドレスト付き 143
取り外し可能なスライドレスト 143
シャフト旋削用3ツールスライドレスト 143
平らなサドルでワークをチャッキングして 143
セラーズ旋盤 143
ヘッドストックとトレブルギアの構造 144
心押し台の構造と、それを一直線に保つ方法 145
キャリッジとスライドレストの構造 145
送り動作の作動および解除方法 146
自動車車軸旋盤、中央駆動機構および2つのスライドレスト付き 147
送り動作 148
セルフアクティング旋盤、英語形 148
型製作用旋盤 148
円錐プーリー用ブレーキ 149
木製ベッド付き 149
スライドレスト 149
チャッキング旋盤、英語 149
送り動作 150
プーリー旋盤 150
ギャップまたはブレーク旋盤 151
延長旋盤 151
ホイール旋盤 151
穴あけ加工用のチャッキング旋盤 152
クランク軸を旋削するための旋盤 152
ヘッドストックの構造 153
送り動作の構築 154
クランクを回転させるためのスライドレストの配置 154
クランクへのスライドレストの適用 155

第七章
旋盤の構造に関する詳細。

旋盤のライブスピンドル、 157
円錐形のジャーナル付き 157
エンドモーションの取得方法 158
変速機用のスイングフレームの配置 158
バックベアリングの摩耗を吸収する 158
フロントベアリングの摩耗 158
ライブセンター用のテーパー 159
旋盤センターの除去方法 159
ライブセンター用のテーパー 159
デッドセンターを除去する方法 159
ドライビングコーン、ステップの配置 159
手順の比例の要件 159
2つのプーリーが全く同じ形状で、開放型ベルトで接続されている場合の、ステップの直径の比率を決定するための規則 159～161
2つのプーリーが異なる場合 161～164
バックギア、投げ入れと投げ出しの方法 165
リードスクリューに動きを伝える 165
ブランコのフレームを取り付ける 166
送り機構。ウォームねじまたは接線ねじを切削するための機構。 167
ねじ切り加工における工具移動方向を反転させるための送り動作 168
旋盤用エプロン 168
スライドレスト、重り付き、高さ調節可能 168
ダブルツールホルダー 169
[Ix] ギブド昇降 169
送り動作の例 170
ねじ切り用送り調整器 171
スターフィード 172
ラチェットフィード 173
工具保持装置、各種 173
ツールレストの回転 174
複合スライドレスト用ツールホルダー 174
八角形穴あけ工具用 175
旋盤のリードスクリューと送りねじ 175
リードスクリュー、サポート、ロング 176
フィードナットの位置 177
リードスクリューのねじ山の形状 177
ねじ山の形状がナットの適切なロックまたは不適切なロックに及ぼす影響 177
1インチあたり3山のピッチを持つリードスクリューの例 177
1インチあたり5山のリードスクリューの例 178
1インチあたり5山のリードスクリューの例 179
ピッチの誤差を補正する装置 179
歯数が4つずつ増える場合のねじ切り用交換ホイールを見つけるための表 180
歯車の歯が6つ進むときの交換歯車を見つける 180
あらゆる旋盤で分数ねじを切削するためのテーブルを作成する 181
旋盤で任意のピッチのねじを切削できるようにするために必要な交換用ホイールを見つける 181
分数ピッチをカットするために必要な交換ホイールを見つける 181
交換歯車の歯のピッチを決定する 182
旋盤用シャーまたはベッド 182
隆起したVガイドウェイの利点と欠点 182
さまざまな形式の例 183
片側がV字型で片側が平らな旋盤用シャー 183
リブ編みの方法 184
脚の配置 184
旋盤用心押し台 185
高速スピンドル運動 185
迅速な締結および解除装置 185
スピンドルの摩耗 185
スピンドル、さまざまなロック方法 186
テスト、さまざまな方法 187

第8章
旋盤の特殊形状。

時計職人用旋盤 188
ヘッドストックの構造 188
チャックの製作 188
拡張チャック 188
契約用チャック 188
テールブロックの製作 189
スピンドル心押し台を開放する 189
ファイリング用治具 189
ホイールとピニオンの切削用治具 189
宝石商の休息 189
時計製造用旋盤 190
特別なチャック 190
ポンプセンターレスト 190
旋盤、手作業 191
ねじ溝加工 192
面取り用に可変速度 192
切断機 193
研削旋盤 193
体を高くして休ませる 194
ユニバーサル 195
特別なチャック 196
モートン・プール社製カレンダーロール研削旋盤 196
ベッドと馬車の構造 197
車両の作動原理 197、198​​
研磨ホイールの軸の構造と駆動機構 198、199​​
利点 199
ロールを駆動する方法 200
ヘッドストックの構造 200
横方向の動き 200
ブラウン・アンド・シャープ社製ねじ製造機、またはねじ製造旋盤 200
ねじ切り工具 203
使用例 203
セコールねじ切り盤、主軸台の構造 204
チャック 205
送り装置 205
砲塔 205
クロススライド 205
ストップモーション 206
プラット・アンド・ホイットニーのスクリューマシン 206
パークハーストのワイヤ送り機構、主軸台、チャック、送り機構の構造 207
ボックスツール 208
ボックスツールの応用例 208
ねじ切り工具 208
切断工具 208
木工用特殊旋盤 208
キャリッジと縮小ナイフの構造 209
各種送り動作の構築 209
心押し台の構造 209
不規則形状用旋盤 210
斧の柄 210
バックナイフゲージ 210
プーリー回転用 211
ボーリング・旋削フライスまたは旋盤 211
送り動作の構築 213
旋盤のフレーム構造と研削手段 214
垂直送り機構の構築 215
モートン・プール社製ロール旋盤 215
スライドレストの製作 216
のツール 216
真鍮加工用特殊旋盤 216、217​​
横移動スピンドル付きボーリング旋盤 218
エンジンシリンダー用 219
円筒形、対向するスライドレスト付き 219
ダブルヘッドと対面式レスト付き 220
ホイールハブを旋削するための旋盤 221

第9章
旋盤での駆動作業。

ドライバー、キャリア、犬、またはクランプ、およびそれらの欠陥 222
旋盤クランプ 222
イコライジングドライバー 223
クレメンツのドライバー 223
ねじ切り用ドライバーとフェースプレート 223
ボルトヘッドの形状 224
ボルトヘッド用に調整可能 224
ねじ切り加工用 225
安定した休息作業 225
コア抜き作業の場合 225
木材用 225
中空加工センター 226
テーパー加工用 226
旋盤マンドレル、またはアーバー 227
ドライバー 227
管状作業用 227
拡張マンドレル 227
拡大円錐 228
拡張パーツ付き 228
拡張して、大規模な作業に対応 228
ねじ切り加工用 228
ナッツ類の場合、さまざまな形態の 229
風変わりな仕事のために 229
クランク軸用センタリング装置 230
安定した休息場所または背もたれ 231
安定した休息、改良された形態 232
コーンチャック 232
角材やテーパー材の加工用安定台 233
猫の頭 233
クランプ 233
フォロワーの休息 234
チャックスとチャッキング 234
シンプルな形状のチャック 234
本格的な作業のための調整可能なチャック 235
2つの顎を持つチャック 236
ボックスボディチャック 237
リバーシブルジョーチャック 237
3本爪および4本爪チャック 237
コンビネーションチャック 237
スクロールチャックのねじ山の摩耗 237
ユニバーサルチャック 238
チャックテイラーの履き古し 240
特殊な形状のチャックテイラー 241
リングワーク用拡張チャック 241
セメントチャック 241
木工旋盤用チャック 242
旋盤面板 243
フェイスプレート、エラー、およびその影響 243
作業保持用ストラップ 244
フェースプレート、クランプ作業 245
クランプの形状 245
チャッキング作業の例 246、247​​
木工用 247
クランク用特殊旋盤チャック 248
フェイスプレートワークの例 249
チャッキング時のエラー 250
移動可能な犬 250
アングルプレート 251
応用 251
アングルプレートチャッキングの例 251
クロスヘッドチャッキング 251 – 253

第10章[I-xi]
旋盤用切削工具。

旋盤工具の形状を支配する原理 254
ダイヤモンド型の先端を持つ、または前面の工具 254
道具の使用を規定する原則 254
フロントレーキとフロントツールのクリアランス 254
工具の高さがクリアランスと鋭さに及ぼす影響 255
様々な方向に傾斜した側面レーキを備えた工具 256
サイドレーキの影響 256
旋盤工具のクリアランス角度 257
送り速度と加工径の違いによるクリアランスの変動 257
丸い先端の工具 258
切削工具の最大限の責務 258
切削形状から工具の量を判断する 259
角ばった先端の工具 260
旋盤工具の高さ 260
旋盤作業用の補助工具 261
切断工具または溝加工工具 262
面取り工具またはナイフ工具 262
スプリングツール 263
真鍮細工、前面工具 264
サイドツール 264
ねじ切り工具 264
内ねじ切り工具 264
ねじ切り工具の長さ 265
ねじ切り工具のレベル 265
ねじ切り工具用ゲージ 266
ねじ切り工具の設定 266
円形ねじ切り工具 267
ねじ切り工具ホルダー 267
チェイサーズ 268
チェイサーホルダー 268
チェイサーを設定する 268
角ねじ、工具のクリアランス 269
ねじ山の根元の直径 269
粗いピッチの角ねじを切る 269
角ねじの仕上げ用ダイス 269
屋外作業用ツールホルダー 270
円形カッター用 272
回転 273
工具ホルダーと切断工具が一体化したもの 273
切削工具を駆動するために必要な電力 273

第11章
旋盤での穴あけとボーリング。

ツイストドリル 274
ツイストドリルホルダー 274
ツイストドリルの直径クリアランス 274
ツイストドリルのフロントレーキ 275
ツイストドリルの可変クリアランスは通常、研磨されます 275
ツイストドリルの研削におけるよくあるエラーの実演 276
ツイストドリルにおける不適切な研削の影響 276
ツイストドリルの切削速度と送り速度の表 277
ツイストドリルを手作業で研磨する 279
木工用ツイストドリル 279
穴あけ加工用心押し台チャック 279
旋盤加工用平ドリル 280
旋盤加工用ホルダー 281
半円形ビットまたはポッドオーガー 281
錬鉄または鋼鉄製のフロントレーキ付き 281
調節可能なカッター付き 281
真に価値のある仕事のために 281
チャッキングリーマー 281
リーマの歯数 282
リーマーの歯の間隔を調整する 282
リーマ用スパイラル歯 282
リーマーの歯を研ぐ 282
研削リーマにおけるエメリーホイールの様々な位置 282
真の仕事のためのチャッキングリーマー 283
シェルリーマー 283
シェルリーマー用アーバー 283
ローズビットまたはローズリーマー 283
シェルローズリーマー 284
調整可能なリーマー 284
テーパー加工用段付きリーマー 285
半円形リーマー 285
ライフル銃身用リーマー 285
旋盤加工用ボーリング工具 285
皿穴加工 285
旋盤穴あけ工具の形状 285
真鍮加工用の穴あけ工具 286
穴あけ工具のバネ 286
小さな作業用の退屈な工具 287
ボーリングツールホルダー 287
旋盤用ボーリング装置 288
退屈な頭 288
退屈なバー 289
退屈なバーカッター 289
退屈なバーを作るための3つまたは4つのカッター 290
固定ヘッド付きの退屈な棒 290
スライドヘッド付き 290
バーカッター、形状 291
ナットフィード付きボーリングヘッド 291
テーパー加工用の穴あき棒、さまざまな形状 292
退屈な二重円錐形の作業 293
退屈なバー、 293
錬鉄の切削速度と送り速度 294
練習から得られた速度の例 295

第12章
旋盤加工の例。

本書で使用されている技術用語 296
旋盤センター 296
真円度調整装置 297
真偽を検証するためのツール、精密作業用 298
軽作業用と重作業用の形状 299
センタードリル、旋盤用アタッチメント 300
矯正作業後に生じる誤差 300
機械 300
センタードリルと皿穴加工を組み合わせたもの 300
調整可能なドリルで皿穴加工 300
センタリングスクエア 300
センターパンチ 300
センターパンチガイド 301
罫書きブロックを使ったセンタリング作業 301
非常に粗雑な作業の中心を見つける 301
センタードリルチャック 302
旋盤加工に適した皿穴の形状 302
旋盤加工用皿穴 302
様々な形状の正方形中心部 303
皿穴加工における四角い中心の利点 303
硬化処理用の新しい形状の皿穴加工 303
センタードリル加工および皿穴加工用チャック 303
再中心化が仕事に転じた 304
矯正作業。棒鉄用矯正機 304
旋盤加工品の矯正用手動装置 305
ワイヤーをまっすぐにするためのチャック 305
棒を正確な長さの小さなピースに切断するためのツール 305
粗削りとは、表面を削り取ることによって生じる加工物の形状変化のことである。 306
フィード 306
飼料の給餌率 307
仕上げ作業、工具の位置 307
鋳鉄を水で仕上げる 307
完成した鋳鉄製品に見られる斑点 307
鋳鉄製品の仕上げ用スクレーパー 307
旋盤加工品の研磨方法 308
旋盤加工のヤスリがけ 308
旋盤加工におけるサンドペーパーの使用 308
長尺加工における工具送り方向 309
仕上げゲージやその他の円筒旋盤加工用のラップの形状 310
内部仕上げ作業のラップの形式 311
旋盤加工用研削・研磨クランプ 311
旋盤による研磨作業 311
テーパー加工、旋削加工 312
中心部の摩耗 312
心押し台の上に置いて回転させる 312
設定するためのゲージ 313
フィッティング 313
研削 313
旋盤加工の手順 313
真円度を計測する際の工具の高さの影響 314
特殊形状。曲線加工 314、315​​
テーパー加工用の標準ゲージ 316
偏心回転の方法 317
シリンダーカバーを回転させる 318
回転する滑車 318
プーリー用チャッキング装置 318
旋盤でネジを切削する 319
変速ギアの配置 319
中間ホイール 319
複合歯車 320
特定のねじ山を切るための交換用ホイールを見つける 320
複式歯車を備えた旋盤の交換用ホイールを見つける 321
分数ピッチを切削するための変速ギアを見つける 321
旋盤に既に取り付けられているホイールが切削できるねじピッチを調べる 322
左ねじを切る 322
二重糸を切断する 322
メートル法でピッチが規定されている切削ねじ 322
テーパー加工におけるねじ切り 323
テーパー加工におけるねじ切りミス 324

第13章[I-xii]
旋盤加工の例（続き）

管状鋸によるボール旋削 325
回転するチューブの端に1つの歯が付いている 325
アーバーに取り外し可能なツールを取り付けて 325
ウォームフィード付きツールホルダー 325
手作業 325
カム、旋盤での切削 326
旋盤におけるカム原点生成方法の改良 326
旋盤でカムを回転させるための動作 326、327​​
カム動作の特殊作業への応用 327
不規則な形状の作業用カムチャック 328
フライス加工またはローレット加工工具 328
改良された形態 328
旋盤でらせんばねを巻く 329
手回し 330
かかとツール 330
彫刻刀とその用途 330、331​​
手工具 331
鉄を切るための丸い先端の手工具 331
手仕上げ用工具 331
真鍮加工の荒削り用手工具 332
スクレーパーの様々な形態と用途 332、333​​
時計職人が特殊作業または標準作業に使用する手工具 334
手工具によるねじ切り 334
外側と内側のチェイサー 334
コンロとその用途 335
チェイサーの適用、およびチェイサーが作業に提示される位置から生じる可能性のあるエラー 336
インサイドチェイサーのカットアップでよくある間違い 337
外部スレッドを開始するためのVツール 337
外部スレッドの開始 338
テーパーねじの切削 338
木工旋盤用手工具 338
ゲージとその使用方法 338
鑿とその使い方 339
斜めノミとその使い方 339
木工旋盤作業用の穴あけ工具 340

第14章
測定機器、工具、装置。

各国の計測基準 341
視覚と触覚による使用 341
標準ゲージのバリエーション 341
正確な基準の必要性 341
ロジャース・ボンド標準測定機 342
建設の詳細 343、344​​
構築の原理 344
使用方法 345
ウィットワース測定機 345
ベッツ・マシン・カンパニーの測定機 346
スウィート教授の測定機 347
板金測定機 348
円、分割 348
トラウトンの円分割法 348、349​​
ラムズデンの分割機 349
建設 350、351​​
プラット・アンド・ホイットニーの分割装置 352
実用的応用 353
インデックスホイール、原型作成方法、R. Hoe & Co. 353
インデックスホイールの応用（ホー＆カンパニーのシステム） 353
作業員が使用する測定ツールの分類 354
マイクロメータキャリパーとその構造原理 354、355​​
ゲージ。標準的なプラグゲージとカラーゲージ 356
標準プラグゲージとカラーゲージを比較する方法 356
温度変化が標準計器に及ぼす影響 356
テーパー加工用のプラグゲージとカラーゲージ 357
テーパーボルトに関するボールドウィン社の規格 359
旋盤加工用作業員用ゲージ 359
キャリパー、外側、さまざまな形状 360
内側キャリパー 360
ロック機構付きキャリパー 360
スプリングキャリパー 360
保持および使用方法 361、362​​
キー溝キャリパー 363
キャリパーの利点 363
嵌め合い。機械加工における4種類の嵌め合い 363
標準ゲージの適用範囲を制限する上での、加工物の直径の影響 363
工具の摩耗とそれが標準ゲージシステムの適用に及ぼす影響 364
表面の滑らかさが、穴あけ加工や油圧嵌め合いに必要な許容値に及ぼす影響 365
油圧継手に対する許容値の例 365
油圧接続用の平行穴とテーパープラグ 365
適合性。油圧によって押し込まれた車軸真鍮の適合性を試験する実用的な方法 366
縮みや収縮がフィットします 366
手当 366
ゲージ 367
ウールウィッチ王立銃器工場の収縮システム 367
トーマス・ライトソンによる、鉄の加熱と冷却の繰り返しによる収縮に関する実験 368～374
縮小作業、再調整 374、375​​

第15章
測定ツール。

大型旋盤加工品の端部寸法 376
テンプレートゲージ 376
トラメルまたは列車 377
調整可能なゲージ 377
コンパスとディバイダー 377
コンパスキャリパー 378
座席に関する重要なルール 378
表面ゲージ 378
型紙製作用パイプゲージ 379
正方形。トライスクエア 379
Tスクエア 379
正方形をテストするさまざまな方法 379、380​​
ベベルスクエア 380
ベベル分度器 380
六角形ゲージ 381
定規とその応用 381、382​​
巻線ストリップとその用途 382
表面プレートまたはプラニメーター 383
曲線用のテンプレート 384
ワイヤーゲージ、ノッチ 384
電線などの標準ゲージ 384、386​​
ミュージックワイヤーのゲージ 386
ブラウン＆シャープのワイヤーゲージ 387
バーミンガムの圧延シェルシルバーおよびゴールド用ワイヤーゲージ 387
鉄板ゲージ、ロシア 387
亜鉛メッキ鉄 387
ベルギー製亜鉛板 387
アメリカ製亜鉛板 387
ライフル銃身口径ゲージ 387
ワイヤーの強度、カーカルディの実験 387、388​​

第16章
成形機および平削り機。

成形機の概要 389
旋回ヘッドの構造 389
スライド 390
バイスチャック 390
送り動作 390
手動成形機 392
クイックリターンモーション、ウィットワース 392
バイスチャック、平面構造の原理、プレーニングマシン用 392
チャッキング作業の適切な方法 393
テーパーワークを保持 394
さまざまな形態の 394
回転 395
高速動作 396
悪徳な仕事のために 396
成形機械センター 397
成形機の移動ヘッド 397
プレーナーシェーパーまたはシェーピングマシンであって、動作方向を反転させるためのタペット機構を備えているもの。 398、399​​
クイックリターンモーション成形機、リンク 399
ウィットワース 400
リンクモーションとウィットワースの比較 401
シンプルなクランク、動きの調査 401
プレーニングマシン、またはプレーナー 402
さまざまな動き 402、403​​
テーブル駆動装置 404
ダブルヘッド式プレーナー 404
回転式プレーニングマシン 405

第17章
プレーナー機械。

セラーズ社のプレーナー 406
ベルトシフト機構 406、407​​
自動送り動作 408
スライドヘッド 408
横棒 409
プレーナーのスライド、さまざまな構造 410
[I-xiii]プレーナーヘッドのスライドの摩耗、さまざまな取り替え方法 410
回転ヘッド 411
工具用エプロン 411
かんな盤用旋回式工具保持装置 411
プレーナーヘッド、目盛り 412
安全装置 413
送り動作 414
Vガイドウェイ 414
平坦なガイドウェイ 415
給油装置 415
プレーニングマシンテーブル 415
プレーニングマシンのテーブルの溝と穴 416
プレーナーテーブル用ボルトの形状 417
プレーナーテーブル用補足表 417
プレーナーテーブル用アングルプレート 418
プレーナーテーブル用チャッキング装置 418
プレーナーセンター 418
かんな盤チャック 419
らせん状の溝加工用 419
曲線加工用 420
プレーナーテーブル上のチャッキングマシンベッド 420
大型プレーナー用 422
大型プーリーの半分をプレーナーに取り付ける 423
機械ベッド内のVガイドウェイを削るためのゲージ 421
機械ベッド内のガイドウェイの平面加工 422
かんな工具用ゲージ 424
プレーナーツール、形状 424
粗仕上げ飼料用 424
クリアランス 424
スロット付き作業用 424
かんな工具ホルダー、工具ポスト付き 425
さまざまな用途 425
シンプルで有利な形式 426
応用例 426

第18章
ドリルマシン。

ドリルマシン。電動ドリルマシンの概要 428
レバー送り 428
自動かつ迅速な戻り送り動作 428
改良され、シンプルなベルトと均一な動作、2段階の自動送り速度、およびボーリングバーガイドを備えています。 429、430​​
ラジアル 430、431​​
ボイラーシェル用 436
割りピンまたはキー溝 438
3軸ボール盤 434
4スピンドル 434
ドリル・ボーリングマシン 431
送り動作 432
複合型ボール盤と旋盤 433
水平ボーリングマシン 433
車のホイール用 438
滑車用 438
四分割機 434
ボイラー製造業者向け穴あけ旋盤 435
送り動作 436

第19章
ボール盤用ドリルおよびカッター。

ドリルマシン用治具または固定具 439
誤差の限界 439
簡単な作業の例としては、リンクなど。 440
設計における考慮事項 440
エンジンシリンダーの穴あけ用 440～441
蒸気口を切り抜くため 441
ドリルマシン用ドリルとカッター 442
ツイストドリルとそのシャンクのサイズ一覧表 442
ドリルマシン用平型ドリル 442
平面ドリルの研削における誤差 443
チットドリル 443
リップドリル 443
割りピンまたはキー溝ドリル 446
平型ドリルで正確な位置に穴を開ける 444
硬質金属の穴あけ 444
ねじ穴のサイズ表 445
ドリルシャンクとソケット 445
改良されたドリルシャンクの形状 446
角シャンクドリルとその欠点 446
ドリルチャック 446
ドリルマシン用ストックおよびカッター 447
チューブプレートカッター 448
ストックとカッター。調整可能なストックとカッター 448
リーマピン付きフェーシングツール 449
ドリルマシン用カウンターボア 449
木工用のドリルと座ぐり穴 449
面取りカッターと皿穴カッター 449
四角い穴を開けるための装置 450
ドリルマシンでテーパー穴を開けるための装置 451

第20章
手動ドリルおよびボーリング工具、ならびに装置。

ブラッドオール 452
ビット。ギムレットビット 452
ドイツ語の部分 452
爪くず 452
スプーンのかけら 452
鼻を噛む 453
オーガービット 453
クックのオーガービット 453
オーガビットの刃先の形状を支配する原理 453
木口材に穴を開けるためのオーガビット 453
中央部分 454
拡大する部分 454
ドリル。石用のドリル 454
バイオリンドリル 455
送り装置付きバイオリンドリル 455
コードとバネの動きでドリルを動かす 455
らせん状の溝が付いたドリルストック 455
ドリルブレース 455
ラチェット機構付きドリルブレース 456
ドリルブレース用ユニバーサルジョイント 456
ギアとラチェット機構を備えたドリルブレース 456
ダブルギアでの胸部訓練 456
鍛冶屋用ドリルレバー 457
ドリルクランク 457
ラチェット式ブレース 457
ドリル駆動用のフレキシブルシャフト 458
錠前作業用ドリル装置 459
手動ドリル 459
スロッティングマシン 459
断面図 460
ツールホルダー 460、461​​
ツール 461、462​​

第21章
ねじ切り加工機およびブローチプレス。

パイプねじ切り、金型、手作業 463
動力による金型 463
パイプねじ切り機、一般的な建設 463
ボルトねじ切りハンドマシン 464
回転ヘッド付き 465
動力糸通し機 465
自動停止機能付き 466
頭部の構造 466
チェイサーの製作 466
バックギア付きボルトねじ切り機 467
シングル高速ボルトねじ切り機 467
ダブル高速ボルトねじ切り機 467
高速機械のヘッドの構造 468
ボルトねじ切り機械、アクメ 468
ヘッドの構築 468～470
容量 470
タップの切削刃の数 471
3枚刃と4枚刃を使用した場合の例、および円形でないボルトに対する結果 471、472​​
棒鉄には4つの刃先が適切であることを実証する 472
ボルト切断機のヘッドにおけるダイス（またはチェーサー）の位置 473
金型、ホブ盤加工法、過度の摩擦を避けるため 473
ボルトねじ切り機の構造 473
ねじ切りにおける摩擦を回避する方法 474
ねじ切り用ホブ 474
ねじ切り加工時の切削速度 474
ナットタッピングマシン 475
自動ソケット 475
ロータリー 475
3スピンドル 475
パイプねじ切り機 475～477
蒸気配管継手用タッピングマシン 478
ブローチプレス 478
ブローチングの原則 478
ブローチの構造における例 479
[I-xiv]
図版一覧
第2巻
全面図版。
第1巻
向き
口絵。 現代の機関車。 タイトルページ
皿 私。 歯車歯用テンプレート切削機。 34
「 II. ねじ山の形状。 85
「 III. ねじ山の測定とゲージング。 93
「 IV. 端部調整およびロック装置。 120
「 V. 旋盤構造の例。 148
「 VI. 旋盤のチャッキング。 150
「 VII. 工具保持および調整装置。 174
「 VIII. 時計職人用旋盤。 188
「 IX. 時計職人用旋盤の詳細。 188
「 X。 ねじ式機械の例。 200
「 XI. ロールターニング旋盤。 215
「 XII. アングルプレートチャッキングの例。 252
「 13. ボール旋削加工の方法 325
「 14. 標準測定機。 341
「 15. 分割エンジンとマイクロメーター。 354
「 16. 成形機およびテーブル旋回装置。 398
「 17. プレーナーの例。 404
「 18. 計画作業における例。 422
「 19. 軽量ドリルマシン。 428
「 XX。 大型掘削機。 430
「 21. ボーリング機械における例。 434
「 XXII. ボイラー掘削機械。 436
「 XXIII. ナットタッピング機械 475
[I-1]
現代の
機械工場における作業方法。
第1章―歯車の歯
歯車とは、一般的に、別の歯車の同様の歯と噛み合うように歯が設けられ、一方の歯車の動きを他方の歯車に伝えるように設計された車輪のことである。

図1
図1.

図1に示すように、歯が車輪の軸に平行に配置されている車輪は、平歯車と呼ばれます。図中、aは 車輪またはその軸の軸線を表しており、歯はこの軸線に平行で、車輪の縁（または面）の周囲に等間隔に配置されています。

図2
図2。

図3
図3。

図4
図4.

図5
図5.

図 2のように、歯車の歯が軸に対してある角度で配置されている場合、それはベベル ホイールまたはベベル ギアと呼ばれます。しかし、図 3 のように、この角度が 45° である場合、つまり、一対の歯車の直径が同じで、軸の回転が等しくなるようにするには、この角度が 45° でなければならない場合、その歯車はマイター ホイールと呼ばれます。図 4のように、歯車の半径方向または側面に歯が配置されている場合、それはクラウン ホイールと呼ばれます。一対の歯車、または歯車列または歯車セットの中で最も小さい歯車はピニオンと呼ばれ、図 5のように歯が横木で構成されている場合、それはランタン、トランドル、またはワロワーと呼ばれ、歯として機能する各円筒形の部品は、ステーブ、スピンドル、またはラウンドと呼ばれ、一部の人ではリーフとも呼ばれます。

図6
図6.

環状歯車または内歯車とは、図6に示すように、歯面がピッチ円の内側にあり、歯面がピッチ円の外側にある歯車のことです。したがって、ピニオンpは歯車の内部で動作します。

車輪の歯が、車輪のリムに設けられたほぞ穴または溝に嵌め込まれている場合、それはほぞ穴付き車輪、または歯車付き車輪と呼ばれ、歯は歯車と呼ばれる。

図7
図7。

図7のように、歯が平面または直線に沿って配置されている場合、歯面はラックと呼ばれ、車輪はピニオンと呼ばれます。

図8
図8。

回転するねじ（ウォームとも呼ばれる）によって駆動される車輪はウォームホイールと呼ばれ、ウォームとウォームホイールの配置は図8に示されている。ねじ（ウォーム）は、車輪への作用が、一方向に連続的に回転してナットを作動させる場合のように終わらないため、エンドレスねじとも呼ばれることがある。また、ウォームは車輪に接線方向にあるため、この配置はホイールと接線ねじとも呼ばれることがある。

歯車の直径は、特に「全体直径」、「歯先直径」、「歯根直径」などと明記されていない限り、常にピッチ円で測定されます。

車輪の歯が適切な距離で噛み合う、つまりピッチ円が一致すると、それらは歯車で連結されている、または歯車で接続されていると言われます。2つの車輪を連結するには、歯の間隔が同じ、つまり ピッチが同じでなければならないことは明らかです。

図9
図9.

歯車の歯のさまざまな部分または表面の名称は図 9に示されており、表面aは歯面、寸法fは歯車のサイズを参照する場合の歯面の幅です。bは歯の側面、つまりピッチ線から歯の根元までの距離であり、c は[I-2] 点。hは間隔、つまりある歯の側面から次の歯の最も近い側面までの距離であり、間隔の幅はピッチ円p p上で測定されます。e は歯の深さ、g はその厚さであり、後者もピッチ円p p上で測定されます。歯に関して言及される場合、 p pはピッチ線と呼ばれますが、ホイール全体に関して言及される場合はピッチ円になります。

点cと面hは、車輪の軸に対して真である。

歯は、ピッチ、ピッチラインの上と下の高さまたは深さ、および厚さによって測定されるように指定されます。

図10
図10。

しかし、音高は2つの方法で測定できます。すなわち、図10の音高円aの周囲で測定する方法（これは弧または円形音高と呼ばれます）と、bの横方向で測定する方法（これはコード音高と呼ばれます）です。

一定のピッチを持つ歯車の直径が大きくなるにつれて、あるいは一定の直径を持つ歯車の歯のピッチが細かくなるにつれて、弧ピッチと弦ピッチの長さはより一致します。しかし、歯をマーキングする実際の作業では、弧ピッチは必ずしも参照されません。必要な弧ピッチを持つ必要な数の歯に対してピッチ円の直径が正しく作られ、コンパスを弦ピッチに合わせるか、インデックスプレートを使用して歯車が正確に必要な数の分割に分割されている場合、ピッチ円における歯車の直径を決定する場合を除いて、弧ピッチは参照されなくても必ず正しい値になります。

歯の間隔の幅と歯の厚さ（どちらもピッチ円またはピッチ線上で測定される）の差は、クリアランスまたはサイドクリアランスと呼ばれ、一方の歯車の歯が他方の歯車の間隔に噛み合わないようにするために必要なものです。機械で歯を成形する際には、クリアランスは、歯車が正しく噛み合っているとき（ピッチ円が中心線上で交わるとき）に歯の片側が接触しない程度に設定されます。しかし、歯車に歯を鋳造する際には、鋳造に伴う歯の形状のわずかな不均一性を考慮してクリアランスが拡大されます。クリアランスの量は、後述するように、歯車の成形方法に応じて調整されます。

中心線とは、2つの歯車が噛み合っているときに、一方の歯車の中心または軸から他方の歯車の軸まで引いた仮想の線です。したがって、各歯は中心線上にあるときに、他方の歯車の空間内で最も深く噛み合います。

歯車のサイズを表す方法は3つあります。1つ目は、ピッチ円の直径（ピッチ直径）と歯数で表す方法。2つ目は、歯車の歯数と歯のピッチで表す方法。3つ目は、直径ピッチと呼ばれるシステムで表す方法です。

第一の方法は、歯のピッチを求める計算が必要となるため問題があります。さらに、ピッチ円の円周を歯車の歯数で割ってこの計算を行うと、結果として弧ピッチが得られますが、これは直線測定定規では正確に測定できません。特に、歯車が小さく歯数が少ない場合やピッチが粗い場合は、弧ピッチが弦ピッチと大きく異なるため、弧ピッチから弦ピッチを求めるために別の計算が必要になる場合があります。

2番目の方法（歯の数とピッチ）には、ピッチが弧ピッチなのか弦ピッチなのかを明記する必要があるという欠点がある。

弧ピッチが与えられている場合は、以前のように測定するのが難しく、弦ピッチが与えられている場合は、ホイールの直径がそれぞれのホイールの歯数に正確に比例しないという欠点があります。たとえば、弦ピッチが2インチで歯数が20個のホイールは、弦ピッチが2インチで歯数が40個のホイールの直径のちょうど半分にはなりません。

車輪の弦のピッチを求めるには、180（円周の半分の角度）を車輪の歯数で割ります。自然正弦表で、その値に対応する正弦を探し、それを2倍し、さらに車輪の半径（インチ）を掛けます。

例：歯数が12で直径（ピッチ円）が8インチの車輪の弦ピッチはいくらですか？ここでは180÷12=15です。[I-3] （15の正弦は0.25881です）。したがって、0.25881 × 2 = 0.51762 × 4（=車輪の半径）= 2.07048インチ = 弦のピッチとなります。

自然正弦表
学位。 正弦。 学位。 正弦。 学位。 正弦。
1 0.01745 16 .27563 31 .51503
2 0.03489 17 .29237 32 .52991
3 0.05233 18 .30901 33 .54463
4 0.06975 19 .32556 34 .55919
5 0.08715 20 .34202 35 0.57357
6 .10452 21 .35836 36 0.58778
7 .12186 22 .37460 37 .60181
8 .13917 23 .39073 38 0.61566
9 .15643 24 .40673 39 0.62932
10 .17364 25 .42261 40 0.64278
11 .19080 26 0.43837 41 0.65605
12 .20791 27 .45399 42 0.66913
13 .22495 28 .46947 43 0.68199
14 .24192 29 .48480 44 0.69465
15 .25881 30 0.50000 45 .70710
直径ピッチの原理は 以下のとおりである。

ピッチ円におけるホイールの直径は、ホイールの歯の数と同じ数の等しい部分または分割に分けられ、これらの部分の長さが直径ピッチです。直径ピッチと円弧ピッチの関係は、直径と円周の関係と同じです。したがって、直径ピッチが 1 インチの場合、円弧ピッチは 3.1416 インチになります。そして、円弧ピッチが 3.1416 インチ未満の場合、対応する直径ピッチは、1 / 2、1 / 3、1 / 4など、インチの分数で表す必要があり、分母を大きくして、対応する円弧が実用上小さすぎるほど小さくなるまで続けます。これらの分数の分子はそれぞれ1であるため、実際には破棄され、分母のみが使用されます。そのため、直径ピッチが1/2、1/3、または1/4であると言う代わりに、直径ピッチが2、3、または4であると言います。これは、ピッチ円の直径1インチあたり、ホイールに2、3、または4つの歯があることを意味します。

ここで、直径ピッチが 2 であると仮定します。対応する円弧ピッチを求めるには、3.1416 (円周と直径の比) を 2 (直径ピッチ) で割ります。3.1416 ÷ 2 = 1.57 は、インチ単位の円弧ピッチと小数点以下のインチ数です。理由は明白です。直径ピッチ 1 で表された 3.1416 インチの円弧ピッチは、直径ピッチ 1 の半分になります。分子を捨てる利点は、分数の使用を避け、与えられた直径ピッチから任意の円弧ピッチを容易に求めることができる点です。

例：直径ピッチが 5 の場合、円弧ピッチはいくらでしょうか。まず (分数1/5をそのまま使用)、1 / 5 × 3.1416 = 0.628 = 円弧ピッチとなります。次に (分子を省略)、3.1416 ÷ 5 = 0.628 = 円弧ピッチとなります。円弧ピッチが与えられ、それに 対応する直径ピッチを求める場合は、3.1416 を与えられた円弧ピッチで割るだけです。

例：円弧ピッチが 1 1/2インチの車輪の直径ピッチはいくらですか? ここでは、 3.1416 ÷ 1.5 = 2.09 = 直径ピッチとなります。その理由も明らかです。円弧ピッチと直径ピッチの比は、円周と直径の比と同じなので、3.1416 が 1 に対する比であるように、1.5 は必要な直径ピッチに対する比となります。したがって、3.1416 × 1 ÷ 1.5 = 2.09 = 必要な直径ピッチとなります。

直径と直径ピッチが与えられたホイールに含まれる歯の数を求めるには、直径をインチ単位で直径ピッチで掛けます。その積が答えです。したがって、直径36インチ、直径ピッチ3のホイールには何本の歯がありますか? ここで、36 × 3 = 108 = 求める歯の数です。または逆に、直径36インチのホイールには108本の歯があります。直径ピッチはいくつですか? 108 ÷ 36 = 3 = 直径ピッチです。このように、ホイールの相対的なサイズを決定するには、このシステムはその単純さから優れていることがわかります。また、直径ピッチの2つの部分をピッチ直径に加えることで、ホイールの外径またはアデンダムの直径が得られるという利点もあります。たとえば、ピッチ10の歯が30本あるホイールは、ピッチ円上の直径が3インチ、外径または全体の直径が3 2/10になります。

また、直径ピッチが8の歯が40個あるホイールの場合、ピッチ円の直径は5インチになります。これは、40 ÷ 8 = 5 だからです。また、直径ピッチは1/8で、これを2倍すると1/4になるため、全体の直径は5 1/4インチ になります。この1/4インチをピッチ円の直径5インチに加えると5 1/4インチとなり、これが歯先部の直径、つまりホイール全体の直径になります。

ここで、一対の車輪のピッチ円の直径がそれぞれ5インチと8インチで、円弧ピッチが例えば4/10インチにできるだけ近い値である必要があるとします。直径ピッチシステムを使用して適切なピッチと歯数を求めるには、次のように進めます。

以下の表には、さまざまな円弧ピッチと、それに対応する直径ピッチが示されています。

直径ピッチ。 弧ピッチ。 弧ピッチ。 直径ピッチ。
インチ。
2 1 .57 1 0.75 1 0.79
2 0.25 1 .39 1 0.5 2 0.09
2 0.5 1 0.25 1 .4375 2 0.18
2 0.75 1 0.14 1 .375 2 0.28
3 1 0.04 1 .3125 2 .39
3 0.5 .890 1 0.25 2 .51
4 0.785 1 .1875 2 0.65
5 0.628 1 0.125 2 0.79
6 .523 1 0.0625 2 0.96
7 .448 1 0.0000 3 0.14
8 .392 0 0.9375 3 .35
9 .350 0 0.875 3 0.59
10 .314 0 0.8125 3 0.86
11 .280 0 0.75 4 0.19
12 .261 0 0.6875 4 .57
14 .224 0 0.625 5 0.03
16 .196 0 0.5625 5 .58
18 .174 0 0.5 6 0.28
20 .157 0 .4375 7 0.18
22 .143 0 .375 8 .38
24 .130 0 .3125 10 .00
26 0.120 0 0.25 12 .56
この表から、 4 / 10インチの円弧ピッチに対応する最も近い直径ピッチは直径ピッチ 8 であり、これは円弧ピッチ 0.392 に等しいことがわかります。したがって、ピッチ円 (5 と 8) に 8 を掛けると、歯数は 40 と 64 となり、円弧ピッチは 0.392 インチになります。円弧ピッチとピッチ円の円周から歯数とピッチを求めるには、ピッチ円の円周を求め、それを余りなく円周を割り切る最も近い円弧ピッチで割る必要がありますが、これは直径ピッチシステムよりも多くの計算を必要とします。

しかしながら、直径ピッチ方式によるピッチの指定は、粗いピッチや、歯車に歯が鋳造されている歯車には実際には適用されず、一般的に、型製作者は通常の測定尺の目盛りに合致する何らかの測定値に基づいてピッチを設定することを好む。

図11
図11。

2つの歯車のうち、一方を駆動する方を駆動輪、他方から運動を受ける方を従動輪または従動輪と呼びます。したがって、歯車が1組だけ噛み合っている場合、一方が駆動輪、もう一方が従動輪または従動輪となります。しかし、3つの歯車が噛み合っている場合、最初の原動機に対しては真ん中の歯車が従動輪となり、従動輪である3番目の歯車に対しては駆動輪となります。2つ以上の歯車が噛み合っているものを歯車列または歯車機構と呼びます。歯車列の歯車が連続的に噛み合っている場合、つまり最初と最後の歯車を除くすべての歯車が運動を受け、かつ運動を与える場合、それは単純な歯車列であり、最初の歯車が駆動輪、最後の歯車が従動輪となり、他の歯車は中間歯車と呼ばれます。これらの中間歯車はそれぞれ、それを駆動する歯車に対しては従動輪であり、駆動される歯車に対しては駆動輪となります。しかし、列車のすべての車輪の速度は実際には毎秒（または一定の時間）で同じですが、[I-4] その時間間隔は変化する可能性があるため、単純な車輪列は速度に影響を与えることなく運動を伝達します。速度（常にピッチ円上の点で測定される）を変更するには、図 11 のように歯車を複合する必要があります。図 11では、a、b、 c、eは歯車で構成された 4 つの車輪であり、 bとc は複合されています。つまり、シャフトd上に一緒に保持され、一定時間内に両方とも同じ回転数になります。したがって、 bとcの回転数は等しいにもかかわらず、 cの直径、円周、半径、または歯数が b の直径、半径、円周、または歯数 (すべての車輪の歯のピッチが同じであると仮定) と比べて変化するにつれて、 c の速度はbの速度よりも小さくなります。歯数を用いるのが最も便利で一般的ですが、c（したがってeも）の歯のピッチがbの歯のピッチと異なる場合は、各車輪の速度を計算する際に、ピッチの代わりに車輪の半径または直径を用いる必要があります。複合車輪ペアの駆動側（図のc ）の半径が従動側bよりも小さい場合、複合車輪ペアの速度は低下し、逆に駆動側の半径が従動側よりも大きい場合は速度は増加することは明らかです。

車輪の歯先円または外円の直径は、車輪の速度に影響を与えません。たとえば、円弧または円ピッチが 3 インチで、歯数が 20 個の車輪が 2 つあり、駆動輪が毎分 1 回転しているとします。駆動輪の軸に直径 1 フィートの滑車が固定されており、この滑車に巻き付けられた紐またはコードから重りが吊り下げられているとします。この場合、（紐の太さを考慮しない場合）駆動輪が 1 回転するごとに、重りは 3.1416 フィート (滑車の円周) 上昇します。ここで、いずれかの車輪の歯先円をピッチ円まで切り取り、再び回転させたとします。この場合、駆動輪が 1 回転するごとに、重りは以前と同様に 3.1416 フィート上昇します。

しかしながら、少なくとも１組の歯が連続的に接触できるように、歯先円はピッチ円よりも十分に大きくなければならないことは明らかである。つまり、任意の２つの歯の接触が次の２つの歯の接触が起こる前に途切れてはならないことは明らかである。そうでなければ、運動は連続的に伝達されないからである。歯のピッチと歯先円に許容されるピッチの割合がわからなければ、歯先円の直径からピッチ円の直径を求めることはできない。しかし、これらがわかれば、歯先円の直径から歯先円に許容される量の２倍を差し引くことでピッチ円の直径を求めることができる。

例：ホイールには、3 インチの円弧ピッチを持つ 19 個の歯があります。歯の歯先の長さはピッチの 3/10 に等しく、歯先円の寸法は 19.943 インチです。ピッチ円の直径はいくらですか? ここでは、ホイールの両側の歯先の長さは ( 3インチの3/10 ) = 0.9インチに等しいので、ホイールの両側で 0.9 を 2 倍する必要があります。したがって、0.9 × 2 = 1.8 です。すると、歯先円の直径は 19.943 インチから 1.8 インチを引いた 18.143 インチとなり、これがピッチ円の直径です。

証明。歯の数 = 19、円弧ピッチ 3 なので、19 × 3 = 57 インチとなり、これを 3.1416 (円周と直径の比率) で割ると 18.143 インチになります。

歯車が噛み合っている一対の車輪の中心間の距離を、車輪の歯数と同じ比率で長さが異なる2つの部分に分割すると、これらの2つの部分はそれぞれの車輪のピッチ円の半径を表します。例えば、一方の車輪に100個の歯があり、もう一方の車輪に50個の歯があり、中心間の距離が18インチだとすると、一方の車輪のピッチ半径またはピッチ直径は、もう一方の2倍になります。これは、一方の車輪の歯数がもう一方の2倍だからです。この場合、大きい方の車輪のピッチ円の半径は12インチ、小さい方の車輪のピッチ円の半径は6インチになります。これは、12に6を加えると18になり、これは車輪の中心間の距離であり、12と6の比率は100と50の比率と同じだからです。

一対の車輪のピッチ円の半径を求めるための簡単な規則は次のとおりです。

規則：大きい歯車の歯数を小さい歯車の歯数で割り、その合計に1を加える。この値を2つの歯車の中心間の距離で割ると、小さい方の歯車の半径が得られる。大きい方の歯車の半径を求めるには、2つの歯車の中心間の距離から小さい方の歯車の半径を引く。

例：一対の車輪のうち、一方は歯数が100、もう一方は歯数が50で、中心間の距離が18インチである場合、それぞれの車輪のピッチ半径はいくらですか？

ここで、100 ÷ 50 = 2、2 + 1 = 3 です。次に 18 ÷ 3 = 6 となり、したがって小車輪のピッチ半径は 6 インチです。次に 18 – 6 = 12 となり、これが大車輪のピッチ半径です。

例 2.—一対の車輪のうち、一方は歯数が 40 個、もう一方は 90個です。車輪の中心間の距離は 32 1/2 インチです。それぞれのピッチ円の半径はいくらでしょうか。90 ÷ 40 = 2.25、2.25 + 1 = 3.25。次に、32.5 ÷ 3.25 = 10 で小さい車輪のピッチ半径、32.5 – 10 = 22.5 で大きい車輪のピッチ半径となります。

これを証明するには、2つの歯車のピッチ半径が歯数と同じ比率であることを示すことができます。 つまり、

証拠。- 小輪の半径 = 10 × 4 = 40
大きな車輪の半径 = 22.5 × 4 = 90.0
ここで、それぞれ50枚と100枚の歯を持つ一対の車輪が作られ、それらの真のピッチ円の半径がそれぞれ12と6であると仮定します。しかし、ジャーナルまたはジャーナルベアリングの摩耗により、中心間（または中心線と呼ばれる）の18インチ（12 + 6 = 18）が18 3/8インチになったとします。すると、ピッチ円の有効半径または作動半径は、それぞれの車輪の歯数と同じ比率で18 3/8となり、車輪の間隔が18インチの場合の12と6ではなく、大きい車輪では12.25、小さい車輪では6.125になります。与えられた規則に従って計算すると、100 ÷ 50 = 2、2 + 1 = 3 となります。すると、18.375 ÷ 3 = 6.125 = 小径車輪のピッチ半径、18.375 – 6.125 = 12.25 = 大径車輪のピッチ半径となります。

歯の真のピッチ線とは、歯面曲線と歯面曲線が交わる線または点のことです。円運動を均一に伝達するためには、エピサイクロイド歯車のピッチ円が中心線上で正確に一致することが不可欠ですが、一致しない場合（互いに交わらない、または重なり合うなど）、真のピッチ円の代わりに偽のピッチ円が作用し、駆動される歯車の回転は、それぞれの歯数に比例するとはいえ、異なる瞬間において不均等になります。

ピッチ円が単一のホイールにマークされておらず、その円弧ピッチが不明な場合、ピッチ円の円弧ピッチまたは直径を求めることは実際には困難です。[I-5] 新品の歯車で、歯が適切な曲線を描いている場合、ピッチ円は歯の表面を形成する曲線と歯の側面を形成する曲線の交点によって示されます。なぜなら、そこがピッチ円の位置だからです。しかし、摩耗した歯車では、ジャーナルとベアリングの間の遊びや緩みによってこの交点が丸みを帯びるため、確実に定義することはできません。

大径の歯車では、円弧ピッチと弦ピッチがほぼ一致するため、ピッチ円が歯車にマークされておらず、円弧ピッチが不明な場合は、実際には弦ピッチが円弧ピッチを表しているとみなされ、歯数に弦ピッチを掛けることで歯車の直径が求められます。粗いピッチの歯車では、ピッチが1ステップあたり1/4インチまたは1/2インチずつ進むため、この方法では誤差は生じません。例えば、約1 1/4インチの弦ピッチであれば、円弧ピッチは1 1/4インチであることが分かります。円弧ピッチと弦ピッチの差はごくわずかで、明らかな誤差を生じないからです。したがって、 1 インチに次ぐ最も粗いピッチは 1 1/8インチ、またはより一般的には 1 1/4インチとなり、最小の車輪の弧ピッチと弦ピッチの差は1/8インチに近づくことはないため、 1 1/8インチのピッチを1インチと間違えたり、その逆を間違えたりする危険性はありません。連続運動を伝達するのに十分な大きさの車輪の直径は、ピッチが小さくなるにつれて比例して小さくなります。また、車輪の直径が小さくなるにつれて、弧ピッチと弦ピッチの差は比例して大きくなり、さらに細かいピッチが進むステップはより細かくなります ( 1 / 4、9 / 32、5 / 16など )。これらの事実から、細かいピッチでは、測定された弦ピッチから弧を推定する際に誤差が生じる可能性がはるかに高くなるため、細かいピッチの小型ホイールには直径ピッチを使用することがこの点でも非常に有利です。ホイールをマーキングする場合、ピッチ円が正しい直径で、ホイールの歯の数と同じ数の等分割点（コンパスを使用）に分割されていれば、弦ピッチは正しくなります。次に、これらの点から歯の厚さを示す点をマークすると、間隔も正しくなります。しかし、ホイールの歯を機械で金属から切削する場合、機械の機構によりマーキングは不要となり、必要なのはホイールを必要なアデンダム直径に回転させ、ピッチ円をマークすることだけです。以下は、それぞれの目的のための規則です。

円周は直径に3.1416を掛けることで求められ、直径は円周を3.1416で割ることで求められる。

ピッチ円の円周を弧ピッチで割ると、ホイールの歯数が得られます。

円弧のピッチに歯車の歯数を掛けると、ピッチ円の円周が得られます。

歯車は、与えられた条件下で回転させるのに必要な摩擦力を差し引いた、受け取った動力を伝達する回転レバーにすぎません。単純な歯車列によって達成されるのは、すでに述べたように、回転数を変化させることだけであり、1分間に移動するフィート数で測定される速度は、歯車列のすべての歯車で同じままです。しかし、複合歯車列では、複合歯車のペアによって、1分間に移動するフィート数と回転数の両方の速度を変化させることができます。単純な歯車列でも複合歯車列でも、歯車列のすべての歯車の動力は同じ量のままです。これは、複合歯車列で速度が失われる分だけ力が増すか、速度が増す分だけ力が失われるためです。ここでいう力とは、ひずみ、圧力、または引っ張りの概念を表すために使われます。

図12
図12。

図 12において、a、b、cは3 つの歯車のピッチ円を表し、 aとb は歯車であり、cはbと合成されています 。eはaの軸 、gはbとcの軸 とします。直径はa = 60 インチ、b = 30 インチ、c = 40 インチとします。ここで、軸eの周囲に 50 ポンドの重りが吊り下げられているとします。軸の直径は 4 インチです。この重りはeの中心から 2 インチのてこの位置にあり、50 を 2 倍して、 eの中心で 100 ポンドになります。次に、 aの周囲では、この 100 は 100 の 30 分の 1 になります。これは、aの中心から周囲までが 30 だからです。100 の 30 分の 1 は 3 33 ⁄ 100ポンドで、これはaがbの周囲に及ぼす力になります。ここで、 bの周囲からその中心 (つまり半径) までは 15 インチなので、周囲での 3 33 ⁄ 100ポンドは、 bの 中心gでは 15 倍になり、3 33 ⁄ 100 × 15 = 49 95 ⁄ 100ポンドになります。中心gからcの周囲までが20 インチなので、49 95 ⁄ 100ポンドになります。中心での力は、 cの周縁での力の 20 分の 1 だけになります。したがって、49 95 ⁄ 100 ÷ 20 = 2 49 ⁄ 100ポンドとなり、これはcの周縁での力の量です。

ここでは、車輪を単純なてことみなし、軸から外周に伝達される場合は重量をてこの長さで割り、車輪の外周から軸の中心に伝達される場合はてこの長さで掛けています。すべての車輪の歯のピッチが同じであれば、車輪の直径や歯の数を用いても全く同じ結果が得られます。

例えば、aには 60 個の歯、 bには 30 個の歯、c には 40 個の歯があり、すべて同じピッチであるとします。50 ポンドの重りが前と同じように吊り下げられ、シャフトの円周が、車輪と同じピッチの 4 個の歯を持つピニオンの円周と同じであるとします。すると、50 に 4 を掛けると 200 になり、これを 60 ( aの歯の数) で割ると 3 33 ⁄ 100になり、これを 30 ( bの歯の数) を掛けると 99 90 ⁄ 100になり、これを 40 ( cの歯の数) で割ると、前と同じ 2 49 ⁄ 100ポンドになります。

シャフトが4歯のピニオンと等しいとみなされた理由がこれで説明できます。シャフトの直径は4インチ、車輪の直径は60インチとされ、60個の歯があると想定されていたため、直径1インチあたり1個の歯があり、したがって4インチのシャフトの直径は4歯のピニオンと等しくなります。ここから、車輪の回転数を求めるには、与えられた回転数に駆動輪の歯数を掛け、従動輪の歯数で割るという規則の考え方が理解できます。

図13
図13。

a (図 13 ) が 1 分間に 1 回転すると仮定すると、 a の歯数が 60、 b の歯数が30、c の歯数が 40 の場合、 c は何回転するでしょうか? この場合、駆動輪aが 1 つ、従動輪bが 1 つだけあり、駆動輪の歯数が 60、従動輪の歯数が 30 なので、60 ÷ 30 = 2 となり、bとcの回転数に等しくなります。後者 2 つは同じ軸上にあります。

すると、回転数は歯車の歯数または半径、つまり直径と同じ比率になっていることがわかるでしょう。ただし、歯数はピッチ円の直径よりも容易に求められ、計算も容易です。なぜなら、歯数は整数で表されるのに対し、直径、半径、円周は一般的に分数を含むからです。

図14
図14。

[I-6]図14の4つの車輪の横にそれぞれの歯数が記されており、一番上の40歯の車輪が毎分60回転すると仮定すると、他の車輪の回転数は次のように求められる。

革命
。 最初のドライバーの歯
。 最初に駆動される歯
。 2番目のドライバーの歯
。 2速駆動の歯
。
60 × 40 ÷ 60 × 20 ÷ 120 = 6 66 ⁄ 100
そして、逆数の小数の余り。ここで、問題を逆にしてこれを証明してみましょう。120 の車輪が毎分 6 66 ⁄ 100回転すると仮定すると、40 の車輪は何回転するでしょうか?

革命
。 最初のドライバーの歯
。 最初に駆動される歯
。 2番目のドライバーの歯
。 2速駆動の歯
。
6.66 × 120 ÷ 20 × 60 ÷ 40 = 59 99 ⁄ 100 =
40 ホイールの回転数であり、 1 / 100の誤差は6.66 が余りを残しているためであり、したがって完全に正確ではありません。

複式か単式かを問わず、歯車によって伝達される動力の量が、列車のすべての車輪で均等であることは、次のように示すことができる。

図 10を再度参照すると、4 インチのシャフトeから 50 ポンドの重りを吊り下げると、 aの周囲に30 33 ⁄ 100ポンドの重さがあることが示されています。ここで、回転が行われると仮定すると、50 ポンドの重りはシャフトの円周に等しい距離だけ落下します。これは (3.1416 × 4 = 12 56 ⁄ 100 ) 12 56 ⁄ 100インチです。ここで、ホイールの円周は (60 直径 × 3.1416 = 188 49 ⁄ 100 円周) 188 49 ⁄ 100インチであり、これはaの 1 回転中に 3 33 ⁄ 100 ポンドが移動する距離です。ここで 3.33 ポンド。 188.49インチ移動することは、50ポンドが12.56インチ移動することと同じパワーを表します。これは、両者をインチポンド（つまり、1ポンドが移動するインチ数）に変換することでわかります。ただし、一方のケースの0.33と他方のケースの0.56という分数が厳密には正しくないため、若干の誤差が生じることに注意してください。したがって、次のようになります。

188.49 インチ × 3.33 ポンド = 627 0.67 インチ ポンド、 そして
12.56 「 × 50 「 = 628 「 「
図 12 の次の車輪を見ると、 aからbの周囲に伝達される 3.33 ポンドがcの周囲で 2.49 ポンドになることが示されています。また、c はaの 1 回転に対して 2 回転し、その直径が 40 インチであることから、この 2.49 ポンドが a の 1 回転で移動する距離は、その円周の 2 倍に等しくなります。つまり 、(直径 40 × 3.1416 = 125.666 円周、および 125.666 × 2 = 251.332) 251.332 インチです。ここで、2.49 ポンドが 251.332 インチを移動すると、インチ ポンドに換算すると 627.67 インチ ポンドになります。したがって、251.332 × 2.49 = 627.67 です。したがって、動力の量は一定のままだが、その形態が変化する。つまり、重い物体が短い距離を移動する状態から、より軽い物体が、その重さまたは力が減少した分だけ長い距離を移動する状態へと変化するのである。

したがって、歯車は、すべての歯車の直径が等しい場合のように、単に運動や動力を伝達する便利な方法であり、また、歯車を組み合わせることで、列車やペアの原動機または最初の駆動装置の速度（フィート/秒）を減速または増加させるように、運動や動力を伝達すると同時に速度を変化させる便利な方法でもある。

図15
図15。

しかし、歯車の歯の動きを考える際には、回転のある部分で移動する角度の度数でその動きを表し、それらの速度の比または比例で相対速度を表す方が便利な場合がある。前者は角速度、つまり一定期間に車輪が移動する角度の度数と呼ばれ、後者は一対の車輪の速度比と呼ばれる。直径が等しい2つの車輪が外周で接触し、一方が滑りなく摩擦によって他方を駆動すると仮定すると、一方の外周上の点の速度は他方の外周上の点の速度と等しくなる。したがって、図15では、 aとb は 2つの車輪のピッチ円を表し、cは2つの車輪の軸を結ぶ仮想線で、中心線と呼ばれる。このとき、2つの車輪の接触点は中心線上にある。[I-7] 中心がdにあるとします。d に点またはドットをマークし、 aからbへ運動を与えると、各車輪が 4 分の 1 回転したとき、 aのドットはeに到達し、bのドットはfに到達します。各車輪が 4 分の 1 回転したとき、90 度の角度を移動しました。円全体で 360 度あり、その 4 分の 1 が 90 度であるため、各車輪が 4 分の 1 回転したと言う代わりに、90 度の角度を移動した、つまり、この期間の角速度が 90 度であったと言うことができます。また、両方の車輪が同じ角度を移動したため、速度比または速度の比率は等しくなります。

当然ながら、車輪の角速度は車輪の直径に関係なく1回転の一部を表し、速度比はどちらの実際の直径にも関係なく、一方の直径と他方の直径の比率を表す。

図16
図16。

図16において 、aはbの2倍の直径を持つ車輪であると仮定します。2つの車輪は固定された中心の周りを自由に回転できますが、中心線上の外周間には摩擦接触があり、一方の車輪の動きが滑りや運動の損失なく他方の車輪に伝わるのに十分な摩擦接触があるとします。また、接触点dに点がマークされているとします。ここで、 dにマークされた点が8分の1回転するまでaに運動が伝達され、円の8分の1、つまり45°移動したとします。しかし、この運動の間、 bのマーク は4分の1回転、つまり90°の角度（円全体の360°の4分の1）移動します。したがって、2つの車輪の角速度は直径と同じ比、つまり2対1であり、速度比も2対1です。したがって、それぞれの角速度は、回転のある一定区間、または対をなすもう一方の車輪が回転のある一定区間を回る間に、それぞれの車輪が移動する角度の度数であり、速度比は、一方の車輪の速度と他方の車輪の速度の比率です。したがって、一方の車輪の直径のみを変更すると、その角速度が変化し、対をなす車輪の速度比も変化します。速度比は、一方の車輪の半径、ピッチ、直径、または歯数を他方の車輪のそれらで割ることによって求めることができます。

逆に、所定の速度比を得るには、駆動部の半径、直径、または歯数が、従動部の半径、直径、または歯数に対して、従動部の速度が駆動部の速度に対して持つべき関係と同じ関係を持たなければならない。

図17
図17。

一対の歯車に同じ数の歯がある場合、回転するたびに同じ歯のペアが作動します。しかし、2つの歯車のうち一方が他方の2倍の大きさである場合、小さい歯車の各歯は大きい歯車の1回転ごとに2回作動し、次の回転ごとに大きい歯車の同じ2つの歯と連動します。また、ハンティングトゥースの原理は、ゼンマイの巻き過ぎを防ぐために時計で用いられることがあり、その装置は図17に示されています。これは「ウィリスの機構原理」からのものです。

この目的のために、巻き上げ軸cには、前面プレートの近くに19歯のピニオンaが固定されている。18歯のピニオンbは、前者と噛み合うようにスタッドに取り付けられている。放射状プレートcd は上部ホイールaの面に、同様のプレートfeは 下部 ホイールbの面にそれぞれ固定されている。これらのプレートは、図に示すように、巻き上げによって上部軸が回転し接触位置に達したときに、先端が互いに突き当たるように、半円形の突起d、eで外側に終端している。時計が巻き上げられると、巻き上げ軸とホイールaは反対方向に回転し始める。最初の1回転が完了すると、ホイールbは中心線から1歯分だけ進み、ストッパーdがeより前に来るため、 eとの接触が回避され、動きが停止するのを防ぐ。上部の歯車が回転するごとにストッパー間の距離が長くなるため、ハンティングコグの原理から、aが18回転、 bが19回転するとストッパーが再び接近し、時計が過度に回転するのを防ぐことができる。巻き上げキーを押すと、上部の歯車aが逆方向に回転し、上記と同様の巻き上げ操作が繰り返される。

このように、一方の歯車の歯が摩耗して、もう一方の歯車の歯に食い込むようになります。一方、2つの歯車の歯の数によっては、一方の歯車の歯が他方の歯車の同じ歯と一定の間隔を置いてしか噛み合わない場合があり、その場合、いずれかの歯の不均衡は、他方の歯車のすべての歯によって修正されます。この目的のために歯車の歯の数に歯を追加すると、それはハンティングコグ、またはハンティングトゥースと呼ばれます。なぜなら、一方の歯車の歯が1つ少ない場合、最初の回転で噛み合う2つの歯は離れており、2回目の回転では1つ、3回目の回転では2つ、4回目の回転では3つ、といった具合に離れていくからです。このため、余分な歯はハンティングトゥースと呼ばれます。

したがって、歯の形状は、正しい結果を得るためには、駆動装置の動きがピッチ円における車輪の相対直径による速度で従動体に伝達されるような形状でなければならないことは明らかであり、歯は円弧を描いて動くため、接触する唯一の部分である歯の側面は同じ曲線でなければならないことも明らかである。この曲線の性質は、歯が必要な量の動力を伝達するのに必要な強度を持ち、十分な摩耗面を持ち、あらゆる変動条件に対してできるだけ容易に製造でき、できるだけ多くの歯が常に接触し、車輪が回転する軸のジャーナルに過度の摩耗を引き起こすことなく車輪を回転させる方向に圧力をかけるようなものでなければならない。しかしながら、車輪が作動する特殊な状況に合わせて、これらの要件の一部を犠牲にして他の要件の価値を高めたり、他の要件の一部を調整したりする必要がある場合、選択は設計者の判断に委ねられ、その決定に影響を与えるべき考慮事項については後述する。

図18
図18。

図19
図19。

[州間高速道路8号線]現代の慣習では、一般的にサイクロイドと呼ばれる曲線が、車輪の歯のすべての要件を最もよく満たすものとして受け入れられており、この曲線は、エピサイクロイドとインボリュートという 2 つの異なる形状の歯を作るために使用されています。エピサイクロイドの歯では、歯の表面を形成する曲線はエピサイクロイドと呼ばれ、側面を形成する曲線はハイポサイクロイドと呼ばれます。エピサイクロイドは、円周上の点が別の円周上を滑らずに転がることでトレースまたは生成されます。したがって、図 18では、aとb は2 つの木製の車輪を表し、a にはトレースまたはマーキングポイントとして機能するpに鉛筆があります。ここで、車輪を紙の上に置き、b を固定位置に保持したまま、a をbに接触させて転がし、トレースポイントを紙に接触させると、点pは曲線c cをトレースします。ここで、基円bの直径が無限に大きいと仮定すると、その円周の一部は直線で表すことができ、基線bに沿って転がる生成円の円周上の点が描く曲線はサイクロイドと呼ばれます。したがって、図 19では、 bは基線、a は転がる車輪または生成円、c はa がbに沿って転がるときに点dが描くまたはマークするサイクロイド曲線です。ここで、基線bがラックのピッチ線を表していると仮定すると、サイクロイドの一端の一部は歯の片側の面に適しており、もう一方の端の一部は歯の反対側の面に適していることは明らかです。

図20
図20。

ハイポサイクロイドとは、円周上の点が、別の円と接触しながら（滑りなく）転がることで描かれる曲線です。したがって、図20では、aはbの内周と接触している車輪を表し、その円周上の点は2つの曲線cとcを描きます。どちらの曲線も同じ点から始まり、上の曲線は生成円または車輪aを一方向に転がすことで描かれ、下の曲線は反対方向に転がすことで描かれます。

図21
図21。

エピサイクロイド歯と呼ばれるものの面と側面を形成するエピサイクロイド曲線とハイポサイクロイド曲線によって、円周面の摩擦接触と同じくらい均一に運動が一方の車輪から他方の車輪に伝達されることを示すために、図 21のa、 b を、固定された中心の周りを自由に回転できる 2 つの平らな車輪ディスクとし、c c をbの面に取り付けられ、b と一緒に回転する硬い白い紙の余白とします。ここで、 aとb が点gで周縁で密着しており、滑りがなく、点e (トレース点として鉛筆が取り付けられている場所) が点fと組み合わさって2 つの車輪の接触点を形成したときに回転運動が始まり、点eとfが図に示すようにそれぞれの位置に到達するまで続いたとします。eの鉛筆は、白い紙の余白に曲線e fで表されるエピサイクロイドの一部をトレースします。そして、2 つの車輪a、bの動きは 円周の接触によって起こるため、弧e gの長さは弧g fの長さと等しくなければならず、 aの動き (a がドライバーであると仮定した場合) はbに均等に伝達されることは明らかです。

図22
図22。

ここで、車輪が反対方向に回転したと仮定すると、同じ形状の曲線が生成されますが、その回転方向は逆になります。そして、これらの2つの曲線は、図22のように、車輪a上の点がb 上の歯の湾曲した側面に作用して歯を形成するために使用できます。

図23
図23。

このような一対の車輪を実際に使えるようにするには、bの歯数を減らし 、[I-9] 曲線の性質を変え、 a上の点の直径を大きくして、それらを横木またはピンにして、ホイールをホイールとランタンと呼ばれる形に形成します。これは 図 23に示されています。

a はピニオン (またはランタン) を表し、 b はホイール、c、c はaのピンを受け入れるために厚みが薄くされた原始的な歯です 。この厚みの減少は、コンパスを段の半径に合わせて、 bのスペースの底に半円を描くことによって行うことができます。次に、コンパスをcの曲線に合わせて、 bの歯の面をピッチ線で半円に合うようにマークし、歯の高さを適切な厚みのポイントを残すように減らすことができます。この操作では、同じエピサイクロイド曲線が維持されますが、それらがより接近し、短くなります。しかし、このような回転運動の伝達方法は、aのポイントまたは段の弱さと摩耗面の少なさのために、大きな動力の伝達には適していないことは明らかです。

図24
図24。

点や横木の代わりに、図 24のように、リブの表面を表す放射状の線をピニオンの放射状の面に等間隔に配置することができます。これらの放射状の線と連動する歯面のエピサイクロイド曲線を決定するには、直径がaの半分である 生成円cを取り、それをaの内周に接触させて転がし、 cの円周上に固定されたトレース点がa上に示された放射状の線を描きます。3 つの円a、b、 cが固定された中心の周りを移動可能であり、それらの中心が一直線上にあると仮定しても、状況は変わりません。また、このような状況で、3 つの円の周縁の摩擦接触によって回転が与えられると仮定すると、 cの円周上のトレース点は、 b上に示されたエピサイクロイドとa上に示された放射状の線をトレースし、一方が他方に均一な回転運動を与える能力があることを示します。

図25
図25。

放射状の線を実用化するには、図25のd、eなどに示すように、車輪の表面にある突起または突起の表面、あるいはf、g、hなどに示すように、車輪に刻まれた切り欠きの表面とする必要があります。fとgの間の金属は歯jを形成し、側面のみを持ちます。車輪bでは、各歯の曲線が互いに接近しており、 a上の歯を受け入れるためのスペースが確保されています。ここに、十分な強度を持ち、どちらの方向にも正しく動作できる一対の歯車があります。

しかし、一方の車輪の歯の形状は、もう一方の車輪の歯の形状に単純に適合するように作られているため、2つの車輪aも2つの車輪bも正しく連携して機能することはありません。

図26
図26。

しかし、彼らは単に[州間高速道路10号線]図 26に示すように、 a の歯の頂部、 bの歯と同じ形状の歯、 bの歯に加えてピッチ円内にaの歯に対応する歯を設ける。ここで、 b のk′ とj′にはaのj とkに対応する歯が設けられ、a にはbのo 、 nに対応する歯o′、n′が追加される。その結果、a のような 2 つの車輪、または b のような 2 つの車輪が正しく連携して動作し、どちらかが駆動側または従動側となり、どちらの方向にも回転することができる。この操作では、単にaの歯に面を追加し、 bの歯に側面を追加しただけであり、曲線は生成円、または曲線マーキング円cをピッチ円 pおよびp′上で転がすことによって生成または得られる。したがって、 aの歯の側面については、cはaのピッチ円p上で転がされ、その内部に位置する。一方、同じ歯の面曲線については、 cはpの外側または外側に転造される。同様に、ホイールbの歯については、生成円 cは側面ではp′の内側に、面では p′ の外側に転造される。同じ直径の生成円で転造または生成された曲線により、ホイールの相対的な直径がどうであれ、ホイールは正しく連携して動作する。これは後述する。

しかしながら、このデモンストレーションでは、歯面の曲線は側面曲線を作成する際に用いられる方法とは異なる方法で作成されているため、一方の車輪の側面曲線が他方の車輪に均一な速度を保証するのに適切な曲線であるとは明確には分かりません。しかし、これは以下のようにして明確にすることができます。

図27
図27。

図 27において、 a aとb bは、直径が等しく、したがって歯の数も同じである 2 つのホイールのピッチ円を表すものとします。左側では、ホイールは歯が入った状態で表示され、中心線a bの右側では、ホイールは空白で表示されます。a a は一方のホイールのピッチ線であり、 b b はもう一方のホイールのピッチ線です。ここで、両方のホイールは軸上で回転可能であり、軸の中心は当然線a b上にあるものとします。また、3 番目のディスクqも中心cを中心に回転可能であり、 cも線a b上にあるものとします。これら 3 つのホイールは、その外周の点nで十分な接触があり、1 つを回転させると、滑りや運動損失なしに (摩擦によって) 他の 2 つのホイールも回転し、当然、3 つすべてが同じ速度で回転するものとします。ホイールqに、先端がnにある鉛筆が固定されているものとします。矢印sの方向にa aに回転を与えると、3 つの車輪すべてがそれぞれの矢印sで示される方向に回転します。

そこで、3つの回転が起こり、 nにある鉛筆の先端が点mに到達したと仮定します。この回転期間中、点nは中心線 a bから遠ざかり、2つのピッチ円a a、b bの弧または線からも遠ざかります。鉛筆の先端は経路をマークすることができるため、mに到達したときには、ピッチ円b bの内側に実線m xで示される曲線をマークしており、同時に、この曲線とともに、点線y mで示されるa aの外側に別の曲線をマークしていることがわかります。これら2つの曲線は鉛筆の先端によって同時にマークされ、yからmまで、そしてxもmまで伸びています。これらは、説明を分かりやすくするために、それぞれpとkまで延長されています。

3 つの車輪の回転が継続すると、鉛筆の先端がoに到達したとき、 o fおよびo gで示されているのと同じ曲線を描き続けることになります。曲線o fはm x を新しい位置に置いたものと同じで あり、 o g はm y を新しい位置に置いたものと同じです。これらの曲線 (o f と o g) は両方とも 1 つの鉛筆の先端で同時にマークされたので、その 経路 上の すべての点で、その先端は両方の曲線に同時に触れたに違いありません。鉛筆の先端が円弧qをnからmまで移動したので、2 つの曲線は常に鉛筆または記述点の経路上のどこかの点で接触しているか、または一致しているに違いないことが明らかです。言い換えれば、曲線は常にqの曲線上のどこかの点で、nとoの間で互いに接触します。したがって、鉛筆が点 mに到達したとき、曲線m y は 点mで曲線k xに接し、鉛筆が点oに到達したとき、曲線ofとogは点o で接します。ピッチ円a a とb b、および記述円qは、トレースされた曲線がその長さのある点で常に接触している間、一定かつ均一な速度を持っていたので、単なる線ではなく、m y がa a上の歯面であり、m x がb b上の歯の側面であった場合、歯面m yをb bに押し付けることによって、同じ均一な動きをa aからb bに伝達できることは明らかです。 [I-11]歯の側面m x。ここで、曲線y m は 歯の面、例えばa a上の歯の 面eに対応し、曲線x m はb b上の歯の側面 、例えば側面fに対応し、曲線の短い部分のみがこれらの側面に使用されることに注意してください。3 つのホイールの回転方向を逆にすると、同じ形状の曲線が生成されますが、それらは反対方向になり、したがって、歯のもう一方の面に適しています。この場合、歯と歯の接触は、中心線の反対側、つまりnとqの間のどこかの点で発生します。

図28
図28。

図29
図29。

この図では、転がり円または記述円qの直径が車輪a aまたはb bの半径よりも小さいため、歯の側面は曲線となり、2 つの車輪の直径が同じであるため、2 つの車輪の歯は同じ形状になります。しかし、曲線の適切な形成を支配する原理は、条件に関係なく同じままです。したがって、図 28には 、直径が同じ一対の車輪のセグメントがありますが、記述円、転がり円、または曲線生成円の直径は、車輪の半径と同じです。矢印の方向に動きがあり、トレース点がnからmに移動したと想定します。この動きの間、曲線y mがマークされ、 y端の一部が一方の車輪の歯の面として機能し、また、線k xがマークされ、その延長がもう一方の車輪の歯の側面として機能します。図29では、車輪のピッチ円のみがマークされており、a aはb bの直径の2倍であり、曲線生成円の直径は車輪b bの半径に等しい。nから始まった鉛筆の先端がoに到達するまで動きが起こったと仮定し、以前と同様に、一方の車輪の歯面と他方の車輪の側面に適した曲線をマークし、歯の経路上のすべての点で、円弧n oのいずれかの点で歯同士の接触が依然として発生している。したがって、先端が点 mまで進んだときには曲線yと放射状線xをマークし、先端がoに到達したときには、 m yをo gに、xをo fに延長し、どちらの位置でも先端は両方の線をマークしている。車輪の速度は、直径が異なっていても同じままです。なぜなら、弧n g は、明らかに (曲線を描いている間、車輪が表面の摩擦によって滑らずに回転する場合) 弧n fまたは弧n o の長さと等しくなければならないからです 。

図30
図30。

図30 において、 a aとb bは前述の2つの歯車のピッチ円であり、c cは環状歯車または内歯車のピッチ円であり、dは転動円または記述円である。記述点がmに到達すると、 a aの歯面を表す曲線y、b bの歯の側面を表す曲線x 、および内歯車c cの歯面を表す曲線eがマークされる。 [I-12]運動が継続すると、y はo gまで延長され、同時にx はo fまで、e はh vまで延長されます。すべての車輪の速度は均一で等しいため、弧n v、n f、n gの長さは等しくなります。

図31
図31。

図31はラックアンドピニオンの場合を示しています。a a はラックのピッチ線、b bはピニオンのピッチ線、a aに直角なa bは中心線、dは生成円です。ホイールとラックは、説明を分かりやすくするために片側に歯nがある状態で示されています。鉛筆の先端nは、 mに到達するまでに、ラックの歯面を示す側面曲線xと曲線yを描きます。

図32
図32。

3 つの円は、中心線上の外周の摩擦接触によって一緒に回転すると考えられてきたが、生成円または記述円が車輪の周りを転がっている間、車輪が静止したままであれば状況は同じままである。したがって、図 32には、以前と同様に 2 つの車輪セグメントがあり、c はa a の歯の中心を表し、d はb bの歯の中心を表している。ここで、生成円または転がり円を鉛筆の先端をeに置いて、位置 1 に達するまでa aの周りを転がすとすると、 eからnまでの曲線がマークされ、この曲線の一部が歯cの面となる。次に、転がり円をピッチ円a a内に配置し、鉛筆の先端n をeに設定すると 、位置 2 まで転がすと、歯cの側面がマークされる。もう一方のホイールについては、転がるホイールまたは円がfから始まり、切削時と同様に中心線まで転がったと仮定すると、歯面dを形成する曲線が描かれます。dの側面については、転がる円またはホイールがb b内に配置され、その トレースポイントがピッチ円上のfに設定され、位置3まで転がると、側面曲線がマークされます。このようにして生成される曲線は、以前のデモンストレーションのように、3つのホイールすべてを軸を中心に回転させたときに生成される曲線とまったく同じになります。

このようにして得られる面と側面の曲線は、生成円の直径、またはホイールのベース円もしくはピッチ円の直径が変化するたびに曲率が変わります。したがって、歯cの面曲線はdの面曲線よりも曲率が大きく、また d の側面曲線はcの側面曲線よりも根元で広がっていることが目に見えてわかります。これは、この場合、ホイールa aとb bの直径の差によって生じたものです。しかし、所定のピッチ円の直径に対して所定の転動円の直径によって得られる曲線は、そのピッチ円の直径を持つホイールで使用できる任意の歯ピッチに対して正しいものとなります。したがって、円周20インチの車輪を円周40インチのピッチ円上で転がして得られる曲線があると仮定します。円周40インチの車輪には、2インチの弧ピッチの歯が20個、または4インチの弧ピッチの歯が10個、または5インチの弧ピッチの歯が8個含まれている可能性があり、この曲線はこれらのいずれのピッチにも使用できます。

図33
図33。

各歯の接触経路を、他の車輪の歯との接触開始から接触終了までの過程をたどると、接触は、駆動する車輪の歯の側面が被駆動車輪の歯の面と接する点から始まることがわかります。この接する点は、常に被駆動歯の先端が駆動歯の円周または回転円と交わる点となります。したがって、図33には 、それぞれ駆動輪と被駆動輪と記された2つの平歯車のセグメントが示されており、それぞれの円周はgとg′で示され、x は中心線を表しています。歯aは、他の歯との接触を開始する位置で示されています。[I-13] b at b。次に、これら 2 つの歯が中心線xに近づくと、それらの間の接触点が太くなった弧または曲線c xに沿って移動するか、または生成円gの経路に沿って発生することがわかります。

したがって、歯d は歯aの別の位置であり、接触点はfにあると仮定できます。運動が続くと、接触点は太線に沿って移動し、中心線xに到達します。この接触経路で歯が中心線に近づいているため、この部分の動作弧または接触経路の部分は接近弧と呼ばれます。2 つの歯が中心線xを通過した後、歯の接触経路はxからlまでの点線の弧に沿って移動し、この運動期間中に歯がxから後退しているため、この接触経路の部分は後退弧と呼ばれます。

点線で示された歯の側面は、歯の接触がcよりも早くもlよりも遅くも起こらないことを示しています。したがって、点線で示された位置にある場合、歯aと歯b は接触せず、点線で示された位置にある場合、歯iと歯kも接触しません。

この接触経路をさらに詳しく調べると、経路全体を通して、一方の車輪の歯面は他方の車輪の歯の側面のみと接触しており、また、駆動輪の歯が中心線に到達する前は側面のみが接触し、中心線を過ぎた後は駆動歯の歯面のみが接触していることがわかります。

したがって、歯aと歯dの側面は歯bと歯eの面と接触しており、歯hの面は歯iの側面と接触している。

これらの条件は、ホイールの直径、歯数、または生成円の直径に関係なく常に存在します。つまり、完全に発達したエピサイクロイド歯では、2 つのホイールのうちどちらが駆動ホイールでどちらが従動ホイールであるかに関係なく、駆動ホイールの歯の接触は、接近弧中は常に歯の側面で、後退弧中は常に歯面で行われます。一方、従動ホイールでは、接近弧中の接触は歯面のみで、後退弧中は歯の側面のみで行われます。ただし、回転方向が逆になると、接近弧と後退弧の位置が逆になることに留意してください。したがって、ホイールの動きの方向が図 33の矢印で示されている方向と反対であれば、接近弧はmからxまで、後退弧はxからnまでになります。

図34
図34。

ウィリス教授によれば、一対の歯車の動きは、接触経路が中心線から始まる場合、つまり接近弧がない場合に滑らかになる。そして、この動作は、図34のように、駆動側の歯車には完全に発達した歯があり、被動側の歯車には面がない状態で、被動側の歯車の側面のみに面を与えることによって確保できる。

この場合、車輪が矢印pの方向に回転すると仮定すると、接触は中心線xで始まり、太い円弧に沿って移動または通過し、bで終了し、凹みの円弧の間だけ接触が継続します。同様に、矢印qで示されるように運動方向が反転すると、ドライバーはxで接触を開始し 、hで接触を終了し、前述と同様に、凹みの円弧の間だけ接触が継続します。

しかし、車輪wが駆動輪でv が被駆動輪であれば、これらの条件は完全に逆転します。したがって、この場合を想定し、運動の方向を矢印pで示すとすると、接触はhからxまでの接近弧で発生し、 xで停止します。

あるいは、wがドライバーで、運動の方向がqで示される場合、接触経路は接近弧の間のみで、bから始まりxで終了し、太い弧b xで示されます。

図35
図35。

いずれの場合も、歯の作用により、速度の均一性に関しては理論的に完璧な動きが得られます。言い換えれば、駆動輪の動きは完全に均一に被動輪に伝達されます。ただし、歯面が除去されているため、各瞬間に接触している歯の数が少なくなることが観察されます。したがって、図 33ではc、f、 jの3 点で駆動接触がありますが、図 34では2 点のみで駆動接触があります。歯面が側面のみと作用し、歯の片面のみが作用するという事実から、各歯は、4 つの異なる直径の転動円または生成円によって形成される曲線を持つことができ、駆動輪がどれであるか、被動輪または従動輪がどれであるか、または動きの方向に関係なく、正しく機能することが明らかになります。したがって、図35において、車輪vが駆動輪であり、矢印pの方向に運動すると仮定すると、 vの歯の面aはwの歯の側面bと作用し、これらの面と側面の曲線が同じ直径の転動円で得られる限り、歯の作用は正しくなり、[I-14] 歯の他の部分の形状はどうなっているでしょうか。ここで、vが依然として駆動輪であり、 qで示されるように反対方向に運動が起こると仮定すると、 v の歯の面cがwの歯の側面c を駆動し、これらの面と側面に同じ直径 (何であっても) の転がり円が使用されている限り、他の歯の曲線に使用されている転がり円の直径に関係なく、運動は再び正しくなります。次に、wが駆動輪であり、運動がpの方向に起こると仮定すると、面e が側面f を 駆動し、曲線eとf が同じ直径の転がり円で作成されていれば、運動は前と同様に正しくなります。最後に、 wを駆動輪とし、運動がqの方向に起こり、面g が側面hを駆動し、これらの面と側面には別の直径の転がり円が使用されるとします。ここで、一対の車輪に4種類の異なる直径の転動円を使用することで、運動を正しく伝達するという点において全ての要件を満たす歯形が得られることが示されています。一対の車輪の歯数が等しい場合、一方の車輪の各歯は常に他方の車輪の同じ歯と噛み合うことになりますが、他方の車輪の対応する歯は、互いに作用する各側面と面に同じサイズの転動円を使用することで、それぞれの歯の曲線が他のすべての歯と異なっていても構いません。

しかし、そのような歯は形成に多大な労力を要し、利点もないため、使用されないことは明らかである。ただし、互いに噛み合うように設計され、他の車輪と交換することを意図していない一対の車輪では、[州間高速道路15号線] 一対の車輪のうち大きい方の車輪の歯面と小さい方の車輪の歯の側面については、小さい方の車輪の半径に等しい直径を持つ生成円を、小さい方の車輪の歯面と大きい方の車輪の歯の側面については、大きい方の車輪の半径に等しい直径を持つ生成円を用いる。

図36
図36。

車輪のペアまたは列を計画した場合、任意のピッチに対して接触する歯の数を次のように求めることができることは明らかです。図 36で、 a、b、cは 、歯先円がm、 n、oである歯車の 3 つのブランクを表し、p は ピッチ円を表し、q は歯の根元の円を表します。xとyは中心線を表し、a、h、 i、kは生成円または転動円で、その中心はそれぞれの中心線上にあります。生成円の直径は、ウィリス システムと同様にピニオンの半径に等しく、ピニオンmが駆動部であり、車輪がそれぞれの矢印で示される方向に回転すると、最初のペアの接触弧または接触経路は、生成円gが円nと交差する点dから、生成円hが円mと交差する点e までとなり、この経路は 2 つの円弧で構成されます。したがって、必要なのは、コンパスを歯のピッチに合わせて、これらの円弧に沿って動かすことだけです。動かしたステップの数が、接触する歯の数になります。同様に、2番目の歯のペアでは、接触はrから始まりsで終わります。コンパスを前述と同じように（rからsまで）生成円iの円弧に沿って中心線まで動かし、そこから生成円kの円弧に沿ってsまで動かすと、ステップの数が接触する歯の数になります。このようにして得られた接触する歯の数が、特定の目的に対して不十分な場合は、ピッチを細かくすることができます。

図37
図37。

図38
図38。

同じピッチを持つ他のどのホイールとも正しく動作するようにホイールを形成する場合、またはトレインに 2 個以上のホイールがある場合は、セット内のすべての面とすべての側面に対して同じサイズの生成円を使用する必要があり、そうすることで、各ホイールの歯の数や交換方法に関係なく、ホイールは正しく連携して動作します。したがって、図 37では、aがラックのピッチ線を表し、bとcが 2 つのホイールのピッチ円を表すとすると、生成円は、側面曲線の場合は 1 のようにb の内側に転がされ、面曲線の場合は 2 のようにbの外側に転がされます。ラック面の場合は、3 のようにピッチ線なしで転造し、ラック側面の場合は、4 のようにピッチ線内で転造します。また、 cの歯の側面の場合は、5 のようにcなしで転造し、6 のようにc内で転造します。すべての歯は、どのように配置しても正しく連動します。したがって、c はラックから動きを受け取り、b はcから動きを受け取ることができます。または、直径の異なるホイールをいくつ使用しても、同じサイズの創成円を全体を通して使用するという唯一の条件で、すべて正しく連動し、完全に交換可能です。ただし、このようにして形成された歯の曲線は同じではありません。したがって、図 38には、すべて同じサイズの創成円で打刻された 3 つの歯が示されています。dは12 歯のホイール用、e は50 歯のホイール用、f はラックの歯です。歯 e、fは、両側に曲線がはっきりと見えるように幅広く作られており、曲線はピッチ円と生成円の相対的な大きさによるものであるため、ピッチ円の直径が同じホイールの歯のピッチや厚さに等しく適用できることは明らかである。

図39
図39。

図40
図40。

セットまたは生成円の直径を決定する場合[I-16] 車輪列の場合、生成円の直径がピッチ円の直径に比べて小さいほど、歯の根元が広がり、車輪を押し広げようとする圧力が生じ、その結果、車軸ジャーナルが摩耗するという点を考慮する必要があります。図 39では、たとえばa a は中心線であり、b cでの曲線の接触により、矢印d、eの方向に推力が生じます。この推力は、中心線上の点fを除いて、接触経路全体に存在します。この推力は、生成円の直径が大きくなるにつれて比例して減少します。したがって、図 40では、12 枚の歯と 3 インチのピッチを持つ一対のピニオンが表されており、c は駆動部であり、 eとgで接触があり、e は 放射状線であるため、推力は明らかに最小になります。

ウィリス式と呼ばれる交換式歯車機構は、歯の各ピッチに対して、直径が12歯のピニオンの半径に等しい生成円を使用する方式です。そのため、ピニオンは各ピッチにおいて放射状の側面を持ち、歯車の歯数が増えるにつれて歯の根元が広がります。12歯は実用上可能な最小歯数と考えられており、この方式では同じピッチの歯車はすべて正しく連動することが保証されています。

歯面と歯が接触する側面が、同じ大きさの生成円から作られた曲線でない限り、歯の速度は均一になりません。当然ながら、車輪の回転数は歯の数に比例します。したがって、歯の数が同じ一対の車輪では、回転数は力によって等しくなりますが、駆動輪は従動輪に均一な動きを与えることはできず、接触経路において各歯は不規則に動きます。

図41
図41。

車輪の接触点における曲線の表面に垂直な線が、車輪の中心線上のピッチ円の接触点を通る場合、一対の車輪の速度はどの瞬間においても一定になります。したがって、図41では、線a aは歯の曲線が接触する点で接線であり、dはa a に直角で、歯の曲線の接触点で交わるため、接触点に垂直であり、中心線上のピッチ円と交わるため、車輪の速度は一定になります。

歯が接触経路を通過する際の歯同士の転がり運動の量は、歯の曲線が規定の規則に従って正しく形成される場合に最小となる。しかし、さらに、生成円の直径が増加するにつれて滑り運動は比例して増加し、接触する歯の数も増加する。[I-17] 生成円を大きくすると、接触弧、つまり接触経路は長くなる。

図42
図42。

図43
図43。

したがって、図 42には、歯の曲線が車輪の半径に等しい生成円から作られている一対の車輪があり、したがって側面は放射状です。彫刻の線がはっきりと見えるように、歯は通常よりも深く作られています。vを駆動輪、w を従動輪またはフォロワー、 p での移動方向とすると、歯aでの接触はcで始まり、a が中心線に移動する間に、接触経路は太線に沿ってxまで移動します。この間に、 cからr までの面の全長がcからnまでの側面の長さと接触し 、c n上で転がったa上の面の長さはc nの長さにしか等しくなく、滑り運動の量はa上のr nの長さで表され、転がり運動の量はn cの長さで表されなければなりません。繰り返しますが、凹み弧 (点で示されています) の間、接触した側面の長さはsからl sまでの深さであり、この深さにわたって、ホイールvの歯面の全長が掃引されます。l s はc n に 等しいので、凹み弧中の転がり運動と滑り運動の量は、接近弧中のそれと等しく、どちらの場合も動作は部分的に転がり、部分的に滑ります。ここでは 2 つのホイールが同じ直径で示されているため、歯の数も同じであり、したがって接近弧と凹み弧の長さは等しくなりますが、一方のホイールが他方よりも多くの歯を持つ場合はそうはなりません。したがって、図 43では、a をピニオンのセグメント、b を平歯車のセグメントとし、両方のセグメントはピッチ円が空白で、歯の高さと深さは円弧で示されています。cとd を 、中心線上の 2 つのそれぞれの位置で示されている生成円とします。ピニオンa をpの方向に動く駆動部とし、接近弧は 太線で示された弧に沿ってeからxまで、後退弧は点線で示された弧に沿ってxからfまでとなる。距離e xは距離x fより大きい。したがって、接近時の弧は後退時の弧よりも長くなる。

しかし、bが駆動側で、逆の場合、接近弧はgで始まりxで終わり、後退弧はxで始まりhで終わります。後者はgよりも中心線から遠い位置にあります。また、一方の車輪が他方よりも大きいため、2 つの車輪の滑り接触と転がり接触の量が異なり、大きい方の車輪bの歯の側面は、小さい方の車輪の側面よりも深さのより広い範囲で接触していることがわかります。これは、点線弧iが点線弧jよりもピッチ円から遠い位置にあることで示され、これら 2 つの点線弧は、側面接触の最下点、点fとgの経路を表し、2 つの回転方向における最初の最下接触を示しています。

したがって、小さい方の歯車の歯には大きい方の歯車の歯よりも多くの滑り作用が生じているように見え、この状態は常に存在する。

図44
図44。

図44は、図42に示す車輪に対応する一対の車輪の一部を示しているが、この場合、生成円の直径は車輪のピッチ直径の4分の1に縮小されている。vは方向の駆動力である。[I-18]接触するv の歯の長さはc nであり、車輪の直径が等しいため、どちらの車輪が駆動輪であっても、またどのような方向に運動しても、c nの長さは変わりません。したがって、転がり運動の量はc nであり、滑り運動の量は、距離c nと歯面の長さの差となります。

ここで図42の距離c nを調べると、図44の生成円の直径を小さくすることで、接触する側面の深さが増加し、その結果、歯面が側面に沿って転がる動きが増加し、歯の接触の滑り作用が減少したことがわかります。しかし同時に、接触する歯の数も減少しています。したがって、図42では3つの歯が駆動接触していますが、図44では dとeの2つしかありません。

図45
図45。

図46
図46。

ロビンソン教授の論文では、新品時に歯車の歯が正しい曲線に成形されていない場合、摩耗によって改善されることはないという事実に注意が促されています。これは、転がり接触と滑り接触の量に関する前述の考察から明らかになります。また、生成円の直径がベース円の直径に近いほど、歯が正しい形状から摩耗しやすくなることも容易にわかります。したがって、生成円がピニオンの半径に等しい歯車列では、ピニオンが最も早く摩耗し、最大の歯車が最も摩耗しにくくなります。これは、ピニオンの各歯が回転数の増加によりより頻繁に作用するだけでなく、接触する歯面の長さが短くなり、滑り作用の量が増えるためです。 例えば、図45には、車輪とピニオンが示されています。ピニオンは放射状の歯面を持ち、ピニオンが駆動部です。接近弧はcから中心線までの太線で示され、凹弧は点線で示されています。ピニオンの側面での接触は点cから始まり中心線で終わるため、接触によって摩耗する側面の深さは cからnまでです。ホイールの歯面の全長がこの深さc nを掃引するため、ピニオンの側面はホイールの歯面よりも速く摩耗し、歯wの側面の点線で示されているように、ピニオンの側面が下側に摩耗します。ホイールの場合、歯の側面での接触は中心線で始まりlで終わるため、その側面は点lとピッチ線lの間でのみ摩耗します。ピニオンの歯面の全長がこの短い長さl sを掃引するため、ピニオンの側面が最も摩耗し、摩耗は歯の左側vの点線で示されている円弧の方向になります。ピニオン歯面深さc n がホイール歯面深さs lより小さく、接触経路で両方の歯面を掃引する歯面の長さが同じであるため、明らかにピニオンの歯が最も摩耗し、摩耗が進むにつれて両方とも本来の歯面曲線を失います。図 46では、生成弧gと g′およびホイールは同じですが、ピニオンが大きくなっています。その結果、ピニオン歯面の作用長さc nとホイール歯面の作用長さs lが増加します。したがって、両方のホイールの歯面はよりよく摩耗し、また、正しい元の形状をよりよく維持します。

図47
図47。

図48
図48。

図49
図49。

図42および44を参照すると、滑り運動と転がり運動の量を扱う場合、転がり円の直径がピッチ円の直径に比べて小さいほど、歯面の作用長さが長くなり、転がり運動の量が増えることが示されています。したがって、歯は元の真の形状をよりよく維持します。しかし、いずれにせよ、歯の摩耗、およびその摩耗による歯の形状の変化は、ピニオン側の方が歯側よりも大きくなります。[I-19] 車輪は、直径が等しい2つの車輪の場合にのみ等しくなります。この場合、両方の車輪の歯の曲線は同じになり、 図47に示すように、歯面の作用深さは等しくなります。歯面は放射状で、歯面の作用深さはj kで示されています。図48には、ベース円またはピッチ直径の4分の1の直径を持つ生成円gとg′を持つ一対の車輪が示されており、歯面の作用長さはl mで示されています。したがって、後者の場合、歯の摩耗により、時間とともに図49に示すような形状になります。しかし、歯面の作用深さが増加する一方で接触弧が小さくなること、また、図47では2つの歯が接触しているのに対し、図48では1つしか接触していないことに注意する必要があります 。したがって、生成円の直径が増加するにつれて、各歯にかかる圧力は比例して小さくなります。車輪列を構築する場合、または車輪が同じピッチの他の組み合わせの車輪と交換可能にする場合、生成円の直径は最小の車輪またはピニオンの直径と等しくなければなりません。ウィリス方式では12歯のピニオン、プラット・アンド・ホイットニー方式およびブラウン・アンド・シャープ方式では15歯のピニオンが最小の車輪またはピニオンの直径となります。

しかし、一対の歯車、あるいは特定の歯車列を製作する場合、その特定の条件に最も適したと考えられる創成円の直径を選択することができます。例えば、最小の歯車の半径と等しくして放射状の側面を持たせたり、半径よりも小さくして平行または広がった側面を持たせたりすることができます。いずれにせよ、連続的な運動を伝達するためには、創成円の直径はピッチと等しい作用弧を与えるものでなければなりません。そうすることで、前の歯のペアが作用しなくなる前に、次の歯のペアが作用し始めることができるのです。

ここで指摘しておきたいのは、歯が移動する角度の度数は、接触経路に含まれる角度の度数を常に上回る、つまり、接近弧と後退弧を合わせた角度数を上回るということである。

図50
図50。

例えば、図50では、車輪 aとピニオンbがあり、車輪の歯は一点まで伸びています。車輪aが駆動輪であると仮定すると、点線の円弧上の 2つの歯dと fの間で接触が始まります。ここで、歯dが位置cに移動し、fが位置hに移動したとします。したがって、ピニオンが移動した角度はiで表され、接触円弧が含む角度はjで表されます。

ホイールaが移動した角度は明らかにeで表されます。これは、歯dの点が接触弧の間、位置dから位置cに移動したためです。接触経路に含まれる角度はkで表され、 eより小さいため、歯dのように点を終端する歯の場合、作用角と接触経路の差は、厚さの半分に含まれる角度と同じになります。[州間高速道路20号線] 歯の先端が切り落とされた場合、余剰分は、歯の角と側面の間の距離に含まれる角度の数であり、歯のpにマークされています。

ピッチ円の直径とホイールのピッチ直径が一定の場合、接触弧の長さは、ピッチ円からのアデンダムの高さによって影響を受ける。これは、既に述べたように、接近弧と後退弧はそれぞれアデンダム円上で始まり、アデンダム円上で終わるためである。

フォロワーの歯先高さを低くすると、接近弧は小さくなりますが、後退弧は変わりません。また、フォロワーに歯先がない場合、歯の接触は後退弧上でのみ発生するため、駆動装置の動作はフォロワーを押すのではなく引きずる動作となり、より滑らかな動きが得られます。ただし、この場合、連続的な動きを生み出すためには、後退弧は少なくともピッチと等しくなければなりません。

しかしながら、付加部を持たないフォロワーが、車輪列のように第三の車輪の駆動部として機能する場合、接近弧においてのみフォロワー、すなわち車輪列の４番目の車輪に作用することは明らかである。したがって、付加部は、一対の車輪のフォロワーにおいてのみ接近弧における作用を減少させるために縮小したり、あるいは完全に排除するために省略したりすることができるが、車輪列の場合はそうではない。

読者にこの点を明確にするために、図33または図34を再度参照する必要があるかもしれない。これらの図から、接近弧における駆動部の歯がフォロワーに及ぼす作用は、駆動部の側面がフォロワーの面に接触することによって生じることがわかる。しかし、そのような面が存在しなければ、接触は起こり得ない。

しかし、凹部の円弧上では、駆動部の面がフォロワーの側面に作用するため、フォロワーに面がないことは問題にならない。

これらの考察から、ドライバーに歯先高さを増やすことで、アプローチ弧に影響を与えることなくリセス弧を増やすことができることもわかる。しかし、機械工の実務では、歯先高さはピッチの一定比率に設定されている。これは、状況に応じて、ホイールをドライバーとしてもフォロワーとしても区別なく使用できるようにするためであり、アプローチ弧とリセス弧は等しくなる。ただし、歯先高さは接触する歯数を決定する要素であり、特に小型ピニオンではこれが重要となる。

図51
図51。

例えば、図51には直径が等しい2つのピニオンの断面図が示されており、線a全体 が歯先の高さを決定する場合、接触はcまたはbのいずれか一方のみで発生することがわかります（運動の方向に応じて）。

付加部を点線の円まで延長すると接触はぎりぎり回避されるが、付加部をdまで延長すると、車輪の動きの方向に応じてeまたはfで接触が発生する。

これは、負荷を1つの歯に集中させるのではなく、2つの歯に分散させることで、駆動力の強度を2倍にするだけでなく、車輪の歯数に比例して面積を増やすわけではないものの、あらゆる瞬間におけるベアリング面の面積を増やすことで摩耗を低減する。

直径の大きいホイールでは、接触する歯の数が多くなり、その数はホイールの直径とともに増加するため、短い歯でも許容されます。ただし、放射状の側面を持つ最小のホイールは常に最も弱く、一定の時間内に最も多くの回転を行うことから、[州間高速道路21号線] 歯は時間の経過とともに最も摩耗を受けやすく、そのため、各期間において常に接触している歯の数を可能な限り多くするとともに、歯の接触面または摩耗面の面積を可能な限り大きくする必要がある。

確かに、「歯の深さからピッチ線までの距離」を深くすると、歯全体の長さが長くなり、結果として歯が弱くなります。しかし、これはより多くの歯に負荷を分散させることで十分に補われます。実際には、状況が許せば、ピッチを細かくすることで、同じ直径のホイールに多くの歯を持たせることで、この弱点を補っています。

図52
図52。

図53
図53。

歯車が動力ではなく運動を伝達する必要がある場合（時計の歯車の場合など）、できるだけ摩擦なく動き、歯車の軸のジャーナルにかかる推力を最小限に抑えるには、生成円をピッチ円の直径とほぼ同じ大きさにすることができ、 図 52に示すような形状の歯が得られます。しかし、摩擦が最小になるのは、図53に示すように、歯の 2 つの側面を 1 つの共通のハイポサイクロイドに引き込む場合です。図 52に示す歯の形状と図 53に示す歯の形状の違いは、後者の生成円の直径が大きくなっていることによるものです。これらの形状では、生成円の直径が大きくなるにつれて側面の作用長が比例して減少し、生成円の最終的な直径はピッチ円と同じ大きさになることがわかります。

図54
図54。

[1]この形状は、中心線の片側（接近弧上）でのみ接触するため好ましくないが、歯の側面は、図 54 に示すように側面を形成することで、凹部弧上でも接触するように変更することができる。側面、あるいはピッチ円の内側の部分はほぼ半円であり、外側の部分は図に示すように特殊な形状の面を持つ。ピッチ円は、互いに転がり合う転がり円として考えなければならない。b を b 上のトレース点とすると、bがa上を転がる と、エピサイクロイドa bを描く。平行線c d は、 a b からc dまで一定の距離で作用し、この距離は、 dのうちピッチ線内にある部分の半径に等しく 、同じプロセスが両方のホイールの歯に適用される。したがって、各歯は半円筒をベースとした突起で構成されている。

[1]ロビンソン教授の記事より。

図53と図54を比較すると、図53の基底面が最も平坦であり、基底面上の面の接触は図54よりもピッチ線に近い位置にあることがわかります。したがって、図53は歯と歯の間の圧力の方向の傾斜がより有利です。接触点を外側にすることでさらに有利な方向を求めると、歯の曲線を生成する方法を思い出せば、ピッチ線の外側で歯が接触することはあり得ないことがわかります。したがって、 図53は、他の既知の形状よりも摩擦が少ない歯車の形状を表していると考えることができます。

この記述は固定歯のみを対象としており、円筒歯が摩擦ローラーになっているような複雑な形状の車輪は対象外です。そのような車輪は、片側接触であっても、よりスムーズに回転することは間違いありません。また、この記述は、中心線上およびその近傍で良好な実用的接触が得られる形状の歯に限定されるものとします。

図55
図55。

ベベルギアは、一方の軸が他方の軸に対して角度をなしている場合に、一方の軸から他方の軸へ運動を伝達するために使用されます。図55には、直角に交わる軸から運動を伝達するための一対のベベルギアが示されています。ベベルギアでは、歯の頂点または先端、歯間部の底、および歯の側面にあるすべての歯の線は、2つの軸の軸を延長した場合に交わる中心 eから放射状に伸びています。したがって、歯の深さ、厚さ、および高さは、[I-22] 点eは、車輪の直径からアプローチされます。この直径は常に、円錐の最大端、つまり最大のピッチ直径でピッチ円上で測定されます。

ベベルギアの歯の曲線を実際に設計する際の原理は、 次のように説明できる。

図56
図56。

図56において、 fとgはそれぞれ軸を中心に回転する2つのシャフトを表し、最大直径がaとbにあり、先端がeにある円錐を持つとする。直径aと直径bが等しいので、円周は等しくなり、したがって角速度比と速度比も等しくなる。

図57
図57。

cとdを、それぞれ円錐の周囲にある2つの円とし、eから等距離にあるため、直径と円周が等しいとします。そして、2つの軸の交点から両方の点が等距離にある限り、各円錐の長さ上のどの点においても速度はもう一方の円錐上の点における速度と等しくなることは明らかです。したがって、一方の円錐が表面の摩擦接触によってもう一方の円錐を駆動する場合、両方の軸は同じ回転速度で回転します。また、一方の円錐が固定され、もう一方の円錐がその周りを移動する場合には、表面の接触は常に転がり接触となります。2つの円錐間の接触線は、常に点eから放射状に伸びる直線になります。しかし、そうでない場合は、接触は転がり接触ではなくなります。したがって、図57では、 aとbの直径または円周が等しいため、表面は互いに転がり合うはずですが、接触線がe（2つのシャフトの共通の運動中心）から放射状に伸びていないため、円周cはdよりも小さくなり、転がり接触は不可能になります。

図58
図58。

円錐の直径は等しいと仮定しましたが、直径が等しくない場合でも条件は同じままです。したがって、図 58では、 aの円周はbの 2 倍なので、b は a の 1 回転に対して 2 回転し、接触は依然として転がり接触となります。同様に、dの円周はcの 1/2 なので、dもcの 1 回転に対して 2 回転し、接触はやはり転がり接触となります。この条件は、面、つまり車輪、または (同じことですが、2 つの接触線) の角度が、シャフトの軸が交わる点eから放射状に伸びている限り、車輪の直径に関係なく常に存在します。

図59
図59。

歯が配置される円錐の形状を支配する原理がこのように説明されたので、次に歯の曲線について考えてみましょう。図59において円錐aが固定され、軸がf である円錐が矢印の方向にa上で回転するとします。次に、bの円周上の任意の点（例えばd ）を固定すると、この点の軌跡は、 bが軸fの周りを転がり、同時に運動の中心eからaの周りを転がるときになることは明らかです。このようにして点dによって生成される、または描かれる曲線は球面エピサイクロイドになります。この場合、一方の円錐の外側が他方の円錐面上を転がっていますが、円錐が内側を転がる、つまり固体の円錐状のくぼみの壁の周りを転がると仮定すると、円周上の点は球面ハイポサイクロイドとして知られる曲線を描きます。どちらの曲線も（球面であるという点を除いて）平歯車のエピサイクロイドとハイポサイクロイドと一致します。しかし、この球形特性のため、転がり接触によって曲線を実際に描き出すことは非常に困難であり、この困難さから、トレッドゴールドは、実用的な目的に十分正確な曲線を作成できるような作図方法を考案した。それは以下の通りである。

図60
図60。

図60において、 a aは一方の軸の軸を表し、bはもう一方の軸の軸を表し、2つの軸はwで交わる。eをマークする 。[I-23] 一方の車輪の直径を表す線と、もう一方の車輪の直径を表す線 (両方の線はそれぞれの車輪のピッチ円を表す) を描きます。点 w と点 t を通る線 g g を描きます。点tはピッチ円eと f が交わる点で、 g gは円錐間の接触線になります。w を中心として、 g gの両側に 点線pを描きます。これはピッチ線g g の上と下の歯の高さを表します。g gに直角に線 j kをマークし、この線と軸bの交点 ( qと同じ) を中心として、円弧aをマークします。これはピニオンdの大径のピッチ円を表します。また、歯先を表す円弧bと歯の根元を表す円弧cもマークします。これにより、bからcまでがその端の歯の高さを表します。

同様に、中心点pから(大径の車輪cの場合) ピッチ円g、歯底円h、歯先iをマークします。これらの円弧上に、平歯車の場合と同様の方法で曲線をマークします。小径の車輪のこれらの円弧を得るには、 j kに平行なm mを引きます。コンパスを半径r lに設定し、 中心点pからピッチ円kを引きます。歯の深さを得るには、円hと点wに交わる点線pを引きます。円iからwへの同様の線は、歯先の高さ、つまり最大直径を示します。そして、平歯車の場合と同様の方法で、k、l、m上に歯の曲線をマークします。

同様に、ピニオン歯の小端のピッチ円についても、コンパスを半径s lに設定し、qを中心としてピッチ円dをマークし、 dの外側にアデンダムの高さeをマークし、 dの内側にその端の歯の根元fをマークします。点線 ( pとして) 間の距離は歯の全高を表し、したがってh は線pと交わり、これは大歯車の歯の根元です。クリアランスを確保するために、ピニオン歯の先端が下にマークされ、したがって弧b はhまたは pと交わりません。これらの弧が得られたら、平歯車の場合と同様に曲線を転がします。

このようにマークされた歯はxで示されており、 b c間の曲線からピニオン歯の大きな直径のテンプレートを作成することができ、円弧e f間の歯の曲線からピニオンの最小歯径のテンプレートを作成することができる。

同様に、車輪cの場合、外側の端の曲線は線g、h、i上にマークされ、内側の端の曲線は線k、l、m上にマークされます。

図64。

内歯車または環状歯車の歯形は、外歯車または平歯車と同じ一般的な原理で、生成円をピッチ円またはベース円上で転がすことによって形成されます。ただし、図61に示すように、環状歯車の歯は平歯車のスペースに対応しており、曲線a は平歯車pの歯の側面を形成し、環状歯車wの歯面を形成します。したがって、生成円は、歯車の歯面についてはピッチ円の内側で転がされ、歯面については外側で転がされることは明らかであり、これは平歯車の場合とは逆のプロセスです。ただし、内歯車または環状歯車の場合、所定の歯数を持つピニオンとの歯と歯の接触経路は、歯車の歯数が減少するにつれて比例して増加し、これも平歯車の場合とは逆です。内歯車においてピニオンの歯数が歯車と同じであれば、歯車とピニオンのピッチ円全体で接触が生じ、歯同士が動くことなく両者が一緒に回転することを考えると、これは容易に理解できるだろう。明らかに、内歯車の場合、与えられた歯車と協働するためにピニオンが持つことができる最大歯数（および最小歯数）を考慮する必要があるが、平歯車の場合はその逆で、与えられたピニオンと協働するために歯車が持つことができる最小歯数を考慮する必要がある。ここで、内歯車とピニオンの歯の曲線は平歯車について既に述べた原理に従って転造できるが、内歯車が互いに噛み合わないため、平歯車が機能する条件下で内歯車が機能しないケースが発生する可能性があることがわかる。図62では、12歯のピニオンと22歯のホイールが示されており、ホイールとピニオンの両方の歯形曲線には、ピニオンの半径に等しい直径を持つ生成円が使用されています。歯a、 b、cは歯d、e、fと明らかに重なっており、そのためホイールが必要な深さまでかみ合うのを妨げていることがわかります。これはもちろん、図63のようにピニオンの面を削り取ることで解決できます。これにより、ピニオンが駆動する場合は接触弧を凹角に、ホイールが駆動する場合は接触弧に限定できます。あるいは、ピニオンの歯数を減らすか、ホイールの歯数を増やすこともできます。いずれの方法も、歯が互いに干渉することなくかみ合うのに十分な程度に実施できます。図64では、ピニオンpの歯数が示されています。歯車の歯数は12から6に減り、以前と同じ22の歯数を持つホイールwでは、歯が互いに噛み合い、適切にクリアしていることが観察される。

平歯車のセグメントを図に導入することにより[州間高速道路24号線] 22 枚の歯を持ち、ピニオンの反対側に配置されていることから、接触経路は平歯車よりも内歯車の方が大きく、したがって作用角も大きいことがわかります。したがって、ピニオンが矢印の方向に駆動すると仮定すると、太線で示された弧a bは接近弧となり、aは b より長くなります。点線の弧c d は後退接触弧を表し、cはdより長く、作用角は平歯車で 66°、環状歯車で 72° となります。

図62を再度参照すると、2つのホイールの歯面が干渉し、噛み合いを妨げていることがわかります。したがって、ホイールの歯面だけでなく側面とも正しく作用するようにピニオン面の曲線を形成できること、あるいは、ピニオンの歯面だけでなく側面とも正しく作用するようにホイール面の曲線を形成できることが容易に思い浮かぶでしょう。これにより作用角が増加し、マッコード教授はロンドン・エンジニアリング誌の記事で 、これをシンプルかつ非常に独創的な方法で実現する方法を示しました。その方法は次のように説明できます。

ピニオンの側面とホイールの面の曲線を描く記述円、およびホイールの側面とピニオンの面の記述円を見つける必要があります。また、ホイールの面の曲線がピニオンの面と側面の両方と正しく連携し、ピニオンの面の曲線が内側ホイールの側面と面の両方と正しく連携するようにする必要があります。

図65
図65。

図66
図66。

図 65において、中心がaにある環状または内輪のピッチ円をpとし、中心がbにあるピニオンのピッチ円をq とし、中心がcにある記述円をrとし、この記述円を用いて歯のすべての曲線を転がすとする。環状ホイールの側面については、r をpの内側に 転がすことができるが、ホイールの表面については、 rをpの外側に転がすことができる。しかし、ピニオンの場合は、 r がqより大きいため 、 r をqの内側に転がすことはできない。したがって、 rよりも直径が小さい別の転がし円を見つけて、それを代わりに使用する必要がある ( rの半径は、後ほど説明する理由により、常にホイールとピニオンの軸の半径よりも大きい)。次に、図 66において 、直径が中間記述円r ( 図 65)に対応するリングがあり、q がピニオンを表していると仮定する。すると、円r を ピニオンqに接触させながら転がすことができ、 r上のトレース点は 曲線m n oを描き、その曲線の一部がピニオンの面として使用できます。しかし、中間記述円r をpの周りで転がす代わりに、円tをpの周りで転がすと、全く同じ曲線m n oを描きます。したがって、ピニオンの面については、中間円qの完全な代替となる転がり円tが見つかりました。ピニオンと中間記述円の直径がどのような値であっても、 tの直径がピニオンの直径と中間記述円の直径の差に等しい限り、t は常に完全な代替となります。[州間高速道路25号線] 図に示すような円を描きます。この記述円を用いて環状歯車の側面とピニオンの面を転がすと、これらの面と側面は明らかに正しく連動します。この記述円はピニオンの外側と環状歯車の外側に転がされているため、外側記述円と呼ぶことができます。

図67
図67。

ここで、環状ホイールpの歯面曲線を描くために、 中間記述円r を 環状ホイール p 内で転がす代わりに、同じ曲線を描き、かつピニオンqの歯面を描くためにピニオンq内で転がせるほど小さい別の円を見つけることができます。したがって、図 67では、 p は環状ホイールのピッチ円、r は中間円を表し、r をp内で転がすと、 rの円周上の点は曲線 v wを描きます。しかし、 rの直径とpの直径の差に等しい直径を持つ円sを取り、それをp内で転がすと、その円周上の点は同じ曲線 v wを描きます。したがって、sはrの完全な代替物であり、曲線v wの一部を環状ホイールの歯面に使用できます。円がピニオンの側面に使用されるため、ホイールの表面とピニオンの側面は正しく連携して機能し、円は側面のためにピニオン内部で、表面のためにホイール内部で転がされるため、内部記述円として区別することができます。

構造の正しさを証明するために、図 65で使用されている中間記述円の特定の直径では、内側記述円と外側記述円の直径が等しいことに注意することができます。したがって、一対の車輪のすべての面と側面に同じ直径の記述円が使用されているため、平歯車に定められた規則に従って、それらは明らかに正しく連携して動作します。図 69のsの半径 は、環状車輪の半径から中間円の半径を引いた値、つまりaからcまでの半径に等しくなります。外側記述円tの半径は、中間円の半径からピニオンの半径を引いた値、つまり図中の半径c bです。

図68
図68。

中間円の直径は任意に決定できますが、環状ホイールの直径を超えてはならず、ピニオンの直径より小さくもなりません。しかし、この2つの限界の範囲内で選択された場合、そこから導出される内側および外側の記述円は、図62に示すような干渉を回避して適切に噛み合うだけでなく、図68に示すように、凹み時に追加の作用弧を持つ歯を生成します。図68は、図62に示すホイールとピニオンを表していますが、内側および外側の記述円によって生成されています。ピニオンを駆動部と仮定すると、接近弧は内側記述円の太い弧に沿って行われ、凹み弧の間は、通常の歯車と同様に、外側記述円の点線部分に沿って接触弧が生じます。しかし、それに加えて、中間円rの点線部分に沿って凹み弧が生じます。この弧は、ピニオンの面がホイールの歯の面と側面の両方に作用することによって生じます。このことから明らかなように、歯が中心線を通過するとすぐに、一定期間、外側記述円の弧上の点とrの弧上の点の 2 つの接点を持つことになり、この期間はピニオンの歯先円がzで外側記述円の点線の弧を横切るまで続きます。

図69
図69。

内側と外側の記述円の直径は明らかに中間円の直径に依存し、これは既に述べたように、ある範囲内で自由に選択できるため、[I-26] 内側と外側の円は比例して変化し、内側は小さくなり、外側は大きくなりますが、構造上、2つの半径はホイールとピニオンの軸の半径と等しくなります。したがって、図69では、s、tの半径は ab 、つまり中心線に等しく 、したがって、それらの直径は環状ホイールの半径に等しくなります。これは、図の上半分に点線で示されています。しかし、この構造によって直径が決定された後、どちらかの直径を小さくすると、ホイールの歯はクリアになり（図62のように干渉しません）、動作は通常のギアと同じになります。言い換えれば、円r上には動作弧がありません。しかし、tをそれに応じて小さくせずにsを大きくすることはできず、 sをそれに応じて小さくせずにtを大きくすることもできません。

図70
図70。

図70は、図68と同じ一対の歯車（ホイールは22歯、ピニオンは12歯）を示しており、中間円の直径が拡大されてsの直径が小さくなり、tの直径が大きくなっています。これらは構造から得られる直径の左側にあるため、 中心線からtに向かってrに沿って後退する作用があります。

図71
図71。

図71には、ホイールとピニオンが示されており、ピニオンの歯数はホイールより4つ少ない。また、歯jは2箇所で接触している位置で示されている。すなわち、kの位置では環状ホイールの歯の側面と接触しており、lの位置では同じ歯の表面と接触している。

ホイールの歯面は点tより高い位置で接触しないため、図の下部のようにピッチの3/10にする代わりに、接触弧を小さくすることなく部分xを切り取り、図の上部のように歯面を形成できることは明らかです。このように歯面の高さが小さくなると、部分gを埋めることでピニオンの側面深さを相応に小さくすることができ、ピニオンの上部のように歯を形成できます。このようにホイールの歯面が小さくなると、十分大きな中間円を使用することで、ホイールより歯数が 1 つ少ないピニオン、またはピニオンより歯数が 1 つ多いホイールを形成する歯を形成する内外の記述円を得ることができます。

図72
図72。

中間記述円の直径の制限は次のとおりです。図 72では、その直径はピニオンのピッチ直径と等しくなっています。したがって、b は中間円の中心とピニオンの中心の両方を表し、ピニオンのピッチ円も中間円rを表します。内側記述円の半径を得るには、環状ホイールの半径から中間円の半径を差し引きます。これによりpが得られ、したがってピニオンのピッチ円も内側円rを表します。しかし、外側記述円 ( t )の半径を得るには、[州間高速道路27号線] 中間円の半径からピニオンの半径を求めると、両者が等しいことから（ t ）の半径はoとなり、したがってピニオンには側面がないことがわかります。

ここで、中間円の直径を環状ホイールのピッチ円の直径と等しくすると仮定すると、外側記述円tの半径が得られます。中間円の半径からピニオンの半径を引くと、半径a bが得られます。したがって、( t )の半径はピニオンの半径と等しくなります。しかし、環状ホイールの半径から中間円の半径を引いて内側記述円の半径を求めると、この 2 つの半径が等しいことがわかります。したがって、内側記述円は存在せず、ピニオンの面も存在しません。

図73
図73。

内歯車の歯の動きは、他のどの形式の歯車よりも滑りというより転がりに近い。これは次のように示すことができる。図 73において、 a aは外歯車のピッチ円、b bは内歯車のピッチ円を表し、p pはa aの場合は外歯車のピッチ円、b bの場合は内歯車のピッチ円を表す。中心線上の接触点はcにあり、回転方向は矢印で示されているとおりである。2 つのピニオンが駆動されているとき、ピッチ円p p上の点cは、中心線上の 2 つのピニオンそれぞれの点と一致すると仮定する。点p pを回転させて、この点をdで示される位置に移動させると、外側ピニオン上の点はeに移動し、内側ピニオン上の点はfに移動し、両方ともc dに等しい弧を移動します。e からd までの距離はdからf までの距離よりも大きいため、点eでの歯の接触には点fでの接触よりも多くの滑り運動が伴ったはずです。そして、弧e dの長さとf dの長さの差は、 e上の歯の滑り作用の過剰を表すものとみなすことができます。なぜなら、任意の条件下で滑り接触の量がどのようなものであっても、それはe dの長さとf dの長さ の比率になるからです。したがって、2 つのピニオンで伝達される動力の量が等しく、他のすべての摩擦が等しく、通過した (この場合は滑り込んだ) 空間に比例すると仮定すると、内側ピニオンの摩擦が最も小さいことは明らかです。

[州間高速道路28号線]
第2章—歯車の歯—カム
ホイールと接線ねじ、またはウォームとウォームギア。
図74には、中心線に沿って部分的に断面化されたウォームとウォームギアが示されている。ウォームまたは接線ねじwは、円筒に巻き付けられた1つの長い歯であり、その形状はラックアンドピニオンに定められた規則によって決定できる。接線ねじまたはウォームはラックとみなされ、ホイールは通常の平歯車とみなされる。

図74
図74。

ウォームギアは、直角方向の運動を伝達する際に、運動量を大幅に減少させるために使用されます。そのため、ねじを1回転させると、ホイールは歯のピッチ分だけ回転します。ウォームギアの特徴は、ピッチが非常に粗くない限り、ウォームはホイールが静止状態になるあらゆる位置でホイールを固定する一方で、ウォームの運動量がホイールの運動量よりも大きいため、ホイールがごくわずかな回転量だけ動くことができる点です。また、ウォームの回転面がホイールの回転面と直角である場合、歯の接触は完全に滑り接触となることは明らかです。ウォームの歯は常に接触しているのに対し、ホイールの歯は作用角を通過する時のみ接触するため、ウォームの摩耗はホイールの摩耗よりも大きくなります。ただし、ウォームの各歯は、ウォームの円周とホイールの歯の長さの比に比例して、ホイールの歯よりも長くなっていることに注意が必要です。

図75
図75。

図75に示すように、 ホイールの歯が直線で、ウォームのねじ山と軸とのなす角と同じ角度で配置されている場合（p pはウォームのピッチ線、c dは中心線、dはウォーム軸を表す）、歯同士の接触はホイールの歯の側面の中心のみで発生します。しかし、一般的には、ホイールの歯を湾曲させてウォームの円周の一部を包み込むようにし、歯同士の接触線を増やして、より広い摩耗面を確保する方が好ましいです。

図76
図76。

この場合、ウォームホイールの歯の形状は、中心線から離れるにつれて、その長さのあらゆる点で変化します。したがって、図76には、中心線c dで示されたウォームとウォームギアの断面図が示されています。線e fで歯の形状を取ると、中心線c dで歯の形状が異なることは容易に理解できます。したがって、歯の全長にわたって接触が発生するようにするには、ホイールの歯の形状をウォームに適合させる必要があります。これは、中心線からさまざまな距離で平行にウォームねじの一連の断面を取り、得られた形状にホイールの歯を接合することによって行うことができます。しかし、ホイールの歯を所定の形状に切削する場合は、明らかに、ウォームに歯を設け（その長さに沿って鋸歯状にする）、ホイール上に所定の位置に取り付けて、ウォームが回転するときにホイールの歯を所定の形状に切削することができます。図75のように直線で角度をつけて配置されている場合でも、図76のように曲線になっている場合でも、車輪の歯のピッチ線は中心線c dに対して直角であり、言い換えれば図76のg h平面上にある。これは、ピッチ線が車輪軸に平行でなければならず、その軸から等しい半径にあるため、車輪の歯のピッチ線の長さのどの点でも回転速度が等しくなることから明らかである。

図77
図77。

歯の数にピッチを掛けてピッチ円の円周を求めると、車輪軸からの半径g hによる円周が得られ、 g h が車輪軸と平行である限り、中心線 c d に平行な線上で測定する限り、この方法で同じピッチ円の直径が得られます。歯の曲線が互いに平行であるため、歯の深さのどの点で測定してもウォームのピッチは同じです。したがって、図 77では、ピッチの測定値はm、n、またはoで等しくなります。

図78
図78。

しかし、曲線が作られたピッチ線が中心線上のホイールのピッチ線と一致しない限り、ウォームとホイールの動作は正しくない。なぜなら、ピッチ線が一致しない場合、ウォームは回転ごとにホイールのピッチ線をウォームのピッチに等しい距離だけ移動させるが、ホイールの動きは正しくないからである。[州間高速道路29号線] 2 つのピッチ線が交わらないと仮定すると、図 78に示すように、ピニオンの歯面がホイールの側面ではなく、ホイールの歯面に作用し、歯面が正しく連動するように形成されていないため、動きが不規則になるため、均一でなければなりません。

ワームの直径は通常、歯のピッチの4倍に等しく作られ、図76のように歯が湾曲している場合は 、ワームの30°を超えないように作られます。

歯車の歯数は30以上でなければならず、歯車とウォームの回転速度比をより速くする必要がある場合は、ダブルウォームが用いられる。

図79
図79。

ホイールの歯がウォームの円周を部分的に包み込むように湾曲している場合、ロバート・ブリッグスが行った実験から、ウォームのピッチ線が歯面の長さを長くし、歯面の長さを短くするように配置されると、ウォームとホイールの耐久性が向上し、摩擦が大幅に減少することがわかった。これにより、図79に示すように、ホイールの歯面の長さが短くなり、歯面の長さが長くなる。ウォームのピッチ線の位置は、次のように決定される。

図80
図80。

ウォームの全半径は歯のピッチの2倍に等しく、歯の全深さはピッチの0.65に等しくなるようにする。次に、ピッチ線はウォーム軸からピッチの1.606の半径で描かれる。このようにして図76でピッチ線が決定され、その結果、図中のピッチ線の両側で歯面とウォーム表面の面積が等しくなる。しかし、これに加えて、このようにピッチ線を配置すると、接近弧と後退弧の両方が変わることが観察される。したがって、図80には図79と同じウォームとホイールが示されているが、ここではピッチ線は通常の歯車と同じように設定されている。 2 つの図では、接近弧は生成円の太い部分で示され、後退弧は生成円上の点線の弧で示されています。図 79のようにウォーム面を大きくすると後退弧が大きくなり、ウォーム側面を小さくすると接近弧が小さくなることが示されています。また、ウォームは押す作用よりも引く作用を強く及ぼすため、ウォームの動作はより滑らかになります。なお、ウォームがホイールに及ぼす作用は、中心線に到達する前は押す作用であり、中心線を通過した後は引く作用であることに注意してください。

図81
図81。

ここで、ウォームホイールを角ねじで正しく動作させることができることを示すことができる。例えば、創成円の直径が無限大であると仮定し、ねじの側面は円によって転がされたものとみなす。ホイール上に直線を転がすと、角ねじで動作するのに適したサイクロイド曲線が得られる。しかし、図81に示すように、動作は歯の先端と接近弧に限定される。これは、ウォームの面を取り除いてホイールの側面を埋めることと同じである。したがって、明らかに、プロセスを逆にして、ホイールの溝が深さ方向に平行になるようなサイズの創成円を使用し、同じ創成円をウォームのピッチ線上に転がしてその面曲線を得ることで、ウォームの面のみ、ホイールの側面のみを与えることができる。これにより、ホイールの歯を角ねじタップで切削することが可能になり、歯同士の接触は凹部に限定される。

ウォームとウォームホイールの曲線を転造するために使用される創成円の直径は、すべての場合においてウォームホイールの半径よりも大きくなければならない。そうすることで、ホイールの歯の側面が、ピッチ円における厚さと少なくとも根元で同じ厚さになるようにすることができる。

接線ねじによって駆動される車輪の直径を求めるには、ねじを一定回数回すと1回転するのに必要な直径を求める必要があるが、まず、[州間高速道路30号線] ねじが単条ねじの場合、ホイールの歯数はねじの回転数と等しくなければなりません。したがって、ピッチも与えられている場合、ピッチにホイールが1回転する間にねじが回転する回数を掛け、その積を6.28で割ることで、ホイールの半径を求めることができます。

車輪の型を作る際には、まず必要な速度に合わせて直径を決定する必要があります。次に、車輪が伝達しようとする動力に見合った歯のピッチを決め、次にピッチと直径に対する歯の数を決め、最後に歯の比率、つまりクリアランス、長さ、幅を決めます。

図82
図82。

伝達される動力の量が過度の摩耗を引き起こすほど大きい場合、または速度が速すぎるために急速な摩耗を引き起こす場合、ウォームは端から端まで直径が平行になるのではなく、図82に示すように、ウォームホイールと同じ曲率を持つように作られることがあります。

図83
図83。

この設計の目的は、ベアリング面積を増やし、それによって伝達される動力をより広い接触面積に分散させることで、摩耗を減らすことです。この配置に必要な形状にウォームを切削する機械的手段を図 83 に示します。これは「ウィリスの機構の原理」から抜粋したものです。「aは無限ねじまたはウォームホイールによって駆動されるホイールであり、 b、cは無限ねじbの軸に固定され 、別の同じ歯の歯車dと噛み合う歯車であり、その軸上に滑らかな表面の固体eが取り付けられており、これをヒンドレーの[2]無限ねじ。この目的のために、切削歯fがホイールaの面にクランプされる。b cの軸に取り付けられたハンドルを回すと、ホイールaとソリッドホイールeはaとbと同じ相対速度で回転し 、工具fはソリッドeの表面に条件に対応するねじ山を刻む。ねじ山の形成方法から、軸を通るすべてのねじ山の断面はホイールaの中心を指す。e の軸はbの軸よりもかなり高い位置にあり、ソリッドe がホイール a を避けることができるようになっている。

[2]このタイプの無限ねじの発明者。

「立体eの水平中心線に沿った断面の縁は、歯車のセグメントにぴったりと合うが、この中心線に平行な平面で断面を作ると、歯は従来のねじのように均等に分割されなくなる。そのため、このタイプのねじは、各歯と接触できるのは、その中央断面に対応する線に沿ってのみとなる。したがって、この形状の従来の形状に対する利点は、一見したところほど大きくはない。」

図84
図84。

図85
図85。

「ねじのねじ山の傾斜が非常に大きい場合、図84に示すように、1つまたは複数の中間ねじ山を追加することができます。この場合、ねじは、その表面に配置された個別の螺旋状のねじ山の数に応じて、二重ねじまたは三重ねじと呼ばれます。これらのねじ山はそれぞれ、ねじが1回転するごとに、自身の車輪の歯を中心線上に通過させるため、ねじのねじ山の数と同じ数の車輪の歯が、ねじの1回転中にその中心線上を通過することになります。これらのねじ山の数が相当数あると仮定すると、例えば車輪の歯の数と同じであれば、図85に示すように、ねじと車輪を全く同じように作ることができます。これは、一般的な構造が取り得る隠れた形状の一例となります。」

図86
図86。

図86にはホーキンスのウォームギアが示されています。この独創的な機械装置の目的は、ねじまたはウォームギアによって運動を伝達することです。ねじの場合は、ねじ山の直径が全長にわたって均一であるか、または、ねじ山の直径が全長にわたって均一ではなく、長さの中心から両方向に直径が増加する螺旋状のウォームによって伝達されます。[州間高速道路31号線] その長さの中心を中心として外側に伸びる。平行ねじは、駆動部の円運動から直線運動を生み出す場合にこの装置に最も適しており、螺旋ウォームは、駆動部から円運動が与えられ、それが従動輪に伝達される場合に用いられる。螺旋ウォームのねじ山は、通常のウォームホイールのように歯に噛み合うのではなく、スタッド上で回転する一連のローラーを駆動する。これらのスタッドは、ウォームの軸と平行ではなく、適切な傾斜で配置されたホイールに取り付けられている。ウォームに動きが与えられると、ローラーホイールに回転が生じ、その回転速度はウォームのピッチとホイールの直径にそれぞれ比例する。

ねじから直線運動を伝達する機構では、駆動ねじの軸に対して傾斜した軸を持つローラ、あるいは駆動ねじの軸に対して直角または平行な軸を持つローラを用いることができる。傾斜した軸、または主駆動ねじの軸に対して直角な軸を持つ個別のローラを用いる場合、歯車の各ねじ山はローラの一方の部分でのみ接触する。しかし、駆動ねじの軸と平行な軸を持つローラを用いる場合、これらのローラには一連の溝が切削され、駆動ねじのねじ山はローラの全長にわたってこれらの溝に噛み合う。これらの溝は互いに離れていてもよく、あるいは駆動ねじのピッチまたはその倍数に等しいピッチを持つねじ山を形成してもよい。

図86では、らせん状のウォームは、一方のローラーの端が次のローラーの端に接触するまで接触が途切れないような長さに作られています。ホイールには、スタッド上で回転する4つのローラーが取り付けられており、スタッドは割りピンで固定されています。ウォームの軸はホイールの軸と直角になっています。ローラーの端は互いに接近しており、隣接する2つのローラーの間にウォームのねじ山が収まるのに十分なスペースが確保されています。ねじ山のピッチ線は円弧を形成し、その中心はホイールの中心と一致しているため、各ローラーがギアに入っている間は常にねじ山がローラーに適切に接触し、転がり接触を維持します。ねじをどちらの方向に回してもホイールは回転します。

図87
図87。

ウォームシャフトの軸方向推力を防止するために、右回転ウォームaと左回転ウォームc (図 87 ) を備え、これらが歯車 bとdを駆動し、どちらの歯車も動力を伝達することができる。2 つのウォームaとcの推力は反対方向であるため、互いに打ち消し合い、ウォームシャフトが 1 回転するごとに両方の歯車がウォームのピッチに等しい量だけ移動するため、必要に応じて、2 つの歯車b と d の直径を異なってもよいことは明らかである。

図88
図88。

図89
図89。

インボリュート歯 ― これらは、作用面全体が連続したインボリュート曲線で形成された歯です。生成円の直径が無限大であると仮定すると、その円周の一部は、図 88 の a のような直線で表すことができ、この直線を図のように円周上で転がすと、トレースされる曲線はインボリュートpになります。実際には、時計のゼンマイのような平らなバネ鋼片がインボリュートをトレースするために使用されます。長さは任意ですが、片方の端をやすりで削って、基準円または線に近づくような罫書き点を残し、短いハンドルを付ける必要があります。図 89 に示します。図では、s は点p′とハンドルhを持つバネ片を表しています。手順は、ベース円のテンプレートを作成し、このテンプレートを製図用紙に置き、その縁に沿って円をマークして、紙上にピッチ円を表すこと、そして、点p′ を 製図用紙に接触させたまま、鋼片のもう一方の端を固定してb上で滑らないようにし、鋼片が円筒または円 b からほどけるようにして、円 b の周りにバネを曲げることです。点p ′ はインボリュート曲線pをマークします。インボリュートをマークする別の方法は、バネの代わりに紐を、トレースポイントの代わりに鉛筆を使用することですが、製図板の上に木片を置き、鉛筆をしっかりと押し当てて鉛筆の先端を安定させ、鉛筆の垂直位置の変化によって生じる曲線の変化を防がない限り、この方法はそれほど正確ではありません。

歯の側面は歯面と同じ曲線で構成されているため、トレース点の起点となる円、あるいは直線が転がる円の直径は、ピッチ円の直径よりも小さくなければならないことは明らかです。そうでなければ、歯には側面が存在しないことになります。

そのため、歯車のピッチ円よりも直径の小さい円が導入され、そこから歯の側面全体を形成するインボリュート曲線が生成される。

図90
図90。

したがって、ピッチ線下の深さ、すなわち側面の長さは、ピッチ円とベース円の間の距離です。ここで、直線が無限の直径または半径の円の円周の一部であると仮定しても、生成円がピッチ円上ではなく、より小さな直径の円上で転がるため、条件は不完全であるように見えます。しかし、ピッチ円の代わりにベース円を使用しても、適切な速度比の要件が満たされることが示せます。したがって、図 90 で、aとbを それぞれ点線で示された 2 つのピッチ円の中心とします。b のベース円をe qとして 描きます。[州間高速道路32号線]b のピッチ円の半径よりも小さい任意の半径の円を描きます。このベース円の周囲に接し、ピッチ円上の接点dを通る直線q d rを描きます。半径a rの円を描き、これを車輪aのベース円とします。したがって、直線r p q は、中心線上の接点dを通りながら、2 つの円の周囲に接します (ベース円の相対的な直径は常にこの条件を満たすように比例していなければなりません)。

ここで、図中のpのようにr q上の任意の点をトレース点とし、半径または距離p q が図 89に示す鋼製ばねを表すと仮定し、トレース点をbの基円に戻すと、インボリュートe pが描かれます。また、トレース点p (線p r が 鋼製ばねを表すと仮定) を取り、インボリュートp fを描きます。これら 2 つのインボリュートは、それぞれの車輪の歯の片側を表します。

図91
図91。

直線r p qは曲線p eと p fの接点において直角であり、したがって図 41で言及されている条件を満たしています。ここで、直線r p q は、車輪が回転する際の歯と歯の接触経路を示しています。言い換えれば、一方の車輪の歯の側面と他方の車輪の歯の側面との接触点は、常に直線q rに沿って、またはdを通り、中心線の反対側のベース円と交わる同様の直線に沿って 移動します。そして、直線q r は常にピッチ円の接点で中心線と交わるため、正しい角速度を得るために必要な条件が完全に満たされます。したがって、速度比はb qの長さとa rの長さの比、つまり、一方の車輪のベース円の半径と他方の車輪のベース円の半径の比に等しくなります。注目すべきは、線q r は、それが打たれるベース円の直径に応じて中心線a bに対する角度が変化するということであり、車輪を分離させる傾向のある推力をできるだけ少なくするために、その最も望ましい角度は何かという点が考慮されることになる。なぜなら、この推力 (図 39で説明) は、車輪軸を支えるジャーナルとベアリングを摩耗させ、それによってピッチ円が分離するのを許容する傾向があるからである。この推力を可能な限り回避するために、図 91 に示すベース円dとeの直径の比率は、直線d e が中心線上の接触点 ( cのように) を通過するようにする必要があり、直線d eの角度は、車輪の中心から放射状に伸びる線 (図では直線b eと d e で示されている) に対して、d e の長さと一致する限り、ほぼ 90° でなければなりません。連続的な動きを与えるためには、 d eの長さは少なくとも歯のピッチと等しくなければなりません。また、歯の​​先端が点線で示されているベース円 dとeを通過するには至らないため、連続的な動きを与えるためには、d eの長さはピッチよりも比例して大きくなければならないことは明らかです。したがって、点線で示されている円弧は、アデンダム円を表す必要があります。最小の傾斜角、つまりd eの角度は、任意の条件下での作図が試行によって、基円が dとeは中心線上の歯先円と一致し、したがって、両方の深さが一定であれば、ピッチ円（または歯先と呼ばれる部分）は歯の接触を歯先円の境界間の到達可能な最大長さの線上に広げ、それによって任意の瞬間に接触する歯の最大数を与える。これらの条件は 図92で満たされている。[3]小輪の歯先はピッチラインより深い位置よりも長く、歯面は最も狭い。

[3]ロビンソン教授の記事より。

図中のd eの最小傾斜角を求める際には、その値が小さいほど、ベース円がピッチ円に近づくことに注意する必要がある。したがって、歯面の有効長さが短くなり、摩耗が大きくなる。

図92
図92。

インボリュート歯とエピサイクロイド歯の利点を比較すると、各接触点における圧力線の方向は常に接触点の表面に共通に垂直な線でなければならず、これらの垂直線または法線は図 41に示すように中心線上のピッチ円を通らなければならず、したがって、c（図91）から任意の接触点に引かれた線は、その接触点の表面にかかる圧力の方向になります。インボリュート歯では、接触は常に線d e（図92）上になりますが、エピサイクロイドでは、中心線に接する生成円の線上になります。したがって、圧力の方向は、中心線上のピッチ円から考慮される接触位置に引かれた円の弦になります。インボリュート歯と放射状側面付きエピサイクロイド歯を比較すると、c d a (図 91 ) が後者の転動円を表し、d c はdでの接触に対する圧力の方向になります。しかし、 c に近い接触点では、方向は 90° に非常に近くなり、接触点がc に近づくにつれてその角度に達します。ここで、dはインボリュート歯の最も遠い正当な接触点であり (無限の直径を持つ生成円で叩かれたエピサイクロイド歯として考えると)、歯同士の圧力の総和方向は、インボリュート歯車よりもエピサイクロイド歯車の方がはるかに垂直に近いことがわかります。したがって、後者はより大きな圧力を及ぼし、車輪を離そうとします。したがって、この点では前者の方が好ましいです。

しかしながら、ホーキンス氏が行ったいくつかの実験では、「2つの車輪の中心線 a b から線d e (図 92 ) の角度が 20° 以上ずれた場合に 存在するはずの、車輪を押し広げる傾向は見られなかった」と述べていることに留意すべきである。

実際にインボリュート歯の曲線を打つために一般的に用いられる方法は以下のとおりである。

図93
図93。

図93において、 cは車輪 の中心、dは全直径、pはピッチ円、 eは車輪の根元の円を表す。[州間高速道路33号線] 歯は、rが放射状線である。ピッチ円とホイール中心間の距離であるrを 1、2、3 などで 4 等分する。点または分割 2 を中心として、ホイール中心とピッチ円をrとの交点 ( aのように)で切断する半円sを描く。a を中心として、コンパスを部分の長さ ( a 3のように) に設定して、 s をfで 切断する弧bを描く。fは歯の片側を叩くことができる中心となる。したがって、 fを中心として、コンパスを半径a bに設定して曲線gをマークする。中心cからfを通る円t tを叩くと、すべての歯の曲線を叩く中心はt t上になる。したがって、歯のもう一方の曲線を叩くには、aからピッチ円p p上の歯の厚さをマークして点hを作成する 。hを中心として（以前と同じ半径で）、t t上に点iをマークし、iを中心として、歯の反対側を形成する曲線jをマークします。

図94
図94。

図94では、複数の歯に対してこの工程が実行されている様子が示されています。ピッチ円p p上に、歯の厚さと歯間幅を表す1、2、3、4などの目盛りが付けられています。コンパスは 図93に示す作図によって半径に設定され、次にaからt上の点bがマークされ、bから曲線cが描かれます。

同様に、d、g、jから、それぞれの曲線f、i、lを描く中心e、h、kが得られます。

次に、mからt t上の点n をマークし、そこから曲線h mを切り取る中心を与え、oからt t上の点pを得て、曲線e oの中心として機能させる。

図95
図95。

点fを見つけるより簡単な方法は、図 95のように、端が互いに 75° と30′の角度をなす板金テンプレート c を作成することです。その端の 1 つに 1 インチの 4 分の 1 刻みで 1、2、3、4 などと目盛りを付けます。その端の 1 つを線rに合わせ、その点が歯の側面のピッチ円に接するようにa の位置に置くと、歯の側面の曲線をマークするための中心は、目盛りの付いた端のaからrの長さの 4 分の 1 だけ離れた位置にあります。

このプロセスで得られる結果は、図 93の構成による結果とまったく同じです。これは、図 93には、図 95で点fに到達したすべての円 がマークされているため明らかです。また、図 95で曲線oを打つ中心を示す線 3 は、図 95に示されているように点fと一致します。cの目盛りの付いた縁を1/4 インチ単位で 1、2、3 などとマークすると、各目盛りは、車輪の半径 1 インチごとに中心aからの距離を表します。たとえば、車輪の半径が 3 インチであるとすると、スケールcを半径線rに設定すると、曲線oを打つ中心は3 になります。ホイールの半径が 4 インチの場合、スケールを以前と同じように設定すると (1 つのエッジがrと一致する)、曲線oの中心は4 になり、弧t はcのエッジと 4 で交わる必要があります。 1 つの歯の点fの中心からホイールの中心までの半径がわかったので、円tをマークし、切断点fをマークし、コンパスの 1 つの点 (半径a fに設定) を歯の片側に置き、円t上に曲線 ( oとして) をマークする中心をマークし、ホイールの周囲全体と歯の両側でこのプロセスを続けることにより、すべての歯をマークすることができます。

歯の曲線を叩く中心の位置を見つけるこの作業は、歯の曲線の距離または半径が各ホイールの半径によって異なるため、各ホイールごとに個別に実行する必要があります。

図96
図96。

図96では、このテンプレートを設定するために必要なすべての行が示されていますが、図95に示されている、その結果が図93に示されている結果と同一であることを示すための行は省略されています。

図97
図97。

インボリュート歯を持つホイールまたはピニオンと正しく連携するラックの構造に関わる原理は、 図 97 のとおりです。図 97では、ピッチ円は点線の円で、ベース円は実線の円で示されています。ベース円の直径は任意であることが示されていますが、半径b qが決定されると仮定します (中心bからベース円 との接触点d qまで伸びているため)。b dはピニオンの中心bからラックのピッチ線までの直線であり、( q dとb dの角度が何度であっても) ラックの歯の側面は、ラックのピッチ線に対してb d qと同じ角度で傾斜した直線でなければなりません。

インボリュート歯には4つの大きな利点があります。1つ目は、[州間高速道路34号線] 第一に、歯の根元が最も厚く、最大の強度を得るためには根元が厚くあるべきであり、これは大きな動力を伝達するピニオンにとって非常に重要である。第二に、ピッチ円が中心線上で交わらないようにホイールが離れていても、歯の動作は実質的に完璧なままである。第三に、マーキングがはるかに容易であり、マーキングの正確さも容易に達成できる。第四に、スパーホイールの場合、十分な駆動力があれば、回転カッター1つで、カッターの1回の通過で歯の全深さを切削できるため、切削がはるかに容易である。これは、ピッチ円よりも下側の歯面幅が広いエピサイクロイド歯の場合には当てはまらない。最初の利点により、エピサイクロイド歯は小型ギアに広く使用され、歯は歯車切削機で正確に切削される。第二の利点として、単に運動を伝達するだけでよい交換可能な歯車を、ピッチ円の微調整なしに歯車に組み込むことができ、その場合、歯の摩耗が歯の曲線に損傷を与えることはありません。また、エピサイクロイド形状の場合よりも、同じ強度を持つ歯の数を多くすることができます。エピサイクロイド形状では、歯の間隔が少なくとも歯の厚さと等しくなければなりませんが、インボリュート形状では、歯の間隔は歯の幅よりもかなり狭くすることができます（もちろん、どちらもピッチ円で測定した場合です）。さらに、同時に接触する歯の数も多くなるため、応力がより多くの歯に分散されます。

これらの利点は、以下の点を考慮すると、さらに価値が高まる。

ピニオンまたは最小の歯車が放射状の側面を持つエピサイクロイド歯車列では、歯車列の直径が大きくなるにつれて歯の側面が広がります。歯根の広がりと同時に、図 39を参照して示される推力が発生するため、最も好ましい条件下では、車軸のジャーナルとそれらを含むベアリングに摩耗が生じ、ピッチ円が分離します。この分離が発生するとすぐに、ピッチ円が中心線上で接触していたときほど歯車の動きは均一ではなくなります。これは、均一な速度で動くために必要な歯の曲線が形成される条件が変化し、ピッチ円の分離に比例して、一定の規則的な動きを生み出すためのこれらの曲線の値が損なわれるためです。

歯の側面が放射状になっているエピサイクロイド歯車のペアでは、条件はより好ましいものの、この場合、ピニオン歯はインボリュート形状の場合よりも弱くなり、ジャーナルとベアリングの摩耗（ある程度は発生する）は既に述べたような悪影響を及ぼします。一方、インボリュート歯では、既に述べたように、ピッチ円の分離は動きの均一性や歯の正しい動作に影響を与えません。

歯車の歯を歯車切削機で切削する場合、使用する切削工具の形状によって歯の形状や曲線が決まる場合と、切削工具が加工対象物に適切に誘導され、機械の動作によって曲線が決まる場合がある。いずれの場合も、機械操作員は適切な工具を選択してセットし、加工対象物を機械の適切な位置にセットする以外に何もする必要がない。しかし、歯車に歯を鋳造する場合は、歯車を成形するための型に、歯が適切な曲線と形状になるように比例的に成形されていなければならない。

騒音や振動がなく、均一な動きが求められる車輪は、鋳造では真円の車輪を作ることが現実的ではないため、歯車切削機で仕上げる必要がある。

歯車に歯を鋳造する際、型職人は（後述する方法のいずれかを用いて）歯の曲線のテンプレートを作成し、歯をその形状に慎重に切削します。しかし、これらのテンプレートの作成は手間と費用がかかる作業であり、十分な経験がない限り、非常にミスが発生しやすいものです。しかし、プラット・アンド・ホイットニー社は、手作業で作成できるよりもはるかに高い精度でテンプレートを作成できる機械を開発しました。これらのテンプレートは金属製で、1ラックあたり15のエピサイクロイド歯に対応し、直径ピッチは1 1/2から32までです。

この機械の動作原理は、リングの一部（テンプレートを作成する対象となるホイールのピッチ円の一部を表す）を機械のフレームに固定することから始まります。このリング上を、転動円、生成円、または記述円を表すディスクが転がります。このディスクは、ホイールの半径を表すアームに取り付けられたフレームによって支持され、リングの中心点を支点として回転します。記述ディスクは、エピサイクロイド曲線を描くようにリング上を転がり、適切な機械装置によってこの曲線が鋼片に切削されます。このようにして、生成円をベース円上で実際に転がすことによってテンプレートが作成されます。転動運動は正の機械運動によって生成されるため、滑りが生じることはなく、したがって、このようにして作成された曲線は真のエピサイクロイドとなります。

第1巻 歯車歯用テンプレート切削機 図版1。
図98
図98。

図99
図99。

図100 図101
図100。 図101。
図102
図102。

図103
図103。

図104
図104。

図105
図105。

機械の一般的な構造は、側面図図 98 (プレート I. ) および上面図図 99 (プレート I. ) に示されており、構造の詳細は図 100、101 ( プレートI. )、102、103、104、105、 および106に示されています。a aは、外縁がピッチ円の一部を表すリングのセグメントです。bは、 フレームcによって保持される転動円または生成円を表すディスクであり、フレーム c はdで回転するロッドに取り付けられています。回転軸d は、ホイールのベース円またはピッチ円の軸を表し、d はa aの半径に合わせてロッドに沿って調整可能であり、つまり、テンプレートを作成する歯のホイールの半径と等しくなります。

フレームcが移動すると、その中心または運動軸はdにあり、その移動経路は a aの円周に沿って、その縁の上を転がります。bがa aの上を転がるのではなく滑るのを防ぐため、柔軟な鋼製リボンの一端が a a に固定され、 a aの縁を一周してbの円周に沿って回り、もう一方の端が b に固定されます。このリボンの厚みを考慮して、 a aとbの半径を調整します。

e′は、ピボットe とdの中心線上に固定された管状のピボットまたはスタッドであり、 aの端からeと同じ距離だけ離れています。図 102に示すように、これらの2つのスタッドeと e ′ は、 aと bの上に立つ2つのウォームホイール fとf′を支えており、ウォームgの軸は ピッチ円と円を描く円の共通接線上に垂直に位置付けられています。

[州間高速道路35号線]これらの部品やその他の部品の相対的な位置関係は、図102の垂直断面図を調べると最も明確にわかります。[4]ウォームgはキャリアcに固定されたベアリングで支持され、図101（プレートI ）に示すように、 プーリーiによって回転する別の小さなウォームによって駆動されます。適切なガイドプーリーを通る駆動コードは、 cが動いても重りによって一定の張力に保たれます 。これは図98および99 （プレートI ）に示されています。

[4]マッコード教授著『スパーホイールの歯』より。

同じスタッド上に、ウォームホイールよりもさらに高い平面で、2枚のディスクh、h′が回転する（図103、104、105 ）。これらの直径は等しく、それらが表す記述円の直径と正確に同じである。ただし、これらを接続する鋼帯の厚みも考慮されている。これらのディスクはそれぞれ下のウォームホイールに固定され、外側のディスクはディスクbに固定されているため、ウォームgが 回転するとhとh′は反対方向に回転し、hの動きはbの動きと同一となる。bはaの縁上を転がり、同時にキャリアcとその付属機構全体がdの周りを移動する。最終的に、 h、 h′の動きは、固定ピッチ円と内外接触しながら転がる2つの等しい記述円の動きとなる。

各ディスクの縁には半円形の凹部が形成されており、その中にフランジ付きの円筒jが正確に嵌合し、ディスク同士が嵌合して軸方向の遊びが防止されるようになっている。この円筒には鋼リボンを通すための穴が開けられており、図103に示すように、開口部の側面はディスクの縁と同じ曲率を持つ。したがって、図104のようにこれらの凹部が互いに反対側にある場合、円筒jは両方の凹部を満たし、図105のようにcが この位置の片側に移動すると鋼リボンはhと共に移動し、図103のようにcが 反対側に移動するとh′と共に 移動する傾向がある。

この動作は、図104に示すように、jの上部フランジに形成された凹部に引っかかるフック k、k′によって確実に行われる。これらのフックが回転するスピンドルは中空のスタッドを貫通しており、図102に示すように、その下端に取り付けられたコイルばねがフックをその先端の方向に押し付ける。これらの動きは、 ディスクh、 h′ではなく、管状スタッドの上端にある突出したカラーに固定されたストッパーo、o′によって制限される。この動作は、図104と図105を比較することで容易に確認できる。cが左に移動すると、フックk′は取り残されるが、もう一方のフックkはjのフランジとの係合から逃れることができず、したがって、フックと鋼帯の複合作用によって、jはhとともに移動する。

jの上部フランジの上部には、垂直スピンドルlのベアリングを支えるブラケットが固定されています。スピンドルl の中心線は、 j自体の中心線の延長線上にあります。このスピンドルは、上端にキーが取り付けられた平歯車nによって、図 99に示すような柔軟な歯車列を介して駆動されます。スピンドルの下端には、フレームにしっかりと固定されたテンプレートt ( 図 105)の縁を成形する小型フライスmが取り付けられています。

機械が作動しているとき、図98（プレートI ）に示す重りが、適切な位置に配置されたプーリーによって案内されるコードでキャリアに取り付けられ、 支点dを中心にcを動かすように作用します。これにより、カッターmが作業を続けられるようになり、スピンドルlは独立して駆動されます。ウォームgの役割は、上述の方法でカッターの動きを制御し、その速度を調整することだけです。

カッターの中心線は、図105 の経路r sに沿って自動的に移動します。この経路は、 a a がここに示されているように円のセグメントである場合はエピサイクロイドとハイポサイクロイドで構成され、a a が直線である場合は 2 つのサイクロイドで構成されます。カッターの半径は一定であるため、テンプレートtの端は、2 つの曲線で構成される輪郭にカットされます。半径mが小さいため、この輪郭はr sに非常によく似ていますが、r s と同一ではなく、また、いかなる世代のエピサイクロイド曲線でも構成されていないことに特に注意が必要です。その結果については、後ほど説明します。

テンプレートの数とサイズ
一定のピッチでは、歯が1つ増えるごとにホイールの直径が大きくなり、エピサイクロイドの形状が変化する。そのため、同じピッチのホイールを作る場合、作るホイールの数だけ異なるカッターを用意する必要があるように思われる。

[州間高速道路36号線]しかし、歯を1つ追加することによる比例的な増加、つまり実際の形状の変化は、ホイールが大きくなるにつれて小さくなり、輪郭の変化はすぐに知覚できなくなります。さらに進むと、輪郭に目立った変化を生じさせることなく、より多くの歯を追加できるようになります。つまり、知覚できる誤差を生じさせることなく、同じカッターで複数のホイールを切削できます。この形状の変化は、エピサイクロイドの唯一の利用部分であるピッチ円の近くで最も小さいことは明らかです。そして、ウィリス教授は何年も前に理論的に、そしてその後実践によって十分に証明されたように、無限の数のカッターの代わりに、1ピッチの24個のカッターで、12歯のホイールからラックまでのすべてのホイールを作るのに十分であると推論しました。

したがって、エピサイクロイドフライス加工機を用いてテンプレートを成形する際には、以下の直径（インチ）のピッチ円のセグメントが設けられる。

12、 16、 20、 27、 43、 100、
13、 17、 21、 30、 50、 150、
14、 18、 23、 34、 60、 300。
15、 19、 25、 38、 75、

図106
図106。

図 106では、エッジt tはカッターt tによって形成され、その中心は経路r sに沿って移動するため、これら 2 つの線は互いに一定の法線距離にあります。任意の適切な直径のローラーpをt tに沿って動かすと、その中心は線u v をトレースします。u v はt tから一定の法線距離にあり、したがってr sからも一定の法線距離にあります。u vと r sの間の法線距離を、ローラーpと同じ軸を持ち、ローラーpによって運ばれるが、側面図に示すように異なる平面にある別のフライスnの半径とします。すると、 n が切削するものは 、テンプレートと同じ側のカッターにある場合、その輪郭はr sになります。

円を描くためのディスクの直径は7 1/2インチで 、テンプレートの縁を成形するフライス盤の直径は1/8インチです。

ここで、上記の直径を持つ 1 ピッチのホイールのセットを作成すると、最小のホイールには 12 本の歯があり、15 本の歯を持つホイールには放射状の側面があります。曲線はピッチに関係なく同じですが、図 106に示すように、ブランクはエピサイクロイドエンジンで調整され、その下端がスペースの底から 1/16インチ(カッターの半径m )だけ上になるようにする必要があります。また、提案された歯の側面との関係は、ここに示されているようにする必要があります。前述のように、スペースの深さはピッチに依存します。プラット アンド ホイットニー社が採用したシステムでは、歯の全高は直径ピッチの 2 1/8 倍であり、ピッチ円の外側への突出はピッチとちょうど等しいので、ブランクの直径 = ピッチ円の直径 + 2 × 直径ピッチとなります。

ここで、いわゆる1ピッチのテンプレート一式から、同じピッチまたはそれ以下のピッチで、真のエピサイクロイド輪郭を持つ完全なカッターセットを作成する方法を示す必要がある。

さて、前述のようにt が1 ピッチのテンプレートである場合、n は1 ピッチの歯車用の歯車カッターの切削刃を正しく形成することが明らかです。同じ図を半分のサイズに縮小すると、同じ歯数の 2 ピッチの歯車用のカッターの形状を正しく表すことができ、4 分の 1 サイズに縮小すると、4 ピッチの歯車用のカッターの形状を正しく表すことができ、以下同様です。

しかし、このようにして決定された輪郭の実際のサイズと曲率は、カッターnの寸法と動きに依存するため、テンプレートのサイズ、ローラーの直径と経路を変更せずに、これらを縮小するだけで実質的に同じ結果が得られることがわかるでしょう。

プラット・アンド・ホイットニー社のエピサイクロイドカッター製造システムにおいて、これがどのように実現されるのかというメカニズムの性質については、 後ほどカッターに関連して説明する。

[州間高速道路37号線]
第3章―歯車の歯（続き）
歯車切削機、歯車カッター、または切削エンジン（歯車の歯を形状に合わせて切削する機械は、これらの名称で広く用いられている）で使用される回転カッターは、図107に示すような形状をしており、これはブラウン・アンド・シャープ特許カッターとして知られるもので、その特徴については後ほど説明する。この種のカッターは、以下のように作られている。

図107
図107。

鋳鋼製の円盤を旋盤で必要な形状と輪郭に加工します。加工後、図のように円周に鋸歯状の突起を付け、その表面に切削刃を形成できるようにします。切削刃を作るには、その刃の後ろの金属が傾斜または斜めに傾斜し、切削刃が突き出るようにする必要があります。これを実現するには 2 つの方法が用いられます。1 つ目は、ブラウンとシャープのシステムに採用されている方法で、各歯は湾曲した輪郭を持ち、これを円周輪郭と呼び、端から端まで、またより正確には前から後ろまで同じ曲率と形状を持ちます。歯の後ろ側がカッターの中心に近づくことでクリアランスが確保されるため、歯の円周に沿って切削刃から後ろ側まで線を引くと、後ろ側に近づくにつれてカッターの中心に近づきますが、歯の形状は線上のどの点でも同じになります。したがって、歯の形状に影響を与えることなく、歯の放射状の面を研磨して歯を鋭くすることができる。そして、一度正しく矯正された歯は、そのまま正しい状態を維持する。

これは歯を研ぐ手間を大幅に省くだけでなく、研ぎ直しのたびに必要となる軟化と再硬化の工程も省くことができる。

図108
図108。

図109
図109。

図110
図110。

カッターを旋削して鋸歯状にした後、切削刃を作る一般的な方法は、やすりや回転カッターなどで金属を削り取り、切削刃を正しい形状に成形することですが、歯の裏側の形状は、必要なクリアランスを確保すること以外は考慮しません。この場合、カッターを軟化させて再研磨し、鋭利にする必要があります。切削刃をその輪郭全体にわたって鋭利にし、旋削した形状を維持するため、プラット・アンド・ホイットニー社は、図108に示すパンタグラフエンジンを開発しました。図109と図110は、その構造の詳細を示しています。[5]「フライス工具nは、ホイールoに作用するフレキシブルトレインによって駆動され、そのスピンドルはブラケットbによって支持され、ブラケットbはワークピースb上を右から左にスライドすることができ、ワークピースbはフレームf内で自由にスライドすることができる。これらの2つの動きは水平面内で行われ、互いに垂直である。

[5]マッコード教授著『スパーホイールの歯』より。

「長いレバーp cの上端は球状に成形されており、p cに固定されたソケット内で動作する。このレバーの円筒状の上部には、正確に嵌合したスリーブdがスライドし、スリーブ d は外側が部分的に球状で、フレームf上の任意の高さで固定できるソケット内で動作する。このレバーの下端p は正確に回転されており、図 109の ローラーpに対応し、フレームに不変の位置で固定されたテンプレートtの縁に沿って移動する。」

「dを様々な高さで固定することにより、レバーアームの比率 p d、p dを自由に変化させることができ、nの軸をpの軸と同様の経路で移動させ、かつ任意の数の半分に縮小させることができます。また、nの直径はpの直径よりも同じ比率で小さくする必要があります。」

「テンプレートはローラーの左側にあり、成形されるカッターは、平面図の zに示すようにnの右側に配置されます。これは、レバーが動きを反転させるためです。」

「この機構は、レバーの角振動のため、数学的に完璧ではありません。しかし、レバーの長さのおかげで、この振動は非常に小さいものです。別のユニバーサルジョイントを導入することで補正することもできましたが、実際には、回避すべき誤差よりも大きな誤差が生じるため、賢明な判断で省略されました。」

「歯車カッターはほぼ必要な形状に加工され、そこにノッチが刻まれ、パンタグラフィックエンジンの役割は各切削刃に仕上げのタッチを与えることだけです。[州間高速道路38号線] これは正しい輪郭です。この機械がエピサイクロイドエンジンとは一切関係がなく、依存もしていないことは明らかですが、適切なテンプレートを使用することで、任意の形状の歯の切削工具を作成できます。また、この機械を使えば、正確な複製を非常に簡単に、いくつでも作成できます。

「完璧ではないものを完璧であるかのように表現することは、私たちの計画の一部ではありません。そして、一見するとエピサイクロイド系の採用に対する重大な反論のように思える事実が一つ二つあります。それらは以下のとおりです。」

「１．凹面サイクロイドを物理的に削り出すことは、いかなる手段を用いても不可能である。なぜなら、ピッチ線では曲率半径がゼロであり、フライス盤のカッターは適切な直径を持たなければならないからである。」

「２．上記の方法および手段では、凸サイクロイドやエピサイクロイドでさえも削り出すことは不可能である。」

これは、サイクロイドから一定の法線距離にある曲線の、これまで気づかれていなかった特異性によるものです。これを明確に示すために、図110では、フライス盤の半径c d （図105および106の m）を大幅に誇張しています。外側の曲線h lは、中心がサイクロイドc a内を移動するカッターによって明らかに削り出すことができます。その形状はサイクロイドにいくらか似ており、特筆すべき特徴はありません。しかし、内側の曲線は全く異なります。dから始まり、最初は 半径c dの円の内側を下降し、 eで尖点を形成し、その後上昇し始め、gでこの円を横切り、 fで基線を横切ります。したがって、カッターの中心がサイクロイドac内を移動すると、その刃先がg e dの部分を切り取り、形状のテンプレートが残ることがわかります。o g i。ここで、同じ半径c dのローラーをこの縁に沿って転がすと、その中心はサイクロイド上をaから点pまで移動し、そこでgからの法線がそれを切ります。次に、ローラーはg を支点として回転し、その中心はpからcまで 、半径g p = c dの円弧を描いて移動します。

つまり、元のフライス工具と同じサイズのローラーであっても、工具が移動したサイクロイド軌道を完全に再現することはできないということだ。

「ラックテンプレートを作成する際、カッターはcに到達した後、逆サイクロイドc rに沿って移動し、その左端に沿ってh lに類似した曲線d kを削り出します。この曲線は 円d iの外側にあり、fと g の間の点、ただしgに非常に近い点でo gを切断します。この交点は図110に sと記されており、テンプレートo s kの実際の形状が示されています。このテンプレートに沿って移動するローラーは、既に説明したように、フライス加工用カッターよりも大きくなっています。接触点が s （ gに非常に近いため、実質的に一致します）に達すると、このローラーは図110のp g cほど大きな角度で sを中心に回転することはできません。なぜなら、根元dではd kの曲率半径 はカッターの曲率半径と等しく、 gとsは根元に非常に近いため、s kの曲率は根元付近で後者の点は、ローラーの点よりも大きい。したがって、ローラーの中心の経路上に、中心がそこに到達すると円周がs を通り、かつs kに接するような点uが存在しなければならない。接点を t とし、サイクロイド経路a r をx とyで切断するs uとt uを描く。すると、u y は新しいフライス盤の半径 (図 109のnに対応) であるため、それによって形成される歯車カッターの輪郭では、円弧x y が真のサイクロイドに置き換えられることが明らかである。

このシステムはほぼ完璧だ。
「上記の欠陥は​​確かに存在します。では、それらは具体的にどのようなものなのでしょうか？図は、これらの誤差の原因を意図的に大きく誇張して描いており、その性質を明らかにし、その存在を実感できるようにしています。実際に使用される直径は、前述のとおり、記述円が7 1/2インチ、テンプレート成形用カッターが1/8インチ、テンプレートの端に当てるローラーが1 1/8インチ、1ピッチ歯車カッター成形用カッターが1インチです。」

図111
図111。

これらのデータから、筆者は、1ピッチラック用カッターの輪郭においてサイクロイドの代わりに現れる図110の 弧xyの全長が0.0175インチ未満であることを発見した。実際の形状からのずれは、明らかにそれよりもはるかに小さいはずである。輪郭のその部分における、これほど微小な誤差が速度比に及ぼす影響は、検出不可能なほど極めて小さいことは言うまでもない。そして、このエピサイクロイド歯を作るシステムの実際的な完全性を示す最良の証拠は、[州間高速道路39号線] 車輪の回転の滑らかさと精度にそれが表れています。図111には、歯車がセットされた状態の車輪が示されており、ラックギアは最大サイズの車輪にも最小サイズの車輪にも正確に噛み合っています。最後に付け加えると、どのような理由であれ、エピサイクロイド形状の歯に対する異議は、上記で説明した、あらゆる形状の歯の複製カッターを製造する方法とは何ら関係がありません。パンタグラフエンジンは、適切なテンプレートが与えられれば、同じ容易さと精度で複製カッターを製造できます。

「歯車切削用回転カッターの歯の前面は通常、放射状の線状になっており、カッター駆動スピンドルの軸と平行になるように直角に研磨されています。これにより、カッターがホイールにどれだけ深く入り込んでも、ホイール内の切削刃全体が同時に切削対象物に接触します。もしそうでない場合、切削圧力によってカッターとそれを駆動するアーバーが片側に押し出されてしまいます。例えば、歯面が直角に研磨されていないと、歯の片側が先にワークに接触し、それぞれの歯が切削対象物に接触するたびに、反対側の歯も切削対象物に接触するまで、切削対象物から離れようとする力が働くことになります。」

この種の回転カッターは、ピッチ線よりも歯底の歯間幅が広い歯を切削するには使用できないことは明らかです。したがって、このようなカッターをエピサイクロイド歯に使用する必要がある場合、理論的に正しい曲線は、少なくとも平行な歯面が得られるような母線円によって生成されるものでなければなりません。このことから、インボリュート歯は常に歯底がピッチ線よりも厚く、したがって歯底の歯間幅が狭くなるため、インボリュート歯の基円の直径に関係なく、これらのカッターで切削できることが明らかになります。

回転カッターを用いて、切刃面と切刃面の理論上の曲率が完全に正しい歯を製造するには、切削対象となるホイールのピッチ円と生成円の直径によって決まる正確な曲率を持つカッター歯を製造することが不可欠です。また、理論的に正しい歯厚と歯間幅を実現するには、カッターの厚さも切削対象となる特定のホイールの要件に正確に合致するように製造する必要があります。したがって、理論的な正確さを達成するためには、同じピッチのホイールであっても、歯数が異なるごとに別のカッターが必要になります。

この曲率の要件が必要なのは、エピサイクロイドやハイポサイクロイド、そしてインボリュートの曲率は、エピサイクロイド歯の場合、生成円の直径が同じであるにもかかわらず、基円の直径が異なればなるほど変化することが示されているためです。また、厚みの要件が必要なのは、基円またはピッチ円の直径が小さくなるにつれて、弧と弦ピッチの差が比例して大きくなるためです。

しかし、ベース円の直径のわずかな変化によって生じる、ピッチの細かい（したがって高さの低い）歯に使用される曲線の短い部分の曲率の差は非常に小さいため、カッターが理論的に正しい歯数とは異なる歯数のホイールに対して、一定の範囲内でカッターを使用しても、実際には目立った誤差は生じないことがわかっています。

しかしながら、これらの限界値の範囲は、（妥当な誤差を避けるために）ベース円の直径（あるいは同じ意味では、ホイールの歯数）が小さくなるにつれてより狭くする必要があります。なぜなら、ベース円または生成円の直径が小さくなるにつれて、前述の曲率誤差が大きくなるからです。したがって、同じ直径の生成円を使用して、直径20インチのベース円と直径40インチのベース円で描かれた曲線の差は、それぞれ直径10インチと5インチのベース円で同じ直径の生成円を使用して作成された曲線の差よりもはるかに小さくなります。

こうした理由から、歯数が減少するにつれてカッターが使用できるホイールの数は制限され、逆に、ホイールの歯数が増加するにつれて使用できるホイールの範囲は広がる。

したがって、ブラウン・シャープのインボリュート歯システムでは、1から8までの番号が付けられた8つのカッターがあり（注文の便宜のため）、次の表にはそれぞれのカッターの範囲が示され、そのカッターが理論的に正しい歯の数も示されています。

ブラウン＆シャープシステム。
カッターの数。 内転歯。 歯。
1 使用済み すべてにおいて ホイール 持っている から 135 歯 ラックに正しく 200
2 「 「 「 「 「 55 「 に 134 歯、 68
3 「 「 「 「 「 35 「 に 54 「 40
4 「 「 「 「 「 26 「 に 34 「 29
5 「 「 「 「 「 21 「 に 25 「 22
6 「 「 「 「 「 17 「 に 20 「 18
7 「 「 「 「 「 14 「 に 16 「 16
8 「 「 「 「 「 12 「 に 14 「 13
一対のホイールのうち、一方のホイールがもう一方のホイールの2倍の回転をするように要求されたとします。この場合、カッターが正しい歯数であることがわかっているので、理論的に最も近い結果を次のように得ることができます。カッター番号8と4を選択し、それぞれ13歯と26歯のホイールを切削すると、13歯のホイールは理論的に正しく、26歯のホイールには、カッターが理論的に正しい歯数よりも3つ少ない歯数のホイールに使用されることによるわずかな誤差が含まれます。しかし、それぞれ16歯と29歯に正しいカッターを選択し、16番目の歯が理論的に正しく、29番目のカッター（または表のカッター番号4）を使用して32歯を切削すると、このホイールには、カッターが正しい歯数よりも3つ多い歯を切削することによる誤差が含まれます。これは、誤差がより大きなホイールにあるため、実際の誤差が小さくなり、より正確になります。歯のピッチは、所定の歯数で必要な直径の車輪が得られるように選択することができる。

それでは、曲率の変化と厚みの変化が、カッターが適合する歯数よりも歯数が少ないホイールと多いホイールに及ぼす影響を調べてみましょう。

まず、歯数の少ないホイールにカッターを使用すると、厚みのばらつきのために溝が広くなりすぎ、曲率誤差のために曲線が直線になりすぎたり、曲率が不十分になったりします。歯数の多いホイールでは、溝が狭くなりすぎ、歯の曲率が大きくなりすぎます。しかし、前述のように、各カッターに割り当てるホイールの数を適切に配分することで、誤差を実質的に無視できる範囲に抑えることができます。

しかしながら、歯がエピサイクロイド形状である場合、一方のホイールの歯が中心線上でピッチ線が一致するのに十分な深さまで入り込むためには、一方のホイールの歯間が十分に広くなければならないことは明らかです。したがって、円弧ピッチと弦ピッチの間に顕著な差がある小径の場合、カッターの使用は、そのカッターが設計された専用のホイール、つまりカッターが設計された歯数と同じ数のホイールに限定する必要があります。

したがって、プラット・アンド・ホイットニー社製のエピサイクロイド歯用カッターの配置は以下のとおりである。

プラット・アンド・ホイットニー・システム。
上円状歯。
[12枚から21枚までの歯を持つすべてのホイールには、歯数ごとに専用のカッターが用意されています。][6]

カッターは正しい
歯の本数。
23 使用済み ホイール 持っている から 22 に 24 歯。
25 「 「 「 「 25 に 26 「
27 「 「 「 「 26 に 29 「
30 「 「 「 「 29 に 32 「
34 「 「 「 「 32 に 36 「
38 「 「 「 「 36 に 40 「
43 「 「 「 「 40 に 46 「
50 「 「 「 「 46 に 55 「
60 「 「 「 「 55 に 67 「
76 「 「 「 「 67 に 87 「
100 「 「 「 「 87 に 123 「
150 「 「 「 「 123 に 200 「
300 「 「 「 「 200 に 600 「
ラック 「 「 「 「 600 ラックに載せる。
[6]歯数が12枚未満のホイールの場合、プラット・アンド・ホイットニー社はインボリュートカッターを使用する。

ここで注目すべきは、ピッチとカッターを適切に選択することで、ほぼ理論的に完璧な結果が得られるということである。[州間高速道路40号線] ほぼあらゆる条件に対応できるだけでなく、同時にカッターの種類が非常に豊富なので、特定の歯数に合わせてカッターを選ぶ必要もありません。

ブラウン・アンド・シャープ社が製造するエピサイクロイドカッターは、歯面を研削して鋭利にすることができるため、ブラウン・アンド・シャープ社は、添付の表に示すように、12～20歯のホイール用の別個のカッターを製造しています。この表では、カッターは便宜上、アルファベットで示されています。

各セットに24個のカッターが入っています。
手紙 A 削減 12 歯。 手紙 M 削減 27 に 29 歯。
B 「 13 「 N 「 30 「 33 「
C 「 14 「 O 「 34 「 37 「
D 「 15 「 P 「 38 「 42 「
E 「 16 「 Q 「 43 「 49 「
F 「 17 「 R 「 50 「 59 「
G 「 18 「 S 「 60 「 74 「
H 「 19 「 T 「 75 「 99 「
私 「 20 「 U 「 100 「 149 「
J 「 21 に 22 「 V 「 150 「 249 「
K 「 23 「 24 「 W 「 250 「 ラック。
L 「 25 「 26 「 X 「 ラック。
これらのカッターでは、カッターの両側にクリアランスのない肩部が設けられており、カッターがホイールに入り込み、肩部がホイールの円周に接するまで進むと、歯の深さが適切になり、ピッチ円が一致するようになっている。

ブラウン・アンド・シャープ方式とプラット・アンド・ホイットニー方式のいずれにおいても、一方の歯車の歯が他方の歯車の隙間に詰まるのを防ぐのに十分なだけの側方クリアランスしか設けられていない。プラット・アンド・ホイットニー方式では、上下のクリアランスとしてピッチの1/8を許容するのに対し、ブラウン・アンド・シャープ方式では、上下のクリアランスとして歯の厚さの1/10を許容する。

カッターの厚みが、本来の歯数よりも歯数の多いホイールに使用された場合、理論的な精度を妨げる理由が、ここで説明できるだろう。

図112
図112。

図113
図113。

まず、歯の厚さと間隔の幅について考えてみましょう。図112が12歯のホイールの断面を表しているとすると、カッターのピッチ円は線aで表され、カッター上の円弧ピッチと弦ピッチの差はホイール上の差と同じになります。しかし、図113のように、同じカッターを24歯のホイールに使用するとすると、カッター上のピッチ円はcで示されるようにホイール上のピッチ円よりも曲率が大きくなり、カッター上の円弧ピッチと弦ピッチの差はホイール上の差よりも大きくなり、結果としてカッターは狭すぎる溝を切削することになります。

このように生じる誤差の量は、カッターのピッチ円の直径が大きくなるにつれて減少する。

しかし、その量を説明するために、ホイールに12個の歯を持たせるためのピッチラインで理論的に正しい厚さのカッターを作成し、ピッチ円の直径を8インチとすると、次のようになります。

 3.1416   =  円周と直径の比率。
 8    =  直径。

歯の数 = 12 ） 25.1328 = 周。
2.0944 = 車輪の円弧ピッチ。
ここで、弧のピッチから弦のピッチを引くと、車輪の弧のピッチと弦のピッチの差が得られます。

2 0.0944 = 弧のピッチ。
2 0.0706 = コードのピッチ。
0.0238 = 弧とコードのピッチの違い。
さて、このカッターを同じピッチを持つが18歯のホイールに使用すると仮定すると、次のようになります。

2 0.0944 = 弧のピッチ。
2 0.0836 = コードのピッチ。
0.0108 = 弧とコードのピッチの違い。
それから

0.0238 = 違い 車輪付き と 12 歯。
0.0108 = 「 「 「 18 「
0.0130 = 差異間の変動。
歯の厚さが歯間幅と等しい場合、ピッチラインにおけるカッターの厚さは12歯では正しいものの、18歯では0.013インチの半分ほど薄く、その結果、歯間が狭くなり、歯が厚くなりすぎることが明らかになります。

ここで、歯数が96枚でピッチが2.0944のホイール用に作られたカッターを、歯数が144枚のホイールに使用すると仮定しましょう。ホイール同士の比率は以前と同じです（96と144の比率は、12と18の比率と同じです）。

次に、96本の歯について

2 0.0944 = 弧のピッチ。
2 0.0934 = コードのピッチ。
0.0010 = 違い。
144本の歯については

2 0.0944 = 弧のピッチ。
2 0.0937 = コードのピッチ。
0.0007 = 違い。
つまり、ホイールのサイズが大きくなるにつれて変動は減少し、実際的な影響を及ぼさないほど小さいことがわかります。

もし上記の例を実際に適用し、例えば12～18歯のホイールに使えるカッターを1つ作る必要が生じた場合、最小のホイールではなく、別のホイールに合わせてカッターを作った方が、より高い精度が得られるだろう。ただし、平均直径（12～18の範囲内）よりも小さいホイール、つまり15歯未満のホイールに合わせて作る必要がある。なぜなら、既に述べたように、ピッチ円の直径が大きくなるにつれて、弧ピッチと弦ピッチの差が大きくなるからである。

セット内のカッターの数と、歯車列の中で最小および最大の歯車の歯数が与えられた場合に、各カッターが切削する歯車の数を計算する規則は次のとおりです。

規則：歯車列の最小の歯車の歯数に、その歯車にセットで取り付ける予定のカッターの数を掛け、得られた値を 次のようにして得られる合計で割る。

セット内のカッターの数からカッターの数を差し引き、残りに、セットまたはトレインの中で最も小さいホイールの歯数にカッターの数を掛け、その積をセットまたはトレインの中で最も大きいホイールの歯数で割った値を加える。

例：カッターが 8 個あり、最小のホイールには 12 歯、最大のホイールには 300 歯がある場合、各カッターが何個のホイールを切削する必要があるかを求める必要があります。

最小の歯車の歯数
。
セットに含まれるカッターの数。
12 × 8 = 96
それから

セットに含まれるカッターの数。 カッターの数
。
8 – 7 = 1
[州間高速道路41号線]それから

最小の歯車の歯数
。 カッターの番号
。
最大の歯車の歯数。
12 × 8 ÷ 300
12
8
300 ） 96 0 （ 0.32
90 0
6 00
6 00
次に、0.32に1を加えると1.32になります。これを最初に得られた96で割る必要があります。

したがって

1.32 ） 96 .00 （ 72
92 4
3 60
2 64
96
したがって、8番カッターは、歯数が72枚から300枚までのすべてのホイールに使用できます。

次のカッター（ここでは7番と呼ぶ）で切削するホイールの範囲を見つけるには、以前と同じ手順を繰り返しますが、カッターの番号として8の代わりに7を使用します。

したがって

最小の歯車の歯数
。
セットに含まれるカッターの数。
12 × 8 = 96
それから

セットに含まれるカッターの数。 カッターの数
。
8 – 6 = 2
そして

最小の歯車の歯数
。
カッターの番号
最大の歯車の歯数。
12 × 8 ÷ 300
ここ

 12   
 8        

300 ） 96 0 （ 0.32
90 0
6 00
6 00
0.32に2を加えると2.32になり、それを96で割ります。

したがって

2.32 ） 96 .00 （ 41
92 8
3 20
2 32
88
したがって、このカッターは41歯以上のすべてのホイールを切削し、他のカッターが始まる72歯まで切削します。次のカッターの範囲についても同様に、カッター番号を6として、以下同様に進めます。

この規則により、カッターを使用すべきホイールの最小歯数が得られ、その結果、その範囲は、それより上のカッターで切削される最小のホイールまで上方に続くことになる。

このようにして各カッターのホイールの範囲がわかったら、その範囲内で、最大ホイールと最小ホイールの誤差が等しくなるように、カッターの歯数を何枚にすれば正確に加工できるかを突き止める必要がある。これは、全く同じルールを用いながら、実際のカッター数の2倍の数のカッターがあると仮定し、その中間値を採用することで行う。

この計画を、先に挙げた2つの例のうち最初の例に適用すると、

最小の歯車の歯数
。
セットに含まれるカッターの数。
12 × 16 = 192
それから

セットに含まれるカッターの数。 カッターの番号
。
16 – 15 = 1
そして

最小の歯車の歯数
。 カッターの番号
。
最大の歯車の歯の数。
12 × 15 ÷ 300
1 2
1 5
6 0
12
300 ） 18 0.0 （ 0.6
18 00
次に、0.6に1を加えると1.6となり、これを192で割ると120になります。

このプロセスを16個のカッターそれぞれについて繰り返すと、次の表が得られます。

カッターの数
。 歯の本数
。 カッターの数
。 歯の本数
。
1 12 9 26
*2 13 *10 30
3 14 11 35
*4 15 *12 42
5 17 13 54
*6 18 *14 75
7 20 0.61 15 120
*8 23 *16 300
ここで、8つのカッターのうち、アスタリスクが付いているものを選び、12、13、または14歯のホイールにはカッター2を使用するとします。すると、次のカッターは番号4で、14、15、または16歯のホイールを切削します。以下同様です。

8個のカッターが必要な場合でも、計算には16個のカッターが使用され、セットの中で最大のホイールの歯数が200個である同様の表を以下に示します。

カッターの数
。 歯の本数
。 カッターの数
。 歯の本数
。
1 12 0.7 9 26 0.5
2 13 0.5 10 29
3 14 0.5 11 35
4 15 0.6 12 40 0.6
5 16 0.9 13 52 0.9
6 18 14 67 0.6
7 21 15 101
8 23 0.5 16 200
特定のセットのどのホイールに対して、決定された数のカッターを正しく加工すれば誤差を最小限に抑えられるかを選択する際に役立つよう、ウィリス教授は以下の表を作成しました。この表を用いることで、連続する2つの数値間の形状の差が同じになるようなカッターを選択することができ、教授はこの表を「等間隔値カッター表」と呼んでいます。

等間隔カッター値の表。
歯の本数。
ラック—300、150、100、76、60、50、43、38、34、30、27、25、23、21、20、19、17、16、15、14、13、12。
表の使用方法は次のとおりです。例えば、最小の歯車に50歯、最大の歯車に150歯を持たせる必要がある場合、使用するカッターを1つだけにするとします。この場合、76歯の歯車に適したカッターを作成する必要があります。なぜなら、表では76は50と150の中間値だからです。

しかし、仮に2つの切削工具を使用することに決めた場合、1つは歯数が60のホイールに合わせて作られ、歯数が50から76までのすべてのホイールに使用され、もう1つは歯数が100のホイールに合わせて作られ、歯数が76から150までのすべてのホイールに使用されるべきである。

ウィリス教授が作成した以下の表には、さまざまな状況における最適な切削刃の選択肢が示されています。ここでは、ホイールセットには12歯からラックまでが含まれていることを前提としています。

セット
に含まれるカッターの数。
カッターを正確に製作する必要があるホイールの歯数。
2 50 16
3 75 25 15
4 100 34 20 14
6 150 50 30 21 16 13
8 200 67 40 29 22 18 15 13
10 200 77 50 35 27 22 19 16 14 13
12 300 100 60 43 34 27 23 20 17 15 14 13
18 300 150 100 70 50 40 30 26 24 22 20 18 16 15 14 13 12
24 ラック 300 150 100 76 60 50 43 38 34 30 27 25 23 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12
[州間高速道路42号線]ここで、12歯からラックまでのすべてのホイールを切削するために必要な、所定のピッチのカッターを取ると仮定すると、指定の目的で、ピッチラインにおける歯の厚さは、すべてのホイールの歯の厚さとなり、その厚さはピッチの一定の割合になる場合があります。

しかし、インボリュート歯では、カッターの歯の深さをその範囲のすべてのホイールの標準とし、カッターが正しいホイールの実際の深さとすることができますが、その範囲内の他のホイールの歯の深さは、各ホイールで十分に変化させることができ、歯の厚さが間隔の幅と等しくなります（弧ピッチと弦ピッチの差に関係なく）。したがって、歯の深さを変化させることで、その変化によって生じる誤差を修正することができます。次の表は、ブラウンとシャープのシステムにおける比率を示しています。

弧ピッチ。 歯の深さ
。
弧のピッチで表した深さ
。
インチ。 インチ。 インチ。
1.570 1.078 0.686
1.394 0.958 0.687
1.256 0.863 0.686
1.140 0.784 0.697
1.046 0.719 0.687
0.896 0.616 0.686
0.786 .539 0.685
0.628 .431 0.686
.524 .359 0.685
.448 .307 0.685
.392 .270 0.686
.350 .240 0.686
.314 .216 0.687
測定の手間を省き、深さの精度を高めるために、ゲージを用いて、カッターを挿入すべき深さを示す線をホイール面にマーキングする。

ここで、ある範囲のホイール用のカッターセットを作成する必要があるとします。そして、そのカッターは、セット内のどのホイールでも許容される最大誤差が 1/100 インチになるように設計する必要があるとします。次に、セット内の最小のホイールと最大のホイールの曲線、およびそれらの差を測定し、この差が 1/16 インチ、つまり約 6/100 であると仮定すると、セット には6個のカッターを使用する必要があることは明らかです。

ベベルホイールでは、歯の曲線が歯幅のあらゆる点で変化することが示されています。したがって、カッターの曲線が固定されている場合、歯はその曲線に沿って形成されることは明らかです。また、歯の​​厚さと歯間幅も歯幅のあらゆる点で変化しますが、厚さが固定されたカッターを使用すると、歯間幅は端から端まで平行になります。これらの問題を克服するために、通常は、ホイール面の中央で必要とされる曲線に対応する曲線と、最小面径である最小端部で必要な歯間幅に等しい厚さをカッターに与えます。

このようにして形成されたカッターは、ホイールを一度通過させ、所定の深さまで切削すると、端から端まで一直線に曲がった歯を形成する。この歯の厚さと歯間幅は、小さい方の歯径でのみ適切であり、ホイールの外径に近づくにつれて歯が厚くなりすぎ、歯間が狭くなりすぎる。しかし、カッターの位置と移動方向を変更することで、二度目の切削を行うことができ、外径における歯間を広げ、歯の厚さを減らすことができる。

カッターの位置を2、3回移動させることで、歯同士の接触点を歯の幅全体にわたって2、3箇所に分散させることができ、摩耗がすぐに広がり、歯全体が摩耗するようになる。

別の方法としては、2つまたは3つのカッターを使用する方法がある。1つは内径に対して適切な曲線形状と厚さを持ち、もう1つはピッチ円に対して適切な曲線形状を持ち、さらにもう1つは歯の最大径に対して適切な曲線形状を持つ。

第１および第２のカッターの厚さは、小端部の必要な空間幅を超えてはならない。一方、第３のカッターの厚さは、他のカッターと同じか、または歯に沿って移動する際に遭遇する最小の空間幅の厚さと等しくしてもよい。

2番目のカッターは、歯の内側の端はそのまま残しつつ、ホイール面の中央に必要な幅の隙間を切削するように設定する必要があります。3番目のカッターは、歯の幅の中央はそのまま残しつつ、外側または最大径の歯を必要な厚さに切削するように設定する必要があります。

ウォームホイールの切削。
ウォームホイールの歯を切削する最も正しい方法は、ウォームカッターを使用することです。ウォームカッターとは、作動ウォームと同じピッチと歯の形状を持つ焼き入れ鋼製のウォームで、図107に示すカッターと同様の切削刃を提供するために、ウォームの長手方向に溝が切削されています。

ホイールは、軸を中心に回転可能なアーバーまたはマンドリルに取り付けられており、カッターウォームに対して直角に回転します。カッターウォームは、作動中の作業用ウォームと同様に回転し、ウォームホイールの外周に接触します。ウォームカッターはホイール内の隙間を切削するため、その隙間と同じ厚さでなければなりません。スクリューとして機能するカッターウォームは、ウォームホイールを軸を中心に回転させ、カッターに材料を送り込みます。

ピッチが細かく直径が小さい歯車の場合、この手順は簡単です。特に、歯の形状がピッチ線から歯の根元に近づくにつれて厚くなるような形状であれば、カッターウォームを歯車の内部に一定の深さまで挿入し、歯車の周囲を切削することができます。次に、カッターをさらに歯車内部に移動させ、歯車の周囲を2回目の切削を行います。このように、カッターウォームのピッチ線がカッターウォームのピッチ線と一致するまでこのプロセスを続けることで、一度に大きく切削するのではなく、複数回の小さな切削で歯車を切削することができます。

しかし、大型のホイールの場合、カッターのウォーム歯が持つ長い切削刃列による応力によってウォームホイールがばねたり曲がったりし、歯の幅が円形であるため、この曲がりやばねによって、ホイールの厚みの中心より上にある歯の弧状の部分がカッターにロックされる。

これを防ぐために、いくつかの方法が用いられる。例えば、ウォームカッターの切削刃を形成する溝は、カッターの軸に平行ではなく、螺旋状に巻かれるようにすることができる。

これらの溝の間隔は、歯の幅、つまりウォームホイールの面の幅よりも大きい場合があり、その場合は、一度に1つの歯の切削刃のみが加工物に接触します。これに加えて、2つの固定支持部をウォームホイールの下に配置することもできます（カッターの両側に1つずつ）。しかし、粗いピッチとそれに伴う歯の深さでは、ウォームカッターを駆動するアーバーが跳ね上がり、カッターが以前と同様に持ち上がってロックされるという問題が生じます。そのため、一度にスペースの一部だけを操作し、仕上げ切削が非常に軽いものになるように、ほぼ正しい形状に成形する必要があります。この場合、ウォームカッターが最終切削を担当します。

仕上げ加工のためにウォームカッターを導入する前に、余分な金属を除去するには、歯間溝の底と同じ厚さの狭い溝を円周方向のみに切削するカッターウォームを使用する。このカッターを許容切削深さまでホイールに挿入し、ホイールの周囲全体に切削した後、さらに深く挿入して2回目の切削を行う。これを繰り返して、必要な歯の深さまでホイールに挿入する。次に、歯の表面曲線のみを切削する形状の2番目のカッターウォームを使用する。3番目のカッターウォームで側面曲線のみを切削し、最後に適切な形状のウォームカッターで表面と側面の両方を仕上げ切削する。このようにして、任意のピッチと深さの歯を切削することができる。別の方法としては、図107に示すような回転カッターを使用し、それをホイールに対して必要な角度に設定し、ホイールの周囲を連続して切削する方法がある。最初の切削で歯の深さの一定部分を形成し、2番目の切削でこの深さを増やし、これを繰り返して最終的に[州間高速道路43号線] 最終切削により、歯が所定の深さまで形成されます。この場合、カッターは各スペースを個別に、または一度に 1 つのスペースのみで動作し、カッターを設定する角度は、図 114に示すように次のように求められます。線a aの長さをピッチ円におけるウォームの直径に等しくし、b b ( a aに直角な線) をウォームの軸線とします。距離c を歯のピッチに等しくし、状況に応じて線dとa aまたは b bとの角度が、歯を基準としてカッターを設定する角度になります。

図114
図114。

そこで、板金を線a、dに沿って切断し、切断機を、板金の端d を切断機の側面 (平らまたはまっすぐでなければならない) に当てたときに、端a が完全に垂直になるように設定し、ホイールが水平であると仮定すると切断機が正しい角度になるようにします。

図115
図115。

図116
図116。

図117
図117。

図118
図118。

歯車を鋳型で鋳造するための型を作る場合、真の曲線は、必要な中心からコンパスで最も望ましい半径で打ち抜いた円弧で表されることが多く、これは、型職人がセグメントを手で転がして真の曲線を得る方法を説明した後に取り上げます。次に、歯車の直径が小さい場合、たとえば直径が 12 インチ未満で、精度が要求される場合は、旋盤でベースを表し、円を生成する直径を持つ木製のディスクを削り出すのが最善です。しかし、そうでない場合は、同じ目的を果たす木製のセグメントを、厚さ約 3/8 インチの松や杉などの柔らかい木材から作成し、図 115の 2 つのピースaとbを作成し、必要な歯車のピッチ ラインの円に合わせてエッジcとdをトリミングします。ピッチ 円の直径が図面にマークされている場合は、ピースを図面の上に置いて、目で曲率を確認できます。図面がない場合は、亜鉛板に先端の尖ったコンパスでピッチ円の一部を叩くと、非常に細い線がはっきりと現れます。ピースを円に削ったら、板の上に平らに置き、曲線を接触させて a をbに押し当てて、接触箇所がはっきりと見えるので、曲線に沿って連続的に接触するまで削ります。別の同様の木片を取り、図 116 に示すように成形します。エッジeは転がり円の一部を表します。これらのセグメントを準備する際には、図 117に示すように凸状のエッジを削るのが優れた方法です。図 117では、pは表面sが真円になっている鉄または木片、fは表面が垂直に立った状態でs にしっかりと保持されたヤスリ、tはヤスリに押し当ててsに平らに置かれたテンプレートです。これにより、端が直角になるか、少なくとも周囲全体が同じ角度になることが保証されます。これは絶対に必要なことです。ただし、端が直角である方が望ましいです。同様に、aとb（図115）を組み合わせる際も、板の上に平らに置く必要があります。これにより、端全体で接触が確保され、セグメントを使用する際にグリップ力が向上し、滑りにくくなります。次に、厚手の製図用紙または亜鉛板を用意し、セグメントaを置きます。その上に線を引いて、湾曲した縁と一致する線をマークします。生成円を表す線分を紙または亜鉛板の上に平らに置き、その縁を線分aに当てて、必要なだけ曲線が得られるように十分な距離だけ回転させます。この操作は図 118に示されており、aはピッチまたはベース円を表す線分、eは生成円を表す線分、pは紙、cはトレースポイントまたは鉛筆oで描かれた曲線です。

紙にトレースする場合は、このトレースポイントは、入手可能な最も硬い鉛筆の切れ端を使用し、平らな端が転がしたときにできるだけ線上にくるように削って、細い線を描けるようにする必要があります。紙の代わりに亜鉛板を使用する場合は、針が優れたトレースポイントになります。曲線cのいくつかを、生成セグメントの位置を毎回少しずつずらしながらトレースします。

図119
図119。

紙からセグメントを取り除くと、図119に示す線が現れます。aはピッチ円を表し、 o o oはトレース点がなぞった曲線です。

図120
図120。

[州間高速道路44号線]亜鉛板を切り出し、その端が曲線aとエピサイクロイドoに一致するようにします。4 つのエピサイクロイドすべてで試してみて、マーキング時にずれがないことを確認します。図 120に示すようにテンプレートを成形します。 a bに切り込みを入れることで、テンプレートをやすりで削る際にヤスリがスムーズに動くようになり、ケガキが角までスムーズに入ることができます。次に、図 118のセグメントaを取り、それをガイドとして使用して、図 120のpのようにテンプレート全体にピッチ円を描きます。側面曲線用の亜鉛テンプレートは、図 115のセグメントbとローリングセグメントを組み合わせて、同様の方法で作成します。

図121
図121。

しかし、側面用のテンプレートの形状は図121に示すようなものでなければならず、曲線pはピッチ円を表し、ピッチ円と同じ半径を持ち、曲線fはハイポサイクロイドを表す。これらのテンプレートは両方ともピッチ円に合わせて、厚みを示すために車輪の歯に付けられたマークと一致するように設定され、硬化鋼の先端で歯に正しい曲線を示す線がトレースされる。

図122
図122。

熟練した職人であれば、この方法で正確なテンプレートを作成することに何ら困難は感じないだろう。しかし、粗いピッチでセグメントが滑る可能性を完全に排除するため、また大きなセグメントの場合は、図122に示すようにセグメントを接続することができる。図では、 oは一方の端が一方のセグメントに固定され、もう一方の端がもう一方のセグメントに固定された鋼片を表している。実際、高い精度が要求される場合は、このように2つの鋼片が使用されることもあり、2つ目の鋼片は図中のp pで示されている。これらの鋼片の表面は、セグメントの端と完全に一致する必要がある。

図123
図123。

図124
図124。

このようにして作成された曲線テンプレートは、ピッチ円に適用できるように成形されているため、ホイール軸との同心度や歯の先端の位置に関係なく、その円に正しく適用できます。しかし、歯の先端が旋盤で真円（つまり、ホイール軸と同心）になるように加工されている場合、テンプレートの形状は図123に示すようなものになります。この場合、円弧 aの半径は歯先円または歯の先端の円周の半径に等しく、b（ピッチ円）の幅は歯の厚さではなく、隙間の幅に等しくなります。この場合、テンプレートの両側の曲線は、テンプレートの両側の歯の側面全体にわたってヤスリがけされ、完成した隙間を完全に埋めることができます。あるいは、隣接する2つの歯の側面を1回の作業でマーキングすることもできます。このテンプレートは、歯の必要な厚さを示すためにピッチ円上の歯に付けられたマークに合わせて設定することもできます。あるいは、より高い精度を得るために、2つの完成した歯間を埋めるように二重にした同様のテンプレートを使用することもできます。この場合、テンプレートは歯の厚さをマークまたはテストする役割も果たします。しかし、二重テンプレートの作成は困難であるため、より簡単な方法は、図124に示すテンプレートのように、歯の厚さを規定することです。aからbまでの幅 は、必要な歯の厚さ、または歯の厚さの2倍に歯間幅を加えた幅のいずれかであり、隣接する2つの歯の外側に適用できます。円弧cは、半径とピッチ円からの距離dがアデンダム円と同じになるように作成できます。これにより、旋盤で歯先が真円に加工されていない場合、歯先ゲージとして機能するか、アデンダム円上に載せることができます。[州間高速道路45号線] （歯先が正確に回転している場合）、ピッチ円 d dをホイールのピッチ円に合わせます。

テンプレートの曲線は、ローリングセグメントによって生成される線に非常に注意深くヤスリがけする必要があります。なぜなら、テンプレートに少しでも誤差があると、そこから印をつけたすべての歯にその誤差が反映されてしまうからです。さらに、ピッチ円だけを描くのではなく、歯冠の歯根または歯間スペースを示す歯冠円と歯底円も描く必要があります。そうすることで、まずテンプレートをこれらの円に合わせてヤスリがけし、次に縁を曲線に合わせてヤスリがけしながら、これらの円に合わせて調整することができるからです。

図125
図125。

図126
図126。

図125には、よく用いられる別のテンプレートの形式が示されています。曲線aとbは、以前と同様にセグメントを転がして作られた曲線に合わせてヤスリで削られ、穴c、 d、eは、図126に示すようなアームにテンプレートを固定するためのものです。図126は、ホイールwの一部を表しており、ホイールのハブ hにぴったりとはまるプラグpが付いています。このプラグの中心には円筒形のピンがあり、そのピンを中心にアームaが回転します。テンプレートtはネジでアームに固定され、ピッチ円がホイールのピッチ円pと一致するように設定され、すべての歯の片側の曲線をマークすることができます。次に、テンプレートを裏返して、歯の反対側をマークする必要があります。

この形式のテンプレートに対する反対意見は、ピッチ円を表す円弧の長さが短すぎるという点である。テンプレート上のピッチ線（または、使用する場合は歯先円弧を表す線）は、1本の歯の幅よりも大きくなければならない。なぜなら、テンプレートのピッチ線と歯のピッチ線が一致する際の線の厚さ（歯の厚さ）の誤差は、歯の曲線を許容できないほど大きくずらしてしまうからである。これは、正確な加工が不可欠な場合には全く問題となる。

図127
図127。

この問題点を克服するために、テンプレートを歯の厚さの半分に等しくし、その縁を研磨してホイール上の放射状線を表すようにすることができる。しかし、他にも問題点がある。例えば、テンプレートは図 126 に示すアームに調整した状態でしかホイールに適用できない。ただし、ホイールのすべての歯に放射状線を刻むことは可能だ。また、テンプレートを作成するには、ホイールの半径を表す放射状線を作成する必要があるが、曲線を作成するためにセグメントのみを使用する場合は困難である。したがって、図 127 に示すようにテンプレートを作成する方が良い。a bの突起の縁を研磨してピッチ円pと一致させることで、少なくとも歯のピッチに等しい長さのピッチ円弧に適用できるようにする。

歯形曲線のテンプレートが得られたら、ピッチ円上で歯の厚さと歯間幅に応じてホイールを分割し、分割点または印にテンプレートを適用して歯形曲線をマーキングするためのガイドとして使用します。しかし、既に述べたように、歯形曲線はテンプレートだけでなく円弧によっても描かれることが多いため、そのような円弧の適用とその適合性について考察することができます。

曲線を手作業でマーキングする。
円弧を用いる場合、必要な半径を求める方法は実際にいくつか存在する。

図128
図128。

最良の方法では、既に説明した転動セグメントによって真の曲線がマークされ、コンパスの針は、それぞれ真の面曲線と側面曲線に最も近い円弧を与える半径に試行錯誤によって設定されます。このようにして生じる曲線の誤差は、生成される歯の形状を適切にエピサイクロイド歯と呼ぶには十分であり、円弧を使用して真の曲線に非常に近い形状を代替として許容できる細かいピッチの場合を除いては、そうではありません。しかし、粗いピッチでは、誤差は非常に重要です。したがって、図128には、有名なコーリスベベルギア切削機で使用されたテンプレートアタッチメントの曲線が示されています。これは、 百年博覧会のラインシャフトに使用されたベベルホイールの歯を切削するために使用されました。これらのギアは、[州間高速道路46号線] 滑らかで音もなく動く驚異的な機械として注目され、国内外で広く注目を集めた。この彫刻は、 ジョージ・H・コーリス氏から親切にも提供された、前者から直接マークされた図面から作られたものである。 a aは歯の表面、b b は歯の側面、c cは表面曲線に最も近い円弧、d d は側面曲線に最も近い円弧である。表面曲線では、円が真の曲線と一致する点は 2 つしかないが、側面ではそのような点が 3 つある。c cより半径の小さい円はbでの誤差を増加させるが、aでの誤差は減少する。 半径の大きい円はbでの誤差を減少させ、aでの誤差を増加させる。 また、 d dより半径の大きい円はeでの誤差を減少させ、fでの誤差を増加させる。 半径の小さい円はeでの誤差を増加させ、 fでの誤差を減少させる。図には歯の作用部分のみが示されており、円には3つの一致点があるにもかかわらず、誤差は側面で最も大きいことがわかる。

この場合、以前の歯の深さは、ベベルホイールで切削された歯の深さの約3.75倍です。したがって、図では実際の誤差が3.75倍に拡大されています。しかし、これは円弧によって発見された粗いピッチの歯を「エピサイクロイド」歯と呼ぶのは不適切であることを示しています。

しかし、歯のピッチが例えば1インチ以下と非常に細かい場合、円弧と実際の曲線との一致は、ほぼすべての実用的な目的において十分近いものとなり、鋳造歯車の場合、2インチのピッチの変動量は実際にはほとんど気にならないだろう。

曲線を描くために必要なコンパス一式を入手するには、以下の方法を用いることができます。

図129
図129。

まず、既に説明したようにセグメントで真の曲線を転がし、コンパスの針を（試行錯誤で）真の曲線に最も近い円弧が得られる半径に設定します。この操作では、曲線を打つ中心の位置が常にピッチ円上にあるとは限らず、その位置はすべての歯の曲線に対してホイールの中心から同じ半径にあるため、最初の歯面または歯の側面など、いずれかの曲線の適切な位置が見つかった後、すべての歯の位置の半径を示す円を打つことができることは明らかです。たとえば、図 129では、 p p はピッチ円を表し、a bはセグメントを転がして作られた真の曲線に最も近い円弧を生成する半径を表し、a は面円弧b を打つ中心の位置を表します。コンパスを曲線bに当てて試行錯誤することで点aが見つかり、円a cを描くことができ、各歯の面弧を描く中心の位置もこの円上にあり、必要なのはコンパスの 1 点を歯の側面、例えばeに置き、2 番目の円 a c上に点cをマークすることだけです。この点が面弧dをマークする位置になります。

図130
図130。

歯の側面が放射状でない場合、側面曲線を描く中心の位置は、コンパスを真曲線に当てて試行錯誤することで同様に見つけられ、図130のiのような3番目の円が、図 中のgのように、最初に見つけた点と交差するように描かれます。こうして、ホイール面には3つの円、 ピッチ円p 、面曲線を描くための j 、側面曲線を描くためのiが描かれます。

図131
図131。

この方法を採用すると、ホイールを分割する際に、ホイールの歯の数と同じ数の分割に分割し、図 131 のように曲線の位置を見つけることで、少し時間を節約できます。ここで、1、2、3 はピッチ円p p上の分割点であり、点 2 から打ち出されたa、 bは円弧e、fを打ち出す中心であり、 点 2 から打ち出されたc、dは側面曲線g、hを打ち出す中心です。

図130に示すように、面曲線の中心となるすべての点は空間内に収まっていることに注意してください。したがって、歯車が粗雑に鋳造され、その後線に合わせて切削またはトリミングされる場合、コンパスの針を受け入れるための何らかの対策を講じる必要があります。

転動セグメントから必要な半径を求める必要性を回避するために、様々な構造形式が用いられることがある。

図132
図132。

したがって、ランキンは図132に示すものを与え、それは次のようにして得られる。生成円dと中心線a dを描く。接点cから円d上に、ピッチの半分の距離にある点pをマークし、 cを超えて無限長の線p cを描く。pから中心線eを通る 線を引く。[州間高速道路47号線]cとa の等距離にある点pとcの長さにa からd までの距離を掛け、 dとeの間の距離で割ります。このようにして得られた長さと半径をp c上にfのようにマークすると、fがコンパスが面の曲線を叩く中心の位置になります。

図133
図133。

コンパスを使って面の曲線を求める別の方法は次のとおりです。図 133において、p pをマークするホイールのピッチ円とし、b cをp pの外側を転がる生成円または記述円の中心の軌跡とします。点 b を、生成円がピッチ円とaで接触しているときの生成円の中心とします。次に、 bからb c上に d、 e、f、g、hのように等間隔の点をいくつでもマークし、aから 、 d、e、 f、g、hからの放射状線の交点に、1、2、3、4、5 のようにピッチ円上に分割点をマークします。生成円の半径、つまりa bを中心として、bから弧i を、 dから弧 jを、eから弧k を、など、 mまでマークし、 b c上の分割点の数と同じ数の弧をマークします。コンパスを分割 1、2 の半径に設定し、弧m上に5 つの分割n、 o、s、t、vをステップオフし、vはエピサイクロイド曲線上の点になります。分割点 4 から、l上に 4 つの分割点a、b、c、dをステップオフし、dはエピサイクロイド曲線上の別の点になります。点 3 からk上に 3 つの分割を、点 2 からl上に 2 つの次元を、などと設定し、このようにして得られた点を通って、手または巻物で、曲線a vによって切断された曲線を表します。

図134
図134。

歯の側面のハイポサイクロイドは同様の方法でトレースできます。したがって、図 134では、 p p はピッチ円、b c はp p 内で転がされる生成円の中心の移動線、r は放射状線です。1 から 6 はピッチ円上の等分割点、dからiは生成円の中心の弧の位置です。生成円の中心の想定位置を表すaから始めると、生成円とベース円の接触点はbになります。次に、1 から 6 はピッチ円上の等分割点、dからiは生成円の中心の対応する位置です。これらの中心から弧j、k、l、 m、n、oが描かれます。6 からaからfまでの 6 つの分割点をマークし、fは曲線上の点です。nを 5 分割、mを 4 分割、といったように分割すると、それぞれ図のaからfで示される曲線上の点が得られます。

ただし、最後の 2 つの図の構成に関して、次の点に注意する必要があります。生成円の中心によって描かれる円は、ピッチ円の円弧または曲線とは異なるため、それぞれで同じ長さの円弧の弦は異なります。その差は非常に小さいため、実際には正しいと言えます。誤差の方向は、曲線の曲率を小さくし、あたかも直径の大きい生成円によって生成されたかのようにすることです。たとえば、円弧n 5 (図 133 ) とその弦の差が 0.1 であり、円弧 4 5 とその弦の差が 0.01 であるとすると、1 ステップでの誤差は 0.09 であり、点v は5 ステップで形成されるため、この誤差が 5 倍になります。点dは 4 ステップであるため、この誤差が 4 倍になります。

誤差は、生成円の直径がピッチ円の直径よりも小さいほど比例して大きくなります。大きな歯車を使用する場合（生成円の半径と最小の歯車の半径の差が過大にならないように）、誤差は非常に小さいため、実際には無視できる程度ですが、小さな歯車を使用する場合は、無視できない誤差となる可能性があります。

 目盛り上の中心の位置を示す表。  
 歯の側面の中心。     
 ピッチはインチとインチ単位で指定してください。  

歯の本数
。 1/4​​ 3/8​​ 1/2​​ 5/8​​ 3/4​​ 1 1 1/4​​ 1 1/2​​ 1と3/4​ 2 2 1/4​​ 2 1/2​​ 3 3 1/2​​
13 32 48 64 80 96 129 160 193 225 257 289 321 386 450
14 17 26 35 43 52 69 87 104 121 139 156 173 208 242
15 12 18 25 31 37 49 62 74 86 99 111 123 148 173
16 10 15 20 25 30 40 50 59 69 79 89 99 119 138
17 8 13 17 21 25 34 43 50 59 67 75 84 101 117
18 7 11 15 19 22 30 37 45 52 59 67 74 89 104
19 … 10 13 17 20 27 35 40 47 54 60 67 80 94
20 6 9 12 16 19 25 31 37 43 49 56 62 74 86
22 5 8 11 14 16 22 27 33 39 43 49 54 65 76
24 … 7 10 12 15 20 25 30 35 40 45 49 59 69
26 … … 9 11 14 18 23 27 32 37 41 46 55 64
28 4 6 … … 13 … 22 26 30 35 40 43 52 60
30 … … 8 10 12 17 21 25 29 33 37 41 49 58
35 … … … 9 11 16 19 23 26 30 34 38 45 53
40 … 5 7 … … 15 18 21 25 28 32 35 42 49
60 3 … 6 8 9 13 15 19 22 25 28 31 37 43
80 … 4 … 7 … 12 … 17 20 23 26 29 35 41
100 … … … … 8 11 14 … … 22 25 28 34 39
150 … … 5 … … … 13 16 19 21 24 27 32 38
ラック。 2 … … 6 7 10 12 15 17 20 22 25 30 34

図135。

最良の実践において、真のエピサイクロイド曲線に近似する円弧をなぞる半径を求め、同時にその曲線をなぞる中心の位置を求めるために広く用いられている器具は、ウィリスの歯牙測定器である。これは実際には、様々な直径の車輪や母線円の中心または半径の目盛りである。図135に示す目盛りは、板金片から作られており、その片方の端には1/20インチの目盛りが刻まれている。目盛りの付いた端とoで交わる端は、目盛りの付いた端に対して75°の角度をなしている。

歯牙図の片側には（断面図に示すように）歯の側面を表す表があり、もう片側には歯の表面を表す以下の表があります。

目盛り上の中心の位置を示す表。
歯の顔面のためのセンター。

ピッチはインチと小数点以下2桁で指定してください。

歯の数 1/4​​ 3/8​​ 1/2​​ 5/8​​ 3/4​​ 1 1 1/4​​ 1 1/2​​ 1と3/4​ 2 2 1/4​​ 2 1/2​​ 3 3 1/2​​
12 1 2 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 15 17
15 … … 3 … … … 7 8 10 11 12 14 17 19
20 2 … … 4 5 6 8 9 11 12 14 15 18 21
30 … 3 4 … … 7 9 10 12 14 16 18 21 25
40 … … … … 6 8 … 11 13 15 17 19 23 26
60 … … … 5 … … 10 12 14 16 18 20 25 29
80 … … … … … 9 11 13 15 17 19 21 26 30
100 … … … … 7 … … … … 18 20 22 … 31
150 … … 5 6 … … … 14 16 19 21 23 27 32
ラック。 … 4 … … … 10 12 15 17 20 22 25 30 34
図136
図136。

[州間高速道路48号線]この器具の使用方法は次のとおりです。図 136において、c を中心、p を3 インチの円弧ピッチを持つ 30 本の歯を含むホイールのピッチ円とします。半径lを描き、ピッチ円とaで交わるようにします。ピッチ円上のマークbから、歯のピッチに等しい半径と歯の厚さ k を描きます。b から c へ半径 e を描きます。次に、歯の側面については、歯 面図の 傾斜エッジをe と一致させて平行に配置し、その角を図のようにピッチ円と一致させます。歯の側面の中心という見出しの表で、3 インチピッチの列を見下ろし、歯の数の列の 30 の反対側に 49 という数字が見つかります。これは、歯の側面の円弧を描く中心が、歯面図の目盛りの付いたエッジの 49 にあることを示しています。これは、切り抜き図でrで示されています。したがって、歯の側面kまでのrはコンパスの半径であり、rまたは 49 は、側面曲線fを打つ中心の位置です。面曲線については、歯面図の傾斜エッジを放射状線lと一致させ、歯面の中心の表で 3 インチピッチの列を見下ろし、歯の数の列の 30 の反対側に 21 という数字が見つかります。これは、歯面図の目盛りの付いたエッジの 21 が、歯面の曲線dを打つ中心の位置であることを示しており、この位置はrのカットで示されています。

3 1/2インチ（表に記載されている最大値）を超えるピッチに必要な目盛りの数値は、表に記載されている数値から直接比例して求めることができます。例えば、4インチピッチの場合は、同じ歯数を持つ2インチピッチの数値を2倍にし、4 1/2インチピッチの場合は、2 1/4インチピッチの数値を2倍にします。ピッチが分数で、このようにして求めることができない場合は、最も近い目盛りの数値を使用しても、重大な誤差は生じません。

図137
図137。

イリノイ産業学校のロビンソン教授が設計した改良型のテンプレート歯牙図が 図137に示されている。

この器具では、目盛りの付いた湾曲した縁が、円弧を曲線として表すいかなるシステムよりも、回転する円によって生成される曲線に非常に近い形状をしています。そのため、この縁を歯に直接当てて、曲線をマークするためのテンプレートとして使用します。曲線は対数螺旋であり、この器具の使用には、位置を設定する以外の作業は必要ありません。この曲線がこの目的に適しているのは、その2つの特性によるものです。1つ目は、対数螺旋のインボリュートが、共通の極を持つ別の螺旋であること、2つ目は、法線と半径セクター間の傾斜角が一定であることで、後者の特性はこの曲線のみが持つものです。最初の特性から、曲線c e hに接する線は、[州間高速道路49号線] 曲線c d bは、直線d e fがピッチ線に接しているとき、曲線a d b が真のエピサイクロイド曲線、あるいはむしろ、車輪の歯の曲線に適用される部分と非常によく一致することを意味します。 第二の性質により、極で与えられた角度を持つ螺旋のすべてのセクターは相似な図形であり、大小を問わずすべての相似なエピサイクロイドに対して同じ程度の一致を許容し、一般的にエピサイクロイドに対してもほぼ同じ一致を許容します。したがって、この装置は一般的にエピサイクロイドに適用できます。

歯面を描くために器具を所定の位置にセットするには、器具に付属の表を使用します。この表から数値を取得します。この値は、ホイールの直径と、曲線を求めるホイールの歯数によって決まります。この表の値に歯のピッチを掛けると、図 137の器具の目盛りの付いたエッジa d bに値が得られます。これが完了したら、歯の中央でピッチ線に接する線d e fを描き、歯の半分の厚さを、接線またはピッチ線上にe、dとしてマークします。次に、歯面図の目盛りの付いた縁をdの位置に置き、既に述べたように見つけた数値と目盛りがdの接線上に正確に来るようにする。同時に、湾曲した縁 h f cを接線に接するように設定し、つまり、湾曲した縁c hが図のfのように、ある一点で接線にちょうど接するようにする。目盛りの付いた縁と一致する線を引くと、必要な歯面曲線がマークされる。歯面図を裏返し、同様の設定と手順で歯の反対側の歯面をマークすることができる。

図138
図138。

歯の側面については、設定番号は別の表から取得し、器具を逆さまにして、図 138に示すように、歯の側面から接線d f (図 137 ) を引きます (中心からではなく) 。

図126に示すように、この歯牙撮影装置は放射状アームに取り付けてテンプレートとして使用できることは明らかであり、その場合、装置全体のホイールに対して必要な設定はわずか4つで済み、​​セグメントを転がしたりテンプレートを作成したりする必要は完全になくなり、円弧を使用する方法よりも高い精度が得られます。

目盛りの付いた縁に、それぞれの場合において接線と一致するように配置すべき数値または印を求めるための表は以下のとおりです。

歯の円弧ピッチを乗じることで、器具の目盛りの付いた縁に表示する設定番号が得られる表形式の値。
比率。[7] 求めるホイールの歯数、または、歯を求めるホイール。
8 12 16 20 30 40 50 60 70 80 90 100 120 150 200 300 500
面の場合：側面は放射状または曲線状。
歯の中央に設定接線を引く。―エピサイクロイド平歯車またはベベル歯車。
1/12​​ = 0.083 .32 .39 .46 .51
1/4​​ = .250 .31 .37 .44 .49 0.61 0.70 0.78 0.85 0.92 0.99 1.05 1.11 1.22 1.36 1.55 1.94 2.54
1/2​​ = .500 0.28 .34 .41 .46 .57 0.66 .73 0.80 0.87 0.93 1.00 1.06 1.15 1.29 1.50 1.86 2.41
2/3​​ = 0.667 .27 .32 .38 .43 .54 0.62 0.70 0.77 0.83 0.89 0.95 1.01 1.11 1.24 1.45 1.79 2.32
1 .23 0.28 .34 .39 .49 .58 0.65 .72 0.78 0.83 0.89 0.94 1.03 1.15 1.36 1.65 2.10
3/2​​ = 1.50 0.19 0.25 0.29 .34 .44 .51 .58 0.64 0.69 .74 0.79 0.84 0.93 1.05 1.25 1.53 1.94
2 0.17 .22 0.26 .30 .38 .46 .53 0.59 0.63 0.68 .72 0.76 0.84 0.95 1.13 1.40 1.81
3 0.16 0.19 .23 .31 .38 .44 .49 .53 .57 0.60 0.63 .71 0.82 0.97 1.23 1.60
4 0.14 0.17 0.20 0.26 .33 .38 .42 .46 .49 .53 .56 0.63 .73 0.87 1.08 1.42
6 .22 0.26 .30 .34 .37 .41 .44 .47 .53 0.61 .71 0.90 1.20
12 0.20 .23 0.25 0.28 .30 .32 .34 .37 .42 .49 0.60 0.82
24 0.19 .21 .23 0.26 .31 .40 .57
側面が湾曲している場合。
歯の側面に接線を引く。―エピサイクロイド平歯車およびベベル歯車。内歯面とピニオン歯の側面。
デ- — 1.5 わずかです。 0.77 0.98 1.18 1.36 1.75 2.05 2.31 2.56 2.75 2.92 3.08 3.24 3.52 3.87 4.51 5.50 7.20
緑 2 良い。 .44 .54 0.63 .72 0.92 1.09 1.24 1.38 1.49 1.59 1.79 1.79 1.98 2.23 2.67 3.22 4.50
の 3 もっと。 0.20 0.28 .35 .40 .54 0.65 0.76 0.86 0.95 1.02 1.10 1.18 1.31 1.46 1.67 2.08 2.76
側面 4 多くの。 0.20 .23 0.25 .34 .42 .51 0.59 0.66 .71 0.77 0.82 0.92 1.06 1.25 1.64 2.15
カー 6 0.16 0.17 0.26 .32 .38 .43 .48 .52 .56 0.60 0.66 0.76 0.93 1.20 1.54
va- 12 0.19 .24 0.28 .31 .34 .36 .38 .40 .45 .52 0.63 0.80 0.98
真実 24 .22 0.25 0.28 .33 .47 0.60
ラックの面、ラックおよび内歯車のピニオンの面、内歯の側面およびインボリュート歯の側面用。
内歯では、歯の中央に接線を引いてください。歯間を歯とみなしてください。ラックの場合は、ピニオンの歯数を使用してください。
ピニオン。 .31 .39 .48 .57 .73 0.88 1.00 1.10 1.20 1.30 1.40 1.48 1.65 1.85 2.15 2.65 3.50
ラック。 .32 .38 .44 .50 0.62 .72 0.80 0.87 0.93 0.99 1.03 1.08 1.16 1.27 1.49 1.86 2.44
[7]これらの比率は、求める車輪の半径を生成円の直径で割ることによって得られます。

これらの表から表形式の値を見つけることができ、その値を（表の冒頭に記載されている）マークするホイールのピッチに掛けることで、測定器の目盛りの付いた縁に設定する数値が得られます。手順は次のとおりです。

互いに噛み合うことのみを目的とした一対の車輪の歯（歯数の異なる他の車輪とは噛み合わないもの）。

側面が放射状の線となるような歯の表面の場合。

ルール：目盛りの付いた歯車のピッチ円半径を、噛み合わせる歯車のピッチ円半径で割ります。つまり、同じことですが、目盛りの付いた歯車の歯数を、噛み合わせる歯車の歯数で割ります。この商が「比率」です。比率の列でこの数値を見つけ、その行に沿って見ていくと、目盛りの付いた歯車の歯数を示す列の先頭に、表の値と呼ばれる数値があります。この数値に歯の円弧ピッチを掛けると、目盛りの付いた縁で計器を接線に合わせるための数値が得られます。

例：歯数が12個、円弧ピッチが3インチの歯車を、歯数が24個の歯車と噛み合わせるための、歯車の面曲線の設定値はいくつですか？

ここで、マークするホイールの歯数 = 12 を、ギアの歯数 (24) で割ります。12 ÷ 24 = 0.5。次に、比率の列に1 ÷ 2 = 0.500 (これは 0.5 と同じです) が見つかり、同じ水平線に沿って、12 (ホイールの歯数) の列に 0.34 が見つかります。これが表の値で、これに 3 (弧) を掛けます。[州間高速道路50号線] 歯のピッチ）から1.02が得られ、これが目盛りの付いたエッジの設定値となります。ただし、目盛りの付いたエッジには1、2、3などがマークされており、連続する各目盛りの間には10個の細目があることに注意してください。したがって、小数点以下の0.02については、ホイールにマークされた接線より1の線を比例的に下に設定することで調整できます。

24歯のホイールに必要な設定番号を教えてください。

ここで、ホイールの歯数 = 24 を、ギアと噛み合うホイールの歯数 (12) で割ります。24 ÷ 12 = 2。ここで、「求める歯数」には 24 歯の列はありませんが、20 歯と 30 歯の列から必要な表の値を求めることができます。つまり、反対比は 2 で、20 歯未満は 0.30、30 歯未満は 0.38 となり、2 つの差は 0.08 です。ここで、20 歯と 24 歯の差は4 ⁄ 10です。したがって、0.08 の4 ⁄ 10を取り、20 歯の表の値に加算します。つまり、0.08 × 4 ÷ 10 = 0.032 となり、これを 0.30 (20 歯の表の値 = 0.33、これは 24 歯の表の値です) に加算します。0.33 に円弧ピッチ (3) を掛けると 0.99 になります。したがって、これが器具の設定値であり、目盛りの付いた端の 1 に十分近いため、0.99 の代わりに 1 を使用できます。

ここで注意すべきは、ピニオンには放射状の線があるため、もう一方の車輪には曲線状の側面が必要となるということである。その規則は 以下のとおりである。

一対の車輪のための湾曲した側面。
注：側面を放射状ではなく曲線にしたい場合は、表の「側面曲線の度」の列にあるように、器具を使用して曲線の度合いの値を選択して仮定する必要があります。

1.5 わずか—側面のわずかな湾曲。
2 良好—側面の湾曲が増加。
3 やや—歯根部の広がりが顕著。
4 かなり—歯根部の広がりは歯形の際立った特徴。
6—歯根部の強度が強度を与えるために非常に重要な場合、さらに広がりが増加。
12—上記と同様、悪化した状況下。
24—歯根部に過度の負担がかかるため、望ましくない（強度の要求がこの程度を強制する場合を除く）。

規則―歯の表面は湾曲した側面を持つべきである。

マーキングするホイールの歯数を、それと噛み合うホイールの歯数で割り、そのホイールに選択した歯面曲線の角度を掛けると、比率が得られます。この比率の値を比率の列で探し、マーキングするホイールの歯数の列の下にある表の値を見つけます。このようにして見つけた表の値を、マーキングするホイールの円弧ピッチで掛けると、その積が計測器の設定値になります。

例：一対の歯車の面に、2インチの円弧ピッチを持つ12本の歯を設け、歯数が24本で、「歯面湾曲度」の欄に3で表される歯面湾曲を持つ歯車と噛み合わせる場合、歯面図の目盛りの付いた縁の設定値はいくつになりますか？

ここで、マークするホイールの歯数（12）を、ギアと組み合わせるホイールの歯数（24）で割ると、12 ÷ 24 = 0.5 となり、これに 3（24 歯ホイールの側面に選択された曲率の度合い）を掛けると、0.5 × 3 = 1.5 となります。比率の列で 1.5 を見つけ、12 歯の列で 0.25 を見つけ、これにピッチ（2）を掛けると、計器の設定値として 0.5 が得られます。これは計器の 5 行目で、端とマーク 1 の中間です。

湾曲した側面向け。
[州間高速道路51号線]ルール：マーキングする歯の側面に希望するカーブの度合いを想定し、「歯の側面カーブの度合い」の列で対応する値を選択し、「歯数」の列の下にある表の値を見つけます。

得られた表の値に歯の円弧ピッチを掛けると、その積が器具上の設定番号になります。

例：歯数が12個の車輪の側面と、24個の歯車の側面を持つ歯車の側面の曲率を「側面曲率度」の列で4とした場合、歯面グラフの設定番号はいくつになりますか？

ここで、3行目の歯の下にある歯面曲率の列は0.20であり、これを歯のピッチ(2)で乗算すると0.20 × 2 = 40、つまり4/10になります。したがって、湾曲した角の4番目の分割線は設定線であり、 1の4/10を表します。

互換性のあるギア（つまり、同じセットのどのギアも他のどのギアとも正しく動作するギア列）の場合。
面と側面の両方について、以下のルールに従ってください。各ホイールについて、そのホイールの歯数を、セット内の最小のホイールの歯数以下の数で割ります。これが、マークするホイールの比率番号です。その比率番号の行と歯数の列から、表の値を見つけます。この値をマークするホイールの円弧ピッチで乗算すると、その積が測定器の設定番号になります。

例：10個の車輪からなるセットがあり、最小の車輪には12個の歯があり、車輪の円弧ピッチは4インチです。最小の車輪の設定番号はいくつですか？

ここで、セットの最小の歯車の歯数は 10 です。これをそれより小さい任意の数 (例えば 5) で割ると、10 ÷ 5 = 2 となり、これは比率行の 2 の比率数になります。また、12 の列には 0.17 という表の値があり、これをピッチ (4) で乗算すると 0.17 × 4 = 68、つまり 6/10 と 8/100 になります。したがって、この楽器は、 7 番目の目盛り線が歯車にマークされた接線線のすぐ上に来るように設定する必要があります。7 番目の目盛り線を設定として使用した場合、調整は目盛りの 2/100 だけとなり、実際にはほとんど気にならない量であることに注意してください。

面と側面の両方について、2番目の数値は、セット内のすべてのホイールについてまったく同じ方法で取得されますが、10の代わりに各ホイールの歯の数を代入する必要があります。

ラックアンドピニオン―ラジアル面の場合は、表の下 2 行を面として使用します。湾曲面の場合は、最下行のピニオン面の表値を見つけます。ピニオンの側面については、曲率の度合いを選択し、他のホイールと同様に、「側面」の下の表値を見つけます。ラックの面については、ピニオンの歯数を曲率の度合いで割ります。曲率の度合いは、「ラック」の反対側から見た歯数になります。ラックの側面は平行ですが、ピッチ ラインの下の半分を超えて任意に湾曲させることができます。

内歯車― ピッチ線内の歯の曲線については、各歯車の半径をピニオンの半径以下の任意の数で割り、「側面」の表を参照してください。ピッチ線外の曲線については、表の下側の行を使用するか、半径を任意の数で割り、「面」の表を参照してください。測定器を使用する際は、内歯の場合は、スペースの中央と側面に接線を引いてください。

インボリュート歯― 表形式の値については、「ピニオン」の項にある、各ホイールの適切な歯数を参照してください。インボリュートの「ベース円」から歯の中央に接線を描きます。このとき、測定器は歯の側面全体を一度に表示します。

いずれの場合も、表の値にインチ単位のピッチを掛けてください。

ベベルホイール― 上記のルールを適用し、展開した標準円錐底面をピッチ線として使用します。直角軸の場合は、半径比または歯数の実際の比率の代わりに、その比率の二乗を使用します。歯数については、実際の歯数に、求めるホイールの比率または半径の二乗のプラス 1 の平方根を掛けたものを使用します。

最初の列の比率と歯数が表に示されている値の間にある場合、次の例に示すように、補間によって表の値が求められます。

表形式の値と数値設定の例。
歯数が16個と56個のペアを用意します。それぞれの半径は5.09インチと17.82インチ、ピッチは2インチです。

一種のギアリング。 歯の本数
。 } 一種の側面攻撃。 比率
半径。 第1列の比率。 タブ値
側面。 顔。 側面。 顔。
外旋円、 } 小さい ラジアル 。 29 ラジアル 。 29 … .44
放射状側面 大きい ラジアル 3. 5 ラジアル 3. 5 … .44
外旋円、 } 小さい 2度の湾曲。 。 0.29 2 。 87 0.63 .36
湾曲した側面。 大きい 3度の湾曲 } 3. 5 3 7. 0.82 .30
外旋円、 } 小さい 「セット」、分割 2. 2 2. 0.63 0.26
交換。 大きい 半径2.55 7. 7 7. .40 .30
外旋円、 } ピニオン 2度の湾曲。 2 ピニオン 0.63 .44
内部。 車輪 内側面7度 3. 5 ピニオン 7 [8] 0.84 .39
外旋円、 } ピニオン 2度の湾曲。 2 ピニオン 0.63 .44
ラックアンドピニオン。 ラック 平行 平行 ラック … .31
インボリュート } 小さい 顔と側面 ピニオン。 .44
ギアリング。 大きい ワンカーブ ピニオン。 0.84
[8]面が内側にあるため、表の値は「側面」の項目に記載されています。面取りを行う場合は、半径比0.082と12.25、歯数16.6と203.8をそれぞれ使用してください。

ウォーカー特許ホイールスケール― このスケールは、鋳造歯車を成形するための型を作るために、米国の多くの製造工場で歯をマーキングするのに使用されており、歯の曲線を叩くために必要な半径にコンパスを設定できる図で構成されています。

図139
図139。

この図の一般的な形式は図139に示されている。[州間高速道路52号線] 部分aからは、ピッチに応じた歯の長さが得られる。部分bからは、ピッチ線における歯の厚さの半分が得られる。部分cからは、歯根部の厚さの半分が得られ、部分dからは、歯尖部の厚さの半分が得られる。

図140
図140。

図141
図141。

図142
図142。

これらの各部品には、ホイールが持つ歯の数と歯のピッチがマークされています。 これは、部品c を実物大で表した図 140に示されています。ここで、1 インチのピッチを持つ 60 個の歯を持つホイールの歯の根元の厚さを求める必要があるとします。点aから円を描き、ピッチ線bと根元cを描き、歯の中央を表す放射状線をマークします (図 142参照) 。コンパスのポイントを距離f bに設定します(図 140)。fは線 1 と線 60 の交点にあります。次に、コンパスをgに置き、点h iをマークします。次に、図141に原寸大で示されている図のbの部分( 図 139 ) から、コンパスをピッチ円の厚さの半分に設定し、この場合 (通常の歯の場合) eからeまで 、点j k ( 図 142 ) をマークします。図のdの部分を参照して、その点での歯の厚さの半分を取得し、図 142のl mのようにマークします。次に、コンパスを面曲線と側面曲線の半径に設定します。これらは両方とも図のaの部分から取得できます。これらの曲線を打つ中心の位置は、図 142のように取得します。面曲線用に設定されたコンパスをhに置き、円弧nを打ちます。次にjに置き 、円弧oを打ちます。そして、 n oの交点を中心として、面曲線h jをマークします。同様の手順で、図のdの部分を参照して、その点における歯の厚さの半分を取得し、図142のl mとしてマークします。次に、コンパスをそれぞれの面と側面の曲線を打つための半径に設定します。この目的のために、作業者は図またはスケールの図139のaの部分を参照し、その部分のマークからコンパスを必要な半径に設定します。

あとは、カーブを曲がるのに最適な場所を見つけるだけだ。

歯の反対側の面曲線を描きます。次に、側面半径に設定したコンパスをmに置き、円弧 pをマークし、kに置き、 円弧qをマークします。そして、 pとqの交点を中心として、側面曲線k mをマークします。歯の反対側も同様の方法でマークします。

図139には示されていない追加の目盛りや図表は、内歯車やラックの歯に合わせてコンパスを設定するための同様の距離を示しています。

次に、この目盛りの著者が様々な半径をどのように得たのかを説明する。その方法は以下のとおりである。まず、200個の歯を持つ車輪に、同じピッチの200個の歯を持つ別の車輪を転がしたときに得られる歯の曲線の形状を与える。次に、同じピッチの10個の歯を持つ車輪をその上に転がしたときに得られる歯の形状を与え、2つの曲線の中間の線を、大きな車輪の適切な曲線として採用する。[州間高速道路53号線] 10 歯のホイールに、同じピッチ円直径と歯ピッチを持つ別のホイールを転がして得られる歯の形状を与えた。次に、200 歯のホイールを転がして得られる歯の形状を与え、このようにして得られた 2 つの曲線の中間の曲線を 10 歯のピニオンの適切な曲線として採用した。この方法により、発明者は速度比が完全に等しいホイールを製造することを主張しているわけではないが、適切なエピサイクロイド曲線に最も近い近似曲線が得られると主張している。他のすべての歯数 (10 ～ 200) の曲線の半径は、まったく同じ方法で得られ、各ピッチのピニオンは 10 歯を持つものと想定されている。したがって、この尺度は互換性のある鋳造ギアを対象としている。

スケールの性質上、同じピッチのすべての歯車について歯の高さが一定であると仮定する必要があり、ウォーカー氏はこれをピッチ線からベースまでピッチの0.40、ピッチ線からポイントまでピッチの0.35と仮定した。

この方法で得られた面の曲線は、真のエピサイクロイドによるものよりも曲率がかなり大きいため、点同士が接触し始めたり離れたりするのがより容易になる。

ウォーカー氏は一対の車輪を作る際、ピッチ転がり円上の点で面の曲線を、そしてアデンダム円上の点で側面をそれぞれ打ち込み、ピッチ円に木片を取り付けてトレースポイントを保持する。各車輪の側面はトレースポイントで打ち込まれ、それによってもう一方の車輪のピッチ円に固定される。

歯の比率と歯間の間隔は通常、ピッチの回転数で表され、特定のピッチのすべての歯が、同じ厚さ、高さ、幅を持ち、同じ歯先と歯面を持ち、同じ量のクリアランスを持つようにする。

歯車の歯に関していう「クリアランス」とは、一方の歯車の歯と他方の歯車の歯の間の隙間、つまり歯の幅と歯間の隙間の幅の差を意味します。

図143
図143。

このクリアランスは、図 143のaのように歯の側面に存在し、 bのように歯の頂部と歯間部の底部または根部の間に存在します。ただし、単にクリアランスという用語が使用される場合、それはaのような側面のクリアランスを意味し、 bのクリアランスは通常、上面および下面のクリアランスと呼ばれます。クリアランスは 2 つの目的で必要です。1 つ目は、機械で正確な形状と寸法に切削された歯の場合、一方のホイールの歯がもう一方のホイールの歯間部に引っかかるのを防ぐため、2 つ目は、鋳造された歯の場合、鋳造者の型で鋳造する際に生じる歯の不完全さを許容するためです。機械で切削された歯の場合、クリアランスの量は最小限です。

歯が完全に揃った状態で鋳型に取り付けられた状態で鋳造されるホイールでは、クリアランスを最大限に確保する必要があります。なぜなら、まず第一に、鋳型から鋳型を取り外しても鋳型の歯に損傷を与えないように、鋳型の歯をテーパー状にする必要があるからです。そして、このテーパーの量は、機械で成形された歯よりも大きくなければなりません。なぜなら、鋳型を手で完全に垂直に持ち上げると、必ず鋳型に損傷を与えてしまうからです。この場合、鋳型職人は、鋳型工具と目視、あるいは専用の木片に歯と隙間を作って鋳型を修復します。しかし、この場合でも、歯の同心度が維持される可能性は低いでしょう。

このテーパーによって、各ホイールの直径は片側がもう一方の側よりも大きくなることは明らかであり、歯の真の曲線を維持するために、ピッチ円はそれに応じて小さく作られます。しかし、ホイールを軸にキーで固定する際に、一対のホイールの2つの大きな直径が互いに作用するように配置すると、一対の歯はホイールのその側でのみ接触することになります。これを回避し、歯が幅全体にわたって接触するように、ホイールは一方の大きな直径が他方の小さな直径と作用するように軸上に配置され、各ホイールのテーパー量は、相対的な直径に関係なく同じになります。これはまた、上下左右のクリアランスを均等に保つことにも役立ちます。

第二の欠点は、砂型や鋳型の中で型を緩めて手で取り出せるようにするには、型の中で型を叩く必要があることです。叩くことで鋳型の砂が押し戻され、型が緩みます。通常、この叩く量は鋳型職人の判断に完全に委ねられていますが、鋳型内で各方向に均等に型を動かすための指針はありません。そのため、完成した鋳型は、叩く際に車輪が最も大きく動いた方向の円周の半径が大きくなる可能性があります。また、木型は時間の経過とともに収縮して真円度が失われやすく、鉄型でさえ完全に反りがないわけではありません。さらに、鋳造された金属は、冷却時に一方向の収縮が他の方向よりも大きくなる傾向があります。ウィリス教授は、パターン成形鋳造歯車に通常許容されるクリアランス量を次のように示しています。歯の全深さはピッチの 7/10、ピッチの作動深さは 6/10です。したがって、ピッチの 1/10が上下のクリアランスとして許容され、これは図 143のbで示されている量です。ウィリス教授が実務で通常見られるものとして示した側面クリアランス量は次のとおりです。「歯の厚さはピッチの 5/11、スペースの幅は6/11です。したがって、側面クリアランスはピッチの 1/11に等しく、3 インチピッチでは各ホイールで 0.27 インチに相当します。」これを概算値で1/4インチとすると、歯の厚さは1 1/4インチ、間隔の幅は1 3/4インチ、つまり3インチピッチで1/2インチのクリアランスとなります。これは、粗いピッチのホイールでは、現代の鋳造精度を考慮すると明らかに必要以上の量であり、ウィリス教授の時代の不完全な鋳造方法には適していたとしても、その量は変わりません。鋳造者の型でパターンを叩くと、歯の厚さが減り、間隔の幅がやや広くなり、その分パターンに許容される横方向のクリアランスが増加します。このようにして得られるクリアランスは、例えば直径2インチの小さなホイールにはほぼ十分です。さらに、叩く量はホイールの直径に比例しないことにも注意が必要です。したがって、直径2インチのホイールでは、叩くと型のサイズが約1インチ大きくなります。1/32インチ。しかし、直径2インチごとに1/32インチ の割合で考えると、6フィートのホイールでの叩きは1 1/16インチになりますが、実際のところ、6フィートのホイールでは、叩きから金型が最大でも1/8インチ以上拡大することはありません。

したがって、クリアランスの量をホイールの直径に比例させ、クリアランスをできるだけ小さくすることが、要求事項により合致することは明らかである。こうすることで歯の強度が増し、厚みが減少するだけでなく、クリアランスによって高さも増加するため、歯が弱くなることは明らかである。

上円状歯では、図143のc、dのように、歯根の角をフィレットで埋めて強化するのが一般的です。[州間高速道路54号線] 生成円の直径がベース円に比べて非常に小さく、歯の根元が広がった歯が形成される場合は、これは必須ではありませんが、歯に放射状の側面がある場合には特に有利です。この場合、フィレットは歯が広がっている場合よりも側面に沿ってさらに上方に伸びる可能性があります。なぜなら、図 47に示すように、放射状の側面を持つ歯では作用面の長さが最小であり、セットの中で最小のピニオンは放射状の側面を持つものであり、さらに接触する歯の数が最も少ないため、最も弱く、角のフィレットによって得られるすべての強化が必要であり、場合によってはピニオンの側面にフランジを追加する必要があり、このようなギアは「シュラウド」と呼ばれます。

ウィリス教授は、一般的な診療で見られる歯とピッチの比率を次のように述べている。

ピッチラインまでの深さ 3/10​​ の ピッチ。
作業深度 6/10​​ 「 「
全深度 7/10​​ 「 「
歯の厚さ 5/11​​ 「 「
空間の広がり 6/11​​ 「 「
ピッチラインまでの深さは、もちろん歯冠先端部の高さと同じものであり、歯の中心を通って、歯面の曲線に沿うのではなく、放射状の線に沿ってピッチラインまでの点からの距離を測定します。

加工深さに関して、図42および図44に示すよう に、先端部の高さは一定のままで、創成円の直径に応じて変化します。

図144
図144。

これらの比率、またはピッチに対して固定関係を持つ他の比率から、スケールを作成し、コンパスを設定するためのゲージとして使用し、スケールの範囲内の任意のピッチの歯をマークすることができます。図 144 の垂直線a bが描かれ、歯のピッチを表すためにインチとインチの端数でマークされます。 a bに対して直角に、線b cが描かれ、その長さは歯の深さ全体に等しくなります。スケールの最も粗いピッチは 4 インチなので、これは4 インチの7 ⁄ 10になります。線c の端からa への対角線を引くと、4 インチまでの任意のピッチの歯の深さ全体が得られます。したがって、4 インチのピッチの深さ全体は水平線b cの全長になります。 3 インチピッチの場合の全深さは、図の右側の線a b上の 3 から線a cまで伸びる水平線の長さになります。同様に、2 インチピッチの場合の全歯の深さは、2 からa cまで伸びる水平線の長さになります。歯の有効深さはピッチの6 ⁄ 10なので、 bから6 ⁄ 10 4 インチの距離にある交線cから対角線を引きます。他のピッチの有効深さは、ピッチの線から歯の有効深さの対角線まで (そのピッチに対応する水平線に沿って) 測定することで得られます。歯の厚さはピッチの 5 ⁄ 11 で、その対角線 は線b c上で( b から) 5 ⁄ 11 4 の距離にあり、他のピッチの厚さは、前述と同様に、それらのピッチに対応する水平線上で得られます。

図145
図145。

平歯車を鋳造するための鋳型を作るためのパターンの構造は、図145の断面図および平面図に示されているとおりです。これらのパターンの構造方法は、そのサイズによって多少異なります。大きなパターンは歯を別々に製作し、ホイール本体はアーム、ハブ、リム、歯をそれぞれ形成する別々の部品から作られます。直径 6 インチ以下のピニオンパターンは通常、一枚の木材から作られ、その場合、木目は歯の高さの方向に沿う必要があります。旋盤で部品を回転させるためのチャックまたはフェースプレートは、ピニオンよりも直径が小さくなければなりません。これは、両側に工具を当てて両側のピッチ円を打つことができるようにするためです。歯の根元または深さを示すための第 2 の円も打たれ、必要に応じて、図 130で説明したように、コンパスで歯の曲線を打つための追加の円も打たれます。これらの円はすべてパターンの両側に打刻され、パターンはわずかに先細りのままにしておくので、[州間高速道路55号線] 金型から容易に取り出せるように、パターンの片側はもう一方の側よりも直径が小さくなければなりません。直径の縮小はすべてパターンの同じ側で行われます。次に、ピニオン本体をピッチ線に沿って、歯の数と同じ数の等しい部分に分割します。次に、歯の曲線は、歯車の歯の曲線に関する説明で説明されている方法のいずれかによってマークされます。次に、歯の先端に沿って、定規とケガキを使用してフェース曲線の上面をマークし、これらの線からピニオンの反対側に曲線をマークし、スペースを切り取り、歯を突き出させます。アームのないより大きなピニオンの場合、ハブまたは本体は、2 番目のコースのジョイントが最初のコースのジョイントと切断されるように、四分円のコースで構成されます。

四分円を接着し、全体が形成されて接着剤が乾いたら、旋盤で歯の根元の直径まで削ります。次に、歯を形成する木片を平らに削り、片面をホイールの円に合うように中空の曲線にします。ホイールの円周を、歯の数と同じ数の等分割点に分割（ピッチオフと呼ばれる）し、これらの点で、ピニオンの半径面にしっかりと背面を当てた定規を使用して線を引きます。このとき、刃を分割点に合わせ、その点をピニオンと正確に平行な線に変換するガイドとして機能します。このようにしてすべての分割点が線に変換されたら、図 145の aで示されているように、歯用のブロックをピニオン本体に接着します。別の方法として、図 145のbのように、歯をピニオンにアリ溝で取り付ける方法もあります。歯ブロックが設定された後、工程は既に説明したとおり、ソリッドピニオンの場合と同じです。

図146
図146。

図147
図147。

図148
図148。

図149
図149。

図 145に示すような車輪の構造は次のとおりです。リムrはセグメントで組み立てる必要がありますが、セグメントの列がアームの平らな側面に届くほど高くなったら、旋盤で内側の直径に削り、図のoに示すようにアームを挿入します。次に、残りのセグメントの列を追加します。次にアームを挿入し、最後に追加したセグメントの内側を上向きに削り、リムの外側を削ります。次に、図に示すように、アームの両側にハブを半分ずつ追加します。次に、アームのリブcを追加し、角をフィレットして本体を完成させます (歯を受け入れる準備が整います)。歯を取り出す優れた方法は次のとおりです。図 146に示すように、歯より約 5 ～ 6 インチ長く、約 3 インチ深く、ピッチ線で必要な歯の厚さ以上の厚さの硬材を成形します。エッジb cに平行に、歯の深さに必要な分だけb cから離れた位置に線a dをマークします。部品のほぼ中央に、ホイールリムの幅に等しい距離だけ離れた線a bとc dをマークし、これらの線に 2 つの鋸切りを入れます。歯車の半径より 1 インチまたは 2 インチ長い板を用意し、図 147に示すように、木片 (ボックスと呼ばれる) を板にしっかりと挿入します ( eは ボックスを表します)。板上の点fをホイールの中心とし、fからボックスの中心を通る放射状線rを引きます。中心fから、トラメルを使用して、歯の深さを示す線g g、ピッチ線h i、および線j k (必要に応じて、図 129に示すように、歯のカーブを叩く線も) をマークします。放射状線rから中心として、ピッチ円上に複数の歯の分割点をマークし、複数の点間の間隔の精度、および1点から次の点までの間隔の精度をテストできるようにし、図のようにボックスの端に歯の曲線をマークします。ボックスをボード上で上下反転させ、ボックスのもう一方の端に同じ方法で歯をマークします。ボードから取り外したボックスは、歯を成形する準備ができたら、側面を線に合わせて削る必要があります。歯は、ピッチ線で長さ、幅、厚さを次のように取得します。歯を切り出す木材は、非常にまっすぐな木目である必要があり、まずピッチ線での歯の幅と厚さよりわずかに大きいストリップに切り出す必要があります。これらのストリップ（長さは約2フィートである必要があります）は、次に側面をピッチ線での歯の厚さに非常に近い厚さまで削り、ホイールリムの曲率に合うように片方の端をくぼませる必要があります。これらの帯状材から、ホイールリムの幅よりわずかに長いピースを切り出し、これらが歯を形成する。次に、ピースの両端をホイールリムの正確な幅に削る。この削り作業を容易にするために、図148および149に示すように、ピースまたはブランク歯のいくつかをフレームにセットすることができる。図148および149では、aはブロックb bが取り付けられた ピースである。cはs sのネジで固定されたクランプであり、1、2、3、4、5、6はブランク歯の端である。クランプはホイールリムの幅と同じである必要はない。[州間高速道路56号線]図 148 のように歯を作るが、 aとb b のピースの 幅をホイール リムの幅と等しくしておくと、ブランクの歯の端を削るためのテンプレートとして機能する。b bの端は黒鉛で塗っておくと、鉋の刃が削った場合にすぐにわかるので、歯と一緒にb b を削ってしまうのを防ぐことができる。ブランクの歯は、図 146に示すように、箱に別々に配置してネジで固定する。この図では、s はネジ、t はブランクの歯である。歯の側面は、箱の表面と同じ高さになるように注意深く削る必要がある。ホイールのリムは、図 150に示すように、ホイールの歯の数と同じ数の分割にa、a、aなどで分割され、完成した歯は、各歯の同じ側面が線aのいずれかに正確に接するように接着される。接着剤は数箇所にのみ塗布し、根元の厚さの中央に塗布してください。接着剤がはみ出して線aを覆い隠し、歯を線に正確に合わせることが難しくならないようにするためです。歯がすべて乾いたら、釘でリムにさらに固定する必要があります。輸送が困難になるほど大きな車輪は、複数のセクションで構成されており、各セクションは通常、両側に同じ長さのリム円弧を持つアームで構成されているため、リムセグメントがボルトで固定される接合部は、2 つのアームの中間になります。

図150
図150。

しかし、継ぎ目が歯の厚みではなく歯間スペースの中央に配置されていれば、これは必ずしも必要ではありません。場合によっては、リム部分の円弧の長さが不均等になることがあります。その場合は、最も長い部分に合わせて型を作り、鋳造時に短い部分に不要な歯を鋳型工が塞ぎます。こうすることで、型の切断や変更が不要になり、必要に応じて他のホイールにも使用できます。

歯車切削機で歯車の歯を切削する場合、歯の正確な間隔は機械自体のインデックスプレートと歯車機構によって決まります。しかし、歯車に歯を鋳造し、鋳造用の型を作る場合は、歯の厚さと歯の間隔の幅を示す分割点を通常は手作業でマークします。これは、歯車の直径が大きすぎて、通常製造されているサイズの割出機に入らない場合に必要となることが多いのです。

歯車のピッチ円を手作業で正確に切り出すには、忍耐力と熟練した操作技術の両方が必要ですが、その時間と労力は十分に報われます。なぜなら、間隔の正確さこそが、良質な歯車の第一の要件だからです。

円周上の任意の一点から始めて、コンパスを一方向に連続的に動かしていくと、コンパスの針が正確に元の点に戻るようにコンパスを設定するのは非常に難しい。なぜなら、コンパスの針を1/200インチずらして設定すると、 200分割された円では最後の目盛りが1インチずれてしまうからである。したがって、このようにして多くの分割点を持つ円を正確にマークしたり分割したりすることは、コンパスの針の調整の微調整だけでなく、何度も試行錯誤を繰り返すと円周上に多くの目盛りが残ってしまい、真の目盛りと偽の目盛りを区別できなくなるため、ほとんど不可能であり、実用的ではない。さらに、コンパスの針は、偽の目盛りが真の目盛りに近づくと、偽の目盛りに飛び移ったり落ちたりする傾向がある。

図151
図151。

図151には、円周を分割数で割ってコンパスをその商に合わせる方法よりも、コンパスの針をより正確に設定できる構成が示されています。なぜなら、そのような計算では、分割点から分割点までの直線距離ではなく、円弧に沿って測定された分割の長さが得られるからです。

図151の構成は次のとおりです。p p は分割される円の一部であり、abは円p pの点cに接する直線です。点 dは、 p pの円周を分割数で割った値だけ c から離れた位置にあります。この距離 c d の 4分の1 を取り、cから点eをマークします。コンパスの一方の針をeに、もう一方の針を dに置き、円弧を描きます。[州間高速道路57号線] d f 、そしてfからc までの距離gは、円を正しく分割するためにコンパスを設定する距離です。コンパスをこの距離gに設定すると、コンパスの 1 つの針をcに置き、弧f hをマークすることができます。弧hと弧dの間の距離は 、直線a b上で測定され、円p pに沿って測定された点c、fと、gのように直線を横切って測定された点の差になります。

図152
図152。

しかし、この方法で設定した一対のコンパスは、コンパスの針を線上やマークされた点上に置く際に多少の誤差が生じるため、完全に正確ではありません。そのため、コンパスを円周に沿って動かす必要があり、これを行う最良の方法は次のとおりです。図 152のaから始めて、コンパスの針を円の線と正確に一致させるように注意しながら、点b、c、 dなどを連続的にマークし、円に含まれる分割数の半分をマークして eに到達します。再びaから始めて、同様の分割 (全体の半分) f、g、 hをマークしてiに到達し、2 つの線e、iの間の中心kが、開始点である点aの直径の反対側の点の真の位置になります。これらの点はすべて円の内側にマークされており、後からマークされる点と区別できるようになっています。

図153
図153。

図154
図154。

読者は、 図 153に示すように、点 a から始めて、片側に線 b、c、d を、もう片側に線 e、f、g をマークし、円上の g と d の交点または中心が 点kの真の位置となるように、コンパスを円の半径に合わせてマークする方が、より迅速で、おそらく誤差も少なくなることに気づくでしょう。 平面上に描かれた円の場合、この方法は有利かもしれません。また、十分な大きさのコンパスが手元にない場合は、トラメルを使用することができます。しかし、私たちの説明は、滑車の面や小さなリングや円筒の外側など、コンパスの使用が実際的でない円周上に等間隔の点をマークする場合にも適用されることを意図しています。確かに、熟練した人は、指示通りにコンパスを調整し、図 152のマークb、c、c のうち3 つまたは 4 つをマークし、コンパスを両端のマーク間の距離まで広げ、以前と同じように中心kを見つけることもできますが、通常、節約できる時間は手間をほとんど取りません。このような場合に時間を節約するためにできることは、穴がかなり近い場合は、コンパスを調整した後、図 154に示すように 3 つまたは 4 つのスペースをマークすることです。点aから始めて、点b、 c、dをマークし、次に別のコンパスをaとdの間の距離に設定し、d から片側、 aからもう一方の側に f からlまで、 mからtまでのマークをマークして、点kを得ます。この方法は、特定の作業においては迅速かつ正確ではあるものの、直径が小さく、隣接する2点間の距離が円周の最大1/20である円周作業には適用できません。これは、金属表面とコンパスの針との角度によって、コンパスの針が金属に印を付けるのに必要な圧力の結果として、針が大きく開いてしまうためです。これは、図155を参照すれば容易に理解でき ます。aはコンパスの固定点、bはコンパスの目盛り点またはマーキング点を表す。

図155
図155。

図152の円上の2つのマークeとiの間の距離で示されるコンパスの誤差は 非常に小さいため、コンパスの脚を動かして修正することは現実的ではありません。したがって、図に示すように、外側のポイントをオイルストーンで研磨し、それらをより近づけることで調整を行います。

図156
図156。

図157
図157。

点kを見つけたら、（最初にマークしたマークと区別できるように円の外側に）b、c、 d、 …、 gまでの分割をマークします（図 156） 。bとgの間の分割数は、円全体の分割数の 4 分の 1 です。次に、kから始めて、図のmに到達する分割数の 4 分の 1 をマークし、点 3 を作成します。円の反対側で同様の操作を行うことで、点 4 の真の位置が得られます。点 3 と 4 を得る際に、コンパスが完全に正確でないことが判明した場合は、必要な調整を行う必要があります。ここまでで、4 つの真の位置が得られ、それぞれの位置を得る過程がコンパスの針の距離の正当性を証明するのに役立ったことがわかります。これらの 4 つの点から、同様の手順で進めることができます。[州間高速道路58号線] 穴やそれらの間の点をマークする方法。そして、そのサイズの円上にマークできる限り、全体は正確になります。ただし、円周面ではなく平面上で数学的な精度が要求される場合は、図 157に示すように、より大きな直径の円上でマークすることができます。図 157 の円aを 偶数個の等間隔の点にマークする必要があり、点が近接しているためにコンパスでマークすることが困難になる場合 (上記のように)、より大きな直径の円b bをマークし、その上にマークを行い、円の中心と直径の両側にマークされた点と交差するように定規を置いて、小さな円を横切ってマークを移動します。したがって、図 157では、小さな円上の線 1 と 2 は、外側の円上の 1 と 4 を通る線から得られます。そして、大きい円が小さい円の3倍の大きさだと仮定すると、後者の真実からのずれは、前者の真実からのずれのわずか3分の1になる。

この例では、分割数が偶数であると仮定しているため、図152の点kは点aと正反対の位置にありますが、分割点の数が奇数の場合はそうはならず、以下の2つの方法のいずれかで進める必要があります。

図158
図158。

図 158には、17 個の等間隔の点で分割する必要のある円が示されています。点 1 から始めて、円周の外側に点 2、3、4 など、点 9 まで印を付けます。再び点 1 から始めて、点 10、11 など、点 17 まで印を付けます。次に、コンパスを 17 と 9 に当ててみると、点が近すぎることがわかります。そこで、別のコンパスのペア (最初のペアのセットを乱さないように) を用意し、点aで示されるように、9 と 17 の間の中心を見つけます。次に、最初のコンパスのペアのセットを、判断が許す限り正確に修正し、点aから、2 番目のコンパス (最初のコンパスの新しい間隔の 1/2 に設定) で点b、cを印を付けます。最初のコンパスのペアで、bから始めて、 d、eなど、点gまで印を付けます。そして、 iから分割点h、i 、…c をkまでマークします。コンパスが正しく設定されていれば、kとgは円上で交わります。ただし、 5 のようにkとgの中間点をマークすることもできます。再び点cとiから始めて、同様の方法で円の反対側をマークし、線pとqを作成します。これらの線の中間点 (まだコンパスが完全に正しく設定されていない) が、別の分割点の正しい位置です。コンパスを再度修正した後、それぞれbと 5 から始めて、点 7 をマークし、再びコンパスを修正します。次に、cとpとqの間の点から中間点をマークすることができ、すべての分割点が作成されるまでこれを繰り返します。この方法はほとんどの実用的な目的には十分正確ですが、図 159に示す方法は、分割点の数が奇数の場合により正確です。点iから始めて、必要な穴の数の半分を片側に印を付けて点 2 に到達したとします。次に、再び点iから始めて、必要な穴の数の残りの半分を印を付けて点 3 に到達します。次に、点 2 と点 3 の間の距離にコンパスを適用します。その距離がコンパスの目盛りと正確に一致しない場合は、必要な調整を行い、正しい調整が得られるまで何度も繰り返します。

図159
図159。

この場合、線を引くことが非常に重要です。[州間高速道路59号線] 各試行はすべて円の同じ側で同じ長さですが、前の試行でマークされた長さとは異なります。たとえば、図 159の左側の線a、b、 c、dは最初の試行で作成された線を表し、e、f、 g、hは 2 番目の試行で作成された線を表します。調整が完了したら、最後の試行は、線i、j、 k、lで示されているように、円の外側または反対側で行います。 1、2、3 とマークされた 3 つの真の点を取得したら、偶数個の分割の場合と同様に中間の分割をマークしますが、偶数個の分割を持つ円の場合のように、点 1 の反対側に点の代わりにスペース 2 と 3 が存在します。

このようにして得られた等分割点は、歯の曲線をマークする方法に応じて、歯のピッチ円の中心、または歯の片側の中心として使用できます。例えば、テンプレートを使用して歯の曲線をマークする場合、マークは歯の側面を表すものとして最も有効に使用でき、使用するテンプレートの種類に応じて、歯の厚さをマークすることも、マークしないこともできます。したがって、図21に示すテンプレートを使用する場合は、テンプレートを分割線またはマークに一度設定するだけで、歯間スペースの両側の歯の側面をマークできるため、他のマークは使用されません。しかし、図81に示すようなテンプレートを使用する場合は、テンプレートを各マークされた線に設定できるように、最初の線から歯の厚さに等しい半径だけ離れた場所に、2番目の線のセットをマークする必要があります。ウィリス歯牙図またはロビンソンテンプレート歯牙図を使用する場合も、2番目の線のセットが必要になります。ウォーカー尺度を使用する場合、図142のgのように、等分割点を通る放射状の線をマークする必要があり、図142に示すように、ピッチ円上の点と歯根における歯の厚さをマークする必要があります。

しかし、歯の曲線の弧をコンパスでマークする場合、これらの弧を打つ中心の位置は、図130に示したように分割点からマークすることができます。

図160
図160。

ベベルギアホイールを鋳造するための型を作る。ベベルホイールのペアがそれぞれのシャフト上で噛み合っているとき、図示したように、各ホイールのすべての歯は一点に傾斜します。そのため、型製作者は、ホイールが動作する条件を表すスケッチを板に描きます。この種のスケッチを図160 に示します。図では、 a、b、c、 dはベベルピニオンの本体の断面を表しています。f gはピニオンの片側の歯の点、e は反対側の歯の点であり、h i は2 つの歯のピッチ線です。したがって、点線で示されるように投影された円錐面、点、ピッチ線、およびスペースの底面はすべてxで交わります。x は、シャフトの軸が交わる点を表します。

図161
図161。

ホイールを鋳造するための木型を作る場合、作業者が歯を取り付ける本体 a b c d に必要な円錐の角度を取得する際に参照できるように、これらの線を製図板にマークするのが一般的です。次に、ピニオンの直径が十分に小さく、本体a b c d をセグメントごとに組み立てるのではなく、1 つの部品から形成できると仮定すると、操作は次のようになります。面d cを旋盤で削り、部品を旋盤チャック上で反転させ、面a bを旋削し、円錐の先端がホイールと正確に一致するように中央にわずかな凹みを残します。次に、ベベルゲージを角度ab cに設定し、本体の円錐をゲージと角度が一致し、必要な直径になるように旋削し、歯がしっかりと食い込むように表面を真直ぐにします。旋盤で面d c を回転させながら、円錐の円周に沿ってd cの近くに細い円を描き、その線上にコンパスで歯の間隔を刻みます。この円または線をホイールの歯の数と同じ数の等間隔の点に分割した後、分割点をホイールの円錐面を横切る線に描く必要があります。通常の直角定規はこの目的には適さないため、適切な直角定規を次のように即席で作ります。 図 161では、実線の輪郭が歯を受け入れる準備ができたピニオンの本体を表し、a b はコンパスで間隔を刻む、または分割するために必要な円を表します。a b上に 任意の点cを中心として取り、コンパスでその両側に等間隔の 2 つの線をd、 dとマークします。d、dをそれぞれの中心として、 f で交差する2本の線を描き、 fでの線の交点とcを結ぶ線を引きます。このようにして引かれた最後の線は、歯が配置される位置になります。したがって、ホイールには歯を含むために必要な数の線が必要となり、ピニオンの周囲全体にこれらの線に沿って配置された歯の側面は、図160のxを指すピッチ線とともに、適切な位置に配置されます。

図162
図162。

図163
図163。

図164
図164。

しかし、歯ごとにこれらの線を作成するのにかかる労力を避けるために、他の2つの計画を採用することができる。1つ目は、図162に示すような正方形を作成し、その面f fを図161の表面cに適合させ、その刃の縁を[州間高速道路60号線] 参照される線と一致するように、刃の端をd dのように分割点ごとに順次一致させ、各歯の長さの位置を示す線を引くことができます。 2 番目の方法は、旋盤からピニオン本体を取り外す前に線a bを分割し、前述のように 1 つの歯の線を作成することです。次に、木片をハンドレストの表面に置くと、上面が図 163に示す線と一致するように配置し、wは木片、a、 b、cなどは参照される線です。歯を本体に接着して釘で留める場合は、まずブロック状に切り出し、完成時よりも各方向で少し大きく残し、円錐に接する面を円錐に合うようにくり抜きます。次に、ブロックを本体に接着し、各歯の同じ相対面を線に沿うように配置します。接着剤が乾いたら、ピニオンを再び旋盤で回し、この場合、歯の円錐のゲージを図 160 の線 e、f、g に合わせます。次に、歯の端 にピッチ円を打つ必要があります。これで、旋盤加工されたホイールに歯の曲線をマークする準備が整いました。次に、円錐の大きい方の端で、ホイールを歯の数と同じ数の等間隔の点に分割し、これらの点から、同じ相対的な側に、分割点から歯の必要な厚さに等しい距離だけ離れた第 2 列の点をマークします。これらの点から、円錐の大きい方の端で歯の輪郭 (歯を形成するブロックの端) を描きます。次に、図162に示す定規を用いて、歯の先端を円錐の小端に転写し、小端のピッチ円の縮小直径に比例した中心と距離を取りながら、小端の歯の輪郭をトレースします（図160参照）。図160では、jには大端用にマークされた3つの歯、 kには小端用に マークされた3つの歯があり、 p pはピッチ円を表し、r rは方位を示す円です。ベベルピニオンの歯は、図164に示すように、アリ溝によって取り付けられる場合もあります。利点と欠点の両方がある計画です。木材は木目に沿って収縮するよりも木目に直交する方向に収縮する方が大きいため、木材の膨張または収縮（大気中の湿度の変化に伴って必ず発生します）のたびに歯の木目が本体の木目と交差すると、膨張と収縮の不均等さにより両者の間に動きが生じ、歯が緩んだり動いたりします。しかし、アリ溝を使用すると、歯は適切な位置に保持されながら、歯が長手方向に自由に動くことができるため、動きに対応できます。また、鋳型を作る際に、型を取り外したときに鋳型の歯の1つが折れたり落ちたりした場合は、型から歯を取り外し、鋳型職人が破損した部分を再び構築するために使用できます。また、ベベルピニオンの歯の側面曲線のアンダーカットが大きすぎて、型を損傷せずにパターン全体を型から取り出すことができない場合は、アリ溝歯を描き、パターン本体を最後に型から取り出すようにすることができます。一方、アリ溝は、大きな車輪に適用するとコストのかかる構造です。歯をアリ溝で固定する場合は、構造は次のように変わります。アリ溝の木製テンプレートを切り出し、歯の根元の厚さより少し狭くして、図 163の線a、 b、cのいずれかから、アリ溝の端と歯の根元の側面との間に許容されるマージンと同じ距離で円錐上にテンプレートを配置し、図 162に示す直角定規を使用してテンプレートを真直ぐにし、アリ溝溝の位置を表す本体線を円錐の表面に沿って描きます。このように描かれた線は、テンプレートの側面が平行で、各側面が直角に設定されていることを条件として、 xに向かってテーパー状になります(図 160 )。本体が旋盤にある間に、アリ溝の深さに合わせて両端に円を打つことができます。この円はゲージとテンプレート用に切り出され、歯がどのアリ溝にも交換できるようにします。アリ溝の底面は円形である必要はなく、平らな方が作りやすいです。アリ溝のピースまたはストリップを溝にはめ込み、円錐または本体の面からわずかに突き出るようにします。突き出た点が本体の円錐と同じ高さに旋盤で削られたときに、旋盤で回転している間も位置を維持できるように、十分にしっかりと引き込みます。次に、接着歯の場合と同様に歯を取り外し、アリ溝を追加し、それぞれに位置をマークし、最後に歯を形に切り出します。

図165
図165。

ベベルゲージで円錐をテストするには大きすぎるホイールの場合、図 165 に示すように、必要な角度で立てた 2 枚の木片を釘で打ち付けて木製ゲージを作成することができます。この図はThe American Machinistから抜粋したものです。または、デッドセンターcと定規を次のように使用できます。図では、ペアのもう一方のホイールがbで点線で示されており、デッドセンターは[州間高速道路61号線]aとbの軸が交わる 点に設定されます。したがって、 aの円錐の最大直径を正しいサイズに回転させると、図示のように適用した定規が円錐に平らに接し、デッドセンターeの点に接したときに円錐は正しいものになります。ただし、ピニオンbは原理を説明するために導入されただけであり、明らかに実際にはこのように適用することはできませんが、 eを設定するまでの距離は半径aです。

斜め面取り。[9] —軸の軸が直線ではなく互いに傾斜している場合、単一のベベルギアのペアによって軸に接続して運動を伝達することが提案されている場合、歯は接触できるように円錐台の底面に対して傾斜していなければなりません。

[9]「技術者および機械工の助手」より。

図166
図166。

接円錐の与えられた円錐台上の接触線を求めるには、図 166 を円錐台の平面とし、a を中心とします。軸間の最短距離 (偏心率と呼ばれる)に等しいa eを設定し、それをcで分割して、円錐台の平均半径と、円錐台が作用する円錐台の平均半径の比がa cとなるようにします。 c pをa eに垂直に引き、円錐面の円周とmで交わるようにします。円錐台の底面に対しても同様の操作を行い、 c mに平行で中心から同じ距離a c の線を引き、円周とpで交わるようにします。

線分p cは明らかに歯の方向線である。また、反対方向に同じ傾斜を持つ線分c qを用いることもできるが、2 つの車輪を配置する際には、傾斜が一致する方向のペアを採用する必要がある。

図167
図167。

図 167は、車輪の輪郭を描くこの方法を一目で明らかにします。この図では、線a eは図 166で同じ文字で示された線に対応し、 cでの分割は指示された方法で決定されます。このようにして線 c m の方向が見つかると、dまで無限に引きます。この線に平行に、点cからeをeまで引き、この線上に 2 番目の車輪の中心を取ります。線c m d は歯の方向を示します。中心aから半径cの円 を描くと、車輪の歯の方向はcのようにその円に接線になります。同様に、線e d上に中心eを取り、半径e d、c e の円を描くと、2 番目の車輪の歯の方向はdのようにこの円に接線になります。

このようにして歯の方向がわかったら、これらの輪郭は通常のベベルホイールの場合と同様に、同じ精度と容易さで形成できます。必要なのは、ベベルホイールの場合と同様に歯の曲線を見つけ、全く同じ構造に従うことだけです。ただし、円錐を横切る線を示す正方形（図 162）は、直角ではなく歯の角度に設定する必要があります。この角度は、図 167 に示す構造によって見つけることができ、そこでは線d cで表されています。しかし、歯を形成するブロックの底面は、図 167 の線 d c に沿って円錐に接するように湾曲させる必要があることは明らかであり、これは2つの歯を接し、実際の表面を試してテストすることによって最もよく行うことができます。

次に、図148に示す枠内に1番と6番の2本の歯を配置し、中間の歯をそれらに合わせて削り出す。

図168
図168。

ベベルホイールのパターンが大きすぎて一体で製作できず、複数のパーツを組み立てる必要がある場合、その構造は図168のようになります。図168では、左側にセグメント1、2、3、4、5などのコースが示されており、そこからリムが組み立てられます（平歯車の場合と同様）。右側には、歯cが所定の位置にある完成したリムが示されています。

歯本体の長さはb b′で示されるホイールの面の長さです。ここで、歯を囲むすべての線は点xに収束する必要があります。次に、図146の平歯車の歯について説明したように、ボックス内の面と側面の曲線に合わせて歯を成形すると仮定すると、図 168でa、a は、[州間高速道路62号線] 底がb b′で、箱の上部がcで、箱の中に歯があり、その両端がb b′の箱の開口部を満たしている場合、 b′の箱の側面の曲線はfに示す形状でなければならず、箱の側面の曲線 (長さの点bで) はgに示す形状でなければならず、 gとuに側面図で示されている歯は 、 b′のホイール リムの外側とbの内側の歯の形状を表しています。このようにして側面が正しい形状の箱を作ったら、その中に歯を配置して削り落とすことができ、すべての歯に同じ曲線を与えることができます。

歯の間隔の調整と固定は、ベベルピニオンの場合と同様に行うことができる。

図169
図169。

無限ねじ、ウォーム、または接線ねじを鋳造するための型を作るには、旋盤でウォームまたはねじ山を切削する必要があります。—型の縦方向の半分を形成する2つのピースを用意します。両端をペグとねじで固定し、旋盤で回転させる際に2つの半分を固定するための2つのねじ、または、大きな型の場合のように、より便利な場合はドッグを取り付けるために、両端に余分な布を残しておきます。ねじ山の上部のサイズまでピースを旋盤で削り、その後、コアプリントを旋盤で削ります。このようにして形成された本体は、ウォームまたはねじ山を切削する準備が整います。この目的のために、図169および140に示す工具が必要です。

図169に示す工具は、鋳鉄用の切削工具と同様に表面が平らであるべきですが、強度よりも研ぎやすさを重視するため、下側の傾斜角ははるかに大きくする必要があります。また、中央の鋼を削り取ることで、ペンナイフの先端のような小さな突起 a bが2つ形成されています。これらの突起は木材の繊維を切断するためのもので、切断された部分は工具の平らな部分で削り取られます。

工具に与える側面すくい角は、工具側面がねじ山やウォームを十分に避けることができるように十分な大きさでなければならず、そのためウォームのピッチによって変化する。

図170
図170。

工具の幅は、ウォーム内のスペースの最も狭い部分よりもわずかに狭くする必要があります。旋盤の交換ホイールを適切に調整して必要なピッチを切削した後、突切り工具を先端がスペースの底に達するまで送り込み、先端や突起のない四角い先端の突切り工具でウォームを必要な深さまで仕上げます。これで四角いねじ山が残ります。これをねじ山またはウォーム側で必要な曲線に切削する必要があります。切削は木材の木口で行われるため、工具の上面は、図 170のスロットaを工具に貫通させ、面取り面b、 c、dをやすりで削り、慎重に油砥石で研磨することによって鋭くする必要があります。この工具は、切削刃の長さが長くなりすぎるため、両側を同時に切削しないように、ウォームスペースの幅よりもわずかに狭くする必要があります。

さらに、型紙が非常に大きい場合は、仕上げに2つの道具が必要になります。1つはピッチラインから内側に向​​かって切り出すための道具、もう1つはピッチラインから外側に向かって形を整えるための道具です。型紙には硬材を使用することをお勧めします。

図171
図171。

旋盤工具ではなく手でねじ山を切ることに決めた場合は、パターンを前と同じように回転させ、両端のネジを外して2つの半分に分けます。ペグのない半分は、線を引くのに少し便利なので、そちらを選びます。図171のねじ山のセクションa、b、c、dをラックのように配置します。a、b、c、dの中心 を通るように、ピースを 横切るように直角線を引きます。これらの線がピッチ線と交わる点が、その側の歯の中心になります。または、e、fのように、スペースの中心を通る線を引くと、反対側の歯の中心（いわば）を通ります。この位置で、その側の輪郭を完成させます。これらの輪郭を描くと、円弧の中心がパターンの外側にあることがわかります。コンパスを支えるためには、 g hの点線で示されているような板をパターンに合わせる必要があります。

図172
図172。

図173
図173。

次に、半パターンの曲面に糸の上端を描きます。このために、厚紙などの柔軟な素材を用意し、パターンに巻き付けて仮止めします。次に、パターンに沿うように端を切り落とし、厚紙の端に両側の糸の上端の位置をマークします。厚紙を取り外し、平らな面に広げ、図172のように端にマークした点を線で結び、厚紙を以前と同じようにパターンに戻し、細いケガキ針で線を刺します。切り抜きは、もちろん線内に収まるように鋸で切断することから始めます。鋸にストッパーを取り付けると、すべての部分がほぼ正確な深さで切断されるため、作業が容易になります。このストッパーは単純な木の板で、鋸にクランプで固定できますが、鋸刃にネジを通すための穴を2つ開けておく方がはるかに便利です。仕上げには、図 173 の右と左のテンプレートpと qのペアが役立ちます。最後に、図 173 の r に示すように、3 つのスペースを取ったフォームまたはテンプレートを使用して作業を確認し、わずかな不完全さを修正する必要があります。カードに線を引くときは、右巻きか左巻きかのどちらが必要かを考慮する必要があります。彫刻では、線は右巻きの糸に適したものです。パターンの半分が完成したら、2 つの半分を合わせて、カットされていない半分をトレースし、曲面に線を引くために再びカードテンプレートを使用します。切り抜きは以前と同じです。

図174
図174。

[州間高速道路63号線]鋳造車輪の歯は、歯の曲線の精度や車輪の中心に対する歯の同心度がずれているため、回転時に騒音を生じやすい。そのため、リムに木製の歯をはめ込むためのほぞ穴を設けた車輪を片方または両方鋳造することが珍しくない。この場合、車輪はほぞ穴車輪と呼ばれ、歯は歯車と呼ばれる。一対の車輪のうち片方だけに歯車を取り付ける場合は、通常、大きい方の車輪が選ばれる。これは、摩耗に耐える歯の数が多いためである。摩耗は歯の数が最も少ない車輪で最も大きく、鉄製の車輪やピニオンはほぞ穴車輪よりも摩耗に強いことは明らかである。歯車によく使われる木材は、ヒッコリー、メープル、シデ、ニセアカシアである。歯を形成するブロックは通常、必要な寸法にほぼ切り出され、在庫として保管されます。これは、使用が必要になったときに十分に乾燥させるため、車輪のほぞ穴に取り付けた後に収縮によって緩む可能性が低くなるためです。シャンクの長さは、図 174 に示すように、車輪のリムを貫通してピンを受け入れるのに十分な長さになります。図 174では、b はブランクの歯、c は車輪に挿入された完成歯で、参照されているピンはpにあります。ただし、ほぞ穴が車輪のアームに位置する場合、ほぞ穴aに示すように、このピン穴はリムを貫通する必要があります。ただし、車輪は、ほぞ穴が車輪のアームで終わらないように設計する必要があります。

図175
図175。

ほぞ穴に歯を固定する別の方法として、図175に示すように、小端部をアリ溝状に加工し、その間に楔を打ち込む方法がある。図175では、 c cは隣接する2つの歯、r は ホイールリム、w w は2つの楔である。アリ溝加工により、楔が圧力をかけて歯をほぞ穴に押し込む。この方法は、図174に示す方法よりも優れている。 なぜなら、ピンの支持面積が小さいため緩みやすく、また、楔の方が摩耗を吸収する弾力性が高いからである。

図176
図176。

図177
図177。

図178
図178。

ほぞ穴は、まず、幅と奥行きを測るための2つのテンプレートを使用して、均一なサイズとテーパーに仕上げます。歯車を叩いたり、ほぞ穴にはめ込んだりする際に傷ついた表面が削り取られないように、歯車の深さよりもホイールからの高さをかなり高くする必要があります。この損傷をできるだけ避けるために、幅広のハンマーを使用する必要があります。銅、鉛、リグナムバイタ、または生皮のハンマーが好まれ、最後のものが最適です。歯は、図176、177、178に示すように、箱と2つのガイドで取り出します。3つの図すべてで、同じ参照文字は同じ部分を示しています。

図176において、xは歯の可動部を収容し保持するフレームまたはボックスであり、2つのガイドc dの上に載っています。鋸盤テーブルからのdの高さはcよりも十分に高く、 シャンクgに 適切なテーパーを与えるようにしています。efは丸鋸を表しています。tはボックスまたはフレームと同じサイズの平らな部材であり、フレームのほぞ穴をその側で閉じるだけの役割を果たします。tの木目は、フレームのもう一方の部材に対して直角に走るようにして強度を高めます。sは歯車をフレームに固定するための固定ネジであり、hはフレームの端がスライドするためのガイドです。これで、部材 dを丸鋸efから適切な距離に調整し、フレームの端をガイドhに接触させると、歯のシャンクの片側が鋸で切断されることは明らかです。次に、フレームを上下反転させることで、シャンクのもう一方の側を鋸で切断できます。フレームを直角に回転させると、同じ箱またはフレームから歯車のシャンクの端を鋸で切断することができ、図177に示すようにピースc、dが得られます。

図178に示すように、フレームを立てた状態で、シャンクのテーパーを切断した際に鋸が入った深さまで下面を鋸で切断します。この作業は、歯の四面すべてで行う必要があります。

この作業を1つの歯車に対して行った後、すべての歯のシャンクを削り出す前に、車輪のほぞ穴に仮組みして、その正確さをテストする必要があります。

シャンクは正しく鋸で切断されたら、ほぞ穴に嵌め込み、ホイールの表面に突き当たる1/8インチ手前まで差し込みます。この部分は最終的な回転のために残しておきます。歯車にはそれぞれの位置に番号を付け、番号の進行方向を示すために2つのほぞ穴にも番号を付けます。リムの曲率に合わせて肩部（現在は直角）に印を付けるためにフォークスクライバーを使用し、歯車のシャンクにはホイールリムの内縁と一致する線をマークします。この線はピン穴をマークしたり、シャンクを適切な長さに切断したりする際のガイドとして機能しますが、シャンクはフォークスクライバーでマークした距離分だけさらに奥まで貫通することを覚えておいてください。シャンクを貫通するピン用の穴は、歯車の肩部からの距離（ピン穴の最も近い端から測定）がホイールのリムの厚さよりもわずかに小さくなるように開ける必要があります。そうすることで、歯車が完全に締め込まれたときに、ホイールのリムの内側にピン穴が完全な円形ではなく、ピンがホイールのリムの内側にしっかりと固定され、鍵のように機能して、シャンクをほぞ穴の所定の位置にロックして引き込むことができます。

[州間高速道路64号線]静粛性が歯の耐久性よりも重要な場合、あるいは摩耗がそれほど大きくない場合は、両方の車輪に歯車を装着することもあるが、一般的には大きい方の車輪に歯車を装着し、小さい方の車輪は金属製とする。これは、小さい方の車輪の歯が最も摩耗しやすいためである。歯車を装着した車輪の歯は、通常、両方の車輪の歯の強度をある程度均等にするために、より厚く作られる。

一定時間内に車輪が伝達する動力は、車輪にかかる圧力または重量と、一定時間内にピッチ円上の点が移動する距離によって決まるため、単一ギアの車輪列では、ピッチ円上のすべての車輪の速度が等しいことから、歯車列全体で歯のピッチと厚さが均一である必要があることは明らかです。しかし、ギアが複合ギアの場合、複合ギアによるピッチ円上の速度の変化が、歯に必要な強度に重要な影響を与えます。

例えば、ピッチ円で100ポンドの歯圧を受ける歯車が毎分100フィートの速度で回転し、同じ軸に毎分50フィートの速度で回転する別の歯車とキーで接続されているとします。この場合、2つの歯車によって伝達される動力において、時間要素は一方の歯車では50、もう一方の歯車では100となります。したがって、後者の歯車（両方の歯車が駆動輪または従動輪と接触する歯数が等しいと仮定した場合）は、デューティに比例して2倍の強度を持ちます。そして、複合歯車機構では、歯車の複合化によって速度が変化すると、デューティに比例した強度も変化するようです。つまり、ピッチ円での速度が増加すると強度も増加し、逆に速度が減少すると強度は減少します（デューティに比例して考えると）。しかし、車輪が長い軸に取り付けられている場合、または車輪が軸のベアリングから突き出ている場合、軸の張力によって、角の接触は軸が固定されている場合よりもはるかに長く続く。

車輪が一定量の動力を伝達する場合、歯と歯の間の圧力は接触している歯の数に依存することは明らかですが、非常に小さな車輪、つまり連続運動を伝達する最小直径のピニオンの場合、連続的に接触している歯は1つだけであるため、各歯は、想定される摩耗限界まで摩耗したときに、全体の圧力に耐えるのに十分な強度を持たなければならないことは明らかです。しかし、ピニオンが非常に小さく、連続的に接触している歯が1つだけの場合、その接触は中心線と歯の根元に近くなり、したがって破断線に対するてこの力が小さくなるため、歯の最終的な強度は比例して増加します。しかしその一方で、車輪全体の応力が（大きな車輪のように2つ以上の歯ではなく）1つの歯の接触弧に集中するため、摩耗は比例して大きくなります。したがって、短期間のうちにピニオンの歯は他の車輪の歯よりも薄くなることがわかります。小型ホイールが作動する条件は、接触する歯の数、歯の根元からの接触点の平均てこの作用、歯の形状など、多岐にわたるため、一般的には、すべての応力が1つの歯にかかると仮定することが望ましい。そうすることで、計算結果は、1つの歯だけが連続的に接触している場合の要件を満たすものとなる。

したがって、計算によって求められる歯の厚さは、許容される極限まで摩耗した場合でも、車輪によって伝達される動力のすべてを伝達するのに十分な強度（適切な安全マージンを含む）を歯に与えるものでなければならない。

安全マージン（または安全率）、言い換えれば、歯の強度が伝達される動力の何倍であるべきかは、（車輪が作動する条件に応じて）5から10の間で変化します。

小さい方の係数は、動力が連続的かつ均一に伝達される低速時に使用できます。大きい方の係数は、車輪が激しい衝撃を受け、回転方向を反転させる必要がある場合に必要です。

図179
図179。

鋳型歯では、図179に示すように、一方の歯車の歯と他方の歯車の歯との接触は、しばしば片方の角だけで発生し、破断線は斜めの点線で示された方向になります。この角接触の原因は既に説明しましたが、歯車が摩耗するにつれて接触は歯の全幅に広がり、したがって、新しい歯車が作動し始めてから摩耗によって全幅にわたって接触が生じるまで、負荷に比例した強度は着実に増加します。図179のように角で荷重がかかり、毎秒3フィートの速度で回転すると仮定される鋳鉄歯にかかる所定の応力に対する適切な歯厚を求めるトレッドゴールドの法則は次のとおりです 。

ルール：ピッチ円における応力（ポンド）を1500で割り、その商の平方根が、必要な歯の厚さ（インチまたはインチの端数）となる。

この規則を適用して得られた結果には、摩耗に対する厚さの3分の1の許容値と安全マージンが含まれているため、算出された歯の厚さは実際の歯の厚さと一致します。さらに、この規則では、歯の幅は高さの2倍以上であると想定しており、歯の角に圧力がかかる場合、余分な幅は結果に影響を与えません（既に説明したとおりです）。

しかしながら、実際の応用においては、ピッチ円におけるホイールの直径は、一般的に、あるいは少なくとも多くの場合、応力量と同様に固定値であり、応力を固定要素として計算によって歯の厚さを求めると、必要なホイールの直径、すなわち円周は、計算で求めた厚さの歯を正確に収容しつつ、所望の側面クリアランスを確保できるような値にはならないのが常である。したがって、ピッチ円における歯にかかる応力、ピッチ円の直径、半径、または円周、およびその速度を考慮し、そこから必要な歯の厚さを導き出し、得られた歯の厚さに基づいてクリアランスの要件を満たすようにピッチを調整することが望ましい。

これらの要素から歯の厚さを推測するために、ロバートソン・ブキャナンの法則があり、それは次のとおりである。

車輪を回転させるのに必要な馬力を求め、その馬力を車輪のピッチ線の速度（フィート/秒）で割ります。その商の平方根を求め、その平方根の4分の3が歯の最小厚さとなります。このようにして得られた結果に、歯の摩耗代と、クリアランスを含む歯間幅を加算することで、車輪の歯数を決定します。

この規則に厳密に従うと、通常用いられない分数ピッチが生じ、既存のホイールで測定するのが困難になるという問題が生じる。機械工が手元に保管または在庫している鋳造ホイールは、通常、以下の 規格に準拠している。

1 インチピッチから始まり、ピッチは 3 インチピッチまで 1/8 インチずつ増加し、3インチから 4 インチピッチまでは 1/4 インチずつ増加し、 4 インチピッチ以上では 1/2 インチずつ増加します。この規則では、クリアランスがピッチに対して一定の比率になるように設定されているため、ピッチはインチの奇数分の1 になります。

したがって、歯の必要厚さを求める計算において、ピッチ円の直径が要素に含まれていない場合、ピッチ円の直径を計算された厚さに合わせて変更しない限り、規則を厳密に遵守することはできないと思われる。[州間高速道路65号線] 歯; または、クリアランス、安全率、または摩耗許容歯厚のいずれかを変更して、計算によって得られた歯厚を許容しない限り。しかし、ピッチ円の直径が、与えられた条件下で必要な歯厚を求める際に考慮される要素の 1 つである場合、ピッチは原則として奇数分数でなければならず、そうでなければ、摩耗許容値、安全率、またはサイドクリアランスの量がピッチに対して一定の比率を持つことができない。しかし、実際にはクリアランスの許容値は常にピッチの一定の割合であり、このような状況下では、状況が一定のピッチ円周を必要とする場合にできることは、クリアランスをピッチの一定の割合にするという規則に従いながら、計算によって得られた歯厚の要件に最も近いピッチを選択することだけです。この計画に従って計算で要求されるよりも薄い歯が得られる場合、安全率と摩耗許容値は減少します。しかし、各ホイールの複数の歯が接触している場合は、これはほとんど問題になりません。規則は、すべての応力が 1 つの歯にかかることを規定しているからです。しかし、ピニオンの歯数が非常に少なく、1つの歯しか接触しない場合は、計算で求められるよりも歯が厚くなるようなピッチを選択する方が良い。ただし、ピッチは接触弧よりも小さくなければならず、それによって動きが連続的になる。

しかし、ピニオンが覆われている場合、つまり両端にフランジが付いている場合、歯が強化されます。また、接触する歯の数が多いホイールよりも摩耗が大きくなるため、この覆いは、摩耗による歯厚の減少に伴う破損を防ぐための対策とみなすことができます。

以下の表は、ピッチ円における所定の応力に対する歯の厚さを示しています。これは、新品時に片方の角だけで接触していると想定される歯について、トレッドゴールドの法則に基づいて計算されたものです。

ピッチサークルにおける応力（ポンド） 。
歯の厚さ
（インチ）。
実際に車輪を製造できるピッチ
。
400 .52 1 1/8​​ に 1 1/4​​
800 0.75 1 1/2​​ 「 1 5/8​​
1,200 0.90 1 7/8​​ 「 2
1,600 1.03 2 「 2 1/8​​
2,000 1.15 2 1/4​​ 「 2 3/8​​
2,400 1.26 2 1/2​​ 「 2 5/8​​
2,800 1.36 2 5/8​​ 「 2 3/4​​
3,200 1.43 2 7/8​​ 「 3
3,600 1.56 3 1/8​​ 「 3 1/4​​
4,000 1.63 3 1/4​​ 「 3 3/8​​
4,400 1.70 3 3/8​​ 「 3 1/2​​
4,800 1.78 3 1/2​​ 「 3 5/8​​
5,200 1.86 3 5/8​​ 「 3 3/4​​
5,600 1.93 3 3/4​​ 「 4
6,000 2.00 4 「 4 1/4​​
歯車切削機で歯を切削して成形した歯車では、歯の深さ方向のどの位置でも、歯の厚さは幅方向のどの位置でも等しくなります。したがって、歯車が軸に適切にキー止めされ、歯車の幅方向のピッチ線が軸の軸と平行になるようにすれば、歯と歯の接触は歯の幅全体にわたって発生します。

これらの条件の実際的な結果として、3つの重要な利点があります。第一に、応力が歯の1つの角だけでなく歯の幅全体にわたって加わるため、歯は（一定の幅と厚さで）負荷に比例して強くなります。第二に、一定のピッチで、歯の厚さ、したがって安全マージンと摩耗許容量が増加します。これは、歯が隙間にロックされないように、隙間の両側で接触を防ぐのに十分な隙間があればよいため、隙間を犠牲にして歯の厚さを増やすことができるからです。第三に、バックラッシュのために歯同士が突然の衝撃やショックを受けることがないからです。

図180
図180。

図181
図181。

切削された歯車の歯の強度を決定する際には、歯の最も高い位置で歯面に沿って重量が配置されていると仮定すると、歯先円から歯根までのすべての点で同じ強度を持つ歯の理論的な形状は、 図 180の点線で示されている放物線になります。これは、放射状の側面を持つ歯を表しています。この場合、歯の最終的な強度は歯根の厚さによるものであることは明らかです。なぜなら、歯根の厚さはピッチ円の厚さよりも小さく、全体としての強度は最も弱い部分の強度よりも大きくないからです。しかし、放射状の側面を持つ歯は、すでに述べたように、ピニオンの半径と同じ直径の創成円で製造され、ピッチ円の直径に対する直径の比率を持つ創成円では側面の作用部分が制限されるため、図 129に示すように、角をフィレットまたは丸みを帯びた角で埋めるのが一般的です。したがって、歯の最も弱い部分は、側面の放射状線がフィレットに接する部分であり、したがって、歯根よりもピッチ円に近い部分になります。しかし、セットの中で放射状の側面を持つのは最小のホイールだけであり、側面はホイールの直径が大きくなるにつれて厚くなるため、ピッチ円における歯の厚さを歯の最も弱い部分とみなし、そこから歯の強度を計算するのが一般的です。しかし、これは、図 181 に示すように、歯根でかなり広がっている歯でも実際には当てはまりません。図 181では、歯の深さ全体にわたって均一な強度を持つ歯の形状が放物線の点線で示されています。

歯を単に荷重を支える梁とみなすと、その強度は次のように計算できる。

歯の幅に厚さの二乗を掛け、その積に歯を構成する材料の強度（1平方インチあたりの強度）を掛け、この最後の積を歯根からピッチ線までの距離で割ると、荷重の重量に等しい強度を持つ歯の厚さが得られますが、安全マージンや摩耗に対する余裕はありません。したがって、このようにして得られた結果に安全率（この種類の歯の場合は6とすることができます）を掛け、摩耗に対する余裕として厚さを追加する必要があります。そうすることで、摩耗に関係なく安全率が一定になります。

歯の強度を求めるための別の、そしてある意味ではより便利な方法は、ピッチが1インチ、幅が1インチの歯の強度を求め、その強度を、強度を求めたい歯のピッチと面幅で乗算することである。ただし、両方の歯は同じ材質でできているとする。

例：鋳鉄歯の安全使用圧力[州間高速道路66号線]ピッチが1インチ、幅が1インチの歯は、400ポンドの圧力を伝達します。ピッチが3/4インチ、幅が3インチ の歯は、安全にどれだけの圧力を伝達できますか？

ここで、400 ポンド × 3 ⁄ 4 ピッチ × 3 幅 = 900 = 3 ⁄ 4インチピッチ、3 インチ幅の歯の安全な使用圧力。

幅1インチ、ピッチ1インチの鋳鉄製歯の安全使用圧力が400ポンドであるとすると、ピッチ1インチ、幅4インチの歯の安全使用圧力はいくらでしょうか？

ここで、400 × 1 × 4 = 1600。

この考え方の根底にあるのは、ピッチ1インチ、歯幅1インチの車輪4個を横に並べて溶接すると、ピッチ1インチ、歯幅4インチの車輪1個になるという点です。（ここで「歯幅」という用語は車輪本体に、「歯幅」という用語は歯に適用されていますが、これは作業場の慣習によるものです。ただし、平歯車の場合、どちらの用語も、車輪軸または車輪穴の軸に平行な方向における歯の寸法を意味します。）

以下の表は、指定された速度で動作する1インチピッチ、1インチフェースのホイールの安全作動圧力を示しています。SWPは「安全作動圧力」の略です。

ピッチサークルの速度
（フィート
/秒）。
鋳鉄製
平歯車用のSWP 。
平
歯車用SWP 。
鋳鉄
製ベベルギア用SWP 。
ベベルホゾティスギア用のSWP
。
2 368 178 258 178
3 322 178 225 157
6 255 178 178 125
12 203 142 142 99
18 177 124 124 87
24 161 113 113 79
30 150 105 105 74
36 140 98 98 69
42 133 93 93 65
48 127 88 88 62
速度が毎秒2フィート未満の場合は、毎秒2フィートの場合と同じ値を使用してください。

この表の基となるピッチに関する比率は以下のとおりです。

厚さ 鉄 歯 。 395 ピッチの。
「 木製 「 。 595 「
補遺の高さ 。 28 「
傾斜線下の深さ 。 32 「
この表は、1 インチピッチの面の 1 インチあたり 400 ポンドを、ほぞ穴歯車の安全な使用圧力として基準としています。ただし、意見にかなりの相違があることに注意が必要です。鋳鉄製の歯よりも実際には強い場合が多いと主張する人もいます。これは、歯が剛性があり、しっかりと固定されている（鋳鉄製の歯の場合のように）ような条件では、各歯車で接触している歯が 1 つだけである場合に当てはまる可能性があり、おそらくそうでしょう。しかし、各歯車の 2 つの歯が非常に接近していて、歯のわずかな弾性によって 2 組目の歯が接触する場合、木材の弾性によってこの 2 組目の接触が生じます。しかし、これに加えて、激しい衝撃が発生する状況では、歯車は十分な弾性を持っており、鋳鉄が破断するまで耐える衝撃を、弾力性によって吸収または反発して破壊するという事実があります。鋳造歯を持つ車輪の一方を備え、高速回転時に主に発生するこのような条件下では、歯が破損または摩耗した場合、歯を容易に交換できるという利点を持つほぞ穴式車輪、またはコギングが採用されます。ただし、木製の歯には、鋳鉄の強度に比例した強度に近い値を割り当てるのが一般的です。そのため、トーマス・ボックスは木製の歯に鋳鉄の強度の約 3/10 の値を割り当てていますが、他の権威者によって7/10という高い値が割り当てられています。しかし、歯の強度は、車輪のほぞ穴に嵌まるシャンクの上部での強度を超えることはできず、圧力のてこの作用により、ほぞ穴の幅は歯の厚さを超える必要があります。

実際には、ほぞ穴の歯、つまり歯車は、鉄製の車輪の歯よりもピッチに比例して厚く作られることがある。例えば、アンウィン教授は著書『機械設計の要素』の中で、次のような比率を「適切な比率」として挙げている。

厚さ 鉄の歯 0.395 の ピッチ。
「 木製歯車 0.595 「 「
これにより、歯車の歯よりも2/10インチ厚くなります。

ホイールリムのほぞ穴は、幅と奥行きの両方にテーパーが付けられており、これにより歯の軸をより正確に嵌め込むことができ、また、平行な場合よりもしっかりと締め付けることができます。このテーパーの量は判断に委ねられますが、テーパーが大きいほど嵌め込みに手間がかかり、一定の力で歯をロックする際にピンにかかる負荷も大きくなることが観察されます。一方、テーパーが小さいほど、正確な嵌め込みを得るためにはより注意が必要です。これら2つの要素を考慮すると、長さ4インチに対して1/8インチのテーパーが望ましい比率であると言えます。

図182
図182。

木製歯の耐久性の証拠として、1879年1月7日付の『エンジニアリング』誌に図182に示す図が掲載された。これは直径14フィート1/2インチ、歯面10インチの車輪の歯車を表して おり、ピニオンの直径は4フィートである。この歯車は26年半、昼夜を問わず回転し続けており、その間、車輪のどの歯車も触られていなかった。平均回転数は毎分38回転で、エンジンの出力は90～100指示馬力であった。歯はブナ材でできており、週に2回、獣脂と黒鉛鉱石で潤滑されていた。

ホイールの面幅は摩耗に影響を与えるため（圧力を分散できる接触面積が広くなり、強度も高まるため）、幅の比率を決定する方法として2つの方法が考えられます。1つ目はピッチの一定の割合にする方法、2つ目は伝達される圧力と回転数に比例させる方法です。2つ目の方法の利点は、各歯が1回転ごとに接触弧を1回通過し（したがって摩耗を受ける）、回転数を幅の計算要素に含めることで、ピッチに比例させる場合よりも摩耗に比例した幅が得られる点にあります。

幅は、適切な安全率を確保しつつ、必要な強度が得られるだけの十分な広さであるべきであり、また、場合によっては、ペアまたはセットの中で最も小さい車輪の摩耗も考慮に入れるべきであることは明らかである。

ルーローによれば、車輪の表面積は、伝達される総圧力（ポンド単位）に毎分回転数を掛け、その積を28,000で割った値よりも小さくなってはならない。

ベベルホイールの場合、ピッチは外周が大きくなるにつれて増加する。[州間高速道路67号線] ホイールの最大ピッチに近づくと、通常は最大ピッチがホイールの指定ピッチとして採用されます。しかし、強度を計算する際には、歯幅の中央にある平均ピッチを採用する必要があります。平均ピッチは、安全圧力、つまりホイールが伝達できる動力の量を計算する要素としてホイールの速度を判定するために使用されるピッチ円の直径でもあり、上記の表のベベルホイールの値は、この基準に基づいて計算されています。

多くの場合、車輪が伝達する馬力の量、または特定の馬力を伝達するために必要な比率を求める必要があります。必要な計算の補助として、以下の表は、ピッチが1インチ、面が1インチの車輪で、所定の速度で様々な車輪が安全に伝達できる馬力の量を示しています。この表から、他のピッチと面の場合の馬力も比例して求めることができます。

ピッチ角1インチ、歯面角1インチの各種歯車が、 ピッチ円の
様々な速度で安全に伝達できる馬力を示す表。

ピッチングサークルの速度
（フィート/
秒）。 スパーホイール。
馬力
平歯車（ほぞ穴式）
。HP ベベルホイール
。HP ベベルモルティスホイール
。HP
2 1.3 38 0.6 47 0.9 38 0.6 47
3 1.7 56 0.9 71 1.2 27 0.8 56
6 2.7 82 1.7 6 1.7 6 1.3 63
12 4.4 3 3.1 3.1 2.1 6
18 5.7 93 4.0 58 4.0 58 2.8 47
24 7.0 25 4.9 31 4.9 31 3.4 47
30 8.1 82 5.7 27 5.7 27 4.0 36
36 9.1 63 6.4 14 6.4 14 4.5 16
42 10.1 56 7.1 02 7.1 02 4.9 63
48 11.0 83 7.6 80 7.6 80 5.4 11
この表では、前の表と同様に、1インチピッチ、1インチ幅の面に対する安全な使用圧力は400ポンドとされています。

鋳造歯車では、鋳型は歯車成形機で作られるため、パターンの抜き取りを可能にする抜き勾配が小さくなります。したがって、パターン成形歯の場合のように一角だけではなく、歯と歯の間の圧力が歯の全幅にわたってかかると考えられます。しかし、鋳造の冷却時の不均一な収縮や、冷却中に発生する可能性のある鋳造の反り（その量はわずかであっても必ず発生します）によって生じる不正確さから、1つの歯車の歯の接触が、機械切削歯の場合のように全幅にわたってすべての歯で完全に行われるとは想定できません。さらに、機械成形歯に許容されるクリアランスは、パターン成形歯に許容されるクリアランスよりもかなり小さいですが、機械切削歯に許容されるクリアランスよりも大きくなっています。したがって、ピッチに対する機械成形歯の強度は、型成形歯と機械切削歯の強度の中間に位置するが、それを正確に判断するには、検証を目的とした実験が必要となる。

しかしながら、鋳造歯車では歯と歯の接触が歯幅の少なくとも3分の2に及ぶ可能性も否定できない。その場合、等厚の切削歯の強度を判定するための規則を適用し、 計算のために実際の歯幅の3分の2を歯幅として代用することができる。

すべての負荷が 1 つの歯にかかると仮定し、その前提に基づいて歯の必要な強度を計算する代わりに (交換可能なギアでは、ピッチで使用できる最小のピニオンの場合にこのような条件が存在する可能性があるため、これは必要です)、ギアの各個別の用途の実際の動作条件を考慮すると、ピッチ円の直径が一定の場合、他のすべての条件が同じであれば、接触弧は歯のピッチに関係なく一定のままであることがわかります。つまり、ピッチに依存しないため、所定の速度で所定の応力に耐えるために必要な鉄の厚さ (摩耗と安全率の許容値を含む) が決定された場合、常に 1 つの歯が接触する粗いピッチ、または常に 2 つ以上の歯が接触する細かいピッチで配置することができ、どちらの場合も負荷に比例した強度は同じままです。

この場合、車輪のパターンを製作したり、歯をトリミングしたりする費用を考慮する必要があります。なぜなら、車輪列がある場合、ピッチが細かいほど、列の各車輪に、より多くの歯を製作して形を整える必要があり、作業が増加するからです。しかし、ピニオンを最小直径に縮小する必要がある場合は、ピッチが細かいほど車輪の直径が小さくなるため、ピッチを細かいものを選択することでこれが実現できることは明らかです。したがって、ピッチ円の直径が与えられていれば、ピッチ円の直径に関係なく、1 つの車輪の動きを別の車輪に伝達できるほど細かいピッチを選択することが可能です。ただし、その限界は、必要なピッチの細かさの歯を鋳造または製造する実用性によって制限されます。ピッチが細かい車輪の耐久性が高い理由は 2 つあります。1 つは、鋳鉄の鋳造表面に最も近い金属が内部の金属よりも強く、ピッチが細かいほど、摩耗に耐えるこの表面が多くなるためです。第二に、一定の幅の車輪では、摩耗に耐える点が2つ、つまり金属の面積が2倍になるからです。接触点は、車輪が回転するにつれて歯の深さに沿って部分的に転がり、部分的に滑る線であり、各車輪で2つの歯が接触している場合、そのような線が2つあることを思い出してください。また、歯の​​滑りや摩擦作用は少なくなりますが、これは接触する歯の数が増えることによって相殺され、したがって、同時に互いに擦れ合ったり滑ったりする歯の数も増えます。

しかし、歯の数を考慮すると状況は一変します。例えば、エピサイクロイド形状の歯では、歯が1つしかない駆動輪に一定の運動を伝達したり、歯が1つしかない従動輪に運動を伝えたりすることは明らかに不可能です。歯の数は常に、各歯車の歯が常に動作弧内、つまり接触している状態にあるようにしなければなりません。そうすることで、前の歯の接触が終わる前に、次の歯のペアが接触できるようになります。

しかし、機械加工で使用される車輪のように、単純な運動だけでなく動力も伝達するように設計された車輪の構造においては、12 未満の歯数を持つ車輪を使用することは望ましくないと考えられている。両方の車輪が同じ歯数 (12) を持つように、車輪の直径とピッチの関係が適切であれば、運動は一方から他方へ連続的に伝達される。

歯車のペアのうち一方の歯車の歯数を増やすと、もう一方の歯車の歯数は（ある範囲内で）減らすことができ、それでも連続運動を伝達できることは明らかです。したがって、例えば8つの歯を持つピニオンは、連続運動するラックから連続運動を受け取ることができますが、4つの歯を持つピニオンからは連続運動を受け取ることができません。また、機械構造の要件では、直径が等しく、かつできるだけ小さいピニオンから別のピニオンへ運動を伝達することが求められることが多いため、内歯車の場合を除き、ピニオンが持つべき最小の歯数は12であることが望ましいと考えられています。内歯車の場合、接触弧は平歯車よりも直径に比例して大きいため、より粗いピッチまたはより小さな直径のピニオンで連続運動を伝達することができます。

ピッチ円におけるピッチ直径（ピッチ直径とも呼ばれる）とホイールの歯数を計算する際の便宜を図るため、 シンシナティ・アーティザンから抜粋し、DA クラークの表を基に整理した以下の規則と表を示します。最初の列はピッチを示し、続く 9 つの列は 1 歯から 9 歯までの各ピッチに対応するホイールのピッチ直径を示します。これらの数値を 10 倍すると、10 ずつ増加する 10 から 90 歯までのピッチ直径が得られ、同様に100倍すると、100 ずつ増加する 100 から900までのピッチ直径が得られます。

[州間高速道路68号線]
歯車の
ピッチ径、ピッチ、歯数の関係を決定するための表。
ピッチ。 歯の本数。

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.
   1 .3183 0.6366 0.9549 1.2732 1.5915 1.9099 2.2282 2.5465 2.8648
   1 1/8​​ .3581 0.7162 1.0743 1.4324 1.7905 2.1486 2.5067 2.8648 3.2229
   1 1/4​​ 0.3979 0.7958 1.1937 1.5915 1.9894 2.3873 2.7852 3.1831 3.5810
   1 3/8​​ .4377 0.8753 1.3130 1.7507 2.1884 2.6260 3.0637 3.5014 3.9391
   1 1/2​​ 0.4775 0.9549 1.4324 1.9099 2.3873 2.8648 3.3422 3.8197 4.2971

1 5/8​​ .5173 1.0345 1.5517 2.0690 2.5862 3.1035 3.6207 4.1380 4.6552
1 3/4​​ .5570 1.1141 1.6711 2.2282 2.7852 3.3422 3.8993 4.4563 5.0134
1 7/8​​ 0.5968 1.1937 1.7905 2.3873 2.9841 3.5810 4.1778 4.7746 5.3714

2 0.6366 1.2732 1.9099 2.5465 3.1831 3.8197 4.4563 5.0929 5.7296
2 1/8​​ 0.6764 1.3528 2.0292 2.7056 3.3820 4.0584 4.7348 5.4112 6.0877
2 1/4​​ 0.7162 1.4324 2.1486 2.8648 3.5810 4.2972 5.0134 5.7296 6.4457
2 3/8​​ .7560 1.5120 2.2679 3.0239 3.7799 4.5359 5.2919 6.0479 6.8038

2 1/2​​ 0.7958 1.5915 2.3873 3.1831 3.9789 4.7746 5.5704 6.3662 7.1619
2 5/8​​ 0.8355 1.6711 2.5067 3.3422 4.1778 5.0133 5.8499 6.6845 7.5200
2 3/4​​ 0.8753 1.7507 2.6260 3.5014 4.3767 5.2521 6.1274 7.0028 7.8781
2 7/8​​ .9151 1.8303 2.7454 3.6605 4.5757 5.4908 6.4059 7.3211 8.2362

3 0.9549 1.9099 2.8648 3.8197 4.7746 5.7296 6.6845 7.6394 8.5943
3 1/4​​ 1.0345 2.0690 3.1035 4.1380 5.1725 6.2070 7.2415 8.2760 9.3105
3 1/2​​ 1.1141 2.2282 3.3422 4.4563 5.5704 6.6845 7.7986 8.9126 10.0268
3 3/4​​ 1.1937 2.3873 3.5810 4.7746 5.9683 7.1619 8.3556 9.5493 10.7429

4 1.2732 2.5465 3.8197 5.0929 6.3662 7.6394 8.9127 10.1839 11.4591
4 1/2​​ 1.4324 2.8648 4.2972 5.7296 7.1619 8.5943 10.0267 11.4591 12.8915
5 1.5915 3.1831 4.7746 6.3662 7.9577 9.5493 11.1408 12.7324 14.3240
5 1/2​​ 1.7507 3.5014 5.2521 7.0028 8.7535 10.5042 12.2549 14.0056 15.7563
6 1.9099 3.8196 5.7295 7.6394 9.5493 11.4591 13.3690 15.2788 17.1887
以下のルールと例は、この表の使用方法を示しています。

規則 1.—歯数とピッチが与えられたとき、ピッチ直径を求める。

指定されたピッチの反対側の列にある表から選択してください。

まず、歯の数における単位数に対応する値。

次に、10の位の数に対応する値を求め、これに10を掛けます。

第三に、百の位に対応する値を求め、これに100を掛けます。これらを合計すると、必要なピッチ径になります。

例：歯数が128個、ピッチが1 1/2インチのホイールのピッチ直径はいくらですか？

1 1/2インチピッチに対応する線上に、次のものが見つかりまし た。

ピッチ 直径 8 歯 3.81 97
「 「 20 「 9.54 9
「 「 100 「 47.75
「 「 128 「 61.11 87

または約61 1/8インチ。答え。
規則2.—ピッチ径と歯数が与えられたとき、ピッチを求める。

まず、ルール1に従って、1インチピッチのホイールのピッチ直径と歯数を確認します。

次に、与えられたピッチ直径を 1インチピッチのピッチ直径で割ります。

その比率が、求められる音高です。

例：ピッチ直径が72インチで、歯数が148のホイールのピッチはいくつですか？

まず、148歯、1インチピッチのピッチ直径は、

 8    歯  2.54    65   
 40  「   12.73   2    
 100 「   31.83        
 148 「   47.10   85   

2番、 72 = 1.53インチはピッチに等しい。
47.1
これはほぼ1 1/2インチのピッチであり、可能であれば、直径を小さくするか歯数を増やして、ホイールのピッチをちょうど1 1/2インチにすることが望ましい。

規則3.—ピッチとピッチ直径が与えられたとき、歯の数を求める。

まず、表から、指定されたピッチの1歯のピッチ直径を確認します。

次に、与えられたピッチ径を表の値で割ります。

商は求める数です。

例：ピッチ直径が42インチ、ピッチが2 1/2インチの車輪の歯数はいくつですか？

まず、ピッチ直径、1歯、2 1/2インチピッチは0.7958インチです。

2番。 42 = 52.8。答え。
0.7958
これでは歯数が分数になってしまうため、あり得ません。したがって、ピッチ径を53歯に対応するように大きくするか、ピッチを変更して歯数が偶数になるようにする必要があります。

2 つの平行なシャフトがギアで接続され、中心間の距離が固定値であり、シャフトの回転速度が固定比である場合、ピッチは一般的に変更するのに最適な比率であり、必ずしも標準サイズである必要はありません。このように配置された 2 つのシャフトがあり、それらの中心間の距離が 84 インチで、一方の速度が他方の 2 1/2倍であるとします。どのようなサイズのホイールを使用すればよいでしょうか? この場合、低速回転シャフトのホイールのピッチ直径と歯数は、高速回転シャフトのホイールのピッチ直径と歯数の 2 1/2 倍でなければなりません。したがって、84 インチを 2 つの部分に分割し、一方の部分が他方の 2 1/2 倍になるようにする必要があります。これらの量がホイールのピッチ半径になります。つまり、84 インチを 3 1/2 等分し、そのうち 1 が一方のホイールの半径、2 1/2 がもう一方のホイールの半径となるので、84″/3 1/2 = 24インチとなります。したがって、 24インチはピニオンのピッチ半径、ピッチ直径 = 48 インチであり、2 1/2 × 24インチ = 60 インチはホイールのピッチ半径、ピッチ直径 = 120 インチとなります。使用するピッチは伝達する動力に依存します。使用するピッチとして 2 5/8 インチが決定されていたと仮定すると、規則3 により、ホイールとピニオンの歯数はそれぞれ 143.6 と 57.4 であることがわかります。これは不可能なので、これらの値に最も近い整数の歯数、[州間高速道路69号線] 2つの値を取る必要があり、そのうちの1つはもう1つの2 1/2倍です。したがって、 145と58が最も近い値であり、ルール2によりこれらの値に対するピッチは2.6インチと求められ、これは状況下で可能な最良の値です。

図183
図183。

図184
図184。

図183および 184に示すように、歯が軸に対して角度をなしている、または段階的に前進する形状の平歯車は、フック博士によって設計されたものであり、発明者は「まず、車輪とピニオンの両方が、どんなに小さなサイズであっても、必要な数の歯を持ち、かつ車輪を弱めたり、通常の職人が加工できないほど歯を小さくしたりしないように、車輪の部品を作ることを意図していた」と述べている。「次に、車輪からピニオンへの動きが均等に伝達されるようにし、部品が適切に作られていれば、伝達される力や動きに不均衡が生じないようにすることであった。」

「第三に、接触点と支持点は、常に2つの中心を結ぶ線上にあるものとする。」

「第四に、摩擦が生じないようにし、また、通常の車輪の製作よりも難しくないこと。」

図185
図185。

このタイプの車輪に対する難点は、鋳型を作るのが難しく、鋳造工場で成形するのも難しい点にあり、そのため現在ではほとんど使用されていません。一方、ラックの場合は、図185に示すように、2つ以上の独立したラックを鋳造し、ボルトで接合してラックの全幅を形成します。この構造により、歯の曲線の摩耗による動きの損失を補うために、段差の幅を調整することができます。

図183に示すような歯の傾斜に対するもう一つの反論は、それが車輪を横方向に押し広げようとする端部圧力を引き起こし、ジャーナルとベアリングの端部摩耗を引き起こすという点である。

図186
図186。

この困難を回避するために、図186に示すような形状の歯車が採用され、歯車の両側から中心までの歯の角度が等しくなるようにして、横方向の圧力が均等になるようにしている。図184に示す段付き歯車は、複数の薄い歯車をボルトで固定して厚い歯車を形成したものと単純に同等であることは明らかだが、図のように十分な数の段があれば、常に中心線上で接触が得られるという利点があり、図184のように段が歯車全体にわたって一方向に連続して進む限り、中心線上での常時接触状態は歯車の段数に比例して近づく。この場合、歯車同士が離れようとする圧力が少なくなるため、歯車の動作はより滑らかになる。

しかし、図183に示すような歯車構造では、歯の接触は常に一点で行われ、車輪が回転するにつれて、その一点は歯の一端から他端へと移動し、反対側の接触が終了する直前に、常に最初の側で新たな接触が始まります。さらに、接触は常に歯対の中心の平面内にあるため、動作は転がり運動に還元され、滑り運動がないため、歯間の摩擦も発生しません。

図187
図187。

図188
図188。

フック博士の歯車機構のさらなる改良版が、特に綿紡績機において広く採用されている。これは、運動方向を単純に90°の角度に変更する場合、図187および188に示すように、歯車の外周にそれぞれの軸に対して45°の角度で歯を形成することによって実現される。傾斜した歯を互いに水平方向の角度が全く同じになるように配置すれば、歯車は噛み合い、一方の軸に伝達された運動は、一般的なベベル歯車のように、それに対して直角に他方の軸にも伝達されることがわかる。したがって、水平軸上の歯車aの円周に軸の平面に対して45°の角度で歯が形成された歯車は、垂直軸上の同様の歯車bと噛み合うことができる 。駆動軸に装着すると、 aとbが通常のベベルギアのペアであるかのように運動方向が変わり、一般的なベベルギアと同様に、運動方向は、ペアのギアの歯がそれぞれの軸となす角度の合計に等しい角度だけ変わります。ただし、横方向または端部圧力に関する問題は、図183に示す形式と同様にこの形式にも当てはまりますが、垂直軸の場合は、端部圧力を（必要な方向に歯を傾斜させることで）軸を持ち上げるようにして、ステップベアリングに押し下げないようにすることができます。これにより、垂直軸の重量によってギアが密着した状態を維持すると同時に、軸の端部とステップベアリングとの間の摩擦が軽減されます。このため、垂直軸に使用する場合、この形式のギアはスキューベベルよりも好ましいものとなります。

図187および188に示すような歯車は、 歯が単に車輪の円周に巻き付けられた螺旋の一部であるため、旋盤で削り出すことができるのは明らかです。直径が同じ一対の車輪の場合、2つの車輪の必要な幅と同じ長さの円筒状の部品を旋盤で削り出し、旋盤でねじを切るのと同じ方法で歯を切削できます。つまり、旋盤1回転あたり必要な距離だけ工具を移動させます。約1/4インチを超えるピッチでは、切削刃の幅が広いため、一度に歯の片側を成形する必要があります。螺旋（歯は実際には螺旋です）が完成したら、[州間高速道路70号線] 旋盤でその部品を二つに切断し、それぞれの半分を車輪にすることができる。

これらのホイールのペアの円筒を回転させる全直径を求めるには、次の例のように進めます。直径 5 インチで歯数が 30 の螺旋ホイールを切削する必要があります。まず、直径ピッチを求めます。つまり、30 (歯数) ÷ 5 (ピッチ円でのホイールの直径) = 6 です。したがって、ピッチ円でのホイールの直径 1 インチあたり 6 個の歯、つまり 6 個の部分があります。これらの部分の 2 個をピッチ円でのホイールの直径に加えると、さらに 5 インチと 2/6 インチ、つまり 5 2/6 インチになります。これが ホイールの全直径、またはアデンダムと呼ばれる直径です。

図189
図189。

適切な角度で歯を切削するために、旋盤にどの交換ホイールを取り付ける必要があるかを見つける必要があります。シャフトの軸が互いに直角であると仮定し、したがって歯がそれぞれのホイールの軸に対して 45° の角度でなければならないとすると、次のことが考えられます。図 189において、線a がホイールの円周を表し、b がそれと同じ長さで直角の線であるとすると、aと bを結ぶ線cは 45° の角度になります。したがって、旋盤工具の移動量が旋盤の各回転でピッチ円におけるホイールの円周と等しい場合、歯の角度はホイールの軸に対して 45° になることは明らかです。

したがって、旋盤の交換ホイールは、ホイールのピッチ円周に等しい距離だけ工具を移動させるものでなければならず、ホイールは通常のねじ切り加工用と同様のものを用いることができる。

しかし、シャフトの軸が他の角度にある場合は、旋盤工具が旋盤1回転あたりに移動して必要な角度（つまり螺旋のピッチ）の歯を作る距離を、次のように直接比例して求めることができます。シャフトを25°の角度で接続するホイールの角度またはピッチ、20個の歯、直径ピッチが10であるとします。

ここで、20 ÷ 10 = 2 = ピッチ円における車輪の直径。2 インチの円周は 6.28 インチなので、軸の角度が 45° であるのと同様に、6.28 インチ (求めるピッチにおける車輪の円周) も 45° になります。

ここで、6.28インチ × 45° ÷ 25° = 11.3インチとなり、これが螺旋に必要なピッチです。

図190
図190。

軸の軸が平行でも交わってもいない場合、二重歯車によって一方の軸から他方の軸へ運動を伝達することができる。したがって、（それぞれのピッチ円の直径の転がる円錐を車輪として）図 190において、a を歯車hの軸、b を 車輪e の軸とする。すると、 fとgに歯を持つ二重歯車を図のように配置することができ、面fはeと噛み合い、面gはhと噛み合い、円錐面はそれぞれcとdで一点で交わる ため、速度は等しくなる。

図191
図191。

2つの歯車の軸の軸線がほぼ一直線上にある場合、図191に示すように歯車を連結することで運動を伝達することができる。これは非常に強力な歯車連結方法である。なぜなら、接触する歯の数が多いため、応力がより多くの歯に分散され、摩耗が軽減されるからである。

図192
図192。

図192（ウィリスの「機構の原理」より）は、同じ組み合わせを構築する別の方法であり、交点におけるシャフトの安定した支持を可能にし、aは 球面ベアリングであり、b、cはa に適合するようにカップ状になっている。

回転運動は、回転の異なる部分で変化するように、真の円から形状を変えた歯車を用いることで実現できる。

図193
図193。

この目的で使用される最も一般的な歯車機構は楕円歯車であり、その構造を支配する原理はマッコード教授によって以下のように説明されている。 「楕円を、内部の2つの固定点からの距離の和が一定であるという条件を満たす点の運動によって生成される閉じた平面曲線として定義することから始めるのが良いでしょう。したがって、図193では、aと bは焦点と呼ばれる2つの固定点です。l 、e 、f、g、pは曲線上の点であり、af + fb = ae + ebです 。また、al + lb = ap + pb = ag + gbです。これから、ag = lo（oは曲線の中心、gは短軸の端点）が導かれ、軸が仮定されている場合は焦点が求められ、焦点と一方の軸が与えられている場合はもう一方の軸が決定されます。また、 焦点bの周りでは、半径がbpより大きくblより小さい弧（例えばbe）を描き、焦点aの周りでは 別の弧を描くことも明らかです。半径a e = l p – b eの場合、これらの弧の交点eは楕円上にあり、このようにして任意の数の点を見つけることができ、スイープの助けを借りて曲線を描くことができます。

「この楕円を完成させたら、その長軸を延長して、[州間高速道路71号線]焦点c、dがその延長線上にあり、最初の楕円にpで接する、 類似かつ等しい楕円があるとします。するとb d = l pとなります。bを中心として 任意の半径の円弧を描き、最初の楕円をyで、直線lをzで切ります。dを中心として半径d zの円弧を描き、2 番目の楕円をxで切ります。a y、 b y、c x、 d xを描きます。するとa y = d x、b y = c xとなり、楕円は相似であるため、円弧 p yとp xは等しくなります。bとdを固定中心とし、矢印で示すように楕円がそれらの周りを回転すると、 xとy は中心線上のzで交わります。2 つの曲線上のpから等距離にある任意の点についても同様です。しかし、これは転がり接触の条件です。つまり、2 つの楕円が一緒に転がり、車輪のピッチ線として機能するためには、それらが等しく相似でなければならず、固定中心が対応する焦点にあり、これらの中心間の距離が長軸に等しくなければならないことがわかります。歯のない車輪であれば、輪郭が真に楕円形であることが明らかに不可欠ですが、楕円の曲率の変化は緩やかであり、円弧を楕円に非常に近い形で描くことができるため、歯を使用する場合、置換によって生じる誤差は全く目立ちません。しかし、これらの変化の速さは、異なる比率の楕​​円で大きく異なるため、曲線を正確に最初に描き、近似円弧の半径を試行錯誤で見つける方が、決定するための明確な規則に頼るよりも実際には良いと考えられます。そのため、中心がrである楕円に関連して、点を見つけるためのより便利な第 2 の方法を示します(図 193 )。中心の周りに、図のように、直径が長軸と短軸となる 2 つの円を描きます。半径 rt を描き、最初の円をtで、2 番目の円をsで切ります。t を通って一方の軸に平行な直線aを、 s を通ってもう一方の軸に平行な直線 a を描き、その交点v を求めます。は曲線上に位置する。左側の楕円では、角a f b を二等分する線は、 fにおける曲線に垂直であり、それに垂直な線は同じ点で接し、 a f、b fを延長して形成される a f bに隣接する角を二等分する。

「ピッチラインをマークするために、以下の手順で進めます。

図194
図194。

図194において、a aと b bは楕円の長軸と短軸を通る中心線であり、aは軸または中心、b cは長軸、a eは短軸の半分である。長方形b f g cを描き、次に対角線b eを描く。b eに直角に、b bと交わる点iで直線f hを描く。半径a eで、 aを中心として点弧e jを描き、 直線b b上の点jを得る。直線b b上にあり、 bとjの中間にある中心kから、 a aと交わる点lで半円b m jを描く。f gと交わる点nで半円b m jの半径を描く。半径m nで、 a a上に、aを中心として点oをマークする。半径h oで、中心hから円弧p o qを描く。半径alで、bとcを中心として円弧p o qを切る円弧を描く。点p qにおいて、直線h p rとh q s、および直線p i tとq v wを描きます。hを中心として、 rとsの間の楕円部​​分を描きます。半径p rで、pを中心として、rとtの間の楕円部​​分を描きます。半径q sで、 qからsからwまでの楕円を描きます。半径i tで 、iを中心として、tからbまでの楕円を描きます。半径v wで 、vを中心として、wからcまでの楕円を描き、楕円の半分が描かれます。この作図全体は、中心h p q iと q v wを見つけるために行われたことがわかります。v、そしてvとi は曲線を楕円の反対側または半分に沿って移動するために使用できますが、h pとqには新しい中心を提供する必要があります。これらの新しい中心は、h p qの位置に対応します。

「楕円を等分することができれば、2つの曲線を円弧で近似的に表現するこれらの方法に頼る必要はないでしょう。しかし、そうしない限り、歯の間隔は、弦が円弧と等しいとみなせるほど小さな分割に周縁をステップしていくという骨の折れる作業によってのみ実現できますが、これは結局近似にすぎません。実際、金属またはその他の物質で楕円を切り出し、紙片または鋼鉄テープで測定して分割し、分割した寸法を巻き戻して曲線上の分割点を見つけるという機械的な手段を採用しない限りは。」

図195
図195。

「しかし、これらの円弧は修正され、細分化される可能性があります。[州間高速道路72号線] ランキン教授の「機械と製粉作業」から引用した非常に単純な手順により、優れた利便性と精度が得られ、図 195に示されています。o b を、中心がcである弧o dのoにおける接線とします。弦 d oを描き、それをeで二等分し、それをaまで延長してo a = o eとします。中心がaで半径 a d の弧を描き、 bで接線と交わります。すると、o b は弧o dとほぼ同じ長さになりますが、約 60°を超えてはなりません。60° の場合、理論的には誤差は 弧の長さの約 1/900 であり、o bがそれほど短くなります。しかし、この誤差は弧が張る角度の4乗に比例して変化するため、30°の場合はその1/16、つまり1/14400に減少します。逆に、o bを与えられた長さの接線とし、o f = 1/4 o bとします。すると、中心fと半径f bの弧が円o d g ( oでo bに接する )を点dで切り取ります。すると、o d はo bとほぼ等しくなり、誤差は他の作図と同じで、同じ法則に従います。

図196
図196。

「これら2つの作図法の極めて単純な性質と、通常の製図用具で容易に作図できることから、非常に便利であり、現在よりも広く知られるべきである。本問題への適用を図196に示す。これは楕円の4分の1を表しており、近似弧c d、 d e、e f、f aは試行錯誤によって決定されている。歯の位置を定めるために、dに接線を引いて、その上にd cの修正であるd gと、反対方向のd eの修正であるd hを、先ほど説明した手順で作図する。次に、 fに接線を引いて、同様の方法でf i = f e、f k = f aを出し、 h l = i kを測定すると 、最終的にg lが得られ 、これは楕円の4分の1全体に等しい。」

ここで、この楕円上に24個の歯を配置する必要があるとします。つまり、各象限に6個ずつです。対称性を考慮して、1つの歯の中心をa、別の歯の中心をcとします（図196）。そこで、l gを点1、2、3などで6等分します。これらの点は、修正された楕円上の歯の中心となります。実際には、歯間を歯よりも少し大きくする必要がありますが、ホイールの動作において可能な限り最高の精度を目指すのであれば、楕円歯車におけるバックラッシュは、円形ホイールの場合とは全く異なる影響を与えることに注意することが重要です。ピッチ曲線が円形の場合、それらは常に接触しています。そして、歯の輪郭が正しければ、歯の幅を歯間の幅の半分にすることもできます。駆動部の動きが逆になると、バックラッシュが発生するまでフォロワーは静止します。動きが以前と同じように完全に一定の速度比で継続する場合、追従輪が静止している間に駆動輪が動くと、ピッチ曲線が接触しなくなり、動きの連続性は途切れないものの、速度比に影響が出ます。動きが決して逆転しない場合は、円形の歯車のように両側で均等にではなく、動作していない側だけ歯の厚さを減らすことで、楕円形のピッチ曲線による速度比の完全な法則を維持できます。しかし、機械がどちらの方向にも無差別に動作できる必要がある場合は、歯の両側で厚さを減らす必要があります。明らかに動作はわずかに損なわれるため、バックラッシュを最小限に抑える必要があります。最小値を正確に言うのは簡単ではありません。明らかに、それは工具の性能と作業員の技能に大きく依存するからです。構造機構に関する多くの論文では、バックラッシュはピッチの15分の1から11分の1であるべきだと様々に述べられているが、これは仕上げ加工を目的としない良質な鋳造品では十分な許容値であり、歯を切削加工する場合は明らかに過剰である。また、その量がピッチに依存するのと同様に、分点歳差運動にも依存するとは言い難い。少なくとも紙上では、バックラッシュをゼロに減らし、図に示すように歯と歯間を同じ幅にすることができる。歯は二重線で示されている。部分l hの歯はk iに配置される。その後、これらの分割は曲線に転写されます。そして、この条件下では、この第 3 線の動きは、他の各線に対して、固定されたまま各線に沿って別々に転がった場合と同じであるため、生成される曲線の構築プロセスは比較的簡単になります。記述線には、当然円を選択します。この円は、条件を満たすために、ピッチ楕円内で転がるのに十分な小ささでなければなりません。その直径は、円弧a fの半径a pに等しい場合、その領域の歯の側面が放射状になるという考慮によって決定されます。したがって、図に示すように、直径a bがa pの 4 分の 3 である円を選択しました。これにより、ホイールの端でも、歯はピッチ線上よりも基部で幅広くなります。この円は厳密には真の楕円曲線上を転がるべきであり、通常通り円周上にトレース点を置くと、生成される曲線は真のエピサイクロイドからわずかにずれ、楕円の同じ象限で使用される曲線はどれも完全に同じにはならない。楕円を正確に分割できれば、これらの曲線を描くのに何ら困難はないだろう。しかし、円弧を代入した以上、生成円をこれらの円弧を基点として転がすことで、真のエピサイクロイド歯が形成され、同じ近似円弧上にあるものは完全に同じになる。[州間高速道路73号線] これらの弧のうち 2 つの接合部が歯の幅内に収まる場合 ( dの場合)、明らかにその歯の片側の面と側面は反対側の面と側面とは異なります。接合部が歯の縁と一致する場合 ( fの場合に非常に近い)、その側の面は一方の弧に属するエピサイクロイドになり、側面はもう一方の弧に属するハイポサイクロイドになります。また、一方の面または側面は、記述円を一方の弧上で部分的に、隣接する弧上で部分的に転がすことによって生成される可能性があり、これは大規模で最良の結果を目指す場合、曲線の形状に顕著な変化をもたらす可能性があります。

図197
図197。

「図 194に示す作図法の利便性は、エピサイクロイドを描く際に最も顕著に現れます。この場合、基円と生成円の直径が互いに不等になることがあります。そのため、図 197では、これらの曲線を記述する最も迅速かつ正確な方法に関連して、この作図法の適用例を示しました。基円の中心をc 、転動円の 中心をb 、接点をaとします。bの半円周を1、2、3、…で 6 等分します。a で共通接線を描き、手順1で円弧a2を修正します。次に手順 2 で基円上に等しい円弧a2を設定し、それを左右に 3 回ずつずらしてこれらの空間を二等分し、基円上の分割の長さを転動円上の分割の長さと等しくします。半径として弦a1、 記述円のa2、a3など、および基円上の中心 1、2、3 などを持つ点が、それぞれ右と左に示すように、外側または内側に弧を描きます。外側の弧に接する曲線はエピサイクロイド、内側の弧に接する曲線はハイポサイクロイドであり、基円の歯の面と側面を形成します。

図198
図198。

図196では、長さ10インチ、幅6インチの楕円の一部を半分のサイズで示しています。完成した組み合わせの実際の外観をイメージしていただくために、図198では、1フィートあたり3インチの縮尺で、ギアがかかった状態のペアを示しています。過度の偏心は、説明のために選択したものです。図198は、もう一つの重要な状況にも注意を促します。それは、楕円は同じ形をしているにもかかわらず、車輪は同じ形ではないということです。また、偶数個の歯がある場合、車輪は同じ形にすることはできません。これは、一方の車輪の歯がもう一方の車輪の隙間に収まる必要があるという明白な理由によるものです。最初の車輪（図196）では、各軸の端に歯を配置することを選択したため、2番目の車輪では、代わりにそこに隙間を配置する必要があります。これは、図191のように、ある時は長軸が一致し、別の時は短軸が一致する必要がある ためです。偶数の場合、歯の配置や形状は、ペアの2つのホイールで同じではありません。しかし、奇数個の歯を使用することで、この複雑さを回避できます。なぜなら、長軸の一方の端に歯を配置すると、もう一方の端に隙間ができるからです。

図199
図199。

「しかし、図 199を調べるとわかるように、これらの車輪の周囲全体に歯を切る必要は必ずしもありません。ここで、c とd は、 pで接触している 2 つの楕円の固定された中心です。ここで、 p は直線c d上にある必要があり、自由焦点を考慮すると、p b はp cに等しく、p a はp dに等しいことがわかります。また、 pにおける共通接線はc p およびp aと等しい角度をなしており、 p bおよび p dとも等しい角度をなしています。したがって、c d は直線であるため、a bも直線であり、c dに等しくなります。次に、車輪がオーバーハング、つまりベアリングの外側のシャフトの端に固定され、外側の面が自由になっている場合、可動焦点は、図示のように、剛性リンクa bで接続できます。」

「このリンクは、完全な楕円形の車輪を使用した場合に生じるのと同じ動きを伝達するため、ほとんどの歯を省略し、デッドポイント付近でのリンクの動きを補助および制御するために必要な、主軸の端付近の歯だけを残すことができます。歯が伸びるピッチ曲線の弧は偏心率によって変化しますが、多くの場合、近似的に1つの中心の周りに引くことができる弧よりも大きくはならないため、実際には、楕円の4分の1を修正および細分化するプロセスを経る必要は全くありません。この場合、切削する歯の間隔が曲線に沿って移動した場合に「均等になる」かどうかは全く違いがないからです。したがって、この方法により、楕円全体に沿って歯を描く手間だけでなく、歯を作るための多くの労力も節約できます。ピッチ楕円自体の中間部分さえ省略できるかもしれません。」しかし、転がり接触で動く場合、その保持は害を及ぼすことはなく、動きのある部分では、仕事の一部を担うため有益となる。矢印で示すように、回転時に軸がdの車輪を駆動輪と考えると、接触半径 c pが増加していることがわかる。そして、この限り、リンクが省略されていても、もう一方の車輪はピッチ線の接触によって動かざるを得ない。また、車輪の周囲全体に歯が切られている場合でも、このリンクは比較的安価で、特に偏心が大きい場合には、組み合わせに有用な追加となる。もちろん、図 198に示す車輪は、上記のように、主軸の一端に歯を、もう一端に隙間を設けることによって、同様に作ることもできた。速度比の変化に関しては、 図 199を参照すると、d が駆動輪の軸である場合、そこに示されている位置では、従動輪は角速度比でより速く動くことがわかる。pd / pbの場合、ドライバーが均一に回転すると、[州間高速道路74号線] フォロワーは、半回転の終わりに速度比がpb / pdになるまで減少します。残りの半回転では、これらの変化は逆の順序で発生します。しかし、p d = l bです。中心b d の位置が与えられている場合、長軸l pがわかります。想定される最大または最小の速度比を生成するには、l p をその想定値に等しい比率のセグメントに分割するだけでよく、これにより楕円の焦点が得られ、そこから短軸を見つけて曲線を記述できます。たとえば、図 198では、最大速度比が 9 対 1 なので、長軸は 2 つの部分に分割され、そのうちの 1 つはもう 9 倍の長さになります。図199では、比率は1対3であるため、長軸が4つの部分に分割され、焦点間の距離acはそれらの2つに等しく、各焦点から長軸の近い方の端までの距離は1に等しく、遠い方の端までの距離はこれらの部分の3つに等しい。

図200
図200。

可変運動を実現する別の例を 図 200に示す。このタイプの車輪を製作するために必要な条件は、中心線上のピッチ円の半径の合計が、2 つの車輪の軸間の距離に等しいことだけである。ピッチ曲線はピッチ円と同じものとみなされるべきであり、ウィリスは次のように述べている。「任意の円または曲線を記述（または生成）曲線と仮定し、それをこれらのピッチ曲線の 1 つの内側と、もう 1 つの対応するピッチ曲線の外側で転がすようにすると、そのようにして描かれた湾曲した歯の 1 つが圧力と滑り接触によって伝達される運動は、元のピッチ曲線の転がり接触（摩擦による）によって生じる運動とまったく同じになる。」

図bでは、角部は軸を中心とする円の単純なセグメントで構成され、その間の部分は単なるラックであることは明らかである。図aの角部は、軸を中心とする円のセグメントであり、角部間の部分は、中心線を通過する際にラックのピッチ円と交わる曲線である。

図201
図201。

断続的な動きは、図201に示すようなウォームホイールによっても得ることができる。このウォームは、円周上の必要な休止期間に比例した距離にわたって、軸に対して直角に歯が配置されている。あるいは、円周上の異なる部分でウォームの歯に（軸に対して）異なる傾斜角を与えることによって、動きを変化させることもできる。

2つ以上の車輪が固定された中心軸を中心に固定された位置で回転することによって運動を伝達するという単純な動作に加えて、車輪の運動の例としては以下のようなものがある。

図202
図202。

図202には、固定軸に固定された歯車aと、軸上で自由に回転できる歯車bの2つの歯車があり、リンクcは2つの軸にジャーナルベアリングを提供します。a の歯数が40、bの歯数が20で、リンクcがaの軸を中心に1回転すると仮定すると、 bは何回転するでしょうか? aの歯数はbの歯数の2倍であるため、bは2回転し、さらにアームcに接続されているため、 1回転します。これらは2つの異なる動きであり、1つはbがaの軸を中心に回転すること、もう1つはbが自身の軸を中心に2回転することです。

図203
図203。

図204
図204。

図203に、シャフトの回転方向を反転させるための単純なギア機構を示します。iとf はシャフトdの固定プーリーと遊動プーリー、a とcはd上で自由に回転するギア、 nはdによって駆動されるクラッチです。したがって、 nをcに噛み合うように移動させると、cはシャフトbを回転させる駆動装置として機能します。[州間高速道路75号線]歯車b 上の車輪は、dの回転とは逆方向にaを回転させます。しかし、nがaに噛み合うように移動すると、aが駆動輪となり、bは逆方向に回転します。ただし、クラッチnが歯車のナット上のクラッチに噛み合うと、激しい衝撃と騒音が発生するため、図204に示す好ましい構成では、歯車はすべてシャフトに固定されており、cの駆動シャフトは、スリーブであるaの駆動シャフトのコアまたはボアを貫通しています。 そのため、駆動ベルトがプーリーfに作用すると、シャフトbは一方向に回転し、ベルトがeに作用すると、bは逆方向に回転します。ここで、iは緩んだプーリーです。

bの回転速度が一方の方向で他方の方向よりも大きくする必要がある場合、bのベベルホイールは二重構造、つまり半径面に 2 つの環状歯面を持ち、一方の直径が他方よりも大きいものとなる。a はこれらの歯面の 1 つと、c はもう一方の歯面と噛み合う。ピニオンa と c の直径が等しいことから、直径の大きい方の歯面または歯車との噛み合いによって、bの回転速度が最も遅くなることは明らかである。

図205
図205。

図205は、往復運動を回転運動に変換するワットの太陽と惑星の運動を表しています。b dはエンジンの作動ビームであり、その運動の中心はdにあります。ギアaは回転できないようにコネクティングロッドに接続されており、図示のリンクによってフライホイールシャフト上のホイールcと噛み合っています。ホイールaがその軸を中心に回転できないため、ホイールcに回転運動が生じ、 aが1周する間にホイールcは2回転します。

図206
図206。

図206には、歯車による運動の急速な増加のための配置が示されています。この配置では、 a は固定された歯車であり、bは軸を中心に自由に回転できます。b は、aの軸dを支点として、 cと歯車が噛み合ったままaの周りを回転することができます。ここで、歯車a がないと仮定すると、bがdを 運動の中心としてcの周り を回転する場合、 bは軸を中心に回転しないにもかかわらず、 cとその軸eは1回転します。しかし、 aはbを軸を中心に回転させ、それによってcに2次運動を伝達するため、 bが1回転するとcが2回転します。

図207
図207。

この場合、bとcの間の運動の関係は一定 (2 対 1) ですが、図 207 に示すような構造によってこの関係を可変にすることができます。この構造では、車輪bはシャフトd上を回転する歯車hに取り付けられています。ここで、 a が回転している間hが静止していると仮定すると、運動はbを介してcに伝達され、この運動は一定で、aとcの相対的な直径に比例します。しかし、独立したピニオンによって車輪hがその軸を中心に回転すると仮定すると、 cに伝達される運動が増加し、増加量はhの回転速度によって決まります。h の回転速度は、円錐プーリーやその他の適切な機械装置によって可変にすることができます。

図208
図208。

図208は、蒸気消防車や牽引機関車に用いられる歯車機構の配置を示しており、狭い道路の角を曲がる際など、小回りの利くように設計されている。その目的は、機関車の両側にある駆動輪の回転速度を、前方の操舵輪の動きに応じて増減させることにある。

図において、aはラグlを持つプレートホイールであり、これによってチェーンで回転させることができます。aはシャフトsに作動嵌合しており、 軸pを支点とする 3 つのピニオンeを支えています。f はベベルギアであり、sに作動嵌合しており、cはsに作動嵌合する同様のギアです。ピニオンbと dはエンジンのホイールのギアを駆動し、ホイールは車軸に作動嵌合しています。ここで、 sが回転すると、c とf は反対方向に回転し、aは静止したままであることに注意してください。しかし、 a が回転すると、すべてのギアが一緒に回転しますが、ピニオンdとbの動きに対する抵抗が等しくない限り、 e はp上で回転しません。しかし、 dとbの間に抵抗の不均衡が存在するとすぐに、ピニオンeが作動します。例えば、bの抵抗がdよりも大きい場合、bはよりゆっくりと回転し、ピニオンeが回転してcをチェーンホイールaの動きよりも速く動かすため、エンジンの片側のホイールの回転が遅くなり、もう片側のホイールの回転が速くなるため、エンジンは容易に回転できるようになります。このような動作から、この機構はイコライジングギアと呼ばれます。

[州間高速道路76号線]図209～214には 、衣類のアイロンがけ機械で初めて使用されたことから、マングルホイールとして知られるものが示されている。

図209
図209。

洗濯機[10]最も単純な形では、運動中心cを持つ回転する金属製の円盤(図 209 ) です。円盤の表面には突出した環状部a mが固定されており、その外縁と内縁には歯が刻まれています。この環状部はfで途切れており、歯は途切れた部分の縁に沿って連続して続き、外縁から内縁、そして再び外縁へと続く一連の歯を形成しています。

[10]ウィリスの『機構の原理』より。

歯車と同じピッチの歯を持つピニオンbが軸の端に固定され、この軸はb cの方向に短距離移動できるように取り付けられている。これは、軸の端をdのように中心軸を中心に回転する揺動フレームで支持するか、または接続されている列車の性質に応じてスライドピースで支持することによって実現できる。ピニオンの中心から短いピボットが突き出ており、これはディスクの表面に切削された溝b s f t b h kに収まり、この溝によって案内される。この溝は、歯の内側および外側のピッチ円と同心円状であり、それらからの法線距離はピニオンのピッチ半径に等しい。

ピニオンが回転すると、図209のように外側にある場合は、平歯に作用してホイールを逆方向​​に回転させますが、歯の途切れた部分fが ピニオンに近づくと、溝がピニオンを外側から内側へ移動する際に案内し、ピニオンの歯を環状歯または内歯に作用させます。するとホイールはピニオンと同じ方向に回転し、この動きは隙間fが再びピニオンに近づくまで続きます。隙間fが近づくとピニオンは外側に運ばれ、回転方向が再び反転します。どちらの方向でも速度比は一定に保たれますが、環状歯または内歯のピッチ半径は平歯のピッチ半径よりも必然的にやや小さいため、ピニオンが内側にあるときの速度比は外側にあるときの速度比とわずかに異なります。しかし、方向転換は瞬間的ではなく、内側溝と外側溝をつなぐ溝s f tの形状は半円であり、ピニオンの軸がsに達すると、マングルホイールの速度は徐々に減少し始め、 fで停止し、 fからtまで徐々に動き出し、そこで一定の比率が始まります。そして、この減速は、内側ピッチ円と外側ピッチ円の半径の差を大きくすることで増加します。

図210
図210。

しかしながら、マングルホイールの歯は、図210に示すように、ディスクの表面から突き出たピンによって形成されるのが一般的である。このようにして、内側ホイールと外側ホイールのピッチ円が一致するため、内側と外側の速度比が同じになり、また、シフト時にピニオンが移動する空間も縮小される。

図211
図211。

図211のように歯を配置する、つまり平歯車を環状または内側の歯車の内側に配置することで、この空間をさらに縮小することができますが、同時に2つの速度比の差が大きくなります。

速度比を変化させる必要がある場合は、圧延機のピッチ線は同心円状であってはならない。

図212
図212。

したがって、図212では溝k lはマングルホイールの中心に向かっており、そのためピニオンはこの経路の部分ではホイールを動かすことなく進み、他の歯列ではピッチ半径が変化するため、角速度比が変化する。

図209、210、211では、歯の曲線は、歯全体に同じ記述円を使用することで容易に得られます。[州間高速道路77号線] それら。しかし、図212の形式を採用する場合、歯の形状について考慮する必要がある。

このようなマングルホイールの各歯は、ピッチ線が中央を通るように背中合わせに配置された2つの通常の歯で構成されていると考えることができる。したがって、ホイールの外側でピニオンの作用を受ける外側の半分は、通常の平歯車の歯のピッチ線より外側の部分と似ており、ピニオンの内側の作用を受ける内側の半分は、環状ホイールのピッチ円の内側にある半分と似ている。しかし、この配置の結果、どちらの位置でも駆動歯の作用は歯が中心線に近づく範囲に限定されなければならず、したがってこれらの歯は完全にピッチ線内に収まっていなければならない。

したがって、歯の形状を得るには、任意の都合の良い記述円を用意し、その円のピッチ円内で転がすことでピニオンの歯を記述し、ピッチ円の内外を転がすことでホイールの歯を記述します。そうすれば、ピニオンはどちらの位置でもホイールの歯と正確に連動します。歯列の両端の歯は円形でなければならず、その中心はピッチ線上にあり、直径はピッチの半分に等しくなければなりません。

図213
図213。

往復運動する部品が直線運動する場合（多くの場合そうである）、マングルホイールはマングルラック （図213 ）に変形し、その歯は単純な円筒形のピンにすることができる。これは、マングルホイールの歯では原理的に不可能である。b b はスライド部品であり、aは駆動ピニオンである。駆動ピニオンの軸は、ラックの両端でラックの片側からもう一方の側への変化を可能にするために、自身の直径に等しい空間をaからaへ移動する能力を持たなければならない。配置が図210または図211のいずれかから派生している場合、マングルラックの歯は、一般的なラックの歯に与えられる任意の形状をとることができる。

しかし、この洗濯機ラックには、しばしば不便な駆動ピニオンの移動動作を省略できるような機構が備わっている。

図214
図214。

図214のb b は往復運動を受ける部品であり、図示のようにローラー間で案内されても、他の通常の方法で案内されてもよい。aは駆動ピニオンであり、その運動軸は固定されている。マングルラックc cは別個のプレート上に形成され、この例では、それを囲む突出した隆起部の内側に歯があり、図211と同様に歯のリングの内側にガイド溝が形成されている。

このラックは、部品bに対して短い横方向の動きを可能にするように部品bに接続されており、 これにより、ピニオンがコースの両端に到達したときに、ラックを移動させてガイド溝のコースに沿わせることができ、反対側の歯列に作用することで動きを反転させることができる。

ラックとそのスライドピースを接続する最良の方法は図に示すものであり、これはカウパー氏の有名な円筒式印刷機で採用されているものと同じです。2本のガイドロッドk c、k cは、一方の端k kで往復運動ピースb bに、もう一方の端c cで移動ラックに接続されています。これらのロッドは、両端の中間でそれぞれに接続されたロッドm mによってさらに接続されているため、これらのガイドロッドの中心k kを中心とした角度運動は同じになります。角度運動は小さく、ロッドはスライドの経路とほぼ平行であるため、その両端c cは経路に対して直角に移動すると考えられます。したがって、これらの両端に接続されたラックも b b上を経路に対して直角の方向に移動します。これは必要なことであり、b bに関して他の動きは許容されません。

図215
図215。

平面運動を増幅するために、図215に示す構造がよく用いられる。aとbは2つのラックであり、 cはそれらの間にあるロッドrを支点とする車輪である。クランクシャフトまたはレバーdはeを支点とし、また（pで） rを支点としている。dを操作すると、 cはaに沿って移動すると同時にその軸を中心に回転し、bにcの横方向の動きの2倍の速度を与える。

車輪の直径は関係ない。なぜなら、bの動きは常にcの動きの 2 倍になるからである。

図216
図216。

摩擦歯車とは、表面同士が接触することで互いに運動を伝達する歯車のことで、摩擦歯車または摩擦歯車機構と呼ばれます。図216において、 aとbがcで接触し、それぞれが中央の軸に吊り下げられている2つの車輪だとします。この場合、どちらか一方を回転させると、 cで接触する表面の摩擦によって、もう一方も同様に回転します。このようにして一方から他方へ伝達される力の大きさは、 cにおける表面の特性と接触線の長さに依存します。

伝達動力を最大限に高めるためには、これらの表面は車輪の軸と同心円状になるように、また可能な限り平坦で滑らかに仕上げる必要がある。ES・ウィックリン氏は、このような条件と適切な構造であれば、300馬力もの動力を伝達できる（そして、西部諸州の一部では実際に伝達されている）と述べている。

実際には、この種の小型車輪は革などの柔らかい素材で覆われていることが多い。片方の車輪だけが覆われている場合もあり、覆われた車輪が鉄製の車輪を駆動する方が望ましい。なぜなら、もし滑りが発生し、鉄製の車輪が駆動輪であった場合、木製で覆われた車輪に凹状の摩耗が生じやすく、両者の摩擦が大幅に減少するため、損傷箇所が中心線上にあると始動が困難になるからである。

しかし、鉄製の車輪が回転を停止し、木製の車輪が回転を続けた場合、損傷は鉄製の車輪が停止している間も回転していた木製の車輪の円周部分全体に広がり、これが木製の車輪の全回転にわたって発生したとしても、木材の硬さの違いや同様の原因による影響を除けば、その真円度が損なわれることはまずないだろう。

「摩擦歯車の駆動プーリーに最適な材料を選ぶには、かなりの経験が必要であり、また、[州間高速道路78号線] この目的はまだ達成されていない。鉄製プーリーを駆動するための摩擦媒体として、さまざまな材料の比較価値を決定する目的で、きちんと計画され、注意深く行われた実験はほとんど、あるいは全く行われていない。しかし、建築業者のさまざまな理論や考えにより、この用途にさまざまな種類の木材、また皮革、ゴム、紙が使用されるようになり、それによって、それらのさまざまな効率の程度を判断する機会が与えられた。最も容易に入手でき、最もよく使用される材料はさまざまな種類の木材であり、これらのうちいくつかは良好な結果を示している。

「サッシ、ドア、ブラインド工場など、高速で稼働する軽機械の駆動には、南部および中部諸州原産のシナノキ（Tilia americana）が優れた特性を持ち、かなりの耐久性があり、動きの滑らかさと柔らかさにおいて比類のないものであることがわかっています。ポプラ（Populus monilifera）は小型機械に試され、シナノキとやや似た結果が得られましたが、大気の変化の影響を受けやすいことがわかりました。また、ホワイトパインでさえ、その木材の柔らかさを考慮すると、驚くほど効率的で耐久性のある駆動面になります。しかし、20～60馬力の動力が単一の接触で伝達されるすべての重作業には、ソフトメープル（Acer rubrum）が今のところ比類のないものです。この木材の駆動プーリーは、適切な寸法でしっかりと作られていれば、目立った摩耗もなく何年も稼働します。」

「非常に小さな滑車の場合、革は優れた駆動材であり、耐久性にも優れています。ゴムも駆動材として優れた接着性を持っていますが、柔らかいゴムの表面は、弾力性の低い素材の表面よりも間違いなく多くの力を必要とします。」

「近年、紙は小型機械の動力源として導入され、最も厳しい試験条件下でも使用されてきました。そして、これまでのところ、紙がこれらの厳しい試験に耐えてきた驚くべき実績は、紙がこれまで試された中で最も効率的な素材であることを示唆しているようです。」

しかしながら、摩擦滑車を必要な仕事量に合わせて適切に設計すること、そしてそれらを堅牢かつ正確に製作することは、材料の選定よりもおそらく重要な問題である。

「摩擦車は、表面間の接触が損なわれないよう、極めて正確かつ堅牢に製造され、常に完全に一直線に保たれていなければならない。車体は通常、鉄でできており、内側は断熱材で覆われているか、木製の部材で覆われている。」

「直径4～10フィート、面幅12～30インチの大型プーリーには、深さ6～7インチのソフトメープル材のリムが必要です。このリムは、厚さ1.5～2インチの板を円周の6分の1、8分の1、または10分の1の「カント」に切り出し、木目が円周方向にできるだけ沿うようにして作ります。カントはぴったりと合わせ、白鉛または接着剤でしっかりと釘打ちし、ボルトで固定します。このようにして完成したプーリーの幅の約3インチ以内まで作られた木製のリムは、6本または8本の放射状のアームを持つ1つまたは2つの頑丈な鉄製の「スパイダー」に取り付けられます。プーリーの直径が6フィートを超える場合は、8本のアームが必要で、面幅が18インチを超える場合は2つのスパイダーが必要です。」

「アームの両端には平らな「パッド」が取り付けられており、これは前述のように木製リムの内面を横切るのに十分な幅、つまり完成したプーリーの幅より3インチ小さい幅でなければなりません。これらのパッドはリムの内側にねじ込まれ、パッドの下と横にキーが入るのに十分な大きさに切り込まれます。キーがしっかりと打ち込まれたら、アームの両端からリムに強力な「ラグ」ネジが取り付けられます。これが終わると、ボルトの頭を覆い、キーが抜け落ちないように、リムの両側にさらに「丸い」が取り付けられます。これでプーリーがシャフト上の所定の位置に置かれ、キーが取り付けられ、エッジが真直ぐに整えられ、面が極めて正確に旋削されます。」

「小型の駆動装置の場合、最適な構造は、必要なプーリーよりも直径が約8インチ小さく、面幅が3インチ小さい鉄製プーリーを作ることです。このプーリーの面に、約1インチ四方の突起を4つ鋳造します。深さ4インチの木製リムを作り、面幅は鉄製プーリーと同じで、内径は鉄製プーリーの外径と同じにします。突起を受け入れるための溝を切った鉄製プーリーのリムに、このリムをぴったりと押し込み、それぞれの突起の横に硬材のキーを置きます。次に、鉄製リムを覆うように、内側の直径が最初の突起よりも小さい角材を両側に追加します。プーリーが重作業用に設計されている場合は、木材はメープル材を使用し、鉄製リムを通して打ち込んだ木ネジでしっかりと固定する必要があります。しかし、軽作業の場合は、バスウッドまたはパイン材を使用し、木ネジは省略できます。ただし、いずれの場合も、木材は十分に乾燥させる必要があります。」

「摩擦歯車が初期に使用されていた頃、製材所では補助歯車として、製粉所では巻き上げ装置としてのみ用いられていたが、その頃は木材の先端が表面に接するようにプーリーが作られていた。そして、現在でも時折そのようなプーリーを見かけることがある。しかし、そのようなプーリーは、繊維が加工対象物とほぼ一直線になるように作られたプーリーほど滑らかに回転したり、効率的に駆動したりすることはない。」[11]

[11]ES・ウィックリン著。

図217。

駆動摩擦は、半径方向の表面の接触によって2つの方法で得ることができます。図217は 、3つのディスクa、b、cを表しています。aの縁はbとc によって挟まれ、 bとcは螺旋ばねsまたは同等の装置によって保持されます。これらのホイールは、図のようにbとcのペアの表面を湾曲させることで、回転速度を変化させることができます。適切なレバー操作によって、aをbとcの中心に向かって前進させたり、中心から遠ざけたりすることで、軸の回転速度を増減させることができます。

図218
図218。

図219
図219。

図 218に示す構造でも同様の結果が得られます 。この構造では、dと eはそれぞれのシャフトに固定された 2 つのディスクであり、cはeに挟まれた革製のディスクです。d が駆動部である場合、eの回転速度はdの中心に近づくにつれて比例して減少し、 dの回転方向が一定のままであれば、eの回転方向はdの中心の側bにある場合は一方向 、 dの中心の側aにある場合は逆方向となり、速度を変えるだけでなく、運動を反転させる手段も得られます。同様の構成は、駆動シャフトの回転方向を反転させたり、その運動を停止させたりするために用いられることがあります。例えば、図 219では、rはディスクa、b、cを駆動する駆動ロープであり、d、e、f、gはフランジh iの間に挟まれたイエローパインのディスクです。これら5枚のディスクが（シャフトhを持ち上げることによって）aの面に押し付けられると、一方向に動きが生じますが、bに押し付けられるとhの動きの方向が反転します。

図220
図220。

図221
図221。

例えば、かなりの動力を伝達する必要がある吊り上げなどの多くの用途では、図220に示す摩擦車輪の形状が採用されており、その目的は、一定の幅の車輪間の接触線を増やすことである。[州間高速道路79号線] 面。この場合、接触線の長さによる歪みが部分的に相殺され、その程度までジャーナルの摩擦が軽減されます。したがって、図 221には、一対の車輪の単一のくさびと溝が示されています。各面の表面圧力は、面に対して直角、つまり矢印aとbで示される方向になります。表面接触は、2 つのシャフトのベアリングを押し離すように作用します。ベアリングを押し離すように作用する表面の有効長さは、点線cで示されています。ただし、この種の車輪の相対効率は、溝の 2 つの接触面の長さと比較して、線cの長さで測定されるべきではありません。これは、溝のくさび形によって増加し、さらに、車輪がどれほど頑丈であっても、接触による駆動力を増加させるように作用する弾性があるからです。くさび原理を維持するために、くさびの上部は平らに作られており、かなりの摩耗が生じた後でも溝の底に沈み込まないようになっている。この種の歯車を使用する目的は、騒音や振動を避け、均一な動きを保証することである。このような車輪の接触線での動きは転がりではなく、部分的に滑りであり、これは次の点を考慮すれば容易に理解できる。各くさびの上部の円周は下部の円周よりも大きく、溝の場合も上部の円周は下部の円周よりも大きい。そして、一方の上部または最大の円周が他方の最小の円周と接触するため、2つの差が1回転ごとに発生する滑り運動の量を表すことになる。たとえば、直径10インチのこのような車輪を2つ用意し、くさびと溝の高さと深さがそれぞれ1/4インチであるとしよう。すると、溝の上部は1回転で31.416インチ移動し、くさびの底部と接触します。くさびは（直径が小さいため）1回転で29.845インチ移動します。

図222
図222。

図222は、同じ原理に基づいた一対のベベルホイールの構造を示している。

図223
図223。

図224
図224。

図223は、接触圧力によるジャーナルの歪みが軽減され、滑りが不可能な摩擦歯車の一種を示しています。これは、一方の歯車に突起があり、もう一方の歯車に対応する凹部またはくぼみがある構造になっています。これらの突起とくぼみは、各歯車の半分で反対の角度で配置されているため、そうでなければ発生するジャーナルへの端部圧力を回避できます。突起の頂部が底部よりも狭ければ、形状は自由に形成できます。突起がくぼみに出入りできるようにするには、この形状が必要です。この種の正歯車では、突起とくぼみの両方を旋盤で加工できるため、高い精度または正確さを実現できます。図224は、 同様のタイプの歯車を示しています。[州間高速道路80号線] シリンダーの長手方向に沿って突起部が設けられた歯車は、その動作が歯付き歯車により近いものとなり、この場合、歯と溝の曲線は、既に歯付き歯車について定められた規則に従って形成されるべきである。後者のタイプの歯車は、歯の長手方向の曲線によって中心線上で連続的な接触を維持できるため、非常に滑らかな動作を実現できる。

図225
図225。

カムは、均一な動き、不規則な動き、または断続的な動きを与えるために使用できます。その構造に関わる原理は次のとおりです。均一な速度で回転させると均一な往復運動を与えるカムを製作する必要があるとします。まず、図 225 の内側の円oを描きます。その半径は、それを駆動するシャフトの半径、カムの最も浅い部分の深さ、カムが作動させるローラーの半径の合計に等しくなければなりません。次に、同じ中心から外側の円sを描きます。これら 2 つの円の間の半径は、カムがローラーを動かす量に等しくなります。線o pを描き、それを任意の都合の良い数の分割 (図では 5 つが示されています) に分割し、これらの点を通る円を描きます。外側の円sを、線o pが分割されている数の2倍の数の等分割に分割します（図では1から10まで）。これらの線が円を通過する点が、カムのピッチ線を描くことができる点になります。

したがって、円 1 が線 1 と交わる点aはカムのピッチ ライン上の 1 つの点であり、円 2 が線 2 と交わる点bはカムのピッチ ライン上の別の点であり、円 5 が線 5 と交わる点eに到達するまで、このプロセスを繰り返します。この点から、線 6 が円 4 と交わる点eはピッチ ライン上の点であり、これを 10 分割全体にわたって繰り返し、得られた点を通ってピッチ ラインを引きます。

図226
図226。

図227
図227。

図228
図228。

図229
図229。

図230
図230。

図231
図231。

このようにして得られた輪郭に沿ってカムを切り出し、それを一定速度で回転させると、カムの周囲に保持された点がカムの回転全体にわたって一定速度で移動します。しかし、そのような点はすぐに摩耗して鈍くなり、点が広がるにつれて、後述するように、その点に与えられる動きが変化します。この摩耗を避けるために、点の代わりにローラーが使用され、ローラーの直径がカムの動作に影響を与え、カムの回転のある部分ではカムの動作を加速し、別の部分では減速させます。したがって、図225のプロセスで得られたピッチ線はローラーの中心の軌跡を表し、このピッチ線から図226に示す構造によって実際のカムをマークすることができます。コンパスをローラーの半径rに合わせて設定し、ピッチ線となる点 ( a、b、e、fなど) から円弧を描き、これらの円弧の頂点にちょうど交わる線を引くと、実際のカムの輪郭が得られます。ただし、ローラーがカムの中心cに近づいたり遠ざかったりする際の動きは、カムの中心cを通る直線g gでなければなりません。例えば、ローラーが直線g gで上下する代わりに、図 227のようにアームが水平で、このアームが回転軸で回転し、ローラーがd dのように円弧を描いて動くと仮定すると、アームに与えられる動きはもはや均一ではなくなります。さらに、ローラーの直径が異なると、同じ動きを実現するために異なる形状のカムが必要になります。言い換えれば、同じカムを使用しても、ローラーの直径によって動作が変わります。例えば、図228において、線a aに沿ってローラーを動作させるカムがあり、 bが大きな[州間高速道路81号線]c は小さなローラー で、カムが図に示す位置にあるとき、c は点dでカムの縁に接触し、b は点eで接触します。ローラーbの直径がローラーcよりも大きいため、接触点がローラー表面上を移動し、いわば転がりながら進むことによって、一定のカムの動きの下で、この点での b の動作は速くなります。図 229を見ると、カムが前進するにつれて、この動作は大きなローラーと小さなローラーの両方で継続し、その効果は小さなローラーよりも大きなローラーの方が大きいことがわかります。接触点のこの転がり運動は明らかに容易に起こるため、衝撃や振動なしに素早いローラーの動きが得られます。カムの動きを続けると、図 230では接触点が大きなローラー上では移動線に向かって後退し、小さなローラー上では前進していることがわかります。一方、図 231では、 2 つのローラーがほぼ同じ点で接触しており、前進運動はほぼ完了しています。

図232
図232。

図233
図233。

それぞれのローラーの動きを運動線a aに沿って比較するために、図 232のように進めます。この図では、2 つの点m とnは、図 228でローラーbとcが占める位置にあるときの中心間の距離と同じです。したがって、カムの軸からローラーbの軸までの半径に設定された一対のコンパスをnに置くと、運動線a aの上にある 1 のマークされた弧に当たります。一方、図 228 のカムの軸からローラー c の軸までの半径に設定された一対のコンパスを、図 232 の m に置くと、運動線 a a の下にある 1 のマークされます。このプロセスを続け、コンパスを図 229のカムの軸からローラー bの軸までの 半径に設定し、この半径を図 232の線a aの上にある 2 の弧にマークします。したがって、これら 2 つの円弧の間隔は、カムが図 228 の位置から図 229の位置に移動している間にローラーが線a aに沿って移動した量です。次に、コンパスをカムの軸から図 230の大きなローラーの軸に合わせ 、図 232の線の上に円弧 3 をマークし、図 233に対して同じプロセスを繰り返します。これにより、大きなローラーのすべての位置に対して中心nを使用し、その動きを線a aの上にマークします。小さなローラーcの動きを得るには、コンパスをカムの軸から図 228の小さなローラーまでの半径に合わせ、これらのコンパスの 1 点を図 232の中心mに置き、線a aの下に円弧 1 をマークします。図229を参照すると、カム軸からローラーcの中心までコンパスをセットし、図232の中心nから 線aの下の弧2をマークします。図230と図231から同様の方法で、図232の線aの下の線3と線4を取得し、2つの動きをすぐに比較できます。このようにして、カムが図228の位置から図229の位置に移動したとき、230では、大きなローラーは小さなローラーの2倍の距離を移動し、231では動きが急速に再び均等化し、均等化が完了しました。

図234
図234。

図235
図235。

図236
図236。

図237
図237。

次に戻り運動について考えてみましょう。図233を見ると、物事の順序が逆転していることがわかります。小さなローラーはoで接触し、大きなローラーはpで接触しています。したがって、小さなローラーが先行し、最も速い動きをします。これは図234、235、236に示されているように継続します。図237のように2つの動きをプロットすることができます。大きなローラーの動きは線a aの上、小さなローラーの動きは線a aの下になります。まず、図231に示す位置（図228の同じ半径に対応）にあるとき、大小のローラーの軸から半径にコンパスをセットし、図232で行ったように2つの中心mとnをマークします。これらのうち、nは大きなローラーの動きをプロットするための中心であり、 mは[州間高速道路82号線]小さいローラーの動きをプロットします。図 231 のカムの軸と大きなローラーの軸から半径にコンパスをセットし、コンパスをnに置いたまま、線a aの上に弧 5 をマークします(図 237 )。次に、コンパスをカムからローラーの軸までセットし (図 233) 、線a aの上に弧 6 をマークします。図 234、235、236から 、a aの上に弧 7、8、9 をマークするための半径を取得し、大きなローラーの動きをプロットします。小さいローラーについても同様の手順で進めますが、中心m (図 237)を使用して、線a aの下に弧 5、6、7、8、9 をマークし、小さいローラーが常に最も速く動いていることがわかります。つまり、ローラーが大きいほど前進運動は速くなり、後退運動は遅くなるようです。これは、ローラーを素早く前進させ、ゆっくりと閉じることが目的であるため、高速で動作させた場合でもカムがローラーから外れることがないようにするためです。カムは、ローラーを後退ストロークで動かすための独立したカムで構成されており、ローラーをカム上に保持し、動きを確実にするためにバネや重りを使用する必要がなくなります。

図238
図238。

戻りカムまたはバッキングカムの形状は明らかに前進カムに依存し、前進カムが決定されれば、戻りカムに必要な形状は次のように求められる。 図238において、aは、紙の円盤、またはより好ましいのは亜鉛板bに、任意の適切な方法で固定された前進カムを表す。カムは、カムと亜鉛板を貫通するピンによって回転し、製図板に打ち込まれる。フレームfは、前進カムの最長と正確に等しい幅の2つのローラーrとr′を保持するように作られる。フレーム fの面d dは、ローラーr r′の中心を通る線と一直線上にあり 、カムもこの線上で回転するため、4つのピンpが製図板に打ち込まれると、フレームfはそれらによって案内され、カムaの中心を横切る線に沿って移動する。では、図に示された位置にある部品を、ローラーr がカムaの端に接するようにfをスライドさせ、針を使ってr′の端に円弧または線を引くとします。次に、カムa をわずかに回転させ、bに固定されているため、2 つのカムは一緒に動き、r がa に接している状態で、ローラーr′の端と一致する 2 番目の円弧を引きます 。このプロセスを続けることで、 bに示されている多数の短い円弧が引かれ、これらの円弧の頂点がリターン カムの輪郭になります。カムaの端がローラーr (したがってフレームf ) の右方向への移動を妨げている 一方で、 bに示されているようにローラーr′がバックリングまたはリターン カムの端に接しているため、フレームf が左方向へ移動するのを妨げていることは明らかです。したがって、どちらのローラーもカムから離れることはありません。

図239
図239。

この例では、ローラーを載せたフレームが直線的に移動するようにガイドされていると仮定しましたが、ここではローラーが旋回軸または揺動アームに取り付けられている場合の例を示します。図239では、同じカムaに紙bが固定されており、ローラーr、r′はxを支点とする揺動軸に取り付けられています。この場合、ローラーr 、r′、およびカムが回転する中心の3つすべてが、中心がx軸である円弧dで示される円弧内にあることが重要です。カムaは硬質の紙または亜鉛板bに固定され、2つはピンによって回転します。[州間高速道路83号線] カムの軸eを通って製図板に挿入され、レバーは製図板に挿入されたピンによってxで回転する。バックカムまたはリターンカムは、図238を参照して説明したのと同様の方法でマーキングされている。

図240
図240。

図241
図241。

図240では、ピストンストロークの半分でシリンダーへの蒸気供給を遮断し、ポート幅の4分の3に相当する蒸気ラップを持つバルブと同等の速さで生蒸気を流入させるエンジンのスライドバルブを操作するカムの構造を例として示しています。図240において、線aは24インチのピストンストロークを表し、外側の円bはカムの外縁の軌跡、内側の円cはカムの内縁を表し、これらの円間の半径は蒸気ポートの全幅を表します。さて、蒸気ポートの幅の 4分の 3 に等しいラップを持ち、両方のポートを完全に開くのに十分な移動量を持つバルブでは、24 インチ ストローク エンジンのピストンは蒸気ポートが完全に開く前に約 2 インチ移動します。同じ動きを実現するカムを作るには、ピストン ストロークの端 e から線 a の長さの 2/26 離れた点 d をマークし、線fを 立てると、点gでカムが最大のストロークを達成しなければならない点が得られます。したがって、ローラーがrにあるとき、バルブは図の下部に示すように中間位置にあり、カムの点gがeに到達すると、バルブのエッジ pが蒸気ポート tのエッジsとほぼ一致し、したがって蒸気ポートは完全に開いていることは明らかです。半ストロークでカットオフするには、カムの点n がローラーr に当たるまでにバルブが再び閉じている必要があります。したがって、点nをマークすることができます。次に、カム曲線をnからmまでマークします。この曲線は、ローラーが曲線に沿って動かなくなったり、円cに到達したときに衝突したりしない範囲で、適切に機能する限り短くします。単一のカムでこの目的を達成するには、ローラーの動きを容易に開始できるように、点mからoまでの曲線をできるだけ緩やかにすることが不可欠です。しかし、いったん動きが十分に開始されると、その動きは急速に加速することができ、 oからqへの下降は急速になります。ローラーが円cに衝突するのを防ぐために、 qからnまで の曲線は再び緩やかにし、ローラーの動きを緩和し、減速させます。rからgまでの曲線についても同様のことが言えます。目的は、カム曲線に沿ってローラーが通過を開始および終了する際に、曲線が占めるカムエッジの長さが許す限りゆっくりとした速度で動作させることである。曲線をgでゆっくりと開始することには 1 つの問題があり、それは、ポートs がライブ蒸気に対してそれに応じてゆっくりと開くことになるという点である。しかし、これは、図 241に示すように、バルブの移動量を増やすことで克服できる。これにより、バルブエッジがポートの内縁に沿って対応する量だけ移動することになる。移動量の増加は円yとzで示されており、 wからrまでのカム曲線は図 240よりも緩やかであることがわかる。一方、ローラーr は、ピストンがストロークの終わりにあり、ポートが開こうとしている位置で あるとき、図 241に示す位置では図 240に示す位置よりもはるかに速く移動する。図 241のgからmまでのカム曲線の部分がローラーrを通過する間、バルブはブリッジ上を移動し、蒸気ポートは全開のままなので、蒸気分配には影響しません。図241の点mがローラーを通過した後、mからtまでローラーを徐々に動かし始め、 tに到達してポートが遮断のために閉じ始めると、急速に移動し、点nがローラーに到達して遮断が発生するまでそのように動き続けます。その後はバルブがどれだけゆっくり動いても問題ありません。したがって、 nから円yまでの曲線は好きなだけ緩やかにすることができます。

図242
図242。

図242は、円cと円y間の距離で表される重なり量を持つバルブのカムを示しており、カムはピストンがストロークの一端にあるときの位置、すなわちeの位置を占めています。明らかに、点gがローラーに到達すると ポートが完全に開きます。点nはeから外円の直径の4分の3離れているため、カットオフはストロークの4分の3で発生し、nからyまでは曲線を好きなだけ緩やかにすることができ、wからrまではバルブを動かしてポートを開くことができます。しかし、gとmでより緩やかな曲線を与えるとローラーの動きが遅くなり、ポートの開閉速度も遅くなるため、ローラーが追従できなくなるのは、単に速度を上げるだけの問題です。[州間高速道路84号線] リターンカムを使用しない限り、これら２点のカム面。

これらのエンジンカムでは、蒸気供給と遮断点のみを考慮しており、排気弁を作動させるには、2つ目の独立したカムが必要となることは明らかです。

図243
図243。

図244
図244。

図245
図245。

図243は溝付きカムを表しており、ローラの両側面の摩擦が同時に反対方向にローラを駆動しようとするため、ローラを溝にぴったりと嵌め込むことができないことに注意する必要がある。この摩擦​​によって摩耗が生じ、すぐに溝が広がり、ローラの直径が小さくなる。さらに、溝が全周にわたって同じ幅で作られている場合（これらのカムはしばしばこのように作られる）、ローラは転がり運動だけではなく、ある程度の滑り運動も必要となる。したがって、図243を参照すると、滑り運動の量は、外円aと内円bの円周の差に等しくなる。これを回避するには、図244に示すように、カムの軸とローラの軸がカム軸の線上で幅の中央で交わるように、溝とローラをテーパー状に作る必要がある。しかし、この場合でも、カムはローラの側面を反対方向に擦るため、ローラをある程度削り取ってしまう。これを回避するため、ニューヨーク州ブルックリンのジェームズ・ブレイディ氏は、図245に示すように、溝の片側に作用するローラーと、溝の反対側に作用するローラーの2つを使用する方法を特許取得しました。この方法により、遊びや急速な摩耗を効果的に回避できます。

この形状のカムを作る場合、カム本体はスリーブで覆われます。溝はスリーブを貫通してカム本体に切削され、ローラーの直径よりも広くなります。ローラーがスピンドルまたはジャーナルに取り付けられたら、スリーブを前方に、あるいは正確には横方向に押し込み、止めねじで固定します。これにより、溝の両側で所望のベアリングが得られ、各ローラーは溝の片側のみに接触します。その後、スリーブの端面をカム本体と面一に仕上げると、図に示すような形状になります。

第1巻 ねじ山の形状。 図版II。
Vスレッド。 米国標準ねじ。
図246 図247
図246。 図247。

ウィットワース糸、または英国標準糸。 四角い糸。
図248 図249
図248。 図249。

糸のピッチ。 二重の糸。
図250 図251
図250。 図251。

ラチェットスレッド。 「酔っ払い」スレッド。
図252 図253
図252。 図253。

右ねじと左ねじ。
図254
図254。
[州間高速道路85号線]
第4章―ねじ山
ねじ山は、保持または固定と運動の伝達という 2 つの主要な目的で使用されます。通常の機械工場では、4 つのねじ山が使用されています。1 つ目は、図 246に示す鋭角Vねじです。2 つ目は、米国標準ねじ、セラーズねじ、またはフランクリン研究所ねじと呼ばれることもありますが、これら 3 つの名称はすべて同じねじ山の形状を示しています。このねじはもともとウィリアム セラーズによって提案され、その後フランクリン研究所によって推奨されました。最終的に米国海軍省によって標準として採用されました。このねじ山の形状は図 247に示されています。3 つ目は、図 248に示すウィットワースまたは英国標準ねじです。これは、丸い上ねじおよび下ねじと呼ばれることもあります。4 つ目は、図 249に示す角ねじで、粗いピッチに使用され、通常は運動の伝達に使用されます。

図246に示す鋭角Vねじは、図に示すように、両側が互いに60°の角度をなしています。言い換えれば、ねじの両側はボルトの軸線に対して60°の角度をなしています。図247に示す米国規格は、鋭角Vねじの深さを8等分し、上部の1つの部分を取り除き、下部の別の部分を埋めることで、上部と下部に平らな面を残して形成されます。図248に示すウィットワースねじは、両側が互いに、またはボルトの軸線に対して55°の角度をなしています。このねじでは、ねじの深さを6等分し、ねじの両側を円弧で結び、これらの円弧で切り取った部分をねじの上部と下部で切り取ります。これらの円弧の中心は、図中の点で示されているように、2番目の分割線上にあります。ねじ山は、ピッチ、つまりねじ山間の距離によって表されます。 図250ではピッチは 1/4インチですが、通常は1インチあたりに何本のねじ山があるかで表します。したがって、図250のピッチは一般的に4ピッチ、つまり1インチあたり4本と呼ばれます。ただし、1インチあたりに何本のねじ山があるかは、ねじ山が「単ねじ」でない限り、ねじ山の真のピッチを決定するものではありません。

単ねじは、1つの螺旋状の突起で構成され、ボルト上でのその突起の1回転あたりの前進量は見かけのピッチに等しくなります。図251には、2つのねじからなる複ねじが示されています。図では、aは一方の螺旋またはねじを表し、 bはもう一方の螺旋またはねじを表します。後者は、説明のためにcまで描かれています。この場合、真のピッチは見かけのピッチの2倍であり、常にそうであるように、ねじがボルトの周りを回転する回数（1インチあたりのピッチ）またはナットまたはねじが1回転中に進むボルトの長さに沿った距離です。ねじは、ボルト本体を弱める粗いピッチの単ねじを使用せずに動きを増やす目的で、複ねじ、三重ねじ、四重ねじなどを作ることができます。

図252に示す「ラチェット」ねじは、鉄工用ボルトに使用されることがあり、その目的は、ねじ山の側面aとaをボルトの軸に対して直角にし、ひいては応力の作用線上に配置することにある。このねじの形状を改良したものが、木材に直接ねじ込む粗いピッチのねじに使用される。

波状ねじまたは酔っ払いねじとは、図 253のようにボルトの周りの経路が波状になっており、本来あるべき連続した直線螺旋ではないねじのことです。すべてのねじは、ボルトに対する傾斜方向に応じて、左ねじまたは右ねじのいずれかになります。したがって、図 254は、 aに右ねじ、 b に左ねじがある円筒です。部品の両端に右ねじまたは左ねじがある場合、部品を回転させ、ナットが回転しないようにすると、ナットは同じ方向に動き、ねじのピッチが同じであれば、同じ速度で動きます。しかし、一方のねじが右ねじで、もう一方が左ねじの場合、上記の条件下では、ナットは雄ねじの回転方向に応じて互いに近づいたり遠ざかったりします。

図255
図255。

図255には、ナットとボルトの直径が異なっていても、ナットがボルトに適合し、ねじ山の両側が互いに接触するように設計されたねじ山の形状が示されています。ナットのねじ山は、いわゆる逆ラチェットねじであり、ボルトのねじ山はアンダーカットラチェットねじで、アンダーカット量は約2°です。この形状のねじ山を使用する場合、直径3/4インチのボルトで直径が1/32インチまで異なっても、ナットはしっかりとねじ込まれ、密着します。通常、ねじ切り工具の摩耗による測定基準の違いから生じるねじ山の嵌合の差は、この形状ではナットとボルトの嵌合に影響を与えません。ナットをねじ込むと、ねじ山が互いに適合し、ねじ山の両側全体に接触面が形成されます。ボルトねじの先端面にあるアンダーカット加工により、金属がナットねじに完全に適合する余地が生まれます。その結果、ナットをボルトに数回上下させても、手で回すにはきつすぎるほどしっかりと嵌合した状態が保たれます。実験では、通常のボルトとナットほど緩むことなく、ボルトに数十回上下させても緩まないことが実証されています。このように、特殊な形状のねじが自己適合する能力を持つため、ねじ切り工具が新品のときは、ねじ山をしっかりと嵌合させることができます。これらの工具の摩耗によって生じる余分な締め付けは、アンダーカット加工によって吸収され、ねじ山が反対側の部品またはナットに調整される余地が生まれます。

図256
図256。

セルフロックねじの2つ目の形態では、ボルトのねじ山は一般的なV字型の米国規格で作られています。一方、ナットのねじ山は図256に示すように形成されています。図256は、 3 / 4インチボルトの断面図で、分かりやすくするために大きく拡大されています。先端のねじ山はボルトのねじ山と同じ角度ですが、直径は3/4インチと1/16インチで、 ナットがボルトに容易に通るようになっています。次のねじ山の角度は56°、その次は52°、といった具合に、前のねじ山より4°ずつ角度が小さくなっていきますが、ピッチは全体を通して同じです。その結果、後部のねじ山は先端のねじ山よりも深くなっています。ナットを締め込むと、ボルトのねじ山が押し出されて後部のねじ山がボルトのねじ山の直径に応じて埋められます。例えば、ボルトが 3/4 インチの場合、先端または端のねじ山の角度は 60° から 44° に変わります。また、ボルトのねじ山の直径が 3/4 インチと 1/64 インチの場合、先端のねじ山の角度は 60° から44 °に変わります。ナットの緩んだねじ山はほぼ完全に埋まります。ナットのねじ山間のスペースの面積はほぼ等しくなりますが、[州間高速道路86号線] ナットの後端がわずかに大きくなっているため、前端が少しでも入ればナットはしっかりとねじ込まれ、ボルト自体にかなりのばらつきがあってもねじ込み部はしっかりと固定されます。この説明から明らかなように、このようなねじ山を持つナットを使用する必要があるのは、通常のボルトにこのねじ山形状による締め付けの強さという利点をすべて与えるためです。

ねじ山の「直径」とは、ねじ山の頂部における直径を指し、ボルトの軸に対して直角に測定されます。ねじ山の底部または根元の直径を指す場合は、通常、「ねじ山の底部における直径」または「ねじ山の根元における直径」と表記されます。

ねじ山の深さとは、ボルト軸に対して直角に測定した、ボルト上のねじ山の垂直方向の高さであり、ねじ山の側面に沿って測定したものではありません。

真のねじ山とは、ボルトの周囲に連続的かつ均一な螺旋状に巻き付いており、 図253のねじ山のように波打ったり、乱れたりしていないねじ山のことです。外ねじ（雄ねじ）とは、ボルトなどの外面に切られたねじ山のことで、内ねじ（雌ねじ）とは、ナットなどの穴や溝に切られたねじ山のことです。

図248に示すウィットワース規格または英国規格のねじは、イギリスとその植民地で用いられており、米国でもわずかに用いられている。図246に示すV字ねじは米国で最も一般的に使用されているねじであるが、米国規格のねじに取って代わられつつある。フランクリン研究所が後者を採用した理由は、同研究所がこの問題を検討するために任命した委員会の報告書に記載されている。その報告書から、以下の抜粋を引用する。

「調査を進める中で、使用されているねじの種類が想像以上に多様であることから、何らかの公認された標準規格の必要性をますます強く認識するようになった。実際、インチ単位の倍数や約数ではないねじの正確なピッチを得ることは、時に非常に困難な問題となる。」

このような状況は明らかに国全体の利益を損なうものであり、大きな無駄が生じることは確実です。なぜなら、新しい機械の各部品は互換性があるのではなく、互いに調整する必要があるだけでなく、適切な修理体制を整えることができず、高価なねじ締め装置が多種多様で必要となるからです。現在行われている努力と調査によって統一的な手法が確立されれば、そこから得られる利点は明白であり、他の重要な事項においても改革を促すことになるでしょう。

「貴委員会は、採用を推奨するあらゆるシステムに求められる様々な条件を検討するため、数多くの会議を開催してまいりました。強度、耐久性（継続的な使用による摩耗に対する耐性）、そして構造の容易さは、あらゆる一般的なシステムにおいて主要な要件であると思われます。例えば、角ねじを使用する場合など、多くのケースでは、他の利点を得るためにねじとボルトの両方の強度が犠牲になりますが、これらはすべて特殊なケースとして検討され、一般的な検討には影響を与えません。この点を踏まえ、貴委員会は、側面が互いに角度をなすねじは、他のどの形状よりも最初の条件をより満たすに違いないと判断しました。しかし、この角度がどのくらいであるべきかは、様々な考慮事項によって決定されます。2つの側面が上部の同じ点から始まっている場合、それらの間の角度が大きいほどボルトの強度が大きくなることは明らかです。一方、ねじの頂点が基部の中心上にあると仮定すると、この角度が大きいほどナットが破裂する傾向が大きくなり、摩擦も大きくなります。ナットとボルトの間には、ねじり応力が過剰になると、ボルトは長さ方向の応力ではなく、ねじり応力によって破損します。しかし、ねじ山の片側をボルトの軸に垂直にし、もう片側を最初の側に対して角度をつけて作れば、最大の強度と最小の摩擦抵抗が得られます。ただし、ねじ山は一方向の応力にしか対応できず、ナットのねじ山をボルトに対応する適切な方向に切削するために常に注意が必要になります。そのため、この形状は例外的なものとみなし、両側が互いに角度をつけて、ベースに対して等しい角度を形成するように決定しました。

「上記の考察に基づいてねじ山の一般的な形状が決定されたため、側面同士の角度は60°に固定されました。これは、摩擦抵抗が最小で強度が最大となる条件を満たしているように見えるだけでなく、他のどの角度よりも容易に得られる角度であり、また、より一般的に使用されている角度でもあるためです。この形状は他の形状をほぼ完全に排除して一般的に使用されているため、委員会は、その変更を推奨する前に、その利点と欠点を慎重に検討しました。鋭利なねじ山が最も単純な形状であり、その一般的な採用には特別な工具を必要としないことは疑いようがありませんが、常に大きな事故の可能性があり、大きなボルトでは深刻な問題となります。また、鋭利な先端部分の強度が小さいため、残りの部分をより良く保護するために、その強度の一部を犠牲にする強い動機となります。この結論に達すると、ねじ山の底部に対応する空間を埋めることができ、それによってボルトの強度を高めることができ、ねじ山の強度と摩耗面の減少を補うことができることはすぐに明らかになります。また、このような改良によって、製作工具の細かい部分や角を避けることで耐久性が向上することも明らかです。これら全てを認めた上で、ねじ山の上下をどのような形状にするかという問題が生じます。上下の形状は明らかに逆であるべきです。鋭利なねじ山は他のどのねじ山よりも容易に交換可能であることは認められているので、ねじ山を完全な形、つまり鋭利な形にする前に切削を止めても、この利点は損なわれないことは明らかです。しかし、ねじ山の下部に同じ形状を与えるには、切削工具の先端から同量の切削を行う必要があり、そのため必要な量を測定できる何らかの器具の使用が必要となります。しかし、これさえ行えば、上下が平らなねじ山は、鋭利なねじ山と同じように容易に成形できます。少し調べれば、構造上、上下が丸いねじ山ははるかに大きな困難を伴うことが分かります。実際、旋盤で切削または加工されたすべてのタップとねじは、2回目の仕上げまたは丸め加工が必要です。この工程では、この形状を形成する曲線の半径はねじ山ごとに異なるため、すべてのサイズに対応できるゲージを1つ作成することは不可能であり、特殊な工具なしでは、特定のサイズに合わせて正確に成形することは非常に困難、実際には不可能です。

「委員会は、統一システムの導入は、どんな熟練した機械工でも特別な工具を使わずに、あるいは必要であればできるだけ少なくシンプルな形で製作できるようなねじ山の形状を採用することで、大いに容易になると考えています。そのため、丸い上下の形状は、完璧に作られた場合には、ねじ山の強度が増し、切削工具の形状が最適になるなど、いくつかの利点がありますが、製作の容易さによってこれらの利点は十分に補われると考えています。」[州間高速道路87号線] 平らな上面と下面によって確実な嵌合と摩耗面の増加が実現されるため、その採用を推奨します。削り取る平らな部分はできるだけ小さくし、ねじ山を保護するのに十分な量だけにする必要があります。この目的にはピッチの8分の1で十分と思われます。これにより、ピッチの4分の3がベアリング面として残ります。ピッチを決定する要因は非常に多岐にわたるため、その議論には多くの時間を費やしました。

「現在使用されているねじ山は、あらゆる場合においてボルトよりも強度が高いため、より細かいねじ山が有利になるのではないかという疑問が生じました。ねじ山の使用が錬鉄や真鍮に限られていれば、そのような結論に達したかもしれませんが、鋳鉄はあらゆるエンジニアリング作業に広く用いられているため、一般的に使用されているものよりも細かいねじ山は、必ずしも改良とは言えないと考えられました。特に、ねじ山の垂直高さとボルトの強度に関して言えば、上面と下面が平らなねじ山を採用することは、鋭いねじ山のピッチを25%減少させること、つまり1インチあたりのねじ山数を33%増加させることに相当すると考えられたからです。より細かいねじ山を採用すると、オーバーライドのリスクを避けるために、現在の建設機械よりも高い精度が求められ、摩耗面も減少します。さらに、理論のみに基づく比率よりも、機械業界の平均的な慣行の方が、一般的なニーズにより適していると考えられます。」

ねじ山の主な要件は次のとおりです。1. ナットの長さまたは深さにおいて、ボルトの最も弱い部分（ボルトねじ山の底部）の強度と同等の強度を有すること。2. ねじ山を製作するために必要な工具は容易に製作でき、摩耗によって形状が変化しないこと。3. これらの工具は（旋盤加工の場合）容易に研磨でき、旋盤内で正しい位置に設定できること。4. ねじ山の直径と形状を検査するために必要な測定とゲージングが最小限であること。5. 側面の角度は、必要な強度と矛盾しない程度に鋭角であること。6. ナットを時々締めたり緩めたりする必要がある場合でも、過度に緩む可能性がないこと。

まず、「ねじ山の強度」という用語では、1本のねじ山の強度ではなく、ナットに含まれるねじ山の総強度を指します。これは明らかにナットの深さ、つまり厚さに依存します。米国規格、ウィットワース規格、一般的な慣行、または一般的なVねじが使用される場合、ナットの標準的な厚さは、ねじ山の頂部の直径に等しくなります。したがって、「ねじ山の強度」という用語では、上記の深さのナットに含まれるねじ山の総強度を指します。ねじ山の強度を高めることが有利な場合は、ナットの深さを増やす、つまり強度を計算する際に使用するねじ山の数を増やすことで実現できることは明らかです。しかし、ナットの製造コストと労力が増加するため、これは望ましくありません。特に、ナットに使用されるねじ切り工具は最も弱く、現在のナットの深さであっても破損しやすいからです。

これまでの実験から、現在のねじ山はボルトよりも強度が高いことが分かっており、これはねじ山の側面の摩耗に対する余裕を持たせるという意味で望ましいことです。しかし、ナットが永久的に固定され、摩耗を受けないねじ山の場合、ボルトがねじ山よりも強度が高い方が良いのではないかという疑問が生じます。例えば、ねじ山が破損したとしましょう。ナットはボルトから容易に外れないため、ボルトは所定の位置に留まります。したがって、ボルトで固定されている部品は緩みますが、分離はしません。一方、ボルトが折れた場合は、ボルトが脱落しやすく、部品がバラバラになったり、少なくともボルトに関しては分離したりする可能性が高くなります。しかし、ねじ山は摩耗しやすい条件下で使用され、複数の標準ねじ山を持つことは望ましくないため、新品のねじ山はボルトよりも強度が高い方が良いのです。

図257
図257。

図258
図258。

図259
図259。

2番目の要件に関して言えば、ねじ山またはねじ山を作る工具は旋盤で作られ、丸い上端と下端のねじ山を作る難しさは、ねじ山の先端を切るための角を成形することにあります。これは図257に示されており、ウィットワースねじと単歯のねじ切り工具が示されています。工具の丸い先端aを作るのは難しくありませんが、bのくぼみを切るには特別な工具が必要です。これは実際、ホブまたはチェーサー切削工具を使用してすべてのねじ切り工具を作るというウィットワース方式で採用されている計画です。チェーサーは、図258に示すような歯付き工具です。さて、作業場で通常行われる研削作業では、歯の上部と下部に同じ曲線aとbを持つチェーサーを作ることは明らかに不可能であり、そのためホブが使用されるのです。図259はホブを示しています。ホブとは、a 、 a、 aで示されるような複数の溝が刻まれた鋼鉄製のねじ切り片で、これらの溝によってねじ山が歯状に分割されます。これらの歯の縁は、ホブ上のねじ山の形状に対応する形状のチェーサーを切削します。チェーサーは、タップや、ダイスなどでねじ山を切削するための二次ホブを製造するために使用され、したがって、元のホブはすべてのねじ切り工具の原型となります。

図260
図260。

しかし、米国規格ねじまたは一般的なVねじの場合、標準的なホブは必要ありません。なぜなら、単刃工具は作業場の通常の研削器具で研削できるからです。したがって、米国規格ねじには平刃工具（図260）、一般的なVねじには鋭刃工具（図260）を使用できます。ピッチ角とねじ深さの正確さに関しては、米国規格ねじと一般的なVねじは、熟練した作業によって、ウィットワースねじよりも正確に製造できます。その理由は次のとおりです。

ホブが切削できるようにするには、焼き入れが必要であり、焼き入れの過程でねじ山のピッチが変化し、[州間高速道路88号線] 一般的には（常にではないが）ピッチは粗くなる。このピッチの変化は、異なるねじ山間だけでなく、同じねじ山の異なる部分間でも不規則である。ホブねじ山が焼き入れによって受ける誤差は、切削するチェーサーに伝わる。しかし、チェーサーも焼き入れによって形状が変化し、一般的にはピッチは粗くなる。ホブ焼き入れで生じた誤差がチェーサーの焼き入れで生じた誤差によって修正される場合もあるが、必ずしもそうとは限らない。

図261
図261。

米国規格または一般的なVねじ用の単刃工具は、焼き入れ後に正確に研削加工されるため、誤差があってはなりません。一方、丸みを帯びた上下のねじ山は、鋭角なねじ山の場合よりも、ねじ切り工具上で形状と直径をよりよく維持します。これは、丸みを帯びた先端は鋭角な先端ほど早く摩耗しないためです。この重要性を十分に理解するには、ねじを切削する際の工具の作用を考慮する必要があります。図261には、部分的に形成されたねじ山に適用されたチェーサーaが示されており、歯の突出した先端が連続的に作用し、完全なねじ山が形成されるまで溝を深く刻み続けることがわかります。この時点で、チェーサーの歯の底はワークの周囲に接しますが、切削作用は行いません。その結果、チェーサーの先端が摩耗しますが、先端が尖っている場合は摩耗が速く、丸みを帯びている場合は摩耗が遅くなります。これにより、ねじ切りされたねじ山の根元部分の直径が大きくなり、不適切な形状になってしまう。

図262
図262。

内ねじを切削する工具、あるいは穴やボアにねじを切削する工具にも、同様の欠陥が生じます。例えば、図262には内ねじを切削する工具が示されていますが、この工具はタップの1つの歯を表していると考えることができます。ここでも、工具の突出部は連続的に切削動作を行っていますが、これは単歯工具であるため、摩耗を受ける底角がありません。内ねじを切削する工具が摩耗すると、ねじ溝は全幅まで切削されたとしても深さが浅くなりすぎます。より正確に言えば、ねじの全直径は、工具の先端が受けた摩耗量の2倍に相当する量だけ小さくなります。旋盤加工などで使用されるような片刃工具の場合、工具を再び完全な先端形状に研磨するのはわずか1、2分で済むため、これはほとんど問題になりません。しかし、タップやソリッドダイ、あるいは（一部のボルト切削機のように）ヘッド内のチェーサーなどでは、ねじ山の嵌合が損なわれるため、これは非常に重要です。一度摩耗した工具を元の形状に戻すのは困難です。

図263
図263。

ボルトのナットの内ねじは、図263のtで示されるタップによって作られます。このタップは、外ねじと、ねじ山を歯状に切削する縦方向の溝またはフルートを備えた鋼片で構成されています。ねじ山の端は図のようにテーパー状になっており、タップの端が穴に入り込むようになっています。タップを回転させ、ナットnを固定したままにすると、タップが回転するにつれて歯が溝を切削し、ねじ山が形成されます。

図264
図264。

ボルトのねじ山は通常、チェイサーを備えたヘッド、または図264のaに示すようなソリッドダイによって作られます。b はねじ切り中のボルトを表しています。aの穴には、切削歯を形成するためにねじ山と溝が切られており、ねじ山は複数の歯に分散して切削を容易にするために開口部で面取りされています。これにより、ボルトがダイに容易に入ることができます。

ここで、タップやダイ、チェイサーのねじ山や歯に対する、継続的な使用とその結果として生じる摩耗の影響について考えてみましょう。

図265
図265。

タップのねじ山の先端の角（図265の a b）の摩耗は、先端の角（e f）の摩耗よりも大きい。これは、先端の方が切削作業の負担が大きいためである。

まず、上部の回転円は下部の回転円よりも大きいため、切削速度は上部と下部のねじ山の円周の差に等しいほど大きくなります。次に、歯の先端は[州間高速道路89号線] タップは切削作業のほぼすべてを担います。ナット内のねじ山はタップの先端と側面によって形成され、タップがナットに入ると溝を切削し、徐々に深くして完全なねじ山を形成します。一方、歯の底部（タッピング穴の直径が適切で小さすぎない場合）は、ねじ山が完成するとタッピング穴の内径に接触します。熱間打ち抜きナットのように、ナットの内径にスケールが付着している場合、上部の歯の底部が作用する頃にはこのスケールはほぼ除去されているため、歯の底部はスケールの硬さによる影響をあまり受けません。

図266
図266。

ダイスとチェーサーの歯の場合、図266の角c dの摩耗が最も大きい。タップの歯の頂部（図265のab）はナットのねじ山の底部または全直径を切削するのに対し、ダイスの歯の頂部（図266のc d）はボルトのねじ山の底部を切削する。したがって、一方のケースでは歯の頂部によって加工物に切削された丸みを帯びた角が、もう一方のケースでは歯の頂部によって残されたより角張った角と接し、このような状況下でナットのねじ山の直径がボルトのねじ山の直径と同じであれば、ボルトはナットに入り込まない。

図267
図267。

ボルトの直径がナットがボルトにぴったりと巻き付けられるように作られている場合、図 267 に示すように、ねじ山の角だけがフィットします。図 267は、ナットの一部にあるねじ山をnで、タップまたはボルトのねじ山の一部をsで表しており、2 つのねじ山は拡大され、説明を分かりやすくするためにわずかに離れて表示されています。ナットの角a、bは、図 265のタップの角a、bによって切断され、角c、c、dは、図 266のダイ歯の角c、dによって切断される角に対応します。図267の角 e、fは図266の角c、dによって切断され、角 g、hは図266の角g、hによって切断される 。図267の角a、b、 c、dの丸みにより、ボルトのねじ山の頂部がナットのねじ山の底部と接することはなく、ねじ山は角の部分でのみ接触することが明らかである。

しかしながら、これまで我々は歯の鋭い角を丸める傾向のある摩耗のみを考慮してきた。この摩耗は角が鋭いほど大きく、角が丸くなったり平らになったりすると小さくなる。また、摩耗は雄ねじと雌ねじのそれぞれ上部と下部の直径に影響を与えるものとして考慮する必要がある。

さて、タップの歯の先端が最も摩耗するため、ねじ山の直径は深さとともに減少します。一方、ダイスの歯の先端が最も摩耗するため、ダイス内のねじ山の深さも減少します。タップの歯の先端はナットのねじ山の底を切削し、ダイスの歯の先端はボルトのねじ山の底を切削します。

図268
図268。

タップの歯の先端が、再研磨が必要になるほど鈍くなるまでに、 1 / 2000インチの深さまで摩耗し、ダイスの歯も同じ量だけ摩耗したと仮定すると、図268に示すようなねじ山が生成されます。この図では、ボルトの直径は1インチ、適切なねじ山の深さは 1/10インチとします。摩耗の結果、ボルトのねじ山の根元の直径は0.802インチになりますが、ナットのねじ山の最小直径は0.800インチであり、雄ねじまたはボルトのねじ山を通すには小さすぎます。また、ボルトのねじ山の完全な直径は1インチですが、ナットのねじ山の完全な直径はわずか0.998インチであり、これもボルトのねじ山を通すには小さすぎます。その結果、摩耗を考慮しない標準ねじ山は、実際には、しっかりと固定することができず、固定するとしても、タップを新品時に標準径よりも大きく加工する必要があり、ねじ山が容易に嵌合するようになる。この嵌合は、ねじ切り工具の摩耗に伴ってさらに密着し、最終的には全体的にきつくなりすぎる。しかし、嵌合がきつくなるのは、本来きつくなるべき側面ではなく、必要のない上下の部分である。このような場合、ナットの接触面積が小さいため、ナットはすぐに摩耗して緩んでしまう。

図269
図269。

図270
図270。

図271
図271。

しかしながら、図269および270に示すように、ボルト加工機用のチェーサーやソリッドダイスの形状、およびタップの製造方法から、歯の仕上げ部分の切削負荷が大幅に軽減されていることが指摘できる。ダイスでは最初の2～ 3山が面取りされているのに対し、タップでは、手作業で使用するタップの場合は通常直径の約2～3倍、機械で使用するタップの場合は直径の約6～7倍の長さでねじ山がテーパー加工されている。したがって、ダイスの摩耗はタップの摩耗よりも大きい。これは、所定のねじ山を加工するために必要な切削負荷が、タップよりも大きいためである。[州間高速道路90号線] ねじの長さは、ねじが内ねじであろうと外ねじであろうと明らかに同じであり、ダイスはタップよりもこの役割を果たす切削刃の数が少ない。確かに、どちらの場合も切削工具の面取りされた歯の上部の面取り面が切削の大部分を担うが、ねじの深さは歯の最上部で仕上げられるため、これらの歯は時間とともに摩耗する一方、歯の底部は切削の役割を果たさない。ただし、一方のケースでは穴が、他方のケースではボルトが、完全なねじが形成されるのに十分な直径である場合に限る。これは、本来あるべきことである。チェーサーで切削されるねじでも同じことが起こる。したがって、図271のaには、ボルトの頭までのように肩まで完​​全なねじが通過する場合に必要な、完全な歯を持つチェーサーが示されている。ここでは、最初の歯が切削深さ全体を担うが、摩耗によってこの部分が丸くなった場合は、次の歯がその欠陥を補うことができる。しかし、図271のcのように、より小さな直径のステムで終わるねじ山にチェイサーを使用する場合は、 bに示すように、チェイサーの歯を面取りしてもよい。

図272
図272。

ボルトやナット用のねじ切り工具の摩耗に伴うこれらの弊害は、ねじ山の形状をわずかに変更することで克服できる。図272では、aに内ねじを切削する工具のねじ山の形状を示し、bに外ねじを切削するダイスのねじ山の形状を示す。どちらの場合も、ねじ山の側面は同じ角度、例えば60°である。側面の角度が一点で交わると仮定すると、ねじ山の深さは11等分、または任意の数の等分に分割される。タップの場合、これらの分割のうち1つが削り取られて平らな上面が形成され、底部ではこれらの分割のうち2つが削り取られる。正確な量はそれほど重要ではないため、必要に応じて1 1/2分割を削り取ることもできる。例えばソリッドダイスのような外ねじ切削工具bでは、最大径で2分割、最小径で1分割が削り取られる。あるいは、タップに対して別の比率が選択される場合は、タップねじの最大径とダイスねじの最小径から削り取られる量が最小である限り、ダイスに対しても同じ比率を選択してもよい。

タップの直径は、フランクリン・インスティテュートねじのように、リングゲージまたはカラーゲージの標準値に準じる場合があり、側面の角度は単に距離が短くなるだけです。ダイスでは、ねじの最大直径の平面はタップの底面の平面と同じ大きさになり、最小直径の平面はタップ歯の上面の平面と同じ大きさになります。ねじの幅または厚さは、それぞれの直径における深さ方向でフランクリン・インスティテュートねじと同じままです。

図273
図273。

その効果は、ワークのねじ山の上部と下部に一定のクリアランスを与え、角度は以前と同じままにして、図273に示すように側面で接触することを保証することです。

このねじ山の形状は、フランクリン研究所のねじ山が持つ貴重な特徴、すなわち誰でも作成できること、そして単歯または単尖の工具で成形できることを維持しています。さらに、ねじ切り工具の摩耗が加工物の直径の嵌合精度を損なうことはなく、直径の許容誤差範囲が拡大されます。

この方法により、ねじ山の直径に高い精度を求める必要がなくなり、ねじ切り工具の角の摩耗も無害になります。また、外ねじ用の工具を内ねじに使用することはできないため、混乱が生じることもありません。ねじ山の側面のみが嵌合し、嵌合時の接触と圧力はすべてその側面のみで発生します。

これは重要な利点です。なぜなら、ねじ山の先端がダイスやタップの摩耗によって大きすぎたり小さすぎたりすると、ねじ山が側面に収まらなくなるからです。したがって、ボルトのねじ山が側面で緩んでいるが、ナットのねじ山よりも直径が 1/1000 インチ大きいと仮定すると、その分だけねじ山の直径が摩耗または押し出されてなくなるか、ナットのねじ山との接触によって潰れるまで、 ねじ込むことができません。そして、明らかに、ねじ山は側面できつく嵌まります。[州間高速道路91号線] 側面。旋盤でねじ山の底部の直径が正しい直径に切削され、ねじ山の側面が正しい角度になっているとします。しかし、ねじ山の上部の直径（ここではフランクリン研究所のねじ山を参照）が1/1000大きい場合、ナットのねじ山をそれに合わせて深くしない限り、その1/1000を何らかの方法で取り除くまでナットを押し込むことはできません。

次に、この最後のボルトを取り、1 / 1000インチ回すと、ぴったりと収まります。さらに1/1000インチまたは1/64インチ回しても、まだぴったり と収まります。1/64インチ回しても、フィット感はほとんど変わらないため、違い はほとんど分かりません。さらに、ボルトにねじ込むのに一定の力が必要なフィットのナットの場合、接触面がねじ山の上面と下面にある場合よりも側面にある場合の方が接触面積がはるかに大きくなり、接触方向も推力や歪みに対する支えとしてより適したものになります。

時計の製造などで使用されるような非常に細かいピッチのねじでは、ねじ山の端部を緩めたり、自由に動かせるようにするこの方法は不可欠であることがわかっており、この方法を採用すれば、チェックナットを使用する必要がなくなる可能性が高いと思われる。

工具のねじ山は焼き入れ処理によってピッチが変化することが観察されており、これはホブから切り出したチェイサーを使用する際の問題点となっている。

例えば、真に均一なピッチのねじ山を持つナットが製造されたとします。焼き入れ後、ピッチが正しくなくなる可能性があります。ホブから切削されたチェイサーには、ホブに存在するピッチの誤差が含まれており、焼き入れによってチェイサー自体にも誤差が加わる可能性があります。このチェイサーを使用して新しいホブを製造すると、新しいホブにはチェイサーの誤差に加えて、焼き入れによって生じる誤差が加わります。確かに、誤差はすべて同じ方向に存在するとは限らず、ある焼き入れによる誤差が別の焼き入れによる誤差に影響を与えたり、修正したりすることもありますが、必ずしもそうとは限りません。そのため、Vねじや米国規格のように、焼き入れ後に正しい形状に研磨された工具で切削できるねじ山を採用することが望ましいのです。

図274
図274。

図275
図275。

図276
図276。

鋭角なV ねじまたは米国標準ねじのどちらを作成する場合でも、最初の要件は 60° の正しい角度を得ることであることは明らかであり、これは Pratt and Whitney 社のために JH Heyer 氏が非常に独創的な方法で行っており、その方法は次のとおりです。図 274は、標準三角形を作成する際のガイドとして使用される正三角形の正面図と端面図であり、次のように構成されています。鋼鉄製の 3 本の棒 a、a、 aを平行に、かつ正確に同じ寸法に作りました。次に、各棒の幅の中央に、各棒で同じ距離だけ間隔を置いて穴xを開けました。この点での精度を確保する方法は、図 275および 276に示されています。ここで、s はフェースプレートが取り付けられた旋盤のライブスピンドルを表し、ライブセンターの穴にプラグcがはめ込まれています。このプラグの端は円筒状に旋削され、その上にブッシュがぴったりとはめ込まれており、プラグは明らかにその穴によってブッシュを真上に保持しています。長方形の部品eには、ブッシュにぴったりと嵌合するスロットが設けられている。

次に、長方形の部品eを旋盤の面板にボルトで固定する。[州間高速道路92号線] そして、このチャッキング方法により、穴はスロットの中心に正確に位置し、ベースに対して直角になるように開けられる。ブッシュは不要となり、ピースeはベースをフェースプレートに当ててチャッキングされ、上記のように穴が開けられる。この穴はプラグcの端にあるピンにぴったりと合うため、eは正確に保持される。

次に、棒aを1本ずつ部品eにチャックし （外側の端は平行な部品fの上に載る）、一方の端の近くに穴を開ける。この穴は、チャックによる固定方法によって、棒aの幅の中心に正確に位置し、その面に対して直角になるように開けられる。

次に、平行な部材fに、バーに開けられた穴にぴったり合うピンが取り付けられる。バーは、fのピンを囲む穴（後者はフェースプレートにしっかりと固定されている）で端と端を合わせ、もう一方の端をeのスロットに置き、2番目の穴を開ける。このチャッキング方法により、穴（x、図274）は各バー上で正確に等間隔に配置される。次に、バーを両端で合わせ、それぞれを半分まで切断し、穴xにぴったり合うピンを挿入して、完全に機械加工によって正三角形を作成する。したがって、可能な限り正確な正三角形が作成され、この三角形は標準ゲージとして保管され、次の手順で工場で使用する他の三角形を作成することができる 。

この三角形の内壁には円筒形のブッシュbが取り付けられており、このブッシュは三角形の中心または軸方向に保持され、 フランジを貫通してバーaにねじ込むネジy、y、yによって所定の位置に固定されている。

図277
図277。

図278
図278。

ブッシュbの一端には、直径 2 インチ、または直径 1.1547 インチの円に外接する正三角形の一辺の長さに等しい円筒形部分dがあり、図 278に示すように、このブッシュbを貫通してナットnを有するピンpが通っています。次に、小さな三角形が大まかに削り出され、その穴がピンpの軸に合うように加工されます。そして、ナットnによって、小さな三角形はdの下面とpの頭部の間に挟まれます。次に、大きな三角形は機械テーブル上に置かれた状態で、機械上のアングルプレートに固定され、小さな三角形の最上端が円筒形の軸dと同じ高さに削られます。これにより、小さな三角形の各辺を正しい寸法にするためにどれだけ削り取る必要があるかを判断するためのゲージとして機能します。

小さな三角形の角度の正確さは、もちろん大きな三角形にも依存します。したがって、面hを機械テーブルに置いた状態で、面g をステムdと同じ高さに切削します。面 fをテーブルに置いた状態で、面e をd と同じ高さに切削します。面l を テーブルに置いた状態で、面k をdと同じ高さに加工します。こうして、それぞれが正確であることが確認できる、非常に巧妙なチャッキングシステムによって、真の正三角形が作られます。

次の工程は、小さな三角形に米国標準ねじの上部と下部を表す平面を切り出すことです。これは、垂直方向の高さの8分の1を切り取ることによって行われ、こうしてねじの形状の試験片または標準ゲージになります。次のステップは、さまざまなピッチの工具の角度と平面の幅の両方をテストできるマイクロメーターを用意することです。これは次のようにして行われます。

図278 において、 fはマイクロメータのバーにセットスクリューで固定されたジョーであり、eはスライドジョーである。これらの2つのジョーは 、図中の三角形またはテストピースtの縁に取り付けられており、[州間高速道路93号線] 既に説明したように作製した。スライドジョーeには、1インチあたり40山のピッチを持つマイクロメータねじcが取り付けられている。ねじ上のドラムaの円周は250等間隔に分割されているため、ドラムがこれらの分割の1つに相当する空間を通過すると、スライドジョーeは1/40インチの1/250 、つまり1 / 10,000インチ移動する。ゼロピースまたはポインタの位置を適切に調整するために、テストピースtを図278に示す位置に置き、ジョーを調整してテストピースの3つのエッジから光が遮断されるようにした後、ポインタr（図277）をドラムのゼロマークの反対側に設定して固定した。

米国標準形状の任意のねじピッチに合わせて測定器を設定するには、マイクロメータを使用してスライドジョーeを固定ジョーfから、必要なねじの上下の平面の幅に等しい量だけ離します。鋭角Vねじの場合は、ジョーを閉じるだけで済みます。ゲージが設定されたら、工具をそのゲージに合わせて研磨します。

第1巻 ねじ山の測定とゲージング。 図版III。
図279 図280 図281
図279。 図280。 図281。

図282 図285 図286
図282。 図285。 図286。

図283
図283。

図284 図287
図284。 図287。
旋盤加工の場合、工具は旋盤内で容易に研磨でき、正しい位置にセットできる必要があるという第 3 の要件については、旋盤でのねじ切りに関連して説明します。ねじの直径と形状をテストするために必要な測定とゲージングは​​最小限で済むという第 4 の要件については、ウィットワースねじでは、ねじの角度と深さはチェイサーによって決定され、チェイサーはねじの角度や深さを変えることなく常に研磨して再研磨できるため、歯を切削する際には、ねじの直径全体をゲージングまたは測定するだけでよいことに留意する必要があります。しかし、鋭利なVねじを切削する場合、ねじの先端は (単点工具の作用により) 工作物の自然な直径よりわずかに上に突き出やすく、フェザーエッジが生成されるため、ねじの直径全体をゲージングするには、これをやすりで削る必要があります。鋭利な Vねじを起点とするには、まず工具を正しい角度に研磨する必要があります。次に、後者において正しい高さに設定し、工具の角度を加工物に対して適切な角度にし（旋盤でのねじ切り加工の説明で述べたとおり）、ねじを適切な直径にゲージで測定します。測定用の標準的な円筒形ゲージやサンプルがない場合は、図279に示すような板金ゲージをねじに適用できますが、このようなゲージを正確に製作するのは困難です。

ねじの直径に関しては、図 280および281に示すように、ねじ山の間にキャリパーを適用して測定することができます。これは、適切な直径であることがわかっている標準ねじまたはゲージが手元にある場合に作業場で一般的に行われている方法です。この測定方法は、あらゆる形状のねじに使用できますが、ねじの形状が単点ねじ切り工具を作成する際の作業者の精度に依存する場合など、ねじの形状をテストする必要がある場合は、米国標準ねじの場合、上端、下端、および角度をテストする必要があります。ねじ山の上端は (すべてのねじについて) 簡単に測定できますが、下端は、適切な直径を得るために参照する標準がない限り、測定が非常に困難です。これは、図 282 に示すように、ねじ山の下端に適用されるゲージまたはキャリパーが、ねじ山が切られているボルトの軸に対して直角ではなく、ねじ山のピッチに等しい角度で立つためです。

さて、直径が大きく異なるワークに対して機械加工を行う場合、同じピッチのねじ山が必然的に使用されます。同じピッチのねじ山に対するキャリパーの角度は変化するため（ねじ山の直径が大きくなるにつれて減少します）、ねじ山の底で測定される直径は、ワークの軸線に対して直角にねじ山の頂部で測定される直径に対して常に変化する比率になります。したがって、図 282では、a aは 2 つのねじ付き部品b、cの軸線です 。d 、 d はbに適用されたゲージを表し、その幅は 2 つのねじ山の頂部を覆い、点線eで示されるようにa aに対して直角に直径を測定します。点線 fは、 eに対してピッチの半分に等しい角度でねじ山の底で測定された値を表します。点線 gは、ねじ山の底でcを測定した値です。

ここで、bの直径がねじ山の上部で1 1/2インチ、 下部で1 1/8インチであり、 c の直径がねじ山の上部で1 1/8インチ、下部で 3/4 インチであると仮定します。2 つのねじ山のピッチは 1/4 インチです。このとき、fからeへの角度は、長さ1 1/8インチで1/8インチ (ピッチの半分) になります。g から e への角度は、長さ 3/4 (ねじ山 の下部または根元の直径)で1/8インチ(ピッチ の半分) になります。

したがって、ねじ山の直径を底部、つまり根元の直径から測ることは明らかに不可能である。

旋盤工具で鋭利なV字型や米国標準型のねじ山を作るには極めて高い精度が求められるため、プラット・アンド・ホイットニー社は精度を保証する特殊なシステムで製造されたねじ切り工具を製造し、完成したねじ山をテストできる標準ゲージを提供しています。これらの工具はねじ山よりも旋盤工具に直接関係しているため、旋盤工具と関連付けて説明します。ねじ山の接触は、ねじ山の側面で発生し、オスねじとメスねじの嵌合をテストする最良の方法は、接触の明るい痕跡が現れるまでねじ山を前後に回して試すことです。オスねじに潤滑油を混ぜたベネチアンレッドの塗料を薄く塗ると、ねじ山の接触が非常にはっきりと見えるようになります。

図283と図284は、米国標準ねじの標準基準ゲージを表しています。図283はプラグゲージまたは雄ゲージです。ねじの上部には標準の平らな面があり、ねじの下部は鋭利になっていることがわかります。カラー、雌ゲージ、またはテンプレートと呼ばれるもの（側面図と上面図は図284、断面端面図は図285に示されています）では、ねじの最小径に平らな面が作られ、最大径は鋭利なままになっています。したがって、2つを組み合わせると、図286のように、ねじの上部と下部の両方にクリアランスができます。これにより、どちらの場合もねじの直径を標準円筒ゲージでテストできるようになり、ねじゲージの作成も容易になります。雄ゲージまたはプラグゲージは、直径が標準サイズである平らな部品aで作られています。[州間高速道路94号線] ゲージの軸に対して直角に測定したねじ山の底面は、平面を考慮に入れています。雌ゲージまたはテンプレートは、次のように構成されています。長方形の鋼片に、bに平穴、 aに標準ねじ穴が開けられ、 cで分割されています。d には、 2 つのジョーがばねるのを防ぐピンがあり、これは構造の重要な要素です。eは、一方のジョーにねじ込まれ、もう一方のジョーの面に当接するねじであり、fには、一方のジョーを貫通してもう一方のジョーにねじ込まれた別のねじがあります。これらの 2 つのねじを操作することでゲージの穴aのサイズを調整できますが、一方の圧力がもう一方のロックとして作用するため、ねじが動いて調整が壊れることはありません。雌ゲージのサイズを調整する際には、雄ゲージのねじ山を基準として設定できることは明らかです。

図279に示すような板金テンプレートを製作するには、ねじ切り工具が正しく成形されていることを前提として、以下の方法を用いることができる。

図288
図288。

図289
図289。

図290
図290。

図291
図291。

1 インチあたり 6 ピッチのゲージを作成する必要があると仮定すると、任意の直径の鉄片を旋盤にセットし、ねじ山の上部に必要な直径まで削ることができます。この鉄片の端は、図 287のgのように、ねじ山の下部に適切な直径まで削る必要があります。ここで、ねじ山と鉄の軸aの角度は、線cと線aの角度であることがわかります。ねじ山がボルトに 1 回巻き付くときの角度を求める必要がある場合は、図 288 のように進めます。ここで、d は、図 287の線bで示されるように、ボルト軸に直角に測定したねじ山の円周を表します。 図 288 のf ( dに直角) はねじ山のピッチであり、したがって線cはねじ山とボルト軸の角度を表し、図 287 の線cに 対応します。次に、旋盤加工後の長さが完成後のねじ山の円周と等しくなる鉄片を用意し、それを真円に仕上げて必要な完成直径より少し大きい状態にした後、尖った工具をスライドレストに置き、図289の線a aをマークします。この線は鉄片の軸を表します。この線の一方の端で、 a aの下にねじのピッチをマークし、次に、 aの下端hが切削するねじのピッチに等しい量だけ 下がる線h jを引きます。次に、鉄片をフライス盤にセットし、 h jに沿って溝を切削します。この溝は、ねじゲージを作成するためのぴったりと嵌まる金属板を受け入れるためのものです。この金属板は、止めねじで溝にしっかりと固定する必要があります。次に、鉄片を再び旋盤にセットし、その直径を必要なねじの直径に仕上げます。次に、両端をねじ山の底に必要な直径まで削り、中央部分には図290に示すように、ねじ山を切削できる部分を残します。図290では、f fはゲージ用の板金を表しています。図290に示すようにねじ山を切削した後、ゲージを取り出すと図291のようになります。必要なのは、1つの歯だけが必要な場合は、外側の2つの歯をやすりで削るだけです。

このプロセスの哲学は、図 289に示すように、ゲージを 90° の角度、つまりねじ山に対して直角に設定することです。線cは、ねじ山と軸a aの角度を表し、したがって図 287の線cに対応します。このようにして作られたゲージは、次の理由から、その正確さのテストとして機能します。 図 291の中央の歯を見ると、その側面の 1 つは、それを切断したツールの 1 つの角度で、もう 1 つは別の角度で切断されていることが明らかです。そして、正しく形成されたねじ山は、2 つのねじ山の間のスペースとまったく同じ形状であるため、ゲージを、形成時に切断されたねじ山のどの部分にも適用し、試したときに適切にフィットし、その後、端を逆にしてもう一度試した場合、ゲージとねじ山の両方が正しいことが証明されます。例えば、工具の形状は正しかったものの、その2つの角度が旋盤の中心線と等しく設定されていなかったとします。その場合、ねじ山の両側は同じ形状にならず、ゲージは両端​​を反転させてもねじ山に正しく適合しません。また、工具先端の平らな面が狭すぎた場合、ねじ山の底部の平らな面は上部の平らな面と同じ形状にならず、ゲージはその違いを示します。

5番目の要件である「ねじ山の側面の角度は、要求される強度に見合った鋭角でなければならない」という点に関して言えば、ねじ山の側面同士の角度が鋭角になるほどピッチが細かくなり、ねじ山が弱くなることは明らかですが、一方で、角度が鋭角になるほどねじ山の側面同士の適合性は向上します。この重要性は、既に説明したように、ねじ切り工具の焼き入れに伴うピッチの変化により、摩耗していない工具で切削されたねじ山の側面でさえ、完全に接触することはほとんどなく、ボルトに最初に通したときにきつく締まるナットでも、ボルトに沿って数回上下に動かすことで、一般的に非常に簡単に通るようになるという事実から生じます。ボルトにねじ込むのに強いレンチ力が必要なナットは、2インチボルトほどの大きさであっても、ボルトに取り付けた状態で手ハンマーで側面を叩けば、手で簡単に通せるようになることがよくあります。どちらの場合も、ねじ山の側面を互いに一致させるのが目的であり、側面の角度が鋭角になるほど、一致しやすくなります。さらに、角度が鋭角になるほど、特に図273のように雄ねじと雌ねじの上下が互いに離れている場合は、ねじ山の直径を正確に測定することの重要性は低くなります。

第6の要件、すなわち、ナットは、時折締めたり緩めたりする必要がある場合でも、過度に緩むことがあってはならないという点に関して言えば、そのような場合、ねじ山は摩耗によって緩みやすく、ナットは、衝撃や振動を受けると、ボルト上で回転してしまう傾向がある。これを回避する最善の方法は、ねじ山の側面全体に十分な支持を確保し、十分な強度を維持できる範囲でできるだけ細かいピッチを使用することである。ピッチが細かいほど、ねじ山はボルト軸に対して直角に近づき、ナット面にかかる圧力によってねじが緩む傾向が少なくなるからである。

アメリカ合衆国の平地のピッチ、直径、幅[州間高速道路95号線] 標準ねじ山は以下の表のとおりです。

米国標準ねじ山。
ネジの直径
。 1インチあたりのねじ山数
。 ねじ山の根元の直径
。 フラットの幅。
1/4​​ 20 .1850 0.0063
5/16​​ 18 .2403 0.0069
3/8​​ 16 .2938 0.0078
7/16​​ 14 .3447 0.0089
1/2​​ 13 0.4001 0.0096
9/16​​ 12 .4542 0.0104
5/8​​ 11 0.5069 0.0114
3/4​​ 10 0.6201 0.0125
7/8​​ 9 .7307 0.0139

1 8 0.8376 0.0156
1 1/8​​ 7 0.9394 0.0179
1 1/4​​ 7 1.0644 0.0179
1 3/8​​ 6 1.1585 0.0208
1 1/2​​ 6 1.2835 0.0208
1 5/8​​ 5 1/2​​ 1.3888 0.0227
1 3/4​​ 5 1.4902 0.0250
1 7/8​​ 5 1.6152 0.0250
2 4 1/2​​ 1.7113 0.0278
鋭角Vねじの標準ピッチは以下のとおりです。

ボルトのサイズ。
1/4​​ 5/16​​ 3/8​​ 7/16​​ 1/2​​ 5/8​​ 3/4​​ 7/8​​ 1 1 1/8​​ 1 1/4​​ 1 3/8​​ 1 1/2​​ 1 5/8​​ 1と3/4​ 1 7/8​​ 2
ねじ山数/インチ
20 18 16 14 12 11 10 9 8 7 7 6 6 5 5 4 1/2​​ 4 1/2​​
以下の表は、ウィットワースねじの1インチあたりのねじ山数、ピッチ、およびねじ山根元の直径を示しています。この表は、ねじの直径を基準として作成されています。

ネジの直径
。 1インチあたりのねじ山数
。 ピッチ。
ねじ山の根元または底部における直径
。
インチ。 インチ。
1/8​​ 40 0.025 0.092 9
3/16​​ 24 0.041 .134 1
1/4​​ 20 0.050 .185 9
5/16​​ 18 0.056 .241 3
3/8​​ 16 0.063 .294 9
7/16​​ 14 0.071 .346
1/2​​ 12 0.083 .393 2
9/16​​ 12 0.083 .455 7
5/8​​ 11 0.091 .508 5
11/16​​ 11 0.095 .571
3/4​​ 10 0.100 0.621 9
13/16​​ 10 0.100 0.684 4
7/8​​ 9 .111 .732 7
15/16​​ 9 .111 0.795 2
1 8 0.125 0.839 9
1 1/8​​ 7 .143 0.942
1 1/4​​ 7 .143 1.067
1 3/8​​ 6 .167 1.161 5
1 1/2​​ 6 .167 1.286 5
1 5/8​​ 5 .200 1.368 8
1 3/4​​ 5 .200 1.493 8
1 7/8​​ 4 1/2​​ .222 1.590 4
2 4 1/2​​ .222 1.715 4
2 1/8​​ 4 1/2​​ .222 1.840 4
2 1/4​​ 4 .250 1.929 8
2 3/8​​ 4 .250 2.054 8
2 1/2​​ 4 .250 2.179 8
2 5/8​​ 4 .250 2.304 8
2 3/4​​ 3 1/2​​ .286 2.384
2 7/8​​ 3 1/2​​ .286 2.509
3 3 1/2​​ .286 2.634
3 1/4​​ 3 1/4​​ .308 2.884
3 1/2​​ 3 1/4​​ .308 3.106
3 3/4​​ 3 .333 3.356
4 3 .333 3.574
4 1/4​​ 2 7/8​​ .348 3.824
4 1/2​​ 2 7/8​​ .348 4.055
4 3/4​​ 2 3/4​​ .364 4.305
5 2 3/4​​ .364 4.534
5 1/4​​ 2 5/8​​ .381 4.764
5 1/2​​ 2 5/8​​ .381 5.014
5 3/4​​ 2 1/2​​ .400 5.238
6 2 1/2​​ .400 5.488
タップとダイスの両方とも、標準的なテーパー角度は、 10インチまでの内径サイズすべてにおいて、1インチあたり1/16インチ、または1フィートあたり3/4インチです。

ただし、ソケットまたはカップリングは通常、パイプに押し込んだときにパイプのテーパーに合うように平行にタップ加工され、引き伸ばされます。直径が 10 インチを超えるパイプの内径の場合、テーパーは 1 フィートあたり 3/8 インチに縮小されます。油井用のパイプまたはケーシングには 1 フィートあたり 3/8 インチのテーパーが付けられ、そのカップリングは両端からテーパータ​​ップ加工されます。ただし、ソケットのテーパーとパイプのテーパーの間には、赤いマーキングで試したときにパイプの端で最初にパイプのねじ山がベアリングになるように、パイプのねじ山に十分な差が付けられており、部品をねじ込むにつれてねじ山のベアリングが増加します。

蒸気、ガス、水道管用の米国標準ねじは、1886年11月～12月にニューヨークで開催された米国機械学会の第8回年次総会で提出された、標準パイプおよびパイプねじに関する委員会の報告書から引用したもので、以下に示す。

図291a
図291a 。

図291aに は、公称2 1/2インチのチューブ、つまり内径が約2 1/2インチ、実際の外径が2 7/8インチのチューブについて、ねじ山が実際に形成されたテーパー状のチューブ端部の縦断面図が原寸大で示されています。

「使用されているねじ山は60°の角度を持ち、上部と下部の両方がわずかに丸みを帯びているため、ねじ山の高さまたは深さはピッチと完全に等しくなく、ピッチの5分の4、つまり1インチあたりのねじ山数をnとすると0.8 × 1/ nとなります。ねじ山が完全に連続する管端の長さについては、経験式(0.8 D + 4.8) × 1/ nが使用されます。ここで、Dは管の平行な長さ全体にわたる実際の外径であり、インチで表​​されます。完全なねじ山のさらに奥には、下部は同じテーパーを持つものの、上部は不完全なねじ山が2つあります。管の端から最も奥にあるねじ山の残りの不完全な部分は、この接合システムにとって何ら重要ではなく、その不完全さは、ねじ山を1回の操作で切削するプロセスに付随するものです。」

パイプの標準的な肉厚とねじピッチは以下のとおりです。

錬鉄
溶接管の標準寸法。
チューブの直径。 金属の厚さ
。 ねじ込み式の端部。
名目上の
内部。 実際の
内部。 実際の
外観。
1インチあたりのねじ山数
。
パーフェクト
スクリューの長さ。
インチ。 インチ。 インチ。 インチ。 いいえ。 インチ。
1/8​​ 0.270 0.405 0.068 27 0.19
1/4​​ 0.364 0.540 0.088 18 0.29
3/8​​ 0.494 0.675 0.091 18 0.30
1/2​​ 0.623 0.840 0.109 14 0.39
3/4​​ 0.824 1.050 0.113 14 0.40
1 1.048 1.315 0.134 11 1/2​​ 0.51
1 1/4​​ 1.380 1.660 0.140 11 1/2​​ 0.54
1 1/2​​ 1.610 1,900 0.145 11 1/2​​ 0.55
2 2.067 2.375 0.154 11 1/2​​ 0.58
2 1/2​​ 2.468 2.875 0.204 8 0.89
3 3.067 3,500 0.217 8 0.95
3 1/2​​ 3.548 4.000 0.226 8 1.00
4 4.026 4,500 0.237 8 1.05
4 1/2​​ 4.508 5,000 0.246 8 1.10
5 5.045 5.563 0.259 8 1.16
6 6.065 6.625 0.280 8 1.26
7 7.023 7.625 0.301 8 1.36
8 8.982 8.625 0.322 8 1.46
9 9.000 9.688 0.344 8 1.57
10 10.019 10.750 0.366 8 1.68
ねじ山のテーパーは、長さ1インチあたり直径1/16インチ、または1フィートあたり3/4インチです。

[州間高速道路96号線]
ガス、水道、油圧用鉄管向けウィットワースねじ。
注記：下記に示すパイプの内径および外径は、ジェームズ・ラッセル＆サンズ社が自社製造のパイプに採用しているものです。

ガスおよび水道配管。 油圧配管。
パイプ
の内径。

パイプの外
径。

1インチあたりの
ねじ山数。

パイプ
の内径
。 パイプの外
径。

圧力（
ポンド/
平方
インチ） 1インチあたりの
ねじ山数。

パイプ
の内径
。 パイプの外
径。

圧力（
ポンド/
平方
インチ） 1インチあたりの
ねじ山数。

 1/8​​   .385        28      1/4​​   -           5/8​​   4,000       -   14  1   1/4​​   -       1   3/4​​   4,000       -   11
 1/4​​   .520        19      3/4​​   6,000   1   7/8​​   6,000
 3/8​​   0.665       19      7/8​​   8,000   2       8,000
 1/2​​   0.822       14  1       10,000  2   1/8​​   10,000
 3/4​​   1.034       14      3/8​​   -           3/4​​   4,000       -   14  1   3/8​​   -       1   7/8​​   4,000       -   11

1 1.302 – 11 7/8​​ 6,000 2 6,000
1 1/8​​ 1.492 1 8,000 2 1/8​​ 8,000
1 1/4​​ 1.650 1 1/8​​ 10,000 2 1/4​​ 10,000
1 3/8​​ 1.745 1/2​​ – 1 4,000 – 14 1 1/2​​ – 2 4,000 – 11
1 1/2​​ 1.882 1 1/8​​ 6,000 2 1/8​​ 6,000
1 5/8​​ 2.021 1 1/4​​ 8,000 – 11 2 1/4​​ 8,000
1 3/4​​ 2.047 1 3/8​​ 10,000 2 3/8​​ 10,000
1 7/8​​ 2.245 5/8​​ – 1 1/8​​ 4,000 14 2 1/2​​ 10,000
2 2.347 1 1/4​​ 6,000 – 11 1 5/8​​ – 2 1/8​​ 4,000 – 11
2 1/8​​ 2.467 1 3/8​​ 8,000 2 1/4​​ 6,000
2 1/4​​ 2.587 1 1/2​​ 10,000 2 3/8​​ 8,000
2 3/8​​ 2.794 3/4​​ – 1 1/4​​ 4,000 – 11 2 1/2​​ 10,000
2 1/2​​ 3.001 1 3/8​​ 6,000 1 3/4​​ – 2 1/4​​ 3,000 – 11
2 5/8​​ 3.124 1 1/2​​ 8,000 2 3/8​​ 4,000
2 3/4​​ 3.247 1 5/8​​ 10,000 2 1/2​​ 6,000
2 7/8​​ 3.367 7/8​​ – 1 3/8​​ 4,000 – 11 2 5/8​​ 8,000
3 3.485 1 1/2​​ 6,000 2 3/4​​ 10,000
3 1/4​​ 3.698 1 5/8​​ 8,000 1 7/8​​ – 2 3/8​​ 3,000 – 11
3 1/2​​ 3.912 1 3/4​​ 10,000 2 1/2​​ 4,000
3 3/4​​ 4.125 1 – 1 1/2​​ 4,000 – 11 2 5/8​​ 6,000
4 4.339 1 5/8​​ 6,000 2 3/4​​ 8,000
1 3/4​​ 8,000 2 7/8​​ 10,000
1 7/8​​ 10,000 2 – 2 1/2​​ 3,000 – 11
1 1/8​​ – 1 5/8​​ 4,000 – 11 2 5/8​​ 4,000
1 3/4​​ 6,000 2 3/4​​ 6,000
1 7/8​​ 8,000 2 7/8​​ 8,000
2 10,000 3 10,000

イギリスのパイプねじは、側面が60°の角度で交わる鋭角なV字型のねじ山であり、ピッチが異なる点を除けばアメリカのパイプねじとほぼ同じである。

顕微鏡の対物レンズ、およびこれらの対物レンズがねじ込まれる顕微鏡のレボルバーには、英国ロンドン王立顕微鏡学会の標準ねじ山が採用されている。

ねじ山はウィットワースねじで、現在協会の保管庫に収められているオリジナルの標準ねじ切り工具は、ジョセフ・ウィットワース卿が協会のために特別に製作したものです。ねじ山のピッチは1インチあたり36です。円筒形、つまり雄ゲージの直径は0.7626インチです。

以下の表は、時計および数学機器メーカー向けのウィットワース規格のねじピッチと直径を示しています。

ウィットワースの時計および計器製造業者向け標準ゲージ、各種サイズ
に対応するねじ山付き、1881年。
各
サイズの個数（千分の
1
インチ単位）。 サイズをインチ単位
の小数で表してください。

1インチあたりのねじ山数
。 各
サイズの個数（千分の
1
インチ単位）。 サイズをインチ単位
の小数で表してください。

1インチあたりのねじ山数
。
10 0.010 400 34 0.034 150
11 0.011 「 36 0.036 「
12 0.012 350 38 0.038 120
13 0.013 「 40 0.040 「
14 0.014 300 45 0.045 「
15 0.015 「 50 0.050 100
16 0.016 「 55 0.055 「
17 0.017 250 60 0.060 「
18 0.018 「 65 0.065 80
19 0.019 「 70 0.070 「
20 0.020 210 75 0.075 「
22 0.022 「 80 0.080 60
24 0.024 「 85 0.085 「
26 0.026 180 90 0.090 「
28 0.028 「 95 0.095 「
30 0.030 「 100 0.100 50
32 0.032 150
ラグスクリューのねじ山のピッチには規格はありませんが、以下のピッチが広く使用されています。

ネジの直径。 1インチあたりのねじ山数
。
ネジの直径。 1インチあたりのねじ山数
。
インチ。 インチ。
1/4​​ 10 5/8​​ 5
5/16​​ 9 11/16​​ 5
3/8​​ 8 3/4​​ 5
7/16​​ 7 7/8​​ 4
1/2​​ 6 1 4
9/16​​ 6
ねじ切り用手工具。

外ねじまたは雄ねじを手作業で切削する場合、3種類の工具が使用されます。

図292
図292。

1つ目は図292に示すねじ板である。これは、直径の異なる穴が開けられ、ピッチの異なるねじ山が切られた焼入れ鋼板で構成されている。これらの穴には、切削刃を形成するために、直径方向に対向する2つの切り欠きまたは溝が設けられている。

この工具は加工対象物の端に当てられ、手で圧力をかけながらゆっくりと回転させることで加工対象物に押し付けられ、歯が溝を刻んでねじ山を形成し、ねじ山のピッチによって決まる速度でボルトに沿って進んでいきます。

ねじプレートは、より柔らかい金属に適しており、[州間高速道路97号線] 直径が1/8インチ以下の場合、切削負荷が軽いため、穴が急速に摩耗して大きくなることはありません。

図293
図293。

第２のクラスは、図２９３に示すようなストックとダイスから構成される。各ストックに対して、ねじの直径とピッチが異なる一連のダイスが用意されている。

このタイプの工具では、金型を開いてボルトに取り付けます。止めねじを締め付けて金型を切削位置に押し込み、材料をゆっくりと回転させながら、ワークに沿って移動させます。

場合によっては、止めねじによってダイスが再びワークに押し付けられ、ストックをボルトに沿って巻き上げることで切削が行われ、ねじ山が完全に形成され、必要な直径に切削されるまでこの作業が続けられます。また別のケースでは、切削はボルトに沿って下方向に行われ、切削が完了するたびにダイスがボルトの上部まで巻き戻されます。これら2つの作業の違いについては、後ほど説明します。

連続して切削してねじ山を形成するダイスでは、ねじ山をダイス全体にわたって完全に残しておくことができ、これにより、ワークのヘッドカラーまたはショルダーのすぐ近くまで完全なねじ山を切削できます。ただし、ダイスの端にある半ねじ山は、完全な高さのままにしておくと使用中に折れる可能性があるため、面取りするのが一般的です。ただし、ダイスの片側の最初の 2 つのねじ山を面取りし、反対側の歯を完全に残しておき、ワークのねじ山をショルダーまで切削する必要がない場合は、面取りした側をリード側として使用し、ワークのねじ山を ヘッドまたはショルダーまで切削する必要がある場合は、完全なねじ山のある歯をリード側としてダイスを裏返すという方法もあります。

図294
図294

図295
図295

モースツイストドリル社は、ダイをストックに挿入したり取り外したりしやすくするために、次の構造を採用しています。図294および 295では、ダイを保持する部品a、a′ はストック内でbを支点として回転し、図295のように外側にスイングして、それらに適合するように溝が切られたダイを受け入れます。これらの部品は、ストック内の所定の位置にスイングされます。下側のダイにはピンcに適合する穴が設けられており、このダイが所定の位置に配置されると、cは保​​持部品として機能し、下側のダイを介して部品a、a′をロックします。

図296
図296

このクラスの他の金型では、図296に示すように、金型を保持する2つの側部部品またはレバーが、角度の角で枢動するようになっている。ストックの底部には、上部が面取りされ、レバーの底面に接するスライド部品がある。そのため、この部品を内側に押すと、側部部品がストックに設けられたスロットに後退し、ピンを解放してバネの力で側部部品が元の位置に戻ると、金型が所定の位置に通過できる開口部が確保される。ここで、下側の金型は側部部品の底部の角度に載っているため、止めねじの圧力によって側部部品が金型に閉じられ、金型がしっかりと固定される。

図297
図297。

図298
図298。

図299
図299。

図297には、ウィットワースのストックとダイスが示されており、ガイドダイaと2つのチェイサーb、cをストック内のそれぞれの座面または凹部に保持するキャップが取り外され、内部部品が露出している。チェイサーb、cの端部は面取りされており、キーdの対応する面取りされた凹部に当接するため、キー端部のナットeを操作するとダイスが長手方向に移動する。動作原理は図298にさらに明確に示されている。2つの切削チェイサーbとcは、 dで交わる線に沿って移動するため、ねじ切りされるボルトの中心または軸の後ろの点で交わる。これにより、[州間高速道路98号線] クリアランスを維持する。たとえば、これらのチェーサーがワークにねじを切ると、ワークのねじがガイド a のねじに沈み込むため、ワークはガイド a の方へ移動することは明らかであり、チェーサー b、c がワークの中心を指す直線で移動した場合、この動きによってチェーサーb、c が切削できなくなる 。これは図 299でより明確に示されており、ガイド ダイaと切削ダイまたはチェーサーbの 1 つがストックから取り外された状態で示され、ねじ切りされるボルトが 2 つの位置で示されている。1 つは最初の切削が行われたとき、もう 1 つはねじが完成したときである。最初の切削ではワークの中心はeにあり、最後の切削ではgにある。点線で示されるような移動線であれば、この動きによってチェーサーが切削できなくなる。なぜなら、最初の切削ではチェーサーの移動線はワークの中心を指すjに留まるが、最後の切削ではその中心を指す線がkにある必要があるからである。したがって、加工との関連で考えると、チェーサーの移動線が前方に移動しており、切削刃が切削を妨げる角度で現れる。しかし、図299に示すようにチェーサーを動かすことで、チェーサーのクリアランスが維持される。

図300
図300。

図301
図301。

次にダイaについてですが、これは切削用チェーサーというよりはガイドとして機能します。なぜなら、クリアランスがほとんどなく、bやcほど自由に切削できないからです。そのため、チェーサーの歯が加工物の突起部または凹部に当たったときに、ボルトまたはボルト上のダイが横方向に動くのを妨げます。しかし、ガイドの原理は、図 300に示す Bodmer の設計でより完全に実現されています。ここでは、切削用チェーサーc が1 つだけあり、ブッシュgはストックの凹部に挿入され、ピンpで固定されたガイドです。チェーサーはストック d にセットされ、ストックdも凹部に挿入されています。この凹部は円形であるため、ストックdが 揺動できます。s には2つの止めねじがあり、 dの動きを制限するために使用されます。ハンドルeはd を貫通してねじ込まれ、チェーサーcのエッジに作用して切削を行います。この工具の動作は図301に示されており、加工対象物上での動作が示されています。ハンドルeを引くと、 dがストック内で揺動し、図のようにチェーサーにクリアランスが確保されます。切削が下方向に進むと、eによって新しい切削を開始でき、ストックを反対方向に巻き取ると、dは座面内で揺動し、チェーサーを反対方向に傾け、上方向または後退方向のトラバースで切削するために必要なクリアランスを確保します。もう1つの利点は、後退ストローク中に切削刃が加工物に擦れないため、刃の切れ味が大幅に維持されることです。この種のダイは、旋盤とほぼ同等の精度で加工でき、細長い加工物の場合は旋盤よりも精度が高くなります。しかし、加工物がガイドgに及ぼす圧力によって生じる摩擦のため、この工具は通常のストックとダイ、またはソリッドダイよりも多くの動力を必要とすることは明らかです。

図302
図302。

図303
図303。

ボルトに沿って複数回の切削を行い、完全に発達したねじ山を形成する必要がある調整可能なダイスでは、ねじ山の頂部の角度が底部の角度よりも小さいため、ダイス内のねじ山の側面と切削される溝の間には常に一定の摩擦が生じます。したがって、 図302では、ねじ山の頂部（ a、b）のピッチは底部（c、d）のピッチと同じです。ここで、図303において、 a b が[I-99] ボルトの軸線と、abに直角な線c d がある。半径e fはねじ山の頂部の円周に等しく、ピッチはbで表される。するとk はねじ山の頂部と軸線a bとのなす角を表す。次に、半径e gがねじ山の底部の円周とピッチを表すと仮定する。するとlはねじ山の底部とワークの軸線とのなす角であり、kとlのなす角の差は、ダイス内のねじ山の頂部と底部、およびワーク上で切削されるねじ山とのなす角の差である。

図303に示すように、ボルトに最初の切削を行う際、ダイの歯の先端は最大の角度 lをなしていますが、切削される溝はボルトの全直径上にあり、角度kをなすため、歯の長さは切削される溝と同じ平面上にはありません。

しかし、 V字ねじを切削する場合、ダイのねじ山の角度は徐々に溝の平面と正になり、ねじ山を仕上げるために閉じると最も近い一致に達する。

しかしながら、溝の全幅はダイスによる最初の切削時に切られた角ねじの中にあるため、ダイスが閉じられて次の切削が行われるたびに溝の側面が削り取られてしまうことから、この種のダイスでは角ねじを切削できないことは明らかである。

この種の金型は、ねじ穴の直径がねじを通すボルトの直径よりも大きくなければならない。その理由は以下のとおりである。

図304
図304。

ダイスのねじ穴を、ダイスで切削するねじと同じ直径のホブまたはマスタータップで切削すると仮定します。ダイスを開いて図 304のようにワークの上に置くと、エッジa、 b がワークに当たり、ダイスを安定させるものが何もないため、ダイスはぐらつき、酔ったようなねじ、つまり図 253に示したようなねじが始まります。

図305
図305。

この方法で作られたダイスの使用例の中には、右ねじの単ねじダイスを用いて、図305に示すように、ダイスの歯がチェイサーとして十分に傾斜した状態で、右ねじまたは左ねじの二重ねじまたは三重ねじを切削した例がある。ただし、この作業を行うには、加工物の直径が、ダイスにねじ切り加工を施したホブのサイズよりも大きくなければならない。

図306
図306。

図306には、著者が同じ一対のダイスで切削した右ねじ1本と左ねじ3本が示されている。

この作業に必要なのは、右ねじを作る場合はダイスを左から右に、左ねじを作る場合は右から左に回転させ、ねじピッチよりも速くダイスがボルトに沿って進むように圧力を加えることだけです。ダイスがねじピッチの2倍の速さでワークに沿って移動すると、二重ねじが作られます。

図307
図307。

また、円筒状のねじ片を用いて左ねじを切削できることも明らかである。図307には、片側に切り欠きが設けられた正方形の金属片と、その切り欠きに挿入された外ねじ片（タップとして）が示されている。円筒状のワークピースを回転させながら穴に通すと、タップ片はワークピース上にタップのピッチのねじ山を切削するが、左ねじとなる。これは、図の点線で示されているように、ボルトの片側のねじ山がもう一方のねじ山とは逆方向に傾斜しているためであり、上記の操作では、片側のねじ山がもう一方のねじ山を切削することになる。

左ねじを右ねじで切断するこれらの方法は、単にねじ切りの珍しい方法として言及されているだけであり、実用的な価値があるとは考えられていない。

図308
図308。

図309。

それでは、これらの困難を回避するために、ダイスにねじ山の深さの2倍の直径を持つホブタップまたはマスタータップでねじ山を切るのが一般的です。この直径は、ダイスがねじ山を切るボルトのサイズよりも大きくなります。この場合、図308に示すように、最初の切削でダイスがボルトに適合します。c、 dは切削刃です。最終切削時のダイスのねじ山の円と加工物の円との関係を図309に示します。

ねじ切りするボルトの直径と同じ直径のホブでダイスをねじ切りすることに対するもう一つの反対点は、ボルトが適切な直径にねじ切りされたときに歯がボルトのねじ山に完全に適合し、大きな摩擦を生じ、[州間高速道路100号線] 刃先が使い古されて少し鈍くなっている場合は、切るのが難しい。

ボルトやワークを上方向と下方向の両方で切断する場合について考えてみると、ダイスに右ねじが切られており、左から右に回転すると、ダイスはボルトを下方向に通過し、エッジc、 d（図 308）が切断面となることがわかります。しかし、ダイスを右から左に回転させてボルトの端まで戻すと、c、d はねじ山に擦れて摩耗し、鋭さが失われます。

図310
図310。

図310に示すように、場合によっては2組以上のダイスを同じストックに取り付けることもありますが、これは好ましくありません。なぜなら、ダイスの穴はストックの長さの中心にあることが常に望ましいからです。そうすることで、ワークに取り付けたときにストックのバランスが取れ、ボルトの軸線に沿ってねじ山を正しく開始しやすくなります。

図303を参照して述べたことから明らかなように、ワークに沿って連続的に切削を行うために開閉する金型では、角ねじを切削することはできません。しかし、金型のねじり圧力に耐えられるだけの強度を持つワークであれば、ソリッド金型を作成し、金型の開口部でねじ山をある程度先細りにすることで、金型がワークをしっかりと掴み、切削を開始できるようにすれば、角ねじを切削することができます。ただし、金型にはできるだけ多くの溝（したがって切削刃）を設けるか、あるいは溝を広く、歯を短くして十分な強度を保つようにする必要があります。これらの方法はいずれも摩擦を避けるのに役立ちます。

図311
図311。

図312
図312。

図293に示すような調整式ダイスの歯は、次のように切削されます。2つのダイスの間に金属片を挿入し、ダイスを合わせたときに、ねじの深さの2倍に等しい距離だけ分離します。この距離は、ダイスをこの指定または適切な直径に切削するように設定したときに、ダイスの面が離れる距離に加算されます。次に、（金属片を所定の位置に置いた状態で）ダイスが使用するボルトの直径にタップ穴をドリルで開けます。モースツイストドリル＆マシン社がねじを切削するために使用したホブの形状を図311に示します。入口端のねじのない部分は、ダイスを使用するワークの直径と同じ直径に作られます。入口端のねじは、完全なねじの高さの半分だけ沈み込み、完全なねじの高さの半分だけ平らに削り、ねじの頂部が入口端のねじのない部分の直径と同じになるようにします。ねじ山は、ナットの直径に等しい距離に達するまで、ホブに沿ってまっすぐテーパー状に伸び、ホブの直径に等しい長さの部分は、ダイスの歯を仕上げるための完全な平行ねじ山となります。テーパー部分のねじ山は、ねじ山の根元の方が先端よりもテーパーが大きく、ねじ山のシャンク端にある完全な平行部分の直径は、完全なねじ山の高さまたは深さの2倍に等しく、ホブの入口端の直径よりも大きくなります。このようにして、ホブはテーパーと逃げ加工が施されたタップとなり、ダイスを1回通過するだけで完全なねじ山を切削します。図312のように、ホブが端から端まで平行で完全なねじ山になっている場合は、ダイスがホブを上下に移動するか、ホブがダイスを通過することで完全なねじ山が形成されます。

第三の種類の材料とダイスは、加工対象物に沿って一度の工程で完全なねじ山を切削することを目的としており、同時に、切削刃の摩耗による摩耗を吸収する仕組みが設けられています。この摩耗によって、切削されたねじ山の直径が標準値を超えることがなくなります。

図313
図313。

図313は、プラット・アンド・ホイットニー社製のグラント調整式ダイスを示しています。これは、鉄製の円盤またはコレットの放射状の凹部またはスロットに挿入された4つのチェイサー（歯付き切削工具）で構成され、円盤は鉄製のリングで囲まれています。各チェイサーの端部は、リングの対応する面取りに適合するように面取りされており、側面の1つには溝が刻まれています。この溝には、コレットに挿入されるネジの焼き入れされた先端が収まり、チェイサーを調整位置に保持します。4本のネジがコレットの中央フランジまたは本体を貫通して上方に伸びており、そのうち2本はリングを引き下げ、リングのテーパーによってチェイサーを均等に中心に向かって移動させ、ダイスの切削径を縮小します。残りの2本は、リングを所定の位置に保持するか、リングを上方に押し上げてダイスの切削径を拡大します。この構成で可能な調整範囲は1/32インチです。ダイスは取り外して研磨して研ぐことができます。

チェーサーの側面に溝を刻む目的は、調整中に止めねじの端によって生じる微細なバリが、チェーサーがコレット内でスムーズに動くのを妨げないようにするためです。また、溝はねじの端がチェーサーを所定の位置に押し込むための肩の役割も果たします。これらのチェーサーはコレット内のそれぞれの位置にマーキングされており、万が一1つのチェーサーが破損した場合でも、新しいチェーサーをその位置に取り付けることができ、新しいチェーサーの歯が他の3つの歯と正確に一直線になるように作られています。一方、通常の使用では、1つのチェーサーが破損した場合、4つすべてを新品に交換する必要があります。

この金型では、加工対象物に沿って一度に完全なねじ山を切削する他のすべての金型と同様に、図に示すように、チェーサーの先端の歯が面取りされています。これは、金型が加工対象物をしっかりと掴み、「噛み込む」ために必要なことであり、面取りによって切削刃に逃げが与えられると同時に、加工対象物が金型に入りやすくなるように、ある程度楔形が形成されます。

図314
図314。

図315
図315。

図314は、JJグラントの特許ダイスを表しており、製造元（ワイリーとラッセル）はこれを「軽量化ダイス」と呼んでいます。このダイスでは、他の同様のストックと同様に、さまざまなピッチとねじ径のダイスを備えた複数のコレットが1つのストックに取り付けられます。ストックのナットは片側が分割されており、その側にネジを受け入れるためのラグが設けられています。このネジは、穴を広げて拡大する働きをします。[I-101] 挿入または取り外しの必要に応じて、コレットを解放するか、閉じて把持します。ダイは図 315に示すように形成され、a、 aはダイ、b はコレットです。コレット内でダイを開​​くには、ネジeを緩め、ネジdを締めます。ダイを閉じるには、d 、dを緩め、eを締めます。このように、サイズ調整はこれら 4 つのネジによって行われ、ネジdはダイをコレットbに固定する役割も果たします。コレットには、ワークが通過する穴fを有するカラーが設けられており、ワークに加工を開始する際にダイを正確にガイドすることができます。しかし、ヘッドやショルダーのすぐ近くでねじを切る必要がある場合は、ストックを上下逆さまにします。これは、コレットがヘッドやショルダーの邪魔にならないようにするためだけでなく、コレット側のダイスのねじ山が面取りされているためでもあります（これは、すべてのソリッドダイス、またはワークを1回移動して完全なねじ山を切るダイスで必要です）。これにより、ダイスがワークを掴んだり噛み込んだりして、前述のようにねじ山を開始することができます。

図316
図316。

図316には、ステットソンのダイスが示されています。このダイスは、1回の通過で完全なねじ山を切削し、摩耗を吸収するように調整可能で、ワーク上で安定させ、正確なねじ山を切削するのを助けるガイドを備えています。ガイドピースは、ハブ（ワークが通過する部分）と、ダイスに嵌合し、図示の2本のネジで固定されるフランジで構成されています。フランジの穴はスロット状になっており、ダイスの端に示されている小さなネジによってダイスを閉じて（摩耗を吸収するために）することができます。これらのネジは、一方のダイスの平穴を通り、もう一方のダイスにねじ込まれます。

図317
図317。

図317にエベレットのストックとダイスを示します。この工具では、ダイスはカムレバーによってセットアップされ、レバーアームがストックのアームと平行になったときにダイスは標準サイズに設定されます。カムレバーのダイスとは反対側の直線部分を回すことで、ダイスを瞬時に取り外し、別のサイズのダイスを挿入できます。ダイスは、ボルトに沿って上下に移動しながら、またはカムを操作することによって切削できます。ダイスが切削の終わりに達したら、ダイスを開いてワークの上部に持ち上げ、次の切削を行うことができます。これにより、ストックを巻き戻すのに必要な時間を節約できます。最後の切削が完了したら、ダイスを開いてワークから持ち上げることができます。

焼き入れ処理によってダイスの厚みが増し、ねじピッチが粗くなるのが一般的です。焼き入れによる膨張量は一定ではありませんが、ダイスの厚みが増すにつれて大きくなります。ホブは焼き戻し処理中に短くなりますが、その量は一定ではないため、具体的な数値は示せません。[12]

[12]108ページも参照してください。

図318
図318。

配管加工用のストックとダイスは、図318に示すような形状で製造される 。図318では、bは取り外し可能なハンドルa、h（持ち運びを容易にするため）を備えたストックであり、ハンドルhは取り外された状態で示されている。ソリッドねじ切りダイスcは、 bの四角い凹部に配置され 、 キャップdによってbに固定される。キャップdは（旋回端を中心として）回転し、つまみねじeによってロックされる。ストックをガイドし、正確なねじ山を切削するために、ブッシュfが設けられている。ブッシュfはbの下端に嵌合し、4本の止めねじgによって所定の位置に固定される。ブッシュfの穴は、 ねじ切りするパイプの外側に容易に嵌合するように作られており、パイプのサイズごとに別々のブッシュが用意されている。

図319
図319。

蒸気管やガス管を手作業でねじ切りするための金型は、図318のcに示すように固定式のものと、調整可能なものがある。図319には、ステットソンの調整可能なパイプ用金型が示されており、4つのねじ切り刃（歯付きねじ切り工具）を備えている。これらのねじ切り刃は、金型の各角にある小さなネジで必要な直径に調整され、前面にある4つのネジで調整位置に固定される。

図320 図321 図322
図320。 図321。 図322。

タップは、穴やボアなどの内面にねじ山を切るために使用される工具です。手作業用のタップセットは通常、テーパータ​​ップ（図320）、プラグタップ（図321）、ボトミングタップ（図322 ）の3つで構成されています。（イギリスでは、これらのタップはそれぞれテーパータ​​ップ、セカンドタップ、プラグタップと呼ばれます。）テーパータ​​ップは[I-102] まず最初に挿入し、（ねじ切り穴がワークを完全に貫通したら）ワークを貫通するまで回転させ、穴の全長にわたって直径と平行なねじ山を切削します。ただし、穴がワークを貫通しない場合は、タップが挿入された距離に応じて、ねじ山の程度が異なるテーパーねじ穴が残ります。

ねじ山をさらに完成させるために、プラグタップを挿入します。プラグタップは、タップの挿入端から反対側の端まで4～5山分平行になるようにします。作業が許せば、このタップも通します。こうすることで、多くの場合、タップを巻き戻す必要がなくなり、時間を節約できるだけでなく、巻き戻しによって摩耗する切削刃を保護することができます。穴の底にできるだけ近い位置で完全なねじ山を切るには、ボトミングタップを使用しますが、状況が許せば、穴を底まで完全にねじ切る際のトラブルを避けるために、実際に必要な深さよりも少し深く穴を開けるのが最善です。

繊維質で丈夫な錬鉄や鋼の場合、タップを手作業で使用すると、（穴がタップの直径よりも深い場合）連続的な回転運動では容易に作動せず、時折約半回転戻す必要があります。これにより、油がタップの切削刃に浸透する機会が生まれ、タップがスムーズに回転し、特に穴が深い場合には、タッピング作業が大幅に容易になります。

図323
図323。

タップが連続回転運動でワークを完全に通過することを意図している場合（例えば、タッピングマシンでナットをタッピングする場合など）、図323に示すように、テーパーハンドタップと同様の形状で、より長く作られ、ねじ山はシャンク端で、ねじ山の頂点間で測定したタップの全直径以上の距離にわたって、完全かつ平行になっています。

タップのねじ山が直径断面で完全な円である場合、ねじ山の側面が歯によって切削された溝に擦れ、摩擦が生じます。この摩擦​​は、歯の鋭いエッジが使用によって鈍くなるにつれて増大しますが、タップは非常に高い直径精度でねじ山を切削します。

図324
図324。

タップ穴の標準サイズを維持しつつ、この摩擦を最小限に抑えるために、タップにはねじ山内にクリアランスが設けられることがあります。つまり、図 324 に示すように、各歯の背面が真円から後退するようにします。図 324では、a a はワッシャー、b はその中のタップを表し、c、 d、eで​​歯の背面がa aの穴の真円から後退しています。タップは矢印の方向に回転させると切削します。この方法の欠点は、穴がワークを完全に貫通しない限りタップを引き抜くために逆方向に回転させなければならない場合、切削屑がワークの歯とねじ山の間に挟まり、切削屑が入り込む余地を残さずに摩擦を避けるのに十分なほどクリアランスが小さくない限り、タップの引き抜きが困難になることです。手作業で使用するタップに過剰なクリアランスを設けると、タップは穴のテーパーに沿ってねじ切りされ、穴の上部で直径が最大になります。これは、タップがねじ山によって十分に固定されず、ガイドとしての役割を果たさないため、手でタップを安定して回転させることが不可能になるからです。一方、工作機械で回転させるタップは、タップと加工対象物が一直線上に固定されるため、タップがぐらつくことがなく、クリアランスを設けることができます。

図325
図325。

場合によっては、図 325のa、b、 cに示すように、歯の中央に沿ってねじ山の頂部をやすりで削ったり切り落としたりすることでクリアランスが与えられ、摩擦が大幅に減少します。この方法でタップにクリアランスを与え、ねじ山の側面と底部にまで広げると、摩擦が減少するため、タップを抜き出すときに切削屑がねじ山に詰まる余地がなくなり、最良の結果が得られます (穴を完全に通過しないすべてのタップの場合)。ジョセフ・ウィットワース卿のテーパーハンドタップのねじ山は、ねじ山の底部で測定して平行に作られ、ねじ山の頂部ではシャンク端でのタップの直径に等しい距離だけ平行になっています。そこから、タップの入口端まで、ねじ山の頂部は直線テーパー状に削り出され、そのテーパー量はねじ山の深さの2倍よりわずかに大きい。したがって、ねじ山はタップの入口端でちょうど削り出され、その端はタップ穴にぴったり合うサイズとなる。

図326
図326。

図327
図327。

図328
図328。

これにより、タップはタップ穴に1つまたは2つのタップねじ山を囲む距離だけ入り込み、タップの先端ではねじ山がちょうど外れる状態になります。一部のタップメーカーの慣行では、ねじ山の直径は[I-103] タップの上部はウィットワース方式と同じように作られますが、ねじの根元とタップの進入端付近に深さがあるため、その端のねじの底は切削作業を行いません。これは、タップがワークに食い込み、ねじを切ることを容易にするためであり、その理由は次のとおりです。図326には、テーパーねじを持つタップaと、ねじを旋削してテーパーを与えるタップbを備えたワークが示されています。aの場合、歯先は溝を切削し、タップが進入するにつれて溝は徐々に広がり、深くなり、最終的に完全なねじが生成されます。bの場合、歯は最初に広い溝を切削し、小さな突起を残します。これは実際の完成したねじの一部であり、タップが進入するにつれて溝は狭くなります。したがって、前者 の場合、タップが完全な直径まで進入するまでねじのどの部分も完成しませんが、後者の場合、ねじは生成されると同時に完成します。したがって、進入時には、 bはaよりも 多くの切削作業を行う。これは、b の切削刃の長さが長く、より多くの金属が除去されるためである。その結果、 bを始動させるにはより多くの動力が必要となるため、実際には、b を回転させながら穴に押し込むように圧力をかける必要がある。タップが進入するにつれて、 bの切削作業は減少する。これは、b が切削する溝の幅と面積が小さくなるためである。一方、 aの切削作業は、タップが進入するにつれて増加する。これは、a が切削する溝の幅と面積が大きくなるためである。後者の場合、タップが穴に最も深く進入したときに最大の圧力がかかるため、最も安定した操作が可能となり、進入の容易さとは関係なく、利点となる。しかし、ねじ山の底がテーパー状になっている場合（aのように切削できるようにするためにはテーパー状になっている必要がある）、各歯の切削刃は、歯自体が通過できるほど十分な直径の溝を切削しない。例えば図327には、テーパー形状で端から端まで完全なねじ山を持つタップが示されています（パイプのねじ切りに必要な形状です）。ねじ山が端から線a bに向かって進むにつれて、直径は大きくなります。ここで、平面cd上に長手方向に立つ歯opを考えます。その切削刃はpにありますが、 pにおけるタップの直径はoにおける直径よりも小さく、oはp が切削する溝を通過する必要があります。この問題を解決するために、図324に示すように、タップにクリアランスが設けられています。、その量は、図中のoとpにおけるタップの直径の差よりもわずかに大きい。したがって、図328の下側のタップに示すように、端から端までテーパーがあり、かつ完全なねじ山も備えたタップは、原理的に誤りであり、ねじ山にクリアランスを設けたとしても、その動作が不安定であるため望ましくない。

場合によっては、ねじ山の先端部を平行にし、タップの長​​さの 1/3 または 1/2 の距離だけテーパー状に加工します。このとき、テーパー部分のねじ山の根元を深くし、先端部にはわずかなクリアランスを設けます。この方法は浅い穴に非常に適しています。テーパータ​​ップは一定の深さまでねじ山を切削するため、2番目のタップが容易に追従できますが、テーパー部分が長い場合ほど安定した動作は得られません。

タップテーパーは、歯の先端が切削の大部分を担うため、歯の先端を研磨するだけで研ぐことができる。プラット・アンド・ホイットニー社のタップでは、ハンドテーパータ​​ップのシャンク端は、タップの直径と同じ長さだけ平行に作られている。

テーパータ​​ップの入口端は、タップの直径の半分の長さだけ直線または平行に作られており、この端の直径は、タップ穴の正確な適切なサイズです。平行部分はガイドとして機能し、タップがタップ穴に入り、軸方向に正確に位置するようにします。プラグタップとボトミングタップはねじ山内で平行に作られており、プラグタップは入口から2～3山分ほどわずかにテーパー状になっています（図328参照）。ねじ山は根元で平行に作られています。

プラット・アンド・ホイットニー社製の機械用テーパータ​​ップは、以下の形状をしている。

タップのねじ込み口の直径は、タップがねじ込まれるねじ穴の直径と等しく、ねじ山2～3山分の長さがあります。シャンク側のねじ山は、ねじ山の上部と底部の両方で、タップの直径の2倍の長さにわたって平行です。ねじ山の上部は、シャンク側の平行部分からねじ込み口の先端までまっすぐなテーパーが付いており、ねじ山の底部はこのテーパーに沿って、ねじ山の上部のテーパーの2倍のテーパーが付けられています。これは、タップがナットに容易にねじ込まれ、しっかりと固定されるようにするためです。

図329
図329。

図330
図330。

図329には、ねじ山の側面に摩擦がないため非常にスムーズに切削できるタップの形態が示されている。ねじ山は平行な段で切削され、シャンクに向かってサイズが大きくなり、最後の段（図中のdからe ）がフルサイズとなる。タップの端aはタッピング穴に適切なサイズであり、フルートはaを貫通していないため、タップのサイズに対して小さすぎる穴にタップが使用されることはなく、タップの破損が大幅に防止される。最初の平行な段（aからb ）のねじ山の底はaの直径より小さく、ねじ山の側面の摩擦を軽減する。[I-104] 摩擦によってタップが容易に挿入される。各段の最初の歯が切削をすべて行い、旋削工具として機能する一方、ワーク内の段は歯を切削位置に保持する（図330参照）。図330では、nはナット、tはタップを表し、いずれも断面図で示されている。段cはタップをワークに保持し、歯bが挿入されると、ねじ山を自身の直径まで切削し、その段の残りの歯は、次の段の先端の歯が食い込むまで摩擦なく追従するだけであることは明らかである。したがって、タップを新品同様に研ぐには、各段の先端の歯を研削するだけでよく、タップを全く軟化させることなく12回研ぐことが可能になる。作業の一例として、ハリス・コーリス工場では、直径2 7/8インチ、ピッチ4、長さ10インチのこの種のタップで、深さ5インチの穴を連続的に貫通させ、逆回転させることなくタップを通すことができ、作業は2人の作業員が4フィートのレンチを使って行い、作業対象は鋳鉄である。

特に大口径タップに適した別のタイプのフリーカッティングタップがスウィート教授によって設計されました。その原理は次のように説明できます。

図331
図331。

図332
図332。

通常のタップでは、テーパーの長さが直径の4倍または5倍であるため、作業に必要な刃先よりもはるかに多くの刃先があります。また、テーパーを短くすると、切りくずのためのスペースが少なすぎるという問題が生じます。余分な刃先から生じる悪影響は、すべての刃先が切削すると、無駄に細かく金属を切削することになり、無駄に動力を消費することになります。また、一部の刃先が切削に失敗すると、金属を研磨してしまい、動力を無駄にするだけでなく、後続のカッターの作業をさらに困難にします。これを回避する方法の1つは、刃先の一部をやすりで削ることですが、コーネル大学のタップで採用されている方法の方がさらに優れています。図331の点線まで材料を除去するために、3つの後続のカッターを作成する必要があると仮定します。各カッターが厚さの 3分の 1 分の 1 の層と全幅を削り取る代わりに、最初のカッターは両側を全幅の約 3分の 1 まで削り取るので、図 331に示すように、中心を全深さまで削り取り、次のカッターはaの位置で金属を削り取り、以下同様に続きます。これは、ヤスリがけ、またはその他の方法で、1 列の歯の側面を上まで削り取り、次に次の列の上側と 3 列目の下側を削り取り、4 列目 (4 枚刃タップの場合) は旋盤で残したままにして、均一なピッチと滑らかなねじ山を確保することによって実現されます。

図333、334、335は、ロードアイランド州プロビデンスのCR French社が設計した、直径が正確なねじ穴加工用の調整可能なタップを示しています。

図333
図333。

図334
図334。

図333に示すプラグタップは、先端にテーパーねじがあり、タップは溝が伸びるところまで分割されています。2本目のねじでタップの両側を固定するため、この2本のねじでタップのサイズを自由に調整できます。図334に示す3番目のタップ（ボトミングタップ）では、分割がシャンクのさらに上まで伸びており、図のように4本の調整ねじを使用することで、タップの平行度を維持しています。

図335
図335。

図335に示す機械タップには、6つの調整ネジがあり、そのうちタップを閉じるための2つのネジは、タップをできるだけ強化するために両端に配置されています。

タップの溝の数、幅、深さ、形状を決定する際には、次の点を考慮します。機械で使用し、ナットのねじ切りのようにワークを完全に貫通するタップの場合、タップのテーパー部分が長いため切削歯がタップに沿ってより長く伸びるため、溝は深くする必要はありません。したがって、各歯が受ける切削量が少なくなり、切削屑が少なくなるため、切削屑を保持するために必要な溝も少なくなります。この種のタップでは、ねじ山にクリアランスが与えられているため、摩擦が軽減されるため、歯の長さを最大にすることができます。しかし、切削屑が溝に詰まらないようにスペースがある限り、溝が浅く狭いほどタップは強くなります。手作業で一般的に使用するタップは、ワークを完全に貫通しない穴のねじ切りによく使用されます。したがって、テーパータ​​ップはテーパーの長さを短くして、2番目のタップが穴の底にできるだけ近い位置で完全なねじ山を切ることができ、かつ、破損するほど大きな切削を行わないようにする必要があります。また、2番目のタップまたはプラグタップは、底付きタップに過度の負荷がかからないように、先端のテーパーの長さを短くする必要があります。さて、テーパータ​​ップのテーパーの長さが短くなるにつれて、歯の負荷が増加し、フルートにはより多くのスペースが必要になります。[州間高速道路105号線] 切削屑を受け取り、タップが連続的に回転して作業を行うと仮定すると、溝には歯によって生成されたすべての切削屑を収容するのに十分なスペースが必要ですが、切削屑が溝に詰まってタップに供給される油が溝を通って歯に流れ込むのを妨げるため、手動タップでは（加工物を通過できない場合、または穴の深さがタップの直径とほぼ同じ場合）、タップを引き抜いて切削屑を取り除く必要があることがわかります。手動タップではタップが正確にガイドされないため、開口部で最大の穴が作られます。このため、手動タップにクリアランスを設けることは望ましくありません。なぜなら、クリアランスがあると、タップが穴の中でより自由に揺れ、開口部の直径が大きくなるからです。また、溝を形成するために除去されるタップの円周が少ないほど、タップの歯が長くなり、タップの操作がより安定することも明らかです。しかしその一方で、歯が長くなるほど、歯と穴の中のねじ山との間の摩擦が大きくなり、タップ加工に必要な労力も増えます。なぜなら、タップを時々少し回転させて切削を楽にする必要があるからです。

図336
図336。

図337
図337。

図338
図338。

図339
図339。

図340
図340。

図341
図341。

図336は、ブラウンとシャープが推奨するフルートの形状を示しています。歯は短く摩擦を回避し、フルートは浅いためタップの強度が保たれます。切削刃の傾斜は、b（回転方向は矢印で示されています）として点線で示されており、切りくずや切削屑をやや上向きに湾曲させ、フルートの底に投げ落とさないようにする方向になっています。より一般的な形状、おそらく平均的なアメリカの慣行を表しているものが図337に示されており、切削刃は点線で示されているように放射状の線を形成しています。フルートはより深く、切りくずのためのスペースが広くなるため、タップを全く後退させずに連続的にねじを切削する必要がある場合に有利ですが、フルートの深さが増すためタップの強度は低下し、歯は長くなり摩擦が増加し、フルートは長いテーパーを持つタップや、切りくずを取り除くために取り外す必要があるタップには必要以上に深くなっています。図338は、プラット・アンド・ホイットニー社のハンドタップの溝の形状を示しており、切削刃は放射状の線を形成し、溝の底は通常よりも丸みを帯びています。ここで注意すべきは、図339のcのように溝の角が比較的鋭い場合、タップは焼き入れ工程で割れる可能性があるということです。ウィットワースタップに使用されている溝の形状を図340に示します。ここでは溝が3本しかないため、歯が比較的長く、そのため摩擦が大きくなっています。しかしその一方で、このようなタップは、手作業で使用すると、ねじ穴がより平行で、タップの直径とより近い直径になるため、より正確な作業が可能になります。ハンドタップにはクリアランスがないにもかかわらず、通常はタップ自体よりもやや大きい穴をねじ込むため、簡単にねじがほどけることが観察されています。ハンドタップにクリアランスを設けると、開口部が最も広い穴が開くだけでなく、タップ自体よりも大きなねじ山が切られ、さらに、タップを巻き戻して引き抜く際に、細かい切削屑がねじ山に絡まり、タップの歯先が折れる恐れがあります。したがって、長い歯の摩擦を軽減するためには、図325の a、b、cのように、または図341のように処理することが望ましいです。図325では、歯の先端が削り取られ、両端がそのままになっているため、タップをどの方向に回転させても切削屑が入り込むことはありません。しかし、クリアランスは図341ほど完全ではありません。点線で囲まれた領域内で歯を緩めることで、ネジ山の底部だけでなく上部と側面にもクリアランスが確保され、各歯の端には完全なネジ山が残ります。

タップの溝の数に関しては、タップの使用目的が大きな影響を与えることに留意すべきである。手作業によるタッピングでは、最小限の力でできるだけ平行かつまっすぐにタッピングすることが目的である。溝の数が多いほど、円周方向のガイド面が削り取られるため、タップのガイドは少なくなる。しかしその一方で、溝の数が少ないほど、つまり切削刃の数が少ないほど、タップと穴の壁との間の摩擦が大きくなるため、タップを操作するのに必要な力は大きくなる。いわゆるフレームワーク（ナットなどの緩い作業とは区別される）の手作業によるタッピングでは、最小限の力でできるだけ平行に穴にタッピングし、切削屑を取り除くためにタップを穴から取り外す必要がないようにすることが目的である。明らかに、溝と切削刃の数が多いほど切削屑が溜まるスペースが広くなり、タップを清掃する頻度が少なくなる。タッピング穴が丸くてまっすぐであれば、溝の数に関わらず、注意を払えばタッピングを正確かつ平行に行うことができます。溝の数が少ないほど注意は少なくて済みますが、前述のように、より大きな力とより頻繁なタップの取り外しが必要になります。しかし、穴が丸くない場合は、他の考慮事項が関係してきます。

図342
図342。

図343
図343。

図344
図344。

図345
図345。

図342では、3枚刃タップがaで真円でない穴に挿入されています。切削刃がaで凹部に当たると、3枚の刃すべてが切削を停止するため、タップがaの方向に移動する誘因は生じません。しかし、図343の4枚刃タップの場合、刃がaに当たると 、刃を凹部aの方向に押し出すような力が働きます。実際にタップがどれだけ移動するかは、もちろんクリアランスの量に依存しますが、タップにクリアランスがあるかどうかに関わらず、3枚刃タップは移動しませんが、4枚刃タップは確実に移動します。また、フルートの幅が同じであれば、円周の面積は大きくなります。[I-106] 3枚刃タップは4枚刃タップよりもガイドや安定性に優れています。穴に凹みではなく突起がある場合（図344および345のbのように）、 3枚刃タップの方が依然として有利です。3枚刃の場合、タップの横方向の動きは2点cとdで抵抗されますが、どちらも突起 bの位置と直接反対側ではありません。したがって、突起によってタップが横方向に1/100インチ移動した場合、cとdでの影響は非常に小さくなりますが、4枚刃タップ（図345 ）では、eでの影響はタップの横方向の動きの全量に等しくなります。

図346
図346。

図347
図347。

図348
図348。

手動タップでは、タップヘッドのスクエアの位置と切削刃の位​​置関係が重要になります。例えば、 図346では、ハンドルの反対側に切削刃があるため、ハンドルのその端に過度の圧力がかかると、切削刃が自由に動きすぎてタップが穴を広げてしまいます。一方、図347では、切削刃がハンドルと一直線になっていないため、このような傾向は大幅 に軽減されます。3枚刃タップでは、スクエアと溝の相対的な位置関係はほとんど関係ありません。図348では、レンチの一方のハンドルが最も好ましい位置にあり、もう一方のハンドルが最も好ましくない位置にあることがわかります。手で使用し、加工対象物を貫通することを目的としないタップは、シャンクとレンチを受け入れるスクエアエンドの直径が拡大されている場合があります。これは、タップを深い穴で使用して大きな負荷がかかった際に発生することがあるシャンクのねじれを防ぐため、また、時間の経過とともにソリッドレンチの四角穴が摩耗して大きくなるため、四角穴の摩耗やねじれをできる限り防ぐためです。四角穴が大きいほど、一定の負荷がかかった際の摩耗は少なくなります。

図349
図349。

真鍮仕上げ職人は、図349のように、タップヘッドの平らな面よりも長い溝のあるレンチを使用して、タップヘッドを成形することがよくあります 。

同じレンチで使用することを想定したすべてのタップにおいて、平頭の厚みはa点で均一に作られています。この方法により、1本のレンチで様々な直径のタップに対応できます。

図350
図350。

ガス管、蒸気管、その他ねじ山を用いて接続され、加圧時に漏れがないことが必要な接続部には、図350に示すタップが用いられる。このタップはテーパー状になっており、端から端まで完全にねじ山が切られているため、継手を容易に所定の位置に挿入し、しっかりとねじ込んで密着した接続部を形成することができる。

蒸気管のねじ切りタップの標準テーパーは長さ1フィートあたり3/4インチで、ダイスとタップのテーパーは同じです。石油井戸のパイプやケーシングのねじ切り工具には、1フィートあたり3/8インチのテーパーが付けられています。これは、ねじ切り工具に過度の負荷がかかるため、このような大きな継手に急なテーパーでねじ切りするのは実際的ではないことが判明したためです。ただし、通常のパイプカップリングはまっすぐにねじ切りされ、伸ばして[I-107] パイプにねじ込んだときにぴったりと収まります。油井用パイプ継手は両端からテーパー状にねじ込まれており、パイプとソケットのテーパーにわずかな差があるため、パイプとソケットを赤色のマーキングでテストしたときにのみ、端にベアリングマークが現れます。

米国で使用されているタップねじのピッチ。
直径。 長さ。 ねじ山数とインチの対応関係
。 直径。 長さ。 ねじ山数とインチの対応関係
。
1/4​​ 2 3/4​​ 16、 18 ＆ 20 3/4​​ 5 13/16​​ 10、 11 ＆ 12
5/16​​ 2 7/8​​ 16 ＆ 18 13/16​​ 6 10
3/8​​ 3 1/2​​ 14 ＆ 16 7/8​​ 6 1/8​​ 9 ＆ 10
7/16​​ 3 13/16​​ 14 ＆ 16 15/16​​ 6 3/8​​ 9
1/2​​ 4 5/16​​ 12、 13 ＆ 14 1 6 13/16​​ 8
9/16​​ 4 3/4​​ 12 ＆ 14 1 1/8​​ 7 1/4​​ 7 ＆ 8
5/8​​ 5 1/8​​ 10、 11 ＆ 12 1 1/4​​ 8 7 ＆ 8
11/16​​ 5 3/8​​ 11 ＆ 12
図351
図351。

図351は、鍛冶屋が粗削り作業や荷馬車の車軸に使用するタップの形状を示しています。これらのタップは、長さ1フィートあたり1/2インチのテーパーが付けられており、右ねじと左ねじが切られています。これにより、荷馬車の車輪の両側の回転方向は、ナットを締め付ける方向となり、車軸の両端に右ねじが切られている場合のようにナットを緩める方向にはなりません。

機械で使用されるタップの中には、必要な深さまで穴をねじ切り終えると、タップの歯を含む部分が穴の壁から後退するように設計されているものがあります。これにより、タップを逆回転させることなく、瞬時に穴から引き抜くことができます。これは、時間の節約になるだけでなく、タップを逆回転させた際に発生する歯の切削刃の摩耗を防ぐことができるため、大きな利点となります。

図352
図352。

図353
図353。

図352と図353は、配管継手の製造工場で広く使用されている折りたたみ式蛇口を示しています。

aは機械のスピンドルによって駆動され、ピンhを介してbを駆動します。bには 、アリ溝とテーパー溝dに嵌合する3つのチェーサーcがあります。これらのチェーサーには、 aに刻まれた環状溝eに嵌合する突起が設けられているため、ワークhが上昇してもチェーサーは一緒に上昇せず、テーパーアリ溝を持つコアbの持ち上げまたは上昇によって互いに閉じます。逆に、コアbが下降すると、 bのテーパー溝がチェーサーを外側に押し出し、切削径が大きくなります。

タップが切削しているときは、矢印で示すように駆動され、ピンhは溝の端によって駆動されます。溝は2つあり、互いに直径方向に反対側に位置し、同じ方向に傾斜しています。タップがワークに所定の深さまでねじを切削したら、ハンドルhを溝iに沿って作業方向に引いたり押したりすることで、bがa内で持ち上がり、切削されたばかりのねじからチェーサーが閉じ、タップを瞬時に引き抜くことができます。また、ハンドルhを押し戻すとチェーサーが拡張され、次のワークの準備が整います。

図354
図354。

図354は、マサチューセッツ州ボストンのハンコック・インスピレーター・ワークスでモニター旋盤またはタレット旋盤で使用されている折りたたみ式タップを示しています。これは、3つのチェーサーbを収容する外殻aで構成され、cでaに枢着され、一端に小さな突起eがあり、内端dは円錐形になっています。内殻fは、チェーサーの突起eを受け入れるために長さの一部に沿って縮小されており、チェーサーが切削端で完全に開くことができるようになっています。fは 円錐形になっています。[I-108] 端部gは、 dのチェイサーの内側の円錐に嵌合する。f のもう一方の端部にはワッシャーhがあり、図示のらせんばねがこれに当接し、このばねのもう一方の端部はaに設けられた肩部に当接する。ワッシャーhの外側または端面は、図示のように、レバーiに設けられた切り欠きの面取りに対応するように面取りされている 。内管f内には ステムjがあり、その端部に部品kが嵌合し、その上に円錐 lが固定されている。部品k、したがって lは、 kに設けられたスプラインによって回転が防止され、そのスプラインにピンmが突き出ている。

操作手順は以下のとおりです。図に部品が示されている位置で、fを前方に押し出すと、円錐形の端部gがチェーサーを最大限に開きます。この開き具合は、ラグeとfの縮小された直径との接触によって決まります。タップが加工対象物内で動作していると仮定すると、kの脚n が抵抗（タップ加工中の穴の端など）に当たると、j、したがってlは徐々に右に押し出され、最終的にlの円錐がレバーiの端を持ち上げ、 iの切り欠きがh から離れると、 hに抗して働くらせんばねがf を 右に押し、 fのxにある肩がチェーサーの端部eを持ち上げ、切削端がa内に収まります。ここで、支点c がその運動の中心となります。その後、装置全体を加工対象物から引き抜くことができます。チェーサーを再び開くには、ロッドjを手で左に押し、円錐ピースl をhの面に接触させて左に押し、円錐g が円錐dに接触するまで押します。すると、図のように、チェーサーが開き、端e がfの本体に接触します。次に、ロッドjを右に引っ張り、l が再びレバーiの湾曲した端に接触するまで動かすと、すべての部品が図に示す位置になります。タップが切削するねじの深さを調整するために、本体aにはナットoを受け入れるねじが設けられており、これによってカラーp をaに沿って移動させることができます。このカラーにはレバーiの支点 qが付いているため、oを移動させることでiの位置が変わり、 l がiの端に作用してi を持ち上げ、 h を解放する位置を調整できます。

鋼鉄、錬鉄、鋳鉄、銅、真鍮に使用する場合は、タップに油を十分に供給する必要があります。油は刃先を保護するだけでなく、よりスムーズに切削できるようにします。しかし、錫や鉛などの軟金属を切削する場合は、油は不要です。

タッピング穴の直径は、ねじ山の根元の直径と等しくなければならないが、鋳鉄の場合は意見や実践に大きな違いがある。一方では、タッピング穴のサイズは、タッピング時に完全なねじ山を形成できる大きさにすべきであると主張されている。他方では、鋳鉄の穴では、完全なねじ山の3分の2、あるいは2分の1のねじ山で十分であると主張されている。なぜなら、そのようなねじ山は完全なねじ山と同等の強度を持ち、タッピングもはるかに容易だからである。ねじ山が蒸気で密閉されている必要がなく、ねじ山の深さがボルトまたはスタッドの直径より少なくとも1/8インチ大きい場合は、完全なねじ山の 4分の 3 分の 1

丸棒鉄は通常、指定直径より約1/32インチ大きく圧延されるため、粗鉄にねじ山を切削して完全なねじ山を作り、適切な直径より1/32インチ大きいままにするという慣習が生まれています。そのため、ボルトに合うナットをねじ込むには、サイズより1/32インチ大きいタップ が必要になります。しかし、1/32インチは目視では判別できないほど小さな寸法であるため、ボルトとナットの寸法を測ったり試したりする必要が生じ、ボルトとナットの互換性を大きく損なうため、この慣習は容認できません。

タップの欠陥で、これまで解消が困難であったものの一つに、焼き入れ工程中に発生するピッチの変化があります。この変化の方向と量は、最も均一な鋼材を使用し、最も注意深く操作した場合でも変動します。この件に関する問い合わせに対し、ジョン・J・グラント氏は、非常に均一な鋼材であるジョーンズ・アンド・コルバー社（シェフィールド）の鋼材を使用した場合、100本のタップのうち約5%は長さが伸び、ねじ山のピッチが粗くなり、15%はピッチに目立った変化がなく、80%は長さが縮み、ピッチが細かくなるが、この2つは必ずしも同じではないと報告しています。しかし、鋼材の種類によって結果は異なり、鋼材のグレードのばらつきが大きいほど、焼き入れによるピッチの変化の差も大きくなることを念頭に置く必要があります。

さらに、鋼材の膨張または収縮は同じタップ全体で一定ではないことに注意する必要がある。そのため、連続する3つまたは4つの歯のピッチは正しい値を示す場合があるが、次の3つまたは4つの歯のピッチは粗すぎたり、細かすぎたりする可能性がある。

同じ鋼種を使用した場合でも、焼き入れによってタップのサイズが変化する方向には一般的な規則はなく、JJグラント氏がそれぞれの質問に対して行った以下の回答がそれを証明している。

「長さが最も短くなる蛇口は、直径も最も大きくなるのか？」

回答：「必ずしもそうとは限りません。焼き入れによって短くなるタップは、直径も小さくなる場合もあれば、焼き入れによって長さと直径の両方が大きくなる場合もあります。」

「焼き入れ後も真のピッチを維持しているタップは、そのままの精度を保つのか、それとも直径が増減するのか？」

答え：「一般的に、直径はより大きくなります。」

「小型タップは、大型タップよりも焼き入れによる直径の変化が大きいのでしょうか？」

回答：「いいえ。割合はほぼ同じで、直径1インチあたり約0.002です。」

「ソリッドダイスをねじ切りするためのホブタップの焼き入れにおける収縮を考慮して、直径の増加はどの程度まで許容しますか？」

回答：―「以下のとおりです」

コンロ用蛇口の直径 縮み
具合
1/4​​ インチ 0.003
1/2​​ 「 0.003
3/4​​ 「 0.005
1 「 0.008 」
「麦わら色に焼き入れ・焼き戻しされたタップに、直径とピッチの両方に1/1000インチの誤差があったとします。これを再び軟化させた場合、軟化した状態でも誤差は残るのでしょうか？それとも軟化によってタップにどのような影響があるのでしょうか？」

回答：「焼き戻しによってピッチが長くなったり短くなったりしたタップを焼きなましまたは軟化処理で繰り返し試しましたが、焼きなまし前とほぼ同じ状態になることがほとんどでした。2回目の焼き戻しは、通常、1回目よりもピッチを短くします。ただし、場合によっては、2回目の焼き戻しによって長いピッチが正しいピッチに近づくこともあります。」

「旋盤で荒削りした後、タップを柔らかく加工しますか？」

回答：「可能な限り避けるべきです。ただし、初期の焼きなまし処理が不適切な場合、焼きなましが必要になることがあります。鋼を焼きなましする回数が増えるほど、工具の製造結果は悪化し、工具の耐久性も低下します。」

以下は、モース・ツイスト・ドリル・アンド・マシン社に寄せられた同様の質問に対する回答です。

「焼き入れ時のタップの膨張率は直径によって異なります。1インチのタップの場合、直径は1/1000インチから3/1000インチまで膨張します。 」

「直径1/2インチ以上のタップは、毎回直径が拡大してゲージを止める。」

「タップの大部分は焼き入れ時にピッチが収縮するが、長さが伸びることはほとんどない。」

「ピッチの短縮と直径の拡大には必ずしも大きな関連性はないが、一方の方向に変化しなかった鋼材は、もう一方の方向にも正しい状態を維持する可能性が高い。」

「直径やピッチに変化はないようだ」[I-109] タップの寸法は、焼き入れ後（焼き戻し前）と焼き戻し後にそれぞれ測定した場合の寸法である。

「一度長くなった蛇口は、焼きなましであれ焼き入れであれ、加熱するたびに状態が悪化していくようだ。」

読者の皆様には、標準サイズのボルトに必要な締め付け具合を得るためのタップの直径は、一般的に、タップを切る穴の深さに応じて変える必要があることがお分かりいただけるでしょう。なぜなら、穴の深さが深くなるほど、ピッチの誤差が大きくなるからです。例えば、タップで長さ1インチあたり0.002の細かいピッチを得るとすると、深さ1インチの穴をそのタップで切ると深さの誤差は0.002になりますが、深さ2インチの穴では深さの誤差は2倍になります。

したがって、深さ1インチの穴では手で簡単にねじ込める（つまり、手で圧力をかけてねじ込める）ボルトでも、深さ2インチの穴に通すにはより大きな力が必要となり、おそらくレンチも必要になるでしょう。そのため、一定の嵌合精度が不可欠な場合、タップピッチの誤差を補正するために必要な雄ねじまたはねじ山の直径の減少量は、穴の深さとタップの誤差の程度に応じて変化させる必要があります。

タップが長くなるほど焼き入れによる誤差が大きくなることは明らかであり、長い穴にねじ切り加工を行い、ピッチ通りのねじ山を得る方法がしばしば検討事項となる。これは次のようにして実現できる。直径がわずかに異なる複数のタップを用意し、最も大きいタップを必要な仕上がりサイズにする。各タップは2～3山分だけテーパー状に加工し、このテーパー状の端部のみ焼き入れを行い、残りの部分は軟らかいままにしておく。まず最も小さいタップを使用し、一定の距離までねじ切り加工を行った後、より大きなタップを挿入する。このようにタップを交換しながらテーパーの長さを少しずつ変えていくことで、満足のいく仕上がりを得ることができる。

図355
図355。

焼き入れされたねじの精度、あるいは均一性をテストするには、図355のg またはg′のような板金ゲージを使用できます。このゲージには、ねじに適合する歯がaとbにあります。ゲージの端がねじの頂点に接していれば、ねじの深さは正しいです。ピッチのみをテストしたい場合は、図に示すようにゲージの端がねじの頂点を越えるようにg′のようにゲージを作成し、ねじの長さに沿ってさまざまな位置でテストできます。

本書の著者が1877年に提案し、その後プラット・アンド・ホイットニー社が自社の硬化鋼製プラグねじゲージの真円度調整に採用した、硬化ねじの真円度調整方法は以下のとおりである。直径約3 1/2インチの軟鋼製のホイール（円周はねじの形状に削り出されている）を旋盤のスライドレストに取り付け、エメリーホイールを駆動するのと同様の方法で別のベルトで駆動する。このホイールにはダイヤモンドダストが充填されており、ローラーによって表面に押し付けられるため、ねじが真円度調整される。

研削できる量は、図280および図281に示すように、ねじ山の角度で測定して3/1000インチです。

図356
図356。

ダイヤモンドダストをホイールに充填する際には、図356に示すような形状のローラーを使用する必要があり、点線で示すように、ローラーrとホイールwの軸が直角になるようにしなければなりません。ローラーが正しい円錐形に作られていない場合、その動作は転がりと滑りが混在し、ダイヤモンドダストをホイールに押し込むのではなく、ホイールから剥がしてしまうことになります。その理由は、ベベルホイールに関する図57および図58に示されています。

図357
図357。

鉛や同様の軟金属用のタップは、溝の代わりに3つの平らな面を持つように作られることがあります。この場合、タップ穴はタップねじの端の直径よりも大きく作られることがあります。これは、穴の中の金属がタップねじに圧縮されて完全なねじ山を形成するためです。他の金属用のタップも半円形断面で作られています。図357は 、図示のように2つの溝を持つ楕円形断面のタップを示していますが、半円形タップも楕円形タップも、通常の3つまたは4つの溝を持つタップに比べて利点はなく、むしろ前者は製造がより面倒でコストがかかることがわかります。

穴を非常に真っ直ぐに正確にタップする必要がある場合、タップに平行なステムを設けることが時々あります。[州間高速道路110号線]図cに 示すように、このステムはタッピング穴にぴったりと嵌合するように作られており、タッピング穴がタップのガイドとして機能し、タップが正しく挿入され、正しく作動するようになっている。

図358
図358。

タップレンチ― タップを回転させるためのレンチは、大きく分けてシングルレンチとダブルレンチの2種類に分類されます。シングルレンチは、図358のeに示すように、タップの四角い端を受け入れる穴が長さの中央にあり、両側に回転用のハンドルが付いています。

図359
図359。

図359 のdに示すように、シングルレンチは片方の端に穴が開いており、ダブルレンチが入らない場所の穴にねじ切り加工を行うために使用されます。

図360
図360。

場合によっては、2つまたは3つの異なるサイズのタップに対応するために、2つまたは3つのサイズの四角い穴を備えたダブルタップレンチが作られますが、これは好ましくありません。なぜなら、レンチのハンドルがタップの両側に均等に伸びていない限り、タップの片側に突き出た重量がタップを片側に引っ張る影響を与え、穴が真っ直ぐでなくなるからです。四角いヘッドを持つタップの場合、レンチはタップヘッドにぴったりとフィットしつつ、簡単にはめ込めるようにする必要があります。そうでないと、タップの四角い角が丸くなってしまいます。より小さいサイズのタップには、図360に示すような調整可能なレンチが使用されることがあります。これらは2つのダイスを備えており、 cのねじ端に接する上側のダイスはスライドフィットで、接合面はa、bに示すように形成されています。ハンドルcを回転させると、その端が上側のダイスから離れ、上側のダイスが開き、ダイス間の四角い穴が四角いタップの端を受け入れるのに十分な大きさになります。レンチをタップに当てた後、cを回転させてダイスをタップに閉じます。

タップ穴の位置がレンチを1周回転させるのに十分なスペースがある場合は、cをねじ込んでダイスがタップヘッドをしっかりと掴み、タップヘッドを保護します。しかし、レンチを1回転の一部しか回転させられない場合は、cを調​​整してダイスがタップヘッドに容易にフィットするようにし、レンチをタップヘッドから簡単に取り外し、再びタップヘッドに取り付けることができるようにします。cは、カラーの穴に挿入された丸いレバーまたはピンによって操作されます。または、カラーを四角形にしてレンチを受け入れるようにすることもできます。

図361
図361。

図362
図362。

タップが穴をまっすぐにタップできるようにするために、手動タップの場合、機械工は図 361 に示すように、ワークとタップに直角定規を適用します。図 361では、w はワーク、 t はタップ、s は2 つの直角定規を表しています。タップがテーパー タップの場合は、位置 1 に示すように、タップのシャンクに直角定規を合わせますが、タップのねじ山が平行な場合は、位置 2 に示すように、タップのねじ山に直角定規を適用できます。タップが図 362のように片側に傾いている場合は、レンチを回転させながら、矢印aの方向にタップ レンチのハンドルb (高い側)に圧力をかけることでタップを垂直にします。ただし、タップが大きく片側に傾いている場合は、タップを前後に回転させ、前進ストロークにのみ圧力をかける必要があります。

タップが穴に深く入り込む前に誤差を修正する必要があります。タップが深く入り込むほど、修正が難しくなるためです。タップレンチに過度の圧力をかけると、特に直径5/8インチ以下の小型タップの場合、タップが破損する可能性が非常に高くなります。タップが穴に十分に入り、安定して回転するようになったらすぐにスクエアレンチを適用し、タッピング作業中に数回適用する必要があります。

図363
図363。

タップが穴を貫通しない場合は、図363に示すように、ガイドを使用してタップを正確な位置に保持することができます。図363では、wは加工物、 tはタップ、sはガイドであり、ガイドはbで加工物にボルトまたはクランプで固定されています。この場合、タップのシャンクはねじ山と同じ直径になります。シリンダー端部のように、等間隔に配置された複数の穴にタップ加工が必要な場合、この装置を使用すると時間を大幅に節約でき、タップ加工が正確に行われることが保証されます。ボルトbを受け入れる穴とタップを受け入れる穴の間隔は、加工物の穴の間隔と同じになります。

図364
図364。

図365
図365。

標準ゲージで小品を製造する工場や、交換可能なシステムでは、[I-111] ねじ切りされた部品が所定の位置にしっかりとねじ込まれ、次の例のように特定の位置に達するようにする。図 364では、スタッドa がスライドsにねじ込まれること、カラーbがしっかりと固定されたときにアームa が垂直に立つことが要求され、図 365のような装置を用いることができる。p は、 スライドsを受け入れるチャックcが固定されたプレートである。プレートpには、 ヘッドh をcのスライドウェイに対して直角に保持するための溝gがあり、 hの下とcの下にはg に嵌合する突起がある 。タップtはh にねじ切りされているが、タップ加工時にhを通過する部分は溝が切られていないため、 hのねじ山が摩耗しない。hはタップのガイドとして機能し、各部品sの穴の同じ位置でねじ切りを開始するようにし、ステムは各部品の円周の同じ位置でねじ切りが開始されるようにねじ切りされる。

図366
図366。

図367
図367。

図368
図368。

図369
図369。

均一なタッピングの 2 番目の例を図 366、367、 および368に示します。図 366 の部品 は、スロットcと一直線になるように穴 a にタッピングされ、ねじ山は穴の特定の位置から始まります。図 367では、この部品がプレート dにチャックされている様子が示されています。fは、ワークのスロット ( c、図 366 ) に嵌合する突起eを持つチャックです。これにより、ワークが一方向に調整されます。プレートの面 dはワークの垂直高さを調整し、図 369に示すように、チャックの構造によって穴とタップの軸との位置合わせが確保されます。突起kはチャックの面bに対して直角であり、点線g gで示されるように突起eと一直線上にあり、突起kがスロットgに収まるため（図367）、プレートにボルトで固定するとワークは自動的に真直ぐに調整されます。

図368は、4つのチェーサー（ボルトカッターなど）にタッピングまたはホブ加工を施す方法を示しています。図に示すように、チェーサーに1、2、3、4の番号が付けられている場合、1番のチェーサーは、同じ作業でタッピングされなくても、他のチェーサーと併用できます。cは、チェーサーの間に4つのダイ（ a、b、 c、d ）が配置されたチャックです。止めねじsを締めると、ダイとチェーサーがタッピングの準備が整うように固定されます。nは、ガイドピンpを受け入れるハブです。ガイドピンpは、チャックにセットする際にチェーサーをまっすぐに保持するために通され、タッピングを開始する前に引き抜かれます。dとfは、ダイを挿入および取り外すときに掴むためのものです。図365に示すように、プレート上で使用されるこのようなチャックは、 そこに示されたヘッドhでホブがガイドされている場合、ホブガイドまたはヘッドhが各設定でチャックの面から同じ距離に配置されていることを前提として、連続する各チェーサーのセットをセットとして、また個別に同様にタップできることは明らかです。この条件は、この種のすべての作業に適用されます。タップまたはホブが作業物内でガイドするためのベアリングがあまりないチェーサーのような作業の場合、ホブが安定して動作し、すべて同じ直径にタップできるようにするために、4つのチェーサーには3枚刃のホブを、3つのチェーサーには4枚刃のホブを使用する必要があります。

[I-112]
第5章―締結装置
ボルトのサイズは通常、円筒形の軸または本体部分の直径と、頭部の内側からねじ山の端までの長さで表されます。ナットを使用する場合は、ボルトの長さからナットとワッシャー（ワッシャーを使用する場合）の厚さを差し引いたものが、ボルトで固定できるワークの厚さとなります。ワークにねじ山を切ってナットを使用しない場合は、ボルト軸の全長がボルトの長さとなります。

黒ボルトとは、鍛造されたままのボルトのことである。完成ボルトは、本体、そして通常は頭部も機械加工で仕上げられているが、完成ボルトの中には頭部だけが黒く、本体だけが旋削加工されているものもある。

角頭ボルトには通常、角ナットが用いられますが、ナットがレンチでアクセスしにくい位置にある場合、またはボルトの頭部が完全に隠れている場合（フランジの下に隠れている場合など）は、ナットが六角形になることがよくあります。機械仕上げボルトには通常、機械仕上げの六角ナットが用いられます。角ナットは通常、黒色のままです。

図370
図370。

ボルトの頭部は、黒色のままか仕上げ済みかに関わらず、その形状によって区別されます。図370は、さまざまな形状を示しています。a 、四角頭。b 、六角頭。c 、キャプスタン頭。d 、チーズ頭。e 、スナップ頭。f 、楕円頭またはボタン頭。g 、円錐頭。h 、パン頭。i 、皿頭。

四角形の頭部aは通常黒色のままですが、例外的に仕上げ加工される場合もあります。六角形の頭部は、状況に応じて黒色のまま、または仕上げ加工されます。ボルトの頭部がレンチを受ける場合で、かつ仕上げ加工が必要な場合は、通常六角形になります。頭部 cとd は、機械の可動部に使用される場合はほぼ必ず仕上げ加工され、 eとfも同様です。頭部gは通常黒色のままですが、hとi は機械加工に使用される場合は仕上げ加工され、リベットとして使用される場合や粗い未仕上げの作業に使用される場合は黒色のままです。

図371
図371。

図372
図372。

図373
図373。

eからiまでの頭部は、要件に合わせてさまざまな角度や曲線を描きますが、ボルトのもう一方の端にナットを取り付けるためのねじ山が切られている場合、ナットを締め付ける際に頭部が穴の中で回転しないように何らかの手段が必要です。回転してしまうと、ナットが十分に締め付けられなくなります。木工では、図371のように頭部の下に四角を鍛造するか、図372および373のpに示すように頭部の下に突起またはストッパーを鍛造することで、この問題を解決します。ただし、ボルトにこのようなストッパーを鍛造すると、旋盤で頭部を旋削することができなくなるため、旋盤で仕上げたボルトに使用されます。その後、頭部の下に穴を開けてピンまたはストッパー p（図372）を取り付け、しっかりと打ち込みます。ストッパーを取り付けるために、穴の縁に小さな溝が切られています。

図374
図374。

ボルトは図374のように種類が定められており、kは機械ボルト、lはカラーが付いていることからカラーボルト、mはナットの代わりに割りピンまたはキーが通っていることから割りピンボルト、nは頭部の下に四角い部分があり、木材に沈み込んでボルトがナットと一緒に回転するのを防ぐことからキャリッジボルト、oはボルトの頭部が面一になる場合の皿穴ボルトである。

単純に「マシンボルト」という名称は、黒色または未加工のボルトで、四角い頭部とナットを持ち、ボルトの長さが許す限りねじ山が切られており、かつボルト頭部の直径の約4倍の長さの未ねじ部分が頭部の下に残るものを指します。ボルトの頭部が四角形以外の場合でもマシンボルトと呼ばれますが、頭部またはナットの形状は「六角頭マシンボルト」と特別に指定され、当然ながら六角ナットも必要となります。

図375
図375。

ボルトの一般的な名称に加えて、特殊なケースに適用される名称もあります。例えば、図375はパッチボルト、つまりパッチを固定するためのボルト（プレートcとプレートdのように）を表しています。このボルトの特徴は、レンチでねじ込むための四角いステムaを備えていることです。蒸気ボイラーのパッチのように、パッチボルトがねじ込まれる部品が薄い場合、漏れを防ぐために、ねじピッチは通常の標準よりも細かくすることができます。

図375のパッチボルトのような皿頭ボルトでは、ボルトのねじ山が穴にぴったりと嵌合するため、加工物（c）の皿穴がねじ穴（d）と完全に一致していない限り、頭部が外れやすい。これは、発生する可能性のあるすべての曲げが頭部の下の首部に集中し、そこで通常、破断が発生するためである。これらのボルトには、ねじ込むための四角い頭部aが設けられており、ねじ山の底部の直径よりも小さい直径になるまでbのようにねじ込まれるため、ねじ切れるまでねじ込むと、 bの首部で破断する。

図376
図376。

ただし、穴を皿穴加工する代わりに、図 376に示すように、カップ型またはカウンターボア加工を施すこともできます。図 376には、穴の拡大加工のさまざまな形状の名称が示されています。面取り穴とカウンターボア穴の違いは、カウンターボア穴ではピンの頭部またはカラーがカウンターボア内を通過することです。この場合、カウンターボアはピンをしっかりとまっすぐに立たせるために使用されます。皿型とカップ型の違いは、カップ型の方が皿型よりも深いことだけであり、溝型と凹型の違いは、凹型が幅の広い溝であることです。

図377
図377。

アイボルトとは、図377に示すように、頭部の代わりにアイ（穴）があり、アイを貫通するピン、または図に示すように2本目のボルトで固定されるボルトのことである。ボルトが回転する必要がある場合、[I-113] アイボルト内部の部分は、ねじ山よりも大きな直径で作られていてもよく、ボルトをしっかりとねじ込んで固定するための肩部を形成し、アイボルトを掴むことなくボルトを固定することができる。

図378
図378。

図378は、基礎の石ブロックにフレームを固定するための基礎ボルトを示しています。ボルトの頭部は円錐形で、鑿で切り込みが入れられています。このボルトを石ブロックに開けられた円錐形の穴（底部が最も広い）に挿入し、溶かした鉛を周囲に流し込んで穴を埋め、ボルトの頭部を固定します。

図379
図379。

図380
図380。

基礎ボルトの頭部を石ブロック内に固定する別の方法を図379に示す。ブロックに同様の円錐形の穴を切り、ボルトの頭部bの他にブロックwを挿入する。ブロックとボルトの面はテーパーキーkに合うようにテーパー状になっており、kを締め込むことでボルトとブロックの両方が石に固定される。ボルトが基礎を完全に貫通できる場合（例えば、基礎がレンガ造りの場合）、図380のように形成される。図では、bは上部にナットを受け入れるためのねじ山が切られたボルトである。下部にはキーk用のキー溝があり、プレートpに当接する。キーが緩んで抜け落ちるのを防ぐため、図の右側のボルトの断面図に示すように、キーには凹部があり、この凹部は図に示すようにキー溝の端に嵌合する。

図381
図381。

別の方法として、ボルトの頭部を図381 のbの形状にし、長方形のスロットが貫通し、2 つの突起a cが付いたプレートを鋳造する方法がある。プレートをレンガで埋め、レンガにボルトの頭部が通るのに十分な大きさの穴を残しておく。ボルトの頭部を上図に示す位置でレンガを通して下ろし、プレートのスロットを貫通したら 4 分の 1 回転させ、下図に示す位置に配置する。突起a cは、ナットを締め付ける際にボルトの頭部が回転するのを防ぐ。この方法の難点は、レンガの穴がボルトの頭部を通すのに十分な大きさでなければならないことである。ボルトは、プレートの四角い穴に合う四角い肩を持つ四角い形状にすることができ、全体をレンガで埋めることができる。

図382
図382。

図383
図383。

図382と図383は、ワークの両方の部品にボルト穴を開けたくない場合に使用するフックボルトの2つの形式を示しています。図382では、ヘッドがワークの下、ワッシャーの下から点線で示されているようにある程度突き出ているため、部品aをbから 吊り下げたり、部品bをaから吊り下げたりすることができます。しかし、図383では、ナットの圧力はフックdがワークを掴む部分の下にはないため、ナットは矢印の方向に部品bを引っ張る圧力をかけます。したがって、 bが固定部品であれば、ボルトはaをbから吊り下げますが、 bをaから 吊り下げることはできません。

図384
図384。

木工においては、ナットの圧力によって木材が圧縮され、ボルトの頭とナットが木材に沈み込む傾向がある。これを防ぐために、圧力を受ける面積を増やすアンカープレートが使用される。図384では、ナットの代わりにプレートにネジ穴が切られており、同様のプレートをボルトの頭の下に配置することももちろん可能である。

図385
図385。

ボルトの頭部とナットの寸法に関するフランクリン協会または米国規格は次のとおりです。図 385において、d はボルトの直径、j はボルトの頭部またはナットの短径または対辺幅を表し、ボルトの直径の 1.5 倍に、仕上げ済みの頭部またはナットの場合は 1/16 インチを加えた値、粗仕上げまたは未仕上げの頭部またはナットの場合は 1/8 インチを加えた値に等しくなります。kは頭部またはナットの深さまたは厚さを表し、仕上げ済みの頭部またはナットの場合はボルトの直径から 1/16 インチを引いた値に等しく、粗仕上げの頭部の場合は頭部の平行な側面間の距離の1/2、つまり頭部の対辺幅の 1/2 に等しくなります。

h はナットの厚さまたは深さを表し、完成ナットの場合はボルトの直径から 1/16 インチを引いた値に等しくなります。したがって[I-114] 仕上げ済みのボルトヘッドと同じ厚さにする一方、粗仕上げまたは未仕上げのナットの場合は、ボルトの直径と同じか、粗仕上げのボルトヘッドと同じ厚さにする。iは長径または角径を表すが、これは作業に使用する寸法ではなく、以下の表では単に参考のために挿入されている。

ボルトの頭部とナットの寸法に関するフランクリン研究所標準寸法表。
頭部とナットの両方
が六角形で、研磨
または仕上げされている場合。

ねじ山の先端部の直径
。
ねじ山の底部の直径
。
1インチあたりのねじ山数
。
対辺直径、
または
短径。 厚さ
または
深さ。
1/4​​ .185 20 7/16​​ 3/16​​
5/16​​ .240 18 17/32​​ 1/4​​
3/8​​ .294 16 5/8​​ 5/16​​
7/16​​ .345 14 23/32​​ 3/8​​
1/2​​ .400 13 13/16​​ 7/16​​
9/16​​ .454 12 29/32​​ 1/2​​
5/8​​ .507 11 1 9/16​​
3/4​​ .620 10 1 3/16​​ 11/16​​
7/8​​ .731 9 1 3/8​​ 13/16​​
1 0.837 8 1 9/16​​ 15/16​​
1 1/8​​ .940 7 1 3/4​​ 1 1/16​​
1 1/4​​ 1.065 7 1 15/16​​ 1 3/16​​
1 3/8​​ 1.160 6 2 1/8​​ 1 5/16​​
1 1/2​​ 1.284 6 2 5/16​​ 1 7/16​​
1 5/8​​ 1.389 5 1/2​​ 2 1/2​​ 1 9/16​​
1 3/4​​ 1.491 5 2 11/16​​ 1 11/16​​
1 7/8​​ 1.616 5 2 7/8​​ 1 13/16​​
2 1.712 4 1/2​​ 3 1/16​​ 1 15/16​​
2 1/4​​ 1.962 4 1/2​​ 3 7/16​​ 2 3/16​​
2 1/2​​ 2.176 4 3 13/16​​ 2 7/16​​
2 3/4​​ 2.426 4 4 3/16​​ 2 11/16​​
3 2.629 3 1/2​​ 4 9/16​​ 2 15/16​​
3 1/4​​ 2.879 3 1/2​​ 4 15/16​​ 3 3/16​​
3 1/2​​ 3.100 3 1/4​​ 5 5/16​​ 3 7/16​​
3 3/4​​ 3.377 3 5 11/16​​ 3 13/16​​
4 3.567 3 6 1/16​​ 3 15/16​​
4 1/4​​ 3.798 2 7/8​​ 6 7/16​​ 4 3/16​​
4 1/2​​ 4.028 2 7/8​​ 6 13/16​​ 4 7/16​​
4 3/4​​ 4.256 2 5/8​​ 7 3/16​​ 4 11/16​​
5 4.480 2 1/2​​ 7 9/16​​ 4 15/16​​
5 1/4​​ 4.730 2 1/2​​ 7 15/16​​ 5 3/16​​
5 1/2​​ 4.953 2 3/8​​ 8 5/16​​ 5 7/16​​
5 3/4​​ 5.203 2 3/8​​ 8 11/16​​ 5 11/16​​
6 5.423 2 1/4​​ 9 1/16​​ 5 15/16​​
四角い頭部は常に未仕上げの状態であるべきなので、仕上げ後のサイズに関する標準規格は存在しないことに注意してください。

フランクリン研究所が定める、鍛造されたままの未仕上げまたは粗仕上げの六角ボルトおよび四角ボルトの頭部とナットの標準寸法は以下のとおりです。

ボルトの
直径（
インチ）。 角の直径
、
または六角形の頭部
の長径
。
角の直径
、または四角い頭部の長辺の
直径。

短径、または四角頭や六角頭のナットの場合は、対辺間の
直径。

四角形または六角形の頭部
の厚さまたは深さ。

 インチ。    インチ。    インチ。    インチ。
 1/4​​       37/64​​     7/10​​      1/2​​       1/4​​
 5/16​​      11/16​​     10/12​​     19/32​​     19/64​​
 3/8​​       51/64​​     63/64​​     11/16​​     11/32​​
 7/16​​      9/10​​  1   7/64​​      25/32​​     25/64​​
 1/2​​   1       1   15/64​​     7/8​​       7/16​​
 9/16​​  1   1/8​​   1   23/64​​     31/32​​     31/64​​
 5/8​​   1   7/32​​  1   1/2​​   1   1/16​​      17/32​​
 3/4​​   1   7/16​​  1   49/64​​ 1   1/4​​       5/8​​
 7/8​​   1   21/32​​ 2   1/32​​  1   7/16​​      23/32​​

1 1 7/8​​ 2 19/64​​ 1 5/8​​ 13/16​​
1 1/8​​ 2 2/32​​ 2 9/16​​ 1 13/16​​ 29/32​​
1 1/4​​ 2 5/16​​ 2 53/64​​ 2 1
1 3/8​​ 2 17/32​​ 3 3/32​​ 2 3/16​​ 1 3/32​​
1 1/2​​ 2 3/4​​ 3 23/64​​ 2 3/8​​ 1 3/16​​
1 5/8​​ 2 31/32​​ 3 5/8​​ 2 9/16​​ 1 9/32​​
1 3/4​​ 3 3/16​​ 3 57/64​​ 2 3/4​​ 1 3/8​​
1 7/8​​ 3 13/32​​ 4 5/32​​ 2 15/16​​ 1 15/32​​
2 3 5/8​​ 4 27/64​​ 3 1/8​​ 1 9/16​​
2 1/4​​ 4 1/16​​ 4 61/64​​ 3 1/2​​ 1 3/4​​
2 1/2​​ 4 1/2​​ 5 31/64​​ 3 7/8​​ 1 15/16​​
2 3/4​​ 4 29/32​​ 6 4 1/4​​ 2 1/8​​
3 5 3/8​​ 6 17/32​​ 4 5/8​​ 2 5/16​​
3 1/4​​ 5 13/16​​ 7 1/16​​ 5 2 1/2​​
3 1/2​​ 6 7/64​​ 7 39/64​​ 5 3/8​​ 2 11/16​​
3 3/4​​ 6 21/32​​ 8 1/8​​ 5 3/4​​ 2 7/8​​
4 7 3/32​​ 8 41/64​​ 6 1/8​​ 3 1/16​​
4 1/4​​ 7 9/16​​ 9 3/16​​ 6 1/2​​ 3 1/4​​
4 1/2​​ 7 31/32​​ 9 3/4​​ 6 7/8​​ 3 7/16​​
4 3/4​​ 8 13/32​​ 10 1/4​​ 7 1/4​​ 3 5/8​​
5 8 27/32​​ 10 49/64​​ 7 5/8​​ 3 13/16​​
5 1/4​​ 9 9/32​​ 11 23/64​​ 8 4
5 1/2​​ 9 23/32​​ 11 7/8​​ 8 3/8​​ 4 3/16​​
5 3/4​​ 10 5/32​​ 12 3/8​​ 8 3/4​​ 4 3/8​​
6 10 19/32​​ 12 15/16​​ 9 1/8​​ 4 9/16​​
上記の規格によれば、六角ナットと四角ナットの深さまたは厚さは、粗仕上げまたは未仕上げの状態では、ボルトの直径と等しい。

以下は、現行のウィットワース規格に基づく完成ボルトおよびナットの寸法です。正確な寸法は小数で示され、最も近い近似寸法は64分の1インチ単位で示されています。

ボルトの直径
。 ナットの対辺幅。 ボルトヘッドの高さ。
1/8​​ .33 8 21/64​​ f 0.10 93 7/64​​
3/16​​ .44 8 29/64​​ b 0.16 40 5/32​​
1/4​​ .52 5 33/64​​ f .21 87 7/32​​
5/16​​ 0.60 14 19/32​​ f .27 34 17/64​​
3/8​​ 0.70 94 45/64​​ f .32 81 21/64​​
7/16​​ 0.82 04 53/64​​ b .38 28 3/8​​ f
1/2​​ 0.91 91 29/32​​ b .43 75 7/16​​
9/16​​ 1.01 1 1 1/64​​ b .49 21 31/64​​ f
5/8​​ 1.10 1 1 3/32​​ f .54 68 35/64​​
11/16​​ 1.20 11 1 13/64​​ b 0.60 15 19/32​​ f
3/4​​ 1.30 12 1 19/64​​ f 0.65 62 21/32​​
13/16​​ 1.39 1 25/64​​ b .71 09 45/64​​ f
7/8​​ 1.47 88 1 31/64​​ b 0.76 56 49/64​​
15/16​​ 1.57 45 1 37/64​​ b 0.82 03 13/16​​ f
1 1.67 01 1 43/64​​ b 0.87 5 7/8​​
1 1/8​​ 1.86 05 1 55/64​​ f 0.98 43 63/64​​
1 1/4​​ 2.04 83 2 3/64​​ f 1.09 37 1 3/32​​
1 3/8​​ 2.21 46 2 7/32​​ b 1.20 31 1 13/64​​
1 1/2​​ 2.41 34 2 13/32​​ f 1.31 25 1 5/16​​
1 5/8​​ 2.57 63 2 37/64​​ b 1.41 28 1 27/64​​
1 3/4​​ 2.75 78 2 3/4​​ f 1.53 12 1 17/32​​
1 7/8​​ 3.01 83 3 1/16​​ f 1.64 06 1 41/64​​
2 3.14 91 3 5/32​​ b 1.75 1 3/4​​
2 1/8​​ 3.33 7 3 11/32​​ b 1.85 23 1 55/64​​
2 1/4​​ 3.54 6 3 35/64​​ b 1.96 87 1 31/32​​
2 3/8​​ 3.75 3 3/4​​ 2.07 81 2 5/64​​
2 1/2​​ 3.89 4 3 57/64​​ f 2.18 75 2 3/16​​
2 5/8​​ 4.04 9 4 3/64​​ f 2.29 68 2 19/64​​
2 3/4​​ 4.18 1 4 3/16​​ b 2.40 62 2 13/32​​
2 7/8​​ 4.34 56 4 11/32​​ f 2.51 56 2 33/64​​
3 4.53 1 4 17/32​​ b 2.62 5 2 5/8​​
ナットの厚さは、いずれの場合もボルトの直径と同じです。f =フル、b = ベア。

[I-115]ボルトがワークを貫通してナットを受けるのではなく、直接ワークにねじ込まれる場合、それらはタップボルト、止めねじ、キャップスクリュー、またはマシンスクリューのいずれかのヘッドの下に位置します。タップボルトは、ステムまたは本体の全長にねじが切られているボルトで、同様にねじが切られている止めねじとは異なります。止めねじではヘッドが四角形で、その直径はねじの原料となる鋼または鉄（場合による）の四角棒と同じであるのに対し、タップボルトではヘッドの直径は原料となる棒よりも大きくなっています。さらに、タップボルトは六角形のヘッドを持つ場合があり、止めねじと同様に、仕上げを依頼されない限り通常は未仕上げのままです。

図386
図386。

キャップスクリューの頭部は、六角形、四角形、円形のいずれかの形状があり、また図386のように四角形の頭部と円形のカラーを持つものもあります。四角形の頭部は、製造に使用された鉄よりも直径が大きくなっています。キャップスクリューの頭部が仕上げ加工されると、「フライス加工された頭部」と呼ばれます。

図387
図387。

マシンねじは、図387に示すような小型のねじで、本体の直径はバーミンガム線ゲージで作られ、頭部は、ねじの材料となる線材を据え込み成形して作られます。ねじにはドライバー用の鋸溝があり、ねじ山には後述する特殊なピッチがあります。頭部の形状は図387のとおりで、a はフィリスター、bは皿頭、cは丸頭と呼ばれます。マシンねじのフィリスターヘッドとキャップスクリューの同じ形状の頭部の違いは、前者は冷間据え込み成形されるのに対し、後者は鍛造または金属の塊から切削成形される点です。

図388 図389
図388。 図389。

ねじの端がワークに当たって固定される場合、それを止めねじと呼びます。止めねじの一般的な形状は図 389に示されており、頭部は四角形で、必要に応じて黒色または研磨されています。市販されている止めねじの端は、通常、図 388のaのように尖っているか、 bのようにわずかに面取りされているか、dのようにカップ状になっています。b のように平らなまま、またはわずかに面取りされているだけの場合、鋼製で焼き入れされていない場合、または鉄製で表面硬化のみの場合は、 cのように膨らむ可能性があります。これにより、緩みが簡単に戻らなくなったり、必要に応じて取り外せなくなったりします。また、焼き入れ鋼であっても、しっかりと固定されません。このため、 aのように先端が円錐形になることがあります。しかしながら、この形状は、正確な位置調整が必要な作業物に適用する場合、欠点があります。それは、作業物に円錐形のくぼみができてしまうため、先端を十分に動かしてこのくぼみから外さない限り、先端がくぼみの中に落ち込んでしまうからです。したがって、作業物を最終的にねじ込む前に、仮固定具を使って位置調整を行う必要がある場合、円錐形の先端は好ましくありません。これらの理由から、最適な止めねじの先端形状は図dに示されており、先端の外側は面取りされ、内側は点線で示されているようにカップ状になっています。この形状は作業物にリング状のくぼみを作りますが、しっかりとねじ込まなくても、調整には十分な保持力を発揮します。

図390
図390。

場合によっては、止めねじの端部が外被部品（ハブとして）にねじ込まれ、その端部がワークの内部部品の平穴に突き出るようにして、図390のaのようにねじ山の端部を2～3山分削り落とす 。同様に、ねじの頭部がワークに作用または支持される場合は、図のbのようにねじ山を削り落とすことができる。

図391
図391。

ボルトに頭部がなく、片端をワークにねじ込み、もう一方の端にナットを取り付けるように設計されている場合、それはスタッドボルトまたはスタンディングボルトと呼ばれます。スタンディングボルトの最も単純な形状は、両端が平行で、両端にねじ山があり、中央にねじ山のない部分があるものです。しかし、スタンディングボルトまたはスタッドはワークに固定される必要があるため、所定の位置にしっかりとねじ込み、しっかりと固定する必要があります。このため、スタッドによってはワークにわずかに深くねじ込まれるものがあり、スタッドの端がナットから突き出る部分の長さが異なるため、スタッドの長さが異なって見えるという問題が生じます。この原因は、穴のタップ加工やスタッドのねじ山加工のわずかなばらつきである可能性があります。最も長く見えるスタッドを取り外し、他のスタッドと同じ長さに調整すると、2回目の挿入ではスタッドが1回目よりもワークに深く挿入され、ナットからの突き出し部分が他のスタッドよりも小さくなることがあります。これを避けるために、最も突き出ている部分をレンチで前後に動かして、必要な距離までねじ込むように誘導することもできますが、スタッドにしっかりとねじ込めるように肩部を設ける方が良いでしょう。図391にはスタッドがあり、その端a はワークにねじ込まれ、部分bはワークの穴に入ります（穴のねじ山はbを受け入れるために開口部で切り取られています）。この場合、bとcの間の肩部がワークの面にしっかりとねじ込まれ、すべてのスタッドがこの肩部から端eまで同じ長さで作られているため、ナットで固定されるフランジまたはワークの厚さが等しくなり、ナットは端dで同じ距離を通過し、eはすべてのナットから均等に突き出ます。平らな部分cの長さは、ボルトで固定するワークのフランジまたは脚の厚さよりも常にわずかに短く作られているため、ナットはフランジ面を掴む前にcに接触しません。

しかしながら、スタッドの部品aとcの形状とサイズを決定する際には、他にも考慮すべき点がある。

したがって、スタッドがしばらく所定の位置にあり、端eのナットがワークにしっかりとねじ込まれ、eが多少腐食していると仮定します。この場合、ナットに加えられるレンチの圧力は、スタッドをワークからねじ外す方向に作用し、aとワークのねじ山との間の摩擦がdとナットのねじ山との間の摩擦よりも小さい場合、ナットではなくスタッドがねじ外れます。この目的のために、端a はワークにしっかりとねじ込まれる必要があります。しかし、腐食がひどい場合はこれだけでは十分ではないため、ねじa の直径はdのねじ山よりも大きくなることがあります 。この場合、すぐに問題が生じます。平滑部分cの直径はどのくらいにすべきでしょうか。

図392
図392。

dよりわずかに大きく、かつねじ山の深さがaより浅い場合、ねじ山の嵌合によって（肩部へのねじ込みの補助なしに）ナットを緩める際にねじが緩むのを防ぐのに十分な強度が得られ、端が所定の距離だけ突出するまでワーク内にねじ込むことができます。こうしてすべてのスタッドが同じ距離だけ突出しますが、スタッドを取り外す必要があり、腐食している場合、平滑部分がねじ切れて端aが 穴を塞いでしまうという欠点があります。平滑部分cはaと同じ直径にすることもできますが、どちらもdより大きいです。しかしこの場合、前述のように、ねじ込んだときにすべてのスタッドが同じ距離だけ突出するという問題が生じます。したがって、 cはaより大きく、図のようにbに肩部を残すことができます。こうすることで優れた[I-116] スタッドを取り外すためにスタッドを緩めるための機構と、eの均等な突出を保証する機構。品質の点では、図 392のように平らな部分c を正方形にするのが最良の方法であり、これはイギリスの慣習である。正方形は、ねじ込むための肩部を提供し、均等な突出を確保すると同時に、スタッドの挿入または取り外し用のレンチを受け入れる役割を果たす。この場合、フランジまたはボルトで固定される部品の穴は正方形になっているため、スタッドはナットと一緒に緩むことは決してない。この正方形のスタッドに対する反対意見は、スタッドを丸棒鉄から作ることができないため、それほど簡単に作れないこと、また、スタッドによって支持されるフランジまたは部品の穴を正方形にするのはまた余分な作業であることであり、これらの理由から、円筒形ではなく正方形の中間部を持つスタッドは米国では好まれていない。

図393
図393。

スタッドがナットと一緒に緩むのを防ぐ優れた方法は、図393のようにスタッドの端をナットの端よりも長くすることです。こうすることでねじ山の摩擦が大きくなり、鋳鉄の場合、ねじ山の強度をスタッドの強度と同等にするという利点もあります。ナットの面は締め付ける際に加工面に傷や跡をつけやすいので、ナットの下にワッシャーwを使用すると、圧力が加工面のより広い範囲に分散されるため、見た目がすっきりします。

場合によっては、スタッドの両端にテーパー状のねじ山が切られており、これによりしっかりと嵌合し、より簡単に取り外せるようになっている。

図394
図394。

図394には、このようなスタッドを適切な距離まで挿入するための優れたツールが示されています。このツールは 、スタッドを受け入れるためのねじ山が切られた四角い本体aで構成されており、スタッドの端部はcで示されています。上端には調整ネジbを受け入れるためのねじ山が切られており、このネジbをねじ込むことで、ネジbの端部dがスタッドの端部cに接するようにします。aの本体にレンチをかけて端面がワークに接し、スタッドが適切な深さまで挿入されたときに、後続のすべてのスタッドを同じ深さまで挿入できるように、bを調整できることは明らかです。

図395
図395。

図395に示すように、ワークがステムを支点として回転する場合、ボルトはスタンディングピンと呼ばれます。このような場合、ステムはしっかりと正確に固定される必要があるため、図に示すようにピンにカラーを取り付け、ナットは緩みやすいので、ワッシャーとテーパーピンで回転する部品を固定するのが一般的です。さらに、ピンとワッシャーはナットよりも迅速に取り外すことができ、端部の嵌合をより繊細に調整できます。

固定ボルト用のタッピング穴を開ける際、鋳鉄に開ける穴のサイズを、タップが全ねじの4分の3しか切削できないサイズにするのが一般的です。これは、全ねじと同じ強度があるという主張に基づいています。鋳鉄における4分の3ねじと全ねじの強度の差は、実際には非常に小さいことは間違いありません。一方、4分の3ねじの方がタッピング作業ははるかに簡単です。なぜなら、その場合、タップを4分​​の1回転または半回転ごとに逆回転させることなく、連続的に前進させることができるからです。通常、タップの切削刃にオイルを行き渡らせるためには、4分の1回転または半回転ごとに逆回転させる必要があります。タッピング作業中は常にオイルを使用すべきです（鋳鉄の場合、オイルを使用すると切削屑がタップの溝に詰まり、多くの場合、作業中にタップを1回または2回取り外して切削屑を取り除く必要があります）。オイルはタップの歯の切削刃を過度の摩耗から保護し、不必要に急速に鈍化させるのを防ぐからです。通常、幅が広く深い溝を持つタップを、タップの直径よりわずかに深い穴に使用すると、3/4のねじ山を作るために発生する切削屑は、タップの作業が完了するまでに溝を埋める程度になります。また、3/4のねじ山があれば、必要に応じて固定ボルトを引き抜くのがはるかに容易になることも考慮する必要があります。したがって、タッピング穴が蒸気を遮断する必要のあるシリンダーやチャンバーを貫通していない限り、このようなねじ山を持つことは許容されます。なぜなら、その場合、ボルトはほぼ確実に漏れるからです。このような漏れを防ぐため、固定ボルトに終端溝を設けずにねじ山を切削し、できる限りねじ込むことがあります。固定ボルトの端（短い方の端）のねじ山の終端が、穴の中のねじ山に食い込んで閉じるように設計されています。しかしながら、この方法には大きな問題点があります。ボルトが穴に均等な深さまでねじ込まれず、外側の端がナットから均等に突き出ないため、仕上げ作業において見栄えが悪くなる可能性があるのです。このような場合は、穴に全ねじを切る方が良いでしょう。全ねじの場合、3/4ねじよりも小さな穴で済むため、穴あけ作業が迅速に行え、ねじ切り作業に伴う手間は多少軽減されます。

タップ穴の深さは、可能であればタップの直径の 1.5 倍にする必要があります。そうすれば、穴が底に達してタップが通過できない場合でも、テーパータ​​ップ（イギリスではセカンドタップ、アメリカではプラグタップと呼ばれるもの）で、3 つ目のタップを使用せずに十分な深さまでねじ山を仕上げることができます。これは、穴を深くするために費やす労力が、3 つ目のタップを使用するのに必要な労力よりも少ないためです。穴がワークを貫通する場合、鋳鉄製の穴を除いて、その深さはボルトのねじ山の直径より 1/8 インチ以上大きくする必要はありません。この余分な深さは、ナットが腐食した場合に、ナットがタップの直径と同じ厚さで、したがって立ち端の穴の深さより 1 インチ浅いため、ねじを緩める際にスタッドが一緒に持ち去られるよりも、スタッドが立ったままになる可能性が高くなるため、望ましいものです。

図396
図396。

図397
図397。

ボルトを素早く取り外せるようにしたい場合は、図396のようにフランジにスロットを設けて、ボルトを外側から通せるようにするとよい。この場合、ナットを緩めるだけで済む。ただし、ボルトがナットを締めたり緩めたりする際に回転しないように、図397のようにボルトの頭部が直角になるようにするのが望ましい。ボルトはフランジに容易に収まるように直角に加工されている。ただし、この場合、フランジは十分な深さまたは厚みを持つようにして、ボルトが回転しないようにする必要がある。[I-117] それらの破損は、ナッツの深さの2倍程度が一般的な割合である。

図398
図398。

図399
図399。

ボルトの頭部がワークを貫通するのが不便な場合は、図398に示すようなT溝が用いられる。この場合、ボルトの頭部は溝の側面a bに容易に嵌合するため、ボルトの頭部は溝に沿って自由にスライドできるが、頭部は四角形であるため、ナットを締め込んだ際に溝の中で回転することはない。しかし、図399に示すように、ボルトの頭部の下に四角形の部分がある場合、ボルトの四角形aが溝のスロットbに容易に嵌合するため、この効果はより効率的に得られる。

図400
図400。

図401
図401。

図402
図402。

スロットがワークの端まで伸びるのが望ましくない場合は、図400のaのように、スロットを凹部で終端させ、ボルトヘッドがスロットに入り込めるようにしてもよい。あるいは、図401のようにボルトヘッドを形成し、ボルトヘッドの幅abがスロットの上部abを容易に通過し、挿入後にボルトヘッドが矢印の方向に回転するようにしてもよい。これは、丸みを帯びた角cdによって可能となる。この場合も、ボルトヘッドがスロット内でロックするのを防ぐために、ヘッドの下に四角形を設けてもよいが、その四角形の角も図402のように丸みを帯びていなければならない。

図403
図403。

ボルトヘッドの下面、すなわち把持面は、図403のaのように中空であるべきであり、bのように丸みを帯びていてはならない。丸みを帯びていると、ナットがワーク面を把持する際にボルトがナットと共に回転してしまうからである。また、ボルトの軸線に対して真直ぐであるべきであり、曲がることなくワークに適切に作用するようにしなければならない。ナットの接合面についても同様のことが言える。接合面が少しでも歪んでいると、ボルトのねじ山部分が曲がり、ボルトが破損する原因となる可能性があるからである。

図404
図404。

例えば図404では、ボルトとナットが示されていますが、どちらもaとbで開いており、きちんと接合されていません。そのため、応力によってボルトがそれぞれの点線c、dに沿って曲がったり折れたりする傾向があることは明らかです。ナットの場合は、ねじ山に十分な弾性があるため、ナットがワークに押し付けられてボルトが曲がりますが、ボルトヘッドの場合は、曲がることでヘッドの下のネック部分でボルトが折れてしまう可能性が非常に高くなります。タップボルトでレンチがボルトヘッドにかけられている場合、ボルトがしっかりと固定されていて傾いてヘッドがきちんと接合できないような状況では、ヘッドが強い応力下で回転すると、通常はヘッドが折れてしまいます。

平ねじは、その本体に沿って上向きにねじ込む必要があります。なぜなら、ねじが真円でない場合、ねじが通る穴は、ねじの偏心に合わせて十分な大きさにする必要があるからです。そうしないと、レンチの圧力の一部が、ボルトをワークにさらにねじ込むためではなく、穴の中でボルトを回転させるために消費されてしまいます。

したがって、タッピングボルトを黒く塗ったままにしておく場合、ボルトの真円度の不足を十分に考慮できる大きさの穴を通さなければならないことは明らかです。同様の理由で、タッピングボルト用の穴は非常に正確にタップ加工する必要があります。

黒色のスタッドボルトは、この点において（タップボルトに比べて）利点がある。なぜなら、穴が完全にまっすぐにタップ加工されていなくても、完全にねじ込んでからハンマーで叩いて曲げることで、ある程度誤差を修正できるからである。

[I-118]ナットの形状は、作業内容に合わせて様々である。ボルトなどの一般的な作業では、ナットの形状は通常、ボルトの頭部の形状に合わせるが、ナットが露出してボルトの頭部が隠れる場合は、（仕上げ作業の場合）ボルトの端部とナットは仕上げ加工され、ボルトの頭部は黒色のままにされる。

図405
図405。

図406
図406。

六角ナットの最も一般的な形状は図405に示されており、上端は約40°の角度で面取りされています。場合によっては、 図405のaのように下端の角が切り取られていますが、これはナットの角がワークにベアリングマークの円を残すのを防ぐためですが、角の部分はナットがきちんと収まっていないように見えます。ボルトの直径を超える深さの深いナットの端面に使用される別の形状が図406に示されています。ナットを頻繁に締めたり緩めたりすることでねじの摩耗が増加する場合、余分なねじの長さによって摩耗を軽減するために、より深いナットが使用されます。

図407
図407。

ボルトで固定するフランジが4つの半径方向の面すべてで旋削加工されていない場合、特定のワークピースにおいて、ボルトの端部がナットから他のナットよりも突き出てしまうという問題が発生する可能性があるため、図407に示すような形状のナットが使用されることがあります。このナットでは、ねじ山がボルトの端部を超えて伸びています。

図408
図408。

このナットの適用例として、シリンダーカバーをボルトで固定する場合を考えてみましょう。シリンダーフランジは背面が回転していないため、通常は厚みが均一ではありません。そのため、ボルトの端がナットを均等に貫通するようにするには、各ボルトを特定の穴に合う長さに作る必要があり、そのためには、各穴とボルトに印を付けて、取り外したときに元の位置で試さずに元に戻せるようにする必要があります。このナットのもう1つの用途は、ねじ山から漏れる可能性がある箇所に接合部を作ることです。この場合、穴の開口部は凹んでいて、縁が円錐形になっています。ナットも同様の円錐形で面取りされ、図408のワッシャーwがナットの下に配置され、圧縮されて円錐形の凹みに適合します。このように、赤鉛や白鉛（通常は赤鉛）などの接着剤を使用することで、ねじ山の嵌合に関係なく、しっかりと接合することができます。

図409
図409。

ボルトが通る穴の直径がボルトの直径よりもかなり大きい場合は、図409に示すフランジナットを使用し、フランジで穴を覆う。取り外し可能なワッシャーを同じ目的で使用することもできるが、その場合、ワッシャーの穴がボルトに適合し、圧力に耐え、曲がったり穴に沈み込んだりしないだけの十分な厚さが必要である。

図410
図410。

図411
図411。

図412
図412。

円形ナットは、高速回転するため、不均衡な遠心力が発生しないように、できる限りバランスを取る必要がある場合に使用されます。図410は、この種のナットを示しています。直径方向に対向する2つの平らな面が、レンチを挟むための受け部となっています。その他の形状の円形ナットは、図411および412に示されています。これらは、ナットに大きな力が加わらない場合や、軽量化が求められる場合に使用されます。

図411のものは、図459に示すような丸いレバーや棒、またはレンチを受け入れるために、 a、b、 cのような円筒形の穴が円周に沿って開けられている。

図412に示すものは、円周に穴ではなくスロットがあり、そのレンチの形状は図461に示されている。

図413
図413。

ボルトにナットを使用する場合、負荷のひずみがボルトの長手方向にある場合、特に運動方向が周期的に反転する場合、またボルトが衝撃や振動を受ける場合、1 つのナットがボルト上で緩む可能性があり、チェックナット、ジャムナット、またはセーフティナットと呼ばれる 2 番目のナットが必要になります。これは、図 413のように 2 つのナットを使用し、2 番目のナットを最初のナットにしっかりとねじ込むと、ボルト上で緩む可能性がはるかに低くなることがわかっているためです。

チェックナットを使用する場合、2つのナットの厚さに関して、実際の作業方法にはかなりのばらつきがあります。まず、通常のナットを締め付け、次にチェックナットを締め付けます。2番目のナットを最初のナットと同じくらいしっかりと締め付けると、当然ながら応力は主に2番目のナットにかかります。2番目のナットを最初のナットよりもしっかりと締め付けると、理論的には2番目のナットにかかる応力は完全に軽減されると考えられますが、2番目のナットを緩く締め付けると、最初のナットにかかる応力は比例的に軽減されます。 2番目のナットを1番目のナットと同じ力で締め付けるのは通常のことなので、1番目のナットは応力が軽減されるため、1番目のナットほど厚くする必要はないように思われるかもしれないが、実際には、通常のボルトのねじ山の不完全さから、両方のナットの接触面積と接触力は通常同じではなく、また同じ方向でもないため、両方のナットが同じタップでほぼ同時にねじ込まれていない限り、1番目のナットは常にボルトのねじ山と接触していることを考慮する必要がある。

例えば、タップをタッピングマシンにセットすると、タップは常温で、その温度に応じた直径になります。しかし、加工が進むにつれて、たとえ油が十分に供給されていても、タップの温度は上昇します。これは、タップの限られた面積では、通常用いられる回転速度で回転するタップの切削によって発生する熱を油が全て運び去ることができないためです。この温度上昇の結果、タップの直径もそれに合わせて大きくなり、ナットのねじ山の直径も変化します。ただし、ナットの直径の変化はタップの直径の変化よりも小さくなります。これは、加熱されたタップがナットを通過する際に、熱の一部をナットに伝え、ナットも膨張するため、タッピング後に冷却されると収縮し、冷えた状態ではタップの直径に近くなるためです。

さらに、蛇口が熱くなると長さが伸び、ピッチが大きくなるため、ここにもう1つの影響があります。[I-119] タップを連続的に使用すると、回転速度が一定である限りそれ以上温度が上昇しない限界に達するが、タップを機械から取り外してシャンクに溜まったねじ付きナットを取り外し、必要以上に加熱されないように油で冷却すると、タップのピッチと直径が通常の標準値に近づくため、ナットのねじ山のピッチが変化する。

理論的な正確さ、つまりナットねじのピッチまたは直径の正確さに関しては、（タップの焼き入れによって生じる誤差を排除できると仮定すると）切削工程で発生するすべての熱を油が運び去るのに十分な時間を与えるほど十分に遅い回転速度でタップを使用することによってのみ達成できる。しかし、これには、すべてのメーカーが従わない限り、商業的に実用的ではないほど比較的遅い速度が必要となる。しかし実際には、使用によって温まったタップで2つのナットをねじ切りした場合、それらは同じ直径とピッチを持ち、したがって、ボルトねじ自体が均一なピッチであると仮定すれば、ボルトねじとの接触面積と接触の性質も等しくなると考えられる。しかし、ボルトにねじを切削するダイスも加熱され、ピッチが拡大する。しかし、ダイスの温度がタップの温度と同じであれば、ボルトとナットの両方のピッチは一致するが、どちらも理論的には指定された規格に合致しない可能性がある。

ナットタッピング用の機械の中には、タップが油に浸されているものがあり、そのため温度変化による誤差は実質的に排除される。ただし、この場合でも油の温度は徐々に上昇するものの、実用上問題となるほどで​​はない。

ここで注意すべきは、焼き入れ工程によってタップは長さが縮みピッチが細かくなる一方、ダイスは膨張してピッチが粗くなるため、ナットのねじ山がボルトのねじ山に完全に適合することは不可能になるということです。したがって、ボルトとナットに理論的かつ正確にねじを切るには、焼き入れ後に正しい角度に研磨できる単歯旋盤工具を用いて旋盤でねじを切るしかないことが明らかになります。しかし、ねじ切り工具の製造と操作の両方において熟練した技術を用いれば、タップ付きナットとダイスねじボルトにおいて、通常の用途では単一のナットで十分な精度が得られますが、ナットにかかる圧力の方向が周期的に反転する場合や、衝撃や振動を受ける場合には、前述のようにチェックナットが必要になります。

図414
図414。

図414の安全ナットは、ナットが緩んでしまうのを防ぐ優れた方法を示しています。この安全ナットは、最初のナットよりも細かいねじ山を持つ2番目のナットで構成されており、緩める際に最初のナットの動きが2番目のナットの動きを上回るため、ロックが効果的に固定されます。

図415
図415。

差動ねじと呼ばれるものを使用することで、ワークを非常にしっかりと固定することができます。その動作原理は、「力学」から抜粋した図415を参照して説明できます。この図は、差動ねじナットによって固定されたピストンヘッドとピストンロッドを示しています。ナットには、ロッドにねじ込むための内ねじと、ピストンヘッドにねじ込むための外ねじがありますが、ロッドの内ねじと外ねじ、およびヘッドのねじとは、ピッチの10分の1程度の差があります。ナット自体は六角形の頭部を備えており、ねじ込むと、2つの部品を、2つのピッチの差に等しいピッチを持つねじと同じ力で引き寄せます。

図416
図416。

部品を組み立てる際は、まずナットをロッドbにねじ込みます。次に、外側のねじ山をピストンcのねじ山に合わせ、適切なレンチを用いてナットを適切な深さまでねじ込みます。図に示すように、ナットはピストンに挿入される前にロッドに数山ねじ込まれます。締め付けは、ナットがピストンにしっかりと固定され、ロッドにピッチが2つのねじ山のピッチの差に等しい細目ねじ山があるかのように正確に行われます。図416は、ピストンロッドの端にポンププランジャーを固定する用途を示しています。この場合、ロッドはナットを貫通しないため、ナットにはロッドの端を完全に覆うキャップが設けられています。

図417
図417。

差動ねじの原理は、すぐに摩耗したり緩んだりする非常に細かいねじの代わりに、非常に細かい調整を行うために使用できます。したがって、図 417には、天文機器の水平調整に使用される差動脚ねじが示されています。c dは、水平調整する機器の脚です。ねじaを受け入れるためのねじ山があり、a には、 e fのくぼみまたはカップに収まるねじbを受け入れるためのねじ山があります。ねじaのピッチが30/インチ、bのピッチが40 であるとすると、次のようになります。a と b を同時に回すと、脚c d はaのピッチによる分だけ移動します 。bをa の範囲内で回すと、脚はbのピッチによる分だけ移動します。a を回すと 、bの脚の摩擦 によりbは静止し、 c dの動きはaとbのねじ山のピッチの差に等しくなります。したがって、フォワードの1回転は、c d 1/30 インチ（ピッチ）だけ下降し、 c dを上昇させる傾向がある。 [州間高速道路120号線]1/30インチ。しかし、このとき、bのねじ山に1/40インチ（ b のピッチ） ねじ込まれ、これによりcdが下がる傾向があり、 1 / 30 – 1/40 = 1/120 であるため、 cdは1/120インチ 移動します。

第1巻 端部調整およびロック装置。 図版IV。

図418 図419 図420
図418。 図419。 図420。

図421 図422 図423
図421。 図422。 図423。

図424 図425 図426
図424。 図425。 図426。

図427 図428
図427。 図428。
単一のナットをロックして、もう一方のナット（ジャムナット）を不要にするために、さまざまな工夫がなされてきました。例えば、図418では、片側に分割されたナットが示されています。ねじ切り後、ハンマーで叩いて分割部分を閉じます。これは、取り外したナットに図示されています。ナットをボルトにねじ込むと、ボルトのねじ込み圧力によって分割されたナットが再び開き、この圧力によってナットがロックされます。このとき、ナットにはかなりの弾性があるため、ねじ山がベアリング面で圧縮されても、この弾性によって摩耗や圧縮が吸収され、ねじ山が固着します。図419のように、分割部分に止めねじを追加することもあります。この場合、ハンマーで分割部分を閉じる必要はありません。

別の方法として、図420に示すようにナットの端を分割し 、分割した部分を開いた状態でナットを軽く叩き、ハンマーで分割部分を閉じます。この場合も、ボルトが分割部分に達するまではナットはボルト上を容易に通過しますが、分割部分に達すると後続のねじ山が固着します。さらに別の設計として、 図421に示すように、ナットの端に4つの分割部を設け、ナットの面をくり抜いて、各角付近の平らな面が作業面に接するようにします。この場合、ナットを締め込むことでこれらの角に加わる圧力を利用してナットを弾き、分割された端のねじ山がボルトのねじ山に食い込んで固定されます。

チェックナットは、ワークにねじ込まれたネジを所定の位置に固定するために使用されることがあります。そのため、長さ調整を行うために操作が必要なネジ（偏心ロッドや偏心ストラップの場合など）にはチェックナットが付属しており、その目的はネジを調整された位置にしっかりと固定することです。

以下は、長さの端部調整を行うため、またはベアリング内で回転するスピンドルやシャフトの端部の動きを防止するために使用されるナットの形状です。

図422は2つの円筒形のチェックナットを示しており、内側のナットはベアリング用のフランジを形成している。この方式の問題点は、最初のナットをレバーやレンチで固定しながら2番目のナットを締め込む際に、最初のナットの調整が2番目のナットの締め込みによって変更される可能性があることである。

別の方法として、図423に示すように、調整ナットにねじ付きフェザーを挿入し、その背面にセットスクリューを設けてナットを調整位置に固定する方法がある。この場合、セットスクリューの突出した頭部が問題となる。フェザーの代わりに、スピンドルのねじ山を切り落とし、図424に示すように単純なセットスクリューを使用することもできる。しかし、この場合も、突出したセットスクリューの頭部が問題となる。調整ナットのグリップ力を高めるには、図425に示すように、ナットを分割して挟み込みネジまたは締め付けネジを使用する方法がある。この場合、ねじ山の穴はネジで閉じられ、突出した頭部の問題を解消するためにナットを皿穴加工することができる。ロッドやスピンドルの長さを調整するには、図426に示すような、締め付けネジ付きの分割ナットが優れた堅牢な装置となる。穴の一端には右ねじ、もう一端には左ねじが切られており、ナットを回転させることで、ロッドの回転方向に応じてロッドの長さが調整される。明らかに、この種のクランプナットは、遊びを吸収したり、端部の調整を行うことを目的として、図427のように形成することもできるが、突起した耳やねじは好ましくない。

図428に示すような調整ナットは、十分な長さがある場合に有効な構成である。ナットaはスピンドルにねじ込まれており、テーパーねじの分割ナットを備え、ナットbを受け入れるようになっている。ナットaをスピンドルにねじ込むことで端部の調整が可能となり、さらに テーパー分割ナットbをねじ込むことでスピンドルにしっかりと固定される。

図429
図429。

図430
図430。

角ねじとナットの遊びは、図429に示すようにナットをaとbの2つの半分に成形し（aは断面図で示されている）、それらをねじcで固定することによって吸収することができる。遊びは、2つの半分を接合する際に、それぞれの半分の接合面dを削り取ることで吸収され、ナットのねじ山がねじのねじ山の片側だけに接触するようになる。V字ねじ用のナットでも同様の目的を達成できる。図430に示すように、ナットを2つの半分に成形し、aをねじbで固定するキャップとし、接合面cを削り取って遊びを吸収するか、あるいはナットを一体型にして接合部cを開いたままにし、ねじbでナットをねじに押し付けるようにすることもできる。この場合、ナットはねじ山の円周に閉じ、角ねじの場合のように片側だけではなく、ねじ山の両側に閉じることで摩耗を吸収する。

図431
図431。

図432
図432。

図433
図433。

ナットが急速な振動や動きにさらされる場合、ピンや割りピンで所定の位置に保持されることがあります。この目的で使用される最も単純なピンは、図431に示す割りピンです。これは半円形のワイヤーで作られており、平行であるため、摩耗によってナットが緩んだときに締め付けることはできません。これらのピンのワイヤーは通常完全な半円形ではないため、最良の結果を得るには、ピンを穴に合わせてヤスリで削る必要があります。その際、図432に示すように、ピンがボルトの長手方向である割り目の方向に完全に当たるように注意する必要があります。図432では、ピンが抜け落ちないように、ピンの両端が開いています。図433のdのように、 ピンがボルトを横切る方向に当たると、すぐに緩んでしまいます。

図434
図434。

この種のピンは、ナット自体を貫通することがある。[I-121] ボルトを貫通させることもできますが、その場合、ナットを締め付けて摩耗を吸収することができないという問題があります。なぜなら、ナットの穴がボルトの穴と合わず、ピンを挿入できなくなるからです。したがって、このようなピンがナットを貫通する場合は、ナットの後ろに追加のワッシャーまたはより厚いワッシャーを配置して遊びを吸収する必要があります。このピンをナットに通すことで、ロック装置としてのピンの効率が大幅に向上します。これは、ピンの支持面積、ひいては摩耗面積が増加し、過度の摩耗時にピンが図434に示すように曲がるのを防ぎ、その結果、ナットの端部圧力によってピンがボルトの外周近くでほぼせん断または切断されるのを防ぐことができるためです。

図435
図435。

ピンが摩耗を吸収できるようにするには、ピンの頭部の側面と平行でナット面に接する平らな面を削るのが良い方法です。この場合、ボルトの穴は図435のようにナットのすぐ下にくるように作られているため、ピンを挿入するには平らな面が必要です。平らな面をテーパー状に削ることで、摩耗によって生じる遊びを、ピンをさらに押し込むだけで吸収できます。

図436
図436。

この種の割りピンの代わりに、ソリッドテーパーピンが使用されることもありますが、これらは、衝撃や振動を受ける状況で使用されると、特にテーパーが大きい場合、穴にしっかりと固定されないため、緩むことがあります。しかし、テーパーピンを平行に近づけすぎると、簡単に貫通してしまい、摩耗による遊びを吸収する能力が低下します。通常のテーパー角度は、長さ1フィートあたり約5/8インチですが、十分な支持面積を持つ長いピンの場合は、長さ1フィートあたり1/2インチで十分です。振動によるテーパーピンの緩みを防止するために、図436のように小端部を分割して鍛造し、図432に示すようにその端部を広げることがあります。これにより、非常に安全で簡単に適用できるロック装置が形成されます。分割された端部はハンマーで叩いて閉じ、ピンを取り外します。鋳鋼製であっても、このようなピンは何度も開閉しても破損しないことがわかっています。頭部と端部は、打ち込みと抜き出しに必要なハンマーの打撃によって膨張しないように丸く加工されています。テーパーピンをナットとボルトに通すと、単にナットを所定の位置に固定するロック装置として機能し、摩耗による遊びは、既に説明したように、ナットの下にワッシャーを適用することで吸収する必要があります。ただし、テーパーピンをナットの外側に取り付ける場合は、図435に示すように、ピンに平らな面を作り、ボルトの穴をナットの下に部分的に収まるように配置することで、摩耗を吸収させることができます。この場合、ナットをねじ込んで摩耗を吸収することができ、ピンをさらに押し込むことで、ピンはナットに当たって緩みを防止します。

図437
図437。

ボルトやナットのもう一つの優れたロック装置は、図437に示す割りピンです。これは、図のように、一体型に鍛造されたものと分割されたものがあります。aからbに向かっ てテーパー状にすることで、さらに押し込んだ場合の摩耗を吸収します。幅が広く、ロックする方向に強度があり、突き出た頭部は押し出すためのもので、面取りされた角cは挿入を容易にするためのものです。鋭利なままにしておくと、割りピン溝の端に引っかかってバリが発生する可能性があるためです。分割されている場合は、挿入後に両端が開きます（d参照）。分割された割りピンや割りピンの両端を閉じて取り外すときは、まず片側を閉じて少し曲げておくと良いでしょう。そうすれば、もう片側を閉じるときにピンがまっすぐになる頃には両端が閉じられ、取り外しが容易になります。

図438
図438。

ナットまたはボルトの頭部が1つしかない場合、図438に示すように、別のプレートを用意するのが非常に安全な方法です。プレートpには、図に示すように六角形の辺に対応する3つの側面があり、これらの側面の中央に切り欠き a b cが切られています。そのため、ナットnを1/12回転させると、その角 d eが切り欠きb cで保持され、 sはpを保持するための小さなネジです。ナットの壁を貫通する単純な止めネジがボルトのねじ山を掴んでナットを保持するのに役立つことは明らかですが、これはボルトのねじ山を損傷し、さらに、ねじ山は衝撃や振動で圧縮され、止めネジが緩む可能性があります。

これよりも良い方法は、ナットの下に厚いワッシャーを置き、止めねじをワッシャーに通してボルトを掴み、ナットを締め付けた後に止めねじを固定または調整することです。ただし、この方法ではワッシャーが掴むための部品となり、ナットを固定する役割は全く果たしません。ワッシャーに加えて、ワッシャーの半径方向の面からピンを突き出して作業面に挿入することもできます。このピンは止めねじと連動して、ボルトとワッシャーの両方が回転するのを防ぎます。

ねじ山がなく、テーパーピン、止めねじ、割りピン、またはナット以外の装置で固定されているボルトは、ピンと呼ばれます。同様に、支点として、または2つの部品を固定するために使用され、頭部のない円筒形の部品もピンと呼ばれます。

ピンを固定する一般的な方法は、止めねじまたはテーパーピンとワッシャーを使用することです。ピンという用語は両方に適用すると誤解を招く可能性があるため、ここでは大きなピンにはボルトという用語を、小さなピンまたは固定ピンにはピンという用語のみを使用することにします。

図439
図439。

ピンとワッシャーの目的は、正確な嵌合を確保し、迅速な接続または切断を可能にすることです。テーパーピンとワッシャーをダブルアイに適用した例を図439に示します。この場合、ピンeはボルトの穴を埋めるまで、つまり常に同じ位置まで押し込まれるため、部品を迅速に分解して再び組み立てることができ、嵌合は自己調整されます。ただし、ピンが穴を埋め、ワッシャーの溝に接触し、押し込まれる必要があります。最初にピンでワッシャーwを わずかにきつく締め付け、次にジョイントの半径方向の面を適切な嵌合になるように削ることで（これによりピンがワッシャーに接触しやすくなります）、正確な嵌合と高い精度が得られます。一方、ナットを使用する場合は、ナットを締め付ける際に正確に同じ位置に持っていくのは困難です。ジョイントをこのように嵌合させる場合は、ピン穴（ボルトを通して）をドリルで開けるのが良いでしょう。[I-122] ボルトの中心がワッシャーの面と一致するようにピンを削り、ワッシャーの溝をやすりで削って、十分に深くしないようにします。次に、ピンをやすりで削ってボルトの穴に合うようにしますが、ボルトを完全に貫通しないように、少し大きめに残しておきます。接合面をやすりでまっすぐにし、終わったら部品を組み立て、テーパーリーマーでリーマ加工してワッシャーの溝とボルトの穴を同時に仕上げます。こうすることで、大きな問題なく、完全にベアリングされた良好なフィット感が得られ、最後のリーマ加工でテーパーピンがボルトを適切な距離まで貫通します。

図440
図440。

図441
図441。

テーパーピンは、回転するボルトや、位置を固定する必要のあるボルトを所定の位置に固定するために、ボルトの端が突き出てナットやワッシャーを受け入れるスペースがない場合に用いられることがあります。このような例を、 図440および図441に断面図で示します。図441では 、bはスタッドピンであり、aの穴の中で回転します。cはbの半円形の溝であり、pはテーパーピンで、溝cに半分、 bに半分挿入され、 bがaの中で軸方向に動くのを防ぎつつ、同時に自由に回転できるようにします。この場合、bを所定の位置にaに嵌め込み、 aと bを同時に貫通するピン穴をドリル加工およびリーマ加工する間、しっかりと固定できる程度にきつく嵌め込むのが最適です。その後、 bを旋盤にセットし、ドリル加工によってピンにできた半穴または溝と一致するように溝を切削し、溝を旋削した後、スタッドピンを必要な作業嵌め合いまで緩めることができます。図440の手順は全く同じですが、ピンが所定の位置に固定されるため、溝の旋削やピンの緩めは不要です。ただし、図440のテーパーピンにわずかなドラフトを持たせて、摩耗によって生じる可能性のある緩み（ピンまたはスタッドに発生する可能性のある緩み）を解消することが望ましい場合は、テーパーピン穴をドリル加工してリーマ加工した後、ピンまたはスタッド（図中のd）を取り外し、点線の半円で示すように、アームeのテーパーピン穴を片側から完全に削り出します。これにより、ピンにドラフトが与えられ、摩耗して小さくなっても、ピンがさらに深く押し込まれてピンをしっかりと掴むことができます。

ボルトとナットがねじ山にきつすぎる場合は、潤滑油を塗布した状態でナットをボルトに前後に回すと、接触しているねじ山の表面が摩耗または圧縮され、嵌合が緩みます。それでも不十分な場合は、通常のレンチではボルトにねじ込めないほどきついナットを緩めるには、ナットを1、2山ねじ込んだ後、鉄ブロックの上に置いて側面を軽く叩きます。すると嵌合が緩み、これを続けるとナットは比較的容易にボルトに通るようになります。この操作では、ナットが伸びたのではなく、ねじ山の接触点が圧縮されて埋め込まれたのです。言い換えれば、ねじ山とタップに関する説明で述べた理由により、各ねじ山の形状が、実際には不可能なほど互いに近い形状になったということです。

腐食して固着したナットやボルトを取り外すには、以下の方法を用いることができます。

図442
図442。

ナットが腐食しすぎて通常のレンチでは緩められない場合は、ボルトとレンチが十分な強度があれば、レンチの先端にガス管などのパイプを取り付けててこの原理を長くすることができます。レンチに力を加えながら、ナットの端面をハンマーで数回強く叩きます。ナットが小さい場合は、間に定規を挟んで、ナットの正しい位置を確実に叩き、ネジの端をリベットで固定しないようにします。タップボルトで接合されている場合は、以前と同様に軽いハンマーでボルトの頭を直接強く叩きます。そうすることで、ほとんどの場合、ねじ山が立ち上がり、その後は通常、レンチだけで緩めることができます。しかし、これが効果的でない場合は、ナットを通せるほど内径の大きい厚手のワッシャーを用意し、黄色くなるまで加熱してナットにかぶせます。ナットはスタッドボルトや固定ボルトよりも早く加熱されるため、比例して膨張して緩みます。さらに、鉄は加熱によって強度が増しますが、温度は約400℃を超えないようにしてください。接合部に固定ボルトやスタッドボルトが使用されている場合でも、加熱は依然として有効です。強度の増加が膨張を十分に補うからです。ただし、この場合は加熱をゆっくり行うことで、穴も加熱され、ボルトが過度に膨張してきつく締まるのを防ぐことができます。同様に、固定ボルトやスタッドボルトを取り外す際にも、加熱することで、穴の中で折れることなく取り外せる場合が多く、折れた破片をドリルで取り除く必要がなくなります。しかし、もしこれがどうしても必要になった場合は、図442に示すように、ボルトのねじ山の底の直径より少し小さい穴を開け、そこにテーパースクエアリーマーをねじ込みます。図442では、wは 加工対象、rはスクエアリーマー、sはドリルで穴を開けたねじの端を表しています。そして、リーマーにレンチをかけてボルトのねじ山を緩めます。この方法がうまくいかない場合は、穴を開けた後、丸刃のケープノミまたはクロスカットノミを使ってねじをできるだけ切り出し、穴の入り口のねじ山を抜き取り、プラグタップを挿入して残りのボルトのねじ山を切り出すしかありません。

固定ボルトを取り外すには、ナットを 2 つ用意してボルトの端にねじ込みます。次に、外側のナットをレンチで固定し、[I-123] 内側のナットをしっかりと締めて緩めます。次に、外側または上側のナットからレンチを外し、下側または内側のナットにレンチをかけてボルトを緩めます。 固定ボルトのねじ山が損傷したりバリが出たりした場合は、ソリッドダイまたはダイナットをねじ込み、ナットの刃先を保護するために少量のオイルを塗布することで簡単に修正できます。 固定ボルトをねじ切らずに腐食したナットを取り外すことが不可能な場合は、ボルトを救うためにナットを犠牲にする方が良いでしょう。 まず、ナットの下にハンマーを置き、冷間ノミを取り、刃先がナットの面取りされたエッジと平行になるように持ち、ナットを緩める方向に対して鈍角に傾けて、軽い手ハンマーで数回強く叩きます。特に、前述のようにナットを加熱すると、多くの場合、これで動き始めます。ナットの下に当てるハンマーは重いものを使用し、ナットの四角形または六角形の面にしっかりと押し当ててください。これはナットを支え、ボルトが曲がったり折れたりするのを防ぐためです。この方法がうまくいけば、粗作業のためにナットを再度使用できます。ノミの刃でできたバリは、やすりで削る前にハンマーで叩いてできるだけ閉じます。指示通りにノミを当てることで、ナットがしっかりと固定され、重いハンマーの働きを助けます。この方法がうまくいかない場合は、ナットを切り落としてボルトを再利用することもできます。

これを行うには、クロスカットノミまたはケープノミを使用し、端面からナットの座面まで溝を刻みます。狭い溝で十分で、必要であれば2本刻んでも構いません。軽く刻み、ノミは鋭角に研いでおく必要があります。そうすることで、ノミをボルトの長さの中心線にできるだけ平行になるように傾けても、刻んだ溝がずれることなく保持されます。こうすることで、ノミの頭に加わる打撃力がボルトを曲げる方向に作用しにくくなります。溝はボルトのねじ山のほぼ上端まで刻み、その後レンチでナットを緩めるか、溝が1本の場合はナットが開き、2本の場合はナットが2つに割れます。

ナットをすべて外したら、ハンマーと2～3本のくさび、またはノミ（接合部の大きさに応じて）を用意し、それらを接合部に均等な深さまで打ち込みます。まず1本のノミを打ち込み、次に反対側のノミを打ち込み、すべてのくさびを順番に打ち込んで、それぞれに均等な力が加わるようにします。この方法で接合部が動かない場合は、ハンマーを使って外側の面にあるボルトの間を叩きます。その際、面を傷つけないように硬い木のブロックを挟み、木目に対して垂直にハンマーが当たるようにします。こうすることで、ほとんどの場合、接合部の材質が緩み、接合部が壊れます。しかし、何度試しても接合部が動かない場合は、木片を挟まずにハンマーで叩きます。銅製または鉛製のハンマーがあれば、それを使って、接合面を傷つけないようにします。くさびを挿入しやすくするために、接合面の一方の面に溝を刻むべきである。溝の幅は約1インチ、深さは 1/16インチとする。

ワッシャー― ワッシャーは、以下の目的でボルトに取り付けられます。第一に、粗い鋳造品の場合にナットがスムーズに収まるようにするため。第二に、ナットの角が仕上げ加工面に傷をつけたり、擦り傷をつけたりするのを防ぐため。第三に、きれいな仕上がりを実現するため、また場合によってはナットの支持面積を増やし、ナットの緩みを防ぐための弾性クッションとして機能させるため。ワッシャーは通常、錬鉄製ですが、真鍮製のナットの場合はワッシャーも真鍮製です。米国で製造業者が採用している錬鉄製ワッシャーの標準サイズは、次の表に示されています。

製造業者標準リスト。

1872年12月11日、ニューヨークで開催された「米国ボルト・ナット製造業者協会」の会合において採択された。

直径。 穴のサイズ
。 線径
ゲージ。
ボルトのサイズ。
1/2​​ 1/4​​ いいえ。 18 3/16​​
5/8​​ 5/16​​ 「 16 1/4​​
3/4​​ 5/16​​ 「 16 1/4​​
7/8​​ 3/8​​ 「 16 5/16​​
1 7/16​​ 「 14 3/8​​
1 1/4​​ 1/2​​ 「 14 7/16​​
1 3/8​​ 9/16​​ 「 12 1/2​​
1 1/2​​ 5/8​​ 「 12 9/16​​
1 3/4​​ 11/16​​ 「 10 5/8​​
2 13/16​​ 「 10 3/4​​
2 1/4​​ 15/16​​ 「 9 7/8​​
2 1/2​​ 1 1/16​​ 「 9 1
2 3/4​​ 1 1/4​​ 「 9 1 1/8​​
3 1 3/8​​ 「 9 1 1/4​​
3 1/2​​ 1 1/2​​ 「 9 1 3/8​​
図443
図443。

ナットを締め付けたり取り外したりする際に使用される様々な形状のレンチを以下の図に示します。図443は 、いわゆるソリッドレンチを表しており、ジョー間の幅aはナットの平面に容易にフィットします。ジョー間の開口部が本体に対して角度をなしているため、ハンドルが本体と一直線になるタイプのレンチでは狭すぎて入らないような隅でも使用できます。[I-124] 一般的なレンチでは、ハンドルに対するジョーの位置は、レンチを裏返しても裏返さなくても同じですが、図のようにジョーが角度をつけて配置されているため、レンチをナットに当てて一定の距離だけ回転させ、ハンドルが突き当たっている部品、フランジ、またはその他の障害物に当たってから裏返すと、ジョーがナットの同じ2つの側面を包み込むため、ハンドルが邪魔にならず、再びナットを操作できます。

場合によっては、レンチの両端にジョーが設けられており、片方の端のジョーは同じ角度で、レンチの反対側に位置している。

図444
図444。

ジョーの中心線に対するジョーの適切な角度は、次のように決定できます。最も望ましい角度は、レンチの動きを最小限に抑えてナットを操作できる角度です。これは、レンチをナットに挿入するための開口部を設ける必要がある場合に非常に重要であり、作業の堅牢性をできるだけ損なわないように、この開口部をできるだけ小さくしておくことが望ましいです。六角ナットの場合、この角度は図444に示すように15°になります。

図445
図445。

図446
図446。

図447
図447。

図448
図448。

例えば図445では、レンチがナットにちょうどかみ合う位置にあり、最初の動作でナットは図446に示す位置に移動します。次に、レンチを上下逆さまにして図447のようにナットの上に置き、図448に示す位置に移動させます。これにより、ナットは6分の1回転移動し、図445と同じ位置になりますが、ナットは1辺分だけ回転しています。ナットをこの距離だけ動かすのにレンチを2回動かしたので、またナットには6つの面があるため、ナットを1回転させるには12回動かす必要があり、円周は360°なので、1回の動きでナットは30°、つまり360°の12分の1だけ動きます。この角度の半分が、レンチのジョーの把持面とレンチ本体とのなす角度でなければなりません。図445のような場合、レンチを挿入するためのワークの開口部の幅は、開口部の外側の角の半径で、レンチのハンドルの幅に30°を加えた値以上でなければなりません。

角ナット用のレンチの場合も同様に、ナットが8分の1回転すると、ナットの側面はレンチを受け入れる位置に戻り、ナットが回転し始めたときと同じ位置になります。8分の1回転には45°の角度があります。レンチはナットの同じ面に2回適用されるため、レンチのジョーはハンドルに対してこの角度の半分（つまり22 1 / 2 °）の角度でなければなりません。

図449
図449。

図450
図450。

図451
図451。

ナットがボルトの軸の方向からのみ操作できる位置にある場合、図449に示すようなボックスレンチが使用され、[I-125]b はボルトの頭にフィットしますが、クロス ハンドルを挿入するスペースがない場合は、代わりにハブまたはボスが使用され、このハブには 4 つの放射状の穴が開けられており、そこに丸いレバーの先端を挿入してレンチを回すことができます。さまざまなサイズのナットに合わせて開閉できる調整可能なレンチは、図 450、451、および452 に示されています。図 450では、aは正方形または長方形のバーeに固定され、木製のハンドルdを貫通する固定ジョーです。bはe を囲むスライドジョーで、ネジcによって操作され、ネジの頭は指でしっかりと握れるように鋸歯状になっています。このタイプのレンチにはさまざまな改良が加えられており、たとえば、図 451では、 aはジョー、 b はスロット付きシャンク、c は ハンドルで、すべて一体型になっています。dは、スリーブ延長部d′と、シャンクに沿って長手方向にスライドできるが回転はできない凹部を有する可動ジョーである。可動ジョーは、ねじgを介して、回転させるナットまたはボルトの頭部まで往復運動する。

図452
図452。

別のタイプの調整式レンチでは、ジョーが互いにスライドする構造になっています。図452に示すように、レンチの固定ジョーはハンドルの一部を形成し、中空になってスロットが設けられており、そこに可動ジョーのステムが収まります。可動ジョーは、スロット内のリブによってガイドされ、そのリブは可動ジョーのステムの溝に嵌合します。フライス加工された頭部と溝付きのネックを持つネジが可動ジョーを駆動し、固定ジョー上の部分的に開いた固定カラーによって長手方向の移動が阻止されます。この固定カラーはネジを受け入れ、ネジの溝付きネックに係合します。ネジのねじ山のある先端は可動ジョー内の雌ネジに係合し、係合している間は、ネジを固定カラーの拘束から解放することはできません。これは、解放するにはかなりの横方向の移動が必要となるためです。

図453
図453。

図454
図454。

調整式レンチは、強い圧力がかかるとジョーが開いてしまい、仕上げ済みのナットの縁を傷つける可能性があるため、重作業には適していません。実際、軽い作業でない限り、これらのレンチは精密に仕上げられた作業には通常使用できません。さらに、図453に示すSレンチに見られるように、ジョーがソリッドレンチのジョーよりも大きいため、角に容易に入り込むことができません。図454の調整式Sレンチでは、各半分の一方の端に溝があり、もう一方の端に舌状の突起が設けられているため、組み合わせると舌状の突起が溝に保持されます。レンチを開閉するには、図のように右ねじと左ねじをレンチにねじ込みます。ねじ頭は、指のグリップ力を高めるためにローレット加工またはフライス加工されています。

図455
図455。

すべてのレンチにおいて、ナットとの接触および圧力のかかる位置は主にナットの角であり、レンチが非常にぴったりとフィットしない限り、ナットの角が損傷します。これを回避する一般的な方法は、レンチのジョーとナットの間に銅、亜鉛板、または革片などの軟金属片を挟むことです。レンチのジョーは、必要に応じて交換できるバビットメタルライニングを受け入れるようにも形成されています。正確にフィットするレンチをナットに調整する手間を省くために、スウィート教授は図455のようにジョーを形成し、一方の方向に動かすとジョーはナットを掴まずにナットの周りを通過しますが、反対方向に動かすとジョーはナットを掴みますが角を損傷しません。ナットの回転方向を変更するには、レンチを裏返すだけで済みます。

図456
図456。

図456は、非常に大きなサイズのナットに適したキーレンチを示しています。スライドジョーjは、ハンマーで叩くことで操作されるキーまたはくさび sによって保持されます。突起rは、スライドジョーに十分な支持力を与えるために必要です。

図457
図457。

狭い場所でハンドルをほとんど動かせないような場合、ラチェットレンチが使用されます。ラチェットレンチは、ボルトの頭に合うソケットにジャーナルベアリングを提供するレバーで構成されています。ソケットには、ラッチまたは爪がかみ合うラチェットまたは歯車が備えられています。図457は、ラグスクリューソケットが取り付けられたローウェルレンチ社のラチェットレンチを示しています。ソケットは取り外し可能なので、同じレンチでさまざまなサイズや形状のネジを使用できます。各ソケットには、2種類の四角頭と1種類の六角頭のナットが取り付けられます。ネジがスムーズに回転する限り、ラチェットの動きとは関係なく、指で回すよりも便利で速く木製のハンドルで回すことができます。これが容易にできなくなった場合は、12インチのハンドルを使用してネジを締め込みます。

図458
図458。

木工に使用されるキャリッジボルトは、頭部の下の四角形にもかかわらずナットと一緒に回転してしまうことがある（木材の腐食やボルトが徐々に緩むことによって起こりやすい）。このような場合、図458に示す形状のレンチは非常に便利である。[I-126]ハンマー で叩いて木材に打ち込む。面取りされたエッジにより、ハンドルの圧力に加えて、ジョーがヘッドを挟み込む。

図459
図459。

図411に示すような円形ナットの場合、図459に示すピンレンチまたはスパナレンチを使用し、ピンpをナットの円周にある穴に差し込みます。ピンpは平行で、 aの方向にわずかに傾斜している必要があり、ピン穴a、 b、cの開口部に当たって傷つけないようにする必要があります。もちろん、ピンはピン穴に容易に挿入できなければならず、垂直であれば、穴の上部の縁に当たって傷つけ、レンチが跳ね上がったり滑り落ちたりする原因となります。これは、ピンがbの方向に立っている場合と同様です。

図460
図460。

ナットの回転方向を反転させるには、レンチの位置を反転させる必要があることは明らかです。なぜなら、レンチがワークを掴むためには、ハンドル側がピン側よりも前に移動する必要があるからです。この必要性を回避するため、スウィート教授は図460のようにレンチを成形しました。この場合、レンチは反転させることなく、どちらの方向にもナットを操作できます。

図461
図461。

図412に示すように、円形ナットの円周に切り欠きを設ける場合、レンチには図461に示すような長方形の部品が取り付けられます。この部品は、図459の円筒形ピンに関して既に説明した理由から、aの方向に傾斜している必要があります。ただし、このレンチはスウィート教授の設計に基づいて製作することも可能であり、その場合はピンはまっすぐになります。

キーとキー溝― キーとキー溝は、固定位置に永久的にロックする目的と、ロックと調整を同時に行う目的の2つの用途に使用されます。単に永久的にロックするだけのキーは通常、ワークに埋め込まれますが、部品を調整して調整位置に固定するキーは通常、ワークを完全に貫通します。前者は埋め込みキーと埋め込みキー溝、後者は調整キーと貫通キー溝と呼ばれます。

図462
図462。

埋め込みキー溝の一般的な形状は次のとおりです。図462は 一般的な埋め込みキーを示しており、ヘッドhはキーを引き抜くためのギブを形成し、ヘッドとワークのハブの間にくさびを打ち込むことによってキーを引き抜きます。

図463
図463。

図464
図464。

図463に示す平キー、凹キー、および羽根キーは、いずれも長方形の形状で、厚さが異なり、キー溝の形状に合わせて調整されます。平キーは軸の平らな面に、凹キーは軸に設けられた凹部にそれぞれ嵌合し、羽根キーは軸に固定されます。中空キーは、車輪やプーリーが軸上で時折移動する必要があり、軸に平らな面や凹部を設けることが望ましくない場所で使用されます。平キーは、軸にキー溝を切削して軸を弱めることなく、車輪をよりしっかりと固定する必要がある場合に使用されます。凹キーは最も一般的に使用されるもので、部品にかかる応力が大きいすべての場合に使用されます。羽根キーは、キー溝がプーリーや車輪を超えて軸に沿って延びている場合に使用され、羽根キーは車輪に固定され、突出部は軸のキー溝に嵌合します。これにより、ホイールはキー溝またはスプラインに沿ってフェザーを介して駆動されながら、シャフトに沿って移動することができます。テーパーキーのヘッドには、図464に示すように、キーの取り外しを容易にするためにねじ込むことができる止めねじが設けられている場合があります。

図465
図465。

図465は、平面加工されていない角軸にキーを取り付ける様子を示しています。車輪は軸に吊り下げられ、図465のa、 a、a、aの位置に4つの仮のギブヘッドキーが挿入されます。（ここで、キーを座面に取り付ける際に取り外しを容易にするため、キーには通常、同様のヘッドが鍛造されており、キーが最終的に奥まで打ち込まれた後にヘッドが切り落とされることを述べておきます。）これらのキーは、図のb、b、 b、 b、b、b、b 、b 、b、bに示されている8つの永久キーが取り付けられる間、車輪を支えます。車輪は固定点から回転させて真円度をテストされ、キーの取り付けは車輪の真円度を追求するために行われます。

沈み込んだキーの比率はマンチェスターによって与えられる。[I-127] （イングランド）ルール。キーは断面が正方形で、その幅または深さは、軸の直径から 1/2 を引いて得られた合計を 8 で割り、その減数に 1/4 を加えることによって得られます。

例：直径が6インチのシャフトの場合、キーシャフトの断面寸法はどのくらいになるでしょうか？

6 – 1/2 = 5 1 / 2、5 1/2 ÷ 8 = 0.687、そして 0.687 + 0.25 = 937/1000インチ 。

しかし、一般的には、鍵の幅は深さよりもわずかに大きく作られ、深さの半分が軸に埋め込まれるように作られる。

図466
図466。

図467
図467。

テーパーキーは、図466のa面 とb面がテーパー状になっており、通常は長さ1フィートあたり1/8インチのテーパーが付けられています。キーまたは止めねじには、ハブを矢印の方向に押し出す傾向があります。そのため、ハブの穴がシャフトを掴み、キー自体の摩擦よりも効率的な駆動力が得られます。しかし、キーの側面も摺動嵌合になっているため、図467の側面a、 dに嵌合する羽根と同じように駆動力を発揮しますが、羽根は上面または下面が空いています。図では、羽根はハブに固定されているためcで自由であると想定されていますが、シャフトに固定されている場合は上面が自由になります。

図468
図468。

図468は、1本の止めねじで保持されたシャフトを示しており、応力は矢印の方向に作用するため、締め付けは止めねじの先端と、穴およびシャフトの反対側の半円周によって行われます。しかし、止めねじの先端の表面積が小さいため、シャフトの金属は、重負荷がかかり、シャフトの回転方向が周期的に反転すると、圧縮されやすくなります（止めねじの先端も、鋼製で焼き入れされていない限り圧縮されます）。そのため、止めねじをどれだけしっかりと締め付けても、グリップが部分的に緩んでしまうことがあります。このため、テーパーキーは、ハブにかかる一定の応力に対して、より大きな締め付け力を発揮します。これは、接触面積が大きくなることで圧縮が防止されるためです。さらに、テーパーキーは、同じ量の圧縮を受けても緩むことはありません。例えば、キーを軽く押し込んで適切な位置に固定すると仮定すると、キーが奥まで押し込まれる残りの距離では、ハブが伸びたような状態になり、キーの金属が圧縮されても、それによって生じる弾性が圧縮を吸収し、キーが緩むのを防ぎます。したがって、止めねじは軽作業にのみ適しており、キーは重作業にも軽作業にも適していることは明らかです。キーは止めねじよりもホイールやプーリーの真円度を低下させやすいと主張する専門家もいますが、図466と468に示すように、どちらもホイールを一方向に真円度を低下させる傾向があるため、そうではありません。ただし、適切なフィッティングを施したキーは、止めねじで固定すると真円度を低下させないホイールを真円度を低下させるように作ることができます。これは、万力作業の例で示されているキーのフィッティング手順で説明されています。

図469
図469。

2つの止めねじを使用する場合は、両方とも同じ線上（シャフト軸に平行）にあるか、図469のように互いに直角になるように配置する必要があります。そうすることで、シャフトと穴はねじとは反対側の摩擦接触によって駆動されます。理論的には、表面の接触は一点のみになりますが、金属の弾性により、接触は円弧状に穴の周囲に広がり、円弧の長さはプーリーの穴とシャフトの嵌合の近さによって決まります。穴がシャフトに密着している場合、金属の弾性により、止めねじまたはキーがある側の接触圧力は、穴の嵌合の近さに応じて軽減されますが、これは穴または駆動嵌合がシャフトに密着している場合、ホイールを真円からずらすのに十分ではありません。

2つの止めねじが直径方向に反対側に配置されている場合、それらは端部同士の接触のみによって駆動され、穴と軸との間に摩擦接触を誘発することによって駆動されるわけではありません。

ハブをシャフトに固定する確実な方法の一つは、シャフトよりも大きな穴をあけ、先端まで1インチのテーパーをつけることです。次に、ブッシングをシャフトに合うように穴あけし、ハブと同じテーパーで旋削しますが、直径は例えば1/100インチ大きく、長さは 1/4インチまたは3/8インチ 長くします。ブッシングを3つのピースに切断し、これらのピースをキーと同じように打ち込みますが、ハブの真円度を保つために均等に打ち込むように注意する必要があります。

羽根は、次のような条件下で使用されます。シャフトによって駆動されるホイールが回転中にシャフトに沿ってスライドする必要がある場合、羽根はホイールに固定され、シャフトには必要な長さのキー溝またはスプライン（スライド動作が行われるときにこのように呼ばれる）が設けられ、羽根の両側はホイールに固定された状態でスプラインに密着してスライドします。

羽根を軸に沿って必要な距離まで伸ばし、歯車にスプラインまたはキー溝を設けることは明らかに可能である。しかし、この場合、軸に羽根を受け入れるための溝を掘る必要があり、羽根の長さは歯車の幅と同じではなく、歯車の幅よりも軸上の歯車の移動距離が長くなるため、作業はより複雑になる。また、キー溝の支持長が歯車の幅と等しくなるだけなので、この方法は耐久性も向上しない。

図470
図470。

羽根を使用して車輪をある位置から別の位置に簡単に移動できるようにする場合、図470に示すように、羽根を介して止めねじを使用して車輪を所定の位置に固定することができます。

図471
図471。

図472
図472。

貫通キーとキー溝は、2つの部品をロックするために使用され、場合によっては部品の摩耗を吸収するためにも使用されます。 図471は、キーが両方を貫通してテーパーシャフトの端部をソケットに固定する例を示しています。図のようにキー溝がキーで完全に満たされている場合、それはソリッドキーとキー溝と呼ばれ、キー溝に隙間がないことを示します。図472は、隙間のあるキーとキー溝を示しています。キーの一方のエッジacはソケットのエッジのみに接触し、もう一方のエッジeは、包接された部品またはプラグのエッジbに接触するため、ハンマーでキーを打ち込むと、 2つの部品が押し込まれます。エッジdとキーの間、およびエッジeとfの間の空間または距離は、隙間と呼ばれます。この隙間の量はキーのテーパーに等しくなるように設定されているため、キーを打ち込むと、隙間ができます。[I-128] キーの先端がソケットまたは作業面と同じ高さになるように差し込むと、隙間が完全になくなり、キーがキー溝に収まります。

図473
図473。

抜き勾配は、キーが部品を押し込む際のすべての張力を確保し、キーが打ち込まれて摩耗を吸収し、ストラップ、ジャーナルボックス、真鍮などの可動部品を調整できるようにするために設けられています。ソケットの穴とロッドの端が平行な場合、図473のロッドの端fはソケットの端eにしっかりとキーで固定され、ソケットの端dはロッドの肩部から離れている必要があります。そうでない場合、キーはfで金属を圧縮するだけでなく、ロッドのgからfの端を破裂させるような力を加え、さらに肩部dでの接触面積が小さいため金属が圧縮されやすく、キーがすぐに緩んでしまいます。

場合によっては、スリーブを貫通する2つのキーが使用され、この構造はカップリング、またはバットカップリングと呼ばれます。

ロッドエンドとソケットボックスが平行な場合、このタイプのキーの一般的な寸法は、キーの幅がソケット穴の直径と等しく、キーの厚さが幅の4分の1で、長さ10インチあたり約1/4インチのテーパーがエッジ側に付いています。

図474
図474。

図475
図475。

貫通キー溝に挿入されたキーは非常に強く打ち込む必要があることが多く、また、キーで固定された部品は長期間分解されずに放置され、場合によっては錆び付いて固着してしまうため、それらを分離するのは困難な場合が多い。まず、打撃によってキーの先端が膨張し、キー溝を通過できなくなるため、打ち抜くのが難しい。次に、キーで固定された2つの部品のプラグからソケットを打ち抜くと、ソケットが損傷したり、キーが取り付けられているロッドが曲がったりすることがある。さらに、ソケットの直径は通常、プラグの直径の1.5倍以下であるため、誤った方向に打撃を加えると、ソケットの端ではなくロッドに当たって損傷する可能性がある。したがって、ハンマーの打撃を受けるために、ソケットの端には常に銅片、鉛片、または木片を当てておく必要がある。プラグをソケットから押し出すには、逆キーを使用することもできる。これらは図474に示すような形状の部品である。図475に示すように、図に示すように形成された２つの金属片のエッジ図と正面図がそれぞれ示されており、これらはキー溝に挿入される。 図475では、 aはロッドのプラグまたはテーパー端、 bはソケット、 cはリバースキーの一方、 dはもう一方のリバースキーであり、 eはそれらの間に挿入されるテーパーキーである。bがeをキー溝に通すと、 aとbは押し離される。リバースキーの作用は、キー溝内の抜き方向を反転させることであり、 eをキー溝に通すことによる圧力が、以前はキー溝の抜き側であった部分のロッド端に作用し、同様に、以前は抜き側であったソケット側のキー溝にも作用する。

逆キーは、クロスヘッド、ピストンヘッド、キー付きクランクピン、および非常にしっかりとキーで固定されている部品を取り外す際に特に役立ちます。

図476 図477
図476。 図477。

ハブは、ハブとシャフトの両方を貫通するピンによってシャフトに固定されることがあります。これらの部品は平行またはテーパー状に作られますが、後者の方が明らかに最もしっかりと固定されます。ピンが図476のように配置されている場合、その抵抗力はaとbにおける断面積によるものです。しかし、ピンが図477のように配置されている場合、ピンが（ピンとは反対側の）穴をシャフトに引き寄せ、ある程度の摩擦を生じさせるため、ハブをよりしっかりと固定します。さらに、ハブの圧力に抵抗する面積が増加し、その圧力はせん断方向だけでなく圧縮方向にもある程度作用します。

図478
図478。

ピンを回転させずに使用し、穴が粗い場合、または穴あけはされているがリーマ加工されていない場合は、ピンの両側をやすりや研磨ホイールで軽く削っておく方が良いでしょう。そうすることで、ピンのロック圧力が最も重要な場所、つまりロックの役割を果たす場所に集中します。これは図478に示されています。穴は円形で、ピンはごくわずかに楕円形（もちろん、図に示されているほど大きく楕円形ではありません）になっているため、a、bでピンが固定され、 c、dでは接触を免れ、 接触圧力がすべてハブをシャフトに固定する方向にかかります。

[I-129]
第6章―旋盤

旋盤は、あらゆる金属切削工作機械の中で最も重要なものと言っても過言ではないでしょう。その理由は、他の多くの工作機械が断続的に切削するのに対し、旋盤は連続的に切削するため作業速度が速いだけでなく、旋盤が様々な作業を効率的にこなせるからです。旋盤の一般的な作業としては、穴あけ、ボーリング、リーマ加工など、ボール盤で行う作業に相当するものが挙げられます。また、平削り盤（またはプレーナーと呼ばれることもあります）で行う多くの作業も、旋盤で非常に効率的に行うことができるため、旋盤と平削り盤のどちらが目的に最適な機械なのかを検討する必要が生じる場合もあります。

平削り盤、穴あけ盤、形削り盤、中ぐり盤で使用される切削工具はすべて旋盤工具にも見られる一方、旋盤作業で使用されるワーク保持装置は、他のすべての機械で使用されるものとほぼすべて含まれており、さらに旋盤特有のものも多数存在する。昔、そしてイギリスでは今日でも、熟練した旋盤工（旋盤オペレーターのこと）は、平削り盤、中ぐり盤、ねじ切り盤、穴あけ盤、または一般的な工作機械のいずれも巧みに操作できると考えられていたが、これらの工作機械のいずれか、またはすべてを操作できるようになった者でも、旋盤を操作すると全く非効率であることが証明されるだろう。

ほぼすべての機械工学分野で、旋盤は何らかの形で用いられており、その重量は宝石職人が使う数ポンドの旋盤から、エンジン製造業者が使うプーリーやフライホイール用の旋盤（数トンにも及ぶ）まで様々である。

図479
図479。

旋盤は工作機械の中で最も古いものであり、他のどの工作機械よりも多様な形態が存在する。図479は、現在でも実際に使用されている原始的な構造の旋盤を表しており、ロンドン（イギリス）の「エンジニアリング」誌はこれについて次のように述べています。「ウィーン博覧会では、古代アジア民族の末裔であるフクレ族が製作した木製品、ガラス製品、瓶、花瓶などが展示されました。フクレ族は、民族大移動の時代にガリシアの最果ての地、カルパティア山脈の鬱蒼とした森に定住しました。彼らが使用している旋盤は、太古の昔から使われてきたものです。彼らは円錐b、b（カエデ材）をセンターとして使用し、一方は固定され、もう一方は（長手方向に）可動します。彼らは手斧でワークを大まかに削り出し、一方の端を円筒形にして、回転運動を与えるためのロープを通します。横棒dは、ノミからなる切削工具の支えとなるように木に固定されています。」 cはもちろん踏み板であり、旋盤または棒は若木である。

古代の旋盤の他の形態では、ワークセンターを取り付けるための木製の枠が作られ、これらのセンターの1つは、さまざまな長さのワークに合わせて枠に沿って調整できるブロックに取り付けられていました。若木の代わりに棒や細長い板が使用され、この細長い板から旋盤という用語が派生したと考えられます。

しかしながら、このような旋盤では、工作物が逆回転している間は切削加工を行うことはできず、さらに、切削工具が休止している間に工具が動いて、工作物の回転方向が反転して切削が再開された際に切削箇所に適切に接触しない可能性があることは明らかである。したがって、この加工方法は極めて粗雑であり、単なる珍事として言及されているにすぎない。

旋盤が通常の機械工場での作業において用いられる様々な形態は、以下のように分類できる。

足踏み旋盤とは、足で駆動する旋盤を意味する。

手動旋盤とは、切削工具を手で持って使用するもので、旋盤には工具を運搬したり送り込んだりする装置がないことを意味する。

単歯車旋盤とは、回転軸の回転速度を円錐の回転速度から減速するための歯車がない旋盤のことである。

バックギア旋盤とは、主軸台の後部にある歯車を用いて旋盤の回転速度を減速する旋盤のことである。

自動旋盤、またはエンジン旋盤とは、スライドレストが自動的に作動して工具を切削位置または送り位置まで移動させることを意味する。

ねじ切り旋盤は、送りねじを備えており、この送りねじによって他のねじを切削することができる。

独立送り機構付きねじ切り旋盤とは、ねじ切り用と通常の工具送り用の2つの送り機構を備えた旋盤であることを意味する。

チャッキング旋盤とは、旋盤のフェースプレートの直径が通常よりも大きく、ベッドがやや短い旋盤のことで、主にチャックによってワークを保持する、つまり旋盤の中心間以外の手段でワークを保持するように設計されている旋盤のことである。

旋盤には他にも、ボーリング旋盤、研削旋盤、不規則形状用旋盤など、特殊な用途があります。

しかしながら、この分類は、タイトルに示された個々の特徴に関して旋盤の性質を示すに過ぎません。したがって、足踏み旋盤は足で操作する旋盤ですが、単段または複段（バックギア式）の旋盤、あるいは送りねじと独立した送り機構を備えた手動式または自動式の旋盤である場合もあります。

また、手動旋盤には手動スライドレストが付いている場合があり、その場合はバックギア旋盤である可能性もあり、バックギア旋盤には手動スライドレスト、または自動送り機構が付いている場合がある。

図480
図480。

図480は、単純な足踏み旋盤を示しています。シャーまたはベッドの役割は、主軸台と心押し台またはテールブロックを支え、心押し台がベッドに沿ってどの位置に置かれても、それぞれのスピンドルの軸が一直線になるように保持することです。主軸台の役割は、回転スピンドルを支えることです。回転スピンドルはコーンによって駆動され、コーンはベルトでクランクシャフト上のホイールに接続されています。クランクシャフトは、アイwによって ロッドxに枢着されたクランクフックと踏み板によって駆動され、踏み板の動作は明らかです。ワークは、回転スピンドルに取り付けられた回転センターと、テールスピンドルに取り付けられた固定センターの間で保持されます。ワークの端にはアームが付いているため、フェースプレートに固定されたピンによって駆動されることが示されています。これは、ワークを保持および駆動する最も簡単な方法です。図には、手工具レストを備えた旋盤が示されており、この場合、切削工具は工具レストnの上部に支持され、その高さは工具の刃先を必要な高さに調整することができる。[州間高速道路130号線] 止めねじsを操作することで、 nのステムをレストの穴に固定します。

回転軸と固定軸の軸を一直線に保つため、それらはシャー上のスライドまたはガイドウェイに取り付けられ、主軸台は固定位置にあり、心押し台は加工物の長さに合わせてシャーに沿って調整可能となっている。

心押し台をせん断刃に沿って調整された位置に固定するために、プレートcを貫通して下方に突き出たボルトがあり、このボルトに手締めナットdが取り付けられます。手締め台をせん断刃に沿った任意の位置に固定するために、手締め台はプレートaの上に設置され、 T字型の溝に頭部がはまるボルトが取り付けられます。このボルトはプレートpを貫通した後、ナットnが取り付けられ、手締め台がせん断刃に固定されます。

ライブスピンドルの端部嵌合を調整するために、ブラケットkには調整ネジlが取り付けられ、その円錐形の端部はライブスピンドルの端部jに嵌合する。mは、 lを調整位置に固定するためのチェックナットである。

旋盤のサイズは、次の 3 つの方法で指定されます。1 つ目は、旋盤の振りとベッドの全長によるもので、振りとは、旋盤が回転または揺動できるワークの最大直径を意味します。2 つ目は、 センターの高さ(ベッドの最も近い角から) とシャーの長さによるものです。センターの高さは明らかに旋盤の振りの半分に等しいので、たとえば、28 インチの振りの旋盤は、14 インチのセンターの旋盤と同じサイズです。3 つ目の方法は、センターの振りまたは高さと、旋盤センター間で保持できるワークの最大長さによるもので、これはベッドの長さからヘッドストックとテールストックの長さを合わせたものを引いたものに等しくなります。

しかし、旋盤の有効サイズは別の方法で測定することもできます。なぜなら、ハンドレストまたはスライドレスト（場合による）はシャーまたはベッドの上に載っているため、ハンドレストまたはスライドレスト本体がシャーより上にあるため、旋盤がフェースプレート上で回転するワークの全直径をセンター間に保持することができないからです。

図481
図481。

図481は、マサチューセッツ州ウースターのFEリードによる手動旋盤を示しており、主軸台と心押し台の機構は点線で示されている。回転スピンドルは中空になっているため、加工物を棒材から作り、後述するチャックのいずれかの形状で保持する場合、棒材をスピンドルに通すことができ、棒材を短い長さに切断する必要がなくなる。主軸台の前面ベアリングは、キャップcで固定された2つの真鍮製または箱aとbで構成されている。

後部ベアリングにもベアリングボックスがあり、下半分dには調整ネジfとチェックナットgを通すためのねじ山が切られており、スピンドルとベアリングの端部嵌合を調整できるようになっている。ベルト用の溝付きステップの代わりに、コーンには平ベルトを通すための平らなステップが設けられている。

図482
図482。

図482に示すように、テールスピンドルは、 iにジャーナルベアリングを備え、 jでテールスピンドルに固定されたナットにねじ込まれたネジ hによって操作される。テールスピンドルをしっかりと固定するために、テールストックの端部が分割されており、手ねじkを締め付けることで分割部を閉じ、 lの穴がその端部でテールスピンドルを挟み込むようにすることができる。

図483
図483。

心押し台をせん断機に固定するために、ボルトmの一端は レバー nを受け入れ、もう一端はプレートまたはクランプoを貫通してナットpを受け入れるようになっている。これにより、 nを必要な方向に操作することで心押し台をせん断機に固定したり、せん断機から外したりすることができる。図483に示すハンドレストは、ナットの代わりにホイールwを備えているため、レンチを使用する必要がない。

図484
図484。

ベンチ旋盤と呼ばれるものは、脚が非常に短いため、図484に示すように、作業台に取り付けたり、2つ目のフレームに固定したりして便利に使用できるものです。

図485
図485。

手工具で加工する場合、加工物の平行度は、加工物の長さの各部分で切削される金属の量に依存することは明らかであり、平行またはテーパーの直線形状の加工物を得るには、多くのテストとかなりの技術が必要となる。これらの欠点を回避するために、工具を運搬し正確にガイドするためのさまざまな方法が用いられる。これらの方法の中で最も単純なものは、図485に示すようなスライドレストを使用する方法である。

工具tは工具ポストp内に保持され、図示の止めねじによって固定される。この止めねじは同時に工具ポストを上部スライダーに固定する。この上部スライダーは、[I-131] クロススライドには、図に示すスロット内に突き出たナットがあり、クロス送りねじを包み込んでいる。クロス送りねじのハンドルはcで示されており、 cを操作するとクロススライド上の上部スライダーが移動し、工具がワークに進入する深さ、つまり切削深さが調整される。

クロススライドは下部スライダーの上部に形成され、下部スライダーの下には送りねじ用のナットがあり、そのハンドルは aで示されています。したがって、aを回転させると、下部スライダーが下部スライドに沿って移動し、工具をワークに沿って切削位置まで運びます。スライダーとスライドの嵌合を維持するために、eおよびcのように金属片が挿入され、これらはf、fおよびb、bのようにねじで固定されます 。

下送りスライドはベースbに枢着されており、ベースb上で水平方向に旋回できるようになっている。また、テーパー加工だけでなく平行加工も可能にするために必要な、調整位置で固定する機構を備えている。この下送りスライドを所定の角度に設定するには、線を引いて、ベースbの縁をdに示すように度数で分割すればよい。

図486
図486。

図487
図487。

旋盤の中心間でワークを回転させる場合、その回転軸は仮想の直線で表すことができ、平行なワークを得るためには、下側のスライドをこの直線に平行に設定する必要があります。一方、テーパー加工の場合は、スライドレストをこの直線に対して角度をつけて設定する必要があります。図に示すスライドレストの形状では、クロススライドは下側の送り機構によって支持されます。[I-132] トラバーススライドを移動させると、下側のスライドが加工軸と平行でなくなるため、クロススライドが加工軸に対して直角にならず、その結果、カラーやフランジが付いたテーパー加工物を旋削すると、カラーやフランジの面が本来あるべきように加工軸に対して直角ではなく、円錐の表面に対して直角に旋削されることになります。したがって、図486では 、aは加工物の軸を表し、スライドナットが加工軸と平行に設定されているため、面cは表面 bまたは軸aに対して直角になりますが、スライドナットが円錐dを旋削する角度に設定されているため、クロススライドはaに対して角度がつき、したがって、図のように面eがアンダーカットされ、 a aではなく表面dに対して直角になります。図487に示す英語形式のスライドレストのように、クロススライドを下側にすることで、この問題を回避できます。この場合、上側のスライドは中心でクロススライドに枢着され、クロススライドに対して角度をつけて旋回でき、fのボルトで調整位置に固定されます。下側のスライダーの底部にある突起は旋盤のシャーの間に収まり、下側のスライダーを旋盤の中心線と平行に保持します。これにより、送りトラバーススライドが平行に回転するように設定されていても、テーパー状に回転するように設定されていても、スライドレストはワーク軸に対して視角で全ての面を切削します。ただし、どちらの場合も、送りトラバーススライドをワーク軸と平行に設定するためのガイドとなるものは何もないため、これは目視でできる限り正確に行い、切削を行い、その平行度をテストする必要があります。

図488
図488。

残りの部分は、図488のスライドレストの端a aが旋盤シャーの端b bと一直線になるようにオペレーターの目を移動させることで、おおよそ正確に設定できます。なぜなら、その端は旋盤の中心線、つまり作業軸と平行だからです。

図489
図489。

切削対象物に沿って工具を移動させるためのスライドを備えたスライドレストは、米国ではほとんど使用されておらず、非常に小型の旋盤に限られています。そして、（後述するスライドレストの形状を示す時計職人用旋盤を除いて）主に旋盤のコストを削減するための便宜的な手段として使用されています。切削工具の送り移動（切削工具がワークに沿って移動する動作）のために工具を送るには、後述するライブスピンドルから操作される機構が好まれています。しかし、英国ではスライドレストは広く使用されており、 図489にその構造例を示します。レストの端面aは面一になっているため、レストの堅牢性が最も重要な正面切削を行う際に工具がしっかりと保持されます。スライドレストは重切削に使用されるため、工具は単一のツールポストではなく2つのクランプで保持されます。切削刃がスライドレストから大きく突き出ているボーリング工具の場合、単一のツールポストでは工具を十分にしっかりと保持できません。

図485に示すギブeは、図のようにスライダーの前面に配置される場合もあれば、背面に配置される場合もあります。前面に配置された場合、切削の応力によってギブがスライドに押し付けられ、ネジfに力が加わってネジが持ち上がりますが、反対側に配置された場合は、ギブの設置によって生じる応力を除いて、ネジにかかる応力は軽減されます。

図490
図490。

一方、ネジは前面に配置すると調整しやすくなります。図485に示すように、 上部ギブcのネジbが右側にある場合、深い穴をあける場合のようにボーリングツールを突き出すと、ネジにかなりの負荷がかかります。しかし、この位置ではネジに簡単にアクセスできるため、しっかりと締め付けて上部スライダーをクロススライドにしっかりと固定することができ、ボーリング加工や面削加工において大きな利点となります。ただし、この場合、ネジは図に示すような単純な鋸溝の頭であってはなりません。[I-133]図490 に拡大図を示しますが、レンチをかけるために四角い頭部を持つ必要があります。これらの4本のネジを使用する場合、両端の2本のネジはスライダーの切削嵌め合いを調整するために設定でき、中央の2本のネジは、正面加工または穴あけ加工時にスライダーの形状をスライド上に固定するために使用できます。ギブの角、スライダーおよびスライドの角は、傷やバリが発生しないように丸めておくと有利です。さらに、スライダーが強化され、重切削時の圧力でたわむ可能性が低くなります。

図491
図491。

図491に球面ワークを旋削するためのスライドレストを示す。a は下側のスライドウェイであり、その上をスライドbが移動する。スライドbには、ボルトdで枢動する部品cが取り付けられている。cには、 eで示す半円形のラックが設けられており、このラックには、 bにジャーナルベアリングを持つウォームホイールが噛み合っており、ハンドルfによって操作される。fを 回転させると、 cはdを運動中心として回転し、その結果、工具先端は円弧上を移動する。この円弧の半径は、 d から工具先端までの距離jによって決まり、旋盤の中心線と一致するはずである。

スライドgは通常の方法で組み立てられますが、ワークに接触しないように、スライドする経路は短くする必要があります。ベース スライド ウェイa が旋盤のシャーs sに沿って別の動作で移動できる場合、上部のスライド ウェイとスライドは省略でき、 gとcは一体化されます。ただし、この種のレストでは、荒削りの際には工具をdから仕上げに許容される切削深さとほぼ同じ量だけ離して設定し、仕上げの際には完成した球の半径まで工具を離して設定して真の球を得る必要があることに注意してください。なぜなら、bを操作するとdが旋盤の中心線と直接一致しなくなるため、工具の先端が描く円、つまり運動の中心がワークの回転中心と一致しなくなり、ワークは正しく回転しても真の球ではなく楕円になってしまうからです。支点dが中心線を越えた位置にあるときは、この楕円は中心線に平行な方向で最長となり、支点dが中心線のハンドルh側にあるときは、中央部で最大直径となる楕円、または工具によって回転される最大直径となる楕円となる。cを安定させるために、端部iに示すように円形アリ溝を設けることができ、レストを球面加工以外の用途で使用する際にcを固定位置にロックするための機構（止めねじなどによる）が設けられる。

曲線や凹面を旋削加工する際に、その輪郭が円弧となるような旋削レストを製作するには、支点dを工具支柱の真下に配置する必要があり、この場合、工具支柱は固定位置にある必要がある。円弧の半径は、工具先端から支点の回転中心、あるいは工具支柱の回転中心までの距離によって決まる。

手動スライドレスト旋盤の次に、自動旋盤またはエンジン旋盤があります。これらは通常、ベッドの長さ方向にスライドレストを移動させるための送り機構を備えており、場合によっては自動横送り機構、つまり工具をセンター線まで、またはセンター線から直角方向に移動させるための送り機構も備えています。

旋盤では、加工物の平行度または精度は、旋盤のせん断刃とセンターラインの平行度、ひいてはせん断刃またはベッドの精度、および円錐スピンドルとテールスピンドルとの位置合わせに依存します。一方、旋削加工されたワークの半径方向の面の精度は、ツールレストがクロススライド上をセンターラインに対して真の直角で移動することに依存します。

図492
図492。

図492は、マサチューセッツ州フィッチバーグのパットナム・ツール・カンパニーのSW・パットナムが設計し、特許を取得した改良を施した18インチの自動旋盤（または自動旋盤）を示しています。この旋盤は、昇降式スライドレスト、自動送りトラバース、自動横送りを備えており、どちらの送りも両方向に作動します。また、通常の工具送り用の送り棒と、ねじ切り用のリードスクリューも備えています。

図493
図493。

図493は、主軸台の下にあるせん断部の断面図を示しています。aとaは、主軸台と心押し台 が載る隆起したV字型のv′とv 、およびキャリッジがスライドするv′′とv′′′を持つ せん断部またはベッドです。aとa′は せん断部です。[I-134] 横方向のガーターまたはウェブbで一定間隔で接続され、補強されています。 c cは、主軸台をせん断機に固定するためのボルトです。dはa′にボルトで固定されたブラケットで、eで独立送りスピンドルを操作するスピンドルのジャーナルベアリングを提供します。eはfで分割され 、柔らかい木材または同様の圧縮可能な材料が分割部に挿入されます。ボルトfを操作して分割部を閉じ、したがって、穴eが送りスピンドルのジャーナルに適切にフィットするように調整します。旋盤のさまざまな部分にジャーナルとベアリングのフィットを調整するための同様の手段が用意されているため、ここでこのシステムの利点を指摘することができます。まず、ベアリングのフィットは、ネジを操作するだけで調整できるため、部品を取り外したり、やすり掛けなどのフィッティング作業を行う必要がありません。次に、木材の存在により、ベアリングとジャーナルの摩耗の原因となるほこりなどの侵入が防止されます。そして第三に、木材の圧縮によって調整ネジのねじ山に抵抗と圧力が生じ、その圧力によってネジが固定され、緩んでしまうのを防ぐことができる。このようなネジは、緩むとすぐに外れてしまう傾向がある。

工具の切削圧力は主にキャリッジの前面にかかり、キャリッジ自体の重量もその面に集中するため、摩耗が最も大きくなります。これに対処するため、図 中のv′′′で示される前面のV字部分をより緩やかな角度で形成します。これにより、前面の摩耗面積が大きくなり、一定量の摩耗に対して他の部分の低下が少なくなります。

ねじり歪みに対するせん断力を強化するために導入されたリブa′′は、せん断部の全長にわたって延びている。

画像サイズが大きい
（96KB）。図494
図494。

図495
図495。

図494はヘッドストックの断面側面図です。a a′は 、ベアリングボックスbとb′を載せたヘッドストックを表しており、図495にさらに詳しく示されているフロントベアリングbの構造により、スピンドルsに正確にフィットするように穴を閉じることができます。bは真鍮製で、外径はヘッドのテーパー穴に合うように円錐形になっています。bは長手方向に分割されており、両端にねじ山が切られてリングナットcとc′が取り付けられています。cがaの半径方向面との接触から緩められると、c ′をねじ込む ことができ、bがa の円錐形の穴を通って引き込まれ、その結果、穴がsに閉じられます。

図496
図496。

図496に示すように、sのもう一方の端では、 c′′は、ジャーナルボックスb′をa′に通してb′ の穴をsのジャーナルに適合させるためのリングナットであり、 b′が通過するためのスペースが eに設けられている。dは、 b′を引き抜くか、調整された位置にしっかりと固定するためのボックスナットであり、また、端部調整ステップeを実行する役割も担っている。fは、 eを調整された位置に ロックするためのチェックナットである。

sの端部移動を防止する方法は、図 496にさらに明確に示されています。図では、hはs を囲む鋼製ワッシャーであり、 b′の半径方向の面と接触し、チェックナットgによって調整された位置に固定されているため、s が右方向に前進するのを防止します。fは、 eに嵌め込まれた生皮の円盤です。e はdにねじ込まれており、 fの内側の端部は四角形になっているため、レンチをかけることができます。したがって、e をねじ込むと、 fの面とsの端部が接触し、s が左方向に移動するのを防止します。この構造により、sの横方向の調整はすべてhからfまでの短い長さで行われるため、スピンドルとヘッドa a′の間、またはボックスとスピンドルsの間の膨張率の差 (温度変化による) は、 sのベアリングへの端部嵌合を損なうことはありません。

ベアリングをスピンドルに調整する方法は次のとおりです。c ′′と c′を、専用の穴に挿入した「スパナレンチ」で緩めます。次に、 cとd をねじ込み、それぞれbとb′を引き抜き、ジャーナルの嵌合を緩めます。次に、 bがスピンドルに十分に閉じるまでc′をねじ込み、ベルトがコーンプーリー上で緩んでいる状態で、コーンの最小段に置いた手でコーンプーリーを動かすと、 bの穴とスピンドルの間に接触があることがちょうどわかるようにします。次に、まだ動かしながら、[I-135] 円錐を回すときは、c′ を非常にゆっくりと、a を非常に少しだけ回して、 bの穴がsに対して受ける圧力を 解放します。次に、 cをねじ込んで、b を調整位置にしっかりと固定します。次に、 c′′ を操作して同様の方法でb′ を調整し、dをねじ込んで調整位置に固定します。ただし、 dをねじ込む前に、fを取り外し 、e をfに対する圧力から 解放し、 dをa′に対してねじ込んだ後にeの端の圧力を調整する方が良いでしょう。

リングナットの操作時にbとb′がヘッド内で回転しないようにするため、それぞれにピンqが設けられ、溝cと c′によってbとb′の横方向の移動が可能になり、調整が行えるようになっている。ボックスb、b′は、 aとa′ のソケット内で回転させて 異なる位置を取ることができ、ボックスを部分的に回転させたい場合には、ピンqと q′をボックスb、b′の一連の穴から別の穴へ取り外すことができる。ボックスの上部にはオイル穴が設けられており、r、sで示されるオイル通路 はヘッドを貫通するオイル溝であり、aは単に埃などの侵入を防ぐためのストッパーである。

図494のzにおけるsのねじ山は、zに適合するように穴が開けられねじが切られたフェースプレート、チャックなどを受け入れて駆動するためのものである。このようなフェースプレートまたはチャックの半径方向の面が真円になるように、平坦な円筒形部品lが設けられており、そのハブの半径方向の面が半径方向の面mに接すると、フェースプレートまたはチャックのハブの穴がこの円筒形部品lに正確に嵌合するようになっている。

図494を再び参照すると、g′はバックギアを駆動するピニオンであり、gはバックギアのピニオンから運動を受ける。バックギアの目的は、sの回転速度を下げ、より重い切削を駆動できるようにすることである。これは次のようにして実現される。g ′′は円錐の端k内に固定され、円錐とともにs上で自由に回転する。円錐のもう一方の端はmに固定されており、mは穴に関しては s上で自由に回転する。gはsに固定されているため 、常にsとともに回転する。しかし、 gは次のようにmに固定またはmから解放することができる。

gには、キャップナットhを備えたボルトiが通過する放射状の溝があり、mには 環状溝jがある。iを持ち上げると、その頭部がmの凹部に入り込み、hがねじ込まれてgがmに固定される。これは、バックギアが使用されていないときのiの位置であり、コーンの動きはiを介してsに伝達される。しかし、hを緩めてiをsに向かって内側に移動させると、 iの頭部が環状溝jに入り込み、バックギアが作動しない限り、コーンはs上で自由に回転できる一方、sとgは静止したままとなる。この場合、コーンと共に回転するピニオンg′がバックギアの大きなギアを駆動し、バックギアの小さなピニオンがgを駆動する。gの回転速度は、ギアホイールの相対的な比率によって低下する。

この場合、プーリーがスピンドル上で回転するため潤滑が必要であることは明らかであり、それはオイルホールチューブlを通して行われます。

送りスピンドルとリードスクリューを動かす手段は次のとおりです。図494のnは、sに固定され、ギアoを駆動するピニオンです。ギアoは、 a′と g′′のステムにジャーナルベアリングを備えたスピンドルpに固定されています。pは、ベルトで独立した送りスピンドルに固定された同様のコーンに接続された3段コーンrを駆動します。リードスクリューの交換ホイールの駆動ギアの座は、pのvにあります。a ′でpに十分なベアリング面を提供するために、図示のブッシュまたはスリーブが使用されますが、このスリーブは、 vのホイールとリードスクリューのホイールの間にある交換ホイールのスタッドを保持するスイングフレームwを旋回する役割も果たします。x yは、 pのベアリングを潤滑するためのオイル穴です。

送りコーンrの段差によって得られる範囲よりも広い工具送り範囲を提供するために、送りコーンの両端には交換ホイール用の座が設けられており、スイングフレームwは中間ホイールを保持し、 vから送りスピンドルのコーン上の同様の座に動きを伝達する。

画像サイズが大きい
（125KB）。図497
図497。

図497は、断面図で示す心押し台（または心押しブロックとも呼ばれる）を表しています。aは、ベッド上の隆起したVs上をスライドするベースであり、上部 bを支えています。bには、心押しスピンドルcがスライドします。心押しスピンドルcは、 eにジャーナルベアリングを持つ心押しねじdによって長手方向に操作され、 cに固定されているナットfにねじ込まれています。ハンドル gはdを回転させるためのもので、ナットf内で作動するねじによってcがb内でgの回転方向によって決まる方向に スライドします。cを調整位置に固定するために、点線で示されているボルトiに接続されたハンドル付きナット hが使用されます。cはfで点線で示されているように分割されています。jは、cの円錐穴に正確に嵌合するデッドセンターです。cからjを取り外す必要がある場合、 ホイールgを操作してcをb内に完全に引き込み 、 dの端dがjの端eに当たり、 jをcの円錐穴から押し出す。

[I-136]心押し台をせん断機に固定する方法、またはせん断機から心押し台を解放する方法は次のとおりです。b の垂直延長部 b ′′には、 ナットハンドルlとワッシャーmの支持面があります。kは、 m、b′′、 nを貫通して lにねじ込まれたボルトで、n は k によって支えられています。nは、心押し台がスライドする 2 つのVの下のせん断機に渡っています。ハンドルl を必要な方向に移動、または部分的に回転させると、 kが持ち上がり、nが上昇して下のせん断機を掴みます。一方、 mがb′′に圧力をかけると、b が a を掴み、a がせん断機の 隆起したVを 掴みます。lを反対方向に回転させると、 n が落下し、a がせん断機に沿って自由にスライドできるようになります 。n が自由になったときに部分的に回転しないように、 nの両端は、 n に示すようにせん断機の間に緩く収まるように成形されています。

ハンドルレバーl がその位置から可能なわずかな回転運動で、n がせん断機を掴んだり完全に外れたりできるように、 nに十分な上下動を与えるために、次の装置が設けられています。mはlとb′′の間に介在するワッシャーです。このワッシャーには、図に示すように、 mとmで厚さの異なる段差があり、2 つの厚さは図に示すように傾斜によって形成されています。l の面にも、図に示すように同様の段差があります。ここで、断面図に示すように、レバーlの段差l がワッシャーの段差mに当たり、ハンドルは可動範囲の限界まで後退しています。ボルトkは、 lのねじ山またはナット端を緩めた分だけ、またワッシャーのmとmでの厚さの差分だけ落下し、プレートn は旋盤せん断機から離れています。しかし、ハンドル l をオペレーターの方に引くと、ワッシャーの薄い部分から厚い部分 m に面lが移動してボルトkを持ち上げ、n がシャーの下面に接触し、lの動きが継続してねじの圧力が加わることで、n がベッドに固定されます。

図497の表面a′は、工具などを旋盤のベッド上に置く代わりに、その上に置くことができる棚またはテーブルとして機能します。旋盤のベッド上に置くと、工具が損傷したり、損傷を受けたりする可能性があるためです。

図498
図498。

図498は、心押し台の端面図をデッドセンター側から見たもので、図497に示されている同様の部品には同じ参照文字が用いられています。fの分割部には、粉塵などの侵入を防ぐために柔らかい木片が詰められています。dにはオイルを入れるカップまたは容器があり、eはストッパーで、先端が平らで棘状のワイヤーピンが取り付けられています。このワイヤーピンによってカップからオイルが一滴吸い上げられ、デッドセンターを潤滑し、加工物の中心を合わせます。eがデッドセンターに近いため、非常に便利であり、オイル缶を使用する場合よりもはるかに少ないオイルで済みます。

図498には、ワークの直径を平行ではなく円錐形またはテーパー状に回転できるように、上部bの上にセットする方法が示されている。p とp ′は、 aの壁にねじ込まれ、その端部でb′の表面に接する四角頭ねじである。aにはa に広い溝または通路があり、bにはbに突起があり、この突起は通路aに嵌合して、 a上をスライドする際にbをガイドする。これは、 aでp が緩められ、p′がaにねじ込まれたときに起こる。この操作は心押し台上での設定と呼ばれ、その効果は次のとおりです。デッドセンター上を回転する端で直径が小さいワークを旋削する必要がある場合、ねじpを旋盤の前方 (または図に示すように左方向) に操作し、 p′ をa にさらにねじ込むと、 p′の端がb′ の表面に当たり、b′ が 移動し、デッドセンターjの中心(その端でのワークの回転軸) が切削工具の先端に近づきます。または、デッドセンター上を回転する端で直径が最大となるテーパーをワークに旋削する必要がある場合、p′ を緩め、pをaにさらにねじ込むと、b が 旋盤の後方に向かって移動します。

画像サイズが大きい
（54KB）。図499
図499。

[I-137]V溝 qと q′は、図499のv、v′で示される 内側の隆起Vsに適合する。

図500
図500。

図499は、切削工具を保持および移動させるためのスライドレストの側面図である。aは、v′′およびv′′′と記された 隆起したV字形の上に載置され、自重で持ち上がらないように固定されたキャリッジを表し、その前方には、ボルトbによってaに固定され、 cでシャーと接触するジブaも存在する。aは、 dでクロススライドbのピボット、 eでクロススライド昇降ネジcのボールピボットを備えている。このネジはbの端部にねじ込まれており、これを操作することでbの端部を上下させ、切削工具の先端の高さを作業に合わせて調整できる。bを安定させるために、（ dのピボットに加えて） aには2つのラグfが設けられており、 bの垂直面間にはbが密着している。bの上面にはV字形のスライドウェイ gが設けられており、そこに工具レストdが取り付けられる（構造は図500にさらに詳しく示されている）。

dをb上のスライドgに沿って移動するための手段は以下のとおりである 。

ナットiはねじボルトjによってdに固定され、ナットiにはクロスフィードねじeがねじ込まれています。クロスフィードねじ e は、 bの端面にねじ込まれた部品kにジャーナルベアリングを備えています。eにはkの内端に接するカラーがあり、ハンドルfはナットによってeの内端に固定され、その半径方向の面がmの肩部を形成します。この肩部はカラーとともにeの軸方向の動きを防止します。そのため、 f を回転させるとe が回転し、ナットiを通り抜けてdがbに沿って移動します。

図500にa、b、dの端面図を示します。図中の参照文字は図499の参照文字に対応しています。b ′とb′′はaに挿入され、旋回ねじ dとdを受け入れる突起です。嵌合を調整し、スライドg、b 、およびdの対応する表面に 生じる可能性のある摩耗を吸収するために、調整ねじoによって設定される部品nが設けられています。

適合性を調整し、ピボットdの摩耗を吸収するために、それらはわずかにテーパー状に作られており、bの対応するテーパー穴に適合します。

画像サイズが大きい
（135KB）。図501
図501。

点線で囲まれた円t′ は、クロスフィードねじ ( e、図 499 ) に固定されたピニオンを表しています。同様の円 tとs′′もピニオンを表しており、これら 3 つは、図 501を参照して説明されているように、独立した送りスピンドルの回転から得られる歯車の動きによってdを回転させることで、dに自動または自動式のクロスフィードまたはクロストラバースを提供する方法の一部を構成しています。

図500のmは、油を含浸させた羊毛、綿、またはその他の弾性もしくは繊維質材料を収容するための空洞またはポケットを表しており、これにより隆起したV字溝を潤滑すると同時に、残りの部分とV字溝の間に汚れが入り込むのを防ぎます。これらのポケットの形状は、綿をスライドにわずかに押し付けて保持し、両者の接触を確保するように設計されています。

ベッドに沿ってどちらの方向にもキャリッジに自動移動させて工具を切削位置に自動的に送り込むための機械装置と、クロススライドに沿ってセンターラインに工具を送り込んだり、センターラインから工具を戻したりするために工具レスト（d、図499）に移動運動を与える機械装置が図501に示されています。図501は、送りテーブルまたはエプロンの2つのビューを示しています。下のビューは、送りテーブルがキャリッジから取り外され、機構の側面図を示すように回転されていると想定しています。上のビューは、2つのピニオン（nとn′）を省略した同じものの平面図です。aは、図500 のaで示されている旋盤キャリッジの部分を表しています。aには、エプロンg（ 図501 ）をaに固定する2つのボルトpと p′があります。hは、円錐プーリーr (図 494)からのベルト、またはvのスタッドp上のギアによって駆動される独立送りスピンドルまたは送りロッドです。hは、 旋盤のシャーまたはベッドの両端に固定されたベアリングで支持されており、これらのベアリングは両方とも図 492に示されています。h には、図 501に示すように送りエプロンに固定されたベアリングも設けられており、hに示すようにスプラインが切られています。i は、エプロンgに固定されたブラケットで、 jにジャーナルベアリングを提供します。j は、ブラケットiにジャーナルベアリングを持つハブを備えたベベルピニオンです。ここでも、ベアリングとジャーナルの嵌合は、ベアリングの分割部を貫通し、下半分にねじ山が切られたネジによって調整されます (図 493のdの構造と同様)。j はh を受け入れるように穴が開けられており、スプラインhに突き出た羽根によって駆動されます。したがって、キャリッジaが移動すると、エプロンgも一緒に移動し、このエプロン gはベベルピニオンjを保持するブラケットiを支え、[I-138] ベベルホイールkと歯車が噛み合っており、したがってh が回転運動しているときにベベルホイール k を作動させる。k の背面には、 kと一体化したピニオンk′があり、両方ともスタッドl上に取り付けられている。この同じスタッドに枢動するプレートレバーmには、2 つのピニオンnとn′が一緒に歯車として取り付けられているが、nだけが k′と歯車として取り付けられているため、k′ がnを駆動し、n がn ′を駆動する。図示の位置では、 nもn′も歯車oと歯車として取り付けられていないが、次の構造によってどちらか一方を歯車として取り付けることができる。

mの上端には、gの スロットm′′を貫通するハンドルスタッドm′が設けられている。このスタッドをねじ込むと、m はgの表面にしっかりと固定される。ここで、m′を緩めた状態で、スロットm′′内で右に移動させると、n がoと噛み合い、矢印の方向に動きが伝達される。nをねじ込むと、ギアはその位置に保持される。しかし、 m′ を右に移動させる代わりに左に移動させると、 n′ がoと噛み合い、 oの回転方向が反転する。

したがって、oは、スロット m′′内のm′の位置に応じて、静止状態を維持することも、どちらの方向にも回転させることも可能であり、この位置は自由に調整できる。

歯車oの半径方向の面には円錐形の凹部があり、 oが回転する同じスタッドまたはピン ( p )上に、ピニオンp′′と一体化したディスクp′が固定されています。p ′の縁は、歯車oの凹部に合うように円錐形に加工されているため、スタッドpを操作してディスク p′ をo の円錐形の凹部に押し込むと、2 つの円錐面間の摩擦により、 歯車oの動きがディスクp′に伝達されます。あるいは、 pを操作してディスクの円錐形の縁を歯車oの円錐形の穴または凹部から離すと、oは回転しますが 、 p′とp′′ は静止したままです。円錐面を (操作xによって) 接触させ、p′ をoと共に回転させる と、p′′ は歯車q と噛み合っているため、qも回転します。 q はピニオンq′に固定されているため、 qも回転し、旋盤のせん断部に沿って固定され、図に示されているラックと接触することで、送りテーブルまたはエプロン全体が旋盤のせん断部に沿って移動するようになります。

この移動の方向は、 m′′内の m′の調整位置、つまりnまたはn′ がo と噛み合っているかどうかによって決まります。図に示すように、どちらも噛み合っていないため、hからの動きがnとn′に伝達され 、そこで停止します。しかし、m′ がスロットm′′内に持ち上げられると、 n がo を駆動し、p′ がoに保持されていると仮定すると、すべてのギアの動きは矢印で示されるとおりになり、旋盤キャリッジa は矢印q′′の方向に旋盤ベッドに沿って移動します。しかし、n′ がo を駆動するようにすると、すべての動きは逆方向になります。このように説明した自動送り運動は、明らかに切削工具の送りに使用され、キャリッジを旋盤ベッドのある部分から別の部分に単純に移動させるには動作が遅すぎます。この目的のため、またはキャリッジと切削工具を手動で供給するための手段が以下のように設けられている。— rはqと歯車で噛み合い、スタッドr′に固定されたピニオンであり、ハンドルr′′によって操作される。r ′′の動きはrからqおよびラックと噛み合うq′に伝わる 。しかし、 q′ はp′′と噛み合っている ため、p′′ も回転するが、 p′の円錐がoの円錐状の凹部と接触していないため、この時点で動きは停止する。ただし、 p′とoが接触して動いているときは、その動きがr′′に伝達され、r′′ は手動で操作できなくなる。

クロスフィードを操作する際には、キャリッジが動いてワークの半径方向面の切削深さが変わらないように、旋盤ベッド上でキャリッジを固定する必要がある場合が多い。この方法の一つは、送りスピンドルhを駆動するベルトを外し、nをoとp ′に接触させて 横送り運動を作動させ、hを駆動する円錐プーリーを手で引いて、工具を必要な切削深さまで送り込むことである。しかし、この方法の欠点は、オペレーターが旋盤の端で送り操作を行っているときに、[I-139] 手でコーンを削る場合、工具が見えないため、どれくらいの深さまで削ったかを推測するしかない。この困難を克服するために、ピニオンrに次のようなブレーキが設けられている。

ハンドルがvで示されているブレーキは、ハブr′′′を包み込むハブv ′を備えており、このハブr′′′がスタッドr′にジャーナルベアリングを提供します。このハブv′の穴には偏心溝があり、r′′′には偏心溝に突き出て、もう一方の端がスタッドr′の表面に接するピンがあります。したがって、vが必要な方向（断面図で示されているように左方向）に振られると、v′のカム溝がrを内側に押し込み、rを掴んで動かないようにし、その結果rの動きが阻止され、q とq′もロックされます。

次に、クロスフィードねじe（図499）に回転運動を与え、どちらの方向にも自動的に動作できるようにする方法を説明する。sはoのハブに枢着されたレバーであり、一端にピニオンs′′が取り付けられ、他端には gのスロットを貫通する スタッドs′が取り付けられている。ピニオンs′′はoと噛み合っており 、oから回転運動を受け取り、その運動をピニオンtに伝達し、t′は回転運動をt′に伝える。t ′は図499 に示すようにクロスフィードねじに固定されており、図中のクロスフィードねじeは、図中のナットiによって、t′の移動方向に応じてツールレストdをクロススライドに沿って移動させる。この移動方向は次のように制御される。

s′を左に移動する と、s′′はtと噛み合わなくなり、ハンドル（f、図499）でクロスフィードスクリューを操作できるようになります。s ′が図に示された位置にあり、 m′′も図に示された位置にある場合（図501）、ハンドルでフィードスクリューを操作すると、ピニオンt′がt、 s′′、およびoを操作します。したがって、クロスフィードスクリューを手動で操作する場合は、s′を常にs′′ とtを切り離す位置に配置し、自動クロスフィードを操作する場合にのみs′を操作して両者を接続する必要があります。このようにして、クロスフィードを手動で操作すると、t′とtだけが動きます。oの運動方向はm′の位置によって決まる、言い換えれば、2 つのピニオンnまたはn′のどちらが 作動するかによって決まることが示されており、o がs′′ を駆動すると、その運動、したがってt′の運動は、 m′ を操作することによって反転可能である。

s′の構造は以下のとおりです。側面図に示すように、エプロン内部にはクランクと呼ばれる機構があり、そのピンはtの位置にあります。送りテーブルには、クランクのシャフトが通るスロットがあります。sはクランクを操作するためのハンドルです。sを回転させると、s の端部s′が揺動し、クランクジャーナルがスロット内を移動してその動きに対応し、 sがその中心軸を中心に揺動できるようになります。

円錐ディスクp′ をoに接触させたり、oから解放したりする装置は次のとおりです。スタッドpは、もう一方の端がp′に固定されており、 bにカラーがあります。このカラーの面は一方の半径方向の面を形成し、ナットw はもう一方の半径方向の面を形成し、p を端方向に動かさずにxへの端方向の動きを防ぎます。xが回転すると、 x′のねじ山によってxは横方向に移動し、pも一緒に移動します。p′ はp′ に固定されているため、横方向にも移動します。p ′は、 o′の溝によって端方向の動きから保持され、その溝にねじaの端が突き出ており、 aはwを貫通して溝o′にねじ込まれます。

旋盤のリードスクリューは、工作物にねじを切削する際に旋盤キャリッジを操作するためのねじです。独立送りスピンドルと同様に旋盤シャーと平行に配置され、図492に示す旋盤端部の交換ホイールによって操作されます。これらのホイールは、切削するねじのピッチが変化するたびに交換する必要があるため、交換ホイールと呼ばれます。つまり、ホイールの相対的な直径、あるいは歯数の相対的な比率は、工作物に必要なピッチのねじを切削するために必要な旋盤1回転あたりのリードスクリューの回転速度を与えるように調整されます。

図502
図502。

SW Putnam 改良型旋盤のリードスクリューを支えるベアリングの構造を図 502 に示す。図中、 a は旋盤の主軸台側のベアリング ボックスを表し、脚a′は旋盤のシャーにボルトで固定するためのベースとなっている。lは リードスクリューを表し、aの一方の側にカラーl′があり、もう一方の側にナットとワッシャーnおよびn′ がある。リードスクリューを操作する交換ホイールの座はl′′にあり、ストップ ピン lは交換ホイールの凹部に嵌合してリードスクリューの駆動ピンとなる。ワッシャーn′には、 lの凹部に嵌合する羽根が設けられており、 lと共に回転し、ナットnが緩むのを防ぐ。したがって、 l′およびn′の半径方向の面によってlへの軸方向の動きが防止される。

旋盤のもう一方の端には送りねじにカラーがないため、大気温度の変化によって全長にわたって膨張または収縮しても、ベアリングを自由に通過でき、ベアリングの両端にカラーがある場合のように、たわんだり、曲がったり、張力がかかったりすることはありません。特定の温度におけるこの変化量は、送りねじと旋盤のシャーを構成する金属の熱膨張係数の差によって決まります。シャーは鋳鉄製ですが、送りねじは錬鉄製の場合もあれば、鋼製の場合もあります。

両端のベアリングは分割されており、その分割部分には柔らかい木材が詰められ、ネジで分割部分を閉じ、ベアリングの穴をジャーナルに合うように調整する。この方法は、この旋盤の他の部分について既に説明した方法と同様である。

駆動スタッドv（図494）とシートl′′（ 図502）の間を通る交換車輪を載せるための旋回フレームの構造は以下のとおりである。

図503
図503。

図503は、交換ホイールスイングフレームを表しており、その側面図の一部は図494のwの部分に示されています。sは、 aの部分でbの部分よりも狭いスロットです。このスロットには、交換ホイールを取り付けるためのスタッドがはめ込まれます。

送り移動をどちらの方向にも可能にすることで、旋盤の回転方向を反転させるための追加のオーバーヘッドプーリーを使用せずに、旋盤のキャリッジを後退させることができます（ねじ切り加工の場合）。ただし、長いねじの場合は、追加のオーバーヘッドプーリーを備え、旋盤が前進よりも後退の方が速く回転するようにプーリーの比率を調整することで、キャリッジを後退させる時間を節約できるという利点があります。

画像サイズが大きい
（59KB）。図504
図504。

リードスクリューからキャリッジへ運動を伝達する機械装置を図504に示す。図504は旋盤の端面図と背面図を表している。bは、ボルトbによって旋盤のキャリッジaに固定されたフレームまたは鋳造部品である。cは、ハンドルc′を有する円盤であり、その中心から回転運動を行う。ただし、中心で回転軸を支点とする代わりに、d dで円筒状の凹部に嵌合することで回転運動が案内される。[I-140]bにそれを受け入れる。c には、 cを完全に貫通する 2 つのスロットdとd′がある。これらのスロットは同心円ではなく、 cの運動中心に対して偏心している。これらのスロットには、図 504 に点線で示されている2 つのスタッドボルトeとe′が通っており、これらのボルトは 2 つの役割を果たしている。まず、ナットfとf′によってc をb内の所定の位置に保持し 、次にナットの2 つの半分gとg′にねじ込んで操作する。

ここで、ハンドルc′ を矢印eの方向に操作または移動させたとします。fの点がその動きの中心であり、スロットdとd′ が端gに近づくにつれてf から徐々に遠ざかるため、 e は垂直に上向きに、e′ は垂直に下向きに動きます。b のスロット(点線 h で示されるスロット)がそれらをガイドし、この垂直方向の動きを可能にします。

eとe′はリードスクリューlを囲むナットの2つの半分を保持しているため、c′を操作すると、c′が移動する方向に応じて、lから半分のナットが閉じたり、解放されたりすることは明らかです。

ねじhとh′はb にしっかりとねじ込まれ、その頭部の半径方向の面は、シャーの下面にしっかりと密着するように作られているため、キャリッジをシャーに固定するバックギブとして機能し、必要に応じてキャリッジの嵌合を調整したり、ベッドに固定したりすることができます。この旋盤は、図に示すようなシンプルなツールレスト、または複合スライドレストを備えています。一部のサイズでは、レストは後述する原理に基づいて重りによってキャリッジに固定されます。ベッドは（通常どおり）旋盤の使用目的に合わせて任意の長さで製作されます。

米国で普及している旋盤に次に加えられた機能は、複合スライドレストである。

図505
図505。

図505は、マサチューセッツ州チコピーのエイムズ・マニュファクチャリング社製の28インチ旋盤を示しています。この旋盤には、通常の自動送り機構に加え、複合スライドレストも備えられています。ねじ切り用の交換ホイールを取り付けるスタッドの旋回フレームは、リードスクリューの端を支点として旋回します。このリードスクリューは、旋盤前面にある独立送り棒の駆動コーンを取り付けるスピンドルと同じもので、ねじ切り用の交換ホイールの駆動ギアもこのリードスクリューに取り付けられています。

図506
図506。

図507
図507。

複合レストの構造を図506 および図507に示す。nはクロスフィードスクリュー用のナット（断面図には示されていない）で、スライドaに取り付けられている。aとその上の 部品lは、後者が構造上の便宜のために別々に作られ、その後ネジでしっかりと固定されているため、実質的に一体となっている。bも構造上の便宜のためにcから別々に作られ、ネジで固定されている。lには円錐形の円形凹部が設けられており、そこにcの脚bがはまる。e は、セットスクリューfによって操作され、 bを把持または解放する 円弧の一部である。ボルトdは単に部品bcの支点として機能する。その脚 cは円形であり、分割されている。[I-141] 円周の度数に分割することで、任意の指定角度に簡単に設定できるようにする。

fを緩めると、 c を回転させて必要な角度に設定でき、その位置でfをねじ込むと、 eを介して固定されます。gは上部スライダーhの送りナットで、 cに設けられたスライドウェイに沿って動作し、上部送りねじはc′にジャーナルベアリングを備えています。iはツールポストで、段付きワッシャーjを備えており、これによってツールkの高さを作業に合わせて調整できます。

ここで、平行部とテーパー部を有するシャフトを旋削する必要があると仮定します。この場合、キャリッジを移動させて平行部を旋削し、複合スライドcを設定してテーパー部を旋削し、同時にnで動作する下送りねじを使用して半径方向の面を旋削することができます。

aとlを2つの部品に分ける目的は、 bの穴あけと挿入を容易にするためであり、その手順は以下のとおりである。lの前端（l ′ ）を削り出し、 bの直径と深さに等しい直径と深さの溝を残す。これにより、bをこの溝に沿って横方向にl内の所定の位置に挿入することができる。次に、セグメントeを挿入し、 l′に部品をはめ込み、ネジでaに固定する。この部品に止めネジ fをねじ込む。

複合旋盤レストには様々な構造が設計されているが、いずれの場合も、工具ホルダを保持する上部スライド部品を設けることを目的としており、このスライド部品は、旋盤の中心線に対して角度をつけて工具を送ることができるように、適切に配置され、しっかりと固定される必要がある。

複合旋盤レストのもう一つの重要な特徴は、非常に細かい切削加工を行う、あるいは切削深さを正確に設定して正確な直径に旋削加工を行うための優れた方法を提供することです。これは、上部スライドを旋盤中心線に対してわずかに傾けて設定し、上部スライドを操作するネジによって工具を切削深さまで送り込むことで実現されます。このようにして、送りネジのハンドルの動きは、工具先端が旋盤中心線に向かって移動する量に比例して増加するため、切削深さの微調整がより容易に行えます。

例えば、切削を開始したものの、切削深さが十分でない場合、キャリッジの移動がまだ進行中であっても、複合レストを操作して切削深さを増やすことができます。また、切削開始時に切削深さが深すぎる場合は、複合レストを操作して工具を引き抜き、切削深さを減らすことができます。あるいは、送りトラバースが外れているときに、工具を鋭角なコーナーに送り込むために使用したり、工具の先端を旋削したりすることもできます。[I-142] 心押し台をテーパー加工のために傾けたときのカラーまたはフランジ。

しかし、比較的短いテーパーのみが複合スライドレストで容易に旋削できることは明らかですが、ほとんどのテーパーは短いものです。

長いテーパーを加工するには、旋盤の心押し台をパットナム旋盤の場合と同様にセットしますが、深い穴をボーリングするには、スライドレストを複合式にするか、テーパー旋削用成形機またはアタッチメントを使用する必要があります。

しかし、心押し台を倒すと、工作物の中心が摩耗してずれが生じ、位置がずれる傾向があります（その原因については後述します）。

しかしながら、これに加えて、テーパー旋削アタッチメントを使用することで、複合スライドレストを使用せずにテーパー穴を穿孔することが可能になり、単純なレストや単一のレストを持たない旋盤の能力を向上させることができる。

図508
図508。

図508は、スレートテーパー旋削アタッチメントを備えたプラット・アンド・ホイットニー製加重旋盤の背面図を示しており、その構造は以下のとおりである。旋盤の刃の背面には、上面が旋盤の刃の表面と平行で同一平面上にある3つのブラケットがある。中央のブラケットには、両端に突起またはラグがあり、両端のブラケットに設けられた溝に嵌合するバーが回転軸で接続されている。これらの溝は、中央のブラケットの回転軸を中心とする円弧である。

端部ブラケットには、ボルトにハンドル付きナットが設けられており、これによりバーを旋盤シャーに対して任意の角度で固定できる。バーの上面には、スライドブロックまたはダイがスライドする溝またはガイドウェイがあり、このダイは溝を横切る際に直線的に移動し、旋盤ベッドに対してバーの調整角度に対応する角度で移動する。したがって、スライドレストは、バーまたはロッドによってダイまたはスライドブロックに接続されると、バーが設定されている角度と同じ角度で旋盤ベッドまたはセンターラインに対して移動する。図508に示す旋盤でのこの操作方法は以下のとおりである。

図509
図509。

図509 において、 aは中央ブラケット bを支点c で回転するバーであり、eはナットバーfを支点とするスライドブロックである。このナットバーにはクロスフィードナットが取り付けられており、クロスフィードナットには送りねじ、ひいては工具レストが取り付けられている。テーパー加工のためにナットバーをスライドブロックに取り付けると、ナットバーはスライドするキャリッジの下部上で前後方向に自由に移動できるが、テーパー加工を行わないときは、セットスクリューによってキャリッジの下部に固定される。

dのネジは、バーaの角度を正確に調整できるようにするためのものです。g とhは、図588に示すように、工具が回転する直径を調整するだけのネジで、g は外径加工用、hは内径加工用です。

図510
図510。

旋盤のベッドが十分な長さで必要な場合、図510に示すように、ブラケットを受け入れるためのスライドが設けられ、ブラケットはスライドに沿って任意の必要な位置に調整できる。これは、重り付き旋盤ではなく、ジブ付き旋盤であり、スライドブロックを旋盤レストに取り付ける方法は次のとおりである。

別体のロッドがスライドブロックに枢着されている。このロッドのもう一方の端には小さなクロスヘッドが取り付けられており、クロスフィードスクリューの端部を全体的に支持する。クロスヘッドの一方の側にはカラーが、もう一方の側には固定ワッシャーが設けられており、スクリューの軸方向の動きを防止する。

クロスフィードナットは、移動式クロススライドに取り付けられています。クロスフィードねじのもう一方の端、すなわちハンドル側は、スライドレスト内で単純なジャーナルベアリングを備えていますが、端部の動きを阻止するラジアル面はありません。そのため、スライドブロックに取り付けられたロッドからクロスフィードスライドを移動させることができ、クロスフィードスライドはフィードねじも一緒に移動します。結果として、ツールレストの移動方向はスライドダイによって制御されますが、工具が回転する直径は通常どおりフィードねじによって決定されます。テーパーアタッチメントを使用する必要がない場合は、ロッドまたはスピンドルをスライドダイから取り外し、クランプで固定します。このとき、ツールレストは通常​​どおり操作できます。

図511
図511。

図511は、イギリス、マンチェスターのジョセフ・ウィットワース卿が設計・製作した複合二連旋盤を示している。[I-143] この2つのレストは、左右のクロスフィードスクリューによって、同一のクロススライド上で操作される。

背もたれ用の工具が、明らかに上下逆さまに取り付けられている。

送りねじは、レバーに取り付けられた2つの部品からなる送りナットによって2箇所で係合され、円周上の3番目の箇所では、旋盤ベッドにボルトで固定されたブラケットによって支持されている。

図512
図512。

図512は、ニューヘイブン・マニュファクチャリング社製の、シャフト旋削用の3本工具スライドレストを示しています。このスライドレストにはフォロワーレストが備えられており、その前方には荒削り用の2本の切削工具、後方には仕上げ削り用の3本目の工具が配置されています。フォロワーレストには、仕上げ削り用のブッシュが所定の直径に穴あけされて取り付けられます。最初の工具で荒削りを行い、2番目の工具でシャフトを削ってフォロワーレスト内のブッシュまたはカラーに合わせ、最後に最後の工具で仕上げ加工を行います。

図513
図513。

図513は、旋回径44インチの旋盤を示しており、キャリッジの片側にボルトで固定された、取り外し可能な補助スライドレストが備えられています。この補助レストは、スライドレスト上で旋回するには直径が大きすぎるワークを加工するために設計されています。この補助レストを使用することで、切削工具を工具台からワークの幅と同じ距離だけ突き出す必要がなく、レスト内に工具を密着させて保持することができます。通常の工具台はこの補助レスト内に設置されます。

図514
図514。

旋盤のキャリッジにワークをボルトで固定し、ボーリングバーを使用する場合のように切削工具を回転させる必要がある場合は、クロススライドをキャリッジの上面より上に突き出すのではなく、キャリッジに埋め込むことで、ワークをボルトで固定するための平らな面を確保し、キャリッジにはワークをキャリッジに固定するためのボルトを受け入れるためのT字型のスロットが設けられます。この種の例を図514に示します。

図515
図515。

図515は、フィラデルフィアのウィリアム・セラーズ社製の自動スライド旋盤またはエンジン旋盤を示しています。これらの旋盤は、同じ基本設計に基づいて、12インチから48インチまでのさまざまなサイズの旋回径で製造されており、次の特徴を備えています。ベッドまたはシャーは平らな上面で作られており、キャリッジはシャーの端にジブで固定され、これらの端はベッドの上面に対して直角になっています。デッドセンタースピンドルは、心押し台のベアリングの両端でロックされ、ライブスピンドルと一直線上にしっかりと固定されます。通常の工具送りは、旋盤の前面にある送り棒によって操作され、この棒はディスク送りによって操作され、旋盤を停止せずに変更して工具送り速度を変更できます。また、オペレーターがディスクを必要な送り速度に即座に設定できるように、インデックスが設けられています。ねじ切り用のリードスクリューは、旋盤ベッド内部の溝に配置されているため、ベッド外部に配置するよりも切削工具に近く、旋盤の切削屑や汚れ、埃から完全に保護されています。また、送り駆動機構は、両方が回転スピンドルと連動するように構成されており、ロッド送りまたはねじ切り送りのいずれかを瞬時に作動させることができ、一方を作動させると他方が停止するため、両方を同時に作動させた場合に発生する破損を回避できます。旋削送りの方向は、旋盤キャリッジに適切に配置されたレバーの動きによって決定され、送りはどちらの方向にも瞬時に停止または開始できます。クロス送りを作動させる機構は、（自動クロス送りを備えた旋盤の場合）クロス送りが旋削送りまたはロッド送りによるキャリッジ移動と同時に作動しないように構成されています。

旋回径12インチおよび16インチの旋盤はバックギア式で、6段階の速度調整が可能であり、旋盤工具は単一のスライドレスト上で垂直方向に調整できます。旋回径20インチの旋盤はバックギア式で、8段階の速度調整が可能です。旋回径25インチから48インチまでの旋盤はトリプルギア式で、15段階の速度調整が可能であり、各速度調整において均一な段階的変化が得られます。

図516
図516。

図517
図517。

36インチのライブヘッドまたはヘッドストックの構造[I-144]図516 に旋盤の断面側面図、図517に旋盤の上面図を示します。円錐には5つの速度変更があり、5つは通常のバックギアによるもので、さらに5つはバックギアスピンドルの端にある追加ピニオンとフェースプレートの円周上の歯とのギアリングによって得られます。図517に示すように、追加バックギアピニオンのホイールが使用されているとき、バックギアの通常のピニオンはバックギアスピンドル上を移動して円錐スピンドル上の大きなギアの邪魔にならないようにします。

回転軸の前面ベアリングは剛性を高めるために大径で作られており、そのためフェースプレートをねじ込むための通常のカラーは不要となっている。回転軸の軸方向の動きは、焼入れ鋼製のカラーによって防止される。このカラーは回転軸に固定され、片側は背面ベアリングの端面に、もう片側は焼入れ鋼製のスラストカラーに当接する。

これらの部品はすべて、密閉性の高い鋳鉄製のテールブロックに収められており、このテールブロックはオイルウェルとして機能し、常に完璧な潤滑を保証します。回転カラーの前後を囲む面は、スピンドルとカラーが回転運動を完全に自由に行えるように調整されていますが、軸方向の動きは感知できないようになっています。回転スピンドルの軸方向の固定は、鋼製カラーの厚さのみに限定され、このカラーは鋳鉄の大きな塊で囲まれているため、すべての部分で温度が均一になり、回転スピンドルがベアリング内で固着したり詰まったりする心配はありません。また、回転スピンドルがこのカラーから軸方向に膨張した場合（旋盤ヘッドよりも膨張する場合）、回転スピンドルが回転するベアリングよりもわずかに長いフロントジャーナルを介して軸方向に自由に動くことができるようになっています。旋盤センター間でワークを旋削する場合、軸方向の推力は回転スピンドルの硬化鋼製カラーと、その後ろにある硬化鋼製カラーにかかります。一方、フェースプレートにチャックされたワークを旋削する場合、スピンドルは、スピンドル上の鋼製カラーが、その後ろの鋼製カラーとバックベアリングの後端の間に挟まれることによって、軸方向に所定の位置に保持されます。このスピンドル配置では、通常の旋盤のように、旋盤センター間での旋削とチャック加工での旋削を切り替える際に、回転スピンドルのエンド圧力の変化に対応するために、回転スピンドルを調整する必要はありません。

12インチ、16インチ、20インチの旋回径を持つダブルギア旋盤には、回転スピンドルからねじで外せるフェースプレートが備えられており、フェースプレートのサイズを簡単に交換できるようになっています。また、これらの旋盤はすべて、回転スピンドルの前面ジャーナルがねじよりも十分に大きな直径で作られており、フェースプレートが当接する肩部を備えています。回転スピンドルの先端は全長にわたってねじ山が切られているわけではなく、肩部のすぐ隣の部分はねじ山のない円筒形になっており、このねじ山のない部分にフェースプレートが正確に嵌合して真直度が保たれ、ねじは多少緩めに嵌合して摩擦力によって固定されます。[I-145] フェースプレートは、スピンドルジャーナルの真円面にしっかりと密着するように取り付けられます。このように取り付けられたフェースプレートは、必要に応じて何度でも取り外しと交換が可能で、取り付け部分に損傷がない限り、装着時に真円度が維持されることが保証されます。

図518
図518。

図519
図519。

図520
図520。

心押し台、またはポペットヘッドと呼ばれることもあるその構造は、図518、519 、および520に示されています。心押し台を回転スピンドルと一直線に保つために、ベッドの内側の縁の間に取り付けられます。ベッドのフランジの1つ（図の左側）の下面にV字型が設けられており、クランプにも対応するV字型が設けられています。そのため、心押し台をベッドに固定するボルトを締め付けると、心押し台はシャーの端まで引き上げられ、回転スピンドルと真に一直線になります。一方、このボルトを緩めると、心押し台はベッドの長さに沿って必要な位置に自由に移動できます。この設計方式により、クランプと下側のV字型部材との間に摩耗が生じず、心押し台がベッドの端にぴったりと収まる必要もないため、これらの表面間の摩耗も回避されます。また、クランプをその側のボルトで締め付けるとすぐに、心押し台はベッドの一方の端にしっかりと固定されます。

図520は、心押し台スピンドルを固定し、心押し台内のベアリング内での横方向の動きを防止する方法を示している。このベアリングの前端、すなわちデッドセンター端には、スピンドルを包み込むスリーブがあり、その外端は円錐形になっており、心押し台の穴の対応する円錐に嵌合する。この穴はデッドスピンドルに嵌合し、下側は分割されている。内端は主軸台内にあるスリーブにねじ込まれており、その端は心押し台の穴の内端にある対応する円錐に嵌合するように円錐形になっている。

この2番目のスリーブには、ハンドル左側に垂直に立っている線が取り付けられており、このハンドルを操作すると2番目のスリーブが回転し、2つのスリーブがねじ合わされ、円錐形の端部が心押し台の穴にある対応する円錐形の座面に当接し、それによって前述の分割されたスリーブがデッドセンタースピンドルに閉じられ、かつ心押し台に固定される。

心押し台の穴は回転軸と完全に一直線上にあるため、固定軸も回転軸と一直線上に固定されることになる。

図521
図521。

図522
図522。

図521および522は、旋回径16インチを超える旋盤のキャリッジとスライドレストの断面図を示しています。送り棒には、ベベルホイールaの両側に1つずつ、合計2つのベベルピニオンpがあり、クラッチ操作により、これらのホイールのいずれかをベベルホイールaと噛み合わせることができます。

クラッチの動作はレバーによって行われ、レバーを右に倒すと右側のベベルピニオンが噛み合う。[I-146] ベベルホイールaを使用すると、キャリッジは右方向に送られ、レバーを左に振ると、キャリッジは左方向に送られます。

傾斜したシャフトには、ウォーム、あるいはメーカーが呼ぶところの複数の歯を持つ螺旋状のピニオンが取り付けられており、これが直線状の平歯車と噛み合うことで、滑らかで回転する歯の接触が実現し、均一で均整のとれた送り動作を生み出す。

この平歯車は軸cに固定されており、軸cは軸方向の移動が可能で、その両側面には環状の歯付きクラッチが設けられている。この平歯車の両側にはクラッチがあり、一方のクラッチは旋回送り用の歯車列に接続され、もう一方のクラッチは横送り歯車bに接続されている。

軸（端部がcで示され、前述の平歯車が固定されている）が旋盤ベッドから外側に引き出されると、その前方の環状クラッチがクロスフィードギアbを回転させるクラッチと噛み合い、bはクロスフィードスクリューのナットを形成するピニオンと噛み合う。

シャフトcが軸方向に内側に移動すると、そのもう一方の環状クラッチがその側のクラッチに係合し、旋削送りが作動する。シャフトcを軸方向に移動させる方法は以下のとおりである。

水平軸受dには、端部に重り付きレバーlを備えたシャフトがあり、このシャフトの端部には、シャフトcの外端にジャーナルベアリングを提供するスリーブeに係合するクランクピンが示されています。したがって、重り付きレバー lを操作するとeが作動し、それによって平歯車を備えたシャフトcが作動し、ウォームから運動を受け取ります。単純なキャッチにより、レバーlは必要な可動範囲のいずれかに制限され、操作レバーの自由な動きによって縦送りまたは横送りのいずれかを開始または停止できます。どちらの送りもこのレバーによって開始または停止されますが、上記のキャッチを移動して送りを操作できるようにする必要があるため、どちらの送りが操作されているかについて間違いが生じることはありません。

ベルクランクfの下端はスリーブeに係合しており、シャフトcを外側に操作すると、ベルクランクfの水平アームが押し下げられ、クロスフィードナットの平歯車がクロスフィード運動によって駆動されて自由に回転します。レバーfを旋盤ベッド方向に移動させると（これは、ストッパーまたはキャッチが長手方向送りを使用できる位置に設定されている場合に発生します）、クロスフィードナットはベルクランクfの水平アームによってしっかりと固定されます。この装置により、送り方向の切り替え動作全体が自動化され、送り方向の変更に備えて複雑な部品調整を行う必要がなくなります。

hには手動送り用のハンドルがあり、ピニオンr は旋盤ベッドの前面に沿って伸びるラックに噛み合っています。ハンドルの背面とh′にはクランプが設けられており、クロスフィードを使用する際にサドルまたはキャリッジを旋盤ベッドに固定できるため、ベッドに別のクランプを使用する必要がなくなります。

複合レストの上部スライドは長く、ガイドウェイは短く、ナットは固定部品g内にあり、この配置により、スライドのベアリング面が切粉や汚れの作用にさらされることが決してないことがわかる。

図523
図523。

図523は、自動横送り機構を備えていない12インチおよび16インチ旋盤における、キャリッジとスライドレストの断面図である。この場合、軸cへの軸方向の移動はレバーhによって行われ、レバーhはタングtによって調整位置に保持される。この旋盤では、ねじ切り送りと旋削送りを同時に作動させることはできない。

ツールナットは、ツールポストに固定された後、クロススライドに旋回させることでツールの高さを調整できるように配置されています。スプリングsがツールナットの外端を上方に押し上げ、ツールの先端を下向きに、かつ切削圧力の方向に保持します。これにより、旋回部の摩耗によってツールが切削面に接触した際に動いてしまうのを防ぎます。ナット nを操作することでツールの高さを調整でき、同時に切削深さも微調整できます。溝は水や切削屑などを受け止め、スライドや摺動面の過度の摩耗を防ぎます。

これらの旋盤すべてにおいて、送り機構は、突き出しまたは吊り下げられたシャフトピンやスピンドルがないように配置されており、各部品の両端にベアリングがあり、多くの旋盤で一般的なようにカラーやピンの面に依存していません。[I-147] 旋盤。さらに、これらの旋盤では、キャリッジが右に移動すると、ハンドキャリッジ送りのハンドルも右に移動します。クロスフィードねじ（および複合スライドレストの上側のねじ）は左ねじになっているため、ナットが固定されている場合、通常の旋盤と同様にナットが移動したかのようにスライドが同じ方向に移動します。心押し台またはポペットヘッドねじは、この場合ナットが移動するため、右ねじです。場合によっては右ねじを、場合によっては左ねじを使用する目的は、ねじを操作する際に、ねじを緩めるには右から左に、ねじ込むには左から右に動かすのが最も自然であるためです。これが右ねじの動作であり、左ねじは、上記の目的を達成する場合を除いて、機構では比較的まれにしか使用されません。

図524
図524。

図524は、ナイルズ・ツール・ワークス社の自動車車軸旋盤を示しており、ワークをその長さの中央から駆動し、両端を別々のスライドレストで同時に加工できる例となっている。

中心から駆動されるワークは、2つの固定センター上で回転することができ、両方のセンターがしっかりと固定されているため、ワークが動く余地がないという利点があります。これは、1つの回転スピンドルを備えた通常の旋盤を使用する場合とは異なります。通常の旋盤の場合、回転スピンドルのベアリングの過度の摩耗を避けるために、回転スピンドルを固定センターよりも緩く固定する必要があるためです。さらに、2つの固定センターの場合は、摩耗を吸収するためにベアリングを適切に調整することを怠った場合の作業者の責任が回避され、回転センターの場合のように、いずれかのセンターが真円から外れることによる誤差が発生することはありません。

円錐プーリーとバックギアは旋盤のヘッドに配置され、旋盤のシャーの間を通るシャフトを駆動し、シャーの中央に立つワーク駆動ヘッドのギアと噛み合うピニオンを駆動します。このヘッドは中空になっており、車軸が貫通しています。このギアの表面には、後述の図756に示す原理に基づいて構成されたクレメント式均等化駆動装置が取り付けられています。

図525
図525。

送りねじを動かし、歯車を交換したり位置を変更したりすることなく、切削工具への粗い荒削り送りから細かい仕上げ送りへ素早く切り替えることを可能にする手段を図 525に示す。aとb は、駆動軸sの端部に嵌合するように穴が開けられた 2 つの独立したピニオンであるが、穴には凹部が設けられ、4 つの切り欠きまたはフェザーウェイhがある。駆動軸sの端部には、ハンドル付きピンiを受け入れるための穴が開けられており、 iに固定された4 つのフェザーjを受け入れるための 4 つのスロットがある。図に示す位置では、これらのフェザーはa にもbにもかみ合っていないため、駆動軸は動かないが、ピンiが押し込まれるとフェザーが b にかみ合ってbを駆動し、i が外側に引っ張られるとフェザーが a にかみ合ってaを駆動することは明らかである。これは、 aとb が独立したピニオンであり、フェザーを受け入れるのに十分な寸法の空間または環状凹部がその間にあるためである。送り速度の差は、明らかに一対のホイールa、cと一対のホイールd、bの直径の差によって得られ、旋盤はリードスクリューに最も遅い動きを与えるため、最も細かい送りが可能になります。

画像サイズが大きい
（242KB）。図526
図526。

図526には、送りねじを用いてキャリッジを送りギアに出し入れする手段、および工具をコーナーで操作したりキャリッジを素早く移動させたりするための手動送り機構が示されている。図中、sは送りねじ、bはブラケットを表す。[I-148] または、概略断面図に示すように、キャリッジにボルトで固定され、ハンドルと送り機構を備えた鋳造部品。

b は、送りナットの2 つの半分nとn′をスライドさせるための、点線で示されたスライドウェイを備えています。また、正面図でpで示されるピボットピンを備えており、端面図でp′で示されるように、このピボットピンがbにねじ込まれています。このピボットを支点として、ハンドルdを有する部品dが動作します。d には2つのカム溝a aがあります。2 つのピンn は、2 つの半分ナットn n′に固定されており、それぞれbのスロットc cを通り、カム溝a aに挿入されます。

断面図に示すように、 dのハンドルdは最も低い位置にあり、ハーフナットn′とnは送りねじに噛み合っています。しかし、d が持ち上げられると、溝a aがそれぞれのピンn をスロットcに押し上げ、これらのピンn はそれぞれナットの半分に固定されているため、2 つのハーフナットは送りねじから外れ、キャリッジへの送りが停止します。

手動送りまたはガイドキャリッジの横移動は、次のように行われます。bは、概略図に示すハンドルが取り付けられたスタッドにeでジャーナルベアリングを提供します。このハンドルには、図中のgで示されるピッチ線を持つ大きなギア（概略図にも示されています）を駆動するピニオンが取り付けられています。gを支えているスタッドはfでジャーナルベアリングを持ち、 hでピッチ円を持つピニオンを支え、ラックと噛み合います。

第1巻 旋盤構造の例。 図版V

画像サイズが大きい
（60KB）。図527
図527。

図528
図528。

図529
図529。

図527は『アメリカン・マシニスト』誌からの抜粋で、直径12インチのワークを旋盤シャーの上部に振り回すことができるイギリス製の自動旋盤を示しています。旋盤シャーの下には取り外し可能な部品が設けられており、これを取り外すと隙間ができ、旋盤の振り幅が広がります。送りねじの方向を反転させるためのギアは、回転ヘッドまたは主軸台の端に配置されており、このねじは送りだけでなくねじ切りにも使用されます。

図528は、マサチューセッツ州フィッチバーグのパットナム・ツール社製の型製作用旋盤を示しています。この旋盤は、型製作者が通常行う手動ではなく、機構によって工具を切削箇所に送り込む便利な手段を備えています。この改良により、加工物の真直度を頻繁に検査する必要がなくなるため、大幅な時間短縮が可能になります。

鉄製の延長シャーが備えられており、上部シャーは下部シャーに設けられたV字溝に沿ってスライドします。ハンドルはシャフトとピニオンに接続されており、ラック内で動作し、下部シャー前面に示されているように、タイボルトとナットによって調整位置に固定される上部ベッドの位置を変更するために使用されます。これにより、下部シャーの隙間を開いたままにして大径のワークを受け入れることができ、必要な長さのワークを受け入れるのに必要な分だけ隙間を開ければよいという利点があります。スライドレストは、歯がスライドするのではなく転がるように角度をつけて設定されたウォームによって動作し、ウォームシャフトを操作するハンドルはバランスが取れています。キャリッジはベッドにジブで固定されています。円錐プーリーの最大および最小のステップは鉄製で、中間ステップは木製です。旋盤を素早く停止できるようにブレーキが設けられています。これは優れた改善点です。高速回転中や大径ワークを加工している際に旋盤を停止させるのに多くの時間が費やされることが多いためです。この旋盤はギャップ内で50インチのワークを旋回させることができ、上部シャーはセンター間の距離をさらに4フィート広げるのに十分な動きをします。

図530
図530。

旋盤の全体像を図 528に示す。スライド レストには手工具用のTレストが取り付けられているが、これはクリップまたは分割穴に固定されるため、簡単に取り外してねじ工具、ゲージを保持するポペット、またはその他の必要な工具と交換することができる。ギャップを使用する際にワークの面取りを可能にするために、図 529および530に示す追加のアタッチメントが使用される。これは、通常の方法でボルトbによって上部せん断 sにボルトで固定されたアームまたはバーaとクランプcから構成され、中空のステムdを持つ下部スライドtを操作するための通常のスライドウェイと送りねじf が備えられている。dの上には、上部スライドe上の ハブkがはめ込まれており、このハブは分割されており、 fにボルトがあり、これによって上部スライドを調整された角度または位置に固定することができる。上部スライダーh はツールポストを受け入れる。ツールポストは平行に配置され、分割ハブに収まるため、解放された状態では素早く上下させてツールの高さを調整することができる。

図531
図531。

図532
図532。

[I-149]円錐プーリー用ブレーキの構造を 図531および図532に示す。図中、pはプーリーの縁、lはブレーキレバー、sは木製シュー、wはカウンターウェイトを表す。レバーはgで回転ヘッドストックに設けられたラグrに枢着されており、ブレーキは円錐フランジの最下部に作用する。したがって、レバーハンドルを押し下げることでブレーキが作動する。

ライブスピンドルのフロントベアリングとバックベアリングの構造は、図495および図496に示すものと同じです。

図533
図533。

木工旋盤工の中には、旋盤の主軸台を旋盤刃上で前後に回転させ、フェースプレートをベッドから突き出させて大径のワークを加工できるようにした旋盤を製作する者もいる。しかし、図533に示すように、突き出た端にフェースプレートを取り付けるためのネジを設ける方が、これよりも優れた方法である。図533は、フィラデルフィアのウォーカー・ブラザーズ社が製作した旋盤の例である。旋盤の端には、作業対象に合わせて床面を移動できるフレームの上にハンドレストが取り付けられている。

図534
図534。

図535
図535。

非常に大きな作業の場合、木工職人は図 534に示すように、フェーシング旋盤を即席で作ることがあります。図 534では、aは支柱bにボルトで固定された主軸台、c は円錐プーリー、e は木製で作られ、ボルトで鉄製のフェースプレートに固定されたフェースプレートです。図 535の三脚式手置き台の脚aは、重りbによって重りが付けられています。

第1巻 旋盤のチャッキング。 図版VI。
図536
図536。

図537
図537。

図536には、特にディスク、ホイールなどの穴あけ加工や面削り加工に適したチャッキング旋盤が示されている。回転軸は、フェースプレートの周囲に設けられたウォームホイールによって駆動される。駆動ウォーム（オイルカップ内を回転する）は、旋盤を横切ってフェースプレートの面と平行に配置された駆動軸上にあり、この駆動軸は図示のようにプーリーによって駆動される。回転速度の変更は、カウンターシャフトと軸線上にそれぞれ円錐プーリーを設けることによって行われる。

この旋盤には、2つの複合スライドレストが備えられています。一方は穴あけ加工に、もう一方は正面削り加工に使用できます。これらのレストは、旋盤ベッド全体にわたって設けられた溝にボルトを通すことで、旋盤ベッド上での位置調整が可能です。

これらのスライドレストは、次の部品配置により自動運動を行う。ライブスピンドルの後部には偏心ロッドがあり、これが連結ロッドを作動させる。連結ロッドの下端は、ベッドの下を通って旋盤スピンドルと平行に走るシャフトのアームに取り付けられている。このシャフトはベッドを越えて、ベベルギアホイールを支え、それがクロスシャフト上のベベルギアホイールと噛み合う。このクロスシャフトには3つのアームがあり、両端に1つずつベッド内のジャーナルベアリングの内側に、もう1つは下方に直角に配置されている。これらは偏心連結ロッドなどにより揺動運動を受ける。

[州間高速道路150号線]各複合レストには、通常通り2つのハンドルが備え付けられており、さらにL字型レバーが付属している。このレバーの一方の腕には一連の穴が開けられており、もう一方の腕には重りが付いている。

Lレバーには、スライドレスト横送りねじのハンドル端に取り付けられたラチェットホイールを操作する爪が付いています。Lレバーの穴の1つと揺動アームにチェーンを取り付けると、揺動アームの一方向への動きがLレバーに伝わります（チェーンを引くとき）。揺動アームが元の位置に戻ると、チェーンは緩み、Lレバーにかかる重みによってレバーアームが下がり、チェーンのたるみが解消されます。このとき、揺動アームが右から左に動いている間、またはチェーンを引いている間に、爪がラチェットホイールに噛み合い、送りが行われます。

送り速度は、Lレバーの異なる穴にチェーンを取り付けることで調整できます。

旋盤主軸と平行な列にレストを動作させるには、同様のL字型レバーをチェーンで第3の揺動アームに取り付けます。この揺動アームは、ベッドの中間位置、または2つのスライドレストの間にあるクロスシャフト上に配置されます。各送りねじにL字型レバーを取り付けることで、各レストの2つのスライドを同時に動作させることができ、チェーンを外すかL字型レバーを取り外すことで、どちらか一方を停止させることができるのは明らかです。

レストを手動で操作するには、一般的な送りねじのハンドルを使用します。

図537は、マサチューセッツ州チコピーにあるエイムズ・マニュファクチャリング社製の90インチ旋盤を示している。

この旋盤の特徴は、心押し台のスピンドルが四角形になっていることです。これにより、デッドセンターの代わりに切削工具を取り付けることによる負荷に耐えやすくなります。また、心押し台のスピンドルを操作するために単純なハンドルではなくプーリーを使用することで、スピンドルを上部のカウンタシャフトから操作できます。さらに、フェースプレートにチャックされたプーリーやホイールなどにキー溝を切削するための工具を取り付けることができます（フェースプレートは当然、操作中は静止したままです）。これにより、スロッティングマシンでは加工できないほど大きくて重いホイールの穴に、ハンマー、ノミ、やすりを使ってキー溝を切削する必要がなくなります。

心押し台の重量を考慮して、ローラーが取り付けられており、旋盤ベッドに沿って移動させる際に、ローラーを操作してベッドから持ち上げることができる。

図538
図538。

図538は、ニューヘイブン社製の50インチ旋盤を示しています。[I-151] コネチカット州ニューヘイブンにある製造会社。この複式旋盤台には自動送り機構が備わっており、テーパー穴を均一な送りで加工できるよう角度を調整できる。心押し台にはブラケットが取り付けられており、そのブラケットには手動送りラックと連動するピニオンが取り付けられているため、ピニオンの力で心押し台をベッドに沿って移動させることができる。送りねじはスプライン加工されており、独立した送りが可能で、旋回フレームは図示のようにウォームギアで駆動される。

ギャップ旋盤またはブレーク旋盤。
図539
図539。

ギャップ旋盤とは、ベッドのフェースプレートの下に隙間が設けられている旋盤であり、フェースプレートまたはチャックがより大きな直径のワークを旋回できるようにするもので、図539に例を示します。

しかしながら、隙間が存在することで、スライドレストをフェースプレートの近くで使用する際に、片側の支持が失われることは明らかである。一部のギャップ旋盤では、隙間に短いベッド片をはめ込むことでこの問題を解消しており、隙間を使用する必要がある際にはこのベッド片を取り外すことができる。

図540
図540。

ギャップ旋盤は米国では普及しておらず、ギャップ旋盤の利点を持ちながら、同時にギャップの幅を加工物の長さに合わせて変更できる延長旋盤によって、同じ結果がより頻繁に得られている。図540は、フィラデルフィアのエドウィン・ハリントン・アンド・サン社製の延長旋盤を示している。ベッドaとbの2つがあり、前者は、2つのベッドの間を通るネジの端にあるハンドルeによって操作されると、後者の上をスライドする。このネジは、上側のベッドにジャーナルベアリングを持ち、下側のベッドのナットにかみ合っているため、ネジを操作すると、ハンドルは上側のベッドとともに長手方向に移動する。cは送り棒であり、送りネジdに動きを伝える。送りネジdは上側のベッドにジャーナルベアリングを持ち、そのため、長手方向に移動または調整されると、送りネジdとともに移動する。クロススライドは、スライドレストがギャップ内で揺動する全直径のワークに面するのに十分な長さを有し、スライドレストが最大限まで外側に移動したときにそれを支えるために、ガイドウェイまたはスライドg上を基部でスライドする部品fが設けられている。

図541
図541。

図541は、機関車の車輪を旋削するために使用されるような両面プレート旋盤を示しています。両方の円周は[I-152] フェースプレートにはスパー歯が設けられており、両方ともピニオンによって駆動される。ピニオンはギアに前後方向に移動できるため、必要に応じて、例えば穴あけ加工など、いずれかのフェースプレートを単独で使用することができる。

スライドレストは、自動送り用のラチェットアームによって操作され、これらのアームは、アームとチェーンを備えたオーバーヘッドシャフトによって操作されます。

図542
図542。

図542は、特に穴あけ加工に適したチャッキング旋盤を示しています。円錐プーリーの直径が小さく、部品も軽量であるため、より重厚な構造の旋盤に比べて扱いやすく、同時に比較的軽量な大型ワークにも十分な剛性を備えています。

複合レストは、下部クロススライド上の任意の位置にボルトで固定できる台座の上に設置されており、交換ホイールと送りねじによって送り移動が自動で行われるようになっています。一方、自動クロス送りは、上部の往復レバーからチェーンで駆動されるラチェットハンドルによって操作されます。この往復レバーは、クランクディスクbのスロット内で調整可能なクランクピンaから駆動されます。この種の旋盤は、非常に大きな直径の真鍮加工に非常に適しています。なぜなら、そのような加工では切削と送りが軽く、切削速度が速いため、頑丈な構造は必要ないからです。

図543
図543。

図544
図544。

図543と図544は、スコットランドのグラスゴー近郊のジョンストンにあるトーマス・シャンクス社が製造した大型旋盤を表しています。この旋盤の図はすべて『アメリカン・マシニスト』誌からのものです。

図543は主軸台と2つのスライドレストを示し、 図544はベッドの残りの部分、心押し台、および2つのスライドレストを示しています。

図から分かるように、旋盤の前部と後部には複合レストと柱状レストがあり、さらに心押し台の前端にはワークの端面加工に使用できる追加のレストがあります。

図545
図545。

図545は、ヘッドストックの断面図と部分平面図を示しており、回転軸が円錐プーリーやギアから独立していることがわかります。チャックプレートは、チャックプレート背面の内歯車に噛み合うピニオンによって駆動されます。この構造により、チャックプレートが駆動ギアの摩擦の影響を受けないため、クランクシャフトなどのワークのバランス調整が容易になり、ワークのバランスを簡単に回転させてテストすることができます。

図546
図546。

図546は、ベッド、複合レストの1つ、および柱レストの1つを通る断面図を示しています。後者のレストは、クランクシャフトの頬の間を通過して、その面とクランクジャーナルを回転できるように薄く作られています。

図547
図547。

図548
図548。

図547は主軸台の後端から見た図であり、図548は心押し台側から見た旋盤の図である。

図549
図549。

図550
図550。

図549と550は、主軸台とそれに最も近い2つのスライドレストの平面図と側面図を示しています。旋盤は蒸気船用クランクシャフト（点線で示されています）を加工している様子が示されており、シャフトの軸を回転させるにはすべてのレストを同時に使用できることがわかります。[I-153]旋盤の背面では切削工具が上下逆になっている（図546 のレストの断面図でより明確にわかる）。

図551
図551。

図552
図552。

図551と図552は、同じクランクシャフト上で動作する旋盤のもう一方の半分の平面図と側面図を示しており、これも点線で示されている。

旋盤の一般的な構造について説明すると、主軸台（または回転軸）には、直径18インチ、長さ24インチの前面ジャーナルベアリングと、直径12インチ、長さ15インチの背面ベアリングが平行に配置されています。駆動コーンは6インチ幅のベルトに対応するため5段階の速度調整が可能で、独立したスピンドルに取り付けられています。コーンは高速回転時にもバランスが取れるよう、内側と外側の両方が旋削加工されています。

フェースプレートは直径12フィートで、背面に内部ギアが鋳造されています。ワークを固定するためのTスロットと四角い穴が設けられています。スピンドルと一体化した大きなフランジにボルトで固定され、ネジと歯付きブロックで動作する4つの鋼製拡張式把持爪が取り付けられています。これらはチャック作業、またはプロペラやクランクシャフトのカラーなどの駆動対象ワークの把持、あるいは同様の性質のワークに使用されます。採用されたギアシステムにより、必要に応じてフェースプレートをほぼ自由に回転させることができ、クランクシャフトの回転バランス調整やその他の作業を容易にします。回転スピンドルへの推力は、調整可能な鋼製テールピースによって受けられます。

ベッドはダブルで、全体の幅は10フィート、セクションは巨大な地板とボルトで接合されている。切断時の上向きの張力に耐えるため、四角い縁が付いている。[I-154/
155] フロントベッドには 2 つのサドルが取り付けられており、それぞれに次の動作を行う複合スライド レストが取り付けられています。1つ目は、ベッド内部に配置されたリード スクリューによるねじ切りです。スライド解除ナットと、右ねじまたは左ねじ用の反転動作、あるいはサドルの長手方向の移動を瞬時に停止する動作を備えています。これは、ヘッド ストック側のベッド内部に配置され、前面のレバーによって作動する一連のクラッチ マイターによって実現されます。2つ目は、ベッド前面の長手方向シャフトと、サドル スクリューを反転させるためのクラッチ マイターによる、スライド レストへの自動表面加工動作です。

第三に、旋盤の主軸台側にある高速プーリーと低速プーリーを介して、サドルをベッドに沿って素早く移動させるための動力伝達機構があります。

第四に、手動ラックによるサドルへの移動。後部ベッドには2つのサドルが取り付けられており、それぞれに支柱レストが備え付けられています。この支柱レストは、前部レストと同様に、平面旋回​​におけるあらゆる動きに対応し、さらにコーナー旋回のための旋回動作も備えています。

心押し台のスピンドル径は9インチです。 ベッド上にV字型に取り付けられ、両側に3本のT型ボルトで固定されています。上部はテーパー加工用に調整可能です。メインスクリューにナットをかみ合わせることで、ガイドウェイに沿って移動します。心押し台にはエンドカッティングレストが取り付けられており、フランジ付きカップリングなどの加工に適しています。

各サドルにはそれぞれ独立した交換ホイールセットがあり、標準ピッチを最大3インチピッチまで切削し、自動送りを1インチあたり50まで切削できるように配置されています。この方法により、両方の[I-156] 複数の工具が加工対象物に対して同時に動作している場合、一方の工具は粗送りで荒削り加工に使用され、もう一方の工具は同じ部分または異なる部分に対して精密切削または仕上げ切削を行う。あるいは、一方の工具はフェースプレートに向かって切削し、もう一方の工具はフェースプレートから切削する。この場合、常に前面切削と背面切削のバランスが保たれる。

壁面ブラケット、シャフト、コーン、ねじ切り時の素早い反転動作のための高速プーリーと低速プーリーのセット、ベルトバーによる搬送動作、およびケース硬化処理されたレンチ一式からなる完全な逆駆動機構が付属します。

[I-157]
第7章―旋盤の構造の詳細
旋盤の種類ごとに要求される性能は実質的に同じかもしれませんが、これらの要求を満たすための構造上の工夫は多岐にわたるため、これらの要求と、それらを満たすために一般的に用いられる様々な構造について、少し詳しく見ていくことは有益でしょう。

旋盤の円錐スピンドルまたはライブスピンドルは、ボックスまたはベアリングにしっかりと嵌合している必要があり、重切削時に浮き上がったり、切削圧力が変化する際に浮き上がったり沈下したりしないようにする必要があります。このような浮き上がりや沈下は、加工対象物が真直ぐで、加工対象物全体にわたって切削深さが均一であっても、金属の硬い継ぎ目や箇所が原因で発生する可能性があります。

ベアリングはガイドとして機能し、回転軸が固定された平面内で真円回転するように強制し、回転軸がテールスピンドルの中心線と一直線になるようにする必要があることは明らかです。また、この位置合わせを維持しながら嵌合状態を保つ、つまり摩耗を吸収する手段も必要です。真に円筒形のワークを製作するためには、スピンドルジャーナルは円筒形に正確でなければなりません。そうでなければ、回転軸が回転するにつれて変化し、この変化が回転センターを介してワークに、あるいはチャックプレートを介してワークに伝わってしまうからです。

ベアリングの構造は、スピンドルの軸方向の動きが可能な限り短いスピンドル長で阻止されるようにし、どちらの方向への推力も1つのベアリング内の機構によって抵抗されるようにする必要がある。

図553
図553。

図553は、フロントベアリング（ライブセンターに最も近いベアリングと呼ばれる）の構造の一例であり、直径方向の嵌め合いを調整すると同時に、スピンドルの軸方向の動きを防止します。スピンドルにはcの位置に円錐が設けられ、tの位置にねじ山が切られており、2つのナットnをねじ込むことでスピンドル円錐をベアリング内に引き込みます。この場合、後端のジャーナルを平行にすることで、温度変化によってスピンドルがベアリングまたはベアリングボックスを保持するフレームやヘッドよりも大きく膨張または収縮しても、軸方向に固着せず、フロントジャーナルとそのボックスの長さの膨張に不均一性がある場合を除き、嵌め合いが損なわれることもありません。ただし、この場合、旋盤センター間でワークを保持することによって生じる軸方向の圧力により、スピンドルがベアリングに押し込まれ、嵌め合いの締め付けが強くなるため、バックベアリングにデッドセンターの推力に抵抗するための追加手段を設けることは珍しくありません。

図554
図554。

図554は「力学」からの引用で、ヴォーレンベルクの特許旋盤スピンドルを示しています。このスピンドルでは、両方のジャーナルが円錐形になっており、摩耗したブッシュに嵌合し、新しいものと交換できます。ここでは、エンドスラストは鋼製のねじによって受けられ、エンドフィットは、大きな円錐歯車の面をフロントベアリングの内面と変速ギアを駆動するギアの面に押し付けるリングナットによって調整されます。ただし、この構造では、フロントベアリングのフィットを調整するにはスピンドルを内側に引き込む必要があり、これは変速ギアを駆動するピニオンを調整するか、円錐の内側にあるナットを締め付けることによってのみ可能であり、したがって、[I-158] 背面ベアリングは、両端に設けられたリングナットで調整できます。

図555
図555。

図556
図556。

図557
図557。

図555は、円錐軸受の別の設計を示しており、スピンドルにはねじ山が切られており、ナットaをねじ込むことでスピンドルを前部軸受内に引き込み、嵌め合いを調整すると同時に、軸方向の動きを防止します。後部軸受には、外側に平行なブッシュが設けられ、端部軸受の嵌め合いを調整するためのナットbが備えられています。デッドセンターの端部圧力によってスピンドル円錐が軸受内にきつく締め付けられるのを防ぐため、横木pが用いられ（ヘッドに設けられた2本のスタッドで支持される）、pには調整ねじdが通っており、pの両側にナットnとcがそれぞれ1つずつあります。dの端部と旋盤スピンドルの端部の間には、端面の摩耗を防ぐために革または生皮のワッシャーが配置されています。エンドスラストを吸収するための同様の装置は、ジャーナルが両方とも平行で、通常のボックスに収まる旋盤によく設けられており、その装置の上面図を図 556 に示します。図中、bはバックベアリングボックス、 s はクロスピース pを支える 2 つのスタッド、nとcは調整ナットです。gは、ねじ切りまたは通常の送りのために交換ホイールを駆動するギアです。この設計では、ギアホイールgは固定されたままで、さまざまなピッチのねじを切削するために必要なギアの組み合わせは、リードスクリューとスイングフレーム上に作成する必要があります。スイングフレームは、交換ギアスタッドが上方に通過して最小の交換ホイールがホイールgと噛み合うことができるように十分な長さが必要であり、2 つのスタッドが 2 組の交換ホイールを保持するための 2 つの溝eとf (図 557)が設けられています。旋回フレーム上の2箇所でこのように複合化することで、ギアgを比較的大きくすることができ、歯の摩耗を早めるのを防ぐとともに、送りねじの回転方向を変えるためのギアの取り付けが容易になるため、左ねじの切削が容易になる。

図558
図558。

アメリカ設計の旋盤の多くは、ジャーナルが平行に作られており、エンドプレイはバックベアリングで調整されます。図558にその一例を示します。この図では、バックベアリングボックスはaとbの2つの半分で構成されており、後者にはセットスクリュー（チェックナット付き）がねじ込まれ、スピンドルの端に当たるワッシャーに当接しています。

図559
図559。

図559には、軸方向の動きを防止する簡単な方法が示されています。ブラケットbは、ねじ付き調整ネジを支える役割を果たしており、このネジは先端が尖っている場合と平らな場合があります。先端が尖っている場合はスピンドルを支える役割を果たしますが、一方でジャーナルがボックスにきちんと収まるのを妨げる役割も果たします。小型旋盤の中には、背面ベアリングを省略し、同様の先端が尖った調整ネジを使用するものもあり、これは非常に小さな加工には非常に適しています。

切削工具による切削応力は主に円錐スピンドルの中央の活線端にかかるため、その端にあるベアリングは摩耗しやすい傾向があることは明らかです。

さらに、円錐自体の重量もその端で最も大きく、加えてフェースプレートやチャック、そして加工物の重量も主にその端で支えられています。しかし、一方のジャーナルとベアリングが他方よりも摩耗すると、スピンドルが旋盤のシャーやテールブロックのスピンドルと一直線からずれてしまいます。これを可能な限り回避する一般的な方法は、その端のジャーナルとベアリングの接触面積を大きくすることです。

この摩耗が発生する方向は、旋盤で行われる作業の種類に大きく左右されます。例えば、旋盤が低速で回転し、チャックまたはフェースプレートで重作業を行う場合、摩耗は下向きに、つまり作業者に向かって進行します。これは、チャックなどの重量が下向きの摩耗を引き起こし、切削時の抵抗やワークの持ち上げ傾向が横方向の摩耗を引き起こします。一般的に、摩耗は旋盤の背面に向かう横方向が最も少なくなりますが、摩耗の方向は非常に変動するため、特別な防止策や調整策は通常講じられていません。SW Putnam旋盤では、ベアリングボックスをヘッド内で回転させることができるように設計されているため、回転スピンドルがベアリングボックスの片側を他方よりも多く摩耗させるような作業に旋盤を使用した場合、ベアリングボックスを定期的にヘッド内で部分的に回転させることで、さらなる摩耗によってその問題を解消することができます。

[I-159]回転センターを受け入れる円錐形の穴は、完全に真円に加工されている必要があります。そうすることで、回転センターを挿入した際に、円錐の先端を旋削したときと全く同じ位置に配置する必要がなくなり、回転センターが真円に回転するようになります。しかし、この穴が真円でない場合は、スピンドルの端とセンターにそれぞれセンターポンチの点を付け、2つの点が常に一致するように配置することで、センターが真円に回転するようにします。

旋盤センターに与えられるテーパーは、1フィートあたり9/16インチから1インチまで様々です。プラット・アンド・ホイットニー社では、すべての旋盤に1フィートあたり9/16インチのテーパーが与えられており、旋盤のサイズごとのテーパーの長さは以下のとおりです。

旋盤の旋回角度。
ライブセンター用テーパーソケットの長さ。
13 インチ 5 インチ。
16 「 3 3/4​​ 「
18 そして19 インチ 7 11/16​​ 「
「 「 中空のスピンドル付き、長さ5インチ
そして、小さい方の端の直径は1 1/16インチです。
テーパーの角度が小さいほど、中心部分はよりしっかりと固定されますが、必要に応じて中心部分を取り外すのが難しくなります。

図560
図560。

ライブセンターを取り外す主な方法は 図 560に示されており、bにはレンチを受け入れるための四角い部分が示されている。ライブスピンドルソケットに長さ 1 フィートあたり約1/2インチ以上のテーパーが付けられていれば、レンチでセンターを回転させるとセンターが解放され、手で取り外せるようになることがわかっている。小型旋盤で使用される別の方法は、ライブスピンドルに穴を開けてテーパーピンpを受け入れることであり、ライブセンターの端はcに示されている。

大型旋盤向けのもう一つの優れた方法は、センターにねじ山を切ってナットmを取り付けることです。このナットmを回転スピンドルの端面にねじ込むと、センターが解放されます。ピンpを使用する際の難点は、紛失しやすいことと、旋盤の各部品、特にジャーナルベアリングとコーンの間のような扱いにくい場所でハンマーを使うのは好ましくないことです。ピン穴はまさにこの場所に配置する必要があるからです。したがって、小型旋盤には角型断面が、大型旋盤にはナットが最適な方法です。

回転軸が中空になっている場合、後端から棒を通して中心を取り除くことができます。これにより、鉄棒を軸に通すことができ、加工物を露出した端から削り出すのに必要な長さだけ、鉄棒の端をチャックから突き出すことができます。

デッドセンターは、図560に示すようにピンと穴によってテールスピンドルから取り出すことができるが、SW Putnam旋盤の心押し台について説明したように、テールスクリューの端に接触させることで取り出す方がより良い方法である。

円錐プーリーは完全にバランスが取れていなければなりません。そうでなければ、高速回転時に遠心運動のバランスが崩れ、旋盤が揺れたり震えたりし、その振動が加工物にもある程度伝わります。円錐の段差は十分に広くなければなりません。そうすることで、ベルトに過度の負担をかけることなく、バックギアを使わずに旋盤が処理できる最も重い切削作業を駆動するのに十分な動力を得ることができます。

場合によっては、例えば旋盤のように、ステップの順序が逆になり、円錐の最小ステップが回転中心に最も近くなり、最大のステップを左側に配置することで、より邪魔にならないようにする。

コーンの段は、ベルトが一方の段から他方の段へ移動し、同じ張力を持つように比例して設計されるべきであり、同時に、旋盤がシングルギアで回転している場合でもバックギアが入っている場合でも、全体を通して均一な速度の目盛りまたは変化が得られるように設計されるべきである。目盛りは実用的な目的には十分な精度であるが、通常は必ずしもそうではない。旋盤コーンの段の直径の変化は、約12インチの旋盤では1インチから、約30インチの旋盤では最大2インチ、5フィート以上の旋盤では3インチまで変化する。

コーンの速度の段階が全体的に均一になるように、またコーンのどの段でもベルトの張力が一定に保たれるように、段の段階を変化させることができ、この段階は、オーバーヘッドコーンまたはカウンターシャフトコーンと旋盤上のコーンが同じであれば、すべての実用的な目的に合致するように比例させることができる。

この件に関する以下の記述は、イェール大学のデ・クライン教授によるものです。

「以下の表に示されている数値は、それぞれの円錐プーリーの隣接する段の直径の差であり、精度は100分の0.5インチ以内です。これは実用的な目的には十分な精度です。」

円錐の両端の段を一つずつ省略するだけで、提示された二つの表は、それぞれ四段と三段の円錐の直径を求めるのに等しく適していることがわかるだろう。

以下に、表の使用例を示します。一対のプーリーシャフトの中心間の距離が60インチで、速度目盛とベルト張力の均一性を得るために、隣接する段の直径の差が2 1/2インチにできるだけ近くなるようにし、さらに各コーンに6つの段があり、その最小の段の直径が5インチであるとします。

I.—2つのプーリーがオープンベルトで接続され、完全に同じである場合の円錐プーリーの直径を求めるための表。
表に示されている数値は、円錐プーリーの隣接する段の直径の差を表しており、円錐に6段または4段のどちらがある場合にも使用できます。6段の場合、最も大きいのは1段目、最も小さいのは6段目です。4段の場合、最も大きいのは2段目、最も小さいのは5段目です。
隣接するステップ間の平均
差。

隣接する
ステップ
の
差は表
に示されている
。 円錐プーリーの中心間の距離。
10
インチ。 20
インチ。 30
インチ。 40
インチ。 50
インチ。 60
インチ。 70
インチ。 80
インチ。 90
インチ。 100
インチ。 120
インチ。 240
インチ。
1インチ 1位 そして 2位 0.87 0.94 0.96 0.97 0.98 0.98 0.98 0.98 0.99 0.99 0.99 1.00
2位 「 3番目 0.94 0.97 0.98 0.98 0.99 0.99 0.99 0.99 0.99 0.99 1.00 1.00
3番目 「 4番目 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00
4番目 「 5番目 1.06 1.03 1.02 1.02 1.01 1.01 1.01 1.01 1.01 1.01 1.00 1.00
5番目 「 6番目 1.13 1.06 1.04 1.03 1.02 1.02 1.02 1.02 1.01 1.01 1.01 1.00
1 1/2インチ​​ 1位 そして 2位 1.21 1.36 1.40 1.43 1.44 1.45 1.46 1.46 1.47 1.47 1.48 1.49
2位 「 3番目 1.36 1.43 1.45 1.46 1.47 1.48 1.48 1.48 1.49 1.49 1.49 1.49
3番目 「 4番目 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50
4番目 「 5番目 1.64 1.57 1.55 1.54 1.53 1.52 1.52 1.52 1.51 1.51 1.51 1.51
5番目 「 6番目 1.79 1.64 1.60 1.57 1.56 1.55 1.54 1.54 1.53 1.53 1.52 1.51
２インチ 1位 そして 2位 1.47 1.74 1.83 1.87 1.90 1.92 1.93 1.93 1.94 1.95 1.96 1.98
2位 「 3番目 1.74 1.87 1.92 1.93 1.95 1.96 1.96 1.97 1.97 1.97 1.98 1.99
3番目 「 4番目 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00
4番目 「 5番目 2.26 2.13 2.08 2.07 2.05 2.04 2.04 2.03 2.03 2.03 2.02 2.01
5番目 「 6番目 2.53 2.26 2.17 2.13 2.10 2.08 2.07 2.07 2.06 2.05 2.04 2.02
2 1/2インチ​​ 1位 そして 2位 1.66 2.10 2.23 2.30 2.34 2.37 2.39 2.40 2.41 2.42 2.43 2.47
2位 「 3番目 2.10 2.30 2.37 2.40 2.42 2.43 2.44 2.45 2.46 2.46 2.47 2.49
3番目 「 4番目 2.50 2.50 2.50 2.50 2.50 2.50 2.50 2.50 2.50 2.50 2.50 2.50
4番目 「 5番目 2.90 2.70 2.63 2.60 2.58 2.57 2.56 2.55 2.54 2.54 2.53 2.51
5番目 「 6番目 3.34 2.90 2.77 2.70 2.66 2.63 2.61 2.60 2.59 2.58 2.57 2.53
3インチ 1位 そして 2位 1.76 2.42 2.62 2.71 2.77 2.81 2.84 2.86 2.87 2.88 2.90 2.95
2位 「 3番目 2.42 2.71 2.81 2.86 2.88 2.90 2.92 2.93 2.94 2.94 2.95 2.98
3番目 「 4番目 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00
4番目 「 5番目 3.58 3.29 3.19 3.14 3.12 3.10 3.08 3.07 3.06 2.06 3.05 3.02
5番目 「 6番目 4.24 3.58 3.38 3.29 3.23 3.19 3.16 3.14 3.13 3.12 3.10 3.05
4インチ 1位 そして 2位 3.95 3.31 3.49 3.59 3.66 3.71 3.75 3.78 3.80 3.83 3.91
2位 「 3番目 2.94 3.49 3.66 3.75 3.80 3.83 3.85 3.87 3.88 3.89 3.91 3.96
3番目 「 4番目 4.00 4.00 4.00 4.00 4.00 4.00 4.00 4.00 4.00 4.00 4.00 4.00
4番目 「 5番目 5.06 4.51 4.34 4.25 4.20 4.17 4.15 4.13 4.12 4.11 4.09 4.04
5番目 「 6番目 5.05 4.69 4.51 4.41 4.34 4.29 4.25 4.22 4.20 4.17 4.09
5インチ 1位 そして 2位 3.33 3.92 4.20 4.36 4.47 4.55 4.60 4.64 4.68 4.74 4.87
2位 「 3番目 3.31 4.19 4.47 4.60 4.68 4.74 4.77 4.80 4.82 4.84 4.86 4.93
3番目 「 4番目 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00
4番目 「 5番目 6.69 5.81 5.53 5.40 5.32 5.26 5.23 5.20 5.18 5.16 5.14 5.07
5番目 「 6番目 6.67 6.09 5.80 5.64 5.53 5.45 5.40 5.36 5.32 5.26 5.13
6インチ 1位 そして 2位 3.52 4.42 4.83 5.08 5.23 5.34 5.42 5.49 5.55 5.62 5.80
2位 「 3番目 4.83 5.23 5.42 5.54 5.62 5.67 5.71 5.75 5.77 5.81 5.90
3番目 「 4番目 6.00 6.00 6.00 6.00 6.00 6.00 6.00 6.00 6.00 6.00 6.00
4番目 「 5番目 7.17 6.77 6.58 6.46 6.38 6.33 6.29 6.25 6.23 6.19 6.10
5番目 「 6番目 8.48 7.58 7.17 6.92 6.77 6.66 6.58 6.51 6.45 6.38 6.20
残りのステップの直径を見つけるには、表 I. (6 つのステップを持つ円錐プーリーに対応) を見て、60 インチの下と 2 1/2 インチの反対側を見て、差を求めます。

2.37 2.43 2.50 2.57 2.63
これらの差はそれぞれ、対応する隣接する2つの段差のうち大きい方の直径から差し引かれる。すなわち、次のようになる。

 17.50    =  1位   ステップ。

違い 1位 そして 2位 = 2.37
15.13 = 2位 「
「 2位 「 3番目 = 2.43
12.70 = 3番目 「
「 3番目 「 4番目 = 2.50
10.20 = 4番目 「
「 4番目 「 5番目 = 2.57
7.63 = 5番目 「
「 5番目 「 6番目 = 2.63
5.00 = 6番目 「
例２．例１と同じ条件で、各円錐の段数が６段ではなく４段であると仮定すると、この場合の最大直径は１２ １／２インチとなり、残りの直径は、上記の例の端の差を省略し、残りの差を次のように差し引くことで求めることができます。

 12.50    =  2位   ステップ。

違い 2位 そして 3番目 = 2.43
10.07 = 3番目 「
「 3番目 「 4番目 = 2.50
7.57 = 4番目 「
「 4番目 「 5番目 = 2.57
5.00 = 5番目 「
表の 2 番目、3 番目、4 番目、5 番目のステップは、それぞれ 4 つのステップしかない円錐の 1 番目、2 番目、3 番目、4 番目のステップに対応します。最小直径が 5 インチであると仮定していなければ、前の例の 6 つのステップの円錐の両端のステップを 1 つずつ削除し、残りの 4 つの直径、15.13 インチ、12.70 インチ、10.20 インチ、7.63 インチを使用して 1 つの 4 つのステップの円錐を作成することができました。

現在およびこれまでの例は、最小ステップのサイズを任意の値に設定できることを示している。[I-160] また、他の条件が同じであれば、必要な円錐を大きくすることも小さくすることもできる。

II. 2つのプーリーがオープンベルトで接続され、完全に同じである場合の円錐プーリーの直径を求めるための表。
表に示されている数値は、それぞれの円錐プーリー上の隣接する段の直径の差であり、円錐に5段または3段のどちらの場合でも使用できます。
隣接するステップ間の平均
差。

隣接する
ステップ
の
差は表
に示されている
。 円錐プーリーの中心間の距離。
10
インチ。 20
インチ。 30
インチ。 40
インチ。 50
インチ。 60
インチ。 70
インチ。 80
インチ。 90
インチ。 100
インチ。 120
インチ。 240
インチ。
1インチ 1位 そして 2位 0.90 0.95 0.97 0.98 0.98 0.98 0.99 0.99 0.99 0.99 0.99 1.00
2位 「 3番目 0.97 0.98 0.99 0.99 0.99 0.99 0.99 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00
3番目 「 4番目 1.03 1.02 1.01 1.01 1.01 1.01 1.01 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00
4番目 「 5番目 1.10 1.05 1.03 1.02 1.02 1.02 1.01 1.01 1.01 1.01 1.01 1.00
1 1/2インチ​​ 1位 そして 2位 1.28 1.39 1.43 1.45 1.46 1.46 1.47 1.47 1.48 1.48 1.48 1.49
2位 「 3番目 1.43 1.46 1.48 1.48 1.48 1.49 1.49 1.49 1.49 1.49 1.49 1.49
3番目 「 4番目 1.57 1.54 1.52 1.52 1.52 1.51 1.51 1.51 1.51 1.51 1.51 1.51
4番目 「 5番目 1.72 1.61 1.57 1.55 1.54 1.54 1.53 1.53 1.52 1.52 1.52 1.51
２インチ 1位 そして 2位 1.61 1.81 1.87 1.90 1.92 1.93 1.94 1.95 1.96 1.96 1.97 1.98
2位 「 3番目 1.87 1.94 1.96 1.97 1.97 1.98 1.98 1.98 1.99 1.99 1.99 1.99
3番目 「 4番目 2.13 2.06 2.04 2.03 2.03 2.02 2.02 2.02 2.01 2.01 2.01 2.01
4番目 「 5番目 2.39 2.19 2.13 2.10 2.08 2.07 2.06 2.05 2.04 2.04 2.03 2.02
2 1/2インチ​​ 1位 そして 2位 1.89 2.20 2.30 2.35 1.38 2.40 2.41 2.42 2.43 2.44 2.45 2.47
2位 「 3番目 2.30 2.40 2.43 2.45 2.46 2.47 2.47 2.47 2.48 2.48 2.48 2.49
3番目 「 4番目 2.70 2.60 2.57 2.55 2.54 2.53 2.53 2.53 2.52 2.52 2.52 2.51
4番目 「 5番目 3.11 2.80 2.70 2.65 2.62 2.60 2.59 2.58 2.57 2.56 2.55 2.53
3インチ 1位 そして 2位 2.10 2.57 2.71 2.78 2.83 2.86 2.87 2.89 2.90 2.91 2.93 2.96
2位 「 3番目 2.71 2.86 2.90 2.93 2.94 2.95 2.96 2.96 2.97 2.97 2.98 2.99
3番目 「 4番目 3.29 3.14 3.10 3.07 3.06 3.05 3.04 3.04 3.03 3.03 3.02 3.01
4番目 「 5番目 3.90 3.43 3.29 3.22 3.17 3.14 3.13 3.11 3.10 3.09 3.07 3.04
4インチ 1位 そして 2位 3.22 3.49 3.62 3.69 3.75 3.78 3.81 3.83 3.84 3.87 3.94
2位 「 3番目 3.48 3.74 3.83 3.87 3.90 3.91 3.92 3.94 3.94 3.95 3.96 3.98
3番目 「 4番目 4.52 4.26 4.17 4.13 4.10 4.09 4.08 4.06 4.06 4.05 4.04 4.02
4番目 「 5番目 4.78 4.51 4.38 4.31 4.25 4.22 4.19 4.17 4.16 4.13 4.06
5インチ 1位 そして 2位 3.77 4.20 4.40 4.52 4.60 4.66 4.71 4.73 4.76 4.80 4.90
2位 「 3番目 4.19 4.60 4.73 4.80 4.84 4.87 4.89 4.90 4.91 4.92 4.93 4.96
3番目 「 4番目 5.81 5.40 5.27 5.20 5.16 5.13 5.11 5.10 5.09 5.08 5.07 5.04
4番目 「 5番目 6.23 5.80 5.60 5.48 5.40 5.34 5.29 5.27 5.24 5.20 5.10
6インチ 1位 そして 2位 4.21 4.83 5.13 5.31 5.42 5.51 5.57 5.62 5.66 5.71 5.86
2位 「 3番目 4.82 5.42 5.62 5.71 5.77 5.81 5.83 5.86 5.87 5.88 5.90 5.95
3番目 「 4番目 7.18 6.58 6.38 6.29 6.23 6.19 6.17 6.14 6.13 6.12 6.10 6.05
4番目 「 5番目 7.79 7.17 6.87 6.69 6.58 6.49 6.43 6.38 6.34 6.29 6.14
例3.中心間の距離を30インチ、隣接する段差の平均を2インチ、最小段差の直径を4インチ、各円錐の段数を5とします。すると、最大の段差は12インチとなり、表IIの30インチの下、2インチの反対側から、差を求めることができます。

1.87 1.96 2.04 2.13
そして、以前と同じように引き算をすると、必要な直径が得られます。

12インチ 10.30インチ 8.17インチ 6.13インチ 4インチ
例4.条件は前の例と同じとするが、円錐プーリーの段数が5段ではなく3段であるとすると、最大直径は8インチになる。そして、端の差を無視して、

 8.00     =  2位   ステップ。

違い 2位 そして 3番目 = 1.96
6.04 = 3番目 「
「 3番目 「 4番目 = 2.04
4.00 = 4番目 「
直径は8インチ、6.04インチ、4インチとなり、それぞれテーブルの2段目、3段目、4段目、および3段円錐の1段目、2段目、3段目に対応します。

例 5.中心間の距離を 60 インチ、隣接するステップ間の平均差を 2 1/8インチ、最小ステップを7インチ、ステップ数を 5 とします。この場合、最大のステップは 7 インチ + (4 × 2 1/8 ) = 15 1/2インチになります。

表 IIを調べると、平均差 2 1/8 インチに対応する水平線が含まれていないことがわかります。したがって、これまでのように必要な差を直接得ることはできませんが、次のように補間する必要があります。2 1/8インチは 2 インチと 2 1/2 インチの 4 分の 1 なので、 2 1/8インチに対応する数値(中心間の任意の距離に対して)は、表の 2 インチと2 1/2インチに対応する数値の 4 分の1になります。したがって、表 IIでは、 60インチ未満、

そして反対に 2 1/2​​ で。： 2.40 2.47 2.53 2.60
「 2 1.93 1.98 2.02 2.07
.47 .49 .51 .53
これらの差を4で割ると、次のようになります。

0.12 0.12 0.13 0.13
それに加えて、

1.93 1.98 2.02 2.07
[I-161]そして、2 1/8インチに相当する差を取得します

2.05 2.10 2.15 2.20
そして前と同じように引き算すると、

 15.5        1位   ステップ。

差 1位 そして 2位 = 2.0 5
13.4 5 = 2位 「
「 2位 「 3番目 = 2.1 0
11.3 5 = 3番目 「
「 3番目 「 4番目 = 2.1 5
9.2 0 = 4番目 「
「 4番目 「 5番目 = 2.2 0
7.0 0 = 5番目 「
III.—円錐プーリーの段の有効直径を求めるための表。プーリーは開放ベルトで接続されており、形状が異なる。
表の各垂直円錐は、特定の長さのベルトに対応しており、これらの列の数値は、プーリーの中心間の距離が単位距離である場合に必要なステップの有効直径を示しています。
円錐プーリーの中心間の距離が単位距離である場合のベルトの長さ。 段差の想定
直径を、円錐プーリーの中心間の距離 で割った値

2.09 42 2.18 85 2.28 27 2.37 70 2.47 12 2.56 55 2.65 97 2.75 40 2.84 82 2.94 25 3.03 67 3.13 10 3.22 52 3.31 95 3.41 37 3.50 80 3.60 22 3.69 65 3.79 07 3.88 50 3.97 92 4.07 35 4.16 77 4.26 20 4.35 62 4.45 04 4.54 47 4.63 89 4.73 32 4.82 74 4.92 17 5.01 59 5.11 02
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33
0.05 94 0.11 77 0.17 50 .23 13 0.28 67 .34 13 .39 50 .44 79 .50 00 .55 14 0.60 20 0.65 18 0.70 10 .74 95 0.79 74 0.84 47 0.89 13 0.93 73 0.98 28 1.02 77 1.07 21 1.11 59 1.15 93 1.20 21 1.24 44 1.28 61 1.32 74 1.36 82 1.40 85 1.44 84 1.48 77 1.52 66 1.56 50 0.00
0.03 0.08 94 0.14 77 0.20 50 0.26 13 .31 67 .37 13 .42 50 .47 79 .53 00 .58 14 0.63 20 0.68 18 .73 10 0.77 95 0.82 74 0.87 47 0.92 13 0.96 73 1.01 28 1.05 77 1.10 21 1.14 59 1.18 93 1.23 21 1.27 44 1.31 61 1.35 74 1.39 82 1.43 85 1.47 84 1.51 77 1.55 66 0.03
0.06 0.11 94 0.17 77 .23 50 0.29 13 .34 67 .40 13 .45 50 .50 79 .56 00 0.61 14 0.66 20 .71 18 0.76 10 0.80 95 0.85 74 0.90 47 0.95 13 0.99 73 1.04 28 1.08 77 1.13 21 1.17 59 1.21 93 1.26 21 1.30 44 1.34 61 1.38 74 1.42 82 1.46 85 1.50 84 1.54 77 0.06
0.02 94 0.09 0.14 94 0.20 77 0.26 50 .32 13 .37 67 .43 13 .48 50 .53 79 0.59 00 0.64 14 0.69 20 .74 18 0.79 10 0.83 95 0.88 74 0.93 47 0.98 13 1.02 73 1.07 28 1.11 77 1.16 21 1.20 59 1.24 93 1.29 21 1.33 44 1.37 61 1.41 74 1.45 82 1.49 85 1.53 84 0.09
0.05 94 0.12 0.17 94 .23 77 0.29 50 .35 13 .40 67 .46 13 .51 50 .56 79 0.62 00 0.67 14 .72 20 0.77 18 0.82 10 0.86 95 0.91 74 0.96 47 1.01 13 1.05 73 1.10 28 1.14 77 1.19 21 1.23 59 1.27 93 1.32 21 1.36 44 1.40 61 1.44 74 1.48 82 1.52 85 0.12
0.02 75 0.08 94 0.15 0.20 94 0.26 77 .32 50 .38 13 .43 67 .49 13 .54 50 0.59 79 0.65 00 0.70 14 0.75 20 0.80 18 0.85 10 0.89 95 0.94 74 0.99 47 1.04 13 1.08 73 1.13 28 1.17 77 1.22 21 1.26 59 1.30 93 1.35 21 1.39 44 1.43 61 1.47 74 1.51 82 0.15
0.05 75 0.11 94 0.18 .23 94 0.29 77 .35 50 .41 13 .46 67 .52 13 .57 50 0.62 79 0.68 00 .73 14 0.78 20 0.83 18 0.88 10 0.92 95 0.97 74 1.02 47 1.07 13 1.11 73 1.16 28 1.20 77 1.25 21 1.29 59 1.33 93 1.38 21 1.42 44 1.46 61 1.50 74 0.18
0.02 44 0.08 75 0.14 94 .21 0.26 94 .32 77 .38 50 .44 13 .49 67 .55 13 0.60 50 0.65 79 .71 00 0.76 14 0.81 20 0.86 18 0.91 10 0.95 95 1.00 74 1.05 47 1.10 13 1.14 73 1.19 28 1.23 77 1.28 21 1.32 59 1.36 93 1.41 21 1.45 44 1.49 61 0.21
0.05 44 0.11 75 0.17 94 .24 0.29 94 .35 77 .41 50 .47 13 .52 67 .58 13 0.63 50 0.68 79 .74 00 0.79 14 0.84 20 0.89 18 0.94 10 0.98 95 1.03 74 1.08 47 1.13 13 1.17 73 1.22 28 1.26 77 1.31 21 1.35 59 1.39 93 1.44 21 1.48 44 0.24
0.02 00 0.08 44 0.14 75 0.20 94 .27 .32 94 .38 77 .44 50 .50 13 .55 67 0.61 13 0.66 50 .71 79 0.77 00 0.82 14 0.87 20 0.92 18 0.97 10 1.01 95 1.06 74 1.11 47 1.16 13 1.20 73 1.25 28 1.29 77 1.34 21 1.38 59 1.42 93 1.47 21 0.27
0.05 00 0.11 44 0.17 75 .23 94 .30 .35 94 .41 77 .47 50 .53 13 .58 67 0.64 13 0.69 50 .74 79 0.80 00 0.85 14 0.90 20 0.95 18 1.00 10 1.04 95 1.09 74 1.14 47 1.19 13 1.23 73 1.28 28 1.32 77 1.37 21 1.41 59 1.45 93 0.30
0.01 40 0.08 00 0.14 44 0.20 75 0.26 94 .33 .38 94 .44 77 .50 50 .56 13 0.61 67 0.67 13 .72 50 0.77 79 0.83 00 0.88 14 0.93 20 0.98 18 1.03 10 1.07 95 1.12 74 1.17 47 1.22 13 1.26 73 1.31 28 1.35 77 1.40 21 1.44 59 0.33
0.04 40 0.11 00 0.17 44 .23 75 0.29 94 .36 .41 94 .47 77 .53 50 0.59 13 0.64 67 0.70 13 0.75 50 0.80 79 0.86 00 0.91 14 0.96 20 1.01 18 1.06 10 1.10 95 1.15 74 1.20 47 1.25 13 1.29 73 1.34 28 1.38 77 1.43 21 0.36
.00 64 0.07 40 0.14 00 0.20 44 0.26 75 .32 94 .39 .44 94 .50 77 .56 50 0.62 13 0.67 67 .73 13 0.78 50 0.83 79 0.89 00 0.94 14 0.99 20 1.04 18 1.09 10 1.13 95 1.18 74 1.23 47 1.28 13 1.32 73 1.37 28 1.41 77 0.39
0.03 64 0.10 40 0.17 00 .23 44 0.29 75 .35 94 .42 .47 94 .53 77 0.59 50 0.65 13 0.70 67 0.76 13 0.81 50 0.86 79 0.92 00 0.97 14 1.02 20 1.07 18 1.12 10 1.16 95 1.21 74 1.26 47 1.31 13 1.35 73 1.40 28 0.42
0.06 64 0.13 40 0.20 00 0.26 44 .32 75 .38 94 .45 .50 94 .56 77 0.62 50 0.68 13 .73 67 0.79 13 0.84 50 0.89 79 0.95 00 1.00 14 1.05 20 1.10 18 1.15 10 1.19 95 1.24 74 1.29 47 1.34 13 1.38 73 0.45
0.02 71 0.09 64 0.16 40 .23 00 0.29 44 .35 75 .41 94 .48 .53 94 0.59 77 0.65 50 .71 13 0.76 67 0.82 13 0.87 50 0.92 79 0.98 00 1.03 14 1.08 20 1.13 18 1.18 10 1.22 95 1.27 74 1.32 47 1.37 13 0.48
0.05 71 0.12 64 0.19 40 0.26 00 .32 44 .38 75 .44 94 .51 .56 94 0.62 77 0.68 50 .74 13 0.79 67 0.85 13 0.90 50 0.95 79 1.01 00 1.06 14 1.11 20 1.16 18 1.21 10 1.25 95 1.30 74 1.35 47 0.51
0.01 60 0.08 71 0.15 64 .22 40 0.29 00 .35 44 .41 75 .47 94 .54 0.59 94 0.65 77 .71 50 0.77 13 0.82 67 0.88 13 0.93 50 0.98 79 1.04 00 1.09 14 1.14 20 1.19 18 1.24 10 1.28 95 1.33 74 0.54
0.04 60 0.11 71 0.18 64 0.25 40 .32 00 .38 44 .44 75 .50 94 .57 0.62 94 0.68 77 .74 50 0.80 13 0.85 67 0.91 13 0.96 50 1.01 79 1.07 00 1.12 14 1.17 20 1.22 18 1.27 10 1.31 95 0.57
.00 29 0.07 60 0.14 71 .21 64 0.28 40 .35 00 .41 44 .47 75 .53 94 0.60 0.65 94 .71 77 0.77 50 0.83 13 0.88 67 0.94 13 0.99 50 1.04 79 1.10 00 1.15 14 1.20 20 1.25 18 1.30 10 0.60
0.03 29 0.10 60 0.17 71 .24 64 .31 40 .38 00 .44 44 .50 75 .56 94 0.63 0.68 94 .74 77 0.80 50 0.86 13 0.91 67 0.97 13 1.02 50 1.07 79 1.13 00 1.18 14 1.23 20 1.28 18 0.63
0.06 29 0.13 60 0.20 71 .27 64 .34 40 .41 00 .47 44 .53 75 0.59 94 0.66 .71 94 0.77 77 0.83 50 0.89 13 0.94 67 1.00 13 1.05 50 1.10 79 1.16 00 1.21 14 1.26 20 0.66
0.01 74 0.09 29 0.16 60 .23 71 .30 64 .37 40 .44 00 .50 44 .56 75 0.62 94 0.69 .74 94 0.80 77 0.86 50 0.92 13 0.97 67 1.03 13 1.08 50 1.13 79 1.19 00 1.24 14 0.69
0.04 74 0.12 29 0.19 60 0.26 71 .33 64 .40 40 .47 00 .53 44 0.59 75 0.65 94 .72 0.77 94 0.83 77 0.89 50 0.95 13 1.00 67 1.06 13 1.11 50 1.16 79 1.22 00 0.72
0.07 74 0.15 29 .22 60 0.29 71 .36 64 .43 40 .50 00 .56 44 0.62 75 0.68 94 0.75 0.80 94 0.86 77 0.92 50 0.98 13 1.03 67 1.09 13 1.14 50 1.19 79 0.75
0.02 92 0.10 74 0.18 29 0.25 60 .32 71 .39 64 .46 40 .53 00 0.59 44 0.65 75 .71 94 0.78 0.83 94 0.89 77 0.95 50 1.01 13 1.06 67 1.12 13 1.17 50 0.78
0.05 92 0.13 74 .21 29 0.28 60 .35 71 .42 64 .49 40 .56 00 0.62 44 0.68 75 .74 94 0.81 0.86 94 0.92 77 0.98 50 1.04 13 1.09 67 1.15 13 0.81
.00 81 0.08 92 0.16 74 .24 29 .31 60 .38 71 .45 64 .52 40 0.59 00 0.65 44 .71 75 0.77 94 0.84 0.89 94 0.95 77 1.01 50 1.07 13 1.12 67 0.84
0.03 81 0.11 92 0.19 74 .27 29 .34 60 .41 71 .48 64 .55 40 0.62 00 0.68 44 .74 75 0.80 94 0.87 0.92 94 0.98 77 1.04 50 1.10 13 0.87
0.06 81 0.14 92 .22 74 .30 29 .37 60 .44 71 .51 64 .58 40 0.65 00 .71 44 0.77 75 0.83 94 0.90 0.95 94 1.01 77 1.07 50 0.90
0.01 38 0.09 81 0.17 92 0.25 74 .33 29 .40 60 .47 71 .54 64 0.61 40 0.68 00 .74 44 0.80 75 0.86 94 0.93 0.98 94 1.04 77 0.93
0.04 38 0.12 81 0.20 92 0.28 74 .36 29 .43 60 .50 71 .57 64 0.64 40 .71 00 0.77 44 0.83 75 0.89 94 0.96 1.01 94 0.96
0.07 38 0.15 81 .23 92 .31 74 .39 29 .46 60 .53 71 0.60 64 0.67 40 .74 00 0.80 44 0.86 75 0.92 94 0.99 0.99
0.01 57 0.10 38 0.18 81 0.26 92 .34 74 .42 29 .49 60 .56 71 0.63 64 0.70 40 0.77 00 0.83 44 0.89 75 0.95 94 1.02
0.04 57 0.13 38 .21 81 0.29 92 .37 74 .45 29 .52 60 0.59 71 0.66 64 .73 40 0.80 00 0.86 44 0.92 75 1.05
0.07 57 0.16 38 .24 81 .32 92 .40 74 .48 29 .55 60 0.62 71 0.69 64 0.76 40 0.83 00 0.89 44 1.08
0.01 31 0.10 57 0.19 38 .27 81 .35 92 .43 74 .51 29 .58 60 0.65 71 .72 64 0.79 40 0.86 00 1.11
0.04 31 0.13 57 .22 38 .30 81 .38 92 .46 74 .54 29 0.61 60 0.68 71 0.75 64 0.82 40 1.14
0.07 31 0.16 57 0.25 38 .33 81 .41 92 .49 74 .57 29 0.64 60 .71 71 0.78 64 1.17
.00 50 0.10 31 0.19 57 0.28 38 .36 81 .44 92 .52 74 0.60 29 0.67 60 .74 71 1.20
0.03 50 0.13 31 .22 57 .31 38 .39 81 .47 92 .55 74 0.63 29 0.70 60 1.23
0.06 50 0.16 31 0.25 57 .34 38 .42 81 .50 92 .58 74 0.66 29 1.26
0.09 50 0.19 31 0.28 57 .37 38 .45 81 .53 92 0.61 74 1.29
0.02 00 0.12 50 .22 31 .31 57 .40 38 .48 81 .56 92 1.32
0.05 00 0.15 50 0.25 31 .34 57 .43 38 .51 81 1.35
0.08 00 0.18 50 0.28 31 .37 57 .46 38 1.38
0.11 00 .21 50 .31 31 .40 57 1.41
0.02 55 0.14 00 .24 50 .34 31 1.44
0.05 55 0.17 00 .27 50 1.47
0.08 55 0.20 00 1.50
しかしながら、これまでは2つの円錐プーリーが全く同じ場合のみを検討してきました。円錐プーリーが異なる場合よりも、このケースの方がはるかに頻繁に発生しますが、それでもなお、異なる円錐プーリーも十分に頻繁に発生するため、その段の直径を迅速かつ正確に取得するための便利な手段を確立することが望ましいと言えます。この目的のために、筆者は表IIIを計算しました。表の精度は実務上の要求を満たすのに十分であり、表中の数値は小数点以下第4位の単位（つまり0.0001以内）まで正確です。表の数値は段の直径ではなく、円錐プーリーの中心間の距離でこれらの直径を割った値であることに注意してください。言い換えれば、表の数値は、プーリーの中心間の距離が1単位の場合にのみ、段の有効直径となります。このように表の量を軸間の距離で表すことで、この表は互いの距離に関係なくすべての円錐プーリーに適用できるようになり、適切な表の量をプーリーの中心間の距離で乗算することで段差の有効直径が得られます。

表の説明と適用を行う前に、「有効直径」という用語について説明しておきましょう。有効半径は、周知のとおり、プーリーの中心からベルトの中心までの距離です。有効直径は、この有効半径の2倍であり、ベルトの実際の直径と厚さの合計に等しくなければなりません。

この表は、ベルトで連結された一対のステップの一方の直径（中心間の距離で割った値）が常に一番右の列に、その対応するステップが同じ水平線上にあり、かつ使用するベルトの長さに対応する縦の列に配置されるように設計されています。例えば、表の14列目が使用するベルトの長さに対応する場合、考えられる直径の組み合わせは次のようになります。

.71 18 .58 13 .42 .21 64 0.04 74
0.06 .24 .42 0.60 .72
この一連のペアのうち、上段は14列目から、下段は右端の列から取られており、各ペアの数値は同じ水平線上にあります。プーリーの中心間の距離が60インチの場合、上記のペアに対応する段差の有効直径は次のようになります。

42.7 1 34.8 8 25.2 12.9 8 2.8 4 保険
3.6 14.4 25.2 36.0 43.2 0
最初のペアの系列に60を掛けることで得られる値。これらのペアのそれぞれに均等にきつく締まるベルトの長さは、3.3195 × 60インチ = 199.17インチになります。

[I-162-163
]ベルトの厚さが7 ⁄ 32 = 0.22 インチの場合のこれらのステップの実際の直径を求めるには、先ほど示した有効直径から 0.22 インチを差し引くだけでよい。

42.49 34.66 24.98 12.76 2.62 で。
3.38 14.18 24.98 35.78 42.98
それは、実際の直径のペアの系列となるでしょう。

付属の表を用いて円錐プーリーの直径に関する問題を解くには、中心間の距離に加えて、ベルトの長さを表す列を決定するのに十分なデータが必要です。ベルトの長さは、その正確な長さを知ることが実用上あまり重要ではないため、めったに知られていませんが、おおよそ推定することはできます。そうすれば、既に述べたように、ステップの適切な直径の決定は非常に簡単な問題になります。ベルトの長さが不明で、かつ仮定されていない場合は、ベルトペアの2つのステップの有効直径を仮定することによって、間接的にベルトの長さを指定します。したがって、次の図（561）では、距離a bと、ステップのペアd 1 d 1、 d 2 d 2、 d 3 d 3および d 4 d 4のいずれかが与えられている場合に、ベルトの長さが指定されます。以下の例では、2 つのステップ ( d 1 d 1など) が与えられた場合に、ベルトの長さとそれに対応する直径の列をどのように求めることができるかを示します。

図561
図561。

例１．有効直径が与えられた場合

4.5 で。 9 で。 15 で。 21 で。 円錐形 A、
— — 15 で。 — 「 B、
そして、中心間の距離は50インチである。

円錐bの残りの直径が必要です。

この例では、与えられたペアのステップが等しいので、表の右端の列で15 ⁄ 50 = 0.30 を探します。これは上から 11 行目にあります。次に、この行に沿ってもう一方のステップの直径15 ⁄ 50 = 0.30 を探します。これは 10 列目にあります。したがって、この列の数値は、右端の列のステップの伴侶またはパートナーであるステップの直径として扱うことができます。

これで、4.5 インチ、9 インチ、21 インチの各ステップがそれぞれ属するペアの残りのメンバーを簡単に特定できます。4.5 インチのステップのパートナーを見つけるには、右側の列で4.5 ÷ 50 = 0.09 を見つけ、0.09 が配置されている水平線に沿って 10 列目まで進むと、0.4850 という数値が見つかります。0.4850 × 50 インチ = 24.25 インチが、4.5 インチのステップのパートナーの有効直径になります。

9 インチのステップのパートナーを見つけるには、以前と同じように、右側の列で9 ⁄ 50 = 0.18 を探し、次に 0.18 の水平線に沿って列 10 まで進むと、0.4113 × 50 インチ = 20.57 インチが円錐aの 9 インチのステップに必要なパートナーになります。

同様に、21 インチのステップのパートナーについては、0.1700 × 50 インチ = 8.5 インチとなります。したがって、有効直径は次のようになります。

4 0.5 で。 9 で。 15 で。 21 で。 円錐形 A、
24 0.25 20 .57 15 で。 8 0.5 「 B.
使用するベルトの厚さが0.25インチの場合、実際のステップの直径は次のようになります。

4.25 8.75 14.75 20.75 円錐形 A、
24.00 20.32 14.75 8.25 「 B、
ベルトの長さは 2.9425 × 50 = 147.125 インチになります。

例２．有効直径が与えられた場合

6 で。 12 で。 18 で。 24 で。 円錐形 A、
30 で。 — — — 「 B、
中心間の距離は40インチです。

円錐Bの未知の直径が必要です。

これまでと同様に、まず、6 インチ/30 インチのステップのペアをつなぐベルトの長さに対応する縦の列を見つける必要があります。右側の列に6 ⁄ 40 = 0.15 という数値が見つかり、次にその横の線に沿って対応する30 ⁄ 40 = 0.75 を探します。0.7500 と正確に等しい数値が見つからないため、補間する必要があります。補間方法に慣れていない人のために、表の中間列を見つける方法を詳しく説明します。前述の横の線では、16 列目に 0.7520 という数値があり、これは必要な 0.7500 より大きい値です。また、15 列目に 0.7014 という数値があり、これは 0.7500 より小さい値です。明らかに、必要な 0.7500 を含む中間列は、16 列目と 15 列目の間にあるはずです。必要な列が 16 列目からどれだけ離れているかを求めるには、次のように引き算します。

0.7520 0.7520
0.7500 0.7014
0.0020 0.0506
すると、分数.0020 ⁄ .00506 = 0.04 は、必要な中間列の位置をほぼ表します。つまり、その列から 16 列までの距離は、隣接する列 15 と 16 の間の距離の約4 ⁄ 100です。

この中間列の他の数値を見つけるには、列 16 と 15 の隣接する数値の差に 0.04 を掛け、その積を列 16 の数値から引くだけです。ただし、中間列の数値を隣接する列のいずれかに含まれる数と同じ数だけ見つける必要はありません。各円錐プーリーのステップの数と同じ数だけ見つけるだけで十分です。次に、円錐 aの 12 インチのステップに対応するものを見つけることで、これまでの説明を例示します。前と同様に、 12 ⁄ 40 = 0.30に対応する水平線を見つけ 、列 16 と 15 の数値 0.6413 と 0.5867 の差を取り、この差 0.0546 に 0.04 を掛けます。この積 = 0.0022 を 0.6413 から引くと 0.6391 となり、これは現在の問題のベルトの長さに対応する中間列の数です。軸間の距離 = 40 インチを掛けると、0.6391 × 40 = 25.56 となり、これは円錐aの 12 インチのステップに対応する円錐bのステップの直径です。

18インチのステップに対応するステップを見つけるには、同じ手順で水平線18/40 = 0.45を探し、次のように補間します。

0.5094 – (0.5094 – 0.4500) × 0.04 = 0.5070。

したがって、0.5070 × 40 インチ = 20.28 インチが、18 インチのステップに必要なパートナーとなります。

同様に、24インチのステップでは、

0.3500 – (0.3500 – 0.2840) × 0.04 = 0.3474、そして 0.3474 × 40 = 13.90。

したがって、有効直径は

6 で。 12 で。 18 で。 24 で。 円錐形 A.
30 25 .56 20 0.28 13 0.9 「 B.
[I-164]ベルトの厚さが0.20インチの場合の実際の直径は以下のとおりです。

5 0.8 11 0.8 17 0.8 23 0.8 円錐形 A.
29 0.8 25 .36 20 0.08 13 0.7 「 B.
ベルトの長さは以下のようになります。

[3.5080 – (3.5080 – 3.4137) × 0.04] × 40 インチ = 140.17 インチ

例３．有効直径が与えられた場合：

12 で。 18 で。 24 で。 30 で。 円錐形 A、
33 で。 — — — 「 B、
中心間の距離は60インチです。

円錐bの残りの直径が必要です。

12 ⁄ 60 = 0.20に対応する水平線は、0.18 と 0.21 に対応する水平線の間の 2 ⁄ 3の位置にあります。したがって、12 インチのステップに対応する数値33 ⁄ 60 = 0.5500 は、水平線 0.18 と 0.21 の間の2 ⁄ 3の位置にあります。次に、この2 ⁄ 3の線上に 2 つの数値を見つける必要があります。そのうち 1 つは 0.5500 より小さく、もう 1 つは 0.5500 より大きい数値です。表を調べると、これらの大きい数値と小さい数値は列 13 と列 12 にあることがわかります。2 ⁄ 3の線上の数値は、次のように見つけることができます。

13列目では、0.5750 – 2/3 (0.5750 – 0.5513) = 0.5592 となります。

12列目では、0.5213 – 2/3 (0.5213 – 0.4967) = 0.5049となります。

0.5592は2/3行目の数値で、0.5500より大きい値であり、0.5049は0.5500より小さい値です。この例のベルトの長さに対応する中間列の位置は、これまでと同様に簡単に求めることができます。それは次のとおりです。

0.5592 – 0.5500 = 0.0092 = 0.17。
0.5592 – 0.5049 = 0.0543
したがって、必要な列は列 13 に最も近い列で、列 13 と列 12 の 17/100 のところにあります。必要な列の他の数値を見つけるには、列 13 と列 12 の隣接する 2 つの数値の差に 17/100 を掛け、その積を列 13 の数値から引くだけです。たとえば、円錐aの 18 インチの段のパートナーの直径を見つけるには、列 13 と列 12 の数値 0.4750 と 0.4177 を見つけます。これらは 18/60 = 0.30 に対応する水平線上にあります。2つの数値の差 0.0573 に 0.17 を掛け、その積 0.0573 × 0.17 = 0.0097 を 0.4750 から引きます。この最後の差は 0.4653 となり、これが求める数値となります。ここで 60 を掛けると、円錐aの 18 インチの段に対応する円錐bの段の有効直径は 27.92 インチとなります。

24 インチのステップの相棒を見つけるには、同じ方法で進めます。水平線24 ⁄ 60 = 0.40 は0.39 と 0.42 の間の1 ⁄ 3の位置にあります。したがって、

13列目では、0.3900 – 1/3 (0.3900 – 0.3594) = 0.3798;

12列目では、0.3294 – 1/3 (0.3294 – 0.2975 ) = 0.3188;

そして、0.3798 – (0.3798 – 0.3188) × 0.17 = 0.3694。

したがって、24インチのステップに対応するステップに必要な有効直径は、0.3694 × 60 = 22.16インチになります。

同様に、30インチのステップのパートナーも取得します。

13列目では、0.2944 – 2/3 (0.2944 – 0.2600) = 0.2715となります。

12列目では、0.2300 – 2/3 (0.2300 – 0.1940) = 0.2060となります。

また、0.2715 – (0.2715 – 0.2060) × 0.17 = 0.2604、そして 0.2604 × 60 in. = 15.62 in. = 円錐aの 30 in 段と同じベルト ペアに属する段の直径です。

有効直径は以下のとおりです。

12 で。 18 で。 24 で。 30 で。 円錐形 A、
33 27 0.92 22 0.16 15 0.62 「 B、
ベルトの厚さが0.22インチの場合の実際の直径は以下のとおりです。

11.78 17.78 23.78 29.78 で。
32.78 27.70 21.94 15.40
ベルトの長さは以下の通りであることが判明した。

[3.2252 – (3.2252 – 3.1310) × 0.17] × 60 インチ = 192.55 インチ

前述のすべての問題において、一方の円錐にはすべての段差があり、もう一方の円錐には1つの段差があると任意に仮定したことに留意すべきである。円錐プーリーの直径に関する実際的な問題はすべて、最終的にはこの形式に還元でき、したがって、先に述べた方法に従って解決できることがわかるだろう。

補間が難しいと感じる方には、以下の手順が便利です。まず、必要なベルトの長さを概算し、その長さを円錐プーリーの中心間の距離で割ります。次に、表に示されている33種類のベルトの長さ（中心間の距離1単位あたり）の中から、先ほど求めた商に最も近いものを見つけ、その長さが表の先頭にある縦の列を、右側の列の対応する列とします。同じ水平線上にあるこれらの対応する列の番号が、ベルトペアの対応するステップ数となります。この表は非常に大きいため、ほとんどの場合、この方法を用いれば、補間を一切行わなくても、正確な値だけでなく、その他の点でも満足のいく値を得ることができます。

バックギアの歯は、一方の歯車の歯と他方の歯車の隙間の間に遊びがないように正確に切削する必要があります。なぜなら、加工対象が大径であるか、または硬い金属（そのため低速加工が必要）であるため、バックギア使用時の切削負荷はほぼ常に大きく、歯にかかる負荷もそれに応じて大きくなり、ライブスピンドルとバックギアスピンドルに一定のバネやたわみが生じるからです。加工対象のある部分で切削が行われない場合、工具が再び切削対象に接触すると、加工対象は工具に接触して静止し、歯車の歯の遊びとスピンドルのバネが解消されるまでその状態が続きます。その後、切削はジャンプして進み、加工対象に痕跡を残し、多くの場合工具を破損させます。切削が工具から離れる際にも、2回目のジャンプが発生し、加工対象に痕跡が残ります。歯車の歯がスピンドルの軸線に対して斜めに切削されている場合（そのような場合もある）、歯間の遊びによるこの跳ね上がりは、一定の遊び量によって増幅され、そのような歯車ではより大きなバックラッシュが生じる。

歯車の歯形は、常にインボリュート歯形であるべきであり、エピサイクロイド歯形であってはならない。その理由は以下のとおりである。エピサイクロイド歯による運動の伝達は、ピッチ円が完全に一致する場合にのみ完全に均一となるが、回転軸ジャーナルやベアリング、バックギア軸とそのベアリングなどの部品の摩耗により、時間の経過とともにこの状態が維持されなくなる可能性がある 。切削速度のわずかな変動であっても、加工物にそれに対応する痕跡が残る。インボリュート歯では、歯車のピッチ線が一致するか否かにかかわらず、伝達される運動は滑らかで均一であるため、ジャーナルやベアリングの摩耗によってその動作が損なわれることはない。

歯を斜めに切削する目的は、接触点が歯の一方の端からもう一方の端まで移動または転がるようにすることで、2つの車輪の中心線上でより密着した接触を維持することであり、これによりバックギアの振動によって生じる加工痕が除去されると考えられている。しかし、このような振動は歯の形状の誤差、およびエピサイクロイド歯の場合は、ギアがかかったときに歯のピッチ線が完全に一致しないことに起因する。

歯のピッチは、必要な強度を確保しつつ、摩耗や安全性を考慮した通常の余裕を持たせ、できるだけ多くの歯が連続的に接触するように、できる限り細かくするべきである。

図562
図562。

円錐スピンドルギアとバックギアを噛み合わせたり、バックギアをギアから外したりする様々な方法が用いられています。その目的は、バックギアを正確な深さまでギアに噛み合わせ、しっかりと固定すること、そしてオペレーターが旋盤の背面まで移動することなくギアを操作できるようにすることです。図562に示すようなスライドベアリングボックスが用いられることもあります。aはバックギアスピンドル、bはそのベアリングボックス、dはピンで、[I-165] 図示されている側は、バックギアが作動しているときにbを所定の位置に保持します。バックギアを作動停止させるには、 dを取り外し、bを後ろに押し戻し、dをb の右側の穴に挿入します。問題点は、 bの摩耗を吸収する手段がなく、装置を操作するために旋盤の背面に移動する必要があることです。

図563
図563。

別の計画としては、バックギアを軸方向に移動させ、ベアリング穴を焼き入れ鋼ブッシュで塞ぐ方法があります。この方法の利点は、正しく作られていればギアが確実にその状態を維持できることですが、いくつかの明確な欠点があります。まず、図 563 のピニオンa は、ベルトのためにbとcの間にスペースを確保するために、最小のコーンステップbよりも十分に大きくする必要があり、そのためdも通常よりも大きくする必要があります。次に、ギアスピンドルfがfのベアリングを貫通して突き出ており、これがワークをフェースプレートにチャックするために使用されるボルトの頭の邪魔になることがよくあります。スピンドルの軸方向の動きを固定する方法は次のとおりです。ヘッドの背面にはiでピボットするキャッチgがあり、ギアシャフトfには 2 つの溝があります。図に示すように、gはこれらの溝の 1 つにあり、 hはもう 1 つの溝にありますが、バックギアが入っているときは、g はhにあります。

図564
図564。

図564に示すように、単純な偏心ブッシュとピンが使用される場合があり、 aはスピンドルジャーナル、bは旋盤ヘッドにベアリングを持つブッシュ、dはbを調整位置に固定するためのテーパーピンです。

速度調整が多数可能な大型旋盤では、バックギアの出し入れ方法に関する様々な図解からもわかるように、他にも様々な構造が存在します。図573に示す パットナム旋盤の偏心運動は、バックギアのスピンドルが軸方向に移動する方式よりもはるかに優れています。なぜなら、前述のように、バックギアのスピンドルの端部が、ワークを大きな面板に固定するボルトの邪魔になることが多いからです。これは主に、旋盤の加工能力内で最大の直径のチャック加工ワークで発生します。

図565
図565。

図566
図566。

多くのアメリカ製旋盤では、回転主軸から運動を伝達する歯車機構の構造が、研磨などの目的で旋盤が高速回転しているときに交換歯車を動作から外し、歯の摩耗を防ぐことができるようになっている。また、送りねじまたはリードねじの回転方向を反転させる手段も備えている。この種の一般的な構造の例を図 565 に示す。この図では、駆動輪a は、図に示すように、バック ベアリングの内側にある。駆動輪 a は (ギアがかかっているときに) 一対の歯車を駆動し、そのうちの 1 つだけが図のbに示されており、この歯車がc を駆動し、 r、d、 i、sを介して送りねじを駆動する。車輪aとそれに関連する機構の側面図を図 566に示す。この図では、sは回転主軸を表し、rは図 565のrに対応する主軸またはシャフトである 。l はrを支点とするレバーで 、2 つのピニオンbとeを支えている。ピニオンbはeよりも直径が大きいので、bはc とeの両方とギアし（cは図565のホイールcに対応）、eはbのみとギアします 。

図567
図567。

図に示す位置でレバーl を操作した場合、 bもeもaとは噛み合わないため、静止状態になります。しかし、 図 567のようにレバーlを上げると、b は歯車a とcと噛み合い、 aからcへ動きが伝達され、歯車 e は遊動歯車として回転するため、c は旋盤の主軸と同じ方向に回転します。

図568
図568。

図569
図569。

図570
図570。

しかし、図568のようにレバーlを下げる と、ホイールeはaと噛み合ってaからの動きを受け取り、それをbに伝達し、cは 旋盤主軸の回転方向とは逆方向に回転します。レバーlを所定の位置に固定するために、ピンfがレバーlを貫通し、旋盤ヘッドに設けられた穴i、jに挿入されます。レバーlはヘッドの内側に配置される場合もあれば、図のように外側に配置される場合もあります。[I-166] 図569を見ると、図570に示す構造では送りねじの回転方向を反転させるために必要な追加の中間変速ギアを使用せずに、左ねじを切削できることが分かるだろう。

ピンfは、 lに取り付けられた小さなバネレバーによって操作される場合があり、その場合、手はlの端とバネレバーを同時に握り、fをhの穴から外し、それによってlを解放して操作できるようにします。小さなバネレバーへの圧力を緩めると、ピンfは、 hの反対側にある必要な穴に、手で操作することなく自然に収まります。

大型旋盤では、レバーlは通常、ヘッドhの端軸受の外側にあるスタッドに取り付けられます。

しかしながら、送り方向を変更する装置は、セラーズ旋盤のように旋盤のキャリッジから操作できる方が好ましい。そうすれば、送り方向を反転させる必要がある場合でも、作業者はキャリッジから離れる必要がないからである。

図571
図571。

駆動ギアdがバックベアリングの外側にある場合（図570参照）、旋回フレームはリードスクリューの軸を運動中心として旋回し、交換ホイール用のスタッドを受け入れるための2つのスロットを備えています。しかし、図571に示すように駆動ギアがバックベアリングの内側にある場合、旋回フレームは旋盤ヘッドを貫通するスピンドル（r、図565 ）から吊り下げることができ、リードスクリューと送り棒が旋盤のどちら側にあるかに関わらず、図571に示すように独立送り用のコーンもスピンドルに取り付けることができます。これにより、リードスクリューと送り棒の両方が旋盤の前面にある場合、駆動ギアを変更することなく、エプロン内の適切な機構によって送りをスクリュー切削から送り棒送りに、またはその逆に変更できるという利便性が得られます。

図572
図572。

画像サイズが大きい
（143KB）。図573
図573。

図572に示す旋盤は、マサチューセッツ州フィッチバーグのパットナム・ツール・カンパニーのSWパットナム氏の設計によるもので、バックギア用の円錐ピニオンと送り運動を駆動するための円錐ピニオンは、直径とピッチが同じであるため、 図573の歯車lは（点線で示されたレバーによって）どちらの歯車にもかみ合わせることができる。後者をシングルギアで使用する場合、どちらの歯車がlを駆動しても違いはないが、バックギアを取り付けてlを円錐ピニオンにかみ合わせると、その速度は円錐の回転速度に等しくなり、回転スピンドルの9倍の速度になるため、バックギアを使用しない場合よりも9倍粗いねじを切削することができる。これは、粗いピッチのウォームやねじを切削する際に非常に大きな利点となる。

図574
図574。

送り動作の方向を変更したり、送り動作を開始または停止したりする優れた方法が図574に示されており、これはエイムズ製造会社の旋盤の設計を表しています。

図において、aは旋盤コーンの小段差、b はバックギアを駆動するピニオン、c は送りギアを駆動するピニオンであり、dに動きを与え、d はeを駆動し、e はgに固定され、シャフトf上で自由に回転し、 g はh を駆動し、h はi を駆動する。クラッチjには、シャフトf上のフェザーcがはまるフェザーウェイがあり、クラッチが回転すると、c を介して j が回転する。kはjの溝にある円形のフォークであり、旋盤ベッドの前面に沿って走るロッドによって操作されるレバーによって作動する。このロッドにはスプラインがあり、ハブを持ちロッドを包み込むエプロンまたは送りテーブルに取り付けられたレバーが、スプラインにフェザーをはめ込むことによってロッドを部分的に回転させ、それによってkを作動させることができる。ここで、このレバーが水平になっていると仮定すると、クラッチj は図に示す位置にあり、d、e、 g、h、 iは回転しますが、fは静止したままです。しかし、レバーを持ち上げると、j はf上で横方向に移動します( kを介して) 。jのラグaがgのラグbに噛み合い、gがj を 駆動します。j はcを介してf を駆動し、f にはlにシフトギアが配置されているため、キャリッジが前進します。後退させるには、レバーを水平レベルより下に下げるか押し下げると、 k、したがってjが右に移動し、ラグa がiの ラグbに噛み合い、f が回転します。 [I-167]は、それぞれの矢印で示されているように、gとは逆方向の動きを するi によって駆動される。

送り動作をすべて停止させ、旋盤を研磨などのために最速で回転させるには、次の操作を行います。

mは管状でnに固定されており 、ホイールdのジャーナルベアリングとして機能する。mをスタッドoが貫通し、 pにノブハンドルが付いている。dのハブの端にはキャップがdに固定されており、 dはoに示された肩部とワッシャーとナットtの間に挟まれている。pを外側に引っ張ると、 oはmを 滑り抜け、 tを介してdがmの上を矢印の方向に 滑り、 cからギアが外れ、cで動きが停止する。

qは、交換ホイールを支えるスタッドのスイングフレームであり、rはqを 調整位置に固定するためのボルトです。sはhのジャーナルおよびベアリングです。

小型旋盤の送り動作が十分であるとみなされる場合（横送りおよび横送りの両方向で送りを行う代わりに）、[I-168] （パットナム旋盤のように）固定センターから回転センターへの方向に送り込むことができ、クロススライドでは一方向のみに送り込むことができる。

図575
図575。

図576
図576。

この種の送り動作の一例を図 575 および576に示す。fはスプライン付き送りスピンドルであり、羽根を介して、bにジャーナルベアリングを有する ベベルピニオンaを駆動する。ピニオンa は、ピニオンdと一体化したベベルギアcを駆動する。後者はギアfを駆動し、ギア f はピニオン k を駆動する。ピニオンkは、 fを保持するスタッドを支点とするレバーl上に支持されている。したがって、 l を操作することにより、ピニオンk はクロスフィードスクリューに固定されているピニオンpと噛み合い、ピニオン p を回転させて自動クロスフィードを実現する。

断面図に示すように、レバーlはk をpから外す位置にあり、クロスフィードスクリューはハンドルで手動で操作できます。mにはlのスロットがあり、カムまたは偏心カムが作動します。カムまたは偏心カムの一端はlに突き出ており、もう一方の端には丸いハンドルr (図 575) があり、これを回転させてlのその端を上下させ、kを作動させます。サドルまたはキャリッジを作動させるには、動作を次のように続けます。f の中心にはピニオンギア g があり、これがギアhを作動させます。ギアhはピニオンiと一体化しており、ピニオン i は旋盤ベッドに沿って走るラックと噛み合っています。

aからiへの動きが連続的であれば、キャリッジの送りまたはトラバースも連続的になりますが、fからiへの動きを中断できる手段が以下のように設けられています。手動のトラバースまたは送り機構が設けられています。図575 および576に示すように、 jはx上のハブにジャーナルベアリングを備えたスタッドによって支持され、ハンドルqを受け取ります。したがって、qを操作すると jが回転し、ギアhが作動します。ギアhにはピニオンiがあり、旋盤ベッドに沿って走るラックと噛み合っています。

大きな半径面に対してクロスフィード操作を行う際に必要となる、キャリッジを固定位置にロックするために、以下の装置が設けられています。nは、図に示すように、 x上のハブに固定されたスタッドであり、その頭部はhのリムと重なっています。そのリムの反対側には、同じスタッド上にワッシャーzが取り付けられており、その半径面もhのリムと重なっていますが、背面はレバーoのハブの半径面の対応する面取りに面取りされています（ oのハブは同じスタッドを支点としています）。したがって、oが押し下げられると、 oのハブの2面取り面がワッシャー zをホイールhの面に押し付け、リムの半径面がカラーnの面とワッシャー zの面の間に挟まれるため、hがしっかりとロックされます。レバーoの端を上げると、 zが解放され、hは自由に回転できるようになります。

これらの歯車とレバーに関しては、送り軸と横送り軸は一方向にしか移動できませんが、送り軸fの回転方向を反転させて送り方向を反転させるための手段が旋盤の主軸台に設けられています。fが 回転している間はa、c、 d、fも回転し、残りの動作はsがねじ上げられたときにのみ作動することがわかります。

ハンドルqから繊細な工具の動きを得るためには、jとiの間の動きをできるだけ小さくする必要があるが、現在製造されている多くの旋盤はこの点で不十分である。なぜなら、 qは単にベッドに沿ってキャリッジを移動させるために使用されるが（その場合はベッドの高速移動が望ましい）、旋盤に複合レストがなく、半径方向の面に軽い切削を行う際に工具をコーナーに送り込むためにも使用されるため、繊細な工具の動きを与えることができなければならないからである。

上記の欠陥のため、送りトラバースをギアに入れ、送りねじギアを他の交換ホイールから切り離し、手で回転させて細かい放射状の切削を行う必要がある場合がよくあります。複合スライドレストでは、ハンドルqの代わりにレストの上部を使用できるため、これらの注意は適用されません。

多くの小型旋盤には、昇降式工具台、または加重旋盤と呼ばれる工具台が備え付けられています 。

図577
図577。

図578
図578。

[I-169]加重旋盤用の昇降式レストの優れた例を図 577および578に示します。これらは Pratt and Whitney 旋盤の構造を表しています。aは旋盤のシャーで、その上をスライドピースb用のVスライドウェイrを備えたキャリッジがスライドし、もう一方の端にはガイドhが設けられています。クロス スライドsはb を支点としてdで回転し 、もう一方の端はガイドhの間に収まります。e には昇降ネジがあり、これを操作することで昇降式レストのその端を上下させて工具の高さを調整します。これにより、工具の切削深さを微調整する優れた手段も得られます。工具レストfはsにボルトで固定されています。

重りwはsから吊り下げられており、そのためsの一端をbに、旋盤をcに、cをaに保持します。もう一方の端では、重りはs をcに(昇降ねじeを介して ) 保持し、cをaに 保持します。クロスフィードナットnはsに固定されており、クロスフィードねじはハンドルgで操作されます。bにはVスライドウェイrが設けられており 、c上の 対応するVスライドr′上をスライドします。pはc上に鋳造された突起であり、kはbにねじ込まれたねじです。ねじkの端がpに当接すると、 s の動き、したがって切削工具tのワークへの動きが停止します。そのため、工具を適切な切削深さに調整すると、kがpにしっかりと当接するように操作され、各ワークの直径を測定する必要なく、連続するワークを同じ直径に旋削できます。nは送りねじqのナットを開閉するためのハンドルであり、zは手動送り移動用のホイールである。横送り移動の長さは、横Vスライドr′の長さによって決まる。

このタイプの旋盤は、摩耗によるスライドの遊びが生じないという利点があります。これは、重量によって部品が常に接触した状態に保たれるためです。しかしながら、その反面、スライドVsは、キャリッジの重量に加えて、重量wによる余分な摩耗を受けます。このタイプの旋盤は軽作業向けであり、単純な旋削加工よりも穴あけ加工には適していません。しかしながら、非常に便利であり、短時間で軽作業を行う場合、他のどのタイプの旋盤よりも多くの人に好まれています。

図579
図579。

図580
図580。

工具レストは取り外し可能なので、他の特殊なレストに置き換えることができます。図579と図580は、2つの工具を載せてワークピースを全く同じ長さに切断するための特殊なレストを示しています。ボルトdとe はレストaを昇降レストに固定するためのもので、cとcは2つの工具bを固定するクランプです。

画像サイズが大きい
（334KB）。図581
図581。

図581は、パットナム・ツール社のジブ付き昇降台の断面図を示しており、前部せん断部の下側にジブが設けられている。昇降ネジはボールジョイントによって回転する。重りの代わりにジブを用いることで、せん断部の両側をつなぐ横梁やリブをベッドに設けることができ、これによりベッドの剛性が大幅に向上する。

画像サイズが大きい
（107KB）。図582
図582。

画像サイズが大きい
（68KB）。図583
図583。

画像サイズが大きい
（106KB）。図584
図584。

図582、583、584は、ニューヨークのウィリアム・マンザーによる旋盤送り機構を示しています。この機構の目的は、2つの送り機構が同時に作動しないようにすることです。なぜなら、送り機構を一方の方向に動かすと、他のどちらの送り機構も作動しなくなるからです。もう1つの目的は、伝達機構をできるだけ直接的にすることで、実際に伝達に必要ない歯車の回転を避けることです。そして3つ目の目的は、送り機構が全く必要ないときに、エプロンから離れることなくすべての歯車を作動停止できるようにすることです。

これらの目的を達成するために用いられる手段は 以下のとおりである。

図582 において、fは独立送りスピンドル、sはリードスクリューを表します。fはスプラインで連結され、 a、a′、a′′を駆動します。a′′は一体型のスリーブで、aの円形ラック、 a′のベベルピニオン、a′′の2つ目のベベルピニオンから構成されています。このスリーブは、ピニオンbを回転させることで、 fに沿ってどちらの方向にも操作できます。図に示すように、a′ とa ′′はどちらもベベルホイールcとは噛み合っていませんが、bを右に回転させると a′がcと噛み合い、左に回転させるとa′′がcと噛み合います。cの回転方向は、 a′または a′′のどちらのピニオンがcを駆動するかによって決まり、これによって送り方向と横送り方向が決定されます。

送り機構のいずれも動作させる必要がない場合、スリーブは図示の位置にあり、aの円形ラックは回転するだけで、bおよびその他の部品は静止したままです。c と同じ中央ピンには、平歯車e′′を駆動するピニオン d があります。e と同じ中央ピンには、cおよびdと同じ中央ピンにあるgを駆動する歯車 f があります。歯車hは g に固定され、 gと共に回転し、i を駆動します。これらの歯車はすべて、キャリッジをどちらの方向にも送り出す動作時に、移動速度を減速する役割を果たします。

レバーkの先端には ギアjが取り付けられており、 lを支点として回転する。図示の位置では、 jはすべてのギアと噛み合っていないが、右に振ることでホイールiとホイールmに噛み合い、 iの動きをmに 伝達することができる。mと同じスピンドル上には ピニオンnがあり、旋盤ベッドに固定されたラックoに噛み合っている。これで自動送り機構が完成する。

[州間高速道路170号線]手動送りトラバースの場合、ピニオンpがm を駆動するために使用され、m はnに固定されます。クロスフィードは、レバーk を左に移動することで自動的に作動し 、ピニオンqと tの両方に噛み合います。qはクロスフィードスクリューに固定されています。jを 3 つの位置のいずれかにロックするために、レバーkにはスプリングロックピンrが設けられています。これは図 584に明確に示されており、旋盤の主軸台から見た歯車の不規則な部分を表しています。ピンrは、図示のらせんばねによって内側に押し込まれ、円錐形の端がエプロンに設けられた穴に嵌合します。これらの穴は 3 つあり、図 582の a b cに点線で示されています。ピンがa の位置にあるとき、レバーk、したがってホイール j (図 582)はギアからロックされます。穴bにあるときは、車輪jはiとmと噛み合ってロックされ、穴cにあるときは、車輪jはtとqと噛み合ってクロスフィードが作動する。

ピニオンbに対しても同様のロック機構が設けられており、 aを 作動させる。図582 では、 bはレバーであり、スプリングピンはr′′の位置にある。あるいは、図584を参照すると、xはbを駆動するピン上のxに固定されたレバーであり、r′はスプリングピンである。

リードスクリューのナットは、ギアに入っているか入っていないかにかかわらず、スクリューと同じ方法で固定されます。図583のx′は レバー、r′′はスプリングピンです。

図585
図585。

ねじ切り加工では、キャリッジを後退させながら切削工具をねじ山から引き抜く必要があり、適切な切削深さを得るために工具をどれだけ押し戻せばよいかを正確に把握するのはやや困難です。これを容易にするために、図585に示す装置（「アメリカン・マシニスト」誌より引用）が用いられることがあります。

これは、クロススライドdとハンドルハブbの間に挿入されたリングcで構成されており、ハンドルハブbにはジャーナルベアリングが取り付けられ、ハンドルハブbと共に回転する。最初の切削を行うと、c上のマークはd上のマークと一致し、最初の切削が移動している間、リングは（クロスフィードねじが右ねじであると仮定すると）図に示すように左に移動し、次の切削を行うためにハンドルを右に移動させる必要がある量だけ移動する。[I-171] 切削を行い、次の切削を行う際には、ハンドルを、バックトラバースのために工具を引き抜くために移動した距離だけ移動させ、さらにマークが一致するように十分な距離だけ移動させます。次に、2回目の切削を行う際には、切削時と同様にリングを再び左に移動させて、次のトラバースの切削深さを決定します。これを繰り返します。

クロスフィードねじが左ねじの場合、リング上のマークはd上のマークの左側ではなく右側に移動する必要があります。これは同じ目的を達成することは明らかですが、前述のチョークマークよりも正確です。実際、そのチョークマークも同様に使用でき、d上のチョークマークを残し、切削中にc上のチョークマークを消し、次の切削のために新しいチョークマークを作成します。

図586
図586。

ねじ切り加工用に特別に設計された旋盤で使用する別の装置を図 586 に示す。図中、a は横送りねじを表す。これはノッチ付きホイールbに固定され、通常の方法でホイール b によって操作される。cは、平穴によってねじaのジャーナルベアリングを提供する短いねじである。c は外側からねじ込まれ、嵌合するプレートがナットとして機能する。c はハンドル dに固定され、実際にハンドル d によって操作される。ハンドルまたはレバーには、囲まれたボックスf内で回転するキャッチeが設けられており、ボックス fには、キャッチをホイールのノッチに保持する手段、またはキャッチがホイールから離れた位置にあるときにキャッチをホイールから解放する手段も含まれている。したがって、レバーdを前後に動かすと、送りねじa 、ひいてはスライド レストが操作される。一方、キャッチをホイールbのいずれかのノッチに配置すると、ねじaとc の両方がレストを操作する。したがって、工具が加工物の直径に接触するように設定されると、キャッチeが持ち上げられ、送りホイール bが回転して、キャッチe がbの次のノッチに落ちるまで切削が行われ、その間 、レバーd はスタッドgに載っています。加工物が所定の距離まで切削されると、工具はdを移動させてスタッドまたはストッパーhに載るまで引き抜かれます。スライド レストが後退している間、e が持ち上げられ、bが回転してe が次のノッチに落ちるようにし、工具が再び前進し始めると、図に示すようにd がhからgに 移動され、工具の切削が行われます。

装置を使用する必要がないときは、 eは投げ出され、dはe の上に載り、フィードは通常どおり操作されます。

図587
図587。

ねじ切り加工時に工具の切削深さを調整したり、複数の部品を必要な直径に旋削加工する際に切削深さを調整したりするための、スライドレスト上のシンプルなアタッチメント。[I-172] 仕上げ切削によって行われる加工は図 587に示されており、bはスライドレストキャリッジ、e はクロス送りねじfによってスライドレストaが移動するクロススライドを表しています。図に示すように、ねじがレストにねじ込まれ、2 つの円形フライス加工されたエッジナットr pが取り付けられています。ねじは、セットねじsによって スライドeに沿って任意の位置に固定できる部品cを容易に貫通します。ナットrは、工具が作業面から離れているとき (バックトラバースのため)にcに当接するようにねじ上の位置に設定されます。一方、 p は2 つの方法で使用できます。1 つ目は、 cに当たったときにねじ山が必要な深さまで切削されるように設定し、ゲージを試さずにねじ山の深さを与えるストッパーとして機能させる方法です。2 つ目は、図 585のリングcと同じ目的で同じ方法で使用する方法です。

この装置をねじ深さを測るためのストッパーとして使用できるのは、工具が再研磨を必要とせずに複数の部品を切削できるような長さの加工に限られます。なぜなら、工具を研磨のために取り外すと、工具台から正確に同じ距離に工具をセットすることが不可能になり、その結果、pの調整が損なわれてしまうからです。したがって、ピッチと直径が同じねじを複数切削する場合は、ほとんどの場合、粗削り加工を行い、ゲージ直径よりわずかに高い位置でねじを切削して、仕上げ切削を行う方が良いでしょう。ただし、粗削り加工の場合でも、ナットpを使用して深さを調整することができます。

仕上げ切削では、工具を研磨し、必要な切削深さとなるようにpを調整し、各ねじ山を1回通過させるだけで仕上げ加工を行うことができます。これにより、工具の寿命が延び、再研磨やそれに伴うpの再調整なしに、より多くのねじ山を仕上げ加工することが可能になります。

ナットpは、複数の平らな部品を同じ直径に旋削するためにも同様の方法で使用できることは明らかである。

図588
図588。

しかしながら、この種の装置においては、図588 に示す2つの調整ナットpとqを使用するのが好ましい。qはねじで締め付けてねじ付きスタッドをしっかりと掴むことができるクランプナットである。qは、pがそれに当たったときに、ナットpとqが許容する限り奥に移動させたときに、工具が正しい直径に切削されるように調整される。2番目のナットpの使用方法は次のとおりである。最初の切削が行われ、pをクランプcの面にちょうど当たるまでねじ込むことができると仮定する。次に、キャリッジが移動している間に、pをqに向かって十分にねじ戻して次の切削を行うことができ、これを繰り返すことで、pは荒削りの深さを調整するために使用され、qは仕上げ切削の深さを調整するために使用される。

スライドレストへの送り動作は、スターフィードと呼ばれる方法で代用されることがあります。その動作原理は次のとおりです。ボーリングバーまたはスライドレストの送りねじの外端に、星形をしていることからスターと呼ばれる鉄板が取り付けられます。送りがスライドレスト用の場合、旋盤のフェースプレートまたはその他の回転部品にピンが固定されます。このピンは、回転中にスターを通過する際にスターの翼の1つに当たり、次の翼が次の回転でピンに当たる位置に移動するように、スターを回転させます。送りが回転ボーリングバーに適用される場合、構造は同じですが、この場合はピンは固定されており、スターはバーの送りねじとともに回転します。

図589
図589。

図589には、スライドレストに取り付けられたスターフィードが示されています。aはスライドレストで、その先端にスター bが取り付けられた送りねじの端にあります。cは旋盤のフェースプレートに取り付けられたピンで、回転するとスターの翼の1つに当たり、スターを部分的に回転させ、それによって送りねじを動かします。送りねじの回転量は、スターのサイズと、ピンcが描く円とスターの翼の両端が描く円との交差距離によって決まります。したがって、 d eで示される円はピンcの軌跡を示し、 f hはスターの頂点の軌跡 を示し、 fからgまでの距離は、 一方の円と他方の円との交差量を示します。したがって、cが1回転するごとに、スターの腕または翼が点gから点fまで移動し、この場合、これは1回転の6分の1になります。より多くの送りが必要な場合は、ピンcを移動させて、 d eよりも小さな円を描くようにし、f h との交差をより大きくすることで、スターが回転する距離が長くなり、翼を一つおきに接触させて送り量を倍増させることができます。

点fと点gはどちらもスライドレストの送りねじの水平レベルより下にあるため、ピンcのスターウィング面上でのスライド運動は中心から点に向かう方向になります。これは、ピンの接触が最初に中心に近づき、次に中心から離れる場合よりも動きが容易で摩擦が少ないため、好ましいと言えます。この点は、すべての歯車機構に等しく当てはまります。スター送りは、スターが歯車を表し、ピンが歯車またはラックの歯を表す歯車機構の一種であり、その運動線が円か直線かによって対応します。

スターフィードを設計する際には、送りねじのピッチが最も重要であることは明らかです。たとえば、スライドレスト送りねじのピッチが1インチあたり4で、旋盤24回転ごとに工具を1インチ送りたいとします。この場合、ねじが1回転するとレストが1/6インチ移動し、ピンcが1回転するとスターが1/6回転移動するため、スターには6枚の羽根が必要になります。4 × 6 = 24です 。非常に粗い送りを実現するには、スターアタッチメントと送りねじの間に2つの増倍歯車を配置する必要があり、小さい方の歯車を送りねじに取り付けます。

図590
図590。

ヨーロッパ設計の旋盤の多くでは、送り機構またはその一部が、[I-173] オーバーヘッドシャフトによって駆動されるラチェットハンドルによって作動し、そのアームは前後に揺動する。例えば、図590は旋盤であり、クランクディスクにはアリ溝にピンpが設けられており、オーバーヘッドシャフトを揺動させる。シャフトのアームからはチェーンが取り付けられており、このチェーンはクロスフィードスクリューに示されたラチェットハンドルに接続できる。このハンドルをチェーンが引き上げる際に、重りはそのハンドルを下方に保持する役割を果たす。送り量を調整するには、ピンpをaの溝内で調整するか、チェーンをラチェットアームの長さに沿って異なる位置に取り付けることができる。重りにはセットスクリューが設けられており、ラチェットアームに沿って任意の位置に設定できる。

工具保持装置。—おそらく、アメリカの旋盤において、切削工具を保持する装置ほど多様な構造を持つ部品はないでしょう。軽作業で、工具の位置を頻繁に変更する必要がある場合の旋盤の要件は、旋盤が適切に駆動できる最大限の重切削を行うことを目的とした旋盤の要件とは全く異なります。後者の場合、切削刃が工具ポストからかなり離れた位置にある工具（ボーリング工具の使用時に時々発生する）の要件とは異なります。前者の場合、1本の保持ネジで十分であり、工具を素早く挿入し、高さを調整し、左右どちらかに設定できるという利点があります。また、可動範囲が広いため、平行切削を行った工具を位置を変えて正面切削を行うことができる場合が多く、横方向の調整範囲が限られている場合はそうはなりません。

第1巻 工具保持および調整装置。 図版VII。
図591 図592 図593
図591。 図592。 図593。

図594 図595 図596
図594。 図595。 図596。

図597 図598 図599
図597。 図598。 図599。

図600 図601 図602
図600。 図601。 図602。

図603 図604 図605
図603。 図604。

図606
図606。 図605。

自動送り機構を備え、複式レストのない一般的なアメリカ製旋盤の場合、通常はツールポストが使用され、レストには図577に示すようなT溝が設けられます。これにより、ツールポストをツールレストの左右に移動させ、必要な位置に旋回させることができます。このようなツールポストに関連して、工具の切削刃の高さを容易に調整できるように、さまざまな工夫が用いられます。例えば、図591では、ツールポストはカップ状のワッシャーwで囲まれ、ツールポストの溝にはジブgが通っており、このジブgを溝内で前後方向に移動させることで、工具先端を上下させることができます。

これに対する反論は、工具が平行に持ち上げられていない、つまり適切な水平位置から突き出てしまい、工具のクリアランスが変化し、工具の刃先を形成する角度が加工物に対して不適切な位置にあるため、切削性能が損なわれるという点である。この点については、後ほど旋盤切削工具について説明する際に詳しく述べる。

この形状の改良版は、ジョン・E・スウィート教授によって指摘されており、その装置を図592に示す。この装置では、ワッシャーまたはリングが丸みを帯びており、ジブの底面がくぼんでいるため、切り屑や汚れが大部分落下する。また、ツールポストを振るたびに、ジブがワッシャーに付着した汚れを押し出すように作用する。

図593に示す設計では、工具はテーパー状の2つのワッシャー wの上に載っており、これらのワッシャーの1つを回転させることで高さが調整されます。工具先端を下げるための動作限界は、ワッシャーの2つの薄い面を合わせ、工具の切削刃と同じ側の工具支柱に配置したときに得られ、工具先端を上げるための動作限界は、ワッシャーの厚い面を合わせ、工具先端に最も近いときに得られることは明らかです。

ここでも工具は水平から外れてしまうため、この問題を解決するために、図 594に示す段付きワッシャーを使用できます。このワッシャーの反対側の段の高さは同じです。これにより、工具を水平位置からずらすことなく上下させることができます。ただし、段の高さよりも細かい調整はできないという欠点があり、調整を微調整するために高さをわずかに変えると、工具の上下動の範囲がそれに応じて制限されます。別の形の段付きワッシャーを図 595 に示します。このワッシャーでは、2 つの段の高さは同じではありません。同じ 2 つの段をワッシャーを 1 回転させるだけで工具の高さを変更できるため、調整範囲が広くなります。ただし、2 つの欠点があります。まず、調整量が最も少ないのは、段の高さの違いによるものです。そして第二に、ツールを持ち上げるとワッシャーをある角度で掴むため、ツールがワッシャーの面の全幅にわたって支えられず、本来あるべき状態にならない。

工具が水平から外れて投げ出されるすべての装置に共通する欠陥は、固定ネジが工具にきちんと固定されないことであり、その結果、工具ポストから大きく突き出たボーリング工具を保持するために必要なように非常にしっかりとねじ込むと、図596のようにネジの端が広がったり、曲がったりする可能性がある。

図597に、非常に便利な工具調整装置を示す。これは、ねじ付きリングnとねじ付きブッシュmから構成されており、工具の高さは、一方を他方の中でねじったり緩めたりすることによって調整される。

これに対する反論は、垂直方向の高さが非常に大きいため、必ずしも設置できるスペースがあるとは限らないという点である。例えば、小型旋盤の複合スライドレストなどでそのような問題が発生する。

そのため、これらのレストでは、工具ポストがスロット内に収まっている場合に非常に便利な、単一のワッシャーがよく使用されます。これにより、必要に応じて工具ポストをレストの左右に移動させることができます。しかし、工具ポストの位置が固定されている場合、工具がてこの作用を受ける点p (図 598)が遠すぎるため、切削時の圧力によって工具が曲がったり、跳ね返ったりする危険性があります。

[I-174]図 599は、大型旋盤の複合レストで使用される昇降装置を示しています。レストの上部にはハブhが設けられており、外側にねじ山が切られてリングナットrが取り付けられています。リングナットrの周囲には、ナットを操作するためのピンを通すための多数の穴が開いています。ツールポストはハブの中央に配置されています。工具が緩んでいるときは、リングナットを手で操作することも、工具を軽く握ってピンでリングナットを操作することもできます。この装置では工具の水平が維持されます。リングナットの直径が大きいため、工具はレストの端付近まで支えられ、非常に繊細な高さ調整が可能です。ただし、リングナットとハブの深さの関係で、このような装置は大型旋盤にのみ適しています。

小型のスライドレストには、図600に示すような装置がよく見られます。これは、工具用の座面が切削されたホルダーhで構成されており、この座面は、工具として使用される鋼片に一定の角度を与えるように傾斜していると同時に、工具をホルダー内で軸方向に移動させて高さを調整できるようになっています。しかし、工具を上げるにはホルダーを通して工具をどんどん押し込む必要があるため、ホルダーを長くして工具を工具ポストに通せるようにしない限り、小型の工具を使用する際には望ましいほどしっかりと支えられません。また、工具鋼を研磨してホルダーの溝にぴったりと嵌め込まない限り、工具を横方向に支えることはできません。

図601 には、正確な調整を可能にする2つの逆さくさびが示されていますが、くさびに大きなテーパーがあると、工具を固定したときに端方向に動いてしまうため、調整範囲は限られています。

図602は、小型旋盤の複合レストに便利な装置を示しています。この装置は、中央の支柱を支点として回転するホルダーと、2本の工具固定ネジで構成されており、回転させて工具を任意の位置にセットすることができます。同様の装置を図603に示します。この装置では、中央の支柱aに工具を受け入れるためのスロットがあり、また、ナットnで保持されたプレートcが取り付けられています。プレートcには、レストの上部に当接する工具固定ネジbとb’が設けられています。この装置の上面図を図604に示します。プレートcは回転させて、レストの両側の任意の位置に工具をセットすることができます。

モーズレーのスライドレストでは、図605に示すツールクランプが使用されています。ネジaはツールを適度にしっかりと固定するために使用され、ネジb（その両端がスライドレストの上部に当接する）を1回転させると、クランプcがレバーとして動き、ネジaが支点となるため、ツールが非常にしっかりと固定されます。

図607
図607。

図606および図607は、ホイットワース工具クランプを示しており、そのクランププレートは4本のスタッド上で回転し、内側の端部は工具鋼の高さと同じ高さのブロックによって支持されている。

図608
図608。

図609
図609。

図610
図610。

図611
図611。

図608、609、610、611は、発明者の名前から名付けられた「Lipe」ツールポストを表しています。クロススライドの上部は円筒形で、円筒形のステムを持つツールポストを受け入れるための穴が開けられています。ツールポストの円筒部分は垂直に分割され、2つのリップがあり、ボルトdは一方のリップを通り、もう一方のリップにねじ込まれます。そのため、ボルトdを操作することでツールポストをしっかりと固定したり、解放したりすることができ、ツールポストに固定されたツールを必要な位置に回転させることができます。これは、ツールの高さを調整する前にツールがポストにしっかりと固定されるため、通常のツールポストでよくあるように、セットスクリューを設定することによって高さが変わることがないという大きな利点があります。ツールポストの形状から、軽作業の場合は1本の止めネジだけでツールを固定でき、重作業や穴あけ作業の場合は2本の止めネジで固定できます。いずれの場合も、ツールはレストの端までしっかりと支えられます。

図608は、工具をワークドライバーに近づけて作業する必要がある場合に、1本のネジで固定された工具の位置を示しています。 図609では、センター間で作業する場合に必要な位置に工具が固定されていますが、両方の止めネジが使用されています。図610は、2本の止めネジを使用してボーリング用に工具が固定されている様子を示しています。図611は、同じ目的で工具が1本のネジで固定されている様子を示しています。1本のネジで固定した場合でも、2本目の止めネジの利点は、ポストの使いやすさを損なうことなく得られることがわかります。止めネジを1本または2本使用する場合でも、ボーリング工具は八角形の鋼棒1本から鍛造でき、図610のeに示すような溝付きの部品に取り付けることができます。この部品は、工具を受け入れて保持するように設計されています。周知のとおり、穴あけ工具は鍛造も旋盤での調整も最も面倒なものであり、そのため、他に適切な工具が手元にない場合や、新しい工具を作るのが高価な場合は、軽量の工具が使われることが多い。しかし、工具を鋼の塊から鍛造できる場合は、これらの問題は解消され、十分な数の工具を用意できるため、通常のサイズの穴であればいつでも適切な工具を見つけることができる。その目的は、穴あけする穴にできるだけ剛性の高い工具を使用することである。[I-175] 工具の水平を維持する機能は、穴あけ作業において非常に重要です。なぜなら、工具の高さを調整するために水平からずらす必要がある場合、穴が深いと工具が穴口に当たってしまうからです。この問題は、角鋼から鍛造された穴あけ工具でも頻繁に発生します。これは、丸みを帯びたステムが左にテーパー状になっているためです。テーパーの最も大きい端は、通常、工具台に最も近い位置にあります。したがって、八角鋼を使用し、高さ調整時に水平を維持できること、さらに工具が工具台の端までしっかりと支えられ、工具台が工具台と一体化するように固定されていることは、非常に重要な利点となります。

図612
図612。

図612に、大型旋盤によく見られる装置を示す。2つのクランプは外径旋削用の位置で示されており、穴あけ工具を保持する際には（図中の位置に対して直角になるように）位置が変更される。ボルトは螺旋ばねで覆われており、クランプを支えている。

図613
図613。

図613および614は、ブラウン・アンド・シャープ社製小型ねじ切り盤で使用される工具ホルダを示しています。 図613のフロントレストでは、部品rに2本の調整および工具把持ねじsが取り付けられ、その上にジブgが載り、さらにその上に工具が置かれます。工具ポストスロット上部の表面eは湾曲しており、工具の頂部と一点でのみ接触するようになっています。ここでは工具はジブの全長にわたって支持され、工具ポスト上部には止めねじがないため、工具の視界がはるかに良好になります。

図614
図614。

図614は、レストの背面で使用されるツールポストを示しており、部品 bはツールポストのスロットを貫通しています。ツールは、ネジeの上部とbの上部 fに載り、止めネジ sで固定されます。したがって、ツールの高さは、 bにねじ込まれたネジeによって調整されます。止めネジsは、レストの背面にあるため、作業の視界を妨げず、同時にアクセスしやすいため、この場合問題はありません。

旋盤のキャリッジを移動させるためのねじが、平面送りに使用される場合は送りねじと呼ばれ、ねじ切りに使用される場合はリードねじと呼ばれる。

リードスクリューは、摩耗をできるだけ防ぐために、ねじ切り専用に使用すべきである。特定のサイズの旋盤で切削されるねじの大部分は比較的短いため、[I-176] 旋盤の長さに比例して、キャリッジまたはサドルが短いワークを移動する際に作動するリードスクリューの部分が最も摩耗し、もう一方の端は摩耗が最も少なくなるため、摩耗を均一化するために、旋盤内でスクリューとそのベアリングを両端で交換できるように設計することは珍しくありません。したがって、リードスクリューを両端で回転させて摩耗を均一化することで、スクリューの長さの中央部分が最も摩耗が少なくなり、したがって最も真直度が高くなります。そのため、リードスクリューの一方の端を一般的な作業に使用し、もう一方の端を反転させて、非常に正確なピッチが求められるスクリューにのみ使用するのが良いでしょう。

摩耗をできるだけ回避するために、送りナットは、都合の良い限り送りねじの長い部分を包み込むようにし、送りねじよりも摩耗しやすい材質、つまり送りねじの摩耗をできるだけ軽減する材質にする必要があります。ナットの摩耗は両端で均等であるため、ねじ山の片側が摩耗してもピッチは変わりません。したがって、摩耗の程度に関する唯一の考慮事項は、ナットの交換費用と、送りねじに噛み合ってから旋盤のキャリッジを動かすまでに発生する時間の長さであり、この時間はナットのねじ山が摩耗するにつれて長くなります。高速回転時や旋盤がシングルギアの場合、送りねじの回転が非常に速いため、キャリッジが送り出すまでにあまり時間はかかりませんが、バックギアが最低速度で動作している場合は、ナットの摩耗による時間のロスは重要な問題となります。

旋盤によっては、送りねじはねじ切りだけでなく、独立した送り動作にも使用されます。これは、送りねじに沿って溝またはスプラインを切削することで実現されます。これにより、レストキャリッジのエプロンにジャーナルベアリングを備えたウォームが送りねじを包み込み、フェザーファストを介してウォームギアに駆動されます。ウォームギアから得られた動きは、適切なギア機構を介してラックピニオンに伝達されます。

スプラインはねじ山よりも深く切削されているため、スプラインの摩擦によってねじ山が摩耗するのを可能な限り防ぐことができる。

リードスクリューが長い場合は、自重で垂れ下がるのを防ぐために支持する必要があります。場合によってはリードスクリューは支持されます。[I-177] セラーズ旋盤のように、全長にわたって溝が設けられている場合もある。その他の場合では、Vスライドから吊り下げられ、ベッドに沿って移動可能なベアリングが用いられる。

送りねじとナットは、できるだけキャリッジの中央付近に配置することが望ましい。そうすることで、できるだけ短いてこの力でキャリッジを引っ張り、キャリッジが傾いたりねじれたりするのを防ぐことができる。しかし、旋盤の刃の中間に配置することは現実的ではない。なぜなら、その場合、加工物から切り屑などがねじとナットに落ち込み、ねじとナットが過度かつ急速に摩耗してしまうからである。

一般的に、リードスクリューは旋盤の前面または背面に配置されますが、より望ましい位置を考慮すると、次のようになります。

送りナットは、当然ながら送りねじと軸方向に常に正しい位置にあるべきです。なぜなら、キャリッジの前部が重量増となるため、キャリッジと旋盤のシャーは前部で最も摩耗し、その結果、キャリッジは自身の摩耗量とシャーの摩耗量に応じて低下するからです。送りねじを使用して送りを行う場合（本来はそうすべきではありませんが）、ナットはキャリッジとシャーと同時に摩耗するため、ねじのアライメントは損なわれません。しかし、独立送りの場合、キャリッジの移動のごく一部しか送りねじによって行われないため、独立送りによる摩耗でキャリッジが低下し、送りねじを使用する段階になるとナットがキャリッジと正しく位置合わせされなくなります。したがって、キャリッジとシャーの摩耗が最も少ない後部に送りねじを配置するのが明らかに望ましいと言えます。さらに、これによりキャリッジ前面にかかるナットなどの重量が軽減され、前後の摩耗が均等になる傾向があり、同時にナット操作装置がシャーの前面から背面に移されるため、前面のハンドルの数が減少し、小型旋盤での複雑さを回避できます。

旋盤のリードスクリュー― リードスクリューのピッチは世界中でインチ単位で表されます。つまり、すべての旋盤のリードスクリューは、長さ1インチあたりに一定数のねじ山があります。

送りねじには通常、一般的な形状の角ねじ、または側面が約15度の角度を持つねじが設けられており、これにより送りナットの2つの半分が互いに接触して摩耗を吸収できるようになっている。Vねじや側面が角度を持つねじでは、送り応力によって送りナットの2つの半分が押し離される傾向があり、そのため送りナットの作動機構に角ねじにはない応力がかかることは明らかである。さらに、Vねじでは、ねじ切り時に手動でキャリッジを戻した後、キャリッジを誤った位置にロックする可能性が高くなり、その結果、中間ねじや不適切なねじを切削するリスクが増大することも示されている。

図615
図615。

例えば、図 615では、送りねじのピッチが 1 インチあたり 3 ねじで、歯車がワークに 1 インチあたり 6 ねじを切るように配置されています。下側の歯車は上側の歯車の 2 倍の歯数を持っているため、上側の歯車が 1 回転する間に下側の歯車は 半回転し、送りねじはワークが 1 回転するごとに 半回転することは明らかです。ここで、工具の先端が空間aの反対側にあり、ナット (この目的に必要なのは 1 つのねじ山のみであると仮定します) が空間dの反対側にあるとします。さらに、旋盤が 1 回転し、ワーク上の空間bが空間aの位置に移動したとします。あるいは、本来あるべきように、a の位置は工具の真前にまだありますが、送りねじは半回転し、ねじ山の頂点eが送りナットの反対側に位置します。これは、図のtとnの工具とナットの位置を示しています。そのため、旋盤のキャリッジを横方向に動かさない限りナットはかみ合わず、工具は加工物のねじ山の片側にずれてしまう。しかし、加工物がさらに一回転すると、送りねじと加工物が再び工具とナットが適切にかみ合う位置に戻り、この場合、工具は常にナットがロックされる適切な位置に収まることになる。

しかし、リードスクリューのねじ山が四角形で、ナットのねじ山がリードスクリューのねじ山に正確に適合して完全に埋まるように設計されていた場合、ナットはかみ合わないことは明らかである。[I-178] 旋盤が1回転するまでリードスクリューを回すと、工作物は2回転したことになるので、工具は最初の工具移動で切削された溝またはねじ山の一部に沿って適切な位置に収まる。

図616
図616。

図616では、1インチあたり5本または奇数本のねじ山を切削するようにギアが取り付けられた同じリードスクリューを示しています。ツールとナットは適切にかみ合う位置にあるように示されていますが、ナットが外れた状態で工作物が1回転すると仮定すると、この間にリードスクリューは3/5回転します。そのため、ナットは適切にかみ合う位置にありません。なぜなら、空間bは図中の空間aの位置を占めるように前方に移動しているにもかかわらず（つまり、ツールの先端のかなり前方に空間があるにもかかわらず）、ナットの先端がリードスクリューのねじ山の底の反対側にないため、ナットは適切にかみ合わないからです。工作物が2回転し、空間cがaの位置に移動すると、リードスクリューは6/5回転または1 1/5回転し、ナットは適切にかみ合うことができません。旋盤が3回転すると、リードスクリューは1 4/5回転しますが、ナットはまだねじ山の片側にずれており、正しくロックされません。工作物が4回転すると、リードスクリューは2 2/5回転しますが、ナットは正しくロックできる位置にありません。しかし、工作物が5回転すると、リードスクリューは3回転し、ねじ山は図と同じ位置に戻り、工具ナットと送りナットの両方がそれぞれのねじ山の正しい位置に収まります。ただし、リードスクリューのねじ山がV字型だからといって、ナットがリードスクリューの5回転ごとに1回しかかみ合わないというわけではありません。もしそうであれば、ナットを不適切な位置でロックすることは不可能になるからです。

図617
図617。

例えば、図 617では、図 616 と同じワークピースとリードスクリューがあり、図に示す位置で工具を使用して最初の溝aが切削され、ナットがマークされた位置 1 でかみ合っているとします。ここで、ナットが外れ、ワークが 1 回転すると、リードスクリューはこの回転中に3/5回転し、リードスクリューに対するナットの位置は位置2のようになります。次に、ナットがリードスクリューのねじ山に押し込まれると、くさびの原理により、キャリッジが右に十分に移動してナットがねじ g に完全にかみ合うようになり 、工具はねじbに 2 番目の溝を切削します。次にナットをねじ山gから引き抜き、工作物をもう1回転させると、ナットは位置2のときと全く同じ位置でリードスクリューのねじ山に留まり、ナットをねじ山hに押し込むと、キャリッジが再び右に押し込まれ、3番目のねじ山cが切削されます。ナットを引き抜き、工作物をもう1回転させてから再びナットをかみ合わせるという操作を繰り返すと、ナットはねじ山kに収まり、4番目のねじ山dが切削されます。しかし、この操作を再度繰り返すと、ナットは位置5になり、ねじ山、あるいは正確には空間lに引き込まれると、工具は再び溝aに落ち込みます。こうして、リードスクリューと同じピッチを持つ4つのねじ山ができます。これら4つのうち2番目（b ）は、リードスクリューのピッチの2/5に相当する量または距離だけ、 ねじaの左側に落ちます 。これは、位置2からナットをリードスクリューに押し込む際に、スライドレスト、したがってツールが リードスクリューのピッチの2/5だけ右に移動するためです。3番目のねじcも、位置3からねじhにねじをはめ込む際に、スライドレストが再び（その量だけ）右に移動するため、ねじbの左側にリードスクリューのピッチの2/5に相当する量だけ落ちます。4番目のねじdも、同じ理由で同じ量だけねじcの左側に落ちます。

しかしこの場合も、以前と同様に、送りねじが四角ねじで、ナットのねじ山が送りねじのねじ山の間の隙間を完全に埋めていた場合、ナットは2、3、または4回転目のワーク回転でかみ合うことができず、したがって、送りナットが外れて旋盤のキャリッジが手動で戻されたとしても、偽のねじ山b、 c、およびdは切削されなかったはずです。

図618
図618。

さて、工作物上の 2 つのねじ山の長さが、工作物が 1 回転する間にリード スクリューが進む量よりも小さいと仮定し、リード スクリューがV字型のねじ山を持っている場合は、状況が変わります。たとえば、図 618では、リード スクリューのピッチが 3 で、それぞれ 12 および 13 のねじ山を切削します。13 のねじ山の場合、工作物に最初の切削が行われ、工作物が 1 回転している間に送りナットが解除されると仮定すると、リード スクリューは 3/13 回転し、リードスクリュー上の 点a が点bまで移動し、ナットの点nはねじ山に収まったままで、以前と同じねじ山に噛み合い、2 番目のねじ山は切削されません。次にナットを解放し、工作物をもう 1 回転させてからナットを再び閉じると、操作は次のようになります。[I-179] 以前はそうであったため、エラーは発生せず、以下同様です。さらに、ナットが外れた後、旋盤が2回転すると、リードスクリューは6/13回転、つまり半回転未満になり、閉じるとリードスクリューの同じねじ山に戻り、正しい加工が行われるとします。しかし、ナットが解放された後、加工物が3回転すると、リードスクリューは9/13回転し、ナットはリードスクリューのねじ山の右側に落ち、閉じると旋盤のキャリッジが右に移動し、工具が2番目のねじ山を切削します。すると、最初のねじ山で発生したのと同じ操作が、次の3回の試行で2番目のねじ山でも発生し、次の7回目の試行で3番目のねじ山が切削され、次の3回の試行で再び操作されます。11回目の試行で4番目のねじ山が切削されますが、次の3回の試行では工具は再び最初に切削された溝に入り、加工は正しく進行します。 12本のねじ山の場合、1回目と2回目の試行で切削されたねじ山は正しいものとなる。3回目の試行では、ナットがリードスクリューの溝cに収まり、キャリッジが切削されるねじ山のピッチの2倍の距離だけ右に移動するが、工具は4回目と同様にワークの同じ溝に落ち込む。5回目の試行ではこのプロセスが繰り返され、以降も同様に繰り返されるため、2本目のねじ山は切削されない。

図619
図619。

ここで注目すべきは、図のようにリードスクリューと切削するねじ山を描き、図示の点線を描画すると、最初の試行でリードスクリューのねじ山の底とワークに切削された溝の両方に一致する点線は、ナットが自然に適切な位置に落ち、工具が正しい溝に落ちる場合を表し、ナットが押し込まれるとリードスクリューの溝に収まり、その溝の底が最初のねじ山から引かれた線に一致する場合、人工的にナットを着座させる際にスライドナットに与えられる動きによって得られる結果が正しいものになるということです。図619は、1インチあたり偶数個のねじ山を持つリードスクリューを表しており、このことから、12個のねじ山（これも偶数）を切削する場合、ナットが誤ってかみ合うことはないのに対し、13個のねじ山の場合は、13回の試行のうち3回は正しくかみ合い、10回は誤ってかみ合う可能性があり、後者の場合、工具は3つの誤ったねじ山を切削することになることがわかる。

リードスクリューの軸方向の動きを防ぐには、ベアリングごとにカラーを設けるのではなく、一方のベアリングの両側にカラーを設けるべきです。こうすることで、スクリューはベアリング面に引っかかることなく、外気温の変化に応じて膨張・収縮することができます。

送りねじが長い場合は、支持する必要がある。そうしないと、送りねじの重量はギア内の送りナットによって支えられるか持ち上げられるか、あるいは送りナットがねじを持ち上げない場合は、ねじのたわみや垂れ下がりによって、ねじ切りが送りねじのピッチによるものよりも細かくなってしまう。

送りねじは、旋盤の刃の中央にできるだけ近く、かつ表面にできるだけ近い位置に配置するのが望ましい。これは、送りねじを工具にかかる応力とできるだけ一直線にするためである。しかし、ねじに切削屑が落ちると急速に摩耗するため、切削屑から保護するために片側に配置するのが一般的である。送りねじは、旋盤の背面よりも前面に配置する方が良い。これは、切削応力は主に前面にかかるため（特に、この応力が通常最大となる大径加工の場合）、また、送りナットが切削工具の先端から離れるほど、刃の上で送りねじがねじれる傾向が大きくなるため、送りねじを切削抵抗とできるだけ一直線に近づけることが望ましいからである。

ナットの摩耗を防ぐため、ナットはできるだけ長く、例えばリードスクリューの直径の5倍か6倍の長さにするのが望ましいが、通常は直径の3倍か4倍の長さに作られる。

ねじ山のピッチはできる限り正確であるべきであることは明らかだが、数フィートといった十分な長さでテストした場合に誤差が全く現れないほど正確なねじを製造することは、今のところ実用的ではないことが分かっている。

図620
図620。

ねじの誤差が全長にわたって均一かつ同じ方向である場合、それを修正するために様々な装置を用いることができる。図620は、プラット・アンド・ホイットニー社が採用した装置の一例である。

旋盤をテストして最初に確認したところ、リードスクリューの長さが 2 フィートで7 ⁄ 100回転分短く、ねじピッチが 1 インチあたり 6 であった。2 フィートのねじには 144 のねじ山があり、7 ⁄ 100（ねじ山が短かった回転部分）× 1 ⁄ 6 （ねじピッチ）= 7 ⁄ 600 （ 1 ⁄ 85と呼ばれる）であるため、誤差はねじの 144 回転で1 ⁄ 85インチに相当する。この誤差を修正するために使用された装置の構造は次のとおりである。図 620では、a は旋盤の送りねじのベアリングを表し、b b はaにスライド嵌合するスリーブであり、ピンhによって回転が阻止されているが、軸方向には自由に動くことができる。c はb にジャーナルベアリングを提供するケーシングを表し、その端部c′に固定された歯車と、その端部のハブに外ねじが切られている。dはcのフランジであり 、ねじによって装置を後者のせん断部に固定する。eは送りねじのカラーに固定されたアームを表し、ピニオンf を支えている。ピニオン fはピニオンc′と、また 2 つの歯車を含むピニオンgとも噛み合っている。[州間高速道路180号線] 内ねじが設けられており、一方はbのb点に適合し、もう一方はcのc点に適合する。前者 のねじピッチは1インチあたり27山、後者のねじピッチは1インチあたり25山である。

動作は次のとおりです。通常の交換ホイールは、通常の方法で送りねじ（またはリードスクリューと呼ばれることもあります）jに接続されます。アームeは送りねじに固定されているため、送りねじと一緒に回転し、ピニオンfを固定歯車c′の周りで回転させます。f はgとも噛み合います。ここで、 fは直径ピッチ12で26歯、 c′は直径ピッチ12で37歯、gは直径ピッチ12で36歯です。したがって、ピニオンfは固定ギアc′の周りを移動しながら、ピニオンg（ナットとして機能）を、その歯数と固定ギアc′の歯数の差（この場合は36対37）と2つのねじ山のピッチの差に応じて回転させ、各回転ごとにgは送りねじを変速ギアによって与えられる速度よりも前へ移動させ、スリーブbの端部 が送りねじのカラーに当たって送りねじを前進させる。

この場合、ナットピニオンgが 1 回転するごとに送りねじaが 36 回転し、スリーブbのねじ山は 27、ハブcのねじ山は 25 が 1 インチあたりです。したがって、送りねじを36 回転させると、スリーブ b に 1/25 – 1/27 = 2/675 の軸方向移動が生じ、そのうち 1/36 = 1/12150インチが、旋盤送り ねじ1回転あたりのスリーブbの滑り移動量となります。c ′とgの歯数 と 2 つのねじ山のピッチの比率を適切な比率で変化させることにより、この装置は、変動が規則的なあらゆる不正確なねじ山から正確なねじ山を切削することを可能にします。

旋盤の主軸台の側面に真鍮板を取り付けて、ねじ山とそれを切削する歯車の表を作成するのが一般的です。このような表は送りねじのピッチによって当然異なりますが、あらゆる旋盤に使用できる汎用的な表を作成することもできます。例えば、以下の表（著者作成）などが挙げられます。

表の上部には、歯車の歯数が示されており、12 歯から 80 歯まで 4 刻みで増えていきますが、80 歯を超えても必要なだけ増やすことができます。表の左側には、同じ歯車の列があります。目盛りの下部には、1 インチあたり 3 から 20 までのリードスクリューのピッチが示されています。各リードスクリューのピッチの上にはねじピッチが示されており、例えばリードスクリューのピッチ 4 には 20、19、18 などと続きます。

旋盤スピンドル、旋盤スタッド、またはマンドレルに取り付けるホイールの歯数。
リード
スクリュー 12 *16 20 24 28 32 36 40 44 48 52 56 60 64 68 72 76 80
12 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3
16 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4
20 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5
24 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6
28 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7
32 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8
36 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9
40 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10
44 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11
48 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12
*52 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13
56 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14
60 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15
64 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16
68 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17
72 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18
76 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19
80 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20
リード
スクリュー
ピッチ
3。 リード
スクリュー
ピッチ
4。 リード
スクリュー
ピッチ
5。 リード
スクリュー
ピッチ
6。 リード
スクリュー
ピッチ
7。 リード
スクリュー
ピッチ
8。 リード
スクリュー
ピッチ
9。 リード
スクリュー
ピッチ
10。 リード
スクリュー
ピッチ
11。 リード
スクリュー
ピッチ
12。 リード
スクリュー
ピッチ
13。 リード
スクリュー
ピッチ
14。 リード
スクリュー
ピッチ
15。 リード
スクリュー
ピッチ
16。 リード
スクリュー
ピッチ
17。 リード
スクリュー
ピッチ
18。 リード
スクリュー
ピッチ
19。 リード
スクリュー
ピッチ
20。
表の使用方法は以下のとおりです。

リードスクリューのピッチを見つけると、その列の先頭に旋盤スタッドまたはマンドレルの歯数があります。次に、その列で切削するねじ山の数を見つけると、同じ行の左側にリードスクリューの歯数があります。

例：リードスクリューのピッチは4で、1インチあたり13山のねじ切りが必要です。列の先頭には16があり、列の13と同じ線上にありますが、左側には52があり、それぞれの数字には*印が付いています。したがって、16と52はホイールです。これらのホイールがない場合は、両方に2と32を掛けると、104になります。

リードスクリューのピッチが1インチあたり2山の場合、以下に示すように、ホイールは6歯分進む必要があります。

旋盤スタッド、旋盤スピンドル、またはマンドレルに取り付けるホイールの歯数。
リードスクリューに 取り付けるホイール
の
歯数。
​

リード
スクリュー 12 18 24 30 36 42 48 54 60 66 72 78 84 90 96
12 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2
18 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3
24 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4
30 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5
36 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6
42 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7
48 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8
54 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9
60 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10
リードスクリュー
のピッチ。

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
この表は、リードスクリューのピッチを複合歯車の比率で割るだけで、複合旋盤にも使用できます。たとえば、1インチあたり8山を切削する歯車の場合、リードスクリューのピッチは4、複合歯車の比率は2対1です。複合歯車の比率が2対1なので、リードスクリューのピッチを2で割ると2になります。したがって、リードスクリューのピッチが2の列にある歯車を見つけると、必要な歯車は12と48になります。12はテーブルの上部にあるため旋盤の上部に、48はテーブルの左端にあるためリードスクリューに取り付けます。リードスクリューの歯車は旋盤の左端にあります。

テーブルは、完全なねじだけでなく、半分のねじにも対応するように作られている。[I-181] 左側の歯列を4歯ではなく2歯だけ進めるだけで、次のようになります。

送りねじの歯車
用
歯。

スタッドに取り付けるホイール用の歯。
12 16 20 24 28 32 36 40 44
12 3 3 3 3 3 3 3 3 3
14 3 1/2​​ 3 1/2​​ 3 1/2​​ 3 1/2​​ 3 1/2​​ 3 1/2​​ 3 1/2​​ 3 1/2​​ 3 1/2​​
16 4 4 4 4 4 4 4 4 4
18 4 1/2​​ 4 1/2​​ 4 1/2​​ 4 1/2​​ 4 1/2​​ 4 1/2​​ 4 1/2​​ 4 1/2​​ 4 1/2​​
20 5 5 5 5 5 5 5 5 5
22 5 1/2​​ 5 1/2​​ 5 1/2​​ 5 1/2​​ 5 1/2​​ 5 1/2​​ 5 1/2​​ 5 1/2​​ 5 1/2​​
24 6 6 6 6 6 6 6 6 6
26 6 1/2​​ 6 1/2​​ 6 1/2​​ 6 1/2​​ 6 1/2​​ 6 1/2​​ 6 1/2​​ 6 1/2​​ 6 1/2​​
28 7 7 7 7 7 7 7 7 7
30 7 1/2​​ 7 1/2​​ 7 1/2​​ 7 1/2​​ 7 1/2​​ 7 1/2​​ 7 1/2​​ 7 1/2​​ 7 1/2​​
32 8 8 8 8 8 8 8 8 8
34 8 1/2​​ 8 1/2​​ 8 1/2​​ 8 1/2​​ 8 1/2​​ 8 1/2​​ 8 1/2​​ 8 1/2​​ 8 1/2​​
36 9 9 9 9 9 9 9 9 9
38 9 1/2​​ 9 1/2​​ 9 1/2​​ 9 1/2​​ 9 1/2​​ 9 1/2​​ 9 1/2​​ 9 1/2​​ 9 1/2​​
40 10 10 10 10 10 10 10 10 10
42 10 1/2​​ 10 1/2​​ 10 1/2​​ 10 1/2​​ 10 1/2​​ 10 1/2​​ 10 1/2​​ 10 1/2​​ 10 1/2​​
リードスクリュー
のピッチ。

3 4 5 6 7 8 9 10 11
1/4山ねじの場合は左側のコラムを1歯分進め、1/3山ねじの場合は3歯分進める、といった具合です。

旋盤に必要な歯車の数を求める場合、分子には送りねじのピッチを、分母には必要なピッチをそれぞれ取り、まず2倍、次に3倍、次に4倍、といった具合に掛け合わせ、必要な歯数になるように分子または分母が最大になるまで、かつ最大の歯車が持つことができる最大歯数を超えないようにします。

例えば、旋盤に単一のギアがあり、リードスクリューのピッチが1インチあたり8である場合、1インチあたり18、17、16、15、14、または13のねじ山を切削できるホイールはどれですか？

 車輪。  

リードスクリューのピッチ 8 × 2 = 16 24 32
ピッチが必要 18 36 54 72

リードスクリューのピッチ 8 「 16 24 32
ピッチが必要 17 34 51 68

リードスクリューのピッチ 8 「 16 24 32
ピッチが必要 16 32 48 64

リードスクリューのピッチ 8 「 16 24 32
ピッチが必要 15 30 45 60

リードスクリューのピッチ 8 「 16 24 32
ピッチが必要 14 28 42 56

リードスクリューのピッチ 8 「 16 24 32 40
ピッチが必要 13 26 39 52 65
1つのホイールに許容される歯の最大数が100を超えないと仮定すると、この表には、指定されたピッチを切削するために使用できるホイールのすべての組み合わせが示されています。切削するすべてのピッチを含むこのような表を作成したら、そこからそれらのピッチを切削する最小数のホイールを選択できます。表全体を作成すると、もちろん、各場合において分数の分子が同じであることがわかります。つまり、この場合、16、18、24、32など、分子の乗算を続ける限り同じになります。また、分母は規則的な順序で減少していくことがわかります。分子がそれぞれ 16 である分数を考えると、列を下に進むにつれて、分母はそれぞれ 36、34、32、30、28、26 となり、2 ずつ減少していきます。これは、左側の列に掛けた数と同じです。同様に、分子が 24 である分数では、分母は 3 ずつ減少し、それぞれ 54、51、48、45、42、39 となります。したがって、整数値の糸に関しては、このような表の作成は非常に簡単です。最初の行は最も細いピッチを表すため、それ以外の行には掛け算は必要ありません。

ただし、分数ねじの場合は、分子にリードスクリューのピッチを使用する代わりに、切削する必要のある分数に還元する必要があります。たとえば、5 1/2 ねじの場合は、次のように進めます。リードスクリューのピッチは 8 であり、8 には 16 分の半分があるため、8 の代わりに 16 を使用します。また、5 1/2 には 11 分の半分があるため、分数16/11 を使用し、最初に2を掛け、次に 3 を掛け、次に 4 を掛け、次のようにして、 16 / 11、32 / 22、48 / 33、64 / 44を得ます。これにより、以前と同様に、必要なピッチを切削できる 3 組のホイールが得られます。このような表から必要なピッチ数のねじ山を切削するための砥石を選択する場合、リードスクリューと同じピッチのねじ山を切削するためには、セットには同じ歯数の砥石が2つ含まれていなければならない。

さて、リードスクリューのピッチが1インチあたり8山ではなく6山だったと仮定すると、表は次のようになります。

6 12 18 24
18 36 54 72

6 12 18 24
17 34 51 68

6 12 18 24
16 32 48 64

6 12 18 24
15 30 45 60

6 12 18 24
14 28 42 56

6 12 18 24
13 26 39 52
ここでも、最初の縦列では1インチあたりの糸の数が1本減るごとに分母が2ずつ減り、2番目の列では3ずつ、3番目の列では4ずつ減っていることがわかります。この減少数は、最初の分数に掛けられた数に等しくなります。

しかし、リードスクリューのピッチが奇数、例えば1インチあたり3山であると仮定し、テーブルを前述と同じように構築すると、次のようになります。

リードスクリューのピッチ 3 6 9 12 15
カットされるピッチ 18 32 54 72 90
2倍や3倍しても、最小の歯車に必要な歯数よりも少なくなってしまうので、無意味である。したがって、最初の乗数は4とし、以下の表を得る。

3 12 15 18
18 72 90 108

3 12 15 18
17 68 85 102

3 12 15 18
16 64 80 96

3 12 15 18
15 60 75 90
他のピッチについても表を続けると、最初の縦列では分母が4ずつ、2番目の列では5ずつ、3番目の列では6ずつ減少することがわかります。そして、リードスクリューのピッチを小さくすることで、2つのうちのどちらかが必要になったことがわかります。つまり、歯数の多い大きな歯車を使用するか、変速ギアを複合化する必要があるということです。

リードスクリューのピッチが1インチあたり5であると仮定すると、表は次のようになります。

5 × 3 = 15 20 25
18 54 72 90
5 「 15 20 25
17 51 68 85
5 「 15 20 25
16 48 64 80
[I-182]最初の列の車輪は3つ減り、2番目の列は4つ減り、3番目の列は5つ減ります。

ほぼすべての旋盤では、送り速度または送り速度は 4 または 6 です。この送り速度または送り速度を決定する際には、いくつかの要素があり、その中には次のものがあります。旋盤が複式ギアではなくギア式であると仮定すると、旋盤主軸と送りねじの間の距離によって、セット内の最大および最小の歯車の直径が決まります。ただし、最小の歯車は 12 歯以上でなければなりません。あるケースでは距離が 10 インチであると仮定すると、歯のピッチがすぐに考慮する必要があることは明らかです。ピッチが細かいほど、12 歯を持つ歯車は小さくなり、送りねじの歯車はより大きくなります。もちろん、必要な歯の強度を得るためには、ピッチは十分に粗くなければなりません。

円弧ピッチが3/4インチであると仮定すると、12 歯のホイールのピッチ円周は 9 インチ、半径は 1.432 インチになります。これを 10 枚から差し引くと半径は 8.568 インチ、つまり中間ギアがないと仮定すると、リードスクリューで使用できるホイールの最大直径は 17.136 インチになります。この直径のホイールは 75 歯より多く、76 歯より少ない歯数を持つことができます。しかし、前述の表から、4 または 6 で割り切れる歯数を持つ必要があることがわかります。その歯数は、前述のように作成された表を使用して簡単に決定できます。したがって、表から、1インチあたり8、6、5、または3山のピッチを持つ送りねじには72歯が最適であることがわかります。また、旋盤のねじ切り能力は（複合旋盤でない限り）12～72歯の砥石で切削できるピッチに限定されます。

しかし、ホイールの歯に 3/8 インチの円弧ピッチを使用すると仮定すると、次のようになります。このピッチで 12 個の歯を持つホイールの半径は 7 16/1000 インチとなり、12個の歯を持つピニオンと直接ギアすると仮定すると、最大のホイールの半径は 9.284 インチになります。この半径では、155 個の歯と 1 個未満の歯が含まれます。したがって、より小さい数を取る必要があり、これまで述べたことから、この小さい数は 4 または 6 で割り切れる数である必要があることは明らかです。6 で割り切れるようにすると、150 になります。これは、155 より小さい数で、余りなく 6 で割り切れる最大の数だからです。しかし、4 で割り切れるようにすると、152 個の歯が含まれる可能性があります。これは、この数が余りなく 4 で割り切れるからです。 150 歯の旋盤は、最大の歯車が最小の歯車の 12 1/2 倍の歯数を持つため、リード スクリューの 12 1/2倍細かいねじを切削できます。または、最大の歯車をマンドリルに、最小の歯車をリード スクリューに取り付けると、リード スクリューの 12 1/2倍粗いねじを切削できます。152 歯の旋盤は、リード スクリューの 12 84/100倍細かいねじ、または同じくらい粗いねじを切削できます。ただし、旋盤で分数ピッチを切削する必要がない限り、最大の歯車の歯数が最小の歯車の歯数 (12 なので、最大の歯車の歯数は 144 で、最小の歯車の歯数 (12 なので、最大の歯車の歯数は 144 です) より多くする必要はありません。しかし、米国標準のねじピッチには、インチの分数で表されるピッチがいくつか存在するため、これらのピッチを切削できるホイールを用意することが望ましい。

旋盤のせん断機またはベッド― せん断機とベッドの形状は、次のように分類できます。

旋盤に脚が付いている場合は一般的に「せん断機」という用語が用いられ、脚が付いていない場合は「ベッド」という用語が用いられる。ただし、一部の職人は「 せん断機」と「ベッド」という2つの用語を区別なく使用している場合があることに留意すべきである。

一般的な旋盤で使用されるシャーの形状は、米国では、V字型シャー、平型シャー、および刃先が90°の角度または平行な刃先を持つシャーである。英国およびヨーロッパ大陸では、平型シャーがほぼ独占的に使用されている。

隆起したV字型形状に関して言えば、重要な利点として、第一に、摩耗によってスライドレストが緩くガイドされることがなく、第二に、摩耗がワークの直径に最も影響を与えない方向に発生するという点が挙げられる。

図621
図621。

例えば、図621 は旋盤シャーの一部を示しており、スライド レストが所定の位置にあることが示されています。旋盤ベッド上のVとスライド レストのV溝の摩耗により、レストが矢印aの方向に落下し、その方向への一定量の動きは、他のどの方向よりも直径の変化に及ぼす影響が小さくなることが観察されます。これは、図の右側に次のように示されています。工具の切削点がaにあると仮定し、工作物の直径は図中の実線で示されているものとします。工具の先端がfまで落下すると仮定すると、工作物は点線の弧gで示される直径に旋削され、工具がaからcまで外側に移動すると、工作物は直径eに旋削されます。さて、fとc は点aから等距離にあるので、 eとgの直径の差は、摩耗によって残りが単に落下するか、外側に移動するかの効果の差を表し、すでに述べたように、摩耗がaの方向にある場合、ワークの直径は、摩耗がbの方向にある場合よりも、一定量の摩耗の影響を受けにくいことがわかります。図 577および578に示すように、キャリッジが重りで押さえられている場合、切削圧力がキャリッジを持ち上げるのに十分な量で、かつその方向でない限り (ボーリング工具によるボーリングの場合のように)、キャリッジに遊びや遊びがないため、キャリッジはシャー上で安定して移動します。しかし、あらゆる条件下でキャリッジがシャー上でしっかりと固定されるようにするには、V上にキャリッジを押さえる手段が必要であり、これはキャリッジに固定され、図に示すようにベッドフランジの底に嵌合するギブg、gによって行われます。

旋盤は一般的に長いワークよりも短いワークでより頻繁に使用されるため、キャリッジはシャーの特定の部分を他の部分よりも多く通過し、V s は最も多く通過する部分でより多く摩耗します。したがって、ギブg が一部の部分で適切にスライドするように設定されていても、シャーの長さの他の部分では適切に設定されません。そのため、キャリッジは一部の部分でベッドから自由に動くことができ、キャリッジの重量など以外にV s にキャリッジを固定するものは何もありません。ここで、 a方向の摩耗は直接的にこのギブのフィットの不均一を引き起こしますが、 b方向の摩耗はそれほど大きくは引き起こしません。これは後述します。

一方、キャリッジが吊り下げられた重りで押さえられている場合、せん断刃には横梁を設けることができないため、剛性が低く、切断時の張力によるねじれを受けやすくなることに留意すべきである。さらに、重りの量は最大切断時にキャリッジをしっかりと押さえつけるのに十分な量でなければならず、この重りはキャリッジが切断作業中であるか否かにかかわらず、 V字溝を継続的に摩耗させるが、キャリッジをV字溝にしっかりと固定しておくことの利点は十分に大きい。[I-183] そのため、旋盤センター間で駆動される軽作業には、加重式キャリッジを好む人が多くなった。

図622
図622。

図622は、エッジが角度をなしたフラットシャーを示しており、キャリッジとシャーの嵌合は、ボルトc cとd dで設定されたa aのギブによって調整されます。この場合、キャリッジcの落下を防ぐためにb bに大きな摩耗面がありますが、ギブとシャーエッジの摩耗によってキャリッジに許容されるエンドモーション量（図621のb方向）は、エッジが角度をなしていることによる摩耗量よりも大きくなります。確かに、隆起したV上のキャリッジの落下量も（ Vの角度のために）実際の摩耗量よりも大きくなりますが、すでに述べたことから容易に理解できるように、この場合の加工直径への影響ははるかに大きくなります。隆起したVの摩耗面は、より幅の広いVを設けるか、4つのVの代わりに2つのVを設けることによって明らかに増やすことができます。これにより旋盤の芯出しが維持される傾向がある。なぜなら、心押し台の移動による摩耗は、キャリッジによる影響が少ないせん断長さの部分に集中し、また、回転スピンドルの前部ジャーナルとベアリングが最も摩耗するため、旋盤の中心の芯出しがより正確に維持されるからである。

図623
図623。

図623は、平行刃式せん断機の別の形態を示しており、キャリッジとせん断機の嵌合は前端のみで行われ、後端はキャリッジと接触しないが、キャリッジが持ち上がるのを防ぐためのジブが設けられている。これにより、キャリッジとせん断機の伸縮差に対応しつつ、キャリッジとベッドの嵌合状態を維持することができる。

図624
図624。

この形状の改良版（どちらの形状も「力学」から引用）を図624に示す。この形状では、前面の縁の下側が面取りされているため、調整に必要なネジは1列のみとなる。

図625
図625。

図626
図626。

図625は、ベッドの前端のみでフィット調整が行われるベッドの形態を示しており、aにはフランジまたはスリップがあり、これがキャリッジの外側への推力を受けます。同様の設計ですが、面取りされたエッジを持つものが図626に示されています。

図627
図627。

図627には、平行な刃先を持つ旋盤用シャーが示されており、嵌め合いは止めねじsで設定された単一のギブdによって調整されます。この場合、キャリッジは摩耗量に等しい量だけ、またはそれ以上にならずに、軸方向に落下または移動しますが、軸方向（つまり、図621のb方向）に摩耗するすべての形状において、刃先が一方の部分で他の部分よりも摩耗しているほど、シャーの真直度が損なわれることが観察されます。

図628
図628。

図628には、平面V字型せん断と隆起V字型せん断の中間的な構成が示されており、 jのように片側のみにV字型ガイドが設けられている。旋盤の前面にある機構によってキャリッジがV字型せん断に近い位置に移動する場合、この構成を用いることができるが、送りねじやキャリッジを移動させるための他の機構が2つのせん断部の間にある場合は、キャリッジの両端をガイドする必要がある。また、操作機構が旋盤の背面にある場合は、両端ではなく後端をガイドする必要がある。

平型せん断旋盤では、心押し台は2枚のせん刃の内側の縁の間に取り付けられ、心押し台の位置合わせは、時間の経過とともに自然に発生する摩耗にもかかわらず、適切な嵌合を維持することに依存します。せん刃の内側の縁はテーパー状になっている場合があり、このテーパーによって心押し台とせん刃の正確な嵌合がはるかに容易になりますが、同時に心押し台をベッドに沿って移動させるのが難しくなります。この問題を解決するために、心押し台にジャーナルベアリングを備えた偏心部にローラーが取り付けられることがあります。この偏心部を半回転させることで、ローラーがせん刃の上面に押し下げられ、心押し台が持ち上げられて、ベッドに沿って必要な位置まで容易に移動できるようになります。

図629
図629。

多くの時計職人の旋盤では、図629のように外側の縁が面取りされており、ベアリング面は面 bと縁aの両方にあります。その結果、縁aの重量が軽減され、摩耗もある程度軽減されます。また、面bの摩耗はa aでの嵌合を助けます。

図630
図630。

バーンズ旋盤では、旋盤が作られる他のいくつかの形態（例えば、ねじ製造旋盤など）と同様に、図630に示すベッドの形状が採用されている。心押し台は表面 a、a′、 b、c、 d、eに載せることができる。あるいは、バーンズ旋盤のように心押し台は[I-184]キャリッジは角度a b には適合するが、 edには適合しない。一方、キャリッジはb eおよびc dには適合するが、aには適合しない。これは、摩耗をできるだけ均等にするためである。

旋盤のシャーは、切削時の圧力、キャリッジ、スライドレスト、心押し台、そして加工物の重量によって曲がったりねじれたりする傾向があるため、できる限り剛性が高くなければならない。

個別に考えると、デッドセンターが加工物の端部に及ぼす圧力は、旋盤のせん断刃を上方に曲げる方向に作用するが、加工物自体の重量は反対方向に作用する。

切削による歪みは、切削工具の形状によって方向が変化するが、主に作業者方向に向かうため、せん断刃をねじる傾向がある。こうした歪みに抵抗するため、旋盤用せん断刃は通常、図に示すようなI字型に設計されている。

図631
図631。

図632
図632。

図631と図632は、パットナム・ツール社の旋盤のリブ構造を示している。中央のリブは全長にわたって伸びており、旋盤の剛性を大幅に高めている。

旋盤のせん断刃を支える脚は、通常の長さの旋盤ではベッドの両端に配置されているため、2つのヘッドの重量、加工物の重量、キャリッジとスライドレストの重量、そして切削時の下向きの圧力が合わさって、せん断刃がたわんだり曲がったりする原因となります。したがって、長いベッドの旋盤では、このたわみを防ぐために、中間的な支持点または支え点を設ける必要があります。

図633
図633。

スウィート教授は、脚が乗る土台が常に水平でない場合、旋盤のせん断刃は4つの支持点よりも3つの支持点でより確実に支えられることを指摘し、彼が設計した旋盤では、図633のaに示すように、せん断刃の右端に1つの支持点を与えている。

図634
図634。

図635
図635。

J. Richardsは「Engineering」誌の記事で、旋盤の脚が、移動する荷重によって水平が変化する可能性のある床の上に設置される場合、脚は図634のように足元が最も狭い形状にするのが望ましいと指摘している。一方、脚に剛性を与えることを目的とした恒久的な基礎の上に設置される場合は、図635のように底部がより広くなるべきである。

旋盤ベッド上のラックは、鋳造ではなく切削加工されたものでなければなりません。なぜなら、切削工具が半径方向の面に対して角に近づくと、自動回転を停止し、工具を手動で角に送り込む必要があるからです。角を正確に直角に切削するには、非常に繊細な工具の動きが必要となるため、工具は容易かつ安定して動く必要があります。しかし、鋳造ラックの場合、特に歯のピッチが粗い場合、ラックの歯の欠陥により、工具が小刻みに動いてしまいます。一方、細かいピッチの歯を完全に鋳造することは困難であるため、ラックと歯車は切削加工された歯車で、細かいピッチである必要があります。

旋盤のテールブロックは、旋盤のベッドまたはシャーに沿って容易に調整でき、調整した位置で容易に固定できるものでなければなりません。その設計は、テールブロックの軸線がライブスピンドルの軸線と正確に一致するようにする必要があります。旋盤ベッドにV字型の突起がある場合、通常はテールブロックがスライドするための2つの特別なV字型突起が設けられ、スライドレストキャリッジは2つの別々の突起上をスライドします。この場合、テールスピンドルの軸線の正確さは、これらのV字型突起の正確さに依存します。

図622に示すように、旋盤ベッドに平面状の摺動面が設けられている場合、端部や突起部の表面は時間とともに摩耗しやすく、その結果生じる遊びによって心押し台がずれる可能性がある。これを回避するため、様々な方法が用いられており、その一例がセラーズ旋盤（図518）に示されている。

図636
図636。

木工旋盤では、デッドセンターの代わりに工具がよく使用され、テールスピンドルを使用して多くの穴あけ加工が行われるため、そのスピンドルを高速で移動させる装置を設けることは珍しくありません。そのような装置を 図636に示します。この装置は、レバーbの端cを受け入れるアームaで構成され、cはa に枢着されています。スピンドルにはeにアイが設けられており、ホイールw を取り外してピンをdとeに通すことで、ハンドルを操作することにより、ねじを回転させることなくスピンドルを前後に移動させることができます。

図637
図637。

図638
図638。

旋盤のテールブロックが、隆起したV字ではなく、シャーのエッジの間に収まる場合、[I-185] せん断刃の縁に正確に合うように、せん断刃にわずかなテーパーを付けます。これにより、表面間の非常に良好な嵌合が得られ、接触面積が増加します。これは、ベアリングマークに沿って表面をヤスリで削って合わせることができるためです。しかし、このテーパーによって心押し台がせん断刃の間にきつく嵌まりすぎて、せん断台をせん断刃に沿って移動させるのが難しくなる可能性があり、いずれにしても摩擦によって摩耗により嵌合が損なわれる可能性があります。これらの問題を回避する優れた方法は、図637および638のrに示すようなローラーを使用することです。これらは、Putnam Tool Companyの旋盤の心押し台を表しています。場合によっては、このようなローラーは偏心軸に取り付けられており、心押し台を移動する際にベッドから持ち上げるように操作できます。

図639
図639。

図639には、木工旋盤の手すりに小型心押し台を固定または解除する非常に簡単な方法が示されています 。ここで、aは旋盤の刃、bは手すり、cは固定ボルト、dは両端が蝶番で連結され、中央に固定ボルトを受け入れる穴とナットを受け入れて緩みを防止する皿穴または凹部を有する部品です。eは蝶番で連結されたプレート、fは回転端にカムを有するレバーです。プレートeには固定ボルトを通すためのスロットが設けられています。この構成では、カムレバーを上げるためにごくわずかな力を加えるだけで、プレートdが押し下げられ、ナットも一緒に押し下げられ、小型旋盤の場合に応じて心押し台または工具台が十分な力で固定されます。

旋盤のセンター間で加工物を駆動すると、加工物の重量によってテールスピンドルがたわんだり曲がったりする傾向があります。切削時の圧力もテールスピンドルで抵抗する必要がありますが、この圧力の方向は工具の形状と送り方向によって変化します。通常は、作業者に向かって横方向かつ上方向です。いずれにしても、スピンドルは調整された位置で固定され、安定している必要があります。デッドセンターの円錐形の先端にかかる圧力は、テールスクリューが緩む方向になります。ただし、テールスクリューが左ねじの場合は例外です。

スピンドルとそれが作動する穴が摩耗すると、その結果生じる緩みによって、切削圧力の変化に応じてスピンドルが穴の中で動きやすくなります。特に、スピンドルが心押し台から遠く離れている場合に顕著です。

さて、これらの問題を回避するためにテールスピンドルをロックする場合、ロック装置は、発生した摩耗に関わらず、そのスピンドルを旋盤のライブスピンドルに対して軸方向に正確に保持することが望ましい。スピンドルは、切削が進行中であるか否かにかかわらず、ワークに合わせて調整されるたびにロック装置の圧力から解放される。したがって、摩耗はスピンドルと穴の底部に発生し、スピンドルがわずかなロック圧力下で操作され、切削が進行中にワークセンターの摩耗によって生じた可能性のある緩みを解消する場合にのみ、スピンドルと穴の上部に摩耗が発生する。

いずれの場合も、センター調整中は切削送りを停止し、スピンドルと穴への負荷を軽減する必要があります。[I-186] 過度の摩耗が生じるが、ほとんどの職人はこの点にあまり注意を払わない。そのため、既に述べたように、摩耗は主に下部で発生する。したがって、スピンドルを摺動する側の穴に固定する場合、摩耗が最も少ない側に固定すれば、最も正確に位置合わせされることが明らかであり、それは上部であることが既に示されている。

図640
図640。

図641
図641。

このロックを実現するために通常用いられる方法は次のとおりです。図 640において、s はテールスピンドル、bはテールブロックの断面、r はリングボルト、hはハンドル付きナットです。ナットhを締め付けると、 r がs をbの穴の上部に 固定します。一方、 hを緩めるとs は自由にスライドできるようになります。この方式には 3 つの問題点があります。リングr はsをばねたり曲げたりする傾向があります。rの重量はスピンドルの上部に摩耗を引き起こす傾向があり、スピンドルは本来あるべきほどデッドセンター端に近い位置で把持されていません。s がbにぴったりと嵌合していれ ば、 rの圧力でsがばねたり曲げられたりすることはありませんが、摩耗が発生するとすぐに、s は単にrで吊り下げられた状態になり、 rの圧力と、それを曲げようとするワークの重量がかかります。別のロック装置を図 641に示します。これは、 s の下に配置されたシュー と、その下にあるハンドル付きナットcで操作されるウェッジボルトで構成されています。ここでも、矢印で示されているように、圧力はs を持ち上げる方向にかかっています。しかし、ウェッジwが解放されるとシューはsから離れるため、ロック装置はsに摩耗を引き起こしません。この装置は、図 640のように心押し台の右側ではなく、前脚をウェッジが通過できるため、bの端にもっと近い位置に配置できます。しかし、sは依然としてシューの接触点から吊り下げられており、ワークの重量によって、 b内での遊びが許す限り曲げられます。

図642
図642。

図643
図643。

図642に別のクランプ装置を示す。この装置では、テールブロックの円筒形部分bが片側で分割され、2つの突起が設けられている。ハンドル付きねじが上側の突起を貫通し、下側の突起にねじ込まれているため、ハンドルcを操作することで、穴を閉じてsを把持したり、開けてsを解放したりすることができる。この装置には、次の利点がある。第一に、 sがbの端部で最もしっかりと把持され、 bがsに接触する長さが長くなる。第二に、 sを上下から把持するため、ワークの重量によるsの跳ね上がりを防ぐことができる。しかし、他方で、bは点線の半円で示されるように、主に分割側で閉じるため、sがb内で緩んでいる量に応じて、sを矢印の方向にやや押し出す傾向がある。プラット・アンド・ホイットニーの旋盤では、この装置は図643に示すように若干変更されています。スタッドeが下部ラグdにねじ込まれ、 eのカラーが上部ラグに嵌め込まれ、上部ラグの上に四角形が突き出ているため、スタッドをdにねじ込むことができ、 bの穴を スピンドルにぴったり合うように閉じるのに十分な圧力がかかります。ハンドル付きナットをねじ込むと、bがスピンドルをしっかりと掴みますが、緩めると、スピンドルは遊び分だけ緩むことなく、ぴったり合う状態になります。したがって、スピンドルとbの間に遊びがないため、切削中にスピンドルがb内で動くことなく、ロック装置を解除してセンターを調整し、切削中のワークセンターの摩耗を吸収することができます。

図644
図644。

図644に示す設計では、テールブロックの端部bにはねじ山が切られており、ハンドル付きキャップナットa aが取り付けられている。スピンドルが出てくるテールブロックの端部には円錐が設けられており、この円錐に図のように楔形のリングがはめ込まれる。このリングは片側が完全に分割されているが、他の2つのスロットは楔形リングをほぼ完全に分割していない。ハンドル cをオペレーターの方に引くと、ハンドルaが端部bにねじ込まれ、楔形リングがbの円錐穴に押し上げられる。分割部からリングがスピンドルsに閉じ、スピンドルsを掴む。分割部以外に2箇所のスロットによってリングが弱められているため、分割部のみの場合よりも円筒形にほぼ正確に閉じ、sに閉じる際にリングがばねるポイントが3つある。円錐が旋盤のライブスピンドルと軸方向に正確であるため、 スピンドルの摩耗に関わらず、s は軸方向に正確に保持されます。これは、ロック装置がbの最端部にあり、デッドセンターに可能な限り近い位置にあるためです。さらに、c を操作して解除すると、くさびリングがsから離れて開くため、s が横方向に移動してもくさびリングに接触しません。したがって、 bの穴の摩耗はsをずらす効果はなく、また、s がワークにできるだけ近い位置に保持されている間は、把持装置がsを曲げたり、ばねたりする傾向もありません。したがって、ワークの重量が s を曲げる影響は小さくなります。ねじのピッチと円錐の角度は、aの 4分の1 回転未満でsを把持または解除できるように比例しており、ハンドルcは、スプリットリングがsを拘束するときにほぼ垂直になるようにa上に配置されています。したがって、cは常に手で掴みやすい位置にある。

しかしながら、この場合、スピンドルが穴の最端部で固定されているため、切削時の圧力やワークの重量によって反対側の端部が動く可能性が高くなります。したがって、テールスピンドルは2箇所で固定することが望ましいと思われます。1箇所は穴のデッドセンターエンド、もう1箇所は操作ホイールまたはハンドルのできるだけ近くです。また、各固定装置は、摩耗に関わらず、元の穴の中心にスピンドルを保持する必要があり、これは既に説明したセラーズ旋盤で実現されています。

自動旋盤またはエンジン旋盤用のスライドレストは、それぞれ次の名称で呼ばれる 7 種類に分けられます。単純またはシングル、昇降式、重り付き、ジブ付き、複合式、デュプレックス、デュプレックス複合式。単純またはシングルのスライドレストは、図 621に示すように、キャリッジと 1 つのクロス スライドを備えています。昇降式スライドレストは、図 499に示すように、片端を昇降させて切削工具の高さを調整できるものです。重り付きスライドレストは、図 577に示すように、重りによってせん断機に固定されます。ジブ付きスライドレストは、図 621に示すように、ジブによってせん断機に固定されます。複合スライドレストは、図 505に示すように、クロス スライドの上に、工具ホルダを保持する第 2 のスライドを備え、この第 2 のスライドは、必要な角度で回転できます。デュプレックス スライドレストは、同じクロス スライド上に 2 つのレストを備え、複合デュプレックスでは、これら 2 つのレストの両方が複合式です。図492および図499に示されているパットナム旋盤に取り付けられたレストは、昇降式のギブ付きシングルレストである。

旋盤のテスト.-旋盤のライブスピンドルとデッドスピンドルが互いに軸方向に一直線になっているか、また旋盤ベッド上のガイドと一直線になっているかをテストするには、組み立ての項で述べた方法に加えて、以下の方法を用いることができます。

図645
図645。

回転スピンドルがベッドまたはせん断ガイドに対して真直度が高いかどうかをテストするには、図645のような部品を旋盤センター間で旋削加工し、端部aを回転センターの代わりに回転スピンドルに嵌め込み、カラーbcを同じ直径に旋削し、端面dを真直度の高い直角に仕上げます。次に、端部aを回転センターの代わりに旋盤に置き、デッドセンターをワークとの接触から外します。旋盤を停止した状態で、工具先端をカラーcにちょうど接触するように設定し、キャリッジが回転したときに真直度が高いかどうかを確認します。[I-187]工具をカラーb を越えて送り込むと、工具はcに沿って描いた線と同じ深さの線をカラー b に沿って描きます。このとき、回転ヘッドは真直度が高い状態です。次に、デッドセンターをワーク端dに係合するように上に移動させ、旋盤を回転させて (クロスフィードねじによって工具が全く動かされていない状態で) 工具を戻してcに沿って別の線を描けるようにします。3 つの線すべてが同じ深さであれば、旋盤は真直度が高い状態です。工具は先端が細く、できるだけ細い線を描けるように設定する必要があります。

どのビューでも。 側面図。 側面図。 上面図。
図646 図647 図648 図649
図646。 図647。 図648。 図649。
別の方法として、図646のように2枚の円盤を旋盤加工し、その軸aとbを回転軸と固定軸の位置に合わせる方法があります。一方の円盤を回転軸の位置に、もう一方を固定軸の位置に配置し、旋盤の心押し台をbの面がaの面と接するように設定すれば、その一致が回転軸と固定軸の真偽を示します。円盤の面は、加工の手間を省き、縁でのみ接するように凹ませても構いませんが、直径は等しくなければなりません。図647のように、円盤の一方が他方よりも高い場合は、軸の高さが異なります。図648のように、面が上部で接し、下部が開いている場合は、回転軸のバックベアリングが高すぎるか、固定軸側の心押し台が低すぎることを示しています。円盤を上から見て図649のようになる場合は、回転軸または尾軸のいずれかが旋盤のせん断刃に対して正しく取り付けられていないことを示しています。円盤の表面が非常に滑らかで、周囲全体が接触しているかどうかを確認できない場合は、円盤間に4枚の薄い紙を等間隔に置き、引っ張って接触状態をテストすることができます。

旋盤の心押し台をテーパー加工用に傾けた後、再び平行加工用に戻す必要がある場合は、旋盤のセンター間に（正確にセンタリングされ、センター穴が開けられた）長い棒を置き、片方の端を1～2インチほど上向きに削ります。

次に、それを旋盤で端から端まで回転させ、数分間回転させて、旋盤のデッドセンター上で回転するワークセンターが適切なベッドに摩耗するか、旋盤センターにフィットするようにし、次にデッドセンター端で同じ長さを旋削し、2 回の切削を行い、最後の切削は鋭利な工具で行う細かい仕上げ切削で、仕上げ切削は左から右に送り、切削が完了したときにワーク端から離れるようにします。仕上げ切削を設定した後、旋盤のクロスフィードスクリューを動かさずに、バーを旋盤から取り外し、スライドレストキャリッジを回して、旋削工具がライブセンターの近くに立つようにします。鉄のバーを再び旋盤に置き、旋削した端をライブセンターの隣に置き、旋盤キャリッジを移動して、工具がバーの旋削した端にあるようにします。

バーを手で回転させ、工具が切削せずにワークに軽く触れるだけであれば、センターの線はガイドウェイと平行です。工具の先端とバーの旋削された端の間に隙間がある場合は、心押し台を旋盤の後方に向かって移動させる必要があります。一方、工具が切削する場合は、心押し台を作業者側に向かって移動させる必要があります。真直度がわかっているバーが手元にある場合は、先端が尖った工具を調整して、スライドレストを移動させたときにバーの端にちょうど跡がつくようにします。バーを反転させた場合、工具をバーに沿って移動させたときに、バーに同様の跡が残るはずです。

後部ヘッドまたは心押し台の仕上がりをテストするには、人差し指をスピンドルがハブから出ている近くのスピンドルに置き、スピンドルを動かさずにハンドルをどれだけ動かせるかを確認します。これにより、スピンドル内のネジとナットの間にどれだけの遊びがあるかがわかります。次に、後部スピンドルを心押し台から長さの約4分の3ほど引き出し、デッドセンターをつかんで左右に前後に動かします。スピンドルとそれがスライドする穴との間の嵌合が不完全な場合、デッドセンターが左右に動きます。デッドセンターを再び押し込み、スピンドルクランプを締めたり緩めたりして、そうすることでスピンドルがソケット内で動くかどうかを確認します。

スライドレストを検査するには、スクリューハンドルを前後に動かして、スライドが動かない範囲を調べます。これにより、スクリューのカラー間、およびスクリュー自体とそれらが作用するナット間の遊びの量がわかります。スライドレストのスライドが固定スライドウェイまたはV字溝に正しく嵌合しているかを確認するには、送りスクリューを取り外し、スライドをV字溝に約1/2インチだけ接触するように移動させ、スライドを左右に前後に動かしてガタつきがないか確認します。スライドをV字溝の反対側に移動させ、同様のテストを行い、両端のガタつきがなくなるようにスライドを調整します。次に、ベアリング面を清掃し、スライドをV字溝上で前後に動かすと、マークによって嵌合状態が示され、スライドを動かすのに必要な力によってV字溝の平行度がわかります。

旋盤のキャリッジにラック送り機構がある場合は、まず手動でゆっくりと動かして、手動でもゆっくりと均一に送り込めるかどうかを確認してください。これは非常に重要です。次に、自動送り機構を作動させ、送りギアを前後に動かして、スライドレストを動かさずに送りギアをどれだけ動かせるかを確認します。送りねじと送りナットの嵌合状態を確認するには、送りナットを作動させ、ラックを前後に動かしてください。

クロススライドがウェイまたはシャーに対して直角になっているかどうかを確認するには、たとえば最大のフェースプレートなどの半径方向の面に細かい切削を行い、完成したプレートをストレートエッジでテストします。フェースプレートが真円で、ストレートエッジで真円であることが確認できたため、切削を行う必要がない場合は、鋼片の端を少し丸く研磨し、丸い端をフェースプレートの隣にしてツールポストまたはクランプに固定します。丸い端をフェースプレートから約1/4インチ離し、送り動作をギアに入れ、鋼片をフェースプレートの外周近くに置き、丸い鋼片の端が薄い紙をフェースプレートにしっかりと押し付け、紙を引き抜く際にわずかな張力がかかるまでキャリッジを送り上げ、次にツールを旋盤の中心に向かって回転させ、そこで紙の摩擦力を確認します。摩擦力が等しければ、クロススライドは真円です。

スクリュー送り機構の遊び量を調べるには、送り機構をサドルに送り込む準備状態に調整し、旋盤ベルトを引いて円錐スピンドルを後方に回転させ、スライドレストサドルが動き始めるまで回します。次に、旋盤ベッド上に旋盤サドルまたはキャリッジの端と一致する細い線を引きます。その後、円錐スピンドルを前方に回転させ、サドルが移動し始めるまでに円錐スピンドルがどれだけ回転するかを記録します。

旋盤に独立した送り機構がある場合は、上記と同様の方法でテストできます。

大型旋盤では、これは非常に重要な考慮事項です。なぜなら、工作物の回転速度が非常に遅いため、送り機構に遊びが大きいと、送り機構が作動してからキャリッジが動き始めるまでにかなりの時間がかかる可能性があるからです。例えば、14フィートのプーリーを旋削加工する場合、工具の切削速度が毎分15フィートだとすると、工作物が1回転するのに3分近くかかることになります。

[I-188]
第8章 ―旋盤の特殊形態
旋盤は、特定の目的に合わせて、多くの特殊な形態や限定的な形態で製造される。その目的は、特定の目的における効率を高めることであり、必然的に汎用的な作業能力は低下する。

しかしながら、これに加えて、通常の旋盤とは構造が大きく異なるものの、同じ系統に属し、本質的に旋盤加工を行うものであるため、旋盤と分類されなければならない工作機械も存在する。例えば、ボーリング盤や旋削盤は、本質的には水平旋盤と呼べるものと言えるだろう。

第1巻 時計職人用旋盤。 図版VIII。
図650
図650。

図651
図651。

図652 図653
図653。
図654
図652。 図654。

図650から655は、アメリカン・ウォッチ・ツール社製の時計職人向け特殊旋盤を示しており、これらの旋盤は米国だけでなくヨーロッパでも重要な地位を占めている。

この種の旋盤では、加工する部品が小さく、かつその加工精度が極めて高いため、部品の嵌合、アライメント、真円度、耐久性の精度が最重要事項となります。さらに、このような旋盤は、加工対象物をできるだけ迅速に保持・解放できるように設計する必要があります。なぜなら、このような小さな加工では、切削に費やす工具の時間は短く、加工対象物の挿入・取り外しに費やす時間は、大きな加工に比べて長くなるからです。実際、加工対象物の挿入・取り外しに、加工そのものよりも時間がかかる場合も少なくありません。

これらの事実は、旋盤ベッドへの取り付け・取り外し、または旋盤上での頻繁な調整を必要とするすべての部品に等しく当てはまります。したがって、工具台やハンドレスト、テールブロックを保持・解除する装置は、それぞれ取り外し可能なレンチを使用せずに設定できるように設計されています。

図650は旋盤の全体図を示し、図651は 主軸台の断面図を示しています。回転スピンドルは2つの部分から構成され、ヘッドにジャーナルベアリングを備えた外側のスリーブa aと、チャックを受け入れるために前端eにねじが切られた内側の空洞スピンドルb bです。前端の主スピンドルはジャーナルボックスc内で動作します。ジャーナルボックスcは主軸台に適合するように円筒形ですが、スピンドルaにジャーナルベアリングを提供するために内部は二重円錐形になっています。この二重円錐の内側の段は主にベアリングの直径方向の嵌め合いを調整するために使用され、外側の段は主にスピンドルの端部嵌め合いを調整するために使用されますが、どちらの場合も直径方向と端部の嵌め合いを同時に確保する動作があることは明らかです。バックベアリングには2つの円錐があります。外側の円錐rはヘッドに適合する外側が円筒形であり、その穴はスピンドルaとともに回転する2番目の円錐sを受け入れるように円錐形になっています。ナットfはaにねじ込まれており、 fを操作することでaがc内に引き込まれ、同時にsがr内を移動して、両方のベアリングが同時に調整されます。d dはダスト リングであり、ベアリングの端部とオイル穴を覆って粉塵の侵入を防ぐリングキャップです。

内側スピンドルbは、後端aにベアリングを備え、端部eにもベアリングを備えている。また、ハンドホイールhが設けられており、これを回転させることで、 eの開口部にねじ込まれるチャックを取り付けることができる。チャックを回転または駆動するために、aにはgの突起があり、チャックにはこの突起を受け入れる溝があり、bを回転させるとeの bにねじ込まれる。

図652および653に示すように、 aの開口部はhで示されるように円錐形になっており、チャックには図652および653のhで示されるように対応する雄円錐が設けられているため、チャックは円錐によって支持および案内され、gでベアリングを持ちながらワークにできるだけ近づくことができる。しかし、チャックの円錐が分割されているため（図652に示すように）、aを固定したままbを回転させる と（これはバンドプーリーpによって行うことができる）、チャックはa内で軸方向に移動し、チャックをa内に引き込む方向であれば、円錐hによってチャックがワークに閉じて把持される。したがって、図652には段付きチャックが示されている。図651に示すように、 jのねじ山はbの 端部eに入り、eはそれにねじ込まれる。図651の円錐hは口hに適合し、lはチャックの分割部を表しており、円錐hがスピンドルaの口h内に引き込まれるとチャックが閉じるようになっている。

チャックは、ホイールやバレルなどの円筒形のプレートやディスクを保持するために使用され、様々な段差は、時計のサイズによってこれらの部品の直径が異なることに対応するためのものです。

図653はワイヤチャックを表しており、円錐部hと3つの分割部lは前述と同様で、円錐口hはチャックがスピンドルa内に引き込まれるとチャックを閉じます。

これまで説明した2つのチャックでは、分割部を閉じて円筒形の物体の円周を把持するように構造が構成されているが、図654には、チャックが拡張してリングなどの中空ワークの穴を把持できるようにするための構成が示されている。

外側スピンドルa は図 651 の外側スピンドルaに対応し、内側スピンドルは同図のスピンドルbに対応します。チャックは、 aに嵌合してaによって駆動されるスリーブvと、 v の開口部の円錐に嵌合し、引抜きスピンドルbの端にねじ込まれるプラグx の2 つの別々の部品で構成されています。vはaに嵌合し、 gのフェザーによってa内で回転が防止されるのと同様に、 x も、xに固定され、 vの溝またはフェザーウェイに嵌合する フェザーhによって、 v内で回転が防止されます。したがって、 bが回転すると、 xはv内で端から端まで移動し、 bの回転方向に応じてステップyを開閉することができます。

外径を把持する必要のあるチャックの場合、旋盤から取り外した状態ではチャックの把持爪は最大径になり、分割部は最大限に開いています。そして、円錐の作用によってワークを把持するために爪が閉じられるとき、その閉じる動作は爪のわずかなバネまたは抵抗に逆らって行われなければなりません。そして、このバネまたは抵抗こそが、包み込む円錐が許容する限り、チャックが自ら開くことを可能にし、引き起こすのです。

しかし、開口式または拡張式チャックの場合はその逆で、チャックを旋盤から取り外すときには、チャックの直径は最小（分割部が最も接近している）になっています。 これは明らかに必要なことです。実際には、どちらの場合も動作は同じです。チャックはわずかな抵抗を受けながらワークを把持するように動き、この抵抗によって、必要な軸方向に移動したときにワークを容易に解放することができるのです。

バンドプーリーpはaに固定されており、その面gには 60 個の穴のインデックスが設けられています。これらの穴はピンqによって調整され、ワー​​クピース上に 60、30、20、15、12、10、6、5、4、3、または 2 本の等間隔の分割線をマーキングすることができます。これらの数字はすべて 60 の約数です。ワークピース上にこのような分割線をマーキングする際には、ハンドレストの面をガイドとして鋭利な先端を使用するか、または鋭利な先端を持つ工具をスライドレストに置いてワークピース上に深い線を刻むことができます。切削ホイールとピニオンに使用するインデックスプレートはaの後端に取り付けることができ、爪は作業台に固定されます。ホイールhはスピンドル bを回転させてチャックをねじ込んだり外したりするためのものです。

第1巻 時計職人用旋盤の詳細。 図版IX。
図655 図656 図657
図657。
図658
図655。 図656。 図658。

図659 図660
図659。 図660。

図661 図662
図661。 図662。

図655は旋盤の心押し台側から見た端面図です。a ′はヘッドとレストを位置合わせするための角度a aを持つベッドです。旋盤ベッド上で心押し台を保持または解放する手段は、主軸台を保持する手段と同じで、構造は次のとおりです。bはシャフトcが通るボルトの肩部で、レバーdで操作します。このシャフトはボルトを通る部分で偏心しているので、前述のレバーを使用すると、ボルトはヘッドの移動方向に応じてヘッドを固定または解放します。これには非常に小さな動きが必要です。ハンドレストの基準は分割されています。[I-189] ねじを使用して明らかに締め付けることができ、ねじはハンドルe′で操作されます。 レストの端面図は、脚h をベッドに固定する装置を示しており、図 656 に示されています。fはベッドをまたいでベッドの角度aに適合するシューです。fをボルトgが通り、その頭部はT字型の溝hに通っています。n′ はボルトgを操作するためのハンドルです。sには螺旋ばねがあり、ワッシャーwとナット n′に端面圧力をかけることで、 gと頭部h をfの上に引き下げ、したがってレストがベッドに固定されているかどうかにかかわらずf をベッドの上に引き下げます。したがって、レストを取り外したり調整したりするためにn′ を放すと、粉塵や細かい切削屑がレストとシューの間、またはシューと旋盤ベッドの間を通過することはなく、そうでなければ発生する摩耗が回避されます。

これらの旋盤には2つの品質があります。高品質版では、すべての可動部品が焼き入れされ、その後研磨されます。もう一方の品質版では、部品は研磨されますが、コスト削減のため、部品（いずれの場合も鋼製）は軟らかいままになっています。いずれの場合も、部品はゲージとテンプレートに基づいて製造されるため、旋盤への追加や摩耗した部品の交換のために、ヘッド、心押し台、またはその他の部品全体または一部を工場から入手できます。

これらの旋盤には2種類のスライドレストが備えられています。1つ目は図657に示すように、テーパー旋削用に上部スライドを角度調整するための旋回機構が上部スライドの基部にあり、下部スライドは旋盤中心線に対して直角にすべての半径面を旋削します。2つ目は図658に示すように、上部に3つ目のスライドが追加されており、下部スライドは旋盤中心線に対して直角に半径面を旋削し、次のスライドはテーパーを旋削し、上部スライドはテーパー面に対して直角に半径面を旋削するために使用できますが、ワークの軸に対して直角に旋削することはできません。これらのレストはいずれも、丸線製の工具を保持するためのツールポストクランプを備えており、図657にその位置が示されています。

図659は、この旋盤用の追加の心押し台を示しており、心押しスピンドルは開放型ベアリングに収まるため、ドリル加工、カウンターボーリング、面取りなど、さまざまな作業を行うための工具を保持する複数のスピンドルを迅速に使用できるようになっています。

図660は、スライドレストと同様の方法でベッドに取り付けるファイリング治具を示しています。この治具は、リンクを支えるベースと、ファイリング材を置くための2つの硬化鋼製ローラーで構成されています。ローラーはファイリングストローク中に摩擦によって回転し、ファイリング材をワーク上で平らに保ち、滑らかに仕上げる役割を果たします。

図661は、ホイールとピニオンの切削用治具を示しており、スライドレストに取り付けられています。カッタースピンドルが垂直なときは、ベルトはオーバーヘッドカウンターシャフトから直接カッタースピンドルに送られますが、水平なときは、ベルトは旋盤の上部に保持されたアイドラプーリーを通ります。カッタースピンドルはフレームに取り付けられており、垂直スライド上のスライドピースに枢動可能に取り付けられているため、垂直位置または水平位置のどちらにも旋回させることができます。

図662は、この旋盤用の宝石加工用レストを示しています。これは、心押し台の代わりにベッドに取り付けられ、プレートや台座に宝石をはめ込むための座面を削り出すために使用されます。特に、宝石を上部で受け止め、適切な直径に座面を削り出すように設計されており、測定や試し合わせは一切不要です。その方法は以下のとおりです 。

図663
図663。

図664
図664。

図665
図665。

図663は側面図、図664は端面図、図665はこのレストの平面図であり、3つの図それぞれにおいて、同じ参照文字は同じ部品を示している。aはベースであり、ボルトbによって旋盤ベッドに固定されている。ボルトbの動作は、主軸台と心押し台について既に説明したのと同じである。

アームcはaと一体化しており、その先端には 3 つのゲージ舌または部品d e fが取り付けられています。これらのゲージ舌は、ネジd e fによって水平方向に調整可能です。適切なガイドiを介して、標準部またはヘッドがaにj jで 枢動し、その上部には 3 つのゲージ舌k l mが取り付けられています。

支点jとゲージ舌の両端の中間には、中心または工具支持スピンドルo があります。宝石などの加工物を舌fと mの間に配置した場合（図 664 参照） [ mとそれに伴ってi ( jを支点として回転) が横方向に揺動する]、中心nの点は旋盤のライブスピンドルから宝石の直径の半分だけずれます。これは、jから中心 n ( o内) までの距離が、 jから宝石までの垂直距離のちょうど半分であるためです。次に、工具をデッドセンターに配置し、その切削刃をスピンドルoの軸と一直線にすると、宝石にぴったり合う穴が開きます。したがって、宝石を 2 つの舌の間に配置することで、工具が開ける穴の直径が決まり、その直径が宝石の直径と等しくなることが決定されます。

3組のゲージ舌部を設ける目的は、3段階の嵌合度を実現することです。d kの間に部品を配置すると、穴を部品に簡単に合うように開けることができ、e lの間に配置すると、嵌合をほとんど動かすことができ、f mの間に配置すると、嵌合がきつすぎて圧力をかけたり押し込んだりしない限り動かすことができないほどになります。各嵌合度は、ネジe f gによって調整されます。

工具は、スピンドルoを手で動かすことで供給され、ネジpは、穴が必要な深さまで開けられたときに、その端がストッパーqに当たるように調整されます。rは単に部品sのガイドであり、部品sはoに取り付けられているため、回転を防ぎます。

[I-190]時計製造工場では、特定の要件を満たすために特別なチャックや装置が必要となります。例えば、同じ公称直径の異なる線材でも、実際の直径にはわずかなばらつきがあることがわかっています。線材の直径が小さいほど、チャックの分割部分がより深く閉じるため、分割チャックは図651のaの口hの奥まで入り込み、チャックの円錐部の直径が小さくなることは明らかです。

複数のワークピースを正確な最終寸法に加工したり、複数のフランジやホイールを同じ厚さに加工したりする必要がある場合、それぞれの切削深さを調整せずに、連続するワークピースがチャックに同じ距離まで挿入されるようにする必要がある。これは、チャックがワークピースを把持する場所または部分でのワークピースの直径にわずかなばらつきがあっても問題ない。

この目的を達成するために、スライドスピンドルヘッドと呼ばれる機構が用いられる。この機構では、外側のスピンドルがチャックを開閉するために必要な軸方向の動きを持ち、チャック自体は軸方向の動きを持たない。

画像サイズが大きい
（141KB）。図666
図666。

このスライド式スピンドルヘッドの構造を図666に示す。図では、ワイヤチャックがスピンドル内に配置されている。lは 平行ベアリングを通過する回転スピンドルであり、ナットmを操作すると軸方向に動くことができる。チャックがねじ込まれる内側のスピンドルnは、後部ベアリングのカラーpとナットqによって軸方向の動きが防止されている。ナットmを回転させ、プーリーpによってnを固定すると、lは軸方向にスライドし、ナットがスピンドルlを動かす方向に応じてチャックが開閉する。

チャック内でワークを配置する正確な距離を調整するために、中空スピンドルn内にワイヤーロッドを挿入し、セットスクリューsによって調整位置に保持することができる。

ナットがスピンドルlと共に回転し、旋盤が停止しているときに手動でスピンドルlを動かすことができる構造は以下のとおりです。

ナットの円筒状の縁tには、その円周に沿って一連の切り欠きが設けられている。rはレバーであり、そのハブはナットm を包み込むが、 vにジャーナルベアリングを持つ。rはピンsを受け入れ、s はらせんばねtの上に載っている。したがって、 sが押し下げられると、ばね tが押し下げられ、その端w が縁tの切り欠きのいずれかに入り込み、ラチェットのようにナットを操作する。しかし、rにかかる端の圧力 が解放されるとすぐに、らせんばねが r を持ち上げ、m は以前と同様にlと共に自由に回転する。内側のスピンドルは羽根gによって駆動される。

プーリーpには、ベルト用の2 つの段yと、摩擦段zがあり、この摩擦段の周りには、旋盤を素早く停止させるために作業者の足で操作される摩擦バンドが通っています。これは次の 2 つの機能を果たします。m のねじ山は左ねじになっているため、旋盤の始動時にナットの慣性によってナットがねじ戻され、スピンドル lが軸方向に動いてチャックの爪がワークから外れてしまうことはありません。しかし、逆に、ブレーキによって旋盤を急停止すると、ナットmはスピンドルlよりも遅く停止する傾向があり、これがナットnを緩めてワークを解放する働きをします。これを補助するために、時計製造用の旋盤では、 rに、その目的に十分な重さのハンドルが取り付けられている場合があります。

画像サイズが大きい
（78KB）。図667
図667。

図668
図668。

図667および668は、時計製造工場で使用されるポンプセンターヘッドを示しています。これは、ワークピースをチャックして穴を正確にチャックし、拡大したり、その他の加工を施したりする際に、ワークピースが穴と正確にチャックされることを保証する装置です。例えば、時計ムーブメントの上下プレートのように、2枚のディスクが縁で固定され、中心が一定の距離を隔てている場合を考えてみましょう。そして、一方のプレートの穴をもう一方のプレートに転写する必要がある場合、このヘッドを使用することで、両方の穴が軸方向に一直線になり、かつ直角に転写されることを保証できます。[I-191] 時計のムーブメントに宝石をセットする際に必要なように、プレートの面に対して角度をつける。

時計製造で使用されるような小径の穴では、通常のチャッキング方法では穴を正確に調整することが非常に困難であり、穴が正確かどうかをテストするのも面倒です。ポンプセンターヘッドは、これらの困難を解消するために設計されています。その動作は次のとおりです。

図667には、スピンドルa、 b、cの3つがあります。a は図651の スピンドルaに対応し、図示のようにaにねじ込まれるチャックdを駆動します。bは単にワークを dの面dに押し当て、cはセンターeによってワークを真円に保ちます。センターeはワークの穴またはセンターに入り、ワークがスピンドルbによって固定されると引き抜かれます。

図668に示すように、チャックdはeで示されるように2つの側面が開いており、これはチャックの端面図である。これらの開口部を通してワークがチャックに挿入される。次に、ロッドまたはスピンドルcを手で端面方向に押し込み、その中心eがワークの穴または中心に入り（ワークを軸方向に正確に保持するため）、ワークを内面dに押し付ける。次に、スピンドルbを操作し、面pがワークを面dに押し付け、この2つの面dpの間でワークが摩擦によって保持され、駆動される。次に、スピンドルc とその中心eを手で引き抜き、ワークの穴を自由に加工できるようにする。

スピンドルaのジャーナルベアリングは、図 666のaについて説明したように構成されています。スピンドルbは、次のようにa内で軸方向に動作します。 aはgでねじ山が切られており 、ホイールiのハブh を受け入れます。bの端にはカラーがあり、ハブh内で軸方向の動きが防止されます。したがって、ホイール iが回転し、a が（バンドプーリーによって）静止しているとき、h はg上を移動し 、bも一緒に移動します。したがって、 i を一方の方向に動作させると、面p がワークに押し付けられ、もう一方の方向に動作させると、面p がワークとの接触から解放されます。

スピンドルcは、摩耗の有無にかかわらず、軸方向に正確に保持され、旋盤の運転中にどの位置にも留まるようにbに密着して取り付けられ、取り外す必要がないようにすることが、明らかに最も重要です。この密着性を維持するために、次の構造が設計されています。スピンドルaとスピンドルbの間の、2 つのチャック端には、摩耗が顕著になった場合に新しいものと交換できる鋼製ブッシュがあります。bとcの間には、摩耗を吸収するために、新しいものと交換できる 2 つの逆円錐形の鋼製ブッシュがあります。

図669
図669。

図669は、ロードアイランド州プロビデンスのブラウン・アンド・シャープ・マニュファクチャリング社による改良型手動旋盤を示しています。これは、チャックに保持できる円筒形のワーク、または中空になっている回転スピンドルを貫通する金属棒から切削できる円筒形のワークを迅速に製造するために特別に設計されています。短いワークは、チャックで駆動するか、通常の方法でねじ込むフェースプレート（床面のeで示されている）の中心間で駆動できます。ただし、このフェースプレートを取り外すと、代わりにナット dがねじ込まれ、回転スピンドルのねじ山を保護します。

フェースプレートeがない場合（例えば、加工する棒材を回転スピンドルに通す場合）にワークを駆動するためのチャックは、旋盤を停止することなくワークを把持または解放するように作動させることができます。部品j jは、図 1313および1314に示す手工具を、手旋削に関連して支持するためのもので、工具ストックまたはハンドルは床上のkに示されています。心押し台をシャーに固定またはシャーから解放するためのレバーはtに示されています。心押しスピンドルはgで回転するレバーによって操作されるため、素早く簡単に操作でき、また、心押しスピンドルに送られる力は、通常のホイールとねじの場合よりも敏感に感じることができ、これは小さなワークに大きな利点となります。テールスピンドルにはカラーrも設けられており、これをスピンドル上の任意の位置に設定することでストッパーとして機能させ、テールスピンドルを前方に送り込むことができる距離を決定し、連続するワークピースに均一な深さの穴などをドリル加工することを可能にする。

回転軸は鋼鉄製で、直径1/2インチまでの棒材に対応します。軸のジャーナルは焼き入れ後、円筒状に研磨されています。回転軸は分割されたベアリング内で回転し、ベアリングは外側が円錐形になっており、主軸台の対応する円錐形の穴に嵌合します。これらのベアリングにはナットが取り付けられており、このナットを回すことで、ジャーナルやベアリング嵌合部の摩耗を主軸台を通して調整することができます。

[I-192]旋盤は下部の脚部とフレームから取り外して作業台にボルトで固定すれば、卓上旋盤として使用できることは明らかである。

図670
図670。

図670は、機械ねじやその他のねじの頭部に溝を切削するための特殊な旋盤、またはねじ溝加工機と呼ばれる機械を示しています。回転軸がカッターまたは鋸eを駆動し、その下には溝加工するねじを保持する装置があります。この装置は、図では取り外されて床に置かれている状態でも示されています。

レバーaのねじ保持端は、ペンチと同様の働きをします。ペンチの一方の顎はハンドルaに、もう一方の顎はa が回転する部品に設けられています。溝を切るねじは、eの下にあるaの顎の間に挟まれます。次に、ハンドルaを左に動かしてねじの軸を掴みます。aを押し下げると、ねじの頭がカッターeに持ち上げられ、a を押し下げた量に応じて溝が切られます。このaの押し下げ量は、 bにあるねじで調整されます。したがって、b を適切に調整すれば、すべてのねじの頭に同じ深さの溝が切られます。

aが回転する部品を支えるフレームは、 dで示される手締めナットを備えたネジによって、頭部の厚さが異なるネジに合わせて上下に動かすことができる。

機械のヘッドのフレームは中空で、図示のように区画に分かれており、その中にねじ把持装置に関連して使用されるブッシング、さまざまな直径のねじに対応するためのブッシング、およびレンチ、カッターなどが配置されています。

図671
図671。

図672
図672。

図673
図673。

図671、672、673は、コネチカット州ハートフォードのホレス・ロード氏が設計し特許を取得した特殊な送り機構を備えた旋盤を示しています。この機構の目的は、切削工具がワークの中心から外周に向かって移動するにつれてワークの回転を遅らせ、あるいは工具がより大きな直径からより小さな直径に向かって移動するにつれて回転を速めることで、切削工具に均一な切削速度を与えることです（平面または球面のいずれの面で使用する場合でも）。直径の小さいワークを低速で旋削すると、真円で滑らかな表面を得ることが難しくなります。したがって、工具が中心に近づくにつれて、回転速度を上げる必要があります。現在の旋盤の構造では、速度を上げるために駆動コーンの1段目から次の段目にベルトを通す必要があります。これには2つの欠点があります。1つ目は、速度の増加が急激に起こり、均一性をもって要求を満たさないことです。第二に、切削速度の変化に伴い、切削工具にかかる負荷が変化する。その結果、旋盤部品および切削工具のばね定数が変化するため、切削速度の急激な増加または減少（場合による）が発生した箇所が切削面に明確に現れる。直径の変動に関わらず、切削速度と切削による負荷を一定に保つことで、可能な限り最高の真直度が得られる。

ロード氏は、この目的を次の機構で達成します。通常のカウンタシャフトから旋盤を駆動する代わりに、図672に示すように、ボール旋削に適用した場合の旋盤の速度を変化させる一対のコーンを導入します。lは、ラインシャフトから駆動されるカウンタシャフト上のベルトコーンです。lは、旋盤カウンタシャフトと呼ばれるhを駆動し、段付きコーンkからベルトは通常の方法で旋盤に接続されます。pは、ベルトnをベルトコーン上およびベルトコーンに沿って移動させ、速度を変化させる シッパーバーです。rは、旋盤の端から上方に伸び、セグメントを載せる垂直シャフトです。このセグメントは、2本のコードで ベルト搬送バーpに接続されています。1本はセグメントの半分を 回るr1からr2まで、もう1本はr3からr4まで伸びています。そのため、 セグメントが右に回転すると、セグメントとバーは点線で示されたように移動します。反対方向に移動すると、バーの動きがそれに対応し、ベルトnを円錐に沿って左右に移動します。

旋盤の後部には、通常の送りスピンドルと同様の水平軸sがあり、一対のベベルギアs2によってセグメント軸に接続されています。旋盤キャリッジの後部にある2つの耳eeの間にはピニオンtがあり、これがラックt′内で動作するスプラインシャフトsを駆動します。ツールレストはボールの真下に枢動可能で、通常の球面スライドレストと同様に回転し、ギアa2を備えています。ツールレストが回転すると、ギアa3が回転します 。後者の面には、ラックt′の端部のスロットa5内で動作する ピンa4があります。したがって、ツールレストが送り込まれると、動きが伝達されます 。[I-193]は、 a 2からa 3、 a 4、a、t′、 t、およびs s 2を経てrに伝達され、r はベルト搬送装置pを作動させます。これらの動作の速度は工具送り速度によって制御されるため、送りの不規則性による影響は受けません。したがって、あらゆる条件下でワークの速度は工具送り速度と等しくなります。すべての部品の動作方向は、それらの動作の方向となる工具送りの方向と一致するため、ワーク速度は要求に応じて自動的に増減します。

図674
図674。

図673は、旋盤の面板などの表面加工にこの機構を使用した場合の動作を示しています。この場合、2つのギアとラックt′はクロスフィードスライダーと共に単純に移動し、機構は前述と同様に作動します。図674では、ベルトシッパーを作動させる別の方法が示されています。プーリーはチェンジギアの中間スタッドに取り付けられ、ベルトでシッパーに接続されています。シッパーはdで示すようにねじ山が切られており、ベルトガイドフォークp2はねじdによって作動するナットに取り付けられています。

切断機― 切断機は、鉄棒から必要な長さに鉄片を切断するために使用されます。切断は工具によって行われるため、切断面は正確かつ直角に仕上がり、鍛冶屋の炉で加熱して切断する工程に比べて大幅な時間短縮が実現します。後者の場合、切断面は長すぎ、切断面は粗くなってしまいます。

図675
図675。

図675はハイドの切断機を表しており、中空の回転スピンドルに鉄棒が通され、チャックc cによって把持される。gはゲージロッドであり、ツールレストからの距離rによって加工物の長さが決まる。fは 送りコーンであり、回転スピンドル上の対応するコーンによって駆動され、ウォームwを駆動する。ウォームwは自動工具送り機構を作動させ、この機構には自動動作が備わっており、加工物が鉄棒から切断されると送り機構が停止する。スタンドsは可動式で、長いまたは重い鉄棒の両端を支えるために使用される。

旋盤で鋼製切削工具を使って仕上げるよりも滑らかで正確な仕上がりを実現するために、研削旋盤と呼ばれる機械が使用されます。これらの旋盤は金属を大量に除去することを目的とするのではなく、表面を円筒形に、正確な輪郭と標準直径に削り出すことを目的としています。そのため、通常はまず通常の旋盤で必要な形状とほぼ必要な直径に加工し、その後研削旋盤で仕上げ加工を行います。研削旋盤は、真円で滑らかな円筒形の平行加工を行うための最良の手段であり、焼き入れ加工の場合は唯一の手段となります。鋼製切削工具の代わりに、独立した回転軸から高速回転するエメリーホイールが使用されます。[I-194] ドラムまたは幅広のプーリーが使用され、研磨ホイールの回転方向は加工物の回転方向とは逆になります。

図676
図676。

図676は、プラット・アンド・ホイットニー社製の加重式研削旋盤を示しています。主軸台と心押し台は通常の方法でベッドに取り付けられ、エメリーホイールを載せたフレームは図示のようにスライドレストにボルトで固定されています。このレストは送りスピンドルの動きによって移動します。キャリッジの移動は自動で行われ、図示の送りコーンによって3段階の送り量調整が可能です。

旋盤でテーパー加工（内径または外径）を研削できるようにするため、図508および図509に示すスレートテーパーアタッチメントを旋盤に取り付けます。

この種の旋盤では、旋盤キャリッジの全移動距離、または主軸台と心押し台を支えるプレートの長さに等しいドラムを駆動する追加のオーバーヘッドシャフトが必要であることは明らかであり、このドラムとエメリーホイールアーバー上のプーリーへのベルト接続の配置は図に十分示されている。ベッドのガイドウェイがエメリーと水によって摩耗するのを防ぐために、キャリッジには、隆起したV字型の部分をある程度覆うようにガードが取り付けられている。

図677
図677。

加工対象物が研磨ホイールとは逆方向に回転することが不可欠です。その理由は次のとおりです。図677において、aをリーマ、bを研磨ホイールのセグメント とします。ここで、 aとbが、円周面の摩擦接触によって一方が他方を駆動する場合に存在する方向に回転すると仮定します。すると、切削圧力によってリーマaが垂直方向に跳ね上がり、リーマとホイールの間にくさび作用が生じ、リーマはこのくさび作用の程度が変化するにつれて前後に振動します。その結果、aの表面には波状の模様が現れ、丸くも滑らかにもなりません。

図678
図678。

適切な研削旋盤がない場合、図678に示すように、スライドレストに単純なフレームと滑車付きのエメリーホイールアーバーを取り付けることにより、通常の旋盤を研削用に即席で改造することがあります。図では、aはエメリーホイール、 cはアーバーを駆動するための滑車、 bはフレーム、dはフレームを旋盤レストに固定するためのボルト穴用のラグです。

[I-195]場合によっては、加工対象物は静止したままで、研磨砥石だけが回転することがあります。例えば、リーマの切削刃c を削り取るために必要なクリアランスを研削する必要がある場合、 c がbに対して必要な位置になるまでa を回転させ、回転する研磨砥石を研削旋盤の設計に応じて移動させるか、加工対象物を砥石の横を通過させるかのいずれかですが、いずれの場合も、各切削移動中はa は静止したままです。連続する各移動の後、 次の移動のための切削を行うためにa を十分に回転させます。

図679
図679。

図679は、ブラウン・アンド・シャープ社の万能研削旋盤を示している。

この旋盤は、以下の目的を達成するために設計されています。第一に、テーパー研削時に旋盤センターが工作物に対して軸方向に正確になるようにすることで、通常の構造の旋盤でテーパーを旋削する際の注意点に説明されている原因によって旋盤センターが摩耗し、工作物が徐々に歪むことがないようにするためです。

第二に、主軸台bが横方向に振れるようにすることで、テーパー穴の研削を可能にする。

これらの成果を達成する方法は以下のとおりです。

主軸台bと心押し台は、ベッドまたはテーブルaに取り付けられており、ベッドまたはテーブルaは、その中央で下にあるテーブルcに枢動する。これにより、テーブルaはc上で横方向に旋回し、任意の角度に固定することができる。この角度を微調整できるように、cの突起にジャーナルベアリングを有するねじaが、 aの端部に突出して取り付けられた部品にねじ込まれている。

テーブルcは、一般的な鉄製カンナ盤と同様に、エメリーホイールの前を前後に移動する。この動きを実現する機械部品は、cがスライドするベッド内に配置されている。エメリーフレームとテーブルdを支えるキャリッジは、調整された位置に固定されたまま、c（aを伴って）が前後に移動する。

さて、aを調整して中心線がcの移動線と平行になるようにすると、ワークは平行に研削されます。しかし、aを操作してaをその支点を中心に移動させ、 aの心押し台端を作業者の方へ引き寄せると、ワークは心押し台端でより大きな直径で研削されます。逆に、ねじaを反対方向に操作すると、その端ではより小さな直径で研削されます。

しかし、 aとcの角度がどのような度合いであっても、ヘッドストックとテールストックの中心線はワークの軸線と軸方向に一致するため、ワークの中心は摩耗してずれることはありません。これは、テールストックが単に上方にセットされる場合とは異なります（テーパー旋削に関する説明で詳しく説明します）。

円錐形の穴を研削するには、主軸台bをテーブルaにボルトで固定された部品の中心で旋回させ、ワーク穴に必要なテーパー量まで横方向に旋回させ、その調整位置でロックできるようにします。ワークは通常の方法でスピンドルにねじ込まれたチャックに保持されます。プーリーdを取り外すと、必要な角度まで設定できないほど大きな角度の円錐、面取り、またはテーパーを研削できるようになります。エメリーホイールの横送り運動線は、次のように必要な角度に設定できます。

エメリーホイールアーバーを載せたフレームはテーブルdに固定されており、テーブルdはaの下にあるキャリッジ上で（テーブルaを横切る方向に）操作できる 。このキャリッジ、あるいはサドル（おそらくより適切にはこう呼ばれる）は、水平面内での移動と調整を可能にするように枢動可能であり、dは キャリッジのスライド内で動作するため、中心線に近づいたり遠ざかったりする際のdの移動線は、サドルが設定されている方向となる。これにより、サドルがどのような角度に設定されていても、面取りカッターの円周や面取りなどの短い円錐を研削することができる。ただし、dは送りねじディスクとハンドルfから操作することができる。

左側のレバーハンドルは、cを手動で操作、あるいは移動させるためのものです。bは砂利と水を受け止める受け皿で、水は機械の後ろにあるバケツに導かれます。cは、作業が軽微でたわみやすい場合に、作業台を安定させるための背もたれです。

図cの縁に示された溝とストッパーは、cのトラバース（それぞれの方向）の終点を調整するためのものです。研磨ホイールの上にはガードが取り付けられており、水切り屑などが飛び散るのを防ぎ、回収します。

通常は旋盤でやすりがけされるような大量の加工も、この機械で研削することで、はるかに迅速かつ正確に仕上げることができる。

研削加工するワークは、切削工具で旋削加工する際に必要なチャックやワーク保持装置と同じものに保持してもよいし、同様の加工を大量に行う場合は、専用のチャックを製作してもよい。

図680
図680。

[I-196]図680（『アメリカン・マシニスト』より）は、穴だけでは真円度を保つことができない極薄フライスなどの薄いディスクの表面を研削するための特殊なチャックを示しています。この装置の目的は、カッターを穴で保持し、チャックの面に押し付けることで、表面を真円度にすることです。チャックの構造は次のとおりです。ハブは通常のフェースプレートのように旋盤にねじ込まれ、直径方向にスロットが通っています。その円周上には、ブッシュbのねじ付き翼を受け入れるためのねじ山が内側に切られたローレット加工またはフライス加工されたナットcがあります。cの後ろにあるカラーがハブ上でcを所定の位置に保持します。部品bを挿入するために、チャックの前面に穴が開けられ、bが挿入されてねじ付き翼がリングナットcにかみ合った後、 cを回転させない限りbが軸方向に動かないように、カラーがbの上に取り付けられ、カウンターボアに挿入されます。dはbに嵌合する分割ブッシングで、その軸は研削するディスクまたはカッターの穴に嵌合します。dの拡大端は皿穴加工されており、ねじeの頭が収まるようになっています。ねじeの軸はdを貫通し、その端が bにねじ込まれます。eをねじ込むと、ねじ頭がdを拡張し、研削するディスクまたはカッターの穴を掴みます。eをねじ込んだ後、リングナットcを回転させると、bがチャック内に引き込まれ、ディスクまたはカッターの内面がチャックまたはフェースプレートの面に接触し、ブッシングd上で真円度が調整されます。したがって、チャックを使用するために必要なのは、カッターの穴に必要な直径のブッシングを用意し、それをbに挿入し、次にネジeを締め、次にリングナットcを回転させて、ワークがチャックの面に均等かつ滑らかに接触するようにすることだけです。これを確実にするために、リングナットcを操作してワークをチャックの面に滑らかに接触させるまでは、 eをきつく締めすぎないのが最善です。

図681
図681。

図681は、 J.モートン・プール社製のカレンダーロール研削旋盤を示しており、その高い精度と優れた仕上がりにより、ヨーロッパとアメリカの両方で卓越した地位を確立している。

他のすべての工作機械では、表面は工具を工作物に、または工作物を工具にガイドすることによって真円に加工され、いずれの場合も、ガイドウェイとスライドが工具または工作物の移動線を決定するために使用されます。これらのガイドウェイとスライドは通常、工作物とは完全に独立したフレームによって支持されているため、切削はガイドウェイの真円度または真直度に完全に依存し、工作物自体の真円度、真直度、または平行度には依存しません。結果として、生成される表面の真円度は、工具ガイドウェイの真円度に依存します。しかし、プール旋盤では、ガイドウェイはエメリーホイールを可能な限り直線にガイドするために必ず使用されますが、そのようなガイドによって、ロールは[I-197] それ自体が、ガイドに存在する可能性のある誤差を排除するための修正剤として使用されます。ロールは旋盤で旋削され（図730）、ジャーナルがデッドセンターで真円に研削された状態でこの機械に送られます。

図682
図682。

図681は、機械全体の斜視図を示しています。この機械は、通常の旋盤の主軸台に相当する駆動ヘッドで構成されています。b 、b、bは、ロールが回転して研削されるベアリングです。cは、通常の旋盤のキャリッジに相当するキャリッジですが、通常の鉄製プレーナーのガイドウェイに対応する凹型のVガイドウェイに取り付けられています。図682を参照すると、fは、 g、h、 i、jの4つのリンクで吊り下げられたスイングフレームです。これらのリンクは、先端にナイフエッジを持つシャフト上にあり、そのナイフエッジは、キャリッジcに固定された支柱sの表面にある 小さなV溝に収まっています。このように吊り下げられ、cに固定されていないフレームfは、 cに対して前後に揺動することができ、g、 h、i、jのリンクは振り子のように揺動します。fの上部には、両端に 1 つずつ、エメリーまたはコランダムのホイールwを載せた2 つのスライド レストa aがあり、ベアリングbに載っているロールrは、これらのエメリー ホイールの間で回転します。キャリッジcは通常の旋盤キャリッジと同様にベッドに沿って送られ、エメリー ホイールは上部のカウンタ シャフトから回転します。この構造から、ロールの表面が真円に研磨されると、エメリー ホイールの動きの線を決定するガイドとして機能し、エメリー ホイールは、ロールの長さのうち、エメリー ホイールの外周間の距離よりも直径が大きい部分で動作し、外周間の幅よりも直径が小さい部分では動作しない一対の研削キャリパーに例えることができることがわかります。したがって、ロールの平行性は必然的に確保される。なぜなら、平行性はホイールの外周間の幅によってのみ決定され、ホイールがロール上を移動する間、その幅は一定のままであり、ロールに沿った一回の移動で研磨ホイールの直径が摩耗することによって影響を受ける可能性があるからである。

図683
図683。

ここで、ロールr (図 683 ) が所定の位置に配置され、ゆっくりと回転し、キャリッジcが送りねじeによって送られると仮定すると、ベアリングb (図 681 および687 ) がベッドのVガイドウェイと平行に設定され、これらのガイドウェイが直線で平行であれば、エメリー ホイールの移動線はロールの軸と平行になります。しかし、スイング フレームは左右どちらにも自由にスイングできるため、エメリー ホイールの移動線は、V からの高さに関する限り、V によってガイドされません。スイングフレームは、その重量から、最も低い位置にスイングする傾向があり、スイングする方向に何らかの圧力が加えられない限り、当然そのようになります。では、ロールが真っ直ぐ回転するのではなく、偏心回転、つまり図683に示すように真っ直ぐでない回転をすると仮定します。高い側が左側のホイールに当たると、ホイールが押し付けられ、キャリッジcが左に振れてわずかに持ち上がります。このようにしてエメリーホイールとロールの間に生じる圧力は[I-198] ロールの表面が研削され、ロールがスイングフレームを最低の通常位置に戻すまで研削が続きます。ロールの高い側が右側のエメリーホイールに当たると、ホイールに押し付けられ、スイングフレームが右に移動し、ホイールとロールの間の圧力によって、ロールの高い側が再び研削によって削られます。この動作はロールが真円でなくなるまで続きますが、真円になると両方のエメリーホイールが作動し、エメリーホイールの外周間の距離に等しい直径まで研削します。この外周は、もちろんスライドレストa aによって調整されます。ロールが全長にわたって同じ方向で同じ量だけ真円でない場合、エメリーホイールはロール全長にわたって等しい面積に作用します (ロールの長さが等しい場合)。ただし、ロールは長さのある部分では一方向に、別の部分では別の方向に真円でなくなる場合があります。それでも、エメリーホイールは高い面にのみ作用し、高い面がどこにあろうと、キャリッジとホイールがロールに沿って移動するにつれてその位置がどれだけ頻繁に変化しようとも関係ありません。ロールは、その円周が表面のすべての点でロールが回転する軸から等距離になるまで正確に回転しません。そして、明らかに、正確に回転しているときは、その円周はロールの回転軸と平行になります。なぜなら、この軸はロールが正確に回転するかどうかを決定する線であり、したがってスイングフレームは実際にロールの回転軸によってガイドされ、回転軸と平行に移動するからです。

フレームfの揺動が何らかの方法でわずかに抵抗されるようにすれば、例えばフレームfとcの間にプレートを挟み、そのプレートをfに押し付けるバネを設けることで、フレームが自由に揺動する場合よりもエメリーホイールが深く削れるようになることは明らかである。この方法は、ロールが真円になるまで採用され、ロールが真円になると両方のホイールが連続的かつ同時に作用し、fは自由に揺動できるようになる。

バネとプレートを動作させる必要がある場合は、ネジを使用してそれらを固定することができます。

ここで、ロールがベッドのVガイドウェイと正確に水平に設定されておらず、 b上のベアリングのロールジャーナルの調整にわずかな誤差があると仮定すると、エメリーホイールの高さはロール軸の高さに対して変化し、理論的にはロールの一方の端ではもう一方の端よりも直径が大きく研削されることになります。

図684
図684。

しかし、これは理論的な点であって、実際的な点ではない。図684からわかるように、rはロールの断面の一部であり、wはホイールの断面の一部である。さて、Vウェイの高さに関して、たとえ16分の1インチでも真からずれていると仮定すると、高さの変動による影響はすべて、図に示されているエメリーホイールの外周の2番目の線によって示される。2つの円弧は中心から引かれており、一方の円弧はもう一方よりも1/16インチ高い。したがって、このようなVガイドウェイに見られる通常の誤差（1/30インチを超えることはない）では、ロールに実際的な影響は生じないことは明らかである。また、一方のVがもう一方と一直線になっていない場合でも、実際的な影響は生じない。なぜなら、キャリッジcが 角度をつけて傾いている場合、エメリーホイールの回転面は変化するが、その面は依然としてロール軸と平行だからである。V字ガイドの幅の間隔が変化する場合（ V字ガイドの角度は45°離れている）、その影響は、V字ガイドの誤差量の半分だけキャリッジcを上下させることだけになります。したがって、ロールの平行度と円筒度の両方における正確さは、 V字ガイドの絶対的な正確さとは無関係に得られることが理解できるでしょう。

図685
図685。

旋盤の構造の詳細について述べると、図683のスライドレストaには、図685のソケットddを受け入れるための穴が開けられており、ソケットをしっかりと固定するためのキャップが備えられている。[I-199] 互いに軸方向にしっかりと固定され、保持される。ソケット穴はテーパー状になっており、アーバーxのテーパー端を受け入れるように設計され、両端にオイルポケットが設けられている。エメリーホイールの両側に駆動プーリーがあり、ベルト速度は次のように均等になる。2 つのベルト駆動ドラムm nが使用され、図 683および685に示すように、各ベルトは両方のドラムを通過し、プーリーpの周りを回る。ドラムnの直径は、ドラムmの直径よりベルトの厚さの 2 倍小さく、エメリーアーバーのプーリーを両方とも通過するため、ベルトの内径と外径が等しくなる。部品tはエメリーホイールからの水を受け止めるガードであり、背面にヒンジが付いているため、必要に応じて上部を後ろに倒して邪魔にならないようにできる蓋になっている。

図686
図686。

図687
図687。

エメリーホイールの固定方法は図686に示されています。2つのフランジz（半分に分割されている）をホイールに挿入し、図示のネジでホイールを固定します。これらのフランジzの穴はプーリーpの直径よりも大きいため、プーリーを取り外さずにアーバー上でエメリーホイールを交換できます。図687は、ロールが回転するためのベアリング bの端面図を示しており、3つの部品から構成され、そのうち2つの側面部品は止めネジで調整可能で、ロールを旋盤のベッドと平行に設定しやすくなっています。高さはネジk、kで調整され、キャリッジcがロールに沿って移動する際にロールを時々持ち上げることで、ロールの長さの中央で大径のロールを研削する場合にも使用できます（この動作の原理は、通常の旋盤加工でテーパーを旋削する場合と比較して後述します）。車輪がロールの長さの半分を移動したら、ねじk を操作してロールを再び下げます。ねじkをわずかに操作した効果は非常に小さいため、作業者の判断に頼れば、ロールの長さの中央で必要な直径の拡大を実用的な精度で、かつすべての実用的な目的に十分な精度で行うことができることがわかります。

しかしながら、このシステムには他にも利点があり、以下のように指摘できます。単一のエメリーホイールを使用する場合、一定量の金属を除去するために必要な摩耗量は、2つのホイールを使用する場合の2倍になります。さらに、1回のトラバースあたりのホイール直径の減少量は、1つのホイールの場合、2つのホイールの場合の2倍になります。モートン・プール氏が行ったいくつかの実験から、10インチのエメリーホイールを2つ使用して、平均的なサイズのカレンダーロールの直径を1インチ減らすには、40,000回のホイールトラバースが必要であることがわかりました。したがって、1回のトラバースあたりのエメリーホイール直径の減少による誤差は、 2つのホイールの場合、 1 / 40000インチと表すことができます。

図688
図688。

図688を参照すると、 rはロールを表し、wは2つのエメリーホイールを表す。

車輪がトラバースの端にあると仮定すると、 エメリーホイールの摩耗により、その端でのロールの直径が 1/40000 インチ大きくなると、各車輪の直径は 1/40000 インチ、半径は 1/80000 インチ摩耗することになり、したがってロール直径の増加 は車輪直径の摩耗に等しくなります。

図689
図689。

ここで、図689のように1つの車輪を使用し、その直径の減少が2つの車輪の直径の減少と等しいと仮定します。[I-200]これらを 合計すると、1 / 20000インチとなり、ホイールの半径では1/40000となり 、ホイールの直径では1/20000の差が生じます。

しかし、プールシステムにはもう一つ利点があります。それは、より細かい切削を容易に行えることです。1 / 100インチの送り量をかけると 、ロールの直径は1/100インチしか縮小しませんが、同じ量の送り量を単一のホイールでかけると、ロールは1/50インチ縮小します。したがって、一定の送り量、つまりエメリーホイールをロール軸に向かって移動させた場合、切削量は単一のホイールを使用した場合の半分で済みます。これにより、ホイールにかける送り量を最小限に抑えることができ、送り量が軽くなるにつれて摩耗も当然減少し、負荷も軽減されます。

ロールの駆動方法は以下のとおりです。シャフトt（図 681）はヘッド内のベアリングで回転し、スピンドルr r′がこれを貫通してシャフトtによって駆動されます。スピンドルの端r′には駆動プーリーが取り付けられ 、もう一方の端には、ロールをワブラーを通して駆動するための駆動チャックpがあります。ワブラーの構造は後ほど説明します。スピンドルr はt内で軸方向に調整できるため、ベアリング ブロックbを移動させることなく、異なる長さのロールに合わせて調整できます。

図690
図690。

図690に示すように、ワブラーはpによって駆動され、研削されるロールの端部を受け取ります。ロールの端部はテーパースクエアで、ワブラーの端部のスクエアテーパー穴に非常に緩く嵌合します。同様に、pにもテーパースクエア穴があり、ワブラーのスクエア端部に緩く嵌合します。この緩い嵌合により、ワブラーはロールに負荷をかけることなく駆動でき、ブロックb内のベアリング内でロールが持ち上がったりねじれたりするのを防ぎ、ロールの軸がr r′の軸と完全に一直線になる必要がなくなります。ロールの長さに合わせてさまざまな長さのワブラーを使用して、ブロックbを移動しないようにすることができます。また、ロールの端が四角ではなく丸い場合は、2つの止めねじを使用して、直径方向に反対側に設定されたロールの端を固定することができます。また、pで止めねじを使用してワブラーを駆動する場合は、2つの止めねじを直径方向に反対側に設定し、ワブラー内の2つの止めねじと直角に配置することで、ユニバーサルジョイントとして機能することができます。

キャリッジcを自動的に移動させる方法は次のとおりです。図 681を参照すると、2 つのギアa、b がシャフト t に固定されています。ギアaはc を駆動し、 cはeと同じシャフト上にあります。ギアbはd を駆動し 、d は図には示されていないギアを駆動します。このギアをxと呼び、 cおよびeと同じシャフト上にあります。ここで、 eがa cを介して駆動されると一方向に回転し、b d xを介して駆動されると反対方向に回転します。eはg を駆動し、g は送りねじ ( e、図 682 ) の端にあるため、キャリッジcの移動方向は、 e を駆動するホイールaまたはbによって決まります。hには、シャフトnにジャーナル ベアリングを提供するスタンドがあり、その端はホイールc、x、およびeのシャフト上のクラッチに係合します。シャフトnの外端にはボールレバーl′′があり、その下端はロッドkに取り付けられています。ロッドkには、止めねじによって 調整可能なストッパーl l′が設けられています。mには、ロッドkを囲むブラケットがあります。

ここで、キャリッジcが左に移動し、m が左に移動ロッドkに接触すると 仮定すると、ボールi は垂直位置まで上昇し、その後右に倒れ、クラッチがギアcから外れて見えないギアxに接触し、 eとgの動き、したがってキャリッジcの動きが反転し、 m がl′に接触してそれを右に押すまで右に移動し、i が 彫刻内の位置に戻り、クラッチがcに接触し、c がeの駆動輪になります。

ねじ切り盤― ねじ切り盤は、鍛造工程を経ずに棒材から直接加工を行う特殊な旋盤です。そのため、棒材は加工物の最大直径に合うように十分な直径が必要となり、直径の小さい段差や部分は棒材の全長から削り出されます。ねじ切り盤の利点は、加工物がチャックに固定されるためセンタリングが不要であること、鍛造工程が不要であること、最初の加工物に合わせて工具を調整する際に必要な測定作業以外に測定作業を行うことなく、均一な寸法の部品をいくつでも製造できること、そして工具を一度セットすれば熟練した作業員がいなくても機械を操作できることです。

したがって、ねじ切り盤の加工能力は旋盤の何倍も大きく、加工物の様々な部分の直径や長さはノギスによる測定よりも均一になり、工具の刃先の摩耗によってのみ変化するため、ノギスによる測定で生じる誤差が排除されます。ナットやワッシャーなどの中空加工物も、チャックに固定されたマンドレルで駆動することで同様に加工できます。

第1巻 ねじ式機械の例。 図版X。
図691
図691。

図692
図692。

図691は、ブラウン・アンド・シャープ社の第1号ねじ切り盤を示しており、これは小型部品の迅速な生産を目的として設計されている。

工具保持装置としては、3つの独立した方法が用いられる。まず、切削工具を図示の穴に挿入して円形ヘッドfを（水平方向に）貫通させる。次に、工具をダブルスライドレスト（中心線の前方と後方にそれぞれ1つずつスライドがある）に図示の工具ポストに固定する。そして、工具をねじ切りスライドレストjと呼ばれる装置に挿入する。

fは水平方向に 7 つの穴が開けられたヘッドで、 l を中心に回転します。特定の機構が作動すると、l はd上をスライドし、これら 3 つの部品の機構は次のように作動するように構成されています。レバーアームk はd内でlに沿って移動します 。kが 右から左に作動すると、l は適切なストップ機構によって特定の位置で停止するまで、回転スピンドルに向かって前進します。このストップ機構は、fが作業に適した距離だけ回転スピンドルに近づくように調整できます。

しかし、k を左から右に操作するとl が後退し、一定の距離を移動すると、ヘッドfが1/7回転し 、回転に関しては再びロックされます。ここで、fの7つの穴の関係は、 f が1/7回転する と、7 つの穴の 1 つがライブ スピンドルと一直線になるというものです。次に、fの穴に 7 つの切削工具が固定されていると仮定すると、k を右から左に操作してlとf を前進させ、 l がストッパーに当たるまで、切削工具の 1 つがワークを加工します。次に、 k を左から右に移動させると、lと fが後退し、f が1/7回転し 、lとf をkが移動させ、2 番目の工具がワークを加工します。

加工物の直径は、工具が加工物と一直線上にあるとき、つまり加工物を加工できる位置にあるときに、工具の切削刃と中心線との距離によって決まります。加工物の端部寸法は、l をストッパー機構が許す限り前方に移動させたときに、工具の切削刃をfから必要な距離だけ外側に配置することによって確保されます。しかし、このような単純な条件下では、加工物に沿って取られる切削長さは、加工物の端部とそれを駆動するチャックの面との距離によって変化することは明らかですが、これは次のようにして回避されます。

回転スピンドルは中空になっており、加工する金属棒がスピンドルを通過できるようになっている。スピンドル上のチャックは、通常の方法で加工物を保持または解放する。チャックが開いて棒が自由に動ける状態になっていると仮定すると、加工物と一直線上にある穴fに切削工具の代わりにストッパーが配置される。次に、最初の加工物の場合、スライドレストに置かれた工具で加工物の端を直角に整え、チャックから解放して回転スピンドルを通して押し込み、穴fに調整して固定したストッパーに当たるまで押し込む。その後、 k を操作して加工物に作用させることができる。最初の工具は加工物を必要な最大直径まで縮小し、2番目の工具は平らな肩部を旋削し、3番目の工具は加工物から一定の距離までねじ山を切削するダイスであり、4番目の工具はねじ山の始点で平らな部分を旋削し、5番目の工具は加工物の端部を丸め、6番目の工具は加工物の端部から一定の距離まで穴を開けるドリルである。

さて、加工物の反対側の端に面取り加工が必要な場合、スライドレストツールポストに、加工物が切り出された棒から加工物を切り離すためのツールを配置することができる。[I-201] 一方は、必要なエッジを面取りしたり、必要に応じて任意の形状に丸めたりするために使用できます。

チャックに固定されているものの、棒材から成形されていないワークも、もちろん同様の方法で加工することができる。

ただし、ねじ切りが必要な大径のワークの場合、ねじ切り工具は以下のように、より強固に保持および操作されることがあります。iは、曲げの下、回転スピンドルの突出端の上に、ワークに与えるねじのピッチとピッチが一致するナットのセグメントを載せたレバーです。同じピッチのねじを持つカラーまたはリング（リーダーと呼ばれることが多い）が、回転スピンドルに固定され、回転スピンドルと共に回転し、軸方向の動きはありません。したがって、i が押し下げられると、ナットがカラーまたはリングと連動し、i はカラーとナットのねじのピッチに比例した速度で移動します。

ここで、iは旋盤ヘッドの後部にあるジャーナルベアリング（および軸方向移動可能な）シャフトに取り付けられており、このシャフトには旋削工具またはねじ切り工具を配置できるスライドレストjが取り付けられています。上記の軸方向移動可能なシャフトは、レバーiのナットがカラーから持ち上げられたときに、レバーiによって横方向に操作できます。したがって、j を 右方向に移動させる場合、または後方に移動させる場合は、i を持ち上げて右に引き、次にiを下げてナットをカラーにかみ合わせ、工具を切削位置まで移動させます。切削径はスライドレストによって調整され、スライドレストには工具がワークに進入する深さを決定するための調整可能なストッパーが設けられています。

カラーのピッチが送り速度に適切であれば、この機械のこの部分は通常の旋削加工に使用できることは明らかです。

図693
図693。

図692および図693は、一般的な作業用のねじ切り盤を示している。

aは、焼き入れ鋼製のV字型ジョーを備えたチャックです。機械の空洞のアーバーに固定されています。bは、アーバーの後端にある安定化チャックです。アーバーには 2 1/16 の穴が開いており、ジャーナルは非常に大きく、剛性があります。鋼製で、砲金製のボックス内で回転します。円錐プーリーとバックギアは、18 インチ旋盤と同じ大きさで、パワーがあります。c は、ベッド上をスライドするように取り付けられた通常の旋盤キャリッジで、通常どおりハンドルdとラック ピニオンで操作されます。このキャリッジを横切って、通常どおりネジで操作されるツール レストe がスライドし、ワークの前方と後方に 2 つのツール ポストがあります。このツール レストは、旋盤の場合のようにキャリッジ内を直接スライドするのではなく、キャリッジに嵌合してスライドする中間スライド上をスライドします。この中間スライドは、カム レバーgによって、わずかな距離だけ前後に移動します。このスライドの前端にあるエプロンには、リードスクリューナットhが取り付けられています。カムレバーを上げると、スライドが約1.2cmほど外側に移動し、ツールレストeも一緒に移動し、同時にナットがリードスクリューから外れます。スライドの内側への移動は常に同じ位置で行われるため、リードスクリューに噛み合い、ツールがリセットされます。フロントツールポストにツールを取り付けてねじ切りを行う場合、ツールレストを通常通り動かしてツールをセットし、切削の最後にカムレバーを操作することでツールとリードスクリューナットを素早く引き抜き、キャリッジを後退させることができます。その後、ツールレストを少し前進させて、新しい切削を行います。この方法により、ねじ切りは無駄な動きなく行われ、肩部近くまでねじ切りを行うことができます。

iはリードスクリューです。このスクリューは通常のように機械のヘッドまで伸びていません。短く、機械のヘッドまで伸びるシャフトにソケットされており、通常通りギアで駆動されます。したがって、リードスクリューは、短い取り外し可能なねじ付き端部を持つプレーンシャフトです。ギアは交換されません。異なるねじには異なるリードスクリューが使用されるため、ねじ山を逆方向に切削することなく加工できます。リードスクリューはノブjを取り外すことで瞬時に交換できます。リードスクリューナットhは両端がねじ山になっている分割ナットで、エプロン内でナットを両端を回転させることで、各ナットで2ピッチのねじ山に対応できます。lは、切断、面取りなどの際にキャリッジの位置を決定する調整可能なストッパーです。kは、キャリッジの後部にピボットで取り付けられたアームで、ボルトカッターヘッドのような3つのオープンダイスを備えています。m には、ベッドに沿ってスライドまたは送り出し可能なブロックがあります。n はこのブロックに取り付けられたゲージスクリューで、2つのナットが付いています。図に示されているストップレバーは、回転してまたがるようにします。[I-202] このネジとナットの位置によって、ブロックが左右にどれだけスライドできるかが決まります。oはブロックを回転させるためのタレットです。タレットの縁には、さまざまな工具を取り付けるための 6 つの穴があります。タレットを回転させることで、これらの工具のいずれかを作動させることができ、ロックレバーpで固定されます。

砲塔スライドは、キャプスタンレバーuを介して手動で素早く動かすことができ、このレバーは出し入れすることで砲塔を任意の位置でロックする役割も果たします。重作業時には、砲塔スライドは尾ねじに取り付けられたクランクホイールrによって送り込まれます。この尾ねじのクランクホイール内部には 2 つのギアs が取り付けられており、これらは機械後方のバックシャフトによって異なる速度で駆動されます。これらの 2 つのギアは尾ねじに緩く取り付けられており、レバー tによって操作されるクラッチによってどちらかのギアが尾ねじに固定されます。キャリッジと砲塔の両方には、図示されていないオイルポットが備えられています。

図694
図694。

図694は砲塔の上面図を示しており、工具一式が所定の位置に設置されている様子が示されている。

図695
図695。

図696
図696。

図695にチャックから取り外した状態で示されているエンドゲージは 、タレットの穴に適合する中空シャンクaと、シャンクの穴に適合するゲージロッドbで構成されています。シャンクaはタレットの内側または外側に、ロッドb はシャンクの内側または外側にそれぞれ設定できます。この2つを組み合わせることで、タレットがストッパーに完全に押し込まれたときに、ロッドbの端が、棒鋼が機械のチャックから外側に突き出るべき適切な距離を測定できるようになります。図696に示すセンターは、通常の旋盤センターに相当し、鋼材の長尺ワークを加工する場合にのみ使用されます。

図697
図697。

図697にチャックから取り外された状態で示されている旋盤は、タレットに適合する中空シャンクaと、その前端にセットスクリューでaに固定された焼き入れブッシングbから構成されています。また、シャンクの前端の突起には太いほぞ穴付きボルトcがあり、ほぞ穴付きボルトで固定された大工のほぞ穴ノミのような形状のエンドカッティングツールd、ツールを端面方向に固定するカラースクリューe 、ツールとそのボルトを旋回させるためのセットスクリューfのペアがあります。ブッシングbは加工対象に合わせて調整されます。ツールdは全体が焼き入れされた角鋼です。ボルトで固定され、先端には適切なクリアランスが設けられています。先端でバネを使わずに切削するため、非常に鋭角な刃先が得られます。切削力にはほとんど限界がありません。粗送りで1回の送りで1インチの棒材を切削できます。滑らかな加工はできないため、金属の大部分を除去するためにのみ使用され、その後、サイズ調整機が使用される。

図698
図698。

図698に示すサイザーは、タレットに取り付けられる中空のシャンクaと、その前端に硬化処理されたブッシングbと平らな切削工具cを備えている。サイザーは旋盤の後段に続き、油または水を用いて軽い仕上げ切削を行い、粗い送りでサイズと仕上げを与える。また、軽くて清潔な作業のみを行うため、サイズが維持される。

図699
図699。

図700
図700。

図699および700に示すダイホルダーは、ワークに沿って十分な深さまでねじが切削されると自動的に切削を停止するように構成されている。これにより、ソリッドショルダーに接する部分まで完全にねじを切削することができる。ダイホルダーは、タレットに適合する中空シャンクa、シャンクcの前端で回転およびスライドするように取り付けられたスリーブb 、スリーブの 内側に開けられた溝e 、溝eに自由に嵌合するシャンク上のピンd 、溝の一点にあり、そこから両方向に伸びるキー溝f、およびシャンクの前端に保持されるねじダイgから構成される。[I-203] スリーブ。タレットが前進すると、ねじ切りダイスが切削対象のボルトを掴みますが、ピンd がキー溝f の反対側に到達するまで、静止して切削するのではなく、空回りします。タレットが前進し続けると、ピンがキー溝の奥に入ります。スリーブは静止し、ダイスがねじを切削し、キー溝内のピンの摩擦によってタレットを引っ張ります。最終的にタレットは前端ストッパーに当たり、それ以上前進できなくなります。その結果、スリーブはシャンクcに沿って前方に引き込まれ、ピン d が溝eに到達した瞬間に、ダイスとスリーブはワークとともに回転し始め、切削を停止します。次に機械を後退させ、タレットをわずかに後退させます。これにより、ピンがキー溝の前端に引っかかり、スリーブが再びロックされます。ダイスが緩み、その際にタレットを後退させます。タップホルダーをダイスの代わりに挿入すれば、プラグタップを危険なく正確な深さまでねじ込むことができる。

ドリルやその他の穴あけ工具は、砲塔に取り付けられる適切なソケットに保持される。

この機械で六角頭ボルトを製造するために必要な工程は以下のとおりです。

図701
図701。

最初の操作：開いたチャックを通してバーを挿入します。

2番目の操作：タレットをストッパーまで完全に押し戻し、回転させてエンドゲージの位置まで移動させ、バーをエンドゲージに当ててチャックを締め付けます。これによりバーがチャックに固定され、チャックから適切な長さのバーが突き出るようになります。

3番目の工程：キャリッジにフロントツールを取り付け、ベベル加工されたサイドツールでバーの端を円錐形に成形し、タレットツールがスムーズに加工を開始できるようにします。

第4工程：旋盤が回転して旋削部にバーが提示され、バーは1回の大きな切削で適切なサイズに近いまで縮小され、旋盤が停止して縮小部分の長さが決定されます。

第5工程：タレットを回転させてサイザーを提示し、軽くて素早いスライド切削によってボルト本体を正確なサイズに加工する。

図702
図702。

第6工程：開いたダイアームが下降し、ボルトにねじが切られる。左側のキャリッジストップは、ねじ切りされた部分の長さを示す。

7番目の工程：タレットを回転させてダイホルダーを提示し、ソリッドダイをボルトに当てて、軽い切削で正確なサイズにし、目的の正確な位置まで完全なねじ山を切削します。

第8工程：キャリッジ内のフロントツールがエンドスレッドの面取りを行う。

第 9 工程: キャリッジの背面工具である切断工具がボルトを切断します。左側のキャリッジストッパーがヘッドの適切な長さを決定します。

第１０工程：ボルトをチャック内で反転させ、キャリッジ内のフロントツールを用いてヘッド上部をウォーターカット仕上げする。この工程は、ロット内のすべてのボルトの準備が整うまで延期される。

図703
図703。

図703は、コネチカット州ブリッジ ポートのジェローム・B・セコールが設計したねじ切り盤の概略図です。機械の詳細は、図704、705、706、707、708、709、710、および 711に示されています。[13]回転軸は鋼鉄製で中空であり、そのジャーナルは研磨されている。ボックスはバビットメタルで裏打ちされているため、他の金属が軸に接触することはなく、特別な装置によって再バビットメタル化され、ベッドの平面加工と完全に平行に穴を開けることができる。

[13]力学 より。

図704
図704。

前方ボックスの前端とスピンドルの間にある鋼製カラーj（図 704）は、切削による推力を受け、スピンドル上のナットがコーンに作用して、スピンドル内のフェザーk上でコーンを前方に調整し、端部の摩耗を吸収する。[I-204] 加工対象となる素材は、スタンドのスピンドルとカラーに通され、カラー内のつまみネジで固定されます。このつまみネジは、重量とコードの影響を受け、チャック内でワイヤーが解放されると、重量によってカラーとワイヤーが前方に引っ張られ、ワイヤーがチャックの前端から押し出され、タレット内のストッパーに当たって、必要な長さが計測されます。ロッドが使い切られると、スライドカラー内のつまみネジを緩め、カラーをロッドにできるだけ奥まで押し込み、セットスクリューを再び締めます。

図704は、フロントベアリングと自動チャックを断面図で示しています。mは中空のスピンドルで、その中に中空のスピンドル hがあり、ワークを作るための棒またはワイヤがそこを通ります。ベアリングの一方の側には円錐ハブ、もう一方の側にはカラーjがあり、 hは軸方向の動きが防止されます。一方、hは、全体図で主軸台の左側に示されている手動レバーによってm内で軸方向に操作できます。チャックのコアaはmにねじ込まれ、調整ナットbを受け入れるためのねじ山が切られています。調整ナットbは、図示の爪によって調整ウェッジcの端部を受け入れて保持します。シェルdは、 aのスロットを通るねじiによってhに固定され、そのため、hが手動レバーで操作されると軸方向に移動します。調整ウェッジcが接するdの開口部は、マークされているように2 1 / 2 °の円錐形になっています。したがって、 dの左方向への終端運動によりc、したがってfがチャックの軸に近づき、棒またはワイヤを把持する一方、右方向への運動によりc、したがってfがチャックの軸から後退し、ワイヤが解放される。bはaにねじ込まれており、c は端部でbによって案内され、 fもaに端面保持されているため、 cとfの運動はチャックの軸に対して直角である。したがって、棒またはワイヤを把持する際に、多くの機械のように把持爪が閉じる際に一定の終端運動がある場合とは異なり、終端方向に移動させる傾向はない。この終端運動が存在する場合、ワークに対して爪を締め付けると、ワークがタレットのストッパーから離れ、ワークの長さの調整が損なわれる。把持爪はdとaの溝に沿って密接にガイドされており、 hの穴の全径からゼロまでの作業範囲をカバーするには、これらの爪が3組必要です。ただし、これらの爪の各組の把持能力は、次のように変更できます。調整リング bはaにねじ込まれており、接線ねじe によってaに沿って操作することでcを軸方向に移動させることができます。ねじ山がbの軸に平行で、円周全体にわたって幅方向に走る歯と噛み合うため、e が回転し、b が回転してaに沿って移動し、 c がfの下に移動します。この調整方法では、f はワークを把持および解放するためにチャック軸に対して十分な動きを与えるだけでよく、 h を操作するハンドレバーとfの動きの間の動きの減少が 非常に大きいため、レバーに非常に弱い力を加えるだけで、ワイヤーがジョー内で滑ったりジョーの把持を損なったりすることなく、突き出た端をねじって切断することができます。

図705
図705。

図706
図706。

[I-205]図705はチャックのコアaの断面図および端面図であり、図706はシェルdの断面図および端面図である。

画像サイズが大きい
（83KB）。図707
図707。

図707は、 2つのツールポスト、すなわち2つの切削工具（うち1つは工具台の後ろ側にある）を備えたクロススライド（切断スライド）の断面側面図と端面図を示している。送りねじとナット、あるいは手動レバーとリンクの代わりに、ラックr内で動作する歯車pの一部が設けられており、手動レバーとリンクを使用した場合に生じる、ガイド内でクロススライドがねじれる傾向を回避している。

クロススライドは、 図707に示すジョーs1によってガイドウェイに適合するように調整されます。このジョーs1は、 rにしっかりとねじ込まれ、溝に埋め込まれています。摩耗を吸収するために、 s1の面は単純に削られています。この方法は、剛性が高く頑丈であり、不適切な調整を許容せず、また、オペレーターの手によって調整が損なわれることもないため、非常に大きな利点があります。

せん断機上のクロススライドの位置を調整するには、せん断機の間にねじを通し、スタッドqにねじ込みます。このねじは、図703の全体図に示すように、主軸台の後部ベアリングの下にあるハンドルで操作します。

この機械の特別な優れた特徴は、図707に示すクロススライドの動きを止める装置です。

ねじsには、固定されたカラーcが1つ付いており、ねじ込まれた端は、スタッドaによって回転が阻止されているスライドスリーブtにねじ込まれています。固定カラー cと緩めカラーbの間には、図示のように短くて硬いらせん状のバネがあります。固定カラーと緩めカラー、バネ、およびねじ込み式のシンブルd によって、カラーbには強い摩擦力が加わり、ストッパーとして使用している間はねじが回転しないように十分ですが、四角い端にレンチをかけるとねじは簡単に回転します。全く同じ機構がスライドの反対側にも使用され、反対方向への回転を阻止します。

図708
図708。

図709 図710
図709。 図710。

タレットおよびタレットスライドの機構の詳細は、図 708、709 、および710 に示されています。図 708はタレットスライドの端面断面図であり、タレットスライドは、ラックr内で動作するギアのセグメント dによってベース上を移動します(切断スライドと同じ方法)。セグメントはスタッドnによってハンドルmに接続されています。oはスライド本体を表し、側面には溝が設けられており、スライドするベースpに固定するためのギブxが取り付けられています。pは、点線で示されているギブによって、せん断機またはベッド上の調整された位置に固定されます。ギブは、ギブのステムにねじ込まれたネジsによって横方向に前方に引っ張られます。スライドを回転させて所定の位置に固定する方法は、タレットヘッドの上面図である図709と、 p からoを取り外して回転させた状態を示す図710に示されている。[I-206] 逆さまになっている。セグメントdに枢着されたロッドeには、 kにピンがあり、動きが進むにつれてsに落ち込み、タレットの底部に固定された回転tを回転する。ハンドルmを後方に動かすと、図 710の矢印で示すようにセグメントが前方に動き始め、それによってスライドの歯車がラックr (図 708)に噛み合い、スライドがギブ上で後方に移動する。ラック r (ベースpに取り付けられている)。セグメントd が動きの約半分を完了すると、セグメントdの上側にあるピンhが、図 710の矢印の先端で示すように、カムfの側面にある突起またはラグに接触し、カムの反対側がピンg (図 709)に接触して、カムが後方に移動し、スプリングuが圧縮され、ボルトlがディスクvの座から引き抜かれる。この動作は、セグメントの動きによってピンk がラチェット ホイールtに接触する前に完了します。ピンk がノッチsに入り込んだ後もセグメントdは動きを続け、タレットの軸を中心とした回転を開始します。図 710を見るとわかるように、ピンhは接触するカム上の突起よりもはるかに長い半径で動作するため、動きのある部分が完了するとカムの届く範囲を超え、それによって保持が解除され、ピン k がホイール t に接触してタレットの回転を開始した直後に発生するバネuの膨張によって、 図 709のボルトlがディスクvに押し付けられます。ハンドルm (およびセグメントd ) の動きが完了すると、タレットは円周の 6 分の 1 回転し、それによって、ばねuのさらなる膨張により 、ボルトlがディスクvの次の開口部または座に押し込まれる。ハンドルmの前進運動図に示すように、砲塔を作業現場の位置まで前進させ、部品を元の位置に戻します。

図711
図711。

図711には、 mの前進運動を止める機構、すなわちタレットの前進移動距離、ひいては各工具が加工物に沿って切削する距離を決定する機構が示されている。 ねじaの端は通常通り ストッパーbに当接するが、タレットスライドの端だけでなくボルト cのアイにもねじ込まれているため、ナットdを操作するだけで固定できる。これによりレンチの使用が不要となり、調整が容易になる。

図712
図712。

画像サイズが大きい
（92KB）。図713
図713。

図712および713は、コネチカット州ハートフォードのプラット・アンド・ホイットニー社製のねじ切り盤を示しており、中空スピンドルを通してワークを移動させ、工具による加工位置まで送り込むためのパークハースト特許のワイヤまたはロッド送り機構を備えている。両図の参照文字は対応している。

aは前ベアリング、bは後ベアリングであり、中空スピンドルcにジャーナルベアリングを提供します。スピンドル c には、ワーク把持チャックのシェルd 、クラッチリングh、およびカラーiが取り付けられており、カラー i にはjでクラッチレバー gが枢動します。このカラーはcにねじ込まれており、リングロックナットj′で固定されています。クラッチアームk はロッドx上をスライドし、 xのスプラインに突き出た羽根を持っています。ワーク把持チャックのコアe は内側スピンドルfに固定されており、 fは外側スピンドルcと共に回転します。f の左端は[I-207] クラッチレバーgの短いアームに作用し、k がx上で前後に操作されると、クラッチhがc上で端方向に移動して、h上のコーンがレバー gを操作し、それによって内側スピンドルf が端方向に移動して、チャックの内側コーンe が開閉することは明らかです。たとえば、k (したがってh ) が右に移動すると、 gの長い端が解放され、閉じて短い端がfの端から離れ、e がワークを掴むのを解放します。kを右に移動すると、スリーブlも右に移動し、l′の鋸歯が舌pにかみ合っているため、スリーブmが前方に引き出されます。ワークが作られている棒またはロッドは、一方の端がチャックによって保持され、スピンドルcの端の ブッシングzとスリーブmのアームのブッシングsによって支持され、カラーtが固定されています。したがって、 mが前方または右方向に引っ張られると、そのアームがtに当たり、ワーク用のロッドまたはバーをチャックeを通して引っ張ります。

一方、k、そしてそれゆえに h、l、mが左に移動すると、hの円錐によってレバーgの長い端が開きます。gの短い端が 内側スピンドルfを右に押し、eがdを通過し、分割されてワークに閉じてそれを掴み、部品は図に示す位置を占めます。kの同じ動きによってlがスリーブmを通過し （ nの歯が キャッチpを持ち上げ、l′がmを通過できるようにします）、kが次に右に移動すると、mが2歩前に引き出され、再びワークがチャックを通過します。qは、ワーク用の新しいロッドを挿入するときにpを持ち上げ、mを後ろに移動できるようにするための単なるピンです。kはuからv へのリンクによって操作され、このリンクを動かすためのハンドルは、概略図で wに示されています。

スリーブm がlと共に後退するのを防ぐため、シューoが設けられており、シューo はバネrによってxに押し付けられ、 mとxの間に摩擦を生じさせ、 l がスリーブmを通過する間、 m を 保持します。r ′ は、rにおけるバネの張力を調整するためのものです。y は、クラッチ機構を埃などから保護するための単なるスリーブです。

ねじ切り盤用のボックスツールは、非常に多様な特殊作業に使用されます。これらは、工具とワークの安定化レストを収納する箱またはヘッドのようなものです。

図714
図714。

図714は、ねじ切り盤用のボックスツールを示しています。円筒形のステムはタレットの穴に嵌合し、ワークを支えて切削位置を維持するための支持部材またはレストgを備えています。図に示すボックスツールには、ねじa、 b、c、dによってそれぞれ切削深さまでセットされた4つの切削工具があり、ワークの端を丸めるための5つ目の工具eが示されています。

図715
図715。

図715a
図715a。

図715b
図715b。

[I-208]図715は、機械の送り機構の車輪のハンドルを成形するためのボックスツールの上面図、図715aは正面図、図715bは端面図を示しています。まず、ワークを必要な直径に正確に旋削し、次に、ワークにちょうど当たるようにセットして、ワークを安定させ、切削圧力に耐えられるようにします。カッターは円筒形で、 gの位置に切り欠きがあり、切削刃を形成します。この切り欠きの面を研削することで、旋盤加工用の円形工具やディスク工具の説明にあるように、形状を変えることなく工具を鋭利にします。カッターには、クランプを介してスライドに保持するためのステムが設けられています。スライドは、ハンドルhで操作されるスピンドルまたはロッドr上の偏心機構によって作動します。ストッパーは、スライドがボックスbに当たるとスライドの動きを停止させ、これによりワークの直径が決定されます。ワークの直径は、端面図ではwで示されています。

図716
図716。

図716は、プラット・アンド・ホイットニー社のねじ切り盤のダイホルダーとダイを示しています。ダイは4面が貫通しており、2つの突起にねじが通ったスプリットリングで囲まれています。ねじを操作することでダイを閉じて摩耗を吸収し、直径を調整できます。ダイは図示の止めねじでカラーに固定され、このカラーの背面はクラッチ形状になっており、アーバーの肩にある同様のクラッチ面と噛み合います。この構成の目的は次のとおりです。スタッドに沿って、例えば3/4インチの一定の距離にねじを切る必要があり、クラッチの深さが1/4インチであるとします。タレットが十分に前方に送られ、タレットがストッパーに当たって停止した瞬間に、ワークに沿って半インチのねじ山が切削されたと仮定すると、ダイはホルダーの本体またはステムに沿ってさらに4分の1インチ前方に送られ続け、クラッチ面が外れると、ダイはワークとともに回転します。

図717
図717。

図717は、ねじ切り盤用の切断工具とホルダを示しています。この工具は、ホルダの分割端にあるアリ溝に嵌合し、側面に必要なクリアランスを確保するために厚みがテーパー状に研磨されています。工具は図示のねじで固定され、ねじが分割部を閉じ、アリ溝をしっかりと掴みます。当然ながら、研ぎ直しのために上面のみが研磨されています。

図718
図718。

図718は、マサチューセッツ州フィッチバーグのチャールズ・W・ワイルダーが設計・製作した木工用特殊旋盤です。この旋盤は、工具を適切な位置にセットするために必要な寸法測定以外に特別な測定を行うことなく、形状とサイズを複製して小型の製品を大量生産することを目的としています。主に、薬剤師の箱、工具の柄、おもちゃの乗り物のまっすぐなスポーク、ピアノのピン、ボール、リングなどの製作に使用されます。

その動作は、工具がストッパーによってガイドされ、加工物の長さと直径が正確に均一になるように設計されている。一方、切削工具の形状によって加工物の形状が決まるため、加工物も均一でなければならない。

旋盤は、旋盤のベッドに架かるキャリッジレストを備え、このレストがデッドセンターの助けを借りずにワークを旋盤の中心に対して軸方向に正確に保持し、同時にワークの端部を真円にし、他の工具による加工を可能にするものと説明できます。[I-209] 設定と調整を行い、任意の数のワークピースを正確かつ均一な直径と形状に成形する。

図719
図719。

図720
図720。

この操作は次のように行われます。図 718は旋盤の一般的な外観図です。図 719は円錐スピンドル側から見たレストの端面図、図 720 は旋盤の心押し台側から見たレストの端面図です。aはセットスクリューbによってレスト rに固定されたリングです。ワークに最初に接触するリングの開口部c は、図示のように円錐形または面取りされており、リングの片側の開口部から切削工具tが挿入されます。次に、ワークの一端を旋盤スピンドルの円錐駆動チャックに、もう一端を円錐または開口部c （図 719）に配置し、cの端部圧力によって駆動チャックに保持します。ワークが回転すると、工具t がワークをリング穴の直径dまで切削し、キャリッジまたはレストr は工具の切削速度と同じ速度で旋盤ベッドに沿って移動します。したがって、穴dはワークを保持して正確に回転させるためのガイドとして機能し、この穴は旋盤の中心に対して軸方向に正確です。したがって、 cの円錐面は通常の木工用鉋の底面と同じように機能し、工具tの切削速度は、その切削刃が円錐面または凹部cの表面からどれだけ前に突き出ているかに応じて、多かれ少なかれ速くなります。これにより、工具はワークの直径と木材の性質に最も適した送り速度で切削することができます。工具tは、ねじeによって横方向に操作され、送り速度を増減させます。このねじeは支点としても機能するため、つまみねじfを操作することで、工具の先端を穴dの中心からの距離に合わせて調整できます。言い換えれば、工具tがワークを回転させる直径はつまみねじfによって調整されます。gは旋回工具ホルダhが作用するピボットねじの頭部であり、この旋回運動によって成形工具またはカッターxが移動し、加工物を所望の形状に成形する。iは工具ホルダjを取り付けたレバーが作用する軸であり、工具ホルダjには切断工具kが取り付けられており、この切断工具kによって加工物が作られた木材から加工物を切り離す。

ツールホルダーhとjは、アームlとmを介して スタッドoに接続され、スタッドoはホイールpに固定され、膝レバー qによって操作され、スタッドoはsで回転してuに取り付けられ、uは旋盤Vsにキャリッジを保持するジブの1つに固定されている。膝レバーqは、生皮のストラップまたはベルトvによってホイールpに接続されている。オペレーターが膝でレバーqの端を押すと、ホイールpが部分的に回転し、oも一緒に回転する（oはpに固定されている）。これにより、ツールホルダーhとカッターxに前方への半径方向の動きが与えられ、スタッドoとねじスタッドwがホイールpの中心と水平に一直線になるまで、カッターxがワークに進入する。その後、ツールホルダーhは後退し、切断ツールk （連続的に上方向または垂直方向に移動する）が、ツールまたはカッターxの前進運動によって所定の形状に成形され、必要な直径に縮小された完成品を切断する。hの後退運動の目的は、kがワークを切断している間、成形ツールxがワークと接触しないようにすることである。そうしない と、切断時にワークがxに接触し、接触によって損傷を受ける可能性がある。工具ホルダhとホイールpを接続するスタッドwには、右ねじと左ねじが切られており、このねじを操作することで工具xを操作し、加工物を任意の直径に加工することができる。

レストまたはキャリッジrは、旋盤のせん断部またはベッド zに沿って移動し、これまで説明したすべてのレバーと工具を運びます。

心押し台（または後頭）には、スピンドルの後部に工具ホルダが取り付けられており、そこにドリルビットなどの切削工具を取り付けることができる。キャリッジrと後頭の移動および操作方法は以下のとおりである。

ベッドまたはシャーの背面には、図718のtで示されるテーブルがあります。このテーブルの上には、図の1で示されるように、レバーの端が支点として取り付けられたスタンドがあります。このレバーには2のジョイントがあり、3でマークされたジョイントで心押し台のスピンドルに接続されています。レバーを横方向に操作すると、ジョイント2が二重になり、心押し台スピンドルがベッドに沿って移動することは明らかです。心押し台スピンドルがロックされていない場合、心押し台とベッドを単純に通過します。[I-210] スピンドル内の工具は作動しますが、（図示されている通常のネジで）ロックされている場合は、ハンドルが心押し台全体をスライドし、心押し台後部のホルダー内の工具が作動する可能性があります。

４には調整ネジがあり、これがキャリッジrに接触することでキャリッジrも移動し、反対側のネジ５（ 図７１８にマークされている）に当たるまで移動します。このネジはチャックよりも突き出ているため、切削工具がチャックに当たるのを防ぎます。

キャリッジの移動は、ストップゲージ６がワークの端に到達するまで続きます。したがって、ワークの長さは、切断工具からストップ６の面までの長さとなります。ワークの長さの調整は、ネジ４によって行われます。ネジ４は、ストップ６がワークの端からどれだけ離れていても、キャリッジがストップ６に到達するとすぐにスライドします。心押し台には、通常の旋盤と同様の２つの工具ホルダが取り付けられています。ボール旋削や丸いハンドル加工のように、切削工具を使用してワークの端を完全に切削する場合、ストップ６は使用されません。端を丸める工具自体がストップの役割を果たします。

ドリルビットを使用する場合は、ビットはテールスピンドルに保持され、必要な穴の深さが得られるように適切な長さに作られています。あるいは、ビットホルダーの面をストッパーとして使用することもあります。

工具、カッター、ベルトがすべて所定の直径または長さに切断できるように適切に調整されたら、作業者は旋盤に木の棒を置き、それぞれのハンドルまたはレバーを適切な順序で操作するだけで、作業が完了して切断されます。この操作は木の棒がなくなるまで繰り返され、その後新しい木の棒を挿入して作業を続けることができます。

図721
図721。

不規則形状用旋盤。—不規則形状用旋盤（主に木材加工に用いられ、金属加工に用いられることは非常にまれである）では、高速回転するヘッドに取り付けられた回転切削工具によって加工が行われる。加工対象物自体はゆっくりと回転し、切削工具を載せたキャリッジまたはフレームは、円周方向および長さ方向のあらゆる点で、 パターンまたは成形型の輪郭に沿って動く。これらの目的を達成する動作原理は図 721に示されており、図中sはスライドヘッドを載せたスライドを表し、ベルトeによって駆動され、カッターとホイールwを載せた回転ヘッドhにジャーナルベアリングを提供する。fは パターンまたは成形型を表し、b はfと同じ形状に旋削加工する必要のある木材を表す。ここで、 f がa とcによってゆっくりと回転し、 aからの回転運動を( d を介して) 受けると仮定すると、 aの直径は cの直径と等しいので、 cの回転はfの回転と等しくなる。hにおけるカッターによって描かれる円の直径はwの直径と等しいので、カッターの先端の動きはwの円周の動きと全く同じであり、 w はfから動きを受け取るので、カッターがg をfと同じ形状とサイズに縮小することは明らかであり、ヘッドをfの軸と同じ方向に移動させると、 bの直径と形状は、その全長にわたる対応するすべての点でfの直径と形状と一致するようになります。wとfの 接触は重りまたはバネによって維持され、fの回転は連続性を確保するために十分に遅く、工具に必要な切削速度は、h を必要な回転速度で回転させることによって得られます。

このタイプの旋盤は、発明者の名前から「ブランチャード旋盤」、または作業の主な特徴から「不規則形状用旋盤」と呼ばれていますが、旋削する特定の品目から「靴型旋盤」、「斧の柄旋盤」、「スポーク旋盤」などと呼ばれることもあります。

図722
図722。

図722は、プーリーcによって駆動されるドラムbのシャフトにジャーナルベアリングを提供するフレームaを備えたこの種の旋盤を表す。eは、ベルトdによってbから運動を受けるプーリーを表す。切削工具は、プーリーeによって回転するヘッドfに取り付けられる。eのシャフトを保持するキャリッジまたはフレームは、重りまたはばねによって 成形体hと連続的に接触する鈍い先端のトレーサーを持ち、キャリッジは、揺動運動が可能なように移動するウェイnに接続されている。hが回転すると、キャリッジは、トレースポイントのために、hの形状によって制御される運動（ hの軸に対して直角）を行う。したがって、gはhと等しく回転する ため、ブランクワーク gの形状はhの形状に似ているが、トレースポイントが揺動運動の中心からfよりも遠いため、形状が変化する。

gとhの長さ全体にわたってこの動きを正にするために必要なのは、 それらをギアで接続することだけです。[I-211]直径が等しく、部品の全長にわたって キャリッジをnに沿って移動させます。しかし、 gとhを支えるフレームが下部で回転し、揺動運動が可能で、hがバネまたは重りによってトレースポイントに押し付けられている場合、効果は全く同じになります。この場合、キャリッジはn上を揺動運動なしに直線的に移動できます。これにより、キャリッジがn上のスライドウェイで動作し、より 安定して移動できるようになります。

トレース点と金型 hとの連続的な接触を維持するために、 hの回転は遅く、工具の切削動作に必要な速さは、ヘッドとカッターfの高速回転によって得られる。

ラインシャフトから機械への運動はcで伝達されるため、 hとgを動かすための歯車や装置は、cとbを運ぶシャフトから容易に取り出すことができ、そのためにシャフトは図示のように片端がフレームの外側に延びている。この種の旋盤は様々な形状で製造されているが、いずれも上記の原理に基づいている。

図723
図723。

バックナイフゲージ旋盤。—この旋盤（図723）は、図718を参照して説明したのと同様のキャリッジを備え、同様の工具を心押し台に取り付けています。ただし、この旋盤には、キャリッジへの自動送りトラバース、ロープと重りによるベッド上でのキャリッジの高速送り（左から右）、および背面にナイフが備えられています。このナイフは、図に示すように斜めに配置され、両端のアームによって、図示の垂直ハンドルで回転できるピボットシャフトに取り付けられています。このナイフの目的は、まず加工物を成形し、次に木材または加工物を安定させて研磨することです。ナイフが加工物に近づくと、その刃先が斜めに接触し、加工物を寸法と形状に合わせて切断します。刃先の後ろの表面は隙間がないため、加工物に擦れ、同時に研磨しながら安定させます。これらの旋盤は、椅子、手すり子、その他の家庭用家具の部品を旋削加工するために使用され、ビーズやその他の曲線、または部材は、適切な形状の刃によって加工物上に作られます。これらの刃は、当然ながら、加工物を直径だけでなく、形状と長さも均一に切断します。そして、この特性から「ゲージ」という用語が用いられるようになりました。

図724
図724。

図724は、 Niles Tool Works社製の特殊プーリー旋盤を示しています。この旋盤では、円錐スピンドルからライブスピンドルへの動きは、円錐スピンドル上のウォームとライブスピンドル上のウォームホイールによって伝達されます。2つの複合スライドレストが設けられており、図に示すように、後方のスライドレスト上の工具は上下逆になっています。これらのレストは、個別に、または同時に、手動または自動で操作できます。その動作は、以下のように行われます。円錐スピンドルと平行に走るネジは、円錐スピンドルから適切なギアによって駆動されます。このネジの両端は、図に示すように、スライドレスト送りネジの端にあるジャーナルベアリングを備えたウォームホイールに噛み合っています。スライドレスト送りネジの端にある小さなハンドルを回すと、ウォームホイールが摩擦によって送りネジに動きを与え、スライドレストが送ります。しかし、このハンドルまたは円形ナットを放すと、送りネジへのグリップが解除され、反対側の端にあるハンドルで操作できるようになります。スライドレストを支えるレールは、プーリーの直径に合わせて前後方向に調整可能で、図示のボルトによって調整位置に固定されます。

切削は、複合レストの上部を使用して行われます。クラウニングプーリーを回転させるには、スライドレストを保持するレールを角度をつけて設定し、レールがボルトで固定されているウェイの端に表示されている目盛りで角度を決定します。プーリーの表面を「直線」にする場合は、両方の工具がプーリー表面の一方の端で動作を開始し、送り工具が荒削りを行い、後続工具が仕上げ切削を行います。しかし、クラウニングプーリーの場合は、工具がプーリーの反対側の端から開始し、切削が面の中央で交わるため、それぞれのレールが設定される角度は反対方向になります。

回転させるプーリーはマンドレル上に配置され、プーリーの反対側の腕に係合する2本の腕によって駆動されます。円筒状に正確な加工を行うために必要な、両方の腕を均等な圧力で駆動するために、クレメンツの原理に基づく均等駆動装置（図756および付随する説明を参照）が使用されます。

旋削加工後にプーリーを研磨するために、円錐スピンドルの後端は中空になっており、そこにマンドレルが挿入される。円錐スピンドルの高速回転によってこれが可能になるが、円錐から回転スピンドルへの運動伝達にウォームギアではなく歯車とピニオンを用いる場合は、このような高速回転は不可能である。図には研磨位置にあるホイールが示されており、前面の旋回アームは研磨棒またはレバーを支えるための支えとなる。

ボーリング旋削盤。 ―1839年にイギリスでボドマーによって特許が取得されたボーリング旋削盤は、アメリカ合衆国で現在の改良型へと発展したが、他の国ではあまり知られていない。車輪やプーリーなどの旋削加工や穴あけ加工において、旋盤に比べて大きな利点がある。

その構造形式の主な利点は以下のとおりです。

1. 作業台は、その周囲と中央の両方でベッドによって支えられているのに対し、旋盤では、[I-213] チャックプレートとワークプレートは、比較的直径の小さいジャーナルに突き出ているため、バネのたわみや振動の影響を受けやすくなっています。
2. 旋盤のスライドレストよりも角度調整が容易で、同時に操作しやすい2つのスライドレストを備えています。
3. 旋盤よりもボーリング盤のテーブルでワークをチャックする方がはるかに簡単です。なぜなら、ボーリング盤ではワークをテーブル上に置きやすく、テーブル上に固定できるため、ワークの円周のどの部分でもワークテーブルに押し込んだり固定したりする際に、ワークが他の保持プレートの下に移動する心配がないからです。一方、旋盤では、ワークが垂直に立っているため、ある部分を移動または固定する際に他の箇所で固定が外れてしまう可能性があり、さらに、チャックドッグ、プレート、またはその他の保持装置で最初に掴む間、ワークを保持して安定させる必要があります。

図725、726、727、728、729は、オハイオ州ハミルトンのナイルズ・ツール・ワークス社 製のボーリング・旋削盤の設計図を示しています。この設計では、高速回転が必要な小型ワークに使用する場合、テーブルを上げて中心スピンドルにベアリングを接触させるようにする一方、低速回転と高い圧力が必要な大型重ワークに使用する場合は、テーブルを下げて円周ベアリングに接触させるようにすることができます。

いずれの場合も、ベアリング面は埃などから保護され、十分な潤滑手段が備えられています。各ツールバーは、バランスウェイトによる歪みが、バーが作業台に対してどのような位置や角度で設置されていても、バー軸に平行な線となるようにバランス調整されています。これにより、バランス歪みがバー軸に対して角度をなす場合にバーとベアリングの間に発生する摩擦が防止され、結果としてバーが片側に引っ張られたり、バーがねじれたりするのを防ぎます。そのため、バーの操作が容易になり、送り機構にかかる歪みや摩耗も軽減されます。

図725
図725。

機械の一般的な構造を図725に示す。この機械は、水平な作業台を支えるジャーナルベアリングと支持部を備えたベースまたはベッドから構成され、作業台はベッド上に搭載された装置によって回転する。ベッドの両側には、工具棒を載せた2つのスライドヘッド用のクロススライドまたはレールをしっかりと支える支柱または支柱が取り付けられている。

画像サイズが大きい
（76KB）。図726
図726。

画像サイズが大きい
（84KB）。図727
図727。

機械のさまざまな動作は次のとおりです。作業テーブルには 16 段階の速度があり、シングルギアでは 8 段階、バックギアでも 8 段階です。クロス スライドは、ワークの高さに合わせて自動動作で昇降できます。両方のツール レストは、作業テーブルの表面に平行な線上で、さまざまな速度で手動または自動で送り動作できます。また、両方とも、作業テーブルに対して垂直方向または任意の角度で自動または手動送り動作が可能で、それらを上昇させるためのクイック リターン動作を備えています。また、ラジアル カットまたは表面カットを行う際にそれぞれをしっかりとロックできるため、ツール バーのばねや振動を防ぐことができます。ただし、必要に応じて、旋盤のようにデッド センターを備えた心押し台が用意されているため、ワークを作業テーブルだけでなく上からも安定させることができます。図 726 および727には、作業テーブルを上昇させる装置と、送りねじおよび送り棒を作動させる装置が示されています。これにより、スライドヘッドは水平方向に、ツールバーは垂直方向に動作します。aは、ワーク搬送テーブルb′を支えるベースまたはベッドであり、 d′でスピンドルジャーナルベアリングを提供します。 d′の内部および底部にあるステップは、くさび f′の上に載っており、くさびがd′内を通過すると、ステップが持ち上がり、それによってテーブルスピンドル、ひいてはテーブルが、ベッドの外径との接触を解消するのに十分な高さまで持ち上がります。f′は次のように動作します。レバーg′はe′で回転し 、その上端にはナットh′が付いており、ボルトi′の端にあるねじによって操作されます。したがって、 i′ を回転させると、くさびf′が動作します。

自動送り動作を行うために、fは作業台の下にある適切なギアによって回転するシャフト上のディスクであり、g は 2 枚のプレートから構成されるディスクで、その間に革製のディスクが挟まれており、ディスクの外周はfと十分な摩擦接触を持ち、 f が回転するとgも回転する。gは垂直スピンドルiを駆動し、i のj′にあるウォームがウォームホイールを駆動し、ウォームホイールが図中の送りスピンドルv、 f、w上のギアを回転させる。fは 連続的に回転するが、スピンドルiはfの面の上面または下面に接触しているかどうかに応じて、どちらの方向にも回転するように作られる。f の中心より上方の動きは、回転中心より下方の動きとは逆方向であることは明らかである。この回転方向の反転を実現するためにgを昇降させる手段は次のとおりである。g はスリーブ g′ 上に取り付けられ、スリーブg′にはハンドホイールhによって回転するピニオンによって操作されるラックが備えられている。したがって、h を操作するとg′が上下し、それによってg も上下します。h ′ はピニオンをロックするためのハンドルであり、それによってラック (したがってg ) を調整された位置に保持します。この設計は、どちらの方向にも可変の送り速度を得るための先進的なアメリカの手法の優れた例です。gはfの半径方向の面によって駆動されるため、 fの外周に近づくほど回転速度が大きくなり、 fの中心に近づくほど回転速度が小さくなり、その時点でgの回転運動が停止することは明らかです。このように、機構が連続的に動作している状態で送りの方向と速度を自由に制御できるシンプルな装置があり、機械を操作する際にオペレーターが自然に占める位置から移動する必要なく、オペレーターにとって便利な位置に配置されています。

側支柱z上のレールrの高さを上げ下げする手段は次のとおりです。kは、カウンターシャフトからベルトで駆動されるプーリーであり、ピニオンlを操作し、ピニオンnを操作してm を駆動します。oは、シャフト上のギアであり、ピニオンp 、 pを駆動し、ピニオンp、 p は、 rに取り付けられたナットと噛み合う垂直ネジ上のギアq、qを操作します。mとnは、プーリーkのシャフトに枢着されたベルクランクrに取り付けられています。ピニオンnは常にピニオンと噛み合っています。[I-214] lとピニオンmは常にピニオンnと噛み合っており(ピニオンlとは噛み合っていない)。ベルクランクが一方の位置にあるとき、動きはlからnとoに伝わるが、もう一方の位置にあるときは、動きはlからnに伝わり、そこからmに伝わり、そこからoに伝わる。したがって、 mの動きは 常にnの動きとは反対方向である。そのため 、 oとギアpおよびqは、2 つのギアnとm のどちらがoを駆動するかを調整することによって、どちらの方向にも操作できる。これは次のようにして実現される。ベルクランクrはアームによってロッドsに接続され、ロッド s はストラップによって偏心tに接続され、図示のハンドルによって操作される。このハンドルが水平になっているときは、mとn の両方がピニオンoから外れている。しかし、ハンドルを上げると、ロッドsが上がり、m がoと噛み合う。しかし、水平位置から下げると、nはoと連動し、mは遊動輪となる。

図728
図728。

送りねじは2本あり、1本は各ボーリングバーヘッドを操作するためのもので、もう1本はスライドヘッド内のバーの垂直送りを操作するためのスピンドルです。図728は、これらのヘッドの送りナットの係合および解除の機構を示しています。aはレールに沿って移動するスライドです。このスライドには、ガイドまたはスライドウェイに保持された2つの半分のナット nとn′が取り付けられており、ハンドルoを必要な方向に操作すると、ネジfに対して開閉します。ナットの各半分には、ピボットプレート（点線で示す）の面にある偏心スロットxに突き出るピンが設けられており、ハンドルoはこのピボットプレートに 取り付けられています。w 、wは垂直送り用のベアリングを表します 。[I-215]図726の スピンドルw。aは図729の ボルトb用の環状溝である。

ヘッドを素早く手動で移動させるために、ラチェットpが設けられており、これがピニオンsを作動させ、ピニオン s はクロスレールrの下側に沿って走るラックtに噛み合う。a とレールとの嵌合を調整するために、ギブ yとy′およびウェッジx が 使用される。

図729
図729。

図729は、ツールバーを垂直方向に操作するためのヘッド内の自動送り動作を示しています。rはクロスレールで、その上をbを載せたaがスライドし、ボルトbによって任意の角度で旋回できます。ボルトbの頭部は、 a内の環状溝a内を通過します。bには、図示のラックを備えた ボーリングバーgが取り付けられています。pはラックを操作するピニオンです。wはウォームhを駆動する送り棒で、ウォームhはウォームホイールiを駆動します。このウォームホイールには円錐形の凹部があり、そこに摩擦板cがはめ込まれます。2つが押し付けられると、iからcに回転運動が伝達され 、そこからc′ （ c 上のスリーブ）に伝達され、そこでピンp′によってピニオンpが駆動されます。iはスタッドj上で回転し、スタッドjによって支持されます。スタッドjはc2 （ cの 延長部分でもある）にねじ込まれています。したがって、ハンドルkを一方向に操作すると、ナットとして作用するc2によってjがiをc に固定し、ツールバーが送り込まれる。逆に、kを反対方向に操作すると、 iはcから解放され、cが静止したまま回転することができる。ツールバーgを手動で送り込むため、または高速で移動させるために、ハンドルmが設けられている。ハンドルmは、その断面c2でスリーブに固定されており、ピニオンpを回転させることができる。dは、その断面c′でcに ジャーナルベアリングを提供する。バーgのバランスをとる重りからのチェーンは、部品bに固定された滑車を通過する。この機械では、バーがスライドするため、バーの軸に対して、バーがどのような角度に設定されていても同じ位置を占め、したがって、カウンターバランスウェイトは、バーの軸に平行な線上に伝達されます。この機械の効率の例として、オハイオ州セーラムのバックアイ・エンジン社の工場で、直径12フィート、重量8860ポンド、面幅27インチのプーリーが、この機械の1つで17時間で穴あけと旋削加工され、面幅を3回切削し、ハブに面するリムの端を旋削し、長さの中央に数インチの深さの穴を掘り、穴の深さは合計18インチになりました。この機械はさまざまなサイズで製造され、それぞれに若干のバリエーションがありますが、当社の版画に明確に示されているように、設計の主な特徴はすべてのサイズに共通しています。

第1巻 ロールターニング旋盤。 図版XI。
図730
図730。

図731
図731。

図730は、製紙カレンダー機などに使用される冷却ロールを旋削するための旋盤を示しており、デラウェア州ウィルミントンのJ.モートン・プール社によって製造されたものである。

図732
図732。

図733
図733。

図734
図734。

図には、旋盤に取り付けられたロールが示されています。ロールのジャーナルは、まず別の旋盤で旋削され、図に示す旋盤でロール本体を旋削するためのガイドとなります。旋盤は、ベッドプレートpから構成され、その一端に駆動ヘッドが取り付けられています。このベッドプレート上には、3 つの支柱または垂直フレームが取り付けられており、その両端の支柱には、図示のバインダーアームが枢動します。これらのフレームは、ロールのジャーナルが回転するブッシュlとnを保持しています。また、フレームのアームwにクランプa、a、aで固定されたバーgも保持しています。バーg上には、ツールレストe、ツールクランプ a 、および送りヨーク bからなる 2 つのスライドレストがあり、送りヨークbは、図の右側のツールレストに示されているように、ナットにレンチをかけることで締め付けられます。バインダーアームは、ブッシングl n (ロールジャーナルのサイズに合わせて変更される) がロールジャーナルに適切に嵌合するように調整され、ボルトs は、切断による大きな圧力に対してバインダーアームをしっかりと固定します。フレームwは、旋削するロールの長さに合わせてベッドプレートpに沿って任意の位置に調整でき、スライドレストはバーgに沿って必要な位置に移動できることは明らかです。構造の詳細は次のとおりです。図 731はツールレストの端面図、図 732はツールレストの上面図です。aはツールをレストeに固定するツールクランプ、r は ロールの一部分を表し、bは送りヨークで、切断を行うにはナットdを操作して内側にねじ込みます。ピンcはb に固定され、その端はツールに当接し、ツールはクランプaの全圧力で送り込まれます。図中のfに工具が示されており、また 図733のfにも示されている。図733はクランプaを取り外した状態の残部を示している。使用される工具の形状は図734に示されており、その長さは5～6インチである。工具は送り込まれてロールに沿って移動しないため、全長にわたって切断され、切断屑は細くてギザギザした針の束のように排出されることがわかる。

工具が送り込まれてロールを所定の直径まで切断したら、工具レストをバーgに沿って工具の長さに等しい距離だけ移動させ、ロールの全長が回転するまでこの操作を繰り返します。工具を平行に送り込むには、工具レストの両方のナットd を操作する必要があることは明らかです。工具は、切削深さが許す限りレストにできるだけ近づけて保持され、ロールの硬度に応じて毎分約 2 1/3 フィートから 5 フィートの切削速度で使用されます。工具には 4 つの切削刃があり、各切削刃は少なくとも 1 つの切削を行い、場合によっては 2 回目の切削にも使用されます。工具は乾式で使用され、クリアランスはロールをクリアするのに十分な量だけであり、それ以上ではありません。

ロールは旋盤の面板にボルトで固定されたソケットによって駆動され、ソケットには四角い穴があり、そこにロールの四角い端が緩くはまるようになっている。この構成の目的は、ロールが回転できるようにすることである。[I-216] 回転するベアリングによって完全にガイドされ、通常の旋削加工方法におけるセンターの使用に伴うガイド効果の影響を受けない。

図735
図735。

図735は、マサチューセッツ州ボストンのアメリカン・ツール・アンド・マシン社が設計・製造した旋盤を示しています。この種の旋盤は完全にアメリカ製であり、真鍮仕上げ工場において最も重要な工具となっています。

その設計において、以下の利点が得られる。

1. 旋盤の前面は通常の旋盤キャリッジやスライドレストによって完全に遮られることがないため、ワークをより簡単にチャックに固定して検査できます。また、ワークを一緒に研削する必要がある場合、一方の部品がチャックに固定されている状態で、スライドレストを邪魔にならないように移動させる手間が完全に省けます。
2. 通常の旋盤のスライドレストに取り付けられた単一の切削工具と心押し台の代わりに、タレットまたはタレットレストと呼ばれるものが設けられており、これには6つの工具が取り付けられ、レバーまたはハンドルの簡単な動作によって、それぞれの工具をワークに対して順次作動させることができる。
3. 単尖ねじ切り工具やチェーサー（内ねじ用）を移動させるための残余部は、旋盤の後ろ側に配置されており、邪魔にならないようになっています。
4. リードスクリューを操作するために必要な通常の交換ホイールの代わりに、チェイシングバーは単一のねじ付きカラーまたはホブによって操作され、取り付けと取り外しがより容易になります。
5. ねじ切り工具を保持するスライドレストは、工具が連続する複製ワークピースに正確に同じ直径のねじを切るように調整できるため、[I-217] 最初の部品に合わせて工具を正確に設定した後、測定や試作を行う必要性。
6. ねじ切り工具が切削の終点まで移動したら、手で持ち上げて引き戻し、2回目の切削を行う準備を整えることができます。これにより、リードスクリューまたはそれに相当するものを使用して工具を引き戻すのにかかる時間を節約できます。
7. タレット内の各工具は、連続する加工物に対して同じ深さと直径で動作するように設定できます。

この例で示した特定の旋盤には、次のようなもう一つの特別な利点があります。

旋盤で小型のワークや、コンポジット、真鍮などの軟らかい金属を加工する場合、切削工具の移動時間は比較的短く、金属が比較的軟らかいため旋盤の回転速度が速く、工具の動きもそれに合わせて速くなければなりません。さらに、作業がはるかに速く行われるため、部品の交換や再調整が必然的に頻繁になり、その結果、工具台がベッド上をより速く、より頻繁に移動するため、旋盤のV字溝、および工具台、スライド台、またはタレットの対応する V字溝の摩耗が増加します。その結果、多くの場合、回転軸と軸方向に正確に配置されるべき心押し台またはタレットに取り付けられた工具が回転軸の下に位置するため、工具自身の直径と同じ直径の穴をあける代わりに、より大きな直径の穴をあけることになります。しかし、ドリルなどの工具は、加工対象物の中心を見つけようとする性質があるため、工具が加工対象物に入り込む際に、ある程度この動きが生じます。その結果、穴はテーパー状になり、開口部が最大径となります。このため、ドリルの刃の先端が鈍くなり、ドリルの自由な動作に不可欠なクリアランスが摩耗するという別の弊害も生じます。

これらの利点を得る方法は 以下のとおりです。

通常の心押し台の代わりに、通常のスライドレストと同様の方法で動作するクロススライドを備えたバックヘッドが設けられています。このバックヘッドには上部スライドが取り付けられており、複合スライドレストを形成しています。このレストの上部には、図694に示すヘッドと同じ目的を果たす回転ヘッドまたはタレットヘッドが取り付けられており、一連のツールホルダーが取り付けられています。これらのツールホルダーは、複合レストの送りねじによって操作することも、水平に立っている手動レバーによって操作することもできます。主軸の回転速度を減速するための通常のバックギアに加えて、主軸には第2の小さなピニオンが設けられており、旋盤ヘッドの後端にあるシャフトを駆動します。このシャフトの左端にはカラーまたはホブ用の座があり、旋盤の後部に沿って走るバーを操作し、ねじ装置と呼ばれる機構を形成します。ねじ装置の動作は次のとおりです。

このバーには、図示のスライドレスト、スライドレストを部分的に回転させるためのハンドルまたはレバーが取り付けられており、旋盤のベッドをまたいでいます。このハンドルを持ち上げると、旋盤の後ろにあるバーがジャーナル内で回転します。このバーには、円弧の一部を保持するアームがあり、その円弧には、カラーまたはホブのねじ山と同じピッチのねじ山が切られています。レバーを上げると、円弧の一部がホブから離れ、バーを手で横方向に動かすことができますが、レバーを下げるとアームが下がり、円弧の一部がホブのねじ山に接触し、バーにねじ山が送られます。したがって、ねじ切りに必要なのは、切削するねじ山に必要なピッチのホブを旋盤に取り付け、スライドレストにチェーサーまたは単刃のねじ切り工具を取り付け、スライドレストを使用して工具をワークにセットし、レバーを押し下げて工具を前進させ、レバーを上げて横方向の手圧でバーを後退させることだけです。連続切削を行うには、スライドレストを操作し、レバーを旋盤ベッドの表面に接するまで下げます。スライドレストに同じ直径のねじ山を連続して切削させるには、スライドレストに適切なストップ機構が設けられており、ストップ機構が許容する範囲までスライドレストを操作した後、ねじ山を所定の深さと直径に切削します。

旋回台の横方向の動きにも停止機構が設けられており、工具がそれぞれの必要な距離までワークに挿入されるように設定することで、すべての部品が同じ深さまたは長さに旋削されるようになっている。

旋盤ベッドとバックヘッドの摩耗に関わらず、工具ホルダの中心が回転スピンドルに対して正確な位置合わせを維持できるように、ベッドは2つの部分から構成されています。一方の部分にはヘッドストックが取り付けられており、この部分の垂直面にはスライドがあり、そこにもう一方の部分の端部がはめ込まれます。そのため、必要に応じて調整ネジによってもう一方の部分を持ち上げ、正確な位置合わせを行うことができます。

図736
図736。

図736は、角軸真鍮仕上げ旋盤を示しています。角軸またはテールスピンドルの目的は、デッドセンターの代わりに切削工具を取り付けられるようにすることです。心押し台にはクロススライドが設けられており、このスライド上で心押し台のヘッドが旋回してテーパー穴を加工します。これにより、心押し台は事実上、複合スライドレストとなります。この旋盤は、ベッドの後部にスライドレストを取り付けたバーを備えており、前述の旋盤と同様の方法および目的で使用されます。[I-218]図735 を参照してください。これらの旋盤はどちらも、独立した複式スライドレストとハンドレストを備えています。

図737
図737。

相当な重量のワークに中程度の直径の穴をあける必要がある場合、ワークをテーブルに固定し、穴あけ工具を回転させる方が便利です。この目的のためにエイムズ製造会社が製作した機械を図737に示します。標準部が通常の心押し台の位置を占めています。標準部には水平テーブル、またはアングルプレートが取り付けられており、ワークをチャックすることができます。このテーブルは垂直方向と横方向のせん断運動が可能なので、ワークをチャックすると、軸が平行で同じ表面上の異なる位置にある穴を、テーブルを移動させて各穴を回転スピンドルと一直線にすることでドリル加工またはボーリング加工することができます。送り動作は次のとおりです。

円錐の最小段差の背面、円錐スピンドルに固定されているのは、ピニオンに噛み合う歯車です。この歯車は、背面ベアリングの後ろに示されている下部シャフトを駆動し、このシャフトには2つのピニオンがあります。1つは、背面ベアリングの背面に示されている上部送り円錐を駆動します。この円錐はベルトで下部送り円錐に接続され、ワー​​クテーブルの横送りを操作します。もう1つは、円錐スピンドルを貫通する工具保持スピンドルを駆動します。この工具保持スピンドル（または駆動スピンドル）の後端にはねじ山があり、ナットを貫通して左から右、つまりワークテーブルに向かって自動送りします。この送りを停止するには、下部送り駆動スピンドルの端にあるピニオンを、それを駆動するピニオンから横方向に移動させます。

手送りによる迅速な送り動作を可能にするため、図に示すように、ハンドルを備えたシャフトまたはスピンドルが設けられており、これはギアを介して工具駆動スピンドルに接続されている。

ボーリングバーを操作するために使用するベアリングは、[I-219] テール側またはフットストック側のバーはテーブルにボルトで固定することができ、このベアリングにはブッシングが取り付けられており、ブッシングはボーリングバーの直径に合わせて交換することができる。

図738
図738。

図738は円筒ボーリング旋盤を表しています。dは駆動コーンで、その軸上にウォームwがあり、ウォームホイールgを駆動します。ウォームホイールgはボーリングバーgに固定されており、標準hとh′にジャーナルベアリングがあります。ワークをバーに載せるには、後者のh′を邪魔にならないように移動する必要があります。hは切削工具を保持するためのスロットを備えたヘッドです。hはバーgに密着して摺動 し、次のようにgに沿って移動します。gは中空で、送りねじが貫通しており、hのナットを操作します。このナットはバーgの長手方向の開口部を通ります。この送りねじの端には歯車dがあります。gの端に固定され、したがってgと一緒に回転するのは歯車aで、歯車bを駆動します。歯車bはcと同じスリーブに固定されているため、cを駆動します。cはdを駆動します。aの直径はbの直径より小さく、 cの直径はdの直径より小さいです 。したがって、 dの回転はaの回転よりも遅く、 d とaの相対速度の差によって送りねじが軸を中心に回転し、ヘッドh をバーに沿って送ります。cをdと連動させないようにすると、ハンドルeによって送りねじ（したがってヘッドh）を操作できます。

図739
図739。

このタイプの機械にはいくつかの異論があり、ペンシルベニア州フィラデルフィアのウィリアム・セラーズ社が設計・製造した特殊な円筒ボーリング旋盤を表す図 739と比較すると明らかになります。ボーリングバーはここでは 2 つのヘッドで支持され、中空になっており、ボーリングカッターを取り付けたヘッドを移動するための送りねじはバーの中にあります。送りは、端に示されている歯車列を介して行われます。ボーリングバーを駆動する図の 2 つのフェースプレートには、ボーリングバーの動作中に円筒の端を面取りするために使用される 2 つのスライドレストも付いており、これらのスライドレストは、図 589を参照して説明した原理で動作するスターフィードによって操作されます。この場合、ボーリングバーはワークの両側から駆動されるため、切削の歪みによるねじれはバーの 2 つの半分に分割されます。つまり、ボーリングバーを片端から駆動する場合、切削による応力はボーリングヘッドとバーの駆動点の間にあるバーの部分に集中しますが、バーを両端から駆動すると、応力は両端に分散されるため、同じ強度のバーでもより安定して動作し、荒削りではより深い切削、仕上げではより滑らかな切削が可能になります。しかし、より大きな利点は、バーに剛性が与えられ、長い切削刃を持つカッターをビビリなく保持できるため、非常に粗い仕上げ送りが可能になり、一定の作業量に対して切削刃が作用する時間が短くなるため、工具刃の摩耗が少なく（したがってより平行に）穴を仕上げることができる点です。切削速度は同じか、細かい送りに必要な速度よりも遅くなります。ボーリングバーの下方に位置する駆動コーンは、2つの目的を達成するように配置されている。1つは、ベッド内部にある2つのピニオンを備えたシャフトが、フェースプレートの円周歯と噛み合うことで、2つのフェースプレートを駆動すること、もう1つは、シリンダーがボルトで固定されているテーブル（フェースプレート間のベッド上に図示されている）を同時に駆動することである。

ボーリング盤においては、バーの振動をできる限り抑えることが極めて重要であり、特に摩耗による遊びや緩みは避けなければならない。バーをいわば2つのベアリングで支持することで、摩耗を大幅に軽減できる。

シリンダー端面の加工は、ヘッドに取り付けられたフェーシングカッターによって行われることがあります。しかし、このようなカッターは、切削面の幅と同じ長さの刃先を持たなければなりません。なぜなら、カッターを半径方向に切削方向に送ることができないからです。さらに、切削はバーによってかなりのてこの力で行われるため、半径方向の面を真円に、あるいはほぼ真円に仕上げることは非常に困難です。カッターが鉄の柔らかい部分やスポンジ状の部分に食い込んでしまうからです。いずれにしても、カッターは切削から跳ね返り、切削を強制されるまで抵抗し、必要以上に深く切削してしまうため、仕上げ面ではカッターの切削開始位置と終了位置が目視でわかることがよくあります。しかし、セラーズ社の機械のように、半径方向の面をスライドレストで加工する場合、工具はよりしっかりと固定され、切削方向に半径方向に送ることができるため、真円の面が得られ、シリンダーカバーの接合部だけでなく、ボーリングやフェーシング作業においても大幅な時間短縮が可能になります。

図740
図740。

図740は、オハイオ州シンシナティのGAグレイ・ジュニアによるダブルボーリング・フェーシング旋盤を示しています。2つの駆動ヘッドが設けられており、それぞれに主軸がありますが、ボーリングバーは通常の旋盤のように保持され、各主軸内には長手方向の移動が可能な別の主軸が備えられています。主軸にはスライドレストに対応するヘッドが設けられ、フェーシング用の切削工具が取り付けられており、送りはスターフィードによって行われます。ワークはキャリッジにボルトで固定され、ボーリング加工のために切削部に送られます。自動送りと手動送りの両方が備えられています。フェーシングを行う際には、キャリッジを旋盤のシャーにしっかりと固定することができます。

蒸気ポンプセンターやその他の同様の部品を穴あけ加工および正面加工する場合、鋳造品は専用の治具でキャリッジに固定されます。次に、ワークがほぼ所定の位置に来るようにキャリッジを移動します。[I-220] 高速ヘッドが工具に接触すると、ルーズヘッドがワークまで移動し、キャリッジとルーズヘッドの両方がクランプされる。

鋳造品の両端は、必要に応じて同時に、または別々に加工することができる。ただし、目的は、作業の性質上許される限り、一度にできるだけ多くの箇所を加工することである。これが、効率的な作業遂行における重要なポイントである。また、機械が正確で、部品が一度の設定で仕上げられる場合、加工結果も正確になることは明らかである。

図741
図741。

詳細図版では、図741は蒸気ポンプの中心の穴あけ、ねじ切り、および面出しを示しており、これらの作業ではキャリッジが固定されます。

図742
図742。

図742は、シリンダーや類似部品の穴あけおよび面削りの方法を示しており、遊動式主軸台を心押し台として使用している。[I-221] そして、高速回転する主軸台が駆動部として機能する。面削りは穴あけの前または後に行われ、すべての作業は当然ながら一度のチャッキングで完了する。

図743
図743。

図743は、主軸台と内部スピンドルを示す主軸台の縦断面図である。

図744
図744。

図744は、デファイアンス・マシン・ワークス社が馬車や荷馬車の車輪のハブを旋削するために製作した旋盤を示している。

ハブが旋削される素材は、回転軸または駆動軸に嵌合する四角い軸を持つマンドレルによって駆動され、このマンドレルのもう一方の端は、上部のハンドルで操作される通常のデッドセンターによって支持されています。ベッド（駆動軸と心押し台の間）には、クロススライドを搭載したキャリッジが載る通常の隆起した V字型部分が設けられています。このクロススライドは、旋盤の後方に荒削り用ナイフを収容するヘッドまたはストックを、前方に仕上げ削り用ナイフを収容するテーブルを取り付けています。したがって、大きなハンドル（クロススライドに横方向の動きを与える）を一方の方向に操作すると荒削り用ナイフが作動し、反対方向に操作すると仕上げ削り用ナイフが作動します（荒削り用ナイフは後退します）。適切なストッパーにより、荒削り刃と仕上げ刃はそれぞれ、ブランク材を所望の直径まで切削した時点で動作を停止します。仕上げ刃は、その輪郭形状によってワークを正確に成形します。同じクロススライド上には、フロントテーブルの両側に均等化刃が配置されています。これらの刃は仕上げ刃と同時に動作し、ハブを均一な長さに切削します。このように、大きなハンドルをまず一方の方向に、次に反対方向に操作するだけで、ハブは直径、形状、長さの正確な均一性で切削されます。

標準的な貨車用ハブのように、ハブをカップ状に加工する必要がある場合は、バー（心押し台上のガイドウェイに沿ってスライドする）に取り付けられた適切なカッターによってカップ状の加工が行われ、このカップ加工バーは左側のレバーで操作される。

回転軸（駆動軸）は、固定プーリーと緩めプーリーによって始動および停止されます。ベルトは右側のレバーを介して一方のプーリーから他方のプーリーへと移動され、同時にベルトストッパーに取り付けられたブレーキが作動し、固定プーリーに作用します。この方式により、円錐プーリーを使用する場合よりも旋盤の始動および停止が迅速に行えます。円錐プーリーの場合、重量と慣性が大きいため、それを克服するのに時間がかかるからです。

[I-222]
第9章―旋盤でのワークの駆動

旋盤センター間に吊り下げられたワークを駆動するために用いられる装置を、以下の図に示す。

これらは旋盤ドッグ、ドライバー、またはキャリアと呼ばれます。ただし、「ドッグ」という用語は、旋盤の面板にワークを保持する装置やチャックの爪にも用いられるため、「ドライバー」または英語の「キャリア」という用語の方が「ドッグ」よりも好ましいことに留意する必要があります。

図745
図745。

図745は、旋盤内でワークピースを駆動する位置にある旋盤ドッグ、ドライバー、またはキャリアdを示しています。ワークピースは、図示の止めねじによってキャリアまたはドライバー内に固定されていることは明らかです。ここに示されているドライバーのテールは、フェースプレートに設けられたスロット内を通過するように曲げられています。この方法は便利ですが、好ましくありません。なぜなら、この方法でワークピースを駆動すると、2つの不適切な歪みが生じ、どちらもワークピースをばねたり曲げたりするからです。これらの歪みのうちの1つは、図のaで示されているように 、キャリアがワークピースに対しててこの原理で駆動されることによって生じます。これにより、ライブセンターが支点として働き、切削によって生じる歪みによってワークピースが曲がる可能性があります。

図746
図746。

図747
図747。

2つ目の歪みは、キャリアを片側または片端からのみ駆動することによって生じ、図746に示されています。この図では、ドッグが点aでフェースプレートの圧力を受け、切削または抵抗がワークの反対側にあるため、駆動点のてこの作用により、ワークは矢印cの方向に持ち上げられる傾向があります。ただし、この歪みの方向は、ワークが回転するにつれて変化します。例えば、図747では、ドッグが回転の別の位置にあり、キャリアに力が加えられる点aは、工具の切削と同じ側にあります。そのため、ワークがばねる傾向は小さくなります。このように駆動されたワークは、楕円形、または一般的に言うところの真円でない形状になりやすいことは明らかです。

図748
図748。

図749
図749。

図750
図750。

これら２つの誤差要因を克服する方法は次のとおりです。図７４５のようにドッグの端を曲げてフェースプレートのスロット内に通す代わりに、図７４８に示す方法で、図中のてこ作用aを回避することができます。この方法では、両端がまっすぐなドライバーを使用し、ピンpをフェースプレートに固定してキャリアを駆動します。しかし、これによって（図７４６に示す）切削圧力からワークが跳ね返る傾向は解消されません。そのため、この後者の傾向を解消するために、図７４９に示すように、ワークを両側から駆動してひずみを均等化するという考えで、２つの駆動ピンp pが使用されることがあります。しかし、これは各ピンがドッグと接触している場合にのみ有効です。この条件を確保することは、いくつかの理由から困難です。まず、キャリアの両端の厚さが等しく、駆動ピンの直径が等しく、キャリアのワーク受け穴がこれらの両端の中心にあると仮定すると、ピンがキャリアの両端に均等に作用するように、ワークも真直度が高くなければなりません。したがって、上記の条件がすべて満たされている場合でも、この方法は仕上げ切削にのみ適用可能であり、仕上げ切削は荒削りで変形したワークに対して行う必要があるため、正確な結果を得ることは困難です。そのため、さまざまな方法でより正確な加工を目指します。例えば、図750は、環状のT溝を備えたフェースプレートを示しており、 hの位置に2つのナットを挿入するための切り欠きがあり、そこにピンpがねじ込まれます。これらのピンは軽く締め付けることで、荒削りの圧力で滑り、キャリアを使用しないプーリーのアームの場合と同様に、キャリアまたはワークに対して均等な支持力を得ることができます。ピンが可能な限り均等な駆動ベアリングとなるように調整されたら、締め付けてもよい。この方法により、ピンはキャリアまたはワークに対して均等なてこの作用をするように強制されるが、ピンの圧力pが均等になるという保証はない。

図751
図751。

図752
図752。

図751には別の方法が示されている。この方法では、2つの部品からなるクランプが使用され、駆動ピンpが旋盤の中心から等距離にある2つの穴に嵌合する。2つのアームの駆動接触を均等にするために、一方のボルトjまたはkを緩め、もう一方のボルトを締めるという方法が用いられるが、この場合も2つのピンが均等に駆動されるという確証はなく、ワークが多少歪む危険性がある。図752には別の形式が示されている。このアイデアは、4本のネジによって駆動ピンの圧力を均等にすることだが、ここでも駆動圧力が均等になっているかどうかを知る手段はない。

図753
図753。

[I-223]最適な駆動装置の形態は図753に示されており、これはクレメント式駆動装置を表しています。駆動板fには4つのスロットがあり、そのうち2つ（aとb）は、ボルトcとdを通すための完全な貫通部となっています。ボルトcとdには肩部があり、旋盤の面板にしっかりと固定できますが、fには容易に嵌合するため、 fは旋盤の面板上を移動できます。残りの2つはT字型のスロットで、ナットを受け入れるためのものであり、そこにピンpとpがねじ込まれます。ボルトcとdはfを駆動し 、ピンpはワークを駆動します。駆動板eが旋盤の面板上を自由に移動できるため、駆動板と駆動ピンの応力均等化作用が可能になります。

図754
図754。

図755
図755。

ねじ切り加工のように、アームとキャリアの間に遊びがなく、つまりフェースプレートが回転するとすぐにキャリアも回転しなければならない場合、ワークを逆方向に回転させる必要があることがあります。これを実現するために、ドライバーまたはキャリアを駆動ピンに結び付けるのが一般的な方法ですが、より良い方法は、曲がった尾を持つドッグを使用し、その端をフェースプレートのスロットに固定することです。この目的に適したフェースプレートの形状を 図 754 に示します。a、b、c、 dはスロットであり、eは図 755に示すようにドッグを固定するための止めねじです。

図756
図756。

加工物の直径が均一な特殊な旋盤では、図 753 の駆動ピンpをソリッドジョーに置き換えることができます 。図 756は、軸旋盤で使用されるクレメント駆動装置で、図中のピンp の代わりに駆動ラグc cが取り付けられています。

図757
図757。

ドライバーの止めねじの端部が加工物の表面を傷つけるのを防ぐため、図757に示すような形状のドライバーがイギリスで特許を取得している。このドライバーは、レバーcを受け入れるようにアーチ状に成形されたディスクと、そのディスク内のdで回転するレバーcから構成される。ディスクに設けられた止めねじは、レバーの一端を加工物に固定し、加工物を駆動するための圧力が同じレバーのもう一方の端に加わると、このレバーは止めねじがレバーを加工物に固定するのを（ある程度）補助する役割を果たす。加工物は、ディスクのV字溝とレバーのV字溝の間に保持される。これは、接触面積を大きくすることで、ねじの端部が加工物に損傷を与えるのを防ぐためである。

図758
図758。

通常のドライバーでも、図758に示すような銅または真鍮のリングを使用することで同様の結果が得られます。このリングは、一定の範囲内で開閉でき、ワークの直径に合わせて調整可能です。リングはワークの端に配置され、ドッグ内に設置されて、止めねじの圧力を受けます。

このようなリングは、複数の直径のワークに対応でき、手で圧力をかけるとバネのように開き、ドッグセットスクリューの圧力がかかるとワークに閉じます。リングの分割部は、ドッグセットスクリューと直径方向に反対側に配置する必要があることは明らかです。

図759
図759。

[I-224]非常に小型の旋盤では、図 759に示す装置によって駆動されることがあります。この装置は、回転スピンドルにねじ込まれた小型のチャックで構成され、回転センターと 、チャックを貫通し、止めねじcによって任意の距離に設定される駆動アームbが含まれています。この方式の欠点は、第一に、回転センターが非常に短いか、アームb が非常に長い必要があること、第二に、チャックが摩耗して真円度が失われると、回転センターも真円度が失われることです。そのため、この種の駆動装置は、足回り旋盤でさえほとんど使用されていません。

図760
図760。

この種の小型ドライバーでは、図760のaに示すように、回転軸の両側のねじ山を4分の1強削り取り、次にドライバーの穴の両側のねじ山をbに示すように4分の1削り取るという方法が用いられることがある。これにより、ドライバーを軸に通して4分の1回転でねじ込むことができ、ドライバーの着脱にかかる時間を節約できる。

図761
図761。

図761は、ボルトを旋削するのに非常に便利なワークドライバーを示しています。これは、旋盤のフェースプレートfにボルトで固定された鉄片またはプレートpと、ボルトbの側面にフィットしてボルト を駆動するためのジョーで構成されています。これにより、ドライバーやキャリアを取り付けるのに必要な時間を節約できるだけでなく、ボルトの下面を旋削工具で面取りできるようにすることができます。ナイフツールまたはフェーシングツールとの組み合わせでの使用例が示されています。

図762
図762。

図762は、ボルトの頭のサイズに合わせて調整できるスライド式ジョーを備えたこの種のドライバーを示しています。ワークの駆動端にねじ山がある場合、通常のドッグやドライバーは、ねじ山を損傷する可能性があるため使用できません。この問題を解決する一般的な方法は、リングの上に銅製のスプリットリングを置くか、その上に2つのナットを置き、端のナットに通常のドッグを取り付けることです。しかし、 図762（『アメリカン・マシニスト』より）のように、ねじ山が途中まで切られたドライバーを使用し、それをワークにねじ込む方が良いでしょう。

図763
図763。

図763は、ウィリアム・A・ローレンツ氏が設計した非常に便利なワークドライバーを示しています。これは、2本のネジで固定された2つのジョーa、aで構成され、図中の2本の駆動ネジd、eを受け入れるためのねじ山が切られています。これにより、図に示すように、振れ止めを使用する際に必要となるように、ワークを回転センターに保持することができます。図では、bはワーク、cは振れ止めのジョーを表しています。回転セ​​ンターを取り外し、ワークの面をチャックの面に押し当て、長いネジd、eの代わりに短いネジhを使用すれば、振れ止めとは独立してワークをチャックできることが明らかです。

キャリアを単にワークを駆動するために使用し、ワークをライブセンターまたはフェースプレートに固定しない場合は、ボルトd、eの代わりにねじピンj、kの一方または両方を使用しても構いません。両方を使用するとキャリアのバランスが取れます。[I-225]

図764
図764。

図764は、ねじ山のあるワークを駆動するために穴にねじ山が切られたドライバー、キャリア、またはドッグを示しています。通常のドッグのねじでは明らかにワークを損傷してしまうでしょう。

図765
図765。

図766
図766。

図767
図767。

図765は、ワークピースwのような中空ワークに最適な駆動装置を示しています。ハブaは、フェースプレートの代わりに回転スピンドルにねじ込まれ、ロッドb、b′を保持しています。これらのロッドはどちらもaからの突出距離を調整できるため、bはワークに合わせて設定でき、b′はbとdのバランスが取れるように十分に配置できます。駆動アームdはbに沿って調整可能で、図示のように曲げられているため邪魔にならず、多くの種類のワークでドッグを使用する必要がなくなります。ワークのもう一方の端は、円錐状のセンターcによって支持されており、その構造は図766および767に示されています。その目的は、中空ワークをデッドセンターで回転させたときに穴の開口部で発生する摩耗を回避し、一時的なセンターを提供するために穴を塞ぐ必要性をなくすことです。図において、aはステム（通常のデッドセンターの代わりに心押し台スピンドルsに嵌合する）を表し、カラーbと円錐cを備えている。ワークはcの上に支持され、cはaのステム上で回転する。eには生皮ワッシャーがあり、bとcの面に生じる摩耗を防ぐためのものである。ピンfはcがdから外れるのを防ぎ、その断面の半分はcの中にあり、残りの半分はdの周囲を走る半円形の溝の中にある。カラーbにはオイル溝が設けられ、ステムdに沿って通っている。これは中空ワークに非常に便利な装置であり、ワークを旋盤のフェースプレートに押し付けながら、穴でワークを真円にチャックするためにも使用できる。

木工旋盤工が旋盤センター間でワークを保持するために使用するワークドライバーは以下のとおりです。

図768
図768。

図769
図769。

図770
図770。

図771
図771。

図768は、旋盤の円錐スピンドルに取り付けられ、回転センターとして機能し、同時にワークを駆動するフォークセンターの2つの図を示しています。cは鋭利な円錐形の先端で、ワークの中心を定める役割を果たすため、正確に回転する必要があります。d 、eは、木材に食い込んでワークを駆動する2つの翼です。この装置は、旋盤からワークを出し入れせずに仕上げられるワークに適しています。ワークを旋盤から取り出した後、正確に回転するように旋盤に取り付けるのは難しいためです。ただし、ワークを出し入れする必要が生じた場合は、各翼が元の位置に収まるようにワークを戻す必要があります。この装置は重作業には不向きであるため、図769に示す2枚のプレート（センタープレートと呼ばれる）が使用されます。これらは鉄製で、プレートの角に示されているそれぞれの穴を通るネジでワークに固定されます。丸いセンター穴のあるプレートはワークのデッドセンター端用で、[I-226] 長方形のスロットは、ワークのライブセンター端用です。長方形のスロットは、図に示すフォークセンターの翼にぴったり合うように作られています。図770と771は、センターの圧力で割れやすい軟材を保持するように設計されたスパーセンターを表しています。スパーは、外側の表面が平行に作られ、内側の表面は角度が付けられているため、木材が中心点の周りに閉じられ、外側に広がらないようになっています。デッドセンター用のプレートは、図769に示すのと同じ原理で形成されています。

図772
図772。

図772には、木工用のチャックセンターまたは駆動センターの別の形態が示されており、これは特に旋盤のデッドセンターでワークを支えられない場合に便利です。本体aは旋盤のライブスピンドルのねじ山にねじ込まれ、ワークは尖ったねじbにねじ込まれます。このねじbは、直径約4～5インチの中程度の円盤状のワークを保持し、ワークの表面は必要に応じて加工できます。bがワークを割るのを防ぐため、または硬い木材を旋削する場合は、 bが十分に容易に挿入できるように、ワークに小さな穴を開けることができます。

旋盤のセンター間で加工されるワークピースの形状が、センターを受け入れる場所がないような形状の場合、その不足分を補うための対策を講じなければならない。

図773
図773。

例えば図773では、一時的なセンターbがソケットに取り付けられ、センターを受け入れます。

穴あけやボーリング加工を施した小さな部品では、部品bの代わりに短いマンドレルを使用します。

図774
図774。

半円形の部品を旋削加工する場合は、図774のように、旋盤センターを受け入れるための小さな突起部を鍛造する必要があります。

図775
図775。

加工物の端部が平坦で、加工物本体の軸線と一致していない場合、図775に示すように、中心部を収容する金属片を駆動クランプで加工物に固定することができる。図775では、aは加工物の端部、bは中心部cを収容する仮の金属片を表している。この場合、金属片bを加工物に固定した後に中心部cを作成するのが最善である。

図776
図776。

テーパー穴のある部品の一時的な中心を作るために、図776に示すようにテーパープラグが使用されます。wはワーク、pはプラグを表し、プラグは穴のテーパーに正確に適合する必要があり、穴の底まで達してはなりません。

図777
図777。

マンドレルまたはアーバー。—穴あけ加工されるワーク（直径約6インチ以下）は、図777に示すように、旋盤センター間に保持されたマンドレルまたはアーバーによって駆動されます。図777では、wはワッシャー、mはマンドレルを表し、摩擦によってワッシャーの穴に打ち込まれます。aは、ドライバーまたは旋盤ドッグの止めねじを受け入れるための平らな面であり、bは、マンドレルの直径がマークされた平らな面です。[I-227] マンドレルの直径は、標準リーマで開けられた穴の直径のわずかなばらつきに対応するため、c よりも d でわずかに大きく作られています。標準リーマは摩耗により徐々に直径が小さくなるため、直径が 1 1/1000 インチのリーマを作ると、摩耗限界が 1/1000 インチの場合、マンドレルはcで1インチ、 d で 1 1/1000 インチにすることができます。マンドレルの 端 をcからeにかけて約 1/2000 インチテーパー状にすると、打ち込む 前にワークに容易に入ることができます。ただし、マンドレルをワークに打ち込む代わりに、プレスで押し込む方が良いでしょう。打ち込む場合は、鉛ハンマー、または非常に軽いマンドレルの場合は生皮のハンマーを使用できます。

図778
図778。

鉛ハンマーがない場合は、図778に示すようなドライバーが代用として適しており、これはbの位置にバビットメタルまたはその他の軟質金属を収めたソケット（マンドレルはmで表される）で構成されている。バビットメタルの代わりに銅を使用する場合は、点線で示すように穴を開けてもよい。

図779
図779。

図780
図780。

マンドレルの中心には、図779のaのように追加の皿穴を設けるか、図780のbのように凹みを設ける必要があります。マンドレルは、焼き入れ後に研磨した鋼材で作るのが最適です。

図781
図781。

図782
図782。

ワークの穴が円錐形になっており、円錐が大きすぎてマンドレルを駆動できず、摩擦によってワークを駆動できない場合は、図 781に示す円錐マンドレルを使用することができます。mは、カラーcと一体化したマンドレルです。ワークwは、マンドレル上にぴったりと嵌合する2 つの円錐a、aの間に保持され、ナットnをねじ込むことでワークを把持します。マンドレルには、 sのようにナットを受け入れるためのねじ山があります。ただし、図 782に示すように、平行な穴を持つワークも円錐マンドレルで保持できることは明らかです。

必要なあらゆるサイズのマンドレルを常に手元に用意しておくために多数のマンドレルを用意する必要性をなくすため、ワークを保持する部品の直径を拡張または縮小できる機構を備えたマンドレルが作られる。

図783
図783。

図783には、ル・カウントの拡張マンドレルが示されており、g hはマンドレルの本体であり、一定の距離に沿って平行に回転してスリーブaの穴に適合し、 eのこの平行な部分に密着して滑り嵌めされます。

マンドレルの端部hから端部gに向かって 4つのアリ溝が延びており、そこに4つのキーbが挿入される。これらの4つのキーの頭部は、スリーブaの頭部cに設けられた環状溝に収まるように収められており、スリーブaを マンドレルに沿って移動させると、4つのキーがそれぞれの溝の中で同時にスライドするようになっている。

これらの溝は、マンドレルの軸に対して横断面上のどの点においても同心円状であるが、その軸に向かってテーパー状になっているため、スリーブaをマンドレルの平行部分に沿ってスライドさせると、（ aの移動方向に応じて）キーの直径が増減する。

スリーブを端部gの方向に移動させると、キーはテーパー溝内を滑りながらマンドレルの軸から遠ざかり、hの方向に移動させるとマンドレルの軸に近づきます。つまり、スリーブを固定したままマンドレル本体を移動させると、キーの直径は同じように開閉します。したがって、マンドレルをワークの穴に挿入し、端部gを駆動するだけで、キーが半径方向に広がり、ワークの穴を掴みます。

キーは、直径方向またはワーク把持面に段差が設けられていることがわかる。これは、各段差が溝またはスロット内でのキーの全移動量に等しい量だけ拡大するため、工具の能力を高めるためである。

図784
図784。

図785
図785。

マンドレルやアーバーは、円錐形のプラグに分割された円錐を押し付けることで直径を調整できる場合があり、その例を以下の図に示します。これらの図は『力学』から抜粋したものです。図784では、aは円錐で、中心の両側に駆動ヘッドが伸びてバランスが取れています。円錐形の本体の上に、図785に示すように分割されたシェルbがはめ込まれており、分割c、dは分割e、f に対して直角になっています。

このようなシェルでは調整範囲が狭いことは明らかですが、1つの円錐に複数の直径のシェルを取り付けることができ、厚みを増すことで直径を大きくすることができます。シェルの直径は、打ち込みをせずにワークに挿入できる大きさにし、締め付けはナットを締め上げてシェルを円錐に押し込むことで行います。

図786
図786。

図787
図787。

図786、787、788、789は、ニューヨーク市のヒュー・トーマス氏が設計した拡張マンドレルを示し て います。[I-229] マンドレルにはテーパー部gが設けられており、スリーブcのほぞ穴またはスロットを通した3つまたは4つの把持部a、a、a、aが設けられ、スリーブcはマンドレルの両端に適合する。

図788
図788。

このスリーブはナットdによってマンドレルに押し上げられると、把持ピースをgの円錐に沿って運び、外側に膨張させてワークの穴を把持します。ワークの穴は、図788の端面図に示すように、リングまたはワッシャーwです。

図789
図789。

この形状の利点は、gの円錐部を容易に旋削または研磨して真円度を維持できること、および把持部a を端面図のhに示すネジでほぞ穴に固定して真円度を維持できることである。図 789 のように、長いワークの場合はマンドレルの両端に把持部を設けることも可能であり、ワークの穴が平行、段付き、またはテーパーのいずれであっても真円度を維持できる。これは、拡張マンドレルには通常見られない貴重な特徴である。

図790
図790。

図791
図791。

ねじ穴のあるワークにマンドレルを使用する場合、マンドレルにもねじ穴を切らなければならず、図790のaのように半径方向の面に当接していなければなりません。そうでないと、切削時の圧力でワークが固定されたままマンドレルが回転し、ワークがマンドレルに沿って移動してしまうからです。マンドレルのねじ穴をきつく締めすぎて摩擦でワークを駆動させてしまうと、ワークをマンドレルから取り外すのにかなりの力が必要になり、結果として加工済みのワークに大きな損傷を与えてしまいます。したがって、ワークは、強い手で押し込んでマンドレルの半径方向の面にねじ込むことができる程度に嵌合させるのが望ましいです（ワークが重すぎて締め付けられない場合は、クランプを使用しても構いません）。ナットなどの小さなワークは、ステムがあり、回転センターと同様に円錐または回転スピンドルに嵌合するこの種のマンドレルで旋削加工され、滑りを恐れることなく直径約 1 インチまでのワークを駆動できます。頻繁に使用されるねじ付きマンドレルは、ねじの摩耗によりすぐにワークに対して緩くなり、その結果、ワークの面がねじと真っ直ぐでない場合、図 791のようにマンドレルの肩に当たり、ナットが傾くと、図のtのように片側が厚く旋削されすぎます。ナットをマンドレル上で反転させると、旋削面がマンドレルの肩にぴったりとねじ込まれ、ナットの面は互いに真っ直ぐであっても、ねじの軸に対して直角ではないため、ワークに所定の位置に置いたときにきれいに接合されません。

図792
図792。

この問題を解決するために、図792に示すボードマンの装置があります。これは、ねじ付きマンドレルにリングが取り付けられたもので、各半径面に2つの丸みを帯びた突起a、 aとb、bがあり、片側の突起はもう一方の突起と直角になっています。このリングはナットの不規則な表面に適合し、ナットの両側に均等に圧力を分散させることで傾きをなくします。そのため、半径面の不規則性や、アーバーやマンドレルのねじ山への嵌合の度合いに関係なく、ナットを正確に回転させることができます。

図793
図793。

同じ目的のための別の形状のマンドレルが図793に示されています。このマンドレルは、四角い肩部を持つ代わりに球状に旋盤加工されており、ワッシャーwはカップ状に成形されているため、ワッシャーが傾いてナットの表面に適合します。

図794
図794。

マンドレルのねじ山にナットのねじ山をよりよく埋めるには、図794に示すように、マンドレルの中心に穴dを開け、ねじ山をやや大きく回転させ、ねじ山によってナットのねじ山の圧力でねじ山を閉じることができるように、3つ以上の分割a、 b、cを 設けるとよい。

図795
図795。

旋盤センターのソケットにマンドレルを取り付ける場合、図795に示すように、ねじ山とナットが付いている必要があります。これは、旋盤センターに関して説明したように、ソケットにぶつかることなくマンドレルをソケットから取り外せるようにするためです。

図796
図796。

図797
図797。

図798
図798。

図799
図799。

マンドレルは、外径が穴に対して偏心している必要があるワークを旋削加工する際に、以下の方法で使用できます。 図796において、中心cはマンドレルの中心を表し、 dはマンドレルの両端に設けられた中心で、cからワークの偏心量の半分だけ離れた位置にあります。マンドレルは、中心dが旋盤の中心を受けるように配置する必要があります。この操作では、マンドレルの両端に引かれ、中心dの中心を通る放射状の線が、マンドレルの軸に平行に引かれた線lと正確に一致するように細心の注意を払う必要があります。そうでない場合、ワークの偏心量は一方の端で他方の端よりも小さくなります。これをテストして、マンドレルが使用によって歪んでいるかどうかを確認するのはやや難しいので、図797に示すように、マンドレルの両端を削り、図796の線l lに対応する線l、lを描くの が優れた方法です。次に、鋼製の先端を旋盤レストに取り付けてワークに送り込み、ワークを回転させるとちょうど[I-230] 工具の先端が両端の線lに接するようにするか、工具の先端がa、aのように長い線を描く場合は、2 つの線l、lは、それぞれの長さの中央で線a、aと交差する必要があります。線l l は、 マンドレルの偏心量の真偽をいつでもテストできるように、できるだけ細く、かつ永久に残る深さでマークする必要があります。図 798および 799に示すように、クランク シャフトのジャーナルを旋削する際にも同様の装置が使用されます。この図では、d、 dは、図のa、bに示すように、クランク シャフトの両端に取り付けられた 2 つの部品で、クランク スローと同じ厚さです。 したがって、 d、d がクランク チークと同じ平面上にある場合 (図のように、すべてがプレート上で水平になる場合)、中心c はクランク スロー内のジャーナルと一直線になります。部品dは、クランクの重量と相殺するために片端が広げられており、旋盤のフェースプレートにボルトで固定された重りによって相殺する場合よりも、より正確な加工が可能になります。後者の方法では、クランクのスローが円形ではなく楕円形に回転してしまうことがあります。ただし、ダブルクランクの場合、センター部品を広げて相殺することはできません。図 799のセンターaを使用した場合に相殺するものが、 スローbにセンターbを使用した場合にクランクの不均衡をさらに悪化させるからです。したがって、この場合、センター部品には、相殺用の重りを載せるためにボルトで固定できるバーe、e用の座が設けられており、センターを変更すると、センター部品上のバーも変更されます。たとえば、バーは、センターaを使用してジャーナルaを旋削しているときの位置で示されており、相殺に必要な量の重りが、重りを通した止めねじでボルトで固定されています。

中心部は、部品 dにしっかりとねじ込まれた鋼製のプラグで、適切なセンタードリル加工と皿穴加工の後、焼き入れ処理が施されています。

部品dを簡単に着脱できるようにするには、図801に示すように、穴をシャフトにぴったり合うようにしてからeのように切り取り、止めねじで固定するのが良い方法です。

図800
図800。

クランクのストロークが蒸気機関のように互いに直角になるようにするには、ワークセンターを図中の点線に正確に合わせる必要があるため、ワークセンターの取り付けには細心の注意が必要です。これらの点線は車軸の中心を通り、互いに直角になっています。センターピースの厚さがクランクのストロークよりも大きい場合は、図 800 のように調整できます。図では、b、b′ はセンターピース、c はクランクを表し、s は定規です。b、bのエッジ 面は、各アーム上で互いに平行な平面となり、クランク車軸の端に適合する穴の軸線に平行になります。

図801
図801。

定規の一端は、fに示すように、 bの端面にしっかりと押し付けられ、もう一方の端は、クランクの反対側の端にある部品b′の端を覆わないように斜めに傾けられている（ 図801のg参照）。このように押し付けられた状態で、もう一方の端をクランクの反対側の端にあるb′の端アームに回すと、定規の端がちょうど接触し、わずかに接触するようになる。[I-231]b′ の縁の表面に対してこのテストを実施します。このテストはbの 4 つの縁すべてに適用し、各縁の 2 つの位置 ( g、h、i、jなど) で実施します。さらに精度を高めるために、クランクの両端から実施することもできます。ただし、 i、jのように垂直に立っている縁に対して実施するテストが最も正確であることに留意してください。なぜなら、これらの位置に適用した場合、定規の自重によるたわみによって定規の真直度が影響を受けないからです。

このような作業が頻繁に行われる工場では、何らかのプレス機にアタッチメントが取り付けられ、車軸と部品bが自動的にガイドされて適切な位置に押し込まれ、後でテストする必要がなくなります。

画像サイズが大きい
（89KB）。図802
図802。

加工物が十分に長く細いため、自重でたわんだり曲がったり、切断時の圧力で曲がったりする場合は、特別なガイドまたはレストで支えます。図 802 は 、通常のパターンの定規レストを示しています。その構造は次のとおりです。fは、旋盤シャーのV s にfで取り付けられるベースであり、ボルトc、ナットn、およびクランプaで固定できます。f ′ はフレームの上半分で、pでf に回転します。ボルトp′は、フレームの 両方の半分 ( fとf′ ) の回転軸を形成し、 p′のナットで固定できます。フレームの反対側では、ボルトはbでfに回転します。このボルトはf′の開口部を通るため、ナットが緩んでいると矢印eで示すように横に振れ、上半分のフレームf′を矢印gの方向に振り回すことができます。このとき、運動の中心、すなわち支点はボルトp′にあります。f ′が横に振れたら、ワークをフレーム内に配置できます。次に、bのナットとp′のナットを締め付けて、フレームの2つの半分をしっかりと固定します。

このフレームには、フレームの一部を構成する3つのガイドウェイ g、g′、g′′があり、それぞれにキャビティまたはスライドウェイが設けられており、そこにそれぞれのジョーjがはめ込まれ、スライドすることができます。これらのジョーを操作するために、それぞれのガイドウェイg、 g′、g′の上部にねじ込まれた四角頭のねじsが使用されます。ねじは、ジョーjの端がワークwに接触し、ワークを旋盤の中心線に対して軸方向に正確に保持するまで、またはワークの性質に応じてその他の方法で操作されます。調整後、ジョーはボルトdによってフレームに固定されます。ボルトdは、それぞれのジョーにhで示される長方形の開口部に合うように四角形になっており、ロックナットdを締め込んだ ときにボルトが回転しないようにしています。

この装置を安定台として使用する例として、長いシャフトを端から端まで旋削する必要があり、かつ非常に細いため安定させる必要があるとします。この場合、ワークの長さの中央よりも回転中心に近い位置にあるシャフトの短い部分をワーク上で旋削し、この部分がジョーまたはプレートpを受け入れるための真円で正確な形状となり、ジョー内でスムーズに回転するようにします。次に、ジョーを旋削された部品にぴったりと滑り合うように調整しますが、きつく締め付けないようにします。きつく締め付けると、ジョーがワークに傷をつけてしまうからです。軽い接触圧力でもこれを防ぐために、時折オイルを供給する必要があります。これにより、ワークの中央が安定し、切削圧力下でワークが跳ね上がったり震えたりするのを防ぎます。

振れ止めを加工物の長さの中央の片側に配置することで、旋盤センターで加工物を反転させる前に、少なくともその長さの半分を旋削加工することができる。旋盤センターで加工物を両端を反転させた後、チャック（またはプレートp）を旋削加工された部品に合わせて調整し、旋削加工を完了することができる。

プレートpをワークに合わせる際には、細心の注意が必要です。そうしないと、ワークが通常の直線からずれてしまい、平行でなくなったり、長さの中央で真直度が失われたりする可能性があります。これは、図809に示す猫の頭に関する説明で述べられています。

プレートpは、ナットでフレームにしっかりと固定し、セットスクリューsで軽く押すだけで動かせるようにする必要があります 。これにより、プレートpの適切な調整が容易になります。また、プレートpはワークに軽く接触するように調整し、ワークがたわむことがないようにする必要があります。まず下側の2枚のプレートをワークに接触させることで、ワークの自重によるたわみや歪みを軽減します。これは、たわみがかなり大きくなる可能性のある細長いスピンドルにおいて特に重要です。

加工対象物の全長にわたって旋削する必要がない場合は、旋削対象物の長さから少し離れた位置に振れ止めを当てることで、切削時の圧力に対して加工対象物をより安定して保持することができる。

振れ止めは、デッドセンターを使用せずにワークの端を支えるためによく使用されますが、ワークが端方向に動いてデッドセンター上で緩むのを防ぐ仕組みがないため、この種の作業には必ずしも適しているとは言えません。このような対策として、ワークドライバーをフェースプレートやワークドライバーまたはドッグを駆動するピンに結び付けたり、ワークドライバーを旋盤のフェースプレートに向けて固定するボルトやプレートを使用したりする方法がありますが、これらの方法はすべて、加える圧力が均等でない限り、ワークがばねたり曲がったりする傾向があるため、好ましくありません。

これを防ぐもう一つの方法は、ユニバーサルチャックを使ってワークを駆動することですが、これもまた問題があります。なぜなら、これらのチャックの爪は摩耗によって完全に真直ぐな状態を維持できず、実際、同心円状に真直ぐに動かすようにした場合（チャックにそのための機構がある場合）、チャック爪の把持面は内側端よりも外側端の方が摩耗が激しくなり、そのため時間とともにこれらの面がテーパー状になってしまうからです。また、爪は時間とともにラジアルスロットに容易に嵌合するようになり、圧力をかけるとバネのように弾力性を失います。摩耗の程度が均一でないため、バネの力も均一ではなく、このようにチャックでワークを固定して完全に真直ぐなワークを加工することは実際には不可能です。

チャックの爪がラジアルスロットで均等に摩耗しない理由は様々で、片方の爪に砂粒が付着しやすい、潤滑が不十分、嵌合に不均一、清掃が不十分などがあり、摩耗が完全に均等になることはめったにありません。これらの考慮事項に加えて、振れ止めの使用が場合によっては好ましくない他の理由もあります。たとえば、長さ6フィートの円筒形のワークピースの一端に直径2インチの穴があり、非常に真直度が高い必要があるとします（たとえば、旋盤の円錐スピンドルなど）。フェースプレート側をどのように駆動しても、ワークのもう一方の端を完全に一直線に保持するように振れ止めを設定するのは困難です。なぜなら、ワークの軸線が旋盤内で真直度を保っていなくても、ワークは真直度を保って回転するからです。

ここで付け加えておくと、ワークを回転センターに載せてからユニバーサルチャックの爪を締め付けても、ワークを回転センター側で正確に保持するのに実質的な効果はない。なぜなら、チャックの爪の圧力によってワークが回転センターからある程度離れてしまうからである。これは、ワークを2つの旋盤センターの間に置き、チャックの爪を締め付ける前に固定センターをワークにしっかりとねじ込んで固定した場合でも同様である。固定センターの圧力がなくなるとすぐに、ワークは回転センターとの接触をある程度緩和してしまうからである。

チャックの爪が焼き入れされていない場合は、真円にすることができます。[I-232] このような作業に適した加工方法は以下のとおりです。チャックの爪の外側の段で掴んだときに、内側の段がワークのライブセンター側の直径とほぼ同じ大きさまで開くようなサイズのリングをチャックに固定し、爪の内側の端を旋削工具で上向きに加工します。こうすることで、爪は圧力がかかった状態で、かつワークを掴むときにチャック上の所定の位置にある状態で真円になり、ライブセンター上でワークを適切に保持することができます。しかし、この場合でも、ワークの重量によって爪が弾かれ、ライブセンターとの接触が緩和されます。

図803
図803。

ここで、加工物の両端の外径がテーパー状になっていると仮定すると、テーパーがデッドセンター側で最大になる場合、チャックの爪を真円に調整しても効果がなく、振れ止めも役に立ちません。これらの好ましくない特徴を克服するために設計された別の振れ止めが図 803に示されています。この場合、旋盤ベッドにボルトで固定されるスタンドに、リングを受け入れるための穴が開けられています。このリングは、点線の円cで示されているように、中央部分の直径が拡大されています。スタンドの広い部分には、外径がcに合うリングfがはめ込まれます。リングは爪を支えるため、リングを加工物にかぶせてから、加工物を旋盤のセンター間に置いた状態でスタンドに挿入します。

リングは工作物と共に回転し、スタンド内にジャーナルベアリングを備えており、拡大された直径cによって軸方向の動きが防止されます。リングの半径方向の面が摩耗することによって時間とともに生じるであろう運動損失を吸収するものがここにはないため、図805に示す円錐板を使用する方が良いでしょう。

図804
図804。

しかしながら、加工物の直径を十分に小さくできる場合は、図804に示す面fを残して旋削加工を行い、その面を振とう台のジョーの半径方向の面に接触させることができます。あるいは、図804のcのように、加工物にカラーを取り付けることもできます。しかし、これらは単なる応急処置であり、余分な労力がかかるだけでなく、半径方向の面を適切に潤滑することが難しく、加工物が回転センター上で緩みやすいため、最良の結果が得られません。

図805
図805。

これらの理由から、図805に示す円錐板が採用されています 。aは旋盤のせん断部またはベッドに取り付けられる標準部品であり、スタッドbを介して円形プレートcを保持します。スタッドbのナットをレンチでしっかりと締め付けると、プレートcがフレーム aにしっかりと固定されるように取り付けられています。

プレートcには、加工物の直径のばらつきに合わせて、さまざまな直径の円錐形の穴1、2、3などが多数設けられている（dの断面図に示すとおり）。

フレームは旋盤ベッドに取り付けられ、センタースタッドbが 旋盤センターラインから十分に突き出るように配置することで、円錐穴の中心が旋盤センターラインと一致するようにする。円錐穴の中心はすべてbと同心である。円錐板の外周にはテーパー穴gが配置されており、これらの穴は、断面図でgで示されているピンが図のようにプレートを貫通してフレームaに入ると、円錐穴の1つが旋盤センターラインと軸方向に一致するように配置されている。したがって、ワークの一端を通常の方法でワークドライバを取り付けたライブセンターに置き、適切なサイズの円錐穴を選択し、ワークの突き出た端が適切なサイズの円錐穴に支持されるまでフレームaを旋盤ベッドに沿って移動させ、ワークが端方向に動かないようにし、フレームaを旋盤ベッドに固定するだけで、ワークの加工準備が整う。この装置の利点は、断面図のgで示されるピンが円錐形の穴を真円に保持するため、調整の必要がなく、誤差が生じる可能性も排除される点です。また、ワークが真円からずれることもありません。さらに、工具送りはワークを回転センターから引き抜くことなく前後に移動できます。この装置を使用すれば、粗いピッチの左ねじを外ねじと同じように簡単に切削でき、ワークは旋盤センター間に保持されます。通常の振れ止めでは実用的ではないような大径切削も可能です。

ピンbとg、および円錐形の穴は、摩耗をできる限り避けるため、焼き入れされた鋳鋼で作るべきです。プレートは鋳鉄製で、円錐形の穴に合うように焼き入れ鋼製のブッシュを取り付けることができます。

円錐板端部のワークの半径方向面と円周は、ワーク端部が円錐リングの内径に均等に接触するように、正確に調整する必要があることは明らかである。

図806
図806。

図807
図807。

図806と図807は、円錐板の助けなしにはチャック固定や加工が非常に困難な種類のワークを表しています。前者は内径aに左ねじを切る必要があり、後者は端部aに同様のねじを切る必要があります。ユニバーサルチャックはワークの駆動に使用できません。前者の場合、ワークの薄いエッジを損傷する可能性があり、後者の場合、チャックの爪がワークをチャックから押し出してしまうからです。前者はテーパー形状のため振れ止めを使用できませんが、後者に振れ止めを使用すると、ステムにカラーを自作しない限り、ワークが軸方向に動くのを防ぐものが何もなくなります。[I-233] ステムの直径が小さくなるため、2つの半分に分けて製作する必要がある。しかし、回転センター上でドライバーまたはドッグで駆動し、反対側を円錐板で支えることで、問題なく、かつ正確な加工が保証される。

図808
図808。

図808は、フリーランド・ツール・ワークスのウィリアム・マクフォールがテーパー加工用に設計した振れ止めの一種を示しています。フレームは、4つの突起 bを持つリングaにジャーナルベアリングを提供し、これらの突起bには、密着しながらも容易にスライドできる振れ止めジョーcが取り付けられています。これらのジョーcは、突起bまたはソケットbに示されている螺旋ばねによって加工物またはキューブランクwに固定され、そのばねはcの両端に作用します。加工物が正方形であるため、直角に立つ2つの振れ止めジョーcが横方向に動かない限り、どの方向にも移動できないことがわかります。しかし、ジョーcはソケットの穴に嵌合しているため、横方向に動くことはできません。したがって、振れ止めジョーはブランクキューまたはその他の加工物のテーパーに合わせて拡張または収縮することができますが、加工物はしっかりと支持されていることがわかります。これにより、振れ止めは切削工具に追従するのではなく、切削工具を先導することができ、加工物は工具の両側で安定します。もちろん、スタンドは旋盤キャリッジの先端側に固定することも、クロススライドに取り付けることもできます。どちらが都合が良いかは、状況に応じて判断してください。

図809
図809。

未加工で長さが長すぎて正確に旋削できないワークを安定させるために、図809に示すスリーブまたはキャットヘッドが使用されます。このスリーブには、ワークに対して正確に旋削するための3つまたは4つのネジcが内蔵されている場合があります。本体bは正確に旋削されます。

セットスクリューは、ワークの外周が端から端まで完全に真円になるように調整されます。次に、振れ止めのジョーをスリーブの円周にちょうど触れるように設定し、その圧力によってワークの軸線が通常の直線からずれないように注意します。シャフトを端から端まで回転させる場合は、旋盤工具がワークの長さの少なくとも半分、または半分より少し上の距離を回転できるように、キャットヘッドをワークの長さの中心から十分に片側に、かつライブセンターに近づける必要があります。ワークの半分が回転したら、シャフトを旋盤内で両端を反転させ、キャットヘッドを回転した部分を包み込むように移動させて再び真円にするか、振れ止めのジョーをワークに直接設定することができます。ただし、後者の場合、ジョーとワークの間の摩擦により、ワークにリングやマークが残る可能性があります。

キャットヘッドがワークに対して正確に回転するように調整されていない場合、振れ止めを取り外したときにワークは正確に回転せず、振れ止めのジョーがワークの軸線を通常の直線からずらしてしまうと、ワークの長さの中央部分の直径は、ワークがずれる方向に応じて、大きくなったり小さくなったりします。

例えば、加工対象物が工具の先端に向かって横方向にバネで持ち上げられると、加工対象物の中央部は小さく削られます。逆に、加工対象物が反対方向に横方向にバネで持ち上げられると、中央部は両端よりも大きくなります。加工対象物が旋盤ベッドに近づくように、または旋盤ベッドから遠ざかるように垂直方向にバネで持ち上げられると、誤差の量は横方向にバネで持ち上げられる場合よりも小さくなり、誤差の性質は加工対象物に対する切削工具の高さに依存します。例えば、工具の先端が加工対象物の中心より上にあり、加工対象物が旋盤ベッドに向かってバネで持ち上げられると、加工対象物は長さの中央部で最大直径で削られます。また、工具の先端が加工対象物の中心にある場合、加工対象物が上下にバネで持ち上げられても同じ結果になります。しかし、加工対象物が旋盤ベッドから上または離れるようにバネで持ち上げられ、工具の先端が中心より上に置かれている場合、加工対象物の直径は両端よりも小さく削られます。

図810
図810。

工作物を端から端まで、またはかなりの距離にわたって回転させる場合は、図 810に示すようなフォロワーレストを使用する必要があります。これは、図 802に示す振れ止めレストと同様ですが、前面が開いており、スライドレストキャリッジに固定されているため、当然ながら工具と一緒に移動します。したがって、プレートp は工具の真前にあるか、工具の後ろにあるかのどちらかになりますが、工作物 w が真円かつ平行に回転されている場合は、プレートp は工具の前、つまり工具を先導する位置にある可能性があります。

フォロワーレストは、常に可能な限りデッドセンターに近い位置でワークに合わせて調整する必要があります。そうすることで、ワークを揺らすことなく簡単に調整できます。

図811
図811。

図812
図812。

プレートp が大きすぎて邪魔になるような小径の加工には、図 811 のプレートpをフォロワーレストにボルトで固定して使用することができます。大径の加工には、図 812に示す装置が使用されることがあります。これは、[I-234] プレートpとキャップc、およびベアリングb、bを固定するためのボルト。これらのベアリングは、加工物の完成直径よりもわずかに大きい直径で穴が開けられている。

この装置を使用する利点は、必要な内径のベアリングを選択した後、pをフォロワーレストに固定する前に、ベアリングを挿入してワークに適切にフィットするように調整できることです。これにより、プレートを動かしたり回転させたりしてフィット感をテストできない場合に起こりうる、締め付けすぎたり緩すぎたりするリスクを回避できます。もう1つの大きな利点は、ベアリングb、 bをワークに合わせて調整した後、プレートpを フォロワーレストに慎重にボルトで固定すれば、ワークがばねるリスクがなくなり、より真円度の高いワークが得られることです。

図813
図813。

図813には、別のタイプのフォロワーレストの代表例が示されています 。ハブhには、加工内容に合わせて様々な直径のカラーやリングを取り付けられるように、正確に穴が開けられています。hの穴は、旋盤の中心と軸方向に正確に位置合わせできるようにすることができ、位置決めの手間を省くことができます。そのためには、フォロワーレストと旋盤キャリッジにぴったりと嵌合するステディピンsを使用します。ステディピンsは、レストを旋盤の中心から適切な距離に位置させ、キャリッジの金属にねじ込むか、またはウェッジやガイドスリップを持ち上げてキャリッジのVスライドを把持し、レスト内のスライドと旋盤キャリッジ内のスライドとの間の遊びを吸収するように作用します。

図814
図814。

図814は、旋盤のクロススライド上に取り付けられたフォロワーレストを示している。

チャックスとチャッキング。
旋盤のセンター間に挟んで保持できる小型ワークには大きな種類がありますが、チャックに挟んで保持する方が便利なものもあります。チャックはワークを回転スピンドルに固定するための装置で、以下のように分類できます。

1. 単純な止めネジで作品を固定するもの。
2. ドリルチャック。主にドリルを駆動するために使用されますが、切削工具で加工する非常に小さなワークを駆動するためにも使用できます。機構により、ジョーが同時に動き、ワークを掴んだり解放したりします。
3. 独立チャック。チャックの爪はそれぞれ独立して操作されます。
4. ユニバーサルチャック。ドリルチャックよりも大きく、ジョーが同時に動作する。
5. 必要に応じて、ジョーを個別に、または同時に操作できる複合チャック。

図815
図815。

図815は、最初の例を参照しながら、単純な形の止めねじチャックを示しています。ステムsは回転センター穴に嵌合し、外端にはドリルシャンクと、加工対象物を旋削するための鉄片を受け入れるための穴が開けられており、この鉄片は止めねじbによってチャックに固定されます。しかし、ドリルやその他の切削工具の場合は、止めねじの圧力を受け止め、より確実に保持できるように、平らな面aを設ける方が望ましいです。このタイプのチャックには3つの欠点があります。第一に、各チャックは1種類の直径の加工対象物にしか適していません。第二に、ねじ頭bが邪魔になります。第三に、止めねじの圧力は加工対象物を歪ませる方向に作用するため、加工対象物がチャックの穴にぴったりと嵌合していない限り、歪ませてしまいます。しかし、この場合、端面図のcに示すように、止めねじに最も近い半円周にソケットの穴の逃げ加工を施さない限り、ドリルを挿入したり取り外したりするのが面倒です。逃げ加工を施せば、チャックの効率が大幅に向上します。

第二種については、2つまたは3つの顎を持つように作られている。

図816
図816。

2つの爪を使用する場合、それらは1つの摺動路内を摺動するように設計されており、左右のねじによって操作され、チャック軸に対して同時に前進または後退する。図816はこの種のチャックを示しており、爪は互いに嵌合して位置を合わせ、圧力によって傾くのを防いでいる。

図817
図817。

スクロールチャックでは、爪を操作する機構は2つの一般的な原理に基づいて構築されています。1つ目は図817から理解できます。図では、チャック本体の端面にスクロールcが設けられており、爪 aの端部がこれに係合します。これらの爪はシェルeの放射状のスロットに嵌合します。[I-235]b を中心に回転可能であり、キャップdによってそれに保持される。したがって、回転eはジョー aを回転させ、ねじcによって、回転方向に応じてジョーがチャック軸に近づいたり遠ざかったりする。

図818
図818。

小型ドリルチャックの構造に関する2番目の一般的な原理は、図818から理解できます。図では、cは旋盤スピンドルの端、または回転センターの穴に嵌合するステムを表しています。もう一方の端には、ねじ込まれるシェルdが取り付けられます。dの穴の外端は円錐形になっており、ジョーeはこの円錐形に合うように作られています。dを回転させてcにさらにねじ込むと、 dの円錐形の穴が ジョーeをチャック軸に近づけ、ジョーeがワークを挟んで把持するように作用することは明らかです。dを操作するために、gの部分にローレット加工またはフライス加工を施すか、 hのようにピンスパナ用の穴を設けます。このタイプのチャックでは、ジョーを閉じるためのdの回転方向がドリルの回転方向と逆でなければならないことが不可欠です 。そうでないと、ワークがジョーに抵抗してdがcを中心に回転し、ワークがジョーのグリップから外れてしまいます。さらに、ワークが大きいほど駆動時の負荷が大きくなるため、このようなチャックの構造では、ジョーがチャック本体（ c ）に最も近づいたときに最大限に開き、本体から離れるにつれて閉じるように設計されているのが一般的です。円錐が円錐上を滑ることでジョーを半径方向に動かすこの原理は、さまざまな方法で応用されており、例えば、ジョーには円錐上を滑る翼や、チャック軸に対して角度をなすスライドウェイが設けられている場合があります。

図819
図819。

図820
図820。

図821
図821。

図819、820、821は、ゲージの特許チャックを示しています。このチャックでは、把持面のジョーに鋸歯状の加工を施して把持力を高め、さらに対象物をしっかりと固定するために、ジョーは放射状ではなく斜めに動くようになっています。これにより、ジョー本体が応力の方向により直接的に作用し、応力に対する抵抗力が向上します。鋸歯は左巻きになっているため、ドリルシャンクに対してナットとねじのように作用し、ドリルを前方に押し出し、切削方向へ向かわせる傾向があります。ジョーは、先端までジョーを収容する中央の円筒形部品によって支持されており、さらに放射状の溝に沿ってスライドする突起を備えています。 図819は側面図で、ジョーとそのスライドウェイを示すためにシェルの一部が取り外されています。また、ジョーの配置を示す端面図も示されています。図820は断面側面図、図821はチャックから取り外したジョーの2つの図です。aは、 bに設けられた放射状の溝に 沿ってスライドする突起eを備えたジョーを表します。ジョーの翼 a′は、図821の 開口部fを通るbの摺動路に沿ってスライドします。cは、ジョーを放射状に開閉させるための円錐です。駆動部品hは、 b内で作動する左ねじを有し ています。また、hは、 bの端部に当接するカラーと、シェル gにねじ込まれるキャップiによって他方が固定されるカラーを有しています。cのピンは、 h をキャップiに固定するため、回転すると両方が一緒に動きます。一方、hを回転させ、gを固定すると、hのねじがbに対してナットとして作用し、bをスライドさせ、ジョーも一緒にスライドするため、 hの回転方向に応じてジョーが同時に開閉します。図819は、チャックの爪が部分的にねじ出され、部分的に閉じた状態を示していますが、図820では、爪がチャック内に収まり、最大限に開いた状態を示しています。

図822
図822。

図823
図823。

図822および823は、ボストンのハンコック・インスピレーター社が高精度加工に使用しているチャックを示しています。このチャックは摩耗によって歪むことがなく、真鍮製のワークピースを旋盤加工で正確に固定し、凹みをつけることもありません。

図824
図824。

図822は完成したチャックを示しています。図823は完成したチャックの中央断面図です。図824はワーク把持部の側面と端面を示しています。チャックは3つの部品a、b、 cで構成されています。部品aは 旋盤の主軸にねじ込まれ、 cを受け入れるための穴が開けられています。部品bはa にねじ込まれ、 cの外端を受け入れます。cには二重円錐d eが設けられており、ほぼ全長にわたって3箇所で分割されています。そのうちの1箇所はfで示されています。そのため、bがa にねじ込まれると、 a、b上の2つの円錐がcを圧縮し、cの穴の直径を小さくしてワークを把持します。分割 fは長く作られているため、cは外端だけでなく円錐の両側で閉じ、ワークを平行に把持します。

この建設形態にはいくつかの利点があります。したがって[I-236]cがはまるa の平行な穴は、歪みや摩耗を受けないため、真直度を保ち、cの真直度も維持します。さらに、 bは、 aのgの部分とねじ山のある端部の両方に嵌合するため、真直度が失われる傾向がありません。また、 cの円錐e もbの真直度を維持する役割を果たします。bを六角形の外形に適合するレンチで締め付けると、旋盤が切削するあらゆる切削量に対してワークを保持することができます。

チャックの対応できる直径の範囲はかなり限られていることは明らかですが、標準ゲージに正確かつ真円に仕上げる必要がある場合、その優れた仕上がりはそれを十分に補って余りあるものです。

チャックの加工範囲を広げるには、分割部品を交換するだけで済みます。分割部品を焼き入れする前に、ジョーを十分に広げておく必要があります。そうすることで、外側のシェルを緩めてワークを取り外し、別の部品を挿入する際に、ジョーがバネのように開きます。

加工物の直径が大きくなるにつれて、よりしっかりと固定する必要が生じるため、チャックはレンチで操作するネジによって動く爪を備えています。これらのチャックは2爪、3爪、または4爪で構成され、爪の噛み合い部分は加工物の形状に合わせて設計されています。非常に小さな加工物の場合は把持面積を小さくし、粗い加工物をしっかりと把持するためにチャック軸に平行な鋸歯状の歯を設けています。以下の例にその例を示します。

図825
図825。

図826
図826。

図825および826は、ホートン社製の2爪チャックを示しており、このチャックには、取り外し可能なダミー爪またはスリップ爪が備えられています。これにより、穴に様々な形状の爪を取り付けることができ、保持するワークの形状に合わせて爪の形状を変更することが可能です。爪は、図示のピンによって所定の位置に固定されます。

図827
図827。

図827は、2つの爪を持つソリッドジョーチャックを示している。爪の噛み合い部分は中空になっており、ワークの表面に傷をつけずに、非常にしっかりとワークを固定できるようになっている。

図828
図828。

図828には、主に真鍮旋盤加工業者が使用する、箱型本体の2爪チャックが示されています。この形状の本体の目的は、鋳物のフランジなどがチャックの面から外れるようにすることです。

図829
図829。

図829は、円筒形の本体を持ち、ワークを受け入れるためのV溝aを有する2爪チャックも示している。ねじc、dはそれぞれ独立して動作してもよいし、図のように cに左ねじ、 dに右ねじを有する連続ねじを使用してもよい。この場合、ねじを操作すると爪が同時に動く。これら2つの方法の違いは以下のとおりである。

ネジが 1 つだけ使用される場合、チャックのジョーとワークの接触点の中間に回転中心が来るようにジョーがワークを保持するため、ワークとジョーの間に鉄片を挿入しない限り、ワークを偏心させることはできません。ネジが 2 つ使用される場合、ジョーは個別に操作でき、ワークの必要に応じて、一方のジョーを回転中心から任意の距離に設定できます。ただし、この場合、右ねじと左ねじのようにジョーが同時に操作される場合よりも、正方形または円筒形のワークを軸を中心に回転させるには、より多くの調整が必要です。ネジの軸線は、面fの平面と平行でなければならないことは明らかです。各ジョーの背面がbで切り取られていることがわかります。これは 2 つの目的を果たします。まず、小さなフランジ、ヘッド、または突起を持つワークをジョーのVで保持できるようにします。第二に、チャックの爪の摩耗を均一化します。一般的に、爪チャックでは、爪の長さよりも短いワーク、または爪からできるだけ離れた位置に保持する必要のあるワークは、ワーク保持爪の後端で接触しないため、爪が徐々に摩耗してテーパー状になる傾向があるため、爪の内側端よりも外側端の方が摩耗が大きくなります。爪の後端を削り取ることで、不均一な摩耗の傾向が大幅に軽減されるため、この方法は多かれ少なかれ広く採用されています。[I-237] すべてのチャックの犬や顎にある角度は、多くの場合、深さがわずか 1/16 ～1/8 インチの小さな窪みにすぎません。

切削加工のようにチャックの爪にV溝がある場合、チャックの面fはワークをセットする際のガイドとはならず、 その目的のためにV溝の形状のみが頼りとなる。

図830
図830。

図830に示す2爪チャックは、正方形または長方形の加工を目的としており、主に木工職人によって使用されています。左右のねじで操作することもできますが、一般的には独立したねじを使用する方が好まれます。チャックの面fは、図に示すように、加工物をセットする際のガイドとして使用できます。図では、wは爪a、aの間に挟まれ、面fに接している加工物を表しています。したがって、面fは加工物をセットする際のガイドとして機能し、加工物の軸線が面fと平行になるように、つまり旋盤の中心線に対して直角になるようにします。

図831
図831。

図832
図832。

図833
図833。

図831は、機械工が使用する2爪チャックの一例です。爪は左右のねじで同時に操作されます。爪には、図に示す2つの別部品を受け入れるためのスライドが設けられており、これらの部品は特殊な加工物の形状に合わせて製作することができます。チャック面の両側に示されている2本のねじは、チャックでしっかりと保持できないほど大きな加工物を支えるためのものです。これらのねじはドライバーレンチで操作でき、加工物の面をねじの上に載せることで、チャック面と平行または真上に保持することができます。図833に示すように、爪はスライドウェイ内で前後に回転させることができ、小径の加工物を把持することができます。ドリルなどの小さな加工物には、図832に示す別部品を爪に取り付けます。

大型の旋盤チャックには、3つまたは4つの爪が備えられており、これらは独立して、または同時に動作するように作られています。場合によっては、同じチャックを独立型または汎用型として自由に使用できる構造になっており、その場合は複合チャックと呼ばれます。爪の数に関して言えば、3爪チャックは、円筒形であろうとなかろうと、3つの爪すべてに均等な圧力でワークを保持しますが、4爪チャックでは、ワークを均等に掴むことはできません。[I-238] 同じものは円筒形に正確であるか、または直角である可能性があるため、3爪チャックは真円度が摩耗しにくく、旋削加工されていない円筒形のワークを保持するのに適していることは明らかです。一方、真円度に関しては4爪チャックと同等ですが、直角ワークには適していません。

図834
図834。

図834は、ホートンチャックの構造を示しています。チャックの爪を操作するネジには、円形ラックに噛み合うピニオンが取り付けられています。そのため、レンチで1つの爪を操作するとラックが回転し、残りの爪も同時に操作されます。チャックは2つの部分から構成されているため、ラックを取り外して爪を個別に操作することも可能です。これは、独立して操作できる状態を指します。

図835
図835。

図835は、チャックから操作ネジとピニオンを取り外した状態のジョーの1つを示しています。ジョーの段差部の把持面は、ワークへの把持力を高めるために鋸歯状になっており、ワークが接するナットa、aは、チャックの面と正確に研磨されています。面 aとジョーの噛み合い面または把持面との間の角は凹んでいるため、ワークが引っかかることなく、チャックの面ではなく、ワークを固定して正確に保持する役割を果たす面a、aに適切に接するようになっています。

図836
図836。

図836は、直径4インチまでのワークに対応するホートン社製チャックを示しています。

図837
図837。

図837は、4インチから15インチまでのすべてのサイズに対応する同様のチャックを示しており、チャックの指定サイズは6インチ、9インチ、12インチで、これらの直径はチャックが取り込める最大径です。

図838
図838。

図838は、リングやその他の空洞加工物の穴を掴むために外側に開くための突起を備えたホートンチャックを示しています。

スクロールチャックという用語は、図817に示すようなスクロールねじによってジョーが全可動範囲で操作されるユニバーサルチャックに適用される。この形式の欠点は、ジョーのねじがスクロールねじに完全に接触するようにできないことである。

図839
図839。

例えば図839において、 a a とb bをスクロールねじ間の溝とすると、ジョーのねじ山がa aの曲線と幅に合わせて作られている場合、 b bの溝には入らず、 逆もまた同様で、ナットのねじ山をaからbに通すには、ねじ山をわずか5回転させるだけで済みます。この問題を克服するために、ジョーのねじ山はどちらの曲線にも正確には合わせず、溝aにあるときは点c、d、 eに、溝bにあるときは 点f、g、hに合うように形成されます。これは明らかにジョーの支持面積を減少させ、したがって耐久性を低下させます。この欠点を回避するために、多くのユニバーサルチャックのジョーは独立ジョーチャックと同様にねじで操作されますが、いずれかのジョーねじを操作すると、すべてのジョーが同時に操作されるようになっています。[I-239] 他の部分も同様に、1本のネジの操作で全てのジョーが動くようにする。

したがって、以下の図にはスイートランド社のチャックが示されています。

図840
図840。

図840は、チャックを部分的に切り取って機構を示したもので、各ジョーネジにピニオンが取り付けられ、その下に円形のラックが配置されている。ラックは、ピニオンがoの位置にある状態でギアがかかった状態と、ピニオンがcの位置にある状態でギアがかかっていない状態を示しており、その動作は 以下の通りである。

ラックは段付きで、外径が厚く、薄い部分は凹部を形成し、厚い部分と薄い部分の間の肩部は面取りまたは円錐形を形成します。この円形ラックとチャック背面のプレート面の間には、各爪の下に、リングの凹部の面取りされた縁に対応するように面取りされたカムブロックが配置されています。カムブロックのステムはチャック面の放射状のスロットを貫通しているため、チャックの中心に向かって移動できます。カムブロックを内側に移動させると、カムヘッドがリングラックの凹部に入り込み、リングラックは爪ねじピニオンと噛み合わなくなります。一方、外側に移動させると、カムヘッドは（面取りされた縁のおかげで）リングラックの下を滑り、爪ねじピニオンと噛み合います。したがって、チャックを独立チャックからユニバーサルチャックに変更するには、カムブロックステムのボルトヘッドを押し出すだけで済みます。これらのボルトヘッドはチャックの外側にあります。これらのヘッドの下にあるワッシャーは、弾力性を持たせ、過度の摩擦なくカムを安定させるために、皿状に成形されている。

図841
図841。

チャックを独立チャックとして使用した後、汎用チャックとして使用するために爪を正確に設定できるようにするには、表面にリングがマークされており、ラックリングをギアに入れるためにカムを半径方向に操作する前に、すべての爪のエッジをこのリングに合わせる必要があります。図841には、この原理に基づく3爪チャックが、偏心物を保持するために独立チャックとして機能している様子が示されています。部品のばねは、ある部品から別の部品に応力が伝達されるときに発生するため、チャックを汎用チャックとして使用する場合は、まず1本のネジを操作してワークを把持し、次に他のネジを操作して、ラックを介してではなくネジ頭から直接圧力を受けるようにすることが望ましいです。このように操作すると、ネジが十分に動くため、ラックにかかる応力をある程度軽減することができます。

図842
図842。

図843
図843。

図844
図844。

図845
図845。

図842、843、844、および 845は、クッシュマンの特許コンビネーションチャックを示しており、各ジョーはねじ山によって独立して操作することも、図844に示すように円形ラックをそれぞれのピニオンに係合させることもできます。[I-240] いずれかのネジを操作すると、同時にすべてのジョーが作動します。係合および解除の方法は図 845に示されています。cは 円形ラックを表し、d はその下にある円形リングを表します。このリングは円周にねじ山が切られており、チャック本体にねじ込まれているため、一方向に回転させると円形ラックが前進してピニオンと噛み合い、逆方向に回転させるとラックがピニオンから後退します。このリングを操作するには、図のチャックの上部付近に示されているラグを必要な方向に押すだけでよく、リングがピニオンと噛み合っていないときにロックするには、その図の左側に示されているスプリングキャッチを半径方向に動かします。ラックが噛み合っているときは、チャックはユニバーサルチャックであり、楕円形または円形のワークピースを把持するために必要な位置にスロット内に設定されているかどうかにかかわらず、すべてのジョーが同時に均等に動きます。ラックがギアから外れているときは、それぞれのネジでジョーを動かすことができ、丸いワークの場合のように正確に回転させたり、必要な偏心度合いでワークを保持したりすることができる。

チャック爪は溝の中で反転させて使用することも、ユニバーサルチャックとして同時に使用することも、単純な爪チャックとして個別に使用することもできます。

顎の同心度に関する精度は、1つのピニオンの歯数を顎操作ネジのピッチで割った値の範囲内で調整できることは明らかです。なぜなら、各ネジを個別に回転させることで、可能な限り最大の顎の精度が確保されるまで、各歯を順次かみ合わせることができるからです。

図846
図846。

図847
図847。

図846はウェストコット複合チャックの正面図、図847は断面図です。fは旋盤主軸にねじ込まれるチャックの本体です。fには、図示のように表面にねじ山のある環状リングdが取り付けられています。dは、チャック背面に設けられた環状凹部にねじ込まれるリングeによって所定の位置に保持されます。cは、チャックの放射状スロットに嵌合する箱です。箱cの背面はdの放射状ねじ山に噛み合っている ため、dを 回転させると箱cはスロット内で放射状に移動します。箱cは、ウォームまたはねじbとチャック爪aのジャーナルベアリングとして機能し、これらを保持します。したがって、dを回転させると、スクロールチャックやユニバーサルチャックのように、爪が同時に同心円状に動作します。ねじ bを使用する ことで、独立爪チャックのように、爪を個別に操作することもできます（箱cとリングdは固定されたままです）。

ここで、ジョーが個別に使用されていて、それらを同時にチャックの中心と同心円状に設定する必要があると仮定します。この場合、ジョーの外縁がチャックの円周と一致するまでネジbを操作し（または、ジョーがチャックの中心に近い場合は、ポインターを使用して正確に設定し）、リングdを操作します。同様に、複数のワークピースが偏心している場合、ネジbを使用してワークピースを必要な偏心量でチャックし、次のワークピースをチャックするときはリングdを操作すれば、ワークピースの形状が不規則であっても、毎回同じワークピースを同じジョーにセットするだけで、チャックを汎用的に使用できます。

図848
図848。

ジョーチャックのジョー面がチャック面と真直ぐである場合（つまり、真直ぐで旋盤センターの軸線に対して直角である場合）、ワークを真直ぐにするためのガイドとして機能しますが、これはジョーがワークに圧力をかけても真直ぐな状態が維持される場合に限ります。しかし、チャックの溝での摩耗によってジョーの真直度が損なわれ、遊びが生じて傾いてしまうことがよくあります。図848では、チャックがワークピースwを把持している様子が示されていますが、ジョーがどれだけバネのように伸びたり、チャックのガイドウェイや溝で動きが鈍くなったりしても、ジョーは点線a aの方向に動き、ジョー面はチャック面と平行ではなく、点線 b bの方向に立つことは明らかです。機構のバネや摩耗が各ジョーで同じであれば、ジョーがずれていてもワークは正確に保たれるはずだが、実際はそうではなく、結果としてワークを完全に正確に設定することはできない。

図849
図849。

図849 （リングまたはワークピースwの穴内のチャックのジョーを表す）のように、ジョーがワーク内に適用されると、ジョーは反対方向にバネのように動きます。[I-241] 点線c、cで示され、チャックの爪がワークに固定されると、ワークはdの方向に移動してチャック面から離れます。どちらの場合も、ワークの面を当てる真の面がないことがわかります。

図850
図850。

独立型ドッグチャックでは、図850に示す構造によりこの問題が解決されます。この構造では、各ジョーにチャックの溝にはまる正方形aがあり、 bのナットとワッシャーによってジョーがチャックの面に固定されるため、部品の摩耗による動きの損失を吸収することができます。

図851
図851。

図852
図852。

ジャドソン特許チャックは、この困難を克服するように設計されており、図851および図852に示すように構成されている。前者はチャックの正面図であり、後者は断面エッジ図である。

チャックの爪aは中空構造で、ナットは爪の中に一体化されているのではなく、2つの翼を持つ別部品となっている。外側の翼は爪内のピンに接し、内側の翼は図に示すように傾斜面に接するため、ねじの圧力はピンと傾斜面に均等に分散される。ナットbはピンと傾斜面の中心より下にあるため、圧力によって爪がチャックの面に押し付けられる。したがって、爪の面は（チャックの表面と同様に）ワークをセットするためのガイドとして機能する。

ジョーチャックの爪の把持面が短いため、ワークの反対側にデッドセンターを取り付けない限り、例えば6インチ（約15cm）以上の長さのワークを保持することはできません。しかし、このようにデッドセンターを使用すると、チャックの爪が完全に真円でない限り、ワークは真円ではなくなってしまいます。特にチャックを長期間使用した後では、爪が常に真円であるとは限らないのです。さらに、このようにしてワークを完全に真円にすることは、場合によっては困難、あるいは不可能な作業となることもあります。

大量生産される特殊加工品の場合、チャックの形状は加工品の特殊な要件に合わせて変更することができます。このようにして形成できるチャックの種類は、加工品の形状のバリエーションと同じくらい無限です。例えば、ねじ付き加工品をねじ付きチャックにねじ込んだり、円筒形加工品を穴の開いたブロックに打ち込んでチャックを形成したり、リングをチャックに取り付けてマンドレルとして使用し、摩擦によって加工品を駆動したりすることができます。

図853
図853。

図853は、ピストンリングを保持するためのチャックの優れた例を示しています。これは、ライブスピンドルbにねじ込まれるフェースプレートに似ており、フェースdに挿入され、ボルトとナットeで調整すると固定される8つの放射状の爪またはジョーaを備えています。マンドレルはチャックの中央に固定され、円錐cを支えています。円錐面は爪aの端に接しており、図示のナットでcをねじ込むと、爪aが外側に押し出され、チャックの正面図に示すようにピストンリングの内側を掴みます。

図854
図854。

図854には、スワジーの拡張チャックが示されています。bは、アーバーaに駆動されるチャック本体です。bのハブは、ディスクcを受け入れるようにテーパー状に加工されています。ディスクcは、3箇所で部分的に分割され、zで完全に分割されています。ナットとワッシャーd eによって、ディスクはテーパーハブに押し上げられ、直径が拡大してワークの穴、またはリングrを掴みます。bの面は、リング の面をリングに押し当てて、横方向に正確に保持する役割を果たします。

木工職人が旋盤のバックセンターやデッドセンターの助けを借りずにワークを駆動するために使用するチャックは次のとおりです。木工職人の旋盤は高速で回転するため、チャックを鉄製にすることは望ましくありません。旋盤がチャックを全速力で始動するのに時間がかかり、またベルトを駆動プーリーからカウンターシャフトのルーズプーリーに切り替えた後にチャックを停止するのにも時間がかかるためです。さらに、[I-242] 工具の刃先がチャックの面に誤って接触した場合に受ける損傷を考慮して。こうした理由から、木工用チャックは通常、小さな鉄製の面板の上に構築されている。

図855
図855。

図855はセメントチャックを示しており、硬材の円盤aがフェースプレート bにしっかりとねじ止めされ、cにはチャックの軸上に丸い鋼鉄製の先端部が配置されている。

このチャックは、ワークの表面とチャックの表面との接着力を利用して、非常に薄いワークを駆動するために使用されます。チャックの表面には、樹脂8部と蜜蝋1部を棒状にした混合物が塗布されます。チャックは、棒を当てながら高速で回転させることでワックスまたは接着剤で固定されます。チャックの表面全体がこのようにコーティングされたら、ワークの中心を鋼鉄製の先端cに押し付け、ワークの表面がチャックの表面にほぼ接触するまで旋盤を回転させ続けます。その後、ベルトを上部の緩いプーリーに通し、ワークをチャックの表面に押し付けて停止させるか、またはワークが手で押す圧力に逆らって回転するまで回転させます。表面間の摩擦によってワックスまたは接着剤が溶け、ワークがチャックに接着されます。これにより、ワークの表面と円周を自由に加工できるようになります。ワークは、2つの間に細長い刃のナイフを徐々に差し込むことでチャックから取り外されます。

図856
図856。

しかし、直径の大きいワークの場合、単なる木の円盤では不十分です。木目に対して弱すぎるためです。ここで注意すべきは、ワークがチャックを支えることが多いため、固定する際には常にワークの木目をチャックの木目と交差させる必要があるということです。高速回転による遠心力が非常に大きいため、この一見些細なことを無視したために、チャックとワークの両方が引き裂かれた例がこれまでにも報告されています。チャックの木目に対して十分な強度がないと考えられる場合は、背面にバテンをねじ込む必要があります。しかし、このように補強されたチャックは、構成部品の不均一な膨張または収縮によって繊維に生じる歪みのために、頻繁に真円度を調整する必要があります。図856は、バテンa、a、aで補強されたチャックの背面を示しています。

図857
図857。

ほぼ同じ直径の加工に適したチャックを作るための、もう一つの優れた方法が図857に示されている。この構造により、あらゆる方向からの外向きの歪みに対する耐性が向上し、温度や湿度の変化によって必然的に生じる歪みも、前述の方法よりも小さくなる。また、旋削工具が木材の木口面に触れないため、特に直径方向の修正が容易になることがわかるだろう。

チャック背面の交差するバーは、図aに示すように半分だけチェックされているため、両方の部品がチャックを横切って中央で終端することなく、完全に伸びることができます。これらは中央で接着剤とネジで固定されます。これらのバーをフレームとして、チャックの本体または面を構成する 4 つの部品が接着剤とネジで固定されます。これらの部品は中央まで完全に伸びる必要はなく、図のように開いた正方形を残しても構いません。これは、大型チャックの中央はめったに使用される必要がないためです。

図858
図858。

非常に大きなチャックの場合、このような十字形では十分な強度が得られないため、図858に示すような形状が採用されます。アームは図のように鉄製の面板にボルトで固定され、その数はチャックの直径に応じて増加します。チャックの真円度を保つためには、アームは面板に対して水平かつ滑らかに取り付けられ、リムを構成するセグメントはアームにしっかりと固定され、端部はしっかりと接合されている必要があります。アームは接着とねじ止めの両方で固定する必要がありますが、ねじの先端がチャックの面に当たらないように注意が必要です。もし当たってしまうと、チャックの真円度調整に使用する旋削工具が損傷してしまうからです。

木製チャックは反りや歪みが生じやすいため、使用前に毎回テストを行い、必要に応じて修正する必要があります。ワークは、旋削工具に接触する危険がないよう、ワーク面の下に十分な深さまでねじ頭を埋め込んだねじでチャックに固定されます。その他の場合、ワークはチャックに接着され、ワー​​クとチャックの間に紙を挟みます。この紙は湿らせることで、ワークをチャックから容易に取り外すことができます。

図859
図859。

木工職人が使用する別のタイプのチャックを図859に示す。これは、フェースプレートにねじ止めされた木製の円盤aから構成されている。[I-243] そして、2つの部品b、b’を支えます。部品c、c’は、ワークを固定するために端から端までスライドするくさびです。このチャックは、長方形の小さなワークに特に便利です。

ワークの形状によっては、いかなる種類のチャックにも固定できないものがあり、特に直径の大きいワークではその傾向が顕著です。そのため、旋回半径が3フィートを超えるような大型旋盤には、通常、ユニバーサルチャックは装備されていませんが、独立したチャックが装備されている場合もあります。同様に、小型旋盤にも、チャックに固定できない形状のワークが多く存在し、一方で、フェースプレートやチャックプレートなどで固定する方が便利な形状のワークもあります。

例えば、チャックの表面をワークの位置決めに使用する必要がある場合、チャックの爪がワークの位置決めに使用する工具や器具の邪魔になることがよくあります。また、ワークに突起がある場合、チャックの爪がワークをしっかりと掴むためには、ワーク本体をチャックの表面から遠ざけなければならないこともあります。

これらの作業クラスの要件を満たすために、以下のように分類されるチャッキング装置が使用される。

1. ボルトとプレートを使用してワークをフェースプレートまたはチャックプレートにボルトで固定することによりチャッキングします。
2. フェイスチャックプレートを中心に可動するドッグ間でチャッキングを行い、そのプレートからワークを保持する。
3. アングルプレートを使用したチャッキング、またはアングルプレートをチャックプレートと併用したチャッキング。

図860
図860。

図861
図861。

チャックプレートは、旋盤の旋回径と同じ直径の面であり、大面プレートと呼ばれることもあります。旋回径が30インチ以下の小型旋盤用のチャックプレートには、ワークを固定するボルトを受け入れるための多数の丸穴または四角穴が設けられている場合もありますが、通常は図860に示すようなスロットと穴が設けられています。大型のチャックプレートも同様の形状ですが、図861に示すように、プレートの円周に接する短いスロットが設けられている場合もあります。図861は、ウィットワース型のチャックプレートを示しています。正確なワークを製作するためには、チャックプレートの面を常に正確に保たなければなりません。チャックプレートを旋盤に取り付ける際には、チャックプレートのねじ山と回転スピンドルのねじ山を丁寧に清掃する必要があります。直径が大きいため、チャックプレートと回転スピンドルの間にわずかな汚れがあるだけでも、円周方向の精度が著​​しく低下してしまうからです。

チャックプレートやフェースプレートに誤差が生じる場合、定規で検査した際に丸みを帯びているよりも、中空になっている方が望ましい。なぜなら、その場合、プレートの誤差が一定量あっても、加工物への影響が少なくなるからである。

図862
図862。

図863 図864
図863。 図864。

図865 図866
図865。 図866。

例えば、図 862では、 a は面が中空のチャック プレートを表し、b は二重のアイcを貫通して穴を開ける必要があるリンクを表し、旋盤の中心線は線e eであり、リンクのハブdの穴の中心線はfで示され、eとf は互いに平行ではないため、穴が平行にならないことは明らかです。ここで、チャック面が丸みを帯びていて、dの中心線がg gにあり、 cとdの穴が反対方向にずれているとします。この場合、誤差は等しくなりますが、図 863 のbのようなリングまたはディスクがあり、ボルトとプレートc、dで チャックするとします。プレートの面が中空であっても、正確にチャックされます。しかし、円盤を囲むプレートの面が図 864のようにチャックできる場合、ワークの面fは図 863のように中心線eに対して直角に保持されない。図 864のチャックの精度は、クランプ c がワークに対して均等な力で締め付けられているかどうかに依存する。中空のチャックプレートは、ワークがチャックプレートの片面を覆う面積がもう一方の面を覆う面積よりも大きいほど、この利点を失うが、いずれにしても、丸みを帯びたプレートよりも正確にチャックできる。[I-244] １．例えば、図８６５と図８６６のように偏心してチャックされたリングがあるとしよう。チャックは、一方のケースでは中空で、もう一方のケースでは丸みを帯びている。図８６６に示すリングは、チャックの半径の同じ長さにおけるずれよりも大きく真直度からずれる。一方、図８６５に示すリングは、チャックの半径の同じ長さにおけるずれよりも真直度に近く、どちらのずれも線aの長さと線bの長さ に比例する 。

チャックプレートが丸みを帯びていたり、中が空洞になっていることが分かっている場合は、その誤差を修正するのに十分な厚さの紙片をそれぞれcとdの位置に挟むことができます。ただし、プレートの面を真円に仕上げて、ボルトで固定されるワークの表面が真円になり、旋盤の中心線に対して直角になるようにするのが望ましいです。

面板の芯出しを行う際には、回転軸のベアリングにガタつきがないように調整し、回転軸の軸方向の動きを防止するために使用するネジまたはその他の装置を適切に調整する必要があります。

図867
図867。

旋盤の中心間に鉄の棒またはロッドを配置して、回転スピンドルをさらに安定させる必要があり、図 867に示すように、四角い穴または放射状のスロットの縁を丸めるか面取りする必要があります。これにより、工具の先端が穴またはスロットの側面aに当たったときに 、急激な衝撃や跳躍ではなく、徐々に切削を終え、側面 bで再び切削を行うときにも、徐々に接触し、鋳物の表面の砂や硬い皮膜に当たって工具が急速に鈍くなることがなくなります。

チャックプレートの正面削りや芯出しを行う際は、送りナットを送りねじまたは送りスピンドルに噛み合わせ、送りスピンドルまたは送りねじを回転させて切削を行います。これにより、送り機構の遊びが解消されます。その後、キャリッジが動かないように、専用の装置があれば旋盤ベッドに固定することができます。

チャックのねじ山が旋盤主軸のねじ山にきつすぎない方が良い。チャックハブと円錐形主軸カラーの半径方向の面がチャックの正確な位置決めに使われるため、これらの面を正確な状態に保つほど正確なねじ山を作るのはやや難しいからである。

チャック穴と旋盤スピンドルのねじ山が過度に摩耗しないように、チャックを旋盤から取り外した後は、ねじ山に粉塵が溜まらないように、チャックを立てて置いてください。チャックを旋盤スピンドルに取り付ける前に、チャックハブとコーンスピンドルカラーの半径方向の面、および両方のねじ山を丁寧に清掃してください。これらの面に汚れや粉塵が付着していると、チャックプレートの面が歪んでしまい、チャックの円周付近で問題となる可能性があります。

図868
図868。

面板またはチャックプレートによる単純なチャッキングの例として、図868に示すワークピースに穴を開け、穴にねじを切って凹みを作る必要があるとします。半径方向の面は既に真平面であり、旋削する必要はありません。

図869
図869。

図870
図870。

図869に示すように保持することができ、cはチャックプレート、wはワーク、sは ストラッププレート、b、bはボルトとナットであり、図870には既にチャックされたワークの正面図が示されている。チャックプレートの面に直接ボルトで固定されたワークの表面は、その面に対して真直ぐに保持され、必要なのは同心円状に真直ぐにすることだけである。この設定を行う際、ワークをボルトで強く締めすぎず、軽い打撃でチャックプレート上で動かせる程度にしっかりと固定し、ワークの真直ぐな設定が完了した後にクランプを最終的に締め付ける。ボルトはワークに対して均等に締め付ける必要がある。そうしないと、プレートの一方の端がワークをしっかりと掴み、もう一方の端が比較的緩んでいるため、重切削の圧力でワークが動いてしまう可能性がある。

図871
図871。

図871には、この方法でチャック固定されるワークによく用いられるストラップの一種が示されている。このストラップの利点は、スロットによってボルトがチャックプレートの穴と面一になる範囲が広がるため、チャックプレート周りの調整範囲が広くなることである。

図872
図872。

図873
図873。

ワークが軽い場合は、図872に示すように、保持プレートまたはクランププレートを適用しながら、ワークをフェースプレートに固定してもよい。[I-245] ここで、fはフェースプレートまたはチャックプレート、 w はワーク、 p は鉄板、dはロッド、cは旋盤のバックセンターです。バックセンターは、ボルトとプレートが取り付けられている間、摩擦によってワークを保持するのに十分な力で心押し台のハンドルによって押し出されます。ただし、ワークの中心に穴がない場合は、プレートpを省略できること、また、図 871に示すようなストラッププレートを使用する場合は、まずそれを心押し台スピンドルに掛けて、ロッドdを介してワークに渡す必要があることは明らかです。ストラッププレートは、直径が約 6 インチを超えないワークに適しています。より大きなワークには、例えば図 873に示すように、ボルトとプレートが使用されます。これは、ワークw がプレートpとボルトb によってチャックプレートに固定されている様子を示しており、クランプまたはクランププレートpの両端を支えるために、 e eにパッキングピースまたは鉄片が配置されています 。これらの梱包材eは、プレートpがチャックの面と平行になるように高さが必要である。理由は以下のとおりである。

図874
図874。

図 874において、wはチャック プレートに固定されたワークピースであり、図に示すように、パッキングピースeが高すぎ、パッキングピースe′が低すぎるため、両方のピースがプレートp を水平からずらしているとします。この場合、ワークの穴を真円にするために、矢印の方向にワークを動かすのは困難です。なぜなら、その方向に動かすと、ワークがプレートp′ の下にさらに押し込まれ、その結果、ナットが締め付けられるからです。プレートpの場合、パッキングピースeはワークよりもプレートにしっかりと固定されるため、ワークは緩く保持され、プレートの圧力がほとんどかからず、工具の切削圧力で動いてしまう可能性があります。しかし、パッキングピースはワーク表面よりわずかに高い位置にある方が、低い位置にあるよりも良いです。プレートとワークの位置関係は、ワークを引っ張るのではなく、駆動するようにする必要があります。これは、狭いワークでは図 873のように配置することで実現できます。

ボルトの位置は、作業対象物にできるだけ近いか、都合の良い位置に配置するべきです。そうすることで、ボルトの圧力の大部分がパッキンよりも作業対象物にかかるからです。同じ理由で、パッキンはプレートの端に配置する必要があります。パッキンを作業面よりわずかに高い位置に配置する方が望ましい理由の一つは、ボルトがパッキンよりも作業対象物に近い位置にあることで、最も高い位置にあるパッキンがボルトの圧力を最も多く受ける傾向を、ボルトが作業対象物にかける圧力の増加によって相殺できるからです。

図875
図875。

図876
図876。

必要な高さのパッキンが手元にない場合は、2 個以上のパッキンを重ねて使用してもよい。別の方法として、図 875のようにクランプ プレートの端を曲げる方法もある。この場合、必要なパッキンの数は少なくなるか、曲げた部分が適切な長さまたは高さであれば、パッキンを全く使用しなくてもよい。これは、ナットを締め付ける際にプレートを適切な位置に保持し、パッキンを所定の位置に保持することがやや困難であるため望ましい。作業者の両手では操作が多すぎるからである。この作業を容易にするために、ボルトのナットはきつく締め付けないようにすべきである。きつく締め付けると、ボルトがチャックのボルト穴またはスロット内で回転し、ナットを締め付ける際にボルトの頭をレンチで保持する必要が生じるが、プレートを保持する作業と合わせて、1 人の作業者では対応しきれないからである。チャックプレートの穴が本来あるべきように正方形であれば、図876のaのように、ボルトの頭部の下側を正方形にすることができます。こうすることで、ボルトが穴の中で回転するのを防ぐことができます。ただし、この方法では、ボルトの頭部をチャックの背面側に、ナット側を加工面側に配置する必要があります。これは、ボルトが長すぎない場合に限り許容されます。ボルトが長すぎると、ナットから突き出たボルトの端がスライドレストを加工面に近づけることができなくなり、切削工具がスライドレストからさらに離れた位置に配置されることになり、これは常に望ましくありません。したがって、頭部の下側が正方形でないボルトは、チャックプレートの背面側でボルトの端がナットから突き出ていてもほとんど問題にならないため、頭部をチャックプレートの加工面側に配置する必要があります。

ボルトの頭は、[I-246] ナットの場合、頭部の下の面積が大きくなることで、ナットを締め付けたときにボルトが回転しにくくなる傾向があるためです。

図877
図877。

加工対象物の突起部が、チャックプレートの表面に接するはずの表面とチャックプレートの表面との接触を妨げる場合があります。このような場合、平行ピースと呼ばれるものが用いられます。これらは図877に示すような金属片で、厚さa と幅bが変化するため、チャックプレート表面から異なる距離で保持する必要のある加工対象物に適しています。加工対象物は、回転軸ベアリングから必要以上に突き出ないように、常にチャックプレートにできるだけ近づけて保持することが望ましいです。

図878
図878。

図878には、ボルトとプレート、および平行ピースを用いたチャッキングの例が示されています。この図では、ワークには突起a、a とb、bがあり、ワークがチャックの面に接触するのを防ぎます。e 、eは 平行ピースであり、同じ厚さで、ワークの内面をチャックの面と平行に保ちます。

図879
図879。

平行部材の使用例をもう1つ図879に示します。これは、真鍮部品が所定の位置に取り付けられ、穴あけ加工のためにチャックに固定されたコネクティングロッドストラップを表しています。bは、キーがストラップ内の真鍮部品を固定できるように挿入された小さな鉄ブロックであり、pは1つの平行部材で、もう1つはキーとジブの下に隠れています。この場合の目的は、真鍮部品をストラップの面aに正確にチャックすることであり、プレートsは平行部材の真上または真上に配置されます。これは最も注意が必要な点であり、そうしないと、クランププレートの圧力によってワークとチャックプレートの両方が曲がってしまうからです。

図880
図880。

例えば 図880では、平行な部品がp、pに配置され、クランププレートがp、pに配置されている場合、後者の圧力によってワークは点線で示されるように曲がり、チャックプレートは反対方向に曲がります。この場合、ワークはチャックプレートよりも弱いため、最も大きく曲がります。

その結果、ボルトやナットで固定されているワークの表面は、締め付けた状態から解放された際に、真円度を保てなくなります。そのため、特に軽量ワークの場合は、平行部材は常にクランププレートの真下に配置する必要があります。平行部材がわずか1インチ離れているだけでも、ワークは保持プレートの圧力によって曲がったり、いわゆる「バネ状」に変形したりするからです。非常に大きなワークの場合、平行部材が保持プレートから例えば6インチ離れていると、ワークの厚さが3インチであっても、このようにして生じる真円度の歪みは、実際に目に見えるほど顕著になります。

図881
図881。

図881は、 平行なストリップと平行な部品を組み合わせたチャッキングの例を示しています。b 、bは、ストリップs、sによってクランプされた一対の真鍮で、ボルトa、aによって互いにボルトで固定されています。p 、pは平行な部品です。

このようにストリップをチャックプレートの表面と平行に保持すれば、あとはワークのフランジをストリップの表面にぴったりと合わせ、点線の円に正確に合わせるだけで、真鍮の穴はフランジの内面に対して直角に加工されます。真鍮の内面が真円であれば、平行なストリップは不要ですが、そのようなケースは稀です。

図882
図882。

ボルトとプレートのチャッキングの優れた例として、直径3フィート、断面5～6インチの重厚なリングが挙げられます。このリングは、全体的に均一な厚さで、非常に正確に旋削する必要があります。このワークは3つの異なる方法でチャッキングできます。たとえば、図882では、a、b、 c、dは4つのチャッキングドッグで、ワークを保持して、その2つの半径方向の面と外径を旋削できます。これが完了したら、さらに4つのドッグを配置してワークの直径を掴み、内側のドッグを取り外して穴を旋削できます。この方法では、ワークは完成するまでチャッキングから外されません。ただし、外側に取り付けたドッグがワークを真円からずらしてしまう危険性があり、その場合は、スライドレストのポインタで調整する必要があります。

図883
図883。

図884
図884。

別の方法としては、外側に取り付けたドッグでワークを保持し、穴と両面を旋削する方法があります。これらにチャックプレートに4枚のプレートを取り付け、端を穴のサイズに合わせて旋削し、図883のようにワークをその上に置きます。図883では、a、b、 c、dが4枚のプレート、はクランププレートです。この方法はよく用いられますが、ワークの重量によってプレートが固定中に動いてしまう可能性があるため、重作業には適していません。これらの方法よりも優れた方法は、[I-247] まず片面を削り落とし、次に旋盤でワークを回転させて図884のように保持します。その後、穴を削り、プレートで覆われていない面全体を削ります。次に、ボルトで穴の内側に4枚の保持プレートを取り付け、しっかりとねじ込んだら外側のプレートを取り外します。こうすることで、ワークの残りの面と円周を自由に削ることができます。この方法であれば、ワークが動いたり歪んだりする機会がないため、先に説明した2つの方法よりも正確に削ることができます。

図885
図885。

図 885に示すように、軸がフェースプレートと平行になるようにチャックされる円筒形のワークは、木工職人によってチャックされます。ここで、 b、bはチャックcにねじ止めされた 2 つのブロックで、図に示すようにワークを受け入れるためのV s があります。ワークは、ねじでb、bに固定されたストラップs、sによってブロックbに保持されます。ボルトとクランプによる別の種類のチャッキングの例として、エンジンのクランクが挙げられます。このようなクランクをチャッキングする一般的な方法は、プレーニングマシンでクランクの表面を水平にし、その表面をボルトとプレートでチャックプレートに固定し、両方の穴をボーリングし、2 回目のチャッキングではクランクを単に逆向きにすることです。

この方法には、特に大型クランクの場合に、いくつかの本質的な欠点があります。まず、大型のチャックプレートを完全に真円に保つのは難しく、その結果、このチャック方式では、チャック表面の真円度の不足がクランクの穴の平行度の不足によって二重に増幅されてしまいます。

例えば、定規を当ててテストしたところ、チャックの表面がわずかに凹んでいたり丸みを帯びていたりすると、クランクに開けられた穴の軸線は、クランクの平面に対して真の直角になりません。クランクをチャックプレート上で両端を回転させて、再び平面をチャックの表面にボルトで固定すると、2番目に開けられた穴も平面に対して真の直角にならず、さらに一方の穴の誤差はもう一方の穴の誤差と正反対の方向になるため、クランクの誤差はチャック表面の誤差の2倍になります。これに対して、このような誤差が存在することがわかっている場合は、両方のチャッキング時に、必要な厚さの紙片をクランクの必要な端に挟むことで修正できると答えることができます。しかし、これにはチャックを使用するたびにテストする必要があり、正確な厚さの紙を選択する必要が生じますが、これは、同様に簡単でより正確なチャッキング方法が見つかる限り、無駄な労力です。さらに、チャックの正確性の欠如よりも重要な2つ目の要素は、クランクの形状の変化（表面の各部分が削り取られるにつれて）であり、これはチャッキングに関する主題の冒頭の注釈で説明されています。

まず、クランクがプレーナーまたはプレーニングマシンの保持装置の圧力から解放されるとすぐに、クランクの平面は実質的に変化します。次に、最初に穴を開けた表面の周囲の金属が除去されることで、その表面の形状と実質が再び変化します。そして、クランクをチャックプレートに固定するプレートの圧力により、平面はある程度弾力性を持つため、以下の方法がはるかに好ましいです。

図886
図886。

クランクの背面を平削りする場合は、以前と同様にまずそれを行い、以前と同様にボルトとプレートでフェースプレートに固定したまま、クランクの大端部の穴とその半径面を旋削して仕上げる。ただし、この作業を行う際は、まず半径面を荒削りし、次に穴を荒削りする。そうすれば、ワークの形状が変わっても、半径面と穴の両方を細かく仕上げることで修正できる。次に、クランクを固定プレートの圧力から解放する。[I-248] 表面金属を除去することで平面が実際には変化したとしても、旋削されたばかりの半径方向の面は、同じチャッキングで旋削された穴と真直ぐになることは明らかです。次に、クランクをチャックして2番目の穴をボーリングするには、図886のようにクランクを端と端を逆にして回転させ、すでに旋削された面を1本以上のボルトとストラッププレートでチャックプレート（図のa）にボルトで固定します。クランクのもう一方の端を安定させ、切削の圧力で動かないようにするには、2本のボルトとプレートbを用意し、それらとチャック面の間にワッシャーを挟み（ c参照）、プレートをチャックプレートにボルトで固定し、クランクを真直ぐにセットしたときにプレートの端がクランクにちょうど接触するように調整します。真直ぐにセットする際には、プレートの外側の端を叩くことでクランクを動かすことができます。

このチャッキング方法には、次のような利点があります。

1. チャックプレートが真円でない場合は、前の方法と同様に、クランク面aの下に紙片を置いて誤差を修正することができます。これを怠ると、2番目に開けられた穴は、チャックの真円度の不足に対応する量だけ真円度がずれ、前の方法の2倍ほどの誤差にはなりません。
2. 最初のチャッキング中に発生する可能性のある形状の変更は、他の場合とは異なり、2回目のチャッキングの真実性に影響を与えない。
3. 2回目のチャッキング中にクランクが吊り下げられているため、2番目の穴のボーリングに伴う形状の変化は仕上げ切削によって修正され、したがって、クランクの2つの穴は旋盤で可能な限り軸方向に真直ぐにボーリングされます。

次に、図886の部品wの用途について説明します。これらは、チャックプレートの片側にあるクランクの突き出た重量とのバランスを取るために、チャックプレートにボルトで固定されたカウンターバランスと呼ばれる重りです。これらの重りを省略すると、ワークの回転によって発生する遠心力が円錐スピンドルジャーナルとそのベアリング間の遊びを吸収するため、ワークの穴は楕円形になります。また、そのような遊びがない場合でも、多くの場合、遠心力によって円錐スピンドルがばね上がります。

これらの重りを選ぶ際には、旋盤の中心から工作物の外端と同じ距離に重りを置いたときに、工作物のバランスが取れる程度にできるだけ重いものを選ぶのが良いでしょう。重りの適切な調整は、旋盤を回転させてゆっくりと静止させることで確認できます。工作物の外端（またはオーバーハング端と呼ばれる部分）が、2、3回連続して回転円の最下点で静止する場合は、重りを追加してカウンターバランスの重量を増やすか、重りを旋盤の中心からさらに遠ざける必要があります。

図887
図887。

クランクなどのワークピースに、1回のチャッキングで2つ以上の穴を開けるために、図887に示すようなチャックが使用されることがある。sは、回転スピンドルにねじ込まれるハブと一体化したスライドで、円錐スピンドルの軸線に対して直角に立っており、旋盤ベッドを旋回できる長さになっている。このスライドには、面板pの背面を横切るバーtが通るアリ溝（エッジビューに示す）がある。バーtがアリ溝に正確に嵌合するように、表面の摩耗に関係なく、スリップgが導入され、アリ溝のある部品のその側を通る止めねじによってtまで設定される。クランクcなどのワークは面板にボルトで固定され、 gの止めねじを緩めて、プレートを動かしてワークを正確に設定できるようにする。正しく位置合わせされたら、止めねじを締め付け、最初の穴をあけることができます。2番目の穴をあけるには、 gの止めねじを緩め、アリ溝に沿ってスライドするプレートを動かし、ワークをセットするだけです。止めねじを再びしっかりと締め付けたら、再び穴あけ作業を進めることができます。このようにして、ワークをクランプ解除することなく両方の穴をあけることができます。この場合、チャックプレートからワークをクランプ解除する前に、ワークの正確さは、アリ溝が旋盤コーンスピンドルの軸線に対して真直角になっているかどうかに依存し、フェースプレートが真直角であるかどうかは関係ありません。しかし、金属の除去によって鋳造または鍛造の歪みが解放されたと仮定すると、クランププレートによって、歪みが解放された後、クランクが完全に元の形状に戻ることが妨げられ、完成したクランクは、クランプされている間は真円であっても、クランププレートを取り外した瞬間に形状が変化し、穴あけされた軸線は互いに真円にならない可能性が高い。もう1つの反対意見は、クランクだけでなく旋盤スピンドル上でチャックプレートのバランスが崩れると、遠心運動による悪影響が生じるということである。これはもちろん、カウンターバランスを増やすことで相殺できるが、カウンターバランスは面倒になり、それほど簡単なことではない。これらの理由から、この種のチャックは、比較的小さくて軽い作業以外には望ましくない。アリ溝にネジを設け、プレートの背面にナットを設けて、ネジを回転させることでプレートを溝に沿って移動させることができるのは明らかである。これは作業の調整や設定に役立ちますが、バランスを取る必要のある重量が増加します。

図888
図888。

図889
図889。

複数の部品に、直径が等しく間隔も等しい穴をあける場合は、図888および図889に示すようにチャッキングを行う必要があります。各リンクの同じ端を穴あけして面取りし、リンクをステムで保持して、プレート付きの平行な部品の上に置きます。次に、図889に示すようなピンを用意します。このピンの直径 aは、リンクの穴にぴったりと嵌合する大きさにします。aの長さはリンクの穴の長さよりわずかに短く、dは適切なサイズのリーマであけた穴に正確に嵌合するように作ります。ワッシャーbを用意し、両端にナットを取り付けるためのねじ山を切っておきます。チャックプレートには、チャックの中心からの距離がリンクの穴の間隔と正確に等しくなる穴を設け、図889に示すピンの端dが容易にその穴に挿入できるようにします。図889に示すように、ピンはこの穴にナットで固定する必要があります。次に、リンクの穴が開けられた端をピンに取り付け、[I-249]図888 に示すようにナットで固定され、穴の間隔を調整します。

ピンをチャックの放射状スロットのいずれかに通し、中心から必要な距離に設定できることは明らかですが、この場合、ピンがスロット内で位置ずれを起こす可能性があります。

リンクが動かないようにするためのサイドプレートは、図のd、dのように当然取り付ける必要があります。

図890
図890。

したがって、2回目のチャッキングの全工程は、リンクをピンに固定し、自由端をその位置を示すために作られた円に合わせることからなる。これは図890に示すように行われる。図890はリンクの自由端を表し、dはリンクを合わせるためにマークされた円、pはスライドレストツールポストにしっかりと固定された尖った工具である。リンクの端面にある点線の円が真円に合致すれば、リンクは明らかに真円に設定されている。ポインターは単に点線の円をテストする役割を果たす。

しかし、1つか2つのリンクだけを回転させる必要がある場合は、図888に示すピンを作るのは割に合わない。特に、異なるリンクの穴の直径が異なる場合はなおさらである。したがって、作業は線で設定する必要がある。

図891
図891。

一般的な作業場では、2 つの作業物の形状やサイズが同じであることはめったになく、実際によくあることですが、作業物を固定するための線は絶対に必要です。これは、チャックで作業物を固定するためだけでなく、他の面との距離を正しくするために、一方の面から削り取る必要がある金属の量を示すためにも必要です。この種の例を図 891 に示します。これは、両端で穴あけと面取りを行うレバーを表しており、放射状の面は、線 (センター ポンチのドットで定義) e、f、g、 h、i、j、 k、lで示されるように、レバーの軸の中心から異なる距離にあります。h 、i、f、eでは削り取る金属はごくわずかですが、 lでは十分な量の金属を削り取る必要があることに注意してください 。仮に面lが最初に旋削され、ちょうど真円になったばかりだとすると、面fや面hを旋削する際には、旋削する金属が残っていないことになる。なぜなら、それらは既に面lの平面に近すぎる可能性があるからだ。

これらの線が必要であることが示されたので、次に、これらの線の位置と、作業設定におけるそれらの役割について説明します。線aは中心線と呼ばれ、リンク本体の厚みの中心をリンクの両端で通っています。この中心線から、 j、 f、l、 g、e、 k、h、iなどの他のすべての線がマークされます。

チャッキングで最初に生じる問題は、穴b、c、 dのうちどれを最初に穴あけするかということです。ここで、面kとl は中心線aから最も遠く突き出ている面なので、その端の穴を最初に穴あけし、面kとlを最初に旋削すれば、それらの面をチャックプレートにボルトで固定でき、3 つの穴すべてが互いに軸方向に真直ぐになるようにすることができます。穴bまたはcを最初に穴あけした場合、l がjとf (穴bとcの面)よりも突き出ているため、面とチャックの間に平行な部品を置かない限り、最初に旋削した半径方向の面がその後のチャッキングのガイドとして機能しなくなります。しかし、この場合、平行な部品を使用するという余分な手間がかかるだけでなく、平行な部品が完全に真直ぐでないことや、レバーの長さに応じて誤差が増大するなど、明らかに誤差のリスクが高くなります。

したがって、最初に穴dをボーリングし、チャッキングは次のように進めます。ハブeの両側に、 lがチャックプレートから離れるのに十分な厚さの平行な2つのピースを配置し、ボルトとプレートをその真上に置きます。リンクの両側の線aがチャックの面と完全に平行になるようにワークを設定し、平行度は線の両端で確認します。これは、線の長さ全体にわたってワークを設定する際に発生する誤差は、短い線の長さで同じ量の誤差が発生するよりもワークへの影響が小さくなるためです。このため、中心線は常にできるだけ長くマークし、設定に使用する必要があります。ただし、リンクの両側に平行に走るより長い線がある場合は除きます。これは、 jと[I-250]l においてaから等距離にある場合、それらを使用する方が好ましい。

ワークは罫書きブロックまたは表面ゲージによって線に正確に設定されますが、この器具はチャックドッグを使用してワークを設定する際によく使用されるため、ドッグによるチャッキングに関連してその適用方法を示します。したがって、次のように進めます。ワークを線aに正確に設定するには、平行なピースの 1 つの下に紙、ブリキ板、または同等のものを置いて、チャックプレートの表面と平行にする必要がある場合があります。しかし、これが実行され、円dが正確に動くように設定されると、穴をボーリングし、半径方向の面lを旋削して、点線lでちょうど分割します。この半径方向の面は、線aの代わりに以降のすべてのチャッキングに使用でき、線を参照する際に発生する可能性のある誤差や、表面の金属を除去することによってワークの形状に発生する可能性のある変更を回避できます。

図892
図892。

図 892 は、2 回目のチャッキング時に保持された端部lの図を示しています。cはチャック プレートの断面であり、o o は旋盤の中心線を表しています。レバー端部 (ここではlで表されています) の半径方向の面は、最初のチャッキング以外すべてに使用されるため、チャッキングと穴の数に関係なく、すべての穴は互いに軸方向に真直ぐになります。したがって、チャック プレートに接する面は、最初のチャッキング時に旋削されるべき面であることが明らかになります。単一のレバーの場合、ピンが図 892のl端部の穴に適合するかどうかは重要ではありません。なぜなら、図 891のb、c、 dの点線円は、穴の間隔を設定するためのガイドを形成し、ワークを固定するために任意のボルトを使用できるからです。

このような場合、レバーの軸をハブから少し離れた位置で適切な厚さに旋削するのが一般的です。これは、軸が穴に対して真直ぐになるようにするためであり、また、レバー軸を所定のサイズに切削する際に、プレーナーやシェーパーにレバーをセットするためのガイドとなるためです。クランクのチャッキングに関して説明したチャッキングの規則とバランスウェイトの調整方法は、もちろんこの例にも適用されます。

ここで、ボルトとプレートでワークをチャックする場合、ワークの形状がプレートとボルトがワーク表面を通過するか、ワーク表面より下に位置するような形状でない限り、一度のチャッキングでワークの面全体を旋削することはできないことがわかるでしょう。また、ワークの一方の面をチャック表面に押し当てると、もう一方の面を旋削するのと同じチャッキングでは旋削できないこともわかります。ここで、2回目のチャッキングで発生する可能性のある誤差を回避し、穴と2つの面を真円にするために、前面だけでなく背面の一部または全体を、穴をあけるのと同じチャッキングで旋削することが非常に望ましい場合があります。また、ワークの直径がチャックの直径と同じであれば、円周の外側にボルトとプレートを使用することはできません。ワークにボルトを通すための空洞やスロットがあっても、プレートが存在すると面を旋削することができなくなります。

図893
図893。

これらの要件やその他多くの要件を満たすために、チャッキングドッグを用いたチャッキングが採用されており、図893にそのドッグの1つが示されています。bはチャックプレートの一部を示しており、ドッグのステムaが見えるように一部が切り取られています。ドッグをチャックプレートに固定するナットdを締め付けたときにドッグが回転しないように、ステムaは四角形になっています。もちろん、チャックの穴も四角形です。eはワークを固定する止めねじで、eの端はねじ山より下に削られ、頭部はレンチを受け入れるように四角形になっています。

図894
図894。

図894は、ドッグによるチャッキングの一例を示しており、ワークを点線f fに合わせる必要がある。使用される4つのドッグのうち3つがd、d、 dに示されている。ワークをセットするには、図に示すスクライビングブロックを使用する。針の先端を任意の1点で線に合わせ、スクライビングブロックまたは表面ゲージをワークの周囲に持ち、ベースをチャックプレートに当てて、針の先端がワークの円周上のさまざまな点で線と一致するようにする。最初はドッグでワークを強く固定しないため、軽く叩くだけでワークが動き、図のようにワークの周囲の任意の点で適用された表面ゲージの針の先端が線と一致する。ここで、ドッグを使用すると、切断図に示すようにワークの背面に突起がある場合、平行なピースが不要になることがわかる。

図895
図895。

図896
図896。

図895は、ドッグによるチャッキングの別の例を示しています。図示されたすべての面を表面加工し、穴cをボーリングし、ワークの反対側、つまりチャック側にaと同様の面を面取りする必要があります。次に、ワークの外面がドッグの最外面よりも突き出るようにワークを配置し、すべての作業を1回のチャッキングで行うことができます。[I-251] この場合、チャックプレートの表面はワークのチャッキング時に自動的にガイドとして機能しないことがわかります。なぜなら、両者の間に接触がないからです。しかし、チャック表面は、先ほど示したようにワークをチャッキングするためのガイドとして使用できます。あるいは、ワークを露出面に対してできるだけ正確に設定する必要があると仮定すると、図896のeに示すように、表面ゲージのワーク側が適用されます。

ワークが十分に軽く、手でチャックプレートを引いて旋盤を回転させることができ、露出した半径面を真円にするだけで済む場合は、表面ゲージは省略できます。図890のようにスライドレストに保持されたポインターは、ワークの位置決めを示します。ポインターが表面の 4 つの等間隔の点に均等に接触するまでワークを叩く必要があります。しかし、真円にする際に面をできるだけ削り取る必要がない場合は、工具の先端を固定したまま、工具の先端から定規で測ったときに、最も遠い 4 つの点 (工具の先端がチャック中心からどの半径にあるかと同じ半径のワーク上の円) が等距離になるようにワークを位置決めする必要があります。この考え方は、図 894とその注釈を参照すれば理解できます。これは、円周ではなく半径面に適用された同様のケースです。

図897
図897。

ここで、図897に示すような部品を考えてみましょう。この部品は、表面aとbが平行で、 cとdに対して直角であること、端面eとfが互いに平行で、a、b、 c、dの両方に対して直角であること、 gの穴が表面a、b、c、dと 軸方向に真直ぐであること、 iのピンと軸方向に真直ぐであること、 hの穴がg の穴に対して直角であることが必要です。

gにプラグを挿入し、面eとfを旋削し、ピンiを回転させることもできますが、この方法では穴gは未加工のままとなり、面eを旋削する際に穴が開けられるべきであるにもかかわらず、穴gは未加工のままとなります。また、これらの面を旋削した後では、後続のチャッキングにおけるガイドとしての利点はありません。

図898
図898。

ジョーチャックで面eとfを掴んで面a、b、 c、dを旋削することはできますが、作業面を真円にするにはドッグのフェースジョーに依存します。しかし、ジョーチャックに関する説明にあるように、ジョーのバネのために、これでは真円の作業は得られません。さらに、作業が1フィートの長さだと仮定すると、端面eやピンiを旋削できるようにドッグチャックで十分にしっかりと保持することができません。そこで、図898に示すような、汎用チャッキング旋盤の最も優れた補助装置であるアングルプレートが登場します。

これは図に示す形状のプレートで、互いに直角をなす2つの平坦で正確な面を有しています。これらの面のうち1つはチャックプレートにボルトで固定され、もう1つはワークを固定するための面です。図示されているスロットは、アングルプレートをチャックプレートに固定するためのボルトを通すためのもので、プレートのワーク面にも、ワークを固定するためのボルトを受け入れるための同様のスロットと穴が設けられています。

図899
図899。

図900
図900。

そこで、図 899に示すようにワークピースをアングルプレートに固定し、面cを面取りし、穴 hをボーリングするとします。このとき、ワークピースは必要に応じて表面ゲージを使用して、その面または線に対して真直ぐになるようにします。次に、面c を アングルプレートの面に合うように折り曲げ、ボルトとプレートで固定し、前と同じようにセットします。そして、面aを折り曲げると、 2 つの面 aとc が互いに直角になります。次に、面a をアングルプレートに折り曲げ、前と同じように再びボルトで固定します。しかし、今度は面c がチャックプレートの表面と完全に平行になるようにセットする必要があります。これは、平面図の図 900のs sのように、1 つ以上の平行ストリップをその背後に配置し、平行ストリップが全長にわたってチャックプレートにしっかりと固定されるようにワークピースをセットすることによって行うことができます。または、内径ノギスを用いてチャックプレート表面からcまでの距離を測定するか、あるいは、平面図に示すように、表面ゲージ針の曲がった端を外側に向けてワークをゲージし、ワーク全体にわたって試し削りを行うこともできます。図897の表面dを旋削すると、3つの表面が直角に加工され、cとdが平行になります。

図901
図901。

面dはアングル プレート上で以前と同様に旋削され、ボルトで固定できることは明らかであり、面aは以前と同様にチャック プレートの表面に平行に設定され、これら 4 つの面はすべて要求どおりに真円に仕上げられます。次に、2 つの端面とピンiがあります。f とピン i については、平面図図901に示すように、 クランプ プレートを表すp、pで示されるように、ワークをアングル プレート上にチャックします。ここでもアングル プレートはワークを一方向に真円に保持するのに役立ち、もう一方の方向に真円にするには、ツール ポストにポインターを取り付け、kのようにワークの外端の角にちょうど触れるまでポインターを持ち上げます。次に、ポインターを位置lに移動するようにキャリッジを移動し、ワークが 4 つの角すべてがちょうど[I-252] ポインターをクロスフィードスクリューに触れずに2つの位置で試すと、ワークは真直度が高くなり、端面eと穴g を回転させることができます。eは4つの面a、b、 c、dに対して真の直角になり、gはそれらに対して軸方向に真直度になります。

kとlでポインターを使用する代わりに、またはそれに加えて、 rで示すように、チャックプレートに直角定規を当てて、ブレードをワークに当てることもできます。

次に、ピンiと端面を回転させる必要があります。これを行うには、単にワークを裏返して、端を逆にして、以前と同じようにボルトで固定します。ただし、調整面e をチャックプレートの表面に当てて、位置合わせの補助として使用できます。また、適切に当てられていることを確認するために、同じ紙片を 2 枚、定規の両側に 1 枚ずつ、その裏側に置き、ワークをボルトで固定した後、両方がしっかりと固定されていることを確認します。ただし、以前と同様に、ポインターと定規の両方でテストする必要があります。

角度板にはカウンターバランスが必要であることは明らかであり、それは重りwによって行われる。（図900）。

図902
図902。

図903
図903。

アングルプレートチャッキングの優れた例として、両フランジを上向きに曲げる必要があるパイプベンドが挙げられます。チャッキング方法は図902および903に示されており、フランジはアングルプレートにボルトで固定するだけです。ワークは、フランジのネック付近またはフランジの円周に沿ってベンド本体に正確にセットできます。フランジの面はアングルプレートの面によって一方向には正確に保持されますが、反対方向には正確にセットする必要があります。最も正確なフランジは、最初にアングルプレートにボルトで固定するフランジです。

図904
図904。

図904は、アングルプレートチャッキングの一般的で優れた例を示しています。これは、2つの穴を互いに直角に開け、ジョーを内側と外側に向け、ハブまたはボスを旋削する必要があるクロスヘッドを表しています。

図905
図905。

図906
図906。

クロスヘッドに線を引いて、ワークを位置決めするための点線円と、ジョーの厚さを示す点線を描くのが適切でしょう。このようにして、図 905の2 つの中心線a a とb b を穴の中心位置を示すために使用し、ジョーの厚さは線b bからマークします。これらの線をマークするときは、図 905のようにクロスヘッドをテーブルまたはプレートの上に置き、クロスヘッドのジョーをテーブルに平らに置いた状態で線a aを作成します。つまり、ジョーとプレートの間に詰め物や紙を挟まずに、その側のジョーの端が線a aと一致するようにし、チャックしてジョーに穴を開けるときに直角を当てるのに役立ちます。ジョーの縁がテーブル上に置くのに十分なほど正確でない場合は、平らな面をやすりで削って、図 906のように直角定規を当てたときに、縁c、c がチャックまたはジョーの穴の 軸a aと平行になるようにする必要があります。最初のチャッキングは図 907 のように行う必要があります。クロスヘッドは、ハブdの端面にある円によって正確に設定されたアングルプレートにボルトで固定され、図908のように中心線aに、また図 909に示すようにジョーの点線に直角定規を当てます。図 907 のバランスウェイト wは、アングルプレートの重量と釣り合うために必要です。

第1巻 アングルプレートチャッキングの例。 図版XII。
図907
図907。

図908 図909
図908。 図909。

図910 図911
図910。 図911。
頬板に穴を開け、内側と外側を所定の厚さに面取りするための2回目のチャッキングは、図910に示すように行われ、クロスヘッドをアングルプレートに固定するために1枚のプレートと2本のボルトが使用されます。クロスヘッドを一方向に正確に設定するために、頬板の面にマークされた外側の円が使用されます。

あとは、頬の面を、それらを貫通する穴がハブdに既に開けられた穴の中心にくるように設定するだけでよい 。これを実現するために必要なのは、図911の上面図に示すように、エッジを真直ぐに設定することだけである。図911では、sはチャックの面に当てられ、頬のエッジに当てられる直角定規である。これらのエッジは、図905で線a aをマークしたときにプレートに当てられていたエッジ、または既に述べたように必要であれば直角に削られたエッジである。

頬の内側の面は図909に示す点線に沿って旋削され、外側の面はそれぞれ外側の面から測った適切な厚さに旋削されるため、作業は完了し、あらゆる方向で正確になります。

図912
図912。

図913
図913。

図912は、アングルプレートチャッキングの優れた例を示しています。この図では、ワークピースの実際の寸法は、例えば24インチです。[I-253] 長さは一定です。円筒形のステムa、bは互いに平行で、直径が等しく、中央の穴cから等距離にあり、ハブdに対して真円である必要があります。この種の大きなワークピースは、図に示すように、センターポンチのドットで定義された線でマーキングされます。a、b、d の端には、それらを設定するための点線で囲まれた円が必要です。この種のすべてのワークでは、後続のチャッキングのガイドとして、完成面の長さが最も長くなる面を最初に旋削することが推奨されます。この場合、それはハブdであり、点線で示されるその側の面は、その線まで切断する必要があります。この目的のためのチャッキング方法は、図 913のようになります。

図914
図914。

図915
図915。

2回目のチャッキングは図914のようにcの位置に穴を開け、同時に fからgまでの表面を旋削します。内径ノギスまたは表面ゲージを使用して、eをチャックプレートの表面に平行に設定します。位置cは点線で囲まれた円で定義され、ワー​​クを同心度に合わせて設定できるものとします。次のチャッキングでは、図915に示す位置にアングルプレート上のワークを移動し、 aの端にある円を真円にし、以前と同様に表面eを チャックの表面に平行に設定するだけで済みます。3回目のチャッキングは、アングルプレート上のワークを再び移動し、前回と同様に設定するだけで済みます。

[I-254]
第10章―旋盤用切削工具

旋盤用の切削工具は、「工具鋼」と呼ばれる微細な鋳鋼でできており、切削を可能にするために、赤熱するまで加熱して水に浸し、その後再び加熱して焼き戻し、つまり硬度を下げることで硬化させる。これは、強度の弱い工具に必要な工程である。

これらの切削工具は、大きく分けて2つの種類に分類できます。すなわち、スライドレストに固定して使用する工具（スライドレスト工具）と、手で持って使用する工具（ハンドツール）です。

しかしながら、後者は自動旋盤の普及により、機械工場の現場においてかつての重要性をほとんど失ってしまった。

旋盤スライドレストツールの適切な形状は、以下の要素によって決まります。

1. 切断する金属の種類。
2. 切断する金属の量に応じて。
3. 切削の目的、すなわち表面を粗削りするか仕上げるかによって判断する。

第4に、切断する金属の硬度による。

5. 工具の刃先が工具クランプまたはそれを支える部品から突き出ている必要がある距離。

旋盤工具は、その用途の性質、あるいは工具自体に特有の特性に基づいて命名される。

「ダイヤモンドポイント」という名称は、工具の先端がダイヤモンド型をしていることに由来する。しかし、イギリスやアメリカの一部の地域では、同じ工具を「フロントツール」と呼ぶことがある。これは、この工具が外面加工の前面に使用されるためである。

サイドツールとは、カラーの側面やフェースプレートの面など、加工対象物の側面に使用することを目的とした工具です。アウターツールは外面に使用する工具であり、インナーツールは内面、例えば穴の壁や穴などに使用する工具です。

スプリングツールは、ワークに食い込んだり飛び込んだりするのではなく、過度の圧力に対して弾力性を発揮したり、変形したりするように設計されている。

穴あけ工具とは、穴を開ける目的で使用される工具のことである。

図916
図916。

図917
図917。

旋盤用切削工具の主な種類は、ダイヤモンドポイントまたはフロントツール、サイドツール（左右）、および切断工具または突切り工具です。旋盤工具の刃先は、図916のaのように上面を研削し、 bのように底面または側面を研削することによって形成され、刃先cとdはきれいで鋭利な刃先になります。この図は、一般的なフロントツールの形状を示しています。この工具を使用して切削する方法は図917に示されており、ワークは旋盤でのワーク駆動に関して既に説明したように、旋盤センター間で回転することを想定しています。工具は、場合に応じてツールポストまたはツールクランプにしっかりと固定され、クロスフィードスクリューによってワークに送り込まれ、切削によってワークの直径を小さくし、円筒形に仕上げます。工具がワークに進入する深さが切削深さです。工具は加工軸に平行に横移動（送り）され、その動きは送り、または送りトラバースと呼ばれます。

図918
図918。

工具の切削作用は、面bとd (図 918 )の互いの角度と、それらが加工物に対してどの位置にあるかによって決まります。これらの要素について説明する際、面 dを上面と呼び、水平線に対する傾斜角、または図 918の矢印の方向の角度をすくい角と呼びます。この角度は、工具鋼の上面a a、または同じ意味で下面e eとの関係で考慮されます。下面bと線cの角度は下すくい角、より正確には逃げ角です。

図919
図919。

図916に示すダイヤモンドポイントまたはフロントツールの形状では、 bの研削面が不必要に大きいため、図919に示す形状も軽作業に使用されます。また、その主な特徴は大型作業にも使用されるため、ここでは図916に示す形状よりも優先して使用されます。2つのツールの面の角度が等しい限り、2つの切削動作は全く同じです。

刃先の強度はすくい角と逃げ角によって決まりますが、この組み合わせでは逃げ角の方が強度値が大きくなります。一方、工具の鋭さは、ある程度は刃先の大きさに依存しますが、[I-255] クリアランスは、上面の角度に大きく依存します。

したがって、銅、錫、鉛、その他比較的容易に切断できる金属の場合、工具には最大で上面すくい角を与えることができ、鋼鉄、錬鉄、鋳鉄に対しては上面すくい角を有効活用できることが実際にわかっているが、これらの金属の硬さに応じてその量を減らす必要がある。

銅と錫の組み合わせ（一般に真鍮または複合材と呼ばれる）の場合、条件に応じて、上面すくい角を設けないか、またはマイナスの上面すくい角を設ける。

図920
図920。

ただし、特定の工具における切削特性は、工具が加工物に対してどの位置にあるかによって大きく左右されることを指摘しておく必要がある。図920において、c を加工物、 b、 b、b、bを、上面と下面が互いに同じ角度で研磨された4つの工具とする。位置1では、工具の上面は半径線aより鋭角に下向きになっているため、工具にはすくい角があり、その量は硬鋼または硬鋳鉄に適している。

位置2では、上面は放射状線aに対して鋭角になっているため、工具は負の上面すくい角を持ち、その量は特定の条件下で真鍮加工にほぼ適しています。

位置3では、上面には一切の傾斜がなく、この工具は（この点において）通常の真鍮加工に適している。

位置4では、この工具は一般的な錬鉄加工に適した上面すくい角を備えています。

工具を真鍮に1番または4番の位置で当てた場合、切断するのではなく金属を引き裂いたり裂いたりするが、工具を鉄または鋼（通常の硬度のもの）に2番または3番の位置で当てた場合は、切断するのではなく金属を押し込むことになる。

さらに、各工具の面（その接合部が切削刃を形成する）の角度が同じであっても、切削刃の強度は工具を加工物に当てる位置によって変化し、位置2の刃は位置4の刃よりも弱くなることが容易に理解できるだろう。

次に、上すくい角の適切な提示と工具の加工対象への提示に関する別の点について検討する必要があります。切削による応力は工具の上面にかかることは明らかであり、したがって、この応力が加わる方向は、工具を曲げて動かすのに十分な応力であれば、工具が動こうとする方向になります。

図921
図921。

図921において、 wを工具tによって切削cが除去される ワークとし、e をスライドレスト、fを工具が支持される極点とします。すると、 cが工具の上面に加える圧力は、その上面の平面に対して直角、すなわち矢印bの方向になります。したがって、切削圧力によって工具がどれだけ跳ね返っても（その動きはfを中心とする円弧内）、工具はワークに深く入り込み、その結果、粗加工されたワークは円筒形に正確ではないため、工具は切削が最も深い場所で本来のワークラインから最も深く入り込み、したがってワークを円筒形に正確に切削することはありません。しかしながら、これは当然ながら上すくいの方向に変化をもたらし、また、このような工具の先端の切削作用は側面の刃の切削作用とは異なり、これも上すくいの方向に変化をもたらすため、工具の先端と側面の両方における切削作用がどのようなものかを考慮する必要が生じる。

そこで、工具が非常に細かい切削加工を行い、先端部分のみを切削すると仮定すると、圧力は 図921の矢印bで示されるようになる。

図922
図922。

工具にトラバースを与えず、単にワークの中心に向かって移動させた場合、切削は外側に向かって工具本体と一直線になり、 図922に示すように切削物が剥がれ落ちます。

しかしすぐに、工具が送り移動範囲に送られると、切削形状は図917に示すような特殊な形状に変化し、工具の片側、そして工作物から外側へと移動します。

図923
図923。

図923は工具と加工対象物の上面図であり、矢印 aは加工対象物が切削に対して抵抗する方向を示しており、切削刃の平面に対して直角である。

側面刃の役割は単に金属を除去することであり、先端の役割は表面を仕上げることである。仕上げ加工においては、工具刃先の中で最も重要な部分は先端であることは明らかであり、先端を鋭利に保つ必要がある。したがって、角度、すなわちすくい角は先端の方向に向けるべきである。しかし、金属を除去して仕上げ切削の準備を行う場合、工具の側面刃の役割が非常に重要となる。側面刃の効率を高め、同時に工具を送り送り方向に引き寄せるのに必要な動力を減らすために、上面の角度とすくい角の方向を変えることができる。これは、作業内容に応じて様々な程度で、上面すくい角を正面すくい角から側面すくい角に変更することによって実現できる。

図924
図924。

図924において、上面のa方向の角度は正面角度であり、 b方向の角度は側面傾斜角である。

[I-256]切削量が少なく、粗削り切削を1回だけ行う小規模な加工では、粗削り切削後の加工面をできるだけ滑らかにすることが目的であり、図924に示すように、すくい角は小さくしてもよい。しかし、深く大きな切削を行う場合は、すくい角を最大限に大きくしてもよい。

図925
図925。

図925は、モーガン製鉄所で荒削りに使用された工具の彫刻であり、その上側のすくい角はすべて側面すくい角となっている。

工具にすくい角があると、切削能力は片側のみで明らかに向上するため、切削方向もその側のみに限定する必要があります。そのため、非常に小さく短い加工を行う工具にはすくい角を設けません。そうすることで、工具をどちらの方向にも自由に移動させて切削できるため、より便利になるからです。

しかし、スライドレストの動きが遅い長尺・大型加工においては、左右のすくい角を持つ工具が用いられる。図924および925の工具は右すくい角を持つ工具であり、送り方向は左向きである。

図926
図926。

図926は左手工具であり、送り方向は左から右です。したがって、刃gが切削刃であり、刃fは 側面角度bによって鈍化されています。

工具の切れ味を同じ程度にするためには、側面すくい角と前面すくい角を様々な組み合わせで与えることができるのは明らかである。例えば、工具の切れ味は側面すくい角だけで決まる場合もあれば、側面すくい角を少なくして前面すくい角をある程度使うことで同じ程度の切れ味が得られる場合もある。これらの組み合わせを選択する際の原則は以下のとおりである。

図927
図927。

工具に、例えば20度のサイドレーキに加えて、図927で e eで示されるように一定量のフロントレーキが与えられていると仮定し、工具がクロスフィードスクリューによって切削位置に移動されると仮定します。この動作中、工具の先端が加工面に接触するまでは、クロスフィードスクリューとフィードナットの接触は、旋盤センターの線に面するねじ山の側面で行われ、ねじ山間の遊びは反対側にあります。しかし、工具が切削面に到達するとすぐに、ねじ山間の遊びが許す限り前方に飛び出し、加工物に食い込みます。これは、工具が破損する原因となる可能性が非常に高いです。さらに、工具の先端は、非常に鋭利なため、すぐに鈍くなる傾向があります。

図928
図928。

図929
図929。

ただし、図928のヒールdを、同図の点aよりも高くすると、側面すくい角の量を大幅に増やすことができます。ここで、点aの矢印は中央の平面を示しています。この工具の反対側の図を図929に示します。点線は切削刃の平面を示しています。

このように形成された工具は、切削位置まで押し込むためにわずかなクロスフィードねじの圧力を必要とするため、工具を切削位置まで巻き込む際にクロスフィードナットが接触するねじ山の側面と接触し、切削深さまで飛び込む傾向がなくなり、切削深さの調整がはるかに容易になります。

工具に側方傾斜角が与えられるほど、切削位置まで移動しやすくなる。これは以下のことから分かる。

図930
図930。

図931
図931。

図930は、送り方向がaである工具tの断面図を示しています。切削片cを直線から曲げる際に生じる力、つまり工具上面にかかる圧力は、工具を左方向に押し出す力に大きく作用し、その結果、工具は送り方向まで移動します。工具のすくい角が大きいほど、切削片の厚さは送り方向の厚さに近づきます。例えば、側面すくい角が35度の工具がワークの回転ごとに1/32インチ送り込まれる場合 、切削厚さは1/32インチをわずかに超える程度ですが、図931に示すように上面すくい角が全くない場合、切削はほぼ直線状になり、 1 / 32インチよりもかなり厚くなり、ギザギザで破損した状態になります。したがって、切削の厚みが増し、曲がるため、旋盤の駆動力が消費され、旋盤の切削深さが減少します。[I-257]運転が可能になります。このようなツールを使用すると、矢印b で示されるように、切断圧力は下向きに低下します。

図932
図932。

東部諸州の多くの工具職人の慣習では、工具は図932に示すように先端aまで研磨され、つまり鋭く研磨された後、油砥石で丸められるだけである。これは旋盤の送り速度が非常に細かい場合、ひずみが非常に小さいため、図のように工具の先端を鋼材本体の表面よりかなり上に突き出すことができ、鍛造を省くことができる。しかし、これは時間がかかる方法であり、先端が丸められた工具よりも優れた仕上がりにはならず、そのため、より粗い送り速度でもより滑らかな仕上がりを実現できる。

旋削加工で生じる切削屑、削り屑、またはチップのカール径、および工具から離れた後の移動方向は、上すくい角の大きさと、その角の向きによって決まります。すくい角が大きいほど（前すくい角でも側すくい角でも）、切削屑のカールは大きくなり、その結果、曲げ加工に必要な動力は少なくなります。さらに、切削屑の厚さは常に送り量よりも大きくなり、この厚みを増すには動力が必要となる点にも注意が必要です。切削屑のカールが大きいほど、厚さは送り速度に近くなります。

図933
図933。

これらの考察では上面の角度のみに言及しましたが、2つの面の角度を互いに考慮すると、それらがくさびを形成し、すべての切削工具は単なるくさびであり、角度が鋭角になるほど材料に容易に食い込むことがわかります。ただし、常に最も望ましい位置でワークに提示されていることが前提となります（図920を参照して説明しました） 。

図934
図934。

ここで、工具に望ましい下すくい角またはクリアランスの角度について考えてみましょう。これは、加工条件、直径、および工具送り速度に完全に依存することが示されており、したがって、一定の角度にすることはできません。これは図 934に示されており、工具tがそれぞれ 1、2、および 3 とマークされた 3 つの位置で表されています。線a aは加工軸wに対して直角であり、工具の側面は、いずれの場合もこの線a aから 5° の角度で与えられています。位置 1 では、工具は切削面から 3° のクリアランスを持ちます。位置 2 ではクリアランスは 2° ですが、位置 3 では、切削刃が切削面と接するようにするにはさらに 2° のクリアランスが必要ですが、それでも切削に必要なクリアランスが確保されません。これは、切削面が加工軸に対して直角ではなく、送り速度によって角度が変わるためです。

図935
図935。

したがって、図 935では3 つの工具は同じ量のクリアランスを持ち、それらがワークの正面を向いていると想定されている場合は、ワーク、直径、および送り速度のすべての条件下でそのクリアランスが維持されますが、工具がワークを横切るのではなく、ワークに沿って移動した場合、工具 (上面と下面の両方) の切削に対する角度が変化し、ワークの直径が変化するたびに変化し続けるため、旋盤が単一の送り速度で使用されているか、または単一の送り速度しか持っていない場合でも、ワークから連続して切削されるたびに同じ工具が異なる角度になります。しかし、旋盤工具はさまざまな送り速度で使用されるため、工具が異なる送り速度で同じ直径と深さの切削を行っている例を取り上げることができます。

図936
図936。

図937
図937。

図936に示されており、ツール1は最も粗いもの、ツール2は[I-258] 最も細かい送りでは、送り速度が細かいほど、一定の側面クリアランス (3 つの工具すべての側面角度が 7° であるため) で工具のクリアランスが大きくなることがわかります。したがって、切削から同じクリアランスを得る唯一の方法は、明らかに、ワーク直径または送り速度のいずれかの変動ごとに工具に異なる角度を与えることです。これが工具の形状にどれだけ影響するかを示すために、図 937 があります。この図では、3 つの切削すべてに同じ送り速度が使用され、工具は各位置で切削から 5° のクリアランスを与えられています。位置 1 では、工具の側面は、ワーク軸に直角な線 a から 8 1/2 ° の角度にあります。位置2では10 1/2 °、位置 3 では 15° の角度にあり、 6 1/2 °の変動があります。次に工具の上面について見てみると、同様のばらつきが同じ程度、同じ原因で生じていることがわかります。熟練した職人が旋盤工具を研削する際の技術は、こうした点を繊細に認識し、研削のたびに工具の角度を調整して、様々な要求に応えることにあるのです。

切削の自由度と所定の切削を容易にするためには、上すくいの方向と角度は、材料の性質と硬度が許容する最大値にする必要があることが示されています。しかし、これは唯一の考慮事項ではありません。仕上げ切削では、表面をできるだけ滑らかできれいに切断する必要があるため、これをどのように最適に達成できるかを検討する必要があります。ここで、切削刃のうち、ワークの軸線に対して直角にある部分が金属を除去し、ワーク軸に平行（つまり、加工されたワーク表面に平行）にある部分が仕上げ切削の役割を果たすことを改めて考えてみましょう。

図938
図938。

さて、切削刃の長さが加工軸と平行に配置されるほど、工具は（切削量の増加に伴い）加工物に食い込む傾向があり、また加工物の柔らかい部分や継ぎ目に食い込む傾向もあるため、すくい角を小さくする必要がある。これは、すくい角が大きいと工具が切削部に深く食い込む圧力がかかるためである（図921を参照）。したがって、図938に示すような丸みを帯びた先端を持つ工具は、前述の図に示すような通常の工具ほど大きなすくい角を持たせることはできない。

図939
図939。

丸みを帯びた角を削り出すには、丸みを帯びたノーズを持つ工具が用いられます。荒削り用の工具は、加工対象物に形成する曲率よりも緩やかな曲率を持つように設計されており、図939には、中空角と呼ばれる部分で加工中の一般的な小型丸みを帯びたノーズを持つ工具が示されています。工具の送り方向は矢印で示されています。工具は送りトラバースによって送り出され、徐々に引き抜かれることで、加工対象物を所望の曲率に成形することができます。

旋盤で切削できる量、工具に与えられる硬度、研削せずに工具が使える期間、加工速度、そして切削の精度と正確さは、ほぼ完全に、工具が使用条件にどれだけ完全に適合するかによって決まります。同じ種類の作業で、同じ種類の工具を使用する場合でも、職人によっては、他の職人よりも工具に20°から30°ほど角度を大きくつけることがあります。

切削工具から最大限の性能を引き出せるタイミングを正確に判断するのは難しい。なぜなら、使用条件が非常に多様だからである。しかし、一般的な目安としては、工具の切削速度と、切削屑や切りくずの状態が挙げられる。

しかし、これらのガイドはどちらも、特に硬くない金属、および工具がしっかりと固定され、切削刃が工具先端またはクランプに十分近い位置にある場合にのみ適用できます。つまり、切削時の圧力で工具自体が曲がったり跳ね返ったりすることはありません。カレンダーロールなどの冷間鋳鉄ロールの切削速度は毎分約7フィートで、工具面同士の角度は約75度です。上面は水平で、ロールの軸と水平になっています。

図940
図940。

図941
図941。

工具が前すくい角のみを有する場合、切削形状は切削深さによって決まります。非常に細かい切削では、図940に示すような切削屑が発生しますが、切削深さが増加するにつれて、切削屑は図941に示すようなコイル状になります。これらのコイルは、切削深さに応じて互いに密接します。[I-259] 鋼やその他の硬質金属の加工に必要なように、工具の上面にはすくい角が小さく設定されている。したがって、図940は鋼からの切削加工を表しており、工具には前面すくい角のみがある。一方、図941は鋼製クランクピンからの切削加工を表しており、工具には側面すくい角がある。切削加工全般について、以下の観察結果が当てはまる。

切削面の表面がきれいで、縁のギザギザが少ないほど、工具の切れ味が良いと言えます。したがって、図941では、ギザギザが見られることから、工具がわずかに鈍っていることがわかりますが、再研磨が必要なほどではありません。しかし、このような切削が錬鉄から得られた場合、工具の切れ味が鈍りすぎているか、あるいは切削面の傾斜角が小さすぎて最適な切削ができていないことを示しています。錬鉄の場合、工具の上面がより鋭利であるため、切削屑はより大きく巻き上がり、工具から離れる際の巻き上がり方向と移動方向は、工具の形状と加工物に対する工具の高さによって決まります。

図942
図942。

図943
図943。

例えば、図942では、前面と側面の角度がほぼ等しい角度の工具が示されており、その切削は図943に示されています。側面の角度によって工具は右方向に移動し、前面の角度によって工具ポストに向かって移動します。

図944
図944。

図944の工具は主に側面すくい角を持ち、先端がわずかに凹んでいるため、切削時にはワークが水平方向に右方向に移動する。

図945
図945。

図946
図946。

図945では、工具の先端が点bよりもかなり低く作られており、その結果、切削片は図946のようにやや垂直に上昇します。実際、かかとbを高くすることで、切削片は右方向にはほとんど移動せず、ほぼ垂直に上昇して加工物に向かって投げ出され、極端な場合には、切削片が加工物の表面に擦れて摩擦により右方向に移動できなくなるため、丸まって球状になり、回転方向が時折変化します。

切削屑のコイルに何らかの不規則性が生じる場合、工具が使用によって鈍化していない限り、それは作業の不規則性に起因するものであり、工具に起因する原因によるものではない。

切削力の強さは、工具の品質を示す重要な指標となる。なぜなら、切削力が強いほど、切削屑の摩耗が少なくなり、加工物から切削屑を除去するのに必要な力も少なくて済むからである。

錬鉄の切断速度は、例えば1秒間に3滴といった速さで水滴をワークに連続して落とすと、切断後のワークが非常に高温になり、手で触れるとほとんど耐えられないほどになる程度に十分速くする必要があります。これは、例えば一度にワークの直径を1/2インチ小さくするような大きな切断の場合に特に当てはまります。

錬鉄の切削屑が短い破片に折れる場合は、加工物の黒い継ぎ目が原因である可能性がありますが、短く折れてコイル状に巻く傾向が見られない場合は、工具のすくい角が小さすぎます。切削速度が過剰でないにもかかわらず工具がすぐに鈍くなる場合は、工具のクリアランスが大きすぎます。工具の刃先が折れる場合は、すくい角が大きすぎます（もちろん、鍛造や焼き入れの際に工具が焼けていないことが前提です）。送り速度を小さくすると、一般的に、より長く、より密に巻かれた切削屑（つまり、直径が小さい切削屑）が得られます。[I-260] 粗い飼料よりも、特に作業が乾燥した状態であったり、水を与えずに行われたりする場合に効果的です。

図947
図947。

すべての工具に共通するこれらの一般的な考慮事項とは別に、特定の金属には特有の特性があります。たとえば、鋳鉄は、鋼鉄、錬鉄、銅、真鍮よりも、金属の仕上げ面と一直線上の切削刃の幅が広い工具を許容します 。これにより、図947に示すような仕上げ工具を使用することが可能になり、送りトラバース線と平行な切削刃の幅aは、他の金属の場合よりも常に大きくなり、鋳鉄の場合は、特に工具ポストに近づけて保持する場合、加工物の剛性に応じて幅を大きくすることができます。

図948
図948。

荒削り加工では、角b cを丸めて耐久性を高めることができますが、仕上げ加工では、図のように面取りする必要があります。これは、面a を丸めた角の場合よりも簡単にまっすぐに保つことができるためです。面取りがない場合、鋭利な角ができ、すぐに鈍くなります。仕上げ加工では、図のように角を面取りする必要はありませんが、図 948の角aとbをわずかに面取りすることができます。この場合、平らなノーズの幅は、旋盤の 1 回転あたりの送り量よりわずかに大きくなります。このような工具は、加工物と工具が十分にしっかりと固定されている条件であれば、ビビリ音なく最も速く最良の加工を実現し、その場合は、錬鉄や鋼鉄などの硬くて靭性の高い金属にも使用できます。

次に、作業対象物に対する工具の高さについて検討する必要があります。これは非常に重要な点です。

図949
図949。

例えば図949において、 eを工具の下にあるワッシャーまたはリングとし、fを工具が曲がる支点とする。水平の点線aをワークの中心とすると、切削圧力によって工具がどれだけばねるかにかかわらず、このばねによる工具の動きは点線の弧hの方向となり、工具の先端がワーク中心線aより上にあるほど、工具はワークに深く食い込むことになる。ここで、最も剛性の高い条件下であっても、切削深さや金属の硬度の変化に応じて、重切削では工具のばねの量は変化する。さらに、工具の刃先が使用によって鈍くなると、切削に必要な圧力が大きくなるため、ばねは増加する。その結果、工具のばねやたわみが顕著に現れるような状況では、ワークは円筒状に正確に旋削されない。明らかに、このような条件下での作業は、工具の先端が作業軸を通る線aと水平になるように設定されている場合が最も正確である。

しかし、工具をワークセンターより上に設置することには2つの利点がある。1つ目は金属の切断が容易になること、2つ目は下部クリアランスを増やすことなく、より大きな下すくい角を使用できることである。

図950
図950。

図951
図951。

図952
図952。

したがって、図 950および951では、加工物の直径wと各工具の上部すくい角は等しいが、中心より上に設定された工具 (図 950)は、下部すくい角は大きいが、クリアランスは増えない。これは、切削刃が加工物に提示される方法によるものである。点線はそれぞれの切断線を表しており、図 950では、切削深さに対して長さが最も短いため、駆動に必要な動力は最小限で済むことは明らかである。これは、加工物に提示された状態が最も鋭利な楔であるためである。これは、図 952 を参照すればわかる。図 952 では、図 950の工具が加工物の中心より下に配置されており、角度などの他の条件はすべて同じである。

これらの考察から、荒削りにおいては工具をセンターより上にセットするのが有利である一方、仕上げ削りにおいては高い円筒精度が求められる場合には、工具をセンターにセットする方が良いことが分かる。

図953
図953。

図954
図954。

また、旋盤ベッドが摩耗している場合、通常は最もよく使用されるライブセンター端で最も摩耗が激しく、センターより上にセットされた工具は、切削がライブセンターに向かって進むにつれて徐々に下がり、ワークにさらに深く入り込み、その結果、直径が減少します。これは、心押し台を上にセットすることで相殺できますが、この場合、ワークセンターの摩耗が増加し、旋削テーパー加工に関して説明したように、ワークが徐々に真直度を失いやすくなります。ジョセフ・ウィットワース卿は、工具の刃先をワークの「中心」に配置し、同時に鋼材本体の中心線上に配置することを推奨しています。この結果を達成するには、図953に示すような工具の形状が必要です。ここで、wはワークピース、 rはスライドレスト、a は[I-261] 工具支持の支点、点線はワークの中心、矢印は工具先端がたわみまたはばねによって移動する方向を示します。ここで 図 954に示す条件を考えると、工具のわずかなたわみでも、工具先端が矢印で示された方向にワークに進入する顕著な影響があることがすぐにわかります。金属は均質ではなく、鍛造金属には継ぎ目や硬い部分と柔らかい部分があり、鋳造金属には密度の異なる部分があるため、これはワークの円筒形精度を損なうことになります。鋳型の底にある部分は、鋳型内で冷却される際にその上の金属の重量を支えていたため、最も密度が高く（したがって最も硬い）のです。

これは、工具の刃先がワークの中心と水平に設定されていると仮定すると（図951 および953のように）、工具先端の偏向弧は、工具レストの上部（図953および954の r ）からワークの水平中心までの垂直距離に応じて、ワークに対する方向が変化するという別の考察につながります。

したがって、図953の点aとワークセンター間の垂直距離は、図954の点aと水平ワークセンター間の垂直距離よりも小さい。これは、両図の点線を点aを通過するまで延長し、点aとそれらの点線間のそれぞれの垂直距離を測定することによって確認できる。この距離は、ツールレスト上面からワークセンターまでの垂直距離rによって決まるが、この距離を短縮する必要がある場合、または短縮したい場合には、ツールの下、ツールとスライドレストの間に金属片を配置することができる。

加工物をできる限り円筒形に近づけるには、工具の刃先を可能な限りスライドレストに近づける必要があることは明らかです。そうすることで工具がよりしっかりと固定され、切削圧力による工具のたわみや跳ね返りを可能な限り防ぐことができます。荒削り加工と仕上げ加工の両方において、これは非常に重要であり、多くの場合、工具の切削深さだけでなく、加工物の円筒形精度にも影響を与えます。

ここで、スライド作業で使用される一般的なツールのその他の形式をいくつか紹介しますが、これらは主要な形式にすぎず、作業へのアクセス条件などに合わせて、実践条件によりその形式を頻繁に変更する必要があることを念頭に置いてください。

図955
図955。

図955は、東洋の工具職人がよく使うダイヤモンドポイント工具を表しています。側面は平らに研磨され、先端は鋭角を削り取るために油砥石で軽く研磨するだけです。この工具は、例えば工具1インチの移動に対して工作物が180回転するといった非常に細かい送りで使用され、非常に細かい切削を行います。研磨する際は上面のみを研磨するため、工具が摩耗する前に高さが大きく変化するため、工具昇降装置には広い可動範囲が必要となります。

図956
図956。

図957
図957。

図956には、錬鉄に使用するサイドツールが示されています。このツールは、切削刃aが鋼材の側面より前方に位置するように曲げられており、これにより切削刃が角まで届くようになっています。図のように左に曲げられている場合は右利き用サイドツール、逆に右に曲げられている場合は左利き用サイドツールと呼ばれます。刃aは刃bに対して鋭角をなす必要があり 、角では先端のみが切削し、図957のように刃aが放射状の面に接する場合は、図に示すように切削刃bが加工物から離れるようになっています。

aとbの角度が、両方の刃先が同時に切削するような角度である場合、そのような広い切削面による圧力によって工具が跳ね上がったり、ワークに食い込んだりして、工具の先端が折れたり、旋盤の中心間からワークが押し出されたりする可能性がある。

この工具は、平行な加工面では右から左へ、放射状の加工面では内側と外側へ送り込むことができますが、放射状の加工面では内側へ、平行な加工面では左へ送り込んだ場合に最も正確な加工結果が得られ、どちらの場合も反対方向に送り込んだ場合に最も滑らかな切削結果が得られます。

これは、小さな加工物に対して非常に望ましい工具です。なぜなら、加工物の軸部と放射面の両方に使用できるため、軸部を回転させるためのフロントツールと、放射面用の別のツールを別々に取り付ける手間が省けるからです。

図958
図958。

このツールで放射状の面を切削する場合、金属の表面が硬い場合は、（特に多くの金属を切削する場合）円周から中心に向かって切削するのが最善です。これは図958の平面図に示されており、a は切削刃です。[I-262] aは工具、bは加工対象物の縁、 cは切削深さ、dは硬い表面である。このように、工具の先端は硬い表面の下を切削し、表面は実際に切断されることなく剥がれ落ちる。

図959
図959。

図959は、錬鉄用の切断工具または切り離し工具を示しており、矢印で示されているように、工具は金属に直接送り込まれます。ワークを完全に切断する場合は、この工具をワークの中心と正確に水平に設定する必要があります。ただし、単に溝を切削する場合は、中心よりわずかに上に設定しても構いません。

図960
図960。

図961
図961。

図960に示すように、工具cが非常に狭い場合、または図961に示すように長い場合は、底部bを工具鋼のレベルより下に突き出すように深くすることで強度を高めることができ 、これにより、この工具が陥りやすい過度のバネやビビリを防ぐことができます。

工具の側面が切削する溝を避けることができるように、cにおける幅はdにおける幅よりわずかに大きく、上部aに沿った厚さは下部bに沿った厚さよりわずかに大きくする必要があります。

例えば、小型旋盤で3/8インチ幅の溝を切削する場合、2回の切削を行う必要があり、その結果、工具の幅はc点で約1/4インチとなり、これは通常の用途に十分な強度を備えた便利なサイズとなる。

図962
図962。

図963
図963。

図964
図964。

図965
図965。

錬鉄に使用する場合、図962のように上面にすくい角をつけると、切削が容易になるため、矢印aの方向へのワークwのばねが軽減され、有利になります。ただし、真鍮の場合は、図963および964のように上面を反対方向に研磨する必要があります。これにより、特に工具を工具台から遠く離して保持する必要がある場合、より滑らかに切削でき、金属を裂く可能性が低くなります。肩のすぐ近くに溝を切削できるようにするには、図965に示す形状に鍛造する必要があります。ばねが非常に大きいため、ワークと工具の両方に剛性を与えるような条件がない限り、ワークセンターより上に設置してはいけません。

図966
図966。

溝切り工具や突切り工具を旋盤ドッグの近くで使用する場合、図966のように切削端を角度をつけて曲げ、旋盤レスト上で調整できるようにすることで、ワークドライバーがスライドレストに当たらないようにすることができる。

図967
図967。

図968
図968。

図969
図969。

図967、968、969には、正面工具、側面が示されています。[I-263]これは、図 969 のように底部が厚くなっている場合もある、工具、またはナイフ工具とも呼ばれる。主に、ワークの端面やヘッドまたはカラーの側面などの側面を直角に仕上げるために使用される。aは切削刃であり、クロス スライドで工具を送り込む必要がある大きなワークでは、端面付近を切削するように研磨することも、縦送りを使用する小さなワークでは、全長に沿って切削するように研磨することもできる。研磨を容易にするために、図 968 のbのように底部を切り落とすことができる。

実際には、図969に示すように、工具の下部bを上部aよりも厚くすることがあるが、これは、強度不足のために工具が不向きとなるような重切削作業以外では不要である。通常の面削り作業においては、上下を同じ厚さにすることで、工具を研磨する際の研磨面積を減らすことができる。

図970
図970。

図971
図971。

小さなワークの場合は、エッジa aをまっすぐに研磨し、ワークに対して直角に設定して、表面全体を一度に面取りできるようにする必要がありますが、直径の大きなワークの場合は、図 970および971のように研磨して設定し、端部eで最も深く切削できるようにして、クロスフィードスクリューで送り込むことにより、円周から中心に向かって仕上げ切削を行うことができるようにします。

図972
図972。

図973
図973。

切削刃は加工物の中心と水平になるようにし、上面dの角度は錬鉄の場合は矢印cの方向に約35度、真鍮の場合は水平にします。この工具を加工ドライバーに近い面に使用する場合は、図972のように角度をつけて曲げ、ドライバーがスライドレストを通過できるようにします。また、皿頭ボルトに使用する場合は、図973のように角度をつけて曲げ、一度ヘッドに正しいテーパー角度を付けるように設定すれば、ヘッドを所定の位置に合わせる必要なく、連続するヘッドを正しいテーパーに回転させることができます。

図974
図974。

図974には、丸みを帯びた角や曲線を滑らかに仕上げるために使用されるバネ工具が示されています。この工具は、他のどのスライドレスト工具よりも優れた性能を発揮します。これは、同時に大きな切削刃を保持できるためです。この特性は、工具の形状によるもので、曲がりや曲線がバネの役割を果たし、工具がワークに食い込むのではなく、曲がるように動作することを可能にします。

このタイプの工具は、真円度が得られないという理由で反対されることがありますが、工具が適切に成形され、加工対象物に対して正しい高さに配置されていれば、そのような問題は発生しません。まず、上面は、錬鉄の場合でも、上面すくい角はごくわずかであるべきで、工具台から十分に離れた位置に保持すれば、実際には全くないはずです。一方、真鍮の場合は、負の上面すくい角を有利に利用できます。切削刃bの高さは、図中の点線で示されているように、工具鋼の上面と同じ高さであるべきで、いかなる場合もその高さより上にあってはなりません。[I-264] 刃先は、加工物の水平中心とほぼ同じ高さに配置する必要がありますが、決してそれより上に置いてはいけません。この誤りによって、工具がしばしば不良品とみなされます。刃先が上に置かれると、幅広の刃先によって工具がわずかに跳ね上がり、金属に食い込んでしまうからです。一方、刃先が加工物の高さの中央に置かれると、すでに前刃工具について説明したように、跳ね上がりによるそのような影響はありません。さらに、工具の跳ね上がり（表面の凹凸や金属の継ぎ目によるもの）は、加工面とほぼ一致する線上にあるため、加工面は実質的に真円となり、曲線の滑らかさと均一性から、この工具は他のどの工具よりもはるかに優れた仕上がりを実現します。ただし、曲線の半径が非常に小さい場合、例えば約1/4インチ程度の場合は、図1292に示すような手工具を使用できます。スプリング工具は仕上げ専用であり、粗削りには適していません。

図974のb （丸角の場合）やc（ビードの場合）のような曲線は、必要な曲線に注意深く滑らかに仕上げ、上面のみを研磨して工具を研ぎ、曲線をできるだけ維持する必要があります。ただし、曲線が非常に大きい場合は、工具は曲線の一部のみである必要があり、曲線の周りのスライドレストで操作する必要があります。

鋳鉄製品の曲線や丸みを帯びた角を仕上げる場合、スプリングツールは特に有利です。水と併用すれば、磨き上げられた美しい仕上がりの表面が得られ、切削速度も毎分約7フィートと非常に遅いためです。

真鍮加工用旋盤スライドレストツール。
スライドレストで鉄製の部品に用いられる工具のほぼ全ては真鍮にも使用できますが、上面には傾斜があってはなりません。つまり、上面はスライドレストに載せる工具鋼の底面と同じ平面上になければなりません。上面が鋭利すぎると、真鍮を切断するのではなく引き裂いてしまい、ムラのあるまだら模様になってしまうからです。

図975
図975。

図975は真鍮用のフロントツールを示しており、外側のワークに沿って切削を行うため、または面取りの目的で使用されます。その用途に関しては、鉄用のダイヤモンドポイントまたはフロントツールに相当します。このツールの上面には、いかなる種類のすくい角も付けてはなりません。すくい角があると、金属を切断するのではなく引き裂いてしまい、またビビリも発生します。ポイントaはわずかに丸みを帯びており、bの幅とcの深さは、切削深さに合わせて調整する必要があります。これらの方向のいずれかがわずかにずれていると、ツールがビビリを起こすというルールがあります。ツールポストから遠く離して保持する場合、またはツールをしっかりと保持できないその他の条件下では、図963の真鍮用切断ツールを参照して示されているように、上面を先端に向かって研磨し、ポイントaを押し下げる必要があります。フロントツールを使用した場合の真鍮ワークからの切削物の排出方法は、真鍮の硬度とツールの切削速度によって異なります。

図976
図976。

ガンメタル、コンポジション、ベルメタルなどと呼ばれる硬質の真鍮では、切削屑は図976に示すように短い角張った粒状になって工具から飛び出し、切削速度が速ければ工具を出てから1～2ヤードほど飛散します。しかし、切削速度が遅すぎると、切削屑はゆっくりと飛び出し、数インチしか飛散しません。イエローブラスなどの軟質の真鍮では、切削屑はより長く、短いカール状になりやすく、高速で切削しても工具を出てから数インチしか飛散しません。

図977
図977。

図977には、真鍮加工用の右手側工具が示されています。この工具は、短いワークに沿って切削を行うと同時に、面取り切削を行うために使用されます。これにより、真鍮用の前工具を使用する場合のように、面取り切削を行うために工具の位置を移動させる必要がなくなります。したがって、特に、ヘッドまたはカラーを面取りする必要がある真鍮ボルトやその他の短いワークに適しています。そのため、工具ポスト内で移動させることなく、どちらの方向にも切削位置まで移動できます。また、穴あけ加工にも有効に使用できます。この工具は、上面を先端に向かってわずかに研磨し、深さまたは横方向 bをあまり薄く鍛造しない限り、より滑らかに切削でき、ビビリも少なくなることがわかります。側面のクリアランスは、断面図に示す菱形に鍛造することで得られます。この工具を左手側にするには、右に曲げる必要がありますが、いずれの場合もクリアランスは曲線の内側にあります。

図978
図978。

図979
図979。

旋盤でVねじを切削するために使用される単点スライドレストツールの形状を 図978に示します。図978は外ねじ用ツール、図979は内ねじ用ツールを示しており、後者は精密な形状に研磨され、止めねじsによってホルダーに固定されるツールです。

図980
図980。

図981
図981。

図982
図982。

図 980に示すような単刃工具でウィットワースねじを切削できることは明らかであり、 bの角は、 ねじの丸い頂部を切削するために丸く加工されている。しかし、単刃工具と同様に工具先端にセットされたチェイサー、または工具ポストに固定されたホルダーにセットされたチェイサーを使用する方が一般的である。単刃工具を使用してねじを切削する場合、工具の側面の角度は、生成されるねじの角度と同じではない。これは、工具が切削できるようにクリアランスが必要であるためである。例えば、図 981は単刃工具である。[I-265] 工具にクリアランスがない場合、工具はワークに入り込んで切削することができません。図982では、工具にクリアランスが設けられており、上面が工具の側面に対して直角ではないため、切削刃の角度は工具の側面の角度とは異なります。工具の側面の角度は、図982の点線に沿って測定する必要があることは明らかです。

図983
図983。

したがって、側面が一定の角度になっている工具は、クリアランスの量の変化に応じて異なる角度のねじ山を切削することになります。しかし、クリアランスの量に関係なく、工具を研磨するゲージが図983のaのように水平に保持され、 bのように角度がつけられていない限り、工具は正しい結果を生み出します。

ただし、正しい結果を得るためには、工具を加工対象物に対して適切な高さに設置し、工具の上面を加工軸に向ける必要がある。

図984
図984。

例えば、図984において、 aはワークピースであり、その水平中心は点線cで表され、回転中心はcにあるとします。ここで、dはねじ切り工具であり、eで示される深さのねじを切削しているとします。gは、 dと同じ形状と角度の歯を持つ別の旋盤工具ですが、ワークの水平中心より上に持ち上げられています。gによって切削されるねじの深さはfで示され、これはより浅いですが、 gの先端はdと同じ深さまたは距離（工具先端からの距離）までワークに入り込んでいることがわかります。しかし、任意の固定高さに対して、必要な深さまたは角度を切削するのに適した工具を作ることは可能ですが、工具が適切な高さにあるかどうかを測定することは困難であることは明らかです。

図985
図985。

工具の高さを簡単に設定するために、図985に示すようなゲージを使用することができます。このゲージでは、ベースからの線aの高さが、クロススライドの上面と旋盤センターの軸線との間の高さまたは距離に等しくなります。ただし、旋盤に昇降式スライドレストがある場合は、ゲージを使用する前にレストを水平に設定する必要があります。あるいは、ゲージを使用する代わりに、工具台または工具ホルダーを、工具ポスト内で水平になったときに上面が旋盤センターの軸を指すような高さに作成することもできます。この場合、工具は上面ではなく角で研磨されます。

しかし、工具ホルダーやチェイサーホルダーの場合、工具は上面を研磨して、適切な方法で高さを調整することができ、ホルダーの上部が工具をセットするためのガイドとして機能する。

図986
図986。

図987
図987。

正しい結果を得るには、工具の切削刃の線が、角度が研磨されたゲージに提示されたのと同じ方法でワークに提示されなければなりません。つまり、工具がツールポストに所定の位置にあり、ゲージが適用された場合、旋盤の中心軸を指すようにする必要があります。そうでない場合、ねじ切りは正しい角度または深さになりません。したがって、図 986および987では、工具t は正しい高さに配置されていても、切削刃が放射状線c cに対して角度をなしているため、ねじ切りが浅すぎます。

したがって、ねじ切り工具の高さを、水平位置からずらすような昇降装置や設定装置を用いて設定するのは不適切であることは明らかです。ねじ切り工具を正しく設定し、工具が必要とされるたびに角度をゲージに合わせて研磨する必要がないようにするためには、[I-266] 研磨を行うために、工具の上面を研磨し、適切な高さと平面にセットできる様々な種類の工具ホルダーが設計されている。

図988
図988。

図989
図989。

図990
図990。

工具を正しい角度に研削しやすくするために、図 988に示すゲージが用いられます。このゲージの各ノッチは、それぞれがマークされたねじピッチに対応していますが、ゲージの縁が円形であるため、工具本体の側面から等しい角度を研削する際に目視によるガイドとしてはあまり役立ちません。そのため、図 989に示す形状のゲージが好ましいです。この形状では、ゲージの縁が工具鋼の側面と平行になるように工具を研削できるため、工具が正しい位置にあるときに、工具が作業軸にまっすぐ向くようになります。工具の正確な設定を確実にするために、図 990に示す正方形s を工具の側面にしっかりと押し当てて設定し、刃bが作業面とほぼ平行になるまで工具台で調整することができます 。

図991
図991。

図992
図992。

工具を設定する別の方法として、図991に示すようなゲージを用いる方法があります。このゲージは、工具の側面との角度が正確かどうかに関わらず、角度を正確に設定できます。図992は、工具を正しい角度で研削し、工具の側面とは無関係に、旋盤に角度で設定するためのゲージの一例です。

図993
図993。

同じゲージは、まずワークを真円に仕上げてから図993のようにゲージを適用することで、内ねじ工具の設定にも使用できます。

図994
図994。

ねじ切り工具は先端が比較的鋭利なため、先端が丸い通常の旋盤工具よりも摩耗しやすく、また切削刃が加工物のより長い長さに沿って伸びるため、切削時の歪みによって加工物がより大きくたわんだり曲がったりするため、通常の工具ほど大きな切削量には適していません。したがって、すべてのねじ切り加工において、ねじ切り工具を使用する前に加工物を最終的な直径まで旋削加工する必要があります。そうすることで、適切な深さまで切削した時点でねじが完成します。米国規格のねじ、または鋭利なVねじを持つ加工物の深さをテストするには、図994に示すようなゲージを使用できます。このゲージは、厚さ約1/50インチの鋼板でできており、ねじの間隔に合わせて1つの歯が形成されています。ゲージの歯が収まるように間隔を切削すると、ゲージの端がねじの頂点に当たります。このようなゲージを最も正確に作成する方法は、ねじに関する説明ですでに述べられています。

図995
図995。

工具が正しい角度に研磨され、適切に設定されていることがわかっている場合は、ワーク本体を正しい直径に旋削し、さらに小さな[I-267]図995 のaのように、ねじ山の底部の正しい直径まで切り込みを入れ、工具の先端がaに当たったときにねじ山が正しい深さまで切削されるようにします。

図996
図996。

図997
図997。

図996および図997は、ホルダーに取り付けられた単刃の円形切削工具を用いて、丸い上端と下端、またはその他の形状のねじを切削する方法を示しています。カッターの円周上に1本のねじが切削され、eの位置で一部が切り取られて切削刃が形成されます。ワークに右ねじを切削するには、カッターに左ねじを切削して、ねじが適切な方向に傾斜するようにする必要があります。工具は上面を研磨して鋭利にし、保持ピン上で移動させて適切な高さまたは位置に調整し、切削できるようにします。工具とホルダーの上面図を図997に示します。

ホイールやカッターに2つの隙間を設けることで、2つの切削刃が得られることは明らかであり、一方の刃は荒削りに、もう一方の刃は仕上げ削りに使用できる。

図998
図998。

粗ねじの荒削り加工では、図998に示すような形状の片刃工具を、図のように中心よりかなり上にセットして使用すると非常に効果的です。この工具は大きな切削力を持ち、切削屑をほとんど湾曲させずに排出するため、切削屑を曲げる際に消費される力はごくわずかです。切削刃を保護するためには、工具の先端をわずかに丸めておく必要があります。ただし、このような工具はしっかりと固定する必要があり、最大限に活用するには経験が必要です。

図999
図999。

図999に、角ねじなどの粗いピッチのねじを切削するための、片刃工具用の英国式工具ホルダを示す。ホルダのステムは円筒形で、2つのクランプ部品の間に保持される。工具として使用される短い鋼片（底部が最も薄く、研削せずにクリアランスを確保できる）は、旋回可能な支柱に固定され、端面図に示すように、切削するねじのピッチに応じて必要な横方向の角度に設定できる。

図1000
図1000。

図1001
図1001。

上面を研磨して研いだねじ切り工具の高さ調整の難しさは、プラット・アンド・ホイットニー社が特許を取得した工具ホルダ（図1000および1001参照）によって非常に満足のいく形で解消される。aは ホルダ本体、cは工具クランプ、bはcの止めねじである。dはaに固定され、 cに突き出ているピンで、 aに対して直角に調整する。ねじ切り工具 gには溝hがあり、突起eがそこに嵌合することで工具が正確な位置に保持される。f は工具の高さを調整するねじで、図iに示すようにaにねじ込まれ、 gにも部分的にねじ込まれている。ホルダが正しい位置にセットされると、ねじ切り工具を取り外して研削し、正確に再セットすることができる。ホルダの面kは、ホルダの前面または先端面に対して30°の角度で作られているため、ホルダのステムまたは本体は角度がつき、ワークドライバーの邪魔にならない。

図1002
図1002。

[I-268]ねじ切りに単刃工具の代わりにチェーサーを使用する場合、ねじの直径全体のみをゲージで測定すればよく、ねじ山の側面の角度とねじ山の深さはチェーサー自体によって決定される。また、ワークを正確な直径に切削する必要がなく、肩まで完全にねじ山が発達している必要もない場合、チェーサーは単刃工具よりも好ましい。しかし、そのような場合は、単刃工具の方が好ましい。なぜなら、先端の歯が肩に当たった場合、歯全体がワークに食い込み、単刃工具よりも大きな損傷を与えるからである。ねじ山が肩まで達していない場合、またはねじ山が徐々に伸びていくことが許容される場合、また、ねじ山が拡大された直径の部分にある場合、チェーサーの効率を2つの方法で高めることができ、その1つ目が図1002に示されている。 図のaのようにチェーサーをセットして成形すると、先頭の歯が切削のすべてを担い、後続の歯は先頭のボルトの摩耗によって許容される範囲でしか切削を行いません。これにより歯が摩耗しますが、図のbのように歯を面取りすることで、各歯が切削の一部を担うようにすることができ、先頭の歯の負担を大幅に軽減し、後続の歯が切削を行うようにすることで、切削刃の鋭さを維持することができます。歯に面取りできる角度には制限があります。第一に、切削刃が広くなり、切削の歪みが大きくなると、切削圧力によって工具がより大きくたわんだり曲がったりするためです。第二に、面取りを長くするために工具に多くの歯を設けると、チェーサーの焼き入れに伴う膨張によってピッチが大きく変化するためです。

図1003
図1003。

このように面取りされたチェイサーは、図1003のsのようにワークにスケールを当て、図のようにチェイサーの歯の底面をスケールの外縁に合わせることで、ツールポスト内で直角にセットすることができる。

図1004
図1004。

チェーサーの効率を高める2つ目の方法は、図1004のaからb のように上面を角度をつけて研削し、最後の歯bが作業軸dと同じか、わずかに上になる ように設定することです。これにより、最後の歯bは他の歯よりも作業軸に十分近くなり、軽い削り取り切削が可能になり、滑らかな切削面が得られます。最後の歯にかかる負荷が軽いため、切削刃が維持され、形状も維持されるからです。

彫金刀は、一般的な作業を行う工房でよく使われ、通常の工具と同じように一体成型されていることが多いが、短い彫金刀を使用し、ホルダーに固定しておく方が望ましい。

図1005
図1005。

図1006
図1006。

図1005および1006は、ホルダーの便利な形態を示しており、チェイサーaはホルダーdの凹部に正確に嵌合されるため、研削後にねじ溝に合うように調整する必要なく、ホルダー内に直角にセットすることができる。短いチェイサーはクランプ bによって保持され、クランプbのcにはホルダーの凹部に嵌合する突起があり、これによりクランプが自動的に適切に調整される。

図1007
図1007。

図1008
図1008。

ツールポスト内でチェーサーを正しい位置にセットする場合、図1007のように歯の先端を工作物の表面に合わせるか、ねじが部分的に加工されていて旋盤に複合スライドレストがある場合は、図1008のようにツールをねじの頂点にセットし、スライドレストを操作してねじ溝に合う位置に移動させることができます。

チェイサーの高さと位置は、単刃工具と同様に正確に設定する必要があることは明らかだが、上面を研磨することによってのみ研ぐことができ、研磨のたびに高さが変化するため、設定はより困難である。

図1009
図1009。

したがって、新品のときに刃の高さが正しいと仮定すると、底面i (図 1009)がレストrの上にあり、面h がワークの 中心b bと一直線になっているとき、面hを研磨すると、高さを調整するために工具を持ち上げる必要があります。しかし、刃の湾曲のため、チェーサーが正確な適切な位置にあるかどうかを見つけるのは非常に困難です。通常のチェーサーでは、切削を可能にするのに十分なクリアランスがあるときに適切な位置になります。これは、チェーサーを切断して手作業で使用する場合の説明で説明されています。

図1010
図1010。

図1011
図1011。

[I-269]これらの困難を回避するために、図 1010および1011に優れた形状のねじ切りホルダを示します。ホルダの上面cは、ホルダがスライド レストの表面に置かれ、ツール ボックス内に収納されているときに、水平線d eで示されるように、ワークの水平中心と水平になるように高さが調整されています。これにより、工具本体はaで示されるように長い歯を持つことができ、歯の表面は定規でテストすると常にツール ホルダの上面と水平になります。これは、簡単かつ正確な調整方法です。ツール ホルダの上面図を図 1011 に示します。図では、aがツール ホルダ、b がねじ切り工具、 bを保持するクランプ、およびクランプを締め付けるネジが示されています。

図1012
図1012。

ここで指摘しておきたいのは、一般的な鋭利なV字型ねじ切り刃を使用して、歯の先端に必要な平らな部分を研削するだけで、米国規格のねじを切削できるということです。これは、図1012に示すように、ねじ切り刃が適切な深さまでワークに入り込むと、ねじの上部に必要な平らな部分が残るためです 。

内ねじ、内側ねじ、または雌ねじ（これらの用語は同義です）を切削する場合、穴の直径は根元の雄ねじの直径と同じにする必要があります。

しかしながら、雄ねじの根元部分を測定することは実際的ではないため、任意のねじ径とねじピッチに対して適切な穴のサイズを決定することが問題となる。ただし、これは以下の規則によって行うことができる。

米国規格ねじのねじ山の根元または底部の直径を求めるには：

ルール：直径 – (1.299 ÷ ピッチ) = 根元の直径。

例：ねじ山の先端の直径が1インチで、ピッチが8である米国標準ねじの根元の直径はどれくらいですか？

ここで、1.299 ÷ 8 = 0.162375 です。

     1.000000         

次に 1 – 0.162375 .162375 = 0.8376。
0.837635
鋭角Vねじの場合、以下の規則が適用されます。

ルール：直径 – (1.73205 ÷ ピッチ) = 根元の直径。

例：ピッチ8の鋭角V字ねじの根元の直径はいくらですか？また、ねじ山の頂部の直径は1インチですか？

ここで、1.73205 ÷ 8 = 0.21650 です。

     1.0000       

次に 1 – 0.2165 .2165 = 0.7835。
0.7835
図1013
図1013。

角ねじを切削するには、図1013に示すような工具 が用いられ、切削点cがbやdよりも幅広くなっているため、切削は刃先cで行われ、側面 aは切削を妨げないようになっている。これは、切削刃の長さを短くし、切削時の過度の圧力によって加工物が跳ね上がるのを防ぐために必要である。

図1014
図1014。

図1015
図1015。

図1014に示すように、工具の側面aからbは工具鋼本体に対して傾斜していなければならず、傾斜の度合いは切削するねじのピッチによって決まる。ただし、図1015に示す方法で決定することができる。

線aを描き、それに直角に線bを描きます。線 bの長さは、切断するねじの円周に等しく、その根元で測定する必要があります。線a上で、切断するねじのピッチをcのようにbから切り離し、次に、ねじの底と作業軸の角度を表す対角線dを描きます。工具の側面の角度は、必要なクリアランスを確保するために十分に大きくする必要があります。工具の点cの幅は、ねじ溝の幅よりも十分に小さくする必要があります。これは、図 968に示すような工具で (ねじが深さまで切断された後) ねじの側面を挟むことができるようにするためです。

図1016
図1016。

より粗いピッチの場合、ねじ山は 図1016に示すように切断されます。[I-270] 工具はねじ溝の幅の半分で作られ、ワークに溝a、a、aが切削されます。次に工具を横方向に移動させ、 b bのように 2 回目の切削を行います。この 2 回目の切削は、図解を分かりやすくするために、図ではcまでしか進んでいないように示されています。このようにしてねじが適切な深さまで切削されたら、サイドツールを導入してねじの側面を仕上げます。ねじが浅い場合は、非常に正確に研磨および設定されたサイドツールによって、各側面を 1 回の切削で仕上げることができます。しかし、深いねじの場合は、工具の先端のみを切削して摩耗させ、切削後、工具を送り込んでさらに切削を行い、これを繰り返して、ねじの上部から開始し、クロスフィードによって各トラバース後に工具を操作または送り込み、最終的にねじの底部に到達するまで続けます。非常に細かい、または少量の切削を行う場合は、工具を正確な適切な幅にすることで、ねじの両側を同時に仕上げることができます。

錬鉄に使用する場合、工具に上側の傾斜角が付けられることがあり、これにより作業が大幅に容易になり、より重く、かつよりきれいな切削が可能になります。

加工対象物に最初のねじ切り加工を施した後、通常は加工対象物を旋盤から外し、ねじ切りを終了させたい箇所に、ねじ溝の幅と同じ直径で、ねじの深さと同じ深さの穴を開けます。これにより、切削終了時に切削工具への負担が軽減され、ねじ切りがスムーズに終了し、きれいな仕上がりになります。

ねじ切り工具の刃先が広いため、旋盤は通常の旋削工具で同じ直径のワークを加工する場合よりも常に低速で運転されます。工具をワークの直径をわずかに超える位置に設定した後、（右ねじの場合）デッドセンターでワークの端を越えて移動させ、クロスフィードスクリューを操作して切削を開始します。次に、フィードナットをフィードスクリューにかみ合わせ、工具はねじ山の長さまでワークに沿って切削します。その後、工具をワークから素早く引き抜き、旋盤のキャリッジを再び移動させて、次の切削の準備を整えます。ただし、切削するねじ山が肩、ヘッド、またはカラーに近接している場合は、ベルトシッパーを操作してオーバーヘッドベルトをタイトプーリーから緩いプーリーに部分的に移動させることで、工具が肩に近づくにつれて旋盤を低速で運転するか、工具が肩に近づいたときに旋盤を停止してベルトを手で引っ張ることができます。

図1017
図1017。

図1018
図1018。

旋盤でほぼ完成寸法まで切削した角ねじを仕上げる優れた方法は、図1017および1018に示すような適切なストックに調整可能なダイスを使用することです 。図1017および1018では、sはハンドルh を備えたストックであり、キャップ cで固定されpで回転するダイスdが内蔵されています。ダイスのサイズを調整するには、2本のネジaとbを使用します。aはダイスの上半分を貫通して分割部の下半分にねじ込まれ、bは 下半分にねじ込まれてダイスの分割面に当接します。これらの2本のネジを調整することで、摩耗を吸収し、サイズを標準に保つことができます。この装置は非常に軽い仕上げ切削のみに使用され、ねじの仕上げにおける精密な測定の必要性を排除するため、非常に効果的であることがわかっています。ダイスdは、横方向に移動して抜け落ちないように、上下の凹部に収まっています。

旋盤用外部工具ホルダー。—旋盤切削工具は長方形の鋼棒から作られるため、切削端を必要な形状にするために鍛造する必要があります。この作業を省き、同時に後述するその他の利点を得るために、さまざまな形状の工具ホルダーが使用されます。

これらのホルダーは工具ポストまたは工具クランプに固定され、短い工具を保持します。これらの工具は、その形状と作業対象物への提示方法から、鍛造を必要とせず、最小限の研削で形状を維持します。

図1019
図1019。

図1020
図1020。

図1021
図1021。

図1019は、旋盤で使用されているウッドブリッジ社製ツールホルダの側面図であり、図1020は、同じツールホルダをツールレストに対して斜めから見た図である。図1021は、旋盤から取り外されたツールとホルダの端面図である。

工具座aはホルダの基部に対して約4度の角度で配置されている（図示の分かりやすさのために、図ではより大きな角度が示されている）。これにより、工具の側面jは角度をつけて立ち、研削によってクリアランスを確保する必要なくクリアランスが確保される。工具上のキャップcの座bは湾曲しており、キャップが工具の中央部を挟み込み、工具が外れるようになっている。[I-271] 刃先は、工具を座面aにしっかりと固定するだけでなく、工具を固定する役割も果たす。上面は、スムーズでクリーンな切削に必要な角度に形成され、切削刃が片端のみに設けられている工具は、その長さの半分が焼き入れされている。

ホルダー、ひいては工具は、当然ながら、作業対象物に対して任意の角度に振り回すことができ、あるいは要求に応じて振り回すことができる。

図1022
図1022。

図1022は、キャップを取り外した状態でホルダー内にセットされた右利き用と左利き用のダイヤモンドポイント工具を示しており、切削刃はgの位置にあり、上面の角度はfからeまでとなっている。点線からわかるように、工具は切削角のすぐ近くで支持されている。

図1023
図1023。

図1023は、右側および左側の工具が所定の位置に配置されている様子を示しており、点線は、面削り加工の性質上許される限り、工具が切削刃dにできるだけ近い位置で支持されていることを示しています。左側の工具を使用する場合は、右側の工具の場合と同様に工具を支持するために、ホルダを上下反転させます。この目的のために、ホルダの両端は面取りされています。

しかしながら、一つの工具の両端を必要な形状と角度に研磨することで、一つの工具を左右両方に使用できるようにすることができる。工具ホルダーを工具ポスト内で上下反転させるだけでよい。なお、各ホルダーには、左右それぞれのダイヤモンドポイントと、左右それぞれのサイドツールが付属しており、それぞれ全長の半分が焼き入れされている。

しかしながら、この工具には前方の傾斜角がなく、そのため、その鋭さは側面の傾斜角の量によって決まり、その傾斜角は状況に合わせて調整できることは明らかである。

このタイプの工具ホルダーを使用する場合、切削刃を研ぎ直すために研削が必要なのは工具の端面のみです。そのため、研削が必要な金属面積は鍛造工具の場合よりもはるかに小さく、研削にかかる時間も短縮されます。また、作業員が工具を研削すれば、旋盤をより多く稼働させることができ、工具を研削している間、旋盤を長時間遊休状態にしておく必要がなくなります。あるいは、工具を研削済みの状態で在庫として保管しておけば（週に24台の旋盤を稼働させるのに約200個の工具またはカッターを使用）、古い工具が鈍くなったら新しい工具を差し込むだけで済み、鍛造工具のように高さ調整を行う必要はありません。

図1024
図1024。

ねじ切り加工のように、工具を正確な位置にセットする必要がある場合、工具ホルダは、工具ポストまたは工具クランプ内の工具ホルダの位置を乱すことなく、工具をホルダから取り外して交換できるような構造になっていることが望ましい。そのため、工具を工具ポストまたはクランプのねじとは独立してホルダに固定する手段を設ける必要がある。図1024は、これらの特徴を備えた工具ホルダを示している。hはクランプcを備えたホルダであり、ねじbで固定されている。tは工具を表し、この場合は前面の全長にわたって歯が切られたチェイサーである。kはホルダhに固定され、工具の側面に設けられた溝に嵌合するキーまたはフェザーである。このフェザーの垂直角度は、工具が加工物に対してどの角度で立つべきかを決定する。

このホルダーの製造元であるプラット・アンド・ホイットニー社は、このクリアランス角度を15度に設定しています。ホルダー内の工具の高さは、ホルダー内部のジャーナルベアリングを備え、工具の端面にねじ込まれたネジsによって調整されます。

ホルダhがツールポスト内の適切な位置に設定されると、ツールtはホルダ内およびワークに対して全く同じ位置から取り外したり、再度取り付けたりできることは明らかです。

図1025
図1025。

例えば、図1025は、片刃のねじ切り工具tが取り付けられたホルダの上面図です。wは旋盤に取り付けられるワークピースを表し、gは工具セッティングゲージです。ホルダを動かさなければ、工具tを取り外して研磨し、再び取り付けても、工具は以前と全く同じ位置に配置され、ワー​​クピースに全く同じ効果をもたらすことが保証されます。ただし、高さが一定に保たれ、工具の形状が研磨によって変化しないことが前提です。高さを一定に保つには、ホルダの上面（h、図1024）を水平にし、旋盤の中心線と一直線になるようにし、工具の上面をホルダの上面と水平にするだけで十分です。工具を研磨する際には上面のみが研磨されるため、角度は変化しません。

図1026
図1026。

図1027
図1027。

[I-272]図1026は、旋盤センターを正転させる位置に配置された工具ホルダーを示しており、工具ホルダーとセンター線との角度は図1025と同じです。また、図1027は、曲線加工用の様々な形状の工具を示しています。これらはすべて、このような工具ホルダーの利点を説明するために用いられています。

例えば、ある作業で2つ以上の工具を使用する場合、ホルダーを一度セットすれば、工具を取り外して交換しても、それぞれの工具が作業対象物に対してだけでなく、先行する他の工具に対しても、必要な角度と位置に正確に配置されることが保証されます。各くぼみや丸みは、その形状が正しいだけでなく、工具を何度交換しても、他のくぼみや曲線に対しても正しい位置に保たれます。工具は研ぎ直しのためだけに上部を研磨されるため、摩耗するまで正しい形状を維持します。

図1024のfで示されるピンはホルダーにしっかりと固定されており、クランプcには緩くはめ込まれているため、 bが緩められたときに b上で揺れ動くことはありません。

図1028
図1028。

図1029
図1029。

工具が正確な形状を維持する必要がある場合は、周囲に切削刃に必要な形状を形成した円形にすることもできます。したがって、『アメリカン・マシニスト』誌から抜粋した図1028と図1029は、円形切削工具を備えた工具ホルダを示しています。

ホルダーaは旋盤のツールポストに取り付けられ、切削工具bを保持する。切削工具bはホルダーにボルトで固定され、fの部分には切削刃を形成するための切り欠きがある。

研削を容易にするため、 bに一定間隔で穴が開けられている。この工具とホルダの平面図をcに示し、切削刃の形状をdに示す。側面図では切削刃は工具ホルダの高さの中心と同じ高さになっているが、 eに示すように、カッターを固定するボルトを受け入れる穴を高くすることで、工具鋼の上部と同じ高さにすることができる。あるいは、 hに示すように、カッターをホルダの上に取り付け、ホルダを貫通するステムを設け、テーパーピンiで固定することもできる。この構成の平面図をjに示す。

図1030
図1030。

図1030に別の円形カッターの形態を示す。これは、ツールポストに取り付けられたホルダーに固定されたディスクまたはカッターで構成され、図に示すように、ディスクの隙間によってカッターの刃先が形成される。この図は、単純なビードまたは丸角用のカッターを表している。ホルダーの前端には面aがあり、ホルダーがツールポストに水平にセットされたとき、その高さは旋盤の中心線と同じ高さになる。したがって、切削刃の上面がホルダーの面aと接しているとき、切削刃の上面は中心線と同じ高さに設定されていることがわかる。下側のクリアランスはカッターの円形形状によって与えられ、側面のクリアランスはホルダーの面b（カッターの面がボルトで固定される面）を垂直線から必要な角度に傾けることによって与えられる。[I-273] 面cは、刃先を研ぎ直すために研磨され、砥石の円周がなくなるまで再研磨されることがあります。

図1031
図1031。

図1031、1032、1033、1034は、英国 マルドン、フルブリッジ工場のベンタル・ブラザーズ社製の旋盤用工具ホルダを示しています。このホルダは、先端にハブhを備えた棒aで構成されており、ハブhには2つの半割ブッシュが内蔵されています。工具tはこの半割ブッシュを通過します。この工具tはV字型の鋼片でできています。ハブ上部の止めねじが2つの半割ブッシュを締め付け、これらのブッシュの面が互いに接触しないため、工具を把持します。

図1032
図1032。

図1033
図1033。

図1034
図1034。

このタイプのホルダの利点は、ホルダのハブ内のブッシュを回転させるだけで、作業内容に応じて工具の上面に任意の傾斜角や角度を設定できる点です。例えば、図1034では、真鍮加工に必要な水平な面が工具の上面に設けられています。図1032では、工具が傾けられ、鍛鉄を切削し、デッドセンターに向かって送り込む際に必要な傾斜角が上面に与えられています。図1033では、鍛鉄を切削する位置に配置され、送り方向は旋盤のライブセンターに向いています。このように工具の上面の角度を調整できる機能は、通常の工具ホルダにはない大きな利点です。特に、工具先端の高さと加工対象物との関係を大きく変化させないため、その利点は顕著です。繰り返しになりますが、 工具鋼のV字形状により、ブッシュが工具を横方向に掴んで支え、研削が必要な工具表面積を減らすことで、その分だけ工具研削が容易になります。全体として、これは非常に便利な装置です。ただし、右利き用と左利き用の工具ホルダを使用しない限り、工具レストの左右に移動できないことは明らかです。つまり、本体aの反対側にハブを持つ2つのホルダが必要になります。

図1035
図1035。

図1036
図1036。

図1037
図1037。

図1035、1036、1037、1038は、工具 が短い鋼片で構成され、端面を一定の角度で保持され、クリアランス量が一定となる工具ホルダを示しています。図1035と1036のホルダは分割されており、工具は図示のネジで固定されます。図1037は、工具がクランプで保持される工具ホルダを示しています。クランプのステムはホルダ本体を貫通し、固定ナットが端から出てくるため、図1035と1036のネジ頭よりもアクセスしやすくなっています。しかし、このようなホルダは強度が弱く、非常に軽い作業に使用される工具以外には不向きであることは明らかです。また、この種のホルダはすべて、ホルダの側面が工具を角まで通すことを妨げ、そのため切削を加工物の肩まで行うことができないという欠点があります。ただし、ホルダーの端を曲げることでこの作業は可能ですが、その場合は左右2つのホルダーが必要になります。

図1038
図1038。

図1038は、この種の工具ホルダの一例を示しており、工具の高さは下部の止めねじによって調整できる。

図1039
図1039。

図1039は、工具ホルダとワーク安定化装置を組み合わせたものを示している。ホルダは通常の方法で旋盤の工具レストに固定され、右端に示されたハンドルで操作されるスライドへの摺動路を備えている。

工具はこのスライドの反対側に取り付けられており、図には切断工具が所定の位置に装着された状態が示されている。ホルダーの端にはハブと3本の調整ネジがあり、これらのネジの先端がワークを固定し、図示のチャックナットによって調整位置に固定される。

切削工具を駆動するために必要な動力。—ハーティグ博士が行った実験から、1時間あたりに除去される金属切削物の重量に特定の小数値（または定数）を掛けることで、その量の金属を切削するのに必要な馬力が得られるという結論に至った。これらの小数値定数は以下のとおりである。

金属の重量（ポンド） 1時間あたりのカットオフ、 鋳鉄 × 0.0314 = 旋盤を駆動するために必要な馬力。
「 「 錬鉄 × 0.0327 = 「
「 「 鋼鉄 × .4470 = 「
鉋掛け工具用。

ポンド 鋼鉄 1時間あたりのカットオフ × .1120 = 必要な馬力 プレーナーを駆動する。
「 錬鉄 「 × 0.0520 = 「 「
「 ガンメタル 「 × 0.0127 = 「 「
[I-274]
第11章 ―旋盤による穴あけとボーリング
旋盤での穴あけ加工において、ツイストドリルが用いられる理由は、真直ぐで滑らかな穴をあけることができるだけでなく、その溝によって切削屑がスムーズに排出され、穴から切削屑を取り除くためにドリルを頻繁に引き抜く必要がなくなるためである。

図1040
図1040。

図1041
図1041。

ツイストドリルの小さいサイズでは、図1040のようにステムまたはシャンクが平行に作られていますが、大きいサイズでは、図1041のようにテーパー状になっています。その理由は後述します。

ツイストドリルのテーパーシャンクには、長さ1フィートあたり5/8インチという標準的なテーパー角度が設けられており、これはモールステーパーと呼ばれています。かつての規格であるアメリカ規格は、現在でも限定的に使用されており、そのテーパー角度は1フィートあたり9/16インチです。

図1042
図1042。

平行シャンクのツイストドリルはチャックで駆動されますが、テーパーシャンクのドリルは、図 1042のc からdのように、旋盤の中心穴に嵌合するソケットで駆動されます。もう一方の端の穴はモールス標準テーパーで、ドリルe eを受け入れます。ドリルにはaに示すような突起があり、ソケットのテーパー穴の端に合うスロットに嵌合することで、ドリルをロックしてソケット内での回転を防ぎ、図に示すようにキーkを挿入することでドリルを押し出す手段を提供します。[14]

[14]ドリルマシンで使用されるドリルのシャンクとソケットも参照してください 。

各ソケットには、それぞれ異なるサイズのドリルが一定数必要で、小さいドリルのシャンク（軸）は、ドリル本体よりも長い場合がある。

番号 1 ソケットは受信する ドリルから 1/8​​ に 19/32​​ インチ 包括的。
「 2 「 「 5/8​​ 「 29/32​​ 「 「
「 3 「 「 15/16​​ 「 1 1/4​​ 「 「
「 4 「 「 1 9/32​​ 「 2 「 「
「 5 「 「 2 1/32​​ 「 2 1/2​​ 「 「
これらのソケットはドリルを受け入れる準備ができた状態で製造されていますが、シャンク側は加工されていないため、使用する旋盤や機械に合わせて調整できます。標準サイズやテーパー角度はまだ採用されていません。

図1043
図1043。

ツイストドリルは、図1043 にそれぞれa、 b、cと記された3つの切削刃を有しており、その中でcは最も効果が低い。なぜなら、cは迅速かつきれいに切削するために必要なほど鋭くすることができないため、他の切削工具と比較して、ドリルに非常に細かい送り速度を与える必要があるからである。

図1044
図1044。

図1044に示すように、ドリルのランド、つまり溝の間の円周は、クリアランスを確保するために後退させられています。 点線は真円を示しており、ドリルはaからbまでのみ全直径となっています。このクリアランスの目的は、外側の角が摩耗した際にドリルが穴の壁に食い込んだり、削り取られたりするのを防ぐことです。

3枚以上のフルートを持つツイストドリルが考案され製造されてきたが、コストの増加とフルート数の増加による強度低下が、切削刃数の増加による利点を相殺してしまうことが判明した。さらに、フルート数の増加は、ドリルの研削作業をより繊細で複雑なものにする。

図1045
図1045。

[I-275]ツイストドリルの切削刃の鋭さと耐久性は、研削によって切削刃に与えられるクリアランスの量、一方の切削刃と他方の切削刃の角度、およびフルートのねじれの度合いによって決まります。前面の角度から見ていくと、溝またはフルートがどのような螺旋状であっても、ドリルの直径のあらゆる点で角度が変化し、外側の角で最大、ドリルの中心で最小になることがわかります。たとえば、図 1045では、角cと切削刃の長さ上の点fでの角度を考察できます。角cの角度、つまり前面すくい角は明らかに螺旋c dの外縁の角度であり、点fの角度はドリル軸にほぼ平行な線f fで示され、前面すくい角は角cに近づくにつれて比例して増加し、ドリルの中心または点に近づくにつれて減少することがわかります。

図1046
図1046。

したがって、ドリル底面の角度が中心から角まで一定であり、切削刃を単にくさびとみなし、ワークに対する角度の向きとは無関係であるとすれば、切削刃の長さのどの点においても鋭さが変化することがわかります。これは図 1046から確認できます。この図では、端面がドリルの中心線に対して端から端まで一定の角度で研磨されており、角度aは切削刃の長さ上の点cにおけるくさびを表し、角度b は 点fにおけるくさびを表していることがわかります。したがって、点cからドリルの中心に近づくにつれて、くさびの鋭さは小さくなります。したがって、角cに最適なクリアランスを端面に与えると、ドリル先端付近の切削刃には不適切なクリアランスになります。また、先端に適した角度を採用すると、角cには不適切な角度になります。

この角は、回転経​​路が最も長く、あるいは円周が最も大きいため、最も多くの切削作業を行い、同じ理由で切削速度も最も速くなります。そのため、当然ながら最も早く摩耗し、切れ味が鈍くなります。

摩耗が進むにつれて、この角付近の円周面が穴の壁に擦れ合い、ドリルが過熱し、最終的には切削が完全に停止する。

図1047
図1047。

これらの理由から、このコーナーで耐久性を得るのに最も適した端面の角度、すなわち逃げ角を設定することが望ましい。ただし、一方の刃先と他方の刃先との角度、つまりドリルの中心線との角度が、このコーナーの鋭さに影響を与えることに留意すべきである。例えば、図1045では、各刃先はドリル軸に対して60°の角度になっている。これは、メーカーが一般的な用途に最も適した角度としてドリルに与えている角度である。図1047では、角度は45°であり、コーナーcがはるかに鈍角になっていることがはっきりとわかる。45°の角度は、真鍮加工や、穴がくり抜かれていてドリルで穴を広げる加工に適している。

図1048
図1048。

図1049
図1049。

端面のクリアランス角について再び言及すると、ツイストドリルを研削する通常の方法では、クリアランスの量がドリルの先端に適した値になるように強制され、したがってコーナー c には不適切となり、切削刃の残りの部分に十分なクリアランスを得るためにコーナーcに過剰なクリアランスが与えられることが示されます。たとえば、図 1048に、1 回転中のコーナーcの経路を表す螺旋が あるとします。送り速度は距離pで拡大表示され、螺旋はコーナーcによって切削される穴の底の部分の傾斜を表し、ドリルの端面とドリル軸の角度は角度rになります。実際のクリアランスは、ドリルの端面sとその下の螺旋との間の角度で表され、 tで示されます。しかし、図1049の螺旋で表される同じ回転中の点fの軌跡（ 図1045）を見ると、螺旋が大きくなるため、点fが切削できるように必要なクリアランスを確保するには、ドリルの中心線に対してより大きな角度が必要であることが明確に示されています。したがって、切削刃の全長にわたって同じ程度のクリアランスを与えると、ドリルの先端に適したクリアランスにしなければならず、コーナーcに対しては過剰になります。

図1050
図1050。

図1051
図1051。

図1052
図1052。

この欠陥は、図1050に示す通常のドリル研削盤でのドリル研削方法と切り離せないものです。 [I-276]線a a は、これらの機械でドリルに与えられる運動軸を表しています。線a aが研磨ホイールの面に平行であるため、切削刃の全長にわたってクリアランスの角度が等しくなることは明らかです。これは、図 1051 でより明確になるかもしれません。この図では、ドリルが軸a aを中心に 1 回転すると仮定しており、その結果、点線で表された円筒形に研磨されます。しかし、ドリルを研磨するために移動する軸を、図 1052のbのように研磨ホイールの面に対して角度をつけて配置することもできます。この方法により、次の 2 つの重要な結果が得られます。(1) 角度bは、切削刃の長さのすべての点で、実際に切削する表面に対するクリアランスが同じになるように設定でき、その長さのすべての点が均等に鋭く、均等に強くなり、クリアランスは最も望ましいと決定されたとおりになります。 （２）各端面のかかとを切削刃から近づけるにつれて、クリアランスを大きくすることができる。これは、オイルやその他の潤滑剤または冷却剤へのアクセスが容易になるという利点がある。ドリルの先端を十分に長くして軸bを中心に完全に回転させると、図１０５２の点線で示すように円錐形に研削される。

図1053
図1053．上面図。

図1054
図1054．断面図。

図1055
図1055．上面図。

図1056
図1056．断面図。

図 1053には、ドリルで切削した円錐形の凹部の上面図が、図 1054には、その凹部内に 円筒r が配置されている断面図が示されています。どちらの図でも、 p はドリルの外側の角 (図 1045)によって描かれる外側の円弧または円を表し、 q はドリルの点f (図 1045)によって描かれる、または移動する経路または円弧を表します。vとwは円筒 rの断面図であり、 vのクリアランスが wよりも大きいことを示しています。円筒は明らかに、通常研磨されたドリルの先端を表しています。図1055と1056は、ドリルで切り抜かれた凹部に置かれた円錐の2つの図であり、円弧と円pとqは図1055に示されているものに対応しており、この場合、 vと pの間、およびwとqの間のクリアランスの量が等しいことがわかります。vは円錐の最大端の断面を表しています。[I-277] そして、円錐が円qと交わる点での断面 w がある。したがって、この原理に基づいて研削されたドリルは、各切削刃の全長にわたって均等なクリアランスを与えることも、図 1052の線bの角度に応じて、その点に向かってクリアランスを自由に増減させることもできる。

ツイストドリルから最大限の切削能力を得るためには、ドリルの先端がドリルの中心に位置し、回転軸と一直線になるように、ドリルを完全に正確に研磨することが不可欠です。切削刃は、長さと角度がドリル軸に対して完全に等しくなければなりません。これらの点で正確さを確保するには、ドリルを研削盤で研磨する必要があります。なぜなら、最大限の切削能力を得るには、目視では十分な精度が得られないからです。モース・ツイストドリル・アンド・マシン社が推奨する切削速度と送り速度は、次の表に示されています。

以下の表は、一般的に使用される直径1/16 インチから2インチまでのドリルの毎分回転数を示しています。

ドリルの直径
。 鋼鉄
のためのスピード。

鉄のためのスピード
。
金管楽器のためのスピード
。 ドリルの直径
。 鋼鉄
のためのスピード。

鉄のためのスピード
。
金管楽器のためのスピード
。
インチ。 インチ。
1/16​​ 940 1280 1560 1 1/16​​ 54 75 95
1/8​​ 460 660 785 1 1/8​​ 52 70 90
3/16​​ 310 420 540 1 3/16​​ 49 66 85
1/4​​ 230 320 400 1 1/4​​ 46 62 80
5/16​​ 190 260 320 1 5/16​​ 44 60 75
3/8​​ 150 220 260 1 3/8​​ 42 58 72
7/16​​ 130 185 230 1 7/16​​ 40 56 69
1/2​​ 115 160 200 1 1/2​​ 39 54 66
9/16​​ 100 140 180 1 9/16​​ 37 51 63
5/8​​ 95 130 160 1 5/8​​ 36 49 60
11/16​​ 85 115 145 1 11/16​​ 34 47 58
3/4​​ 75 105 130 1 3/4​​ 33 45 56
13/16​​ 70 100 120 1 13/16​​ 32 43 54
7/8​​ 65 90 115 1 7/8​​ 31 41 52
15/16​​ 62 85 110 1 15/16​​ 30 40 51
1 58 80 100 2 29 39 49
軟質鋳鉄に1インチの穴を開けるには、通常、以下の回転数が必要です。1/4インチドリルの場合 、125回転。1/2インチドリルの場合、 120 回転。3/4インチドリルの場合、 100回転。1インチドリルの場合、95回転。

ツイストドリルの送り速度は、同じ 会社によって以下のように定められています。

ドリルの直径
。
穴の深さ1インチあたりの回転数。
1/16​​ インチ 125
1/4​​ 「 「
3/8​​ 「 120から 140
1/2​​ 「 「 「
3/4​​ 「 1インチ 1食あたり 分
1 「 「 「 「
1 1/2​​ 「 「 「 「
1インチドリルを例にとると、この表から、鉄の送り速度はドリル1回転あたり1/100インチであることがわかります。ドリルには2つの切削刃があるため、各刃の送り速度は1回転あたり1/200インチであることは明らかです。しかし、これはドリルが完全に真円に研磨されている場合、つまり、各刃が別々に切削を行うように、または片方の刃だけが切削するようにドリルが研磨されている場合に限って成り立つことが示せます。いずれの場合も、送り速度は半分になります。

図1057
図1057。

例えば、図1057には、一方の切削刃( e )が他方よりも長く研磨されたツイストドリルが示されており、これによって生じる効果は次のとおりです。まず、ドリルが自動で送られ、送り速度が1/100インチであると仮定すると、この送りのすべてが切削刃eにかかり、それが本来の2倍であるため、まず第一にコーナーcが非常に急速に鈍くなり、第二にcが鈍くなったときにドリルが折れる可能性が高くなります。

第二に、ドリルはドリル自身の直径よりも大きな穴を開けることになります。なぜなら、送りによってドリルの先端が切削刃の回転軸または中心に自然と押し付けられ、それが線b b上にあるからです。このため、ドリルで開けられる穴の直径は、ドリルの直径ではなく、切削刃の半径eによって決まります。また、角cと一直線上にあるドリルの側面は穴の側面に引っかかり、角 c のクリアランスを削り取ろうとします 。角cは鋭利に保つことが極めて重要であることは既に述べました。しかし、各切削刃の適切な送りが 1/200 インチであり、過度の研削を伴わずに送ることができる最大送りであると仮定すると、ドリルの作業は、両方の切削刃が作動している場合の半分にしかなりません。

図1058
図1058。

図1058には、一方の切削刃が他方よりも長く研磨され、2つの切削刃がドリルの軸a aに対して同じ角度ではないツイストドリルが示されている。

[I-278]ここで、ドリルの回転軸は、 以前と同様にドリルの先端から線b上にあることがわかりますが、両方の切削刃が何らかの役割を果たします。したがって、刃eは穴を開け、fの外端が図のように穴を広げます。このようにして開けられる穴の直径は、ドリルの回転軸から角cの半径によって決まり、ドリルよりも大きくなります。このように研磨されたドリルは、図1057のように研磨されたドリルよりも、より真円に近い穴を開けることができます。これは、両方の切削刃が役割を果たすため、ドリルが安定するからです。

しかしながら、送り速度は、eによって作られた穴を拡大するfの切削刃の長さによって制御される必要があり、したがって、ドリルが真に研磨されている場合に実行可能な速度の半分にしかならない。さらに、コーナーc は、本来あるべきように他のコーナーによって補助されないため、過大な負荷がかかる、言い換えれば二重の負荷がかかるため、急速に鈍くなる。これらの両方の例において、ドリルを固定して保持すると、ドリルの真の軸を表す線a aと、ドリルの先端が研磨され片側のみであるためドリルが回転する線を表す線b bの間の距離で示される量だけ、ドリルがばねたり曲がったりする。したがって、ドリルの片側は、ドリルが作った穴の壁に常に擦れ、前述のように、図に示されたクリアランスを削り取る とともに、コーナーcを鈍らせる。

図1059
図1059。

図1059は、ドリルの先端がドリル軸d dの中心にあるが、2つの切削刃が同じ角度になっていない場合を示している。その結果、すべての負荷が一方の切削刃に集中し、切削刃eがドリルを穴の反対側に押しやったり、押し込んだりする傾向があるため、ドリルで開けられる穴の直径はドリルの直径よりも大きくなる。

これらの考察から明らかなように、ドリルの研磨精度が高ければ高いほど、再研磨なしで長持ちし、同じ切削深さを得るために必要な送り量が増え、ドリルで開けた穴の直径がドリルの直径に近くなります。最も正確な結果が得られるのは、ドリルが開けた穴にぴったりと収まり、自重で落ちない状態ですが、これはなかなか実現が難しい結果です。

図1060
図1060。

ジョン・E・スウィート教授は、図1060 （ 『アメリカン・マシニスト』誌より）のようにツイストドリルを研磨することを推奨しており 、その目的はドリルの先端部分の切削刃をより鋭くすることにある。

英国機械学会で発表された切削工具に関する論文には、ツイストドリルの効率性を示す以下の例が挙げられている。

1/2インチのツイストドリルについて言えば、次のように言われています。

「ハンマーで叩いた鉄くず棒に穴を開け始めてからドリルが貫通するまでの時間は、1分20秒から1分半まで様々でした。開けられた穴は完全にまっすぐでした。ドリルの切削速度は外周部で毎分約20フィート、送り速度は掘削深さ1インチあたり100回転でした。ドリルは石鹸と水で潤滑され、引き抜くことなく2 3/4インチの深さまで貫通し、各穴を開けた後は手に触っても非常に冷たく、温度は約75°でした。ツイストドリルを再研磨する前に、このような穴を120～130個開けることができることがわかりました。ドリルにわずかな不具合の兆候が見られたら、すぐに研磨する必要があります。この数の穴を開けた後、注意深く調べると、金属を除去した刃先の突出した切削部分が、約1/2インチほどわずかに鈍くなっているか丸くなっていることがわかります。 100分の1インチずつ、この長さでツイストドリルの先端から機械で丁寧に研磨することで、刃先が再び完全に鋭利な切削刃に生まれ変わります。

「直径1/2インチ、深さ2 3/4インチの同じサイズの穴を、同じハンマーで叩いた鉄くずに対して、1分5秒で深さ2 3/4インチという驚異的な速度でドリル加工したところ、1インチあたりの回転数は75回転でした。この場合、ドリルを再研磨する必要が生じるまでに平均70個の穴を開けることができます。筆者はこのテストはやや厳しすぎると考えており、以前の速度を好みます。」

「ロンドンでは、1本のドリルで研ぎ直さずに、直径5/8インチ、深さ3/8インチの穴を鋼棒に3000個以上開けました。この場合、切削速度は鋼を切削するには速すぎ、毎分18 ～20フィートでしたが、結果は驚異的でした。高速ドリルマシンのスピンドル端にある偏心チャックで掴まれたストレートシャンクツイストドリルを使用して、直径1/8インチ、深さ7/16インチの穴を鋳鉄に何千個も開けました。各穴にかかった時間はわずか9～10秒でした。また、1 / 4インチの穴を厚さ1 3/8インチの錬銅に10秒で1つの穴を開ける速度で開けました。硬質ベッセマー鋼を貫通するために作られた特殊なツイストドリルを使用して、深さ 1 3/16インチ、直径2 9/32インチのレール穴を開けました。直径29/32インチのツイストドリルは、通常のドリルマシンで1分20秒に1つの穴を開ける速度で加工されました。もし機械の剛性と出力がもっと高ければ、より良い結果が得られたでしょう。同様のツイストドリル（直径29/32インチ）は、硬鋼レールに1分で13/16インチの深さまで穴を開け、さらに別のレールには1分10秒かかりました。別のドリル（直径5/8インチ）は、3/ 4インチの深さまで38秒で穴を開け 、切削速度は毎分22フィートでした。この切削速度ではドリルにかなりの負担がかかりました。毎分16フィートの速度の方が良かったでしょう。この鋼レールは、特に硬い素材として選ばれたものです。

図1061
図1061。

図1062
図1062。

図1063
図1063。

図1064
図1064。

手研ぎしたドリルは、図1061に示すように分度器で角度を、図1062のbに示すように平らな面にドリルを置いてsのように目盛りを付けることで切削刃の長さが等しいかどうかを検査できます。非常に小さなドリルの場合、分度器や目盛りを付けること、および端面のクリアランス量を決定することは困難です。しかし、後者は図1063の点aにおける切削刃の形状から知ることができます。線 aがeに対して直角であればクリアランスはなく、クリアランスが与えられると、この線は図bに示すように傾斜し、 cに示すようにクリアランスの増加とともに傾斜が大きくなります。この刃先部分が図dのように反対方向に傾斜すると、湾曲した刃 e fが最も高くなり、ドリルは切削できなくなります。[I-279] ドリルの表面は絶対に研削してはならず、また、フルートの前面や直線面も、非常に薄い板金に穴を開ける場合のように、角が前方に滑り出す傾向を減らすために角を多少平らにする必要があるといった特殊な状況を除き、研削してはならない。この場合、前面を十分に研削して全体の直径を小さくしないように注意する必要がある。例えば、図 1064 では、円周の a と b の間の部分が完全な円の左側にあるため、ドリルの直径に影響を与えることなく、点線c dで示されるようにフルートの面を研削することができる 。

図1065
図1065。

図1065はファーマー旋盤ドリルを示しており、溝が螺旋状ではなく直線状になっているため、加工物を貫通する際に前方にずれる傾向が解消されている。

図1066
図1066。

ツイストドリルを木材に使用し、機械で駆動する場合、それはビットと呼ばれ、図1066に示すように、安定性を保つための円錐形の先端と、木材の繊維が主切削刃に当たる前に切断して滑らかな穴を開けるための2つの翼または突起を備えています。通常の木工用オーガーの円錐形のネジの代わりに鋭利な円錐形の先端を使用することで、穴がワークを完全に貫通していない場合に、ネジを解放するためにドリルまたはビットを逆回転させなくても済むようになります。

図1067
図1067。

ドリルが回転し、加工物を手で保持する場合、加工物を載せて正確に保持するためのレストまたはテーブルが図1067に示されています。テーパーシャンクはデッドセンター穴に嵌合し、心押し台のスピンドルは手動で送り上げられ、ドリルが切削位置まで送られます。チャックの面a aはシャンクに対して直角であり、点線で示されているように、中央に円錐形の凹部が設けられており、ドリルの先端がチャックを切削することなく加工物を貫通できるようになっています。

図1068
図1068。

図1069
図1069。

図1070
図1070。

より大きなワークには、図1068に示すようなテーブルが使用され、キャビティcはドリル工具がワークを通過できるようにするためのもので、そのために穴hが設けられています。ステムsはデッドセンターの位置に取り付けられます。円筒形のワークには、図1069および1070 に示すレストまたはチャックを使用できます。これは、デッドセンターの代わりにテールスピンドルに取り付けられる部品で構成され、その端にはV溝が設けられています。これらの溝は旋盤のセンター線と一致するように作られているため、ワークを溝に置くと正確に保持されます。溝は1つで十分であることは明らかですが、2つある方が便利です。[州間高速道路280号線] 大きなワーク用と小さなワーク用にそれぞれ1つずつ用意し、穴あけするシャフトの側面がフォークの内側に入らないように突き出すことで、ワークの進行状況をはっきりと確認できるようにします。 図1070にこのチャックの端面図を示します。ただし、ドリルを始動する際には、ドリルがまっすぐに始動するように注意する必要があります。そうしないと、ドリルが曲がってワークがずれてしまう可能性があります。このため、ドリルの直径が小さい場合は、できるだけ短いドリルを使用する必要があります。

直角加工の場合、この種の作業台またはチャックは、加工物を包み込んで回転を防止するように形成することができ、それによって指の負担を軽減できる。また、穴あけ加工後にドリルを取り外した際に、加工物をドリルから引き戻すように形成することもできる。

図1071
図1071。

旋盤で回転ドリルで穴あけするワークを保持するもう一つの便利な方法が図1071に示されています。これは、スライドレストのツールボックスに取り付けられたブラケットbで構成されており、片端がねじ止めされたスピンドルが取り付けられ、旋盤のライブスピンドルに適合するフェースプレートやチャックを取り付けることができます。ブラケットは、ツールボックスの底部の穴に嵌合する下面の2本のピンによって所定の位置に保持されます。直線状の穴をあける必要がある場合は、スピンドルをブラケットの止めねじで固定し、ワークを適切な高さでフェースプレートにボルトで固定し、スライドレストのクロスねじによって旋盤マンドレル内のドリルの反対側に送り込みながら、上部のねじまたはラックアンドピニオンによってドリルまで送り込みます。

円形の穴列を作る場合は、スピンドルの中心線をマンドレルの中心線と平行かつ適切な距離に調整します。ワークの端に穴を開ける場合は、スピンドルがマンドレルと直角になるまで、スライドレストの上部全体を回転させます。

穴あけ加工のために固定するだけでよいワークは、フェースプレートの片側にボルトで固定され、クロススクリューとフェースプレートの中央部での動きを組み合わせることで、ドリルに正確に位置合わせできます。小さな丸いワークは、端に穴を開ける間は、フェースプレートと同様にスピンドルにねじ込まれたスクロールチャックで固定できます。

この装置の利便性は、チャックに取り付けたワークをチャックから動かすことなく穴あけ加工ができる点にあり、さらに、加工面に対して任意の角度で穴を開けることができるようにチャックを調整できる点にある。これは、他の一般的な方法では非常に難しいことである。

図1072
図1072。

図1073
図1073。

平ドリルは、特殊なサイズに合わせて簡単に加工でき、また、平らな面やその他の必要な形状の凹部を加工するために使用できるため、旋盤加工でよく使用され、この場合、既に図示したドリルチャックで駆動できます。小型ドリル用の非常に便利なドリルチャックが図 1072に示されています。これは、回転スピンドルの円錐形の穴にaからbまで嵌合する円筒形のチャックで構成されており、回転スピンドルによって駆動されます。突出端cには、ドリルを構成するワイヤの直径と同じ直径の穴が開けられています。この穴の端には、チャックの中心まで延びる スロットdが削られています。図1073のdに示すように、ドリルの先端は半円形に削られ、わずかにテーパー状になっている。これにより、ドリルの半円形の先端がチャックの溝に入り込み、駆動部として機能する。この駆動部は、円筒形のステムやシャンクを持つドリルで起こりがちな、ドリルの滑りを効果的に防止する。すべてのドリルに同じサイズのワイヤを使用し、ドリルのサイズを鍛造によって決定すれば、ドリルはしっかりと固定され、チャックへの挿入や取り外しが非常に容易になる。

しかし、平ドリルにはいくつかの欠点があります。図を参照すると、切削屑が排出されるように、aの部分がbの部分よりも十分に小さくなければなりませんが、このテーパーによって、ドリルを研削するたびにドリルの直径が小さくなります。確かに、端b を 短い距離だけ平行にすることはできますが、この場合、切削屑を取り除くためにドリルを深い穴から頻繁に取り出さない限り、切削屑が穴に詰まる傾向があります。これらの理由から、特に鍛造せずに直径を維持できるという点で、溝付きドリルまたはツイストドリルの方が好ましいです。深さが直径の 2 倍以上であるような深い穴の場合、直径が小さい、例えば 1 インチ以下の平ドリルは、切削屑を取り除くために穴から頻繁に取り出さなければならないため、不向きです。

溝付きドリルやツイストドリルの場合、旋盤は平型ドリルよりも速く回転することがあり、これも利点となります。一般的な機械工場での作業で発生する緊急事態では、ドリルをドッグやクランプで固定し、旋盤のデッドセンターでワークに送り込むことが便利な場合があります。この場合、ドリルはデッドセンターにしっかりと固定する必要があります。そうしないと、ドリルが穴の背面から出てくるときに前方に送り込まれ、デッドセンターから滑り落ちて、ドリルが引っかかって折れたり、チャック内のワークが動いたりする可能性があります。これを避けるために、ドリルは深く、十分に皿穴加工されたセンターを持つ必要があります。

図1074
図1074。

直径が2インチを超える穴を拡大するのに非常に効果的なドリルを図1074に示す。これは、平鋼板aと、その平らな面に取り付けられた木片bから構成されており、木片はドリルを安定させ、加工中にドリルが片側にずれるのを防ぐ役割を果たす。このドリルは、穴を標準サイズに仕上げる際にも使用されることがある。その場合、穴あけまたは穿孔する穴は、ドリルの直径とほぼ同じ距離だけドリルにぴったり合うように真円に仕上げ、穴の入口面も真円に仕上げる必要がある。これは、ドリルが真円に開始できるようにするために必要であり、ドリルの適切な動作には不可欠である。

図1075
図1075。

このドリルは旋盤で削って作られ、ストック端には深くやや大きなセンターがなければなりません。[I-281] 使用中に旋盤のデッドセンターから滑り落ちる可能性は低い。ドリルは、旋盤のデッドセンターに配置することで材料側で保持され、図1075に示すように、一方の端がドリルを包み込むフックによって、ワークの穴の入口付近で安定する。図1075では、aはフック、bはドリルを表す。

このドリルは平行な穴を開けることができますが、穴が長かったり深かったりする場合は、ドリルを使用する前に穴の端から端までボーリングツールで穴の内径をまっすぐにしないと、徐々に穴がずれてしまう傾向があります。このドリルは、頑丈なボーリングツールが入るように穴を広げたり、ボーリングツールが飛び出しやすい硬い表面層を除去したりするためによく使用されます。

図1076
図1076。

図1077
図1077。

図1078
図1078。

半円形ビットまたはポッドオーガー。—非常に深い穴をドリル加工または拡大する場合（この場合、通常のドリルでまっすぐな穴をドリル加工するのは困難です）、半円形ビット（図1076 および1077）は優れた工具です。その直径dは必要な穴と同じで、切削は端の aからbまでのみ行われ、 bからcまではわずかに角度をつけて研磨され、 aからbまでのエッジが切削に入り込むようにします。半円形ビットを真鍮ではなく鉄または鋼に使用する場合は、図1078のe fのように前面のすくい角を付けることで、より自由に切削することができます。

図1079
図1079。

このようなビットの摩耗を調整できるようにするには、図1079のように、円周の4分の1をaで切り取り、カッターcをボルトで固定して、 bの凹部に突き出すようにして、ボルトに加えてカッターを固定するように形成してもよい。bに紙片を挿入して、カッターの位置を調整してもよい。

図1080
図1080。

図1081
図1081。

図1080および図1081に、優れた形状のボーリングバーとカッターを示します。

図1082
図1082。

図1082は、バーから取り外したカッターの側面図を示しています。図1081は端面図、図1080はバーとカッターの側面図です。カッターは、バーの穴に合うようにaとbで旋削されています。切削刃cはバーの中心まで伸びていますが、dの刃は中心まで完全には達していません。これらの刃は、端面図に示すように一直線に並んでいます。カッターの厚さがバーを貫通する穴の直径と等しくないため、バーに水の流れを強制的に流すことができ、これによりバーが冷却され、バー内の通路gとhを通過する切削屑が押し出されます。カッターはバーに軽く打ち込まれます。切削刃の1つがカッターの中心まで完全に伸びていないため、穴の中心にわずかな突起が形成され、これがガイドとなってカッターをまっすぐに保ち、非常に正確な穴あけを実現します。

図1083
図1083。

ドリルで加工する場合よりも、穴の壁をより真円で滑らかで真っ直ぐに、かつ直径を均一に仕上げるために、リーマ（またはライマー）が用いられる。リーマは、溝が刻まれた焼き入れ鋼片で構成され、溝の上部に切削刃が設けられている。旋盤加工用のソリッドリーマの一般的な形状を図1083に示す。リーマは、毎分約15～18フィートの切削速度で、ワークに端面から送り込まれる。

リーマの形状を決定する際の主な考慮事項は以下のとおりです。

1. 刃の数。
2. 歯の間隔。
3. 切削刃を形成する面の角度。
4. 標準直径への維持。

まず第一に、切削刃の数が多いほど、穴の壁に接触する線が増え、刃を安定させることができるのは明らかです。しかし、いずれにしても刃の数は3つ以上であるべきです。なぜなら、3つの刃を使用した場合、そのうちの1つが穴の真円度の不完全さのために切削量が減ったり、過剰に切削されたりすると、他の2つも同様に影響を受け、穴が真円でなくなってしまうからです。

[I-282]偶数個の歯は、奇数個の歯ほど安定して機能しない。その理由は以下のとおりである。

図1084
図1084。

図1085
図1085。

図1086
図1086。

図1087
図1087。

図1084は、6つの歯を持つリーマを示しており、それぞれの歯には反対側に歯があります。したがって、穴が真円でない場合、最小直径を拡大するために作用するのは2つの歯だけです。図1085は7つの歯を持つリーマを示しており、いずれかの歯が切削すると、リーマの反対側の2つの歯も切削しなければならないことがわかります。したがって、6つの歯の場合のように2つではなく、リーマを安定させるための接触線が3つあります。しかし、偶数個の歯は、歯の間隔を不規則にすることで、より安定して動作させることができ、穴が真円でない場合、3つの歯が作用します。したがって、図1086では歯の間隔が不規則になっており、2つの歯が完全に反対側にないため、片側の歯が切削すると、反対側の2つの歯も切削しなければならないことがわかります。不規則な間隔の欠点は、リーマの直径をノギスで測定できないことです。しかし、安定性を得るための別の方法として、溝と切削刃を軸に平行ではなく螺旋状にする方法がある。ただし、この場合、図1087に示すように螺旋は左巻きでなければならない。そうしないと、ねじ山の原理で作用する切削刃がリーマを前方に押し出し、切削箇所への送り速度が速すぎることになる。ただし、リーマにかなりのテーパーがある場合は、右巻きの溝を設けることで送りを補助することができる。

2つ目の点に関して言えば、歯の間隔はリーマーのサイズと、そのサイズによって切削刃を研磨して鋭くする容易さによって大きく左右される。

図1088
図1088。

図1089
図1089。

リーマを研削する方法を図 1088 に示す。図には、リーマの上に高速回転するエメリーホイールと、各歯の前面を固定するためのゲージが示されており、歯の上面または円周面を研削する。リーマは軸に正確に保持され、回転するエメリーホイールの下に端から押し込まれる。ホイールが右側の切削刃を最も高くして離れるように (切削を可能にするためにそうする必要がある)、エメリーホイールの軸はリーマの軸の左側になければならず、歯の間隔はエメリーホイールの外周が歯bから外れるようにしなければならない。そうでないと、切削刃が削り取られてしまうからである。ただし、エメリーホイールの直径が小さいほど、歯の間隔を狭くできることは明らかである。しかし、これには異論がある。図1089に示すように、歯の先端は自然にホイールの曲率に合わせて研磨されるためである。図1089では、同じ直径のリーマで動作する2つの異なるサイズの研磨ホイールが示されている。研磨ホイールの切削刃は最もクリアランスが大きく、そのため最も弱く、耐久性も最も低い。したがって、歯の間隔が許す限り大きなホイールを使用することが望ましい。小さなリーマには少なくとも4つ、できれば6つの歯があり、リーマの直径とともに歯の数が増える。

図1090
図1090。

図1091
図1091。

この欠陥は、図1090のようにエメリーホイールを歯と平行に配置することで解消できると思われるが、そうすると、エメリーホイールの摩耗によって図中のsの位置に肩が形成され、歯の切削刃が丸くなってしまう。しかし、エメリーホイールに十分な軸方向の動きを与えて、上面の幅を横切って再び横切るようにすれば、この問題は解決できるかもしれない。あるいは、図1091のように、リーマrをホイールの回転面に対してある角度でホイールwに当てれば、湾曲した面ではなく直線状の面が形成され、より強く耐久性のある切削刃が得られる。

図1092
図1092。

同じ目的を達成する別の方法としては、図1092のように研磨ホイールを側面に取り付ける方法がある。側面は凹ませて、歯を完全に通過できる十分な直径の環状リングを残し、ホイールの側面に肩が形成されるのを防ぐことができる。

図1093
図1093。

別の方法としては、刃先に面取りを施したエメリーホイールを使用し、図1093のように取り付ける方法がある。この場合、すべての部品が歯の面を横切るように、面取り面を十分に狭くすることが望ましい。

図1094
図1094。

3つ目の点、すなわち切削刃を形成する面の角度に関して言えば、図1094のa とbのような前面は放射状線であるべきであることがわかる。なぜなら、cのようなすくい角を与えると、歯は点eの支点からdの方向に跳ね上がり、リーマが自身の直径よりも大きな穴を切削してしまうからである。この現象は、前面が放射状線であっても、ある程度発生することがわかっている。この跳ね上がりは、あらゆる増加に伴って増大する。[I-283] 切削圧力から、複数の穴を同じ直径にリーマ加工する場合、それぞれの穴でリーマが同じ切削深さを取ることが不可欠であることは明らかです。そうすることで、歯のばねがそれぞれ同じになります。これは、穴の直径を均一にするためのリーマと、最終仕上げ用のリーマの 2 つを使用することで、かなり実現できます。歯の頂部のクリアランスは、ホイールに対するリーマの位置とホイールの直径によって決まります。リーマがホイールの下方に配置されるほど、またホイールの直径が大きくなるほど、クリアランスの割合は小さくなります。一部のリーマでは、図 1094のhのように、歯は円形の溝で形成され、溝は 3 つしか使用されていません。これにより、歯の基部が非常に強く幅広くなるため、歯がばねにくくなります。しかし、その反面、クリアランスを生成したり、再研磨で研削したりするのがはるかに難しくなります。

リーマを標準直径に維持することは、以下の理由から非常に重要です。標準リーマの大きな利点は、特定の穴に特定の部品を合わせる必要なく、穴を開け、そこに合うように部品を旋削できることです。そのためには、すべての穴とすべての部品の直径が完全に同じである必要があります。しかし、リーマの刃先は、最初にリーマ加工した穴から摩耗し始め、リーマの直径は小さくなっていきます。そして、旋削加工した部品が穴に入り込んだり、適切に嵌め合ったりするには、穴が小さくなりすぎるのは時間の問題です。一方の部品が他方の部品の上を動くように摺動嵌めまたは作業嵌めと呼ばれるすべての部品では、一方の部品を交換する前に、ある程度の摩耗許容範囲がなければなりません。

一つの方法は、新品のリーマーを適切なサイズよりも十分に大きくして、摩耗限界まで穴を大きく開け、摩耗して穴が部品にきつくなりすぎたら、リーマーを元のサイズに戻すというものです。しかし、この方法には大きな欠点があります。部品は通常、リーミング後に他の切削加工が必要となり、これらの加工のために部品を固定するには、ぴったり合うプラグ、またはアーバーと呼ばれるものを挿入する必要があるのです。したがって、穴の直径が等しくない場合は、アーバーを穴に合わせる必要がありますが、アーバーは標準直径にしておくべきです。そうすれば、合わせる必要がなくなり、各旋削部品をそれぞれの穴に合わせるのとほぼ同じくらいのコストがかかることになります。したがって、穴とアーバーの両方を一定の規格に合わせる必要があり、そのためには、リーマーの歯を動かすことで簡単にサイズ調整ができるようにリーマーを設計するしかありません。

図1095
図1095。

リーマが平行な穴を加工するには、リーマが穴に対して軸方向に正確に保持されるか、あるいはリーマ自身が正確に調整できる自由度を持たなければならないことは明らかである。図1095は、この目的を達成する方法を示している。リーマはスリーブに対して1/32インチ小さく作られており、わずかな遊び（遊び）があるようになっている。また、ピン用の穴も大きく作られているため、リーマは位置合わせのために自身で調整することができる。

図1096
図1096。

図1097
図1097。

短い穴を加工する場合は、図1096に示すシェルリーマを使用できます。リーマの内径は円錐形になっており、駆動軸との摩擦が十分にあるため、リーマが外れるのを防ぎます。リーマを加工対象から引き抜く際には、駆動軸の対応する突起がはまるように、リーマに2つの溝が設けられています。図1097は、モース・ツイスト・ドリル・アンド・マシン社のアーバーを示しています。

図1098
図1098。

ローズリーマ、またはローズビットは、図1098に示すように、先端にのみ切削刃があり、溝は潤滑剤（油または水）を供給するためだけに設けられています。その結果、駆動機構の緩みによってリーマが横方向に動く可能性がある場合、通常のリーマよりも平行な穴をあけることができます。さらに、加工物が2つの部品で構成されている場合、リーマが内側の部品に到達する前に通過しなければならない外側の部品が、リーマの切削刃によって拡大することなくリーマをガイドします。これは、内側の穴を外側の穴と正確に一致させる必要がある場合、または部品に2つの穴がある場合に特に有利です。[I-284] それらの間には隙間があり、一方の穴はもう一方の穴と正確に一致させる必要があり、両方ともリーマーと同じ直径にする必要がある。

図1099
図1099。

図1099は、モース・ツイスト・ドリル社の短穴用シェルローズリーマを示しており、原理的にはソリッドローズリーマに相当するが、シェルリーマと同じ目的でアーバーに取り付けるようになっている。

図1100
図1100。

リーマにクリアランスを確保するための平らな歯の頂部を設ける代わりに、図1100のaのように歯の背面をbまで直線状に伸ばし、リーマを軟らかい状態で大きめに残しておき、焼き入れ後にエメリーホイールでサイズに合わせて研磨することで、非常に正確で滑らかな加工を行うことができます。また、クリアランスは、各歯の頂部を長手方向にオイルストーンで研磨するだけで得られます。オイルストーンの跡は、切削刃のエメリーの跡をわずかに消し、切削刃から歯の背面に近づくにつれて少しずつ削り取っていきます。これにより、切削に非常に容易に送り込める切削刃が得られます。ただし、仕上げ加工の場合と同様に、切削は当然ながら軽いものでなければなりません。そうすることで、歯の摩耗を最小限に抑え、リーマをできるだけ長く標準直径に保つことができます。

ソリッドリーマの直径が規定値以下に摩耗した場合、セットチゼルで歯を正面に打ち付けて修正することで、元の直径に戻すことができます。また、交換式システムで測定する作業に適したリーマの直径を決定する際には、以下の点が考慮されます。

リーマーの直径は摩耗するにつれて小さくなるのは当然です。そのため、リーマーが元の直径に戻る前に摩耗できる限界値を定めなければなりません。この限界値を1/1000インチとすると、リーマーの直径が摩耗して小さくなるにつれて、リーマーで加工した穴に合うボルトもリーマーの摩耗に合わせて小さくする必要があります。そうしないと、ボルトがリーマーで加工した穴に入りません。しかし、リーマーが小さく摩耗する一方で、ピンやボルトを加工する標準ゲージは大きくなり、ここでも摩耗は加工物がはめ込めなくなる方向に向かいます。したがって、新品のリーマーは、摩耗限界値よりも大きく作っておく方が良いでしょう。そうすれば、加工物がきつくなり始めたときに、リーマーを研ぎ直して修復する必要が生じます。

しかし、さらに良い方法は、直径を調整できるリーマーを使用することです。そうすれば、摩耗を吸収できるだけでなく、リーマーを軟化させることなく研磨することもできます。軟化させると、必ず鋼材の品質が低下してしまうからです。

図1101
図1101。

部品の組み合わせによってサイズ調整ができないほど小さいリーマは、図1101のように構成することができる。このリーマでは、リーマに穴を開けてねじ山を切り、端部を皿穴加工してテーパーヘッドねじsをはめ込む。このねじsをねじ込むことでリーマを拡張できる。リーマには、開くための3つの縦方向のスリットが設けられている。sを調整位置に固定するために、 sの端部に当接するプラグねじpを挿入する。この構成では、リーマは端部で最も拡張されることは明らかである。

図1102
図1102。

図1102は、単歯調整式リーマを示しており、本体aは標準直径に研磨され、カッターcの摩耗はカッターの下に紙を挟むことで吸収される。この場合、本体aがリーマが切削できる最小直径のゲージとなるため、切削刃の摩耗によってリーマが小さくなりすぎることはない。ただし、カッターは切削刃の許容摩耗限界まで設定することができ、ワークが適合するためには、その限界は1/5000インチを超えてはならない。

図1103
図1103。

図1103には、 直径1 1/2インチ以上の穴加工用に著者が設計・使用した調整式リーマが示されています。図中、aはリーマ本体を表し、入口側で深さが最小となるようにテーパー状に形成されたアリ溝が刻まれています。溝には、ギブヘッドを持つカッターbが取り付けられます。cは、カッターのギブヘッドとaの面または肩部との間に挟まれたリングまたはワッシャーであり、カッターはナットとワッシャーeによってその面にロックされます。cの厚さを変えることで、カッターは溝の長さ方向の異なる位置にロックされ、その結果、溝のテーパー深さによってカッターの直径が変化します。例えば、ワッシャーの厚さcが一定の場合、カッターの直径を調整して、2 インチ標準ゲージのプラグにぴったり合う穴を開けるとします。少し薄いワッシャーを使用すれば、カッターを調整してプラグに簡単に合う穴を開けることができます。また、少し厚いワッシャーを使用すれば、同じプラグにしっかりと嵌まる穴を開けることができます。このように、標準サイズごとに 3 枚以上のワッシャーを使用でき、その厚さは必要な嵌合状態に合わせて変化します。

なお、3枚以上のワッシャーが使用される場合があることに留意されたい。これは、ある長さの穴に対しては締まりとなる直径の嵌合が、それよりはるかに長い穴に対しては締まりがきつすぎるためである。当然ながら、接触面積が増加するため、摩擦は穴の長さとともに増加する。

大きなサイズの場合、この説明のリーマーは優れたツールです。なぜなら、平らな円筒形のシャンクを使用してリーマーをガイドする必要がある場合、ねじの終端でシャンクに適合する穴を持つワッシャーまたはスリーブを使用できますが、そのような[I-285] リーマーは、ナットとねじ山を収めるためにシャンクを縮小する必要があるため、小径には適していません。

図1104
図1104。

テーパー穴を荒削りするためのリーマは、図1104 （ 『アメリカン・マシニスト』誌より引用）のように段差を設けて作ることができ、各段差と溝が接する部分に切削刃が設けられている。このようなリーマは、平行穴を拡大したり、テーパー穴を荒削りしたりするのに使用でき、溝は（真鍮加工に使用しない場合は）図のように螺旋状にしてもよい。穴によってガイドされる最後の段差は、最初の切削刃のガイドとして機能し、2番目の段差はそれに続く切削刃のガイドとして機能し、以下同様に続く。

図1105
図1105。

段差は、切削端で わずかに大きく、例えば1/1000インチ大きくするのが最適です。図 1105に示すような半円テーパーリーマは、仕上げ穴に使用されます。平らな面は、半円よりやや大きい形状になるように削り落とされます。切削側では、リーマが切削できるように、クリアランスがやすりで削られるか、研磨され、切削刃からリーマ底部のほぼ半分まで伸びています。

しかし、十分な強度を持つ工具が入る大きさの穴であれば、単刃のボーリング工具が最も正確な加工結果をもたらす。

真鍮仕上げ職人は、半円形リーマーよりも真鍮に対してより正確な加工ができる、角型テーパーリーマーを使用する。

図1106
図1106。

ライフル銃の銃身内径をリーマ加工するには、図1106に示すような角型リーマを使用します。刃先aとbは切削刃で、刃先cとdは丸みを帯びています。eは木片で、摩耗が進むにつれてサイズを復元するために、その下に紙片を挟みます。リーマの入口側はわずかにテーパー状になっています。このリーマは直径に比べて非常に長いため、通常のように押し込むのではなく、引いて切削します。引くことでリーマのロッドに張力がかかり、剛性が高まります。引く方向は当然、銃身内径の軸と一致します。リーマは高速で回転させ、オイルを十分に供給します。

紙片を用いることで、同じリーマーで連続的な切削と微細な直径の増加を行うことができる。

図1107
図1107。

図1107は、ピンを均一な直径に縮小し、頭部の下の肩部を面取りするために使用されるローズビットの一種を示しています。また、ピンの周囲に凹部を切削したり、凹部を切削してピンを残したりするためにも使用できます。

図1108
図1108。

図1109
図1109。

穴の周囲に凹部を作る、つまり平底の皿穴を切削するには、図 1108 に示すような面取り皿穴工具を使用できます。その切削刃はa、 b、c、c にあります。クリアランスは歯の端にのみ設けられており、 bからdまで示されています。ピン p は工具を固定し、加工対象物の穴に合うように調整します。小さすぎる場合は、フェルールを取り付けて工具の容量を増やすことができます。この種の工具を真鍮ではなく鉄、鋼、または銅に使用する場合は、図 1109のように溝を斜めに切削して歯の前面に傾斜をつけることができます。

旋盤加工用ボーリング工具― スライドレストに固定するボーリング工具を成形する際の主な目的は、工具本体を加工する穴のサイズにできるだけ適合させることです。したがって、切削刃は鋼材の上面より上に突き出ないようにする必要があります。こうすることで工具の剛性が最大限に高まり、ボーリング工具によく見られるように、切削箇所から飛び出す可能性が低くなります。特に切削や穴が長い場合は、この傾向が顕著になります。

長い穴を長いボーリング工具で平行に開けるのは非常に難しい作業であるため、通常はさまざまな形状のカッターが好まれ、それらについては後述します。

図1110
図1110。

鋳鉄や真鍮の場合、ボーリング工具はびびり振動を起こしやすいが、切削刃を形成する角度を鈍角にすることで、びびり振動を常に回避できる。図1110では、ワークピースdで動作する3つのボーリング工具a、b、 cが示されている。切削時の横方向の圧力は、切削刃の長さに直角に工具に加わる。したがって、（垂直方向の圧力に加えて）工具aの横方向の圧力は点線と矢印aの方向、 bの横方向の圧力は点線と矢印bの方向、 cの横方向の圧力は点線と矢印cの方向となる。したがって、切削時の圧力は、aを穴の中心に向かって切削部から押し出し、bを切削部から押し戻し、cを切削部により深く押し込む傾向がある。切削が進むにつれて、工具の刃先は鈍くなるため、cとbの中間の値が最も望ましいように思われる。これは、切削刃が鈍くなるにつれて（切削が始まった瞬間から鈍くなる）、切削が深くなる傾向を補償するのに十分な切削深さを工具に与えるためである。[I-286]これは、図1111 に示すように、錬鉄に使用する工具において非常に実用的であり、最も望ましい形態を表しています。

図1111
図1111。

この形状では、深い切削を行う際に刃先が主に工具の前方に位置するが、浅い切削では刃先はより後方に位置し、加工穴の線とほぼ平行になるため、より滑らかな切削が可能となる。

図1112
図1112。

鍛鉄に軽い切削のみを行うことを目的としたボーリングツールの場合、図1112に示すように、すくい面の全部またはほぼ全部が上部にある場合があります 。aからbは切削を表し 、cはツールを表します。

図1113
図1113。

図1114
図1114。

図1113に示すような工具の形態では、通常の条件下では [15]は真鍮加工に最適で、面aは水平か先端に向かってわずかに凹んでいる。穴あけ工具は底すくい角をほとんど必要とせず、切削点はビビリを起こさない程度に丸くする必要がある。錬鉄の場合、上すくい角は強度に支障のない範囲で大きくすることができ、切削には水をたっぷりとかける必要がある。鋳鉄の場合、最適な工具の形状は図1114に示すもので、刃先aは穴の穴径と平行で、送りは粗く、仕上げ時に非常に軽く切削する。

[15]『完全実用機械工』より。

図1115
図1115。

ただし、工具の先端が鋭角な角まで切削する必要がある場合は、図1115に示す形状の工具（上面図と端面図を示す）を使用することができます。この工具の端面cは工具の長さに対して鈍角になっているため、穴を通過して放射状の面に到達した際に、先端はその面にのみ接触します。しかし、この角度は工具に鋭さを与え、図のaからbのように上面を工具本体に面取りしない限り、真鍮加工時にビビリ音が発生します。

図1116
図1116。

鋳鉄の穴あけ加工では、金属の表面が非常に硬く、工具がすぐに鈍くなり、切削箇所から押し出されてしまうことがよくあります。ただし、図1116に示すように、切削深さが十分深く、工具の先端が表面の下を切削できる場合は別です。この図では、硬さは穴から点線まで広がっていると想定されています。

この場合、cで示されるような形状の工具が使用され、先端が工具の残りの部分よりも先に切削し、硬い金属の下にある柔らかい金属に入り込みます。すると、 bで示されるようにアンダーカットされているため、硬い金属は完全に切りくずや削り屑に加工されることなく、塊や破片となって剥がれ落ちます。

図1117
図1117。

真円かつ平行なワークをボーリング加工する場合、旋盤のクロススライダーまたはツールレストは、旋盤のクロススライドにぴったり合うように調整する必要があります。スライドに存在する可能性のある遊びは、ツールがツールポストから突き出ている長さに比例して増加するためです。したがって、図 1117 のbのようにレストに遊びがある場合、レストの動きの中心とツールポイントの動きの方向は、 bを中心とする円弧になります。切削圧力によるツールの曲がりは、最小の動きの点または支点がaになります。したがって、どちらも、金属の硬い部分や柔らかい部分、および切削深さの不均一性から生じる可能性のある変動する切削圧力の下で、ツールポイントが不均等に沈み込んだり跳ね上がったりする傾向があります。

切削圧力は工具先端の切れ味が鈍くなるにつれて増加し、この圧力差によって、軽量ボーリング工具や長穴加工における工具のバネの量が十分に大きくなり、送りトラバースの開始時の方が終了時よりも大きな穴が加工されることになります。言い換えれば、テーパー穴が加工され、その最大径は切削開始点となります。したがって、切削を穴の前面から背面へ進めると、穴の背面が最小径となり、逆に、切削を穴の背面から前面へ進めると、前面が最小径となります。このようにして生じるテーパー量（言い換えれば平行度からの誤差）は、穴の長さに比例して明らかに増加します。

このテーパーを回避するには、仕上げ切削用のレストのスライドをしっかりと固定し、研磨後の工具で穴を通して仕上げ切削を行い、その後、工具を後退させる必要があります。ただし、穴を大きくしすぎないように注意する必要があります。

ボーリング工具は、最終切削が穴の奥から手前に向かって行われる場合、より滑らかな切削が可能になり、ビビリも少なくなります。その理由は次のとおりです。工具が送り込まれるとき、切削のひずみまたは圧力は、押し込まれる鋼材を部分的に圧縮し、部分的に曲げる方向になりますが、反対方向に送り込まれると、工具は切削に向かって引っ張られ、ひずみは鋼材を伸ばす方向になります。このため、工具はより抵抗力が高くなり、振動してビビリを起こしにくくなります。

しかしながら、ボーリング工具は切削部から飛び出す可能性があるため、穴を仕上げるには標準的なカッター、リーマ、またはビットを使用する方がはるかに望ましい。この場合、ボーリング工具は[I-287] 穴を粗く削り出し、真円に仕上げるために使用され、仕上げ用のカッターまたはビットのために細かい切削面を残し、刃先の摩耗を最小限に抑える。この目的をさらに達成するために、カッターまたはビットは低速で粗い送りで使用すべきである。

カッターやビットが手元にない場合は、ツールホルダーが望ましい。その形状は、穴を開ける対象の性質、あるいは直径によって決まる。いずれの場合も、ツールホルダーの直径が、穴を開ける対象と干渉しない程度に穴の直径にできるだけ近い方が、最良の結果が得られる。これは、ホルダーの剛性がツールの剛性よりも大きいためである。

大型の作業においては、工具ホルダーが望ましい。なぜなら、工具が短いため、鍛造、取り扱い、研磨が容易になるからである。

例えば、断面が2インチ四方の工具ホルダーに、断面が1インチ× 3 / 4インチの工具を収納する場合、小さな工具のみを鍛造、研磨などする必要がありますが、ホルダーがない場合は、同等の剛性を得るために、工具の断面をホルダーと同じにする必要があります。

図1118
図1118。

図1118には、2～4インチまたは5インチの穴に適したボーリングツールホルダが示されている。図中、aは、端部bがスライドレストのツールポストに嵌合するように成形された丸棒を表し、端部cdの直径に沿って短いツールを受け入れるための溝が設けられている。溝とツールは、正方形またはV字型にすることができ、ツールはくさびによって固定される。図のように端部bを成形する代わりに、（スライドレストヘッドにツールポストの代わりにクランプが設けられている場合は）バーを直径方向に対向する2つの平面で保持することもできることは明らかである。

図1119
図1119。

図1120
図1120。

直径の大きい穴の場合は、図 1119に示すようなホルダーを 使用する必要があります。ホルダーは角棒で、工具は2 本の止めねじbによってボックスa a内に保持されます。直径が小さい穴、例えば 1 1/2 インチ未満の穴の場合は、工具ホルダーが特に望ましいです。なぜなら、ボーリング工具を工具鋼から鍛造すると、その長さが決定され、さまざまな深さの穴に適した工具を用意するには、さまざまな長さの工具が多数必要になるからです。たとえば、直径 1 インチ、深さ 4 インチの穴に適したボーリング工具を鋼材から鍛造するとします。この場合、鋼材は切削端から少なくとも 4 インチの距離まで円形に鍛造する必要があり、そのような工具をたとえば深さ 2 インチの穴に適用すると、切削刃が工具ポストから少なくとも 2 インチ以上突き出てしまい、作業に必要な強度よりも弱い工具を使用することになります。さまざまな深さの加工に1つの工具を使用できるようにしつつ、加工深さが許す限り工具を工具ポストにできるだけ近づけて保持するために、図1120 （ The American Machinist誌から抜粋）のような工具クランプ装置が用いられる。1と2は工具ポストに嵌合して工具をクランプする鋼片で、非常に小さな穴の場合は八角形または円形の鍛造鋼で作られる。工具はクランプを通して必要な距離だけ通すことができ、穴あけに必要な特定の深さに応じて突き出すようにできる。これらのクランプ片1と2は、工具の全長にわたって工具に均等に密着させるべきである。あるいは、より望ましいのは、両端で最もしっかりと密着させることで、工具が切削刃のできるだけ近くでしっかりと把持されるようにすることである。

図1121
図1121。

鋼製の工具の代わりに、図 1121に示すように、円筒状に真円かつ平行に回転した工具ホルダを使用して短い穴あけ工具を保持することができる。図では、aは止めねじbによってホルダcに固定される工具である。ホルダ c には、長手方向に真円に走る線が設けられ、ねじ山に似た細かい溝があり、ピッチは 1/8 インチ、1 / 4インチ、 1 / 2インチなど、インチの端数となるように設定できるため、工具がホルダから突き出ている距離を、測定することなく知ることができる。ただし、このような工具とホルダを使用する場合、止めねじbの存在により、穴が加工対象物を完全に貫通しない限り、工具を使用することはできない。

このような工具保持バーには、図1120に示すようなクランプ装置が必要であり、クランプ装置の位置は工具ポストを通して多かれ少なかれ設定することで、作業に合わせて調整できることは明らかです。

図1122
図1122。

ボーリング工具のたわみがワークの穴に及ぼす影響は、ワーク内でのボーリング工具の高さによって決まります。図1122のように工具がワークの水平中心より上にある場合、垂直方向のバネによって工具が切削部から離れ、穴がそれに応じて小さくなります。また、工具は摩耗が進むにつれて鈍くなるため、より大きくバネします。[I-288] 各工具の移動の後端で、穴の最後の切削端を最小径のままにする。

図1123
図1123。

一方、図1123のように工具が水平中心より下にある場合、垂直方向のばねは切削量を増やす方向に作用し、工具の摩耗によるばねのテーパー効果を相殺します。さらに、工具が水平中心より下にある場合、上にある場合よりも切削屑が曲がりやすくなります。これは、工具の背後にある金属による支持が少なくなるためです。したがって、小さなワークに使用するボーリング工具の切削刃は、ワークの水平中心より下にある方が常に望ましいと言えます。ただし、例えば6インチ以上の穴を持つ大きなワークの場合、切削または切削による曲げによって影響を受ける円周の長さにおける穴の曲がりは非常に小さいため、工具の高さはそれほど重要ではありません。

頑丈なボーリング工具を使用できるようにするため、切削刃を中央より下に保つために、図1123に示すように、工具の上面を凹ませてもよい。

図1124
図1124。

図1125
図1125。

図1124および1125には、平行穴加工に最適なアタッチメントが示されています 。このアタッチメントでは、クロススライドaに ブラケットbが固定されており、ブラケットbには複数のブッシュcをはめ込むための穴が開けられています。ブッシュcの穴は、さまざまな直径のボーリングバーまたはリーマdに合わせて作られています。ブラケットのハブは片側が分割されており、ボルトeでブッシュcに閉じてしっかりと固定できるようになっています。ブッシュもfで分割されています。ブラケットbにはテーパーピンgが設けられており、これによりブラケットbがスライド上の所定の位置に固定され、ブッシュcが旋盤の中心線と平行になるようにします。また、ブラケットbにはネジhが設けられており、クロススライドにしっかりと固定され、ガタつきや緩みによる動きを防ぎます。

ブラケットを調整してバーを固定すると（ネジ eで）、旋盤キャリッジは通常の方法でボーリングツールを切削箇所に送ります。ここで、図に示すように、プーリー pに穴を開ける必要があるとします。ボーリングツールまたはリーマの切削端がハブの長さ分だけ突き出るように設定し、それ以上突き出ないようにすることで、作業の性質上、バーがプーリーハブにできるだけ近い位置で保持され、支持されます。リーマのサイズごとに個別のブッシュを用意する必要はありません。複数のサイズのバーの本体が 1 つのサイズのブッシュに適合する可能性があるためです。特に、各サイズのブッシュ用のリーマのセットの最小サイズがブッシュの穴径と同じになるように作られている場合はなおさらです。その場合、リーマをブッシュを通して必要な距離までスライドさせることで、セット全体を必要な深さの穴を開けるように調整できます。工場に複数の旋盤がある場合、各旋盤には独自のブラケットbがあり、これらのブラケットはすべて同じブッシュを受け入れるように穴が開けられており、したがって同じボーリングバーまたはリーマが使用できます。

図1126
図1126。

このようなブラケットやスタンドは、図1126に示すようなヘッドを持つ棒を支えるために使用でき、各アリ溝には切削工具が取り付けられ、錬鉄や鋼の加工では、図のようにこれらの溝を棒の軸に対して角度をつけて配置することで、各カッターに前縁の傾斜を与え、切れ味を高めることができる。

旋盤加工用ボーリングバー。—旋盤加工用ボーリングバーには2種類あります。1つはバーの長さに沿ってカッターが固定されているタイプ、もう1つはワークに沿って移動するヘッドにカッターが保持されているタイプです。前者は[I-289] 最も望ましくないのは、切削開始時に切削工具の片側に、切削終了時に反対側に切削工具を配置する必要があるワークの長さの2倍以上の長さが必要となるためです。しかし、工具を載せたヘッドをバーに沿って移動させるには、バーの内側または外側に送りねじが必要です。内側に送りねじを配置すると、そのスペースを確保するために除去される金属によってバーが弱くなります。また、小さな穴には送りねじのためのスペースがありません。したがって、小さな穴には固定切削工具を備えたソリッドバーが使用され、バーをあまり弱めることなくヘッドのためのスペースを確保できるほど大きな穴には、移動ヘッドに保持された工具が使用されます。ボーリングバーは両端から駆動するのが最適です。

「ボーリングバーは、機械工場で最も重要な工具の一つです。なぜなら、ボーリングバーが行う作業は非常に高い精度が求められるからです。また、ボーリングバーは製造コストが高く、工場の広いスペースを占めるため、できるだけ多くのサイズの穴に対応できる1種類のサイズのボーリングバーを作る必要があります。そのためには、ボーリングバーを徹底的に剛性の高いものにする必要があります。この目的を達成するには、鋳鉄を材料として使用し、十分なベアリングと密着した嵌合が必要です。鋳鉄は錬鉄ほど容易にはたわんだり変形したりしないからです。しかし、旋盤センターがはまるセンターは、鋳鉄製の場合、切削によって位置がずれやすく、ボーリングバーが真円から外れてしまう可能性があります。したがって、ボーリングバーの両端に穴を開けてタップを切り、錬鉄または鋼鉄製のプラグをねじ込むのが常に望ましいです。プラグは、緩まないようにしっかりとねじ込む必要があります。センターは、十分な表面積を確保するために、十分に穴を開け、比較的大きなサイズにする必要があります。摩耗が少なく、バーの重量をしっかりと支えることができる。センター周辺の端面は、センターが高い側から摩耗するのを防ぐため、完全に正確に削り出す必要がある。片側がもう一方よりも高い場合、摩耗が進むからである。[16]

[16]『完全実用機械工』より。

図1127
図1127。

図1128
図1128。

小型のボーリングバーの一般的な形状は、図 1127に示すとおりです。aは バー、d は旋盤センター、b は バーのスロットまたはキー溝を通過するカッター、c はカッターをバーに固定するためのテーパー状のキー (カッターの後端も同様) です。カッターがバーに取り付けられ、ボーリングする穴と全く同じサイズであれば、バー内でまっすぐに立つ必要があり、両端で切削できるため、片方の刃だけが切削する場合よりもワークを 2 倍の速さで送り込むことができます。カッターを正確にセットしやすくするために、キー溝の両端のバーに平らでわずかにテーパーのついた面をやすりで削り、図 1128 に示すようにカッターに凹部をやすりで削る必要があります。凹部はaで示され、b はカッターの直径を形成します。バックオフはcで示されており、そこから、切削作業は バックオフで示されている範囲を超えてエッジbに沿ってではなく、エッジcによって行われていることがわかります。凹部はテーパー状にし、バーにヤスリで削られた平らな部分にぴったり合うようにする必要があります。このようなカッターは、調整が必要な場合は、凹部aを設けずに、平らなままにして、バーの片側に突き出して必要なサイズの穴を切削できるようにする必要があります。ただし、凹部を使用して、任意のサイズの穴に合う十分な数のカッターを用意する方がはるかに好ましいです。なぜなら、既に述べたように (この場合、2 つの切削刃が作業を行う)、1 つの切削刃のみが作動する前者の場合よりも、ワークを 2 倍の速さで送り込むことができるからです。

図1129
図1129。

ウィリアム・セラーズ社は、図1129に示すように、同社の有名な自動車用ホイールボーリングバーマシンのカッターを製造しており、底面、すなわち平らなエッジが切削を行います。この方法により、バーをはめ込むための凹部は、工具を研磨しても深さが減ることはありません。工具は、図中の網掛けされていない部分で示されているように、下面の両端を研削することによって研磨され、切削部分が研削によって斜めになった後の方が、カッターの性能が向上すると言われています。

このカッターは両端が硬化処理され、中央部は軟らかいままになっているため、必要に応じて中央部の軟らかい金属を曲げたり伸ばしたりすることで、標準サイズに戻すことができます。このカッターは、50mmから250mmまでの自動車用ホイールを、サイズを大幅に縮小することなく穴あけ加工できます。

図1127に示すバーには、ワークの端面を面取りする際に便利なように、長さ方向に複数のスロットまたはキー溝を設けることができる。ワークはカッターに送られるため、バーの長さはワークの長さの少なくとも2倍でなければならないことは明らかである。これは、ボーリング加工の開始時にはワークがカッターの片側にあり、加工終了時にはワークが反対側にあるためである。このようにして必要となるバーの過剰な長さは、このタイプのボーリングバーがたわみやすいという点で、主な欠点となっている。バーの長さの中央付近には、ボーリングバーの長さに比例してできるだけ長い穴を加工できるように、必ずキー溝、スロット、またはカッター溝を設けるべきである。また、ワークの端面を面取りするために、バーの両端にもキー溝またはカッター溝を設けるべきである。

図1130
図1130。

ボーリングバーを端部の面取りを必要としない作業にのみ使用する場合は、カッター、スロット、またはキー溝を、作業に最適な位置にバーの長さに沿って配置する必要があります（バーの長さはできるだけ短くすることが望ましいことを念頭に置いてください）。また、図1130に示すように、バーは中央から両端に向かってテーパー状になっている必要があります。これにより、バーは重量に比例して強度が増し、切削時の圧力やたわみ傾向に対する耐性が向上します。aの平行部分は駆動クランプを受け入れるためのものですが、クランプの代わりにその端に鋳造されたラグが使用される場合もあります。

棒材単体では大きすぎて穴あけができない穴の場合、工具保持ヘッドが設けられ、これはロックキーによって棒材に固定される場合もあれば、棒材に設けられた送りねじによって棒材に沿って送られる場合もある。

ヘッドをバーに固定する場合、バーは加工対象物の穴の2倍の長さでなければなりません。これは、加工対象物が切削開始時にはヘッドの片側にあり、切削終了時には反対側にあるためです。したがって、バーがヘッドの両端にあるベアリングを介してスライドしない限り、スライド式または送り式のヘッドが最も短く、したがって最も剛性が高いため好ましいと言えます。

図1131
図1131。

図1131は、シリンダー内で動作する固定ヘッド付きバーと3つの切削工具を示しています。工具aが低い部分に当たって切削ができなくなると、ヘッドの反対側にある工具bとcにかかる圧力によってバーがaの方向に跳ね返り、真円でない穴や穴ができてしまうことがわかります。したがって、4つの工具を使用する方が好ましいことがわかります。

図1132
図1132。

図1133
図1133。

[I-290]図1132は 4つのカッターを備えた棒の側面図であり、図1133は円筒内に収められた同じ棒の端面図である。いずれのカッターも切削能力を失った場合でも、それに直角に配置された2つのカッターが棒を安定させることがわかる。

図1134
図1134。

カッターがヘッドから離れた位置にある必要がある場合、カッターをヘッド内で放射状に配置するのではなく、図1134のように配置すると、バーはより安定して動作します。これにより、カッターは押し込まれるのではなく、引っ張られて切断されます。

図1135
図1135。

図1135には、Wm. Sellers and Co.社が水平円筒ボーリング盤に採用している優れたボーリングバー固定ヘッドが示されています。ボーリングヘッドはaで分割されており、ボルトbによってバーdにしっかりと固定したり、簡単に緩めてバーに沿ってスライドさせたりすることができます。ヘッドにはカッターc（最新のバー設計では4つ）が設けられており、これらは放射状のスロットeに嵌合します。これらのカッターはgのクランプとナットによってヘッドに固定されています。

図1136
図1136。

図1136は、送りねじによって送り込まれるスライドヘッドを備えたボーリングバーを示しており、その先端には旋盤のデッドセンター上のギアまたはピニオンに噛み合うピニオンが取り付けられている。

図1137
図1137。

鍛鉄、鋳鉄、鋼、または銅のボーリングバーの荒削りに使用する工具は、わずかな前縁傾斜角を持ち、切削角は図1137のaの位置にあるべきである。

図1138
図1138。

カッターを特定の直径の穴にのみ使用する場合は、図1138に示すように、端部bにクリアランスをほとんど、あるいは全く設けない方が安定して動作しますが、異なる直径の穴に使用する場合は、これらの端部にクリアランスが必要であることは明らかです。同じ工具を荒削りと仕上げ削りの両方に使用できます。

図1139
図1139。

仕上げ切削中にバーが震える場合に備えて、リップまたはトップレーキを研削して面を水平にする必要があります。 [I-291]バーが用途に対して細すぎるために、まだビビリやガタつきが発生する可能性がある場合は、バーの回転数を毎分減らし、送りをできるだけ粗くして、一定時間内に最良の結果を得るのが最善です。バーの長さが長すぎたり、小さすぎたりして、バーが跳ね上がるのを防ぐのが難しい場合は、図 1139のように、刃先がなく、切削面が小さいカッターを作成し、図のように角 aを面取りする必要があります。このような条件下では、工具がビビリや切削中に跳ね上がる可能性は最も低くなります。

カッターの切削角の形状は、クリアランスまたはレーキの位置によって決まります。直径を形成するエッジにクリアランスがなく、切削が端のエッジで行われる場合、カッターの角は四角形、わずかに丸みを帯びた形、または面取りされた形になります。しかし、図 1137 のカッターに示すように、カッターの外側または直径エッジにクリアランスがある場合は、切削角を面取りまたは丸めなければなりません。そうしないと、粗削り時にガタつき、中程度の切削時にビビリが発生します。原理としては、図 1139 に示すように、カッターの前面エッジを面取りすると、特に真鍮加工の場合、ガタつきやビビリの発生を大幅に抑制できるということです。

例外的な場合にボーリングバーのばねを防ぐために講じることができる唯一の他の対策は、ワークの両端にベアリングを設けることです。例えば、ワークの端に4枚の鉄板をボルトで固定し、両端をバーに合うようにくり抜き、バーにわずかに接触するように調整します。こうすることで、バーはプレートによってばねられることはありませんが、バーが真円からずれようとする場合は、プレートのくり抜かれた端との接触によってそれを防ぐことができます。プレートのくり抜かれた端は広いベアリングを持ち、十分に潤滑されている必要があります。

機械のジャーナルの遊びやその他の原因により、ボーリングバーが穴あけ開始時にガタガタと音を立て、切削が進みカッターがワークに広く接触するにつれて徐々に音が止まることがあります。特に、直径エッジにクリアランスのないカッターを使用している場合にこの現象が起こりやすくなります。なぜなら、そのようなカッターが穴に少し入るとすぐに、直径エッジ（穴にぴったりとフィットしている）がガイドとして機能し、カッターを安定させるからです。しかし、カッターにクリアランスがある場合、唯一考えられる理由は、工具またはカッターの切削刃が繊維状のエッジを失うとすぐにガタガタ音が止まることです。この問題に対する自然な解決策は、オイルストーンを塗布することのように思えますが、これは効果がないか、あるいは事態を悪化させる可能性があります。実際、研磨後の工具の刃先を柔らかい木片にこすりつけ、最初の2、3回転の切削時に工具に油を塗布する方がはるかに良い方法です。油を塗布することで、ボーリングバーのわずかなビビリ音は解消されることが多いのですが、油を塗布して切削した場合と油を塗布せずに切削した場合では直径や穴径が異なり、後者の方がわずかに大きくなるため、可能であれば油を塗布することは避けるべきです。

したがって、使用するカッターの形状を決定する考慮事項は次のとおりです。一定で不変の穴に使用するカッターは、直径方向の縁にクリアランスを設けず、端面のみで切削を行います。直径の異なる穴に合わせて調整するカッターは、端面と直径方向の縁にクリアランスを設けます。真鍮に使用する場合は、切削角を丸め、切削刃にリップを設けません。錬鉄に使用する場合は、カッターにリップを設け、作業中は油または石鹸水を供給します。鋳鉄に使用するカッターには、わずかなリップを設ける必要がありますが、棒の細さやその他の原因でガタつきが生じる場合は、リップや前縁の傾斜を設けません。

図1140
図1140。

旋盤でチャックして回転させる穴あけ加工、例えば機関車の車軸箱のような加工において、図1140に示す棒は優れた工具である。aはカッターヘッドを表し、棒d dに沿って密着して摺動する。カッターヘッドにはカッターb、b、 bが設けられており、これらは図に示すキーによってヘッドaに設けられた溝に固定される。棒d dは、摺動ヘッドに適合するように、一部にねじ山が切られており、残りの部分は平滑である。一方の端はレンチを受け入れるために四角形になっており、このレンチは旋盤のベッドに接して、棒が旋盤センターf 、 f上で回転するのを防ぐ。旋盤センターf 、 fは、棒を旋盤に固定する。g 、 g 、 gは平滑ワッシャーであり、摺動ヘッドaがかなりの横方向の移動を必要 とする場合に、棒のねじ山部分と平滑部分との間の距離を補うために設けられている。 摺動距離に応じて、使用するワッシャーの数は増減する。ヘッドを動かす必要があります。これらのワッシャーの端は、バリが発生しにくいように面取りされています。カッターに送り込むには、ナットhをレンチで締めます。

「カッターヘッドaの穴には2枚の羽根が設けられており、これらはバーddに設けられた溝の中を摺動することで、ヘッドがバー上で回転するのを防ぐ。このバーは剛性が高いため、通常のボーリング工具では不可能なほど深い切削が可能であり、さらに4つのカッターがあるため、単一の工具やカッターを使用する場合の4倍の速さで送り込むことができることは明らかである。ただし、各カッターが半径方向に正確に突き出るようにカッターを配置し、それぞれの切削深さが等しくなるように、あるいは実質的に等しくなるように注意する必要がある。そうしないと、1つのカッターのみを使用した場合よりも送り速度が速くなることはない。」[17]

[17]ローズ著『完全実用機械工』より。

図1141
図1141。

標準サイズの穴に使用する場合、カッターは、図 1141に示すように、ヘッドに設けられた溝に収まる突出した羽根付きで作ることができます。図 1141 は、ナットとワッシャーを取り外したボーリング バーとヘッドを示しています。a 、aはカッター、b はバー、c は スライド ヘッド、d、d はカッターをヘッドに固定するキーを表します。カッターは所定の位置に取り付け、それぞれの位置に印を付ける必要があります。キー溝の半径がバーの中心からわずかにずれていても、製造時に旋削された溝に常に配置すれば、使用時にも正確になります。複数のカッターセットを取り付けて標準サイズに旋削することで、穴のサイズの正確さを常に確保でき、送りも非常に速く行うことができます。

図1142
図1142。

[I-292]ボーリング加工には、図 1142に示す形状のバーが使用されます。ボーリング加工は旋盤のキャリッジまたはサドルに取り付けられ、ボーリングバーに送られます。図にはバーの作業端のみが示されており、バーのシャンクステムまたは本体は、切削屑に容易にアクセスできるように直径が小さくなっています。カッターは文字a、 a、aで示される位置に配置され、背面に非常に薄い紙を詰めることで、バーの軸からの距離が慎重に調整されます。ご覧のとおり、カッターは 3 つずつ 2 組に配置されており、最初の組がほぼすべての作業を行い、2 番目の組は主に、1 回のボーリング加工でもわずかではあるものの無視できない程度に発生する切削刃の摩耗による穴のサイズの誤差に対する安全策として追加されています。カッターの後には、穴に正確に適合するように作られた 6 つのガイドバー ( b b b ) が螺旋状に配置されています。これらの長さが十分で、かつ完全に嵌合していれば、カッターは直線的にしか進まないことは明らかである。カッターの螺旋状の配置は、バーを安定させ、前方に傾斜させるために用いられる。

図1143
図1143。

ボーリングバーまたはアタッチメントを使用したテーパー穴あけ。—テーパーの度合いが非常に大きい場合は、図 1143のように、ライブセンターをチャックプレートにボルトで固定することで、任意のテーパーの穴あけが可能になります。スターフィードの代わりに、デッドセンターにaのようにギアを固定し、フィードスクリューにbのように別のギアを固定することで、ギアフィードを実現できます。切削工具は、旋盤センターの線から最も遠い、スライドヘッドの側面に置かなければなりません。

図1144
図1144。

図1144に示すように、チャックでワークを保持した状態でバーをセットすれば、小さな穴を容易にテーパー状に加工できます。ヘッドhには切削工具が取り付けられており、ヘッドがバー上で回転しないように、スプラインs に突き出た羽根が付いています。バーの回転を防ぐため、バーの端fはレンチを差し込めるように四角形になっています。ヘッドはバーにねじ込まれたナットnによって供給されます。w 、w、 w 、wは、ヘッドがワークの開口部に近づいたときにナットnをねじ山の端に合わせるためのワッシャーであり、その数はワークの深さに応じて決まります。このようなバーは、ツールポストに保持された工具よりも剛性が高いです。

図1145
図1145。

旋盤のデッドセンターを上にセットする代わりに、図 1145 のようにバーを上にセットすることもできます。この場合、ボーリング工具はスライドヘッドtに保持され、先端に星形送り機構を備えたねじによって送られます。b には、バーの端面をスライドし、バーに沿って移動可能なブロックがあり、端面図 (図 1146)に示すねじによってテーパーの度合いを調整できます。nは、b を調整された位置に固定するためのナットです。

図1146
図1146。

この場合、加工対象物は旋盤のキャリッジにボルトで固定する必要があり、工具は切削箇所に送られ、加工される穴の最​​大端は旋盤の主軸側に位置することになります。

図1147
図1147。

しかし、図1147のようにバーを回転させ、ワークをチャックに固定し、バーのデッドセンター端を固定したまま、送りねじfによってスライドヘッドを切削部に送り込むこともできます。

図1148
図1148。

スライドヘッドの安定性を高めるために、[I-293]図1148に示すように、 長めのスリーブが設けられており、これは、点線で示されているように、バーbのヘッド端hに嵌合する長いスリーブである。短い切削工具cは、 hの端にある止めねじ、またはくさびによってhに固定することができる。バーは、切削時と同様にテーパー穴をあけるために折り曲げることができ、スライドヘッドは、工具レストの上部に置かれた駆動具によって回転が防止され、工具ポストに固定された工具によって押されることで、自動送り機構が作動する。

図1149
図1149。

ボーリングバーをテーパー加工するためにセットすると、旋盤センターがワークセンターに適切に固定されないため、ワークセンターが過度に摩耗し、片側が他方よりも摩耗しやすくなり、その結果、バーが真円から外れ、加工されるテーパーが変わってしまうことは明らかです。しかし、図1149の断面図に示すように、バーの両端にボールアンドソケットセンターを取り付けることで、これを防ぐことができます。バーに球状の凹部を切り出し、球状の部品をこの凹部に嵌め込み、図のようにキャップで固定します。この装置はジョージ・B・フット氏によって設計されました。

図1150
図1150。

ダブルテーパーのボーリング。—ジャーナルベアリングの軸方向の遊びを防止することが不可欠な場合、図1150に示すジャーナルの形状が使用されることがあり、そのためジャーナルベアリングを適合させるためにボーリングする必要があります。

図1151
図1151。

図1152
図1152。

図 1151 は、このようなジャーナル用のベアリング ボックスを表しており、真鍮a、bは、図示のようにボックスの外側に嵌合するフランジを備えています。このような作業を行う通常の方法は、旋盤のフェース プレートにボックスをチャックし、真鍮の面にある円 (設定のためにマークされている) でボックスを真円に設定し、旋盤のツール ポストにスクライビング ポイント ツールを置き、ボックスを回転させて円をポイントに正確に合わせることでボックスを一方向に設定し、次にボックスのフランジを旋盤のフェース プレートと平行に設定してボックスを反対方向に真円に設定することです。次に、ボックスを片側から半分まで穴あけし、フェース プレート上で回転させ、再設定して残りの半分を穴あけします。こうして、スライド レストのテーパーを変更する必要はありません。しかし、この計画は面倒で厄介なものです。フランジが突き出ているため、フランジと旋盤のフェース プレートの間に平行な部品を配置して接触しないようにする必要があるからです。また、鋳造品の面はスライドウェイと平行ではない可能性があり、平行に削られていない限り平行にならないため、紙やブリキなどの詰め物片をフェースプレートに合わせて配置してウェイを真円にしなければならず、設定が面倒で難しくなります。しかし、図1152 に示すように、2 つのテーパーを 1 回のチャッキングで穴あけすることができます。図では、a は旋盤チャックを表し、b はその上にチャッキングされたベアリングの断面図であり、c、cは平行な部品です。ここで、点線dおよびeで示されているように、円錐の前端と片側の平面が、円錐の後端の円錐の平面とちょうど反対の直径で平行になっていることがわかります。旋盤レストの上部スライドをこれらの線と平行に設定すれば、 fからgで示されるように、穴の前面から中央まで工具を送り込むことで前端を穴あけでき、次に、旋削工具を上下逆さまにして、hからjまでの線に沿って移動または送り込むことで、旋盤レストの位置を変えたり、一度セットした後にボックスをチャックしたりすることなく、ダブルコーンの後半部分を穴あけできます。

旋盤の切削工具の最適な回転速度と送り速度を検討する際には、ボーリング工具の回転速度が[I-294] 切削速度は、外径に使用される工具の切削速度よりも常に小さく、工具が回転し、加工物が静止している場合、切削速度は最小で、1分間に18フィートを超えることはめったになく、送り速度は、特に鋳鉄の場合、最大となる。

一人の作業員が担当する機械や旋盤の数によっては、作業員が複数の旋盤、あるいはそれ以上の数の旋盤に対応できるよう、切削速度や送り速度を実際よりも低く設定することが望ましい場合がある。以下の説明では、外部作業と一人の作業員が一台の旋盤を担当する場合について言及している。

旋盤工具の最も望ましい切削速度は、工具の保持の剛性、工作物の剛性、切削の目的（金属を除去するか、仕上げと平行度を得るかなど）、金属の硬度と工具の頑丈さ、切削する金属の種類、再研磨せずに切削を行うために工具が必要とする長さによって異なります。工具と工作物の剛性が高いほど送りは粗くできますが、工作物の真直度と滑らかさが求められるほど送りは細かくする必要があります。荒削りでは、余分な金属をできるだけ早く除去し、仕上げ切削のために工作物を準備することが目的であるため、時間を節約できるのであれば、工具を取り外して再研磨することに異論はありません。たとえば、ある速度と送りで、工具が工作物に沿って 12 インチの切削を 20 分で行い、その後工具を再研磨する必要があり、それに 4 分かかるとすると、得られる作業は 24 分で 12 インチの旋削になります。しかし、回転速度を例えば半分に落とすと、工具が再研磨を必要とするまでに24インチの切削が可能になると仮定すると、旋盤1回転あたりの工具の移動速度は同じままで、1フィートの長さのワークを加工するのに（実際の切削時間で）2倍の時間がかかります。2フィートの長さのワークで比較すると、高速回転では、実際の切削時間40分で24インチ加工でき、工具を2回研磨するのに10分かかるため、合計で50分で24インチ加工できます。低速回転では、24インチ加工するのに80分かかります。

したがって、この場合、旋盤を非常に高速で回転させ、1フィートの移動ごとに工具を研磨する必要があるようにするのが得策です。しかし、仕上げ切削の場合は、工具を再研磨せずに切削を全長にわたって行うことが不可欠です。これは、工具を正確な直径に再設定するのが難しいためです。このことから、仕上げ切削は必ずしも切削速度を遅くする必要があるという結論に至りません。なぜなら、切削が軽いため、通常は逆のことが当てはまるからです。しかし、加工対象が長い場合は、仕上げ切削の切削速度を十分に遅くして、工具が研磨せずに加工対象全長にわたって切削できるようにする必要があります。ただし、これは作業者が状況に応じて判断しなければならない事項です。特殊用途向けに設計された工具、特に鋳鉄製の加工物の場合、加工対象物が剛性であるため、工具を非常に剛性高く保持することができ、切削刃が切削作業を行う時間が短縮され、切削速度を下げても最大の加工効率が得られるため、非常に粗い送り速度を大いに活用できます。ただし、加工面は厳密には滑らかではなく、工具痕の上部で測定した直径、あるいは可能であれば工具痕の下部でも測定した直径が正しい値になるように加工できます。

以下の切削送り速度表では、金属の硬度が通常のレベルであり、工具も加工物も過度にたわんだり変形したりしない条件であり、工具は再研磨せずに少なくとも 12 インチの切削を行う必要があると想定しています。ただし、12 インチは連続切削とみなされます。これは、工具が冷却される時間があるため、短い切削では同等以上の切削が可能になるためです。したがって、加工物の長さが 2 インチで、1 つの加工物を旋盤から取り外し、別の加工物を旋盤にセットする間に工具が冷却される時間があれば、12 インチの連続切削を行う場合よりも切れ味が損なわれることなく、おそらく 12 個の加工物を旋盤に加工できるでしょう。ここに示されている送り速度は、通常の方法で旋盤センター間に加工物を固定した場合のものです。

切削速度と送り速度。
錬鉄用。
加工
直径（
インチ） 粗削り
。1分
あたりの切削速度（フィート） 。
荒削り
。
旋盤の毎分
回転数。
送り速度は、工具の移動量1インチあたりの
旋盤
回転数で表されます。

仕上げ
切削。
旋盤の毎分
回転数
。 仕上げ
切削。
旋盤の1インチあたりの
回転数
、
工具の移動量。
1/2​​ 40 305 30 305 60
1 35 133 30 133 60
1 1/2​​ 30 76 30 76 60
2 28 53 25 53 60
2 1/2​​ 28 42 25 42 50
3 28 35 25 35 50
3 1/2​​ 26 28 25 30 50
4 26 24 20 26 50
5 25 18 20 21 50
6 25 15 20 16 50
鋳鉄。
1 45 163 30 163 40
1 1/2​​ 45 135 25 135 30
2 40 76 25 76 25
2 1/2​​ 40 61 20 61 20
3 35 44 20 50 16
3 1/2​​ 35 38 18 43 16
4 35 33 18 38 16
4 1/2​​ 30 25 16 28 14
5 30 22 16 26 14
5 1/2​​ 30 20 14 24 12
6 30 19 14 22 12
真鍮。
1/2​​ 120 910 25 910 40
3/4​​ 110 556 25 556 40
1 100 382 25 382 40
1 1/4​​ 90 275 25 275 40
1 1/2​​ 80 203 25 203 40
1 3/4​​ 80 174 25 174 40
2 75 143 25 143 40
2 1/2​​ 75 114 25 114 40
3 70 89 25 89 40
3 1/2​​ 70 76 25 76 40
4 70 66 25 66 40
4 1/2​​ 65 55 25 55 40
5 65 50 25 50 40
5 1/2​​ 65 45 25 45 40
6 65 41 25 41 40
工具鋼。
3/8​​ 24 245 60 245 60
1/2​​ 24 184 60 184 60
5/8​​ 24 147 50 147 60
3/4​​ 24 122 40 122 60
7/8​​ 20 87 30 87 60
1 20 76 30 76 60
1 1/4​​ 20 61 25 61 50
1 1/2​​ 18 45 25 45 50
2 18 34 25 34 50
2 1/2​​ 18 27 25 27 50
3 18 22 25 22 40
3 1/2​​ 18 19 25 19 40
4 18 17 25 17 40
4 1/2​​ 18 15 25 15 40
これらの切削速度と送り速度は、平均的な条件下で達成できる最高値として示されているのではなく、容易に達成可能であり、熟練した職人が実際に使用している値として示されています。加工対象物が小さくなるほど速度が速くなることがわかりますが、これは直径が小さくなるにつれて一定の長さあたりの加工面が少なくなるという理由だけでなく、既に説明したように、切削深さが同じであれば、小さな加工物では切削工具を曲げるのに必要な力が少なくなるため、工具にかかる負荷が少なくなるという理由からも実現可能です。

金属を除去する必要がある場合は、切削速度を下げて送り量の増加に工具が耐えられるようにする必要が生じる場合でも、一度に切削する方が良いでしょう。例えば、円周が5フィート、幅が8インチのプーリーの表面から1/4インチ削り取る必要があるとします。切削速度が毎分40フィート、つまり旋盤10回転/分の場合、工具は直径を1/8インチ減らす切削を行うことができます。しかし、速度を毎分約35フィートに下げれば、工具は必要な切削深さ、つまり直径を1/8インチ減らす切削に耐えることができます。[I-295] プーリーの1/4インチ。高速の場合は2回の切断が必要ですが、低速の場合は1回の切断で済みます。したがって、切断深さに関しては、深い切断の方が2対1で有利になります。

加工物の回転速度が低下することによる時間のロスは、当然ながらその低下率に比例し、35対50の比率となる。したがって、旋盤が切削を駆動するのに十分な動力を持っている限り、荒削り加工においては、工具は余分な金属を一度にすべて除去するように設定し、切削速度は切削深さが許す限り速くする必要があることは明らかである。

送り速度に関しては、荒削り加工と仕上げ加工の両方において、条件が許す限り粗く設定することが推奨されます。表に示されている送り速度は、熟練した旋盤工が実際に使用する速度に非常に近い値です。

しかしながら、旋盤と加工対象物に関して同じ条件下であっても、切削速度や旋盤の回転速度に30パーセントもの差が生じることは珍しくなく、小さな加工物では工具の移動速度に50パーセントもの差が生じることもある。そして、ここでいう差とは、無関心な職人と非常に熟練した職人との間の差なのである。

この件に関して（様々な作業場や様々な職人を対象に）いくつかの観察を行ったイギリスの権威者（ウィルソン・ハートネル氏）は、 一定時間内に加工された作業面の面積（平方フィート）を比較すると、100～200パーセントもの差がしばしば見られ、小型フライホイールの加工速度は、特に理由もなく1時間あたり2～8平方フィートと大きく変動することを発見したと述べています。筆者自身も、直径18インチ以下のワークの場合、1分あたりのワーク回転速度に最大20フィートの差があり、旋盤1回転あたりの工具移動速度に最大50パーセントの差があることを観察しています。

切削深さに見合った最大回転速度を維持し、送り速度と切削速度の回転を細かく調整することによってのみ、あらゆる条件下で最大の作業効率を得ることができる。

これまで、作業員の注意は1台の旋盤の操作に限られていると考えられてきたが、実際には、自動送り機構と自動停止機構を備えた旋盤を1人の作業員が複数台同時に操作できるケースが見られる。この場合、送り速度と回転速度を大幅に下げることで、作業員がより多くの旋盤に対応できる時間を確保できる。例として、1人の作業員が複数の自動旋盤を操作する場合の、プラット・アンド・ホイットニー社のタップ・ダイ部門における具体的な事例を以下に示す。

旋盤1号機：直径3/8インチ、長さ1 1/4インチの工具鋼を旋削加工し 、加工物の直径を1/8インチ縮小する。加工物の回転数は毎分125回転。旋盤200回転につき、工具送り量を1インチとする。

旋盤2号機：長さ2インチ、直径1/2インチの工具鋼を旋削加工し、直径を1/8インチ縮小する。加工回転数は毎分100回転。送り速度は、工具移動量1インチあたり旋盤回転数200回転。

旋盤3号機：長さ4インチ、直径7/8インチの工具鋼を旋削加工し、直径を1/8インチ縮小する。工作物の回転数は毎分40回転。送り速度は、工具移動量1インチあたり旋盤回転数200回転。

旋盤4号機：長さ6～8インチ、直径1 3/16インチの工具鋼を旋削加工し、直径を1/8インチ縮小 する。加工回転数は毎分35回転。送り速度は、工具移動量1インチあたり旋盤回転数200回転。

旋盤5号機：長さ8～10インチ、直径2インチの工具鋼を旋削加工し、直径を1/8インチずつ縮小する。旋盤回転数は毎分30回転。送り速度は、工具移動量1インチあたり旋盤回転数200回転。

旋盤6番：長さ5インチ、直径3 1/2インチ の工具鋼を旋削加工し、直径を3/16インチ縮小する。旋盤回転数は毎分19回転。送り速度は、工具移動1インチあたり旋盤200回転。

所定の切削深さで加工物を駆動するために必要な動力は、以下の要素によって大きく異なります。

1. 他の条件がすべて同じである場合の、作品の直径。
2. 他の条件がすべて同じである場合の、金属の硬度。
3. 切削工具の形状に関して、そして—

第4に、切削工具を構成する鋼材の品質と硬度について。

小さな作品において、作品の直径が重要な要素であることは、以下のように示すことができる。

図1153
図1153。

図1154
図1154。

図1153において、wは切断されたワークピースを表し、ワークピース本体から金属が分離する線は、切断深さ（cで示される）を通る点線の部分で表されます。図1154は、より 大きな直径のワークピースに対して同じ切断深さで同様の工具を使用した場合を表しており、切断の点線がはるかに長く、より多くの動力が必要になることがわかります。

図1155
図1155。

穴あけ加工では、これらの影響がさらに顕著になります。図1155において、wを工具t で穴あけ加工するワッシャーとし、工具による切削深さを同じに保ちつつ、加工物の直径を大きくした場合を考えてみましょう。加工物の直径が小さい場合、大きい場合と比べて切削工具の曲げ加工が著しく大きくなり、同じ切削深さを得るためにはより大きな動力が必要になることは明らかです。

図950および952を参照すると、工具の高さによって、一定の切削深さを駆動するために必要な動力が変わることがわかる。ボーリング工具の場合は工具が中心より上にあるとき、外径工具の場合は工具が中心より下にあるとき、削り屑の曲がりが大きくなる。しかし、加工物の直径が約6インチを超えると、ここで挙げたような点においてはほとんど影響がない。

ただし、旋盤や平削り工具で金属を切削する際に必要な動力を考慮する場合、以下の一般的な規則が適用されます。金属が硬いほど、一定重量の金属を切削するのに必要な動力は大きくなります。切削深さが深いほど、一定重量の金属を切削するのに必要な動力は小さくなります。送り速度が速いほど、一定重量の金属を切削するのに必要な動力は小さくなります。外径が小さいほど、また内径または穴あけ加工の直径が大きいほど、必要な動力は小さくなります。

銅は真鍮よりも消費電力が少なく、亜鉛を含む黄銅やその他の真鍮は、錫の含有量が多い真鍮よりも消費電力が少ない。鉛を含む真鍮は、鉛を含まない真鍮よりも消費電力が少ない。鋳鉄は真鍮よりも消費電力が多いが、錬鉄よりは少ない。鋼鉄は錬鉄よりも消費電力が多い。

[I-296]
第12章 ―旋盤加工の例

旋盤加工に関連する技術用語。—旋盤センター間に保持されたワークは、その周囲に接触するように設定された固定点が、ワークが円筒形で回転しているときに、円周全体にわたって、またその長さのどの部分においても、均等な接触度を持つ場合に、真円であると言われます。このような固定点がワークの円周のある部分で他の部分よりも多く接触する場合、それは「真円から外れている」、「真円から外れている」、または真円ではないと言われます。

半径面または側面（時としてこのように呼ばれる）も、固定点が（回転のあらゆる部分で）加工面と均等に接触している場合に真円度が高くなります。

チャックに固定されたワークは、所定の位置に調整されたときに「真直度が設定された」と言われる。

面取りとは、回転中のどの点においても固定点がワーク表面に均等に接するように、ワークから十分な深さの切削を行うことである。

加工物を仕上げるとは、加工物が正確に回転するように十分な深さまで切削すると同時に、金属表面の粗い表面やスケールを除去することである。

荒削りとは、仕上げサイズに近い大きさまで削り落とし、仕上げ加工に必要な金属部分を残して、適切なサイズに仕上げる作業のことです。

作品の表面を加工するとは、その放射状の面から切り取ることである。

放射状の面または表面が凸状である場合、それは丸みを帯びている、 または丸いと言われ、凹状である場合は、中空であると言われます。

半径面が円筒状の平行面に対して直角である場合、それは正方形であると言われます。しかし、テーパー加工においては、半径面がテーパー軸に対して直角である場合に正方形であると言われます 。

外部作業とは、穴や凹部の内部で行われる作業を除く、対象物に対して行われるすべての作業を指します。穴や凹部の内部で行われる作業は、内部作業または内加工と呼ばれます。

ガタつきやビビリとは、工具が加工物を滑らかに切削せず、一連の隆起と凹みを残し、それらが加工物上に規則的なパターンを形成する状態を指します。この場合、2つの部品を合わせたときに、突起部分のみが測定工具、または加工物を覆う面と接触します。

ガタガタ音や振動は、非常に長くて細い円筒面でない限り、穴の内径や放射状の表面で発生することが多く、平らな円筒面で発生することは少ない。また、鉄製品よりも真鍮製品で発生しやすく、錬鉄や鋼製品よりも鋳物で発生しやすい。主な原因は、加工対象物または工具の振動である。

これは、加工対象物の弱点（または支持不足）、工具の弱点、あるいは用途に対して不適切な形状であることによって引き起こされます。したがって、工具の切削面が広すぎるとガタつきが生じ、工具台から遠く離して保持するとガタつきが生じ、使用条件に対して上面が鋭すぎるとガタつきが生じます。

真鍮加工における刃の引っかかりは、図964に示すように、上面の鋭さを弱め、必要に応じてマイナスのすくい角をつけることで、ほぼ確実に解消できます。鉄や鋼の加工においては、できるだけ剛性の高い切削工具を使用し、刃先を工具台にできるだけ近づけ、刃先の長さを最小限に抑えることで、刃の引っかかりを回避できます。

工具に指や重りを置いたり、加工物に油を塗布したりすることで、場合によってはこれを防ぐことができますが、その場合は切削中ずっと油を供給し続ける必要があります。なぜなら、工具は乾燥状態と潤滑状態とでは切削深さが異なるからです。

スクレーパーなどの手工具を使用する場合、工具が薄すぎると衝撃が生じる可能性があります。これを防ぐには、工具台を作業対象物にできるだけ近づけ、作業対象物と工具台の間に革片を挟むと良いでしょう。

旋盤加工の例。—最も単純な旋盤加工は、棒状または短い棒状の金属から切削するもので、これらは小さなチャックに固定するか、旋盤のセンター間に挟んで回転させることができます。

このような加工物は通常、直径が小さく長さも短いため、旋盤のセンター間で加工しようとすると、駆動用のドッグ、旋盤のフェースプレート、およびデッドセンターが邪魔になり、加工が困難になります。そのため、小型のチャックで駆動する方が都合が良い場合があります。

通常は丸線または丸棒を、状況に合わせて適切な長さに切断して作られます。例えば、旋盤のスピンドルが中空の場合は、棒の長さをスピンドルを完全に貫通するほど長くすることができます。そうでない場合は、チャックを通して、可能な限り回転スピンドルの中心穴に挿入します。

いずれにしても、ロッドをチャックから十分に突き出すようにして、チャックから取り外したり、チャック内で動かしたりすることなく、仕上げ加工や切断ができるようにしておくことが望ましい。なぜなら、そのようなチャックは時間の経過とともに摩耗しやすく、その結果、爪がワークをセンターラインに対して完全に同心円状に掴まなくなるため、旋削加工後にワークをチャック内で動かすと、真円度がずれてしまう可能性があるからである。

しかし、ワークにカラーが付いている場合、ロッドから切り離さずに両端をぴったり合うように調整できないことがあります。その場合、切り離した後に修正が必要な場合は、チャックに再度取り付ける必要があり、その際に、正確に回転させるために、チャック内でいくつかの連続した位置で把持する必要があるかもしれません（各試行でチャック内で部分的に回転させながら）。

場合によっては、このようなチャックで駆動できるワークの長さが非常に長いため、片端を支えるためにデッドセンターを使用する必要が生じることがあります。その場合は、各ワークを旋削する前にロッドをチャックから取り外し、デッドセンター側の端にセンタードリルで穴を開ける必要があります。

この種のチャックで小さなワークを駆動することには、特別な利点が 1 つあります。それは、ワークを旋盤から取り外すことなく適合性を確認できるだけでなく、場合によっては、通常であればワークを万力に取り外す必要があるような作業も実行できるということです。たとえば、ワークの端に非常に小さな直径とピッチのねじを切る必要があるとします。その場合、一対のダイスまたはねじプレートをワークに取り付け、ベルトで旋盤を回転させます。ダイスがねじ切りを開始したら、それらを解放して旋盤と一緒に回転させることで、ワークに対してねじ切りが正しく開始されているかどうかを確認できます。

また、加工物の端部を座面に合わせる必要がある場合や、円錐状に旋削する必要がある場合にも、旋盤から取り外すことなく、あるいは後続の加工を行うことなく、加工物を座面に合わせたり、先端まで旋削したりできるという利点があります。一方、円錐状に旋削する場合は、ワークセンターが存在するため、円錐を端部からある程度離れた位置で旋削し、ワークセンターを切り落とす必要があります。

加工物のサイズが大きくなるにつれて、チャックの形状はより強力で強度が高く、負荷に耐えられるように変化しますが、チャックのサイズが大きくなりすぎて、面取り加工と同じくらい邪魔になる場合は、旋盤のセンター間で加工物を旋削する方が良いでしょう。

旋盤センター間で加工を行うには、センターが真円で軸方向に一直線に並んでいること、そして両方のセンターが同じ角度または円錐角に加工されていることが不可欠です。通常、小型旋盤では60°、旋回径が約30インチ以上の旋盤では約70°の角度になります。両方のセンターが同じ角度であるべき理由は以下のとおりです。

ワークセンターは、両者の摩擦により、デッドセンターに合わせて摩耗するのは明らかです。ワークを端から端まで回転させるには、ワークを反転させる必要があります。[I-297] 旋盤の場合、最初の旋削では片方の端が駆動するキャリアまたはドライバーで覆われているため、最初の旋削では片方のワークセンターのみが旋盤センターに合わせて摩耗します。そのため、2回目の旋削でもう一方のワークセンターがデッドセンターに合わせて摩耗し、その摩耗の過程で（常に多少なりとも）位置が移動すると、最初に旋削された部品はもはや真円になりません。この問題を回避するには、最初の旋削でワークをほぼ完成サイズまで削り、旋盤で反転させて反対側の端を旋削するのが適切です。この2回目の旋削では、ワークの両方のワークセンターがデッドセンターに合わせて摩耗しているため、ライブセンターと同じ角度であれば、ワークは両方のセンターに適切に固定されます。そうでなければ、明らかにライブセンターにうまく固定されず、結果としてライブセンター側で多少真円からずれることになります。

平行加工を行う場合、旋盤センターは互いに軸方向に正確に位置合わせされている必要があり、これはライブセンターが正確に回転している場合にのみ可能となります。ライブセンターが正確に回転しない場合、以下のような問題が発生します。

加工対象物の片端のみを旋削する必要があり、ワークドライバーを動かさずに完全に仕上げることができれば、加工対象物は真円になります（ライブスピンドルがベアリング内で真円に回転し、ベアリングに適合していると仮定した場合）。また、ドライバーやキャリアを動かさずに加工対象物を旋盤から取り外して戻す場合も、ドライバーが加工対象物を駆動したときと同じ端で駆動圧力を受けるように配置されている限り、加工対象物は真円になります。したがって、この点だけでも、ドライバーがねじやねじ頭ではなく、後端で駆動されるように加工対象物を旋盤に配置することが望ましいです。しかし、加工対象物を端から端まで旋削する場合は、加工対象物の未旋削端のワークセンターが、加工対象物の中心に対して真円にならないため、真円になりません。

当然ながら、旋盤センターは真円度が求められます。しかし、旋盤にセンターをはめ込む穴が、互いに、そして旋盤の主軸に対して軸方向に真円でなければ、真円度は得られません。これらの穴が真円で、センターが真円に旋削され、挿入前に適切に清掃されていれば、位置調整なしでセンターを所定の位置に取り付けることができます。そうでない場合は、回転主軸の半径方向または端面にセンターポンチマークを付け、回転センターにも別のセンターポンチマークを付けます。こうすることで、旋削加工時とその後の使用時の両方において、これらのセンターポンチマークが互いに正確に対向したときにセンターが真円度を保つようになります。

図1156
図1156。

旋盤の中心を正確に仕上げる最良の方法は、エメリー砥石を使用することです。旋盤によっては、エメリー砥石専用の治具が備え付けられているものもあれば、ツールポストに取り付けるアタッチメントを使用するものもあります。図1156は、 そのようなアタッチメントを示しています。

図aは、ステムa′でスライドレストツールポストに固定されるフレームである。このフレームは、ハンドホイール bにジャーナルベアリングを提供し、ハンドホイールbのシャフトには歯車cが取り付けられている。歯車cは、研磨ホイールeを装着したシャフト上のピニオンdを駆動する。この動作は、明らかに、歯車c、dを介してホイールbを回転させ、研磨ホイールeを駆動することである。

研磨ホイールは、旋盤の横送りねじによって旋盤中心p上で切削深さまで送られ、ノブfを引いたり押したりすることで移動します。この装置のこの部分の構造は次のとおりです。gとhは、フレームaのアームに摺動嵌合する 2 つのブッシュですが、上面に平らな面 iとjがあり、2 つの止めねじk、lの端がこれに接触して回転を防止します。研磨ホイールとギア ピニオンd は固定されており、ピンがgとhを貫通して一緒に保持します。したがって、ノブf は、フレームa内のベアリングg、hを介してブッシュを押したり引いたりし、ピニオンと研磨ホイールが一緒に移動します。したがって、ピニオンdは手動で前後に移動させる必要があり、この移動を可能にするために、その長さが長くなります。ステムaは、横送り線と正確に平行に配置すると、旋盤の中心が適切な角度に研削されるような角度になっている。

図1157
図1157。

図1157は、デラウェア州ウィルミントンのトランプ・ブラザーズ社製のセンター研削アタッチメントを示しています。この装置では、エメリーホイールはベルト動力によって次のように駆動されます。駆動ホイールaは旋盤のフェースプレートにボルトで固定され、スタンドの上部にはオーバーヘッドベルトプーリーが、下部にはエメリーホイールとスピンドルが取り付けられています。このスタンドcはツールポストの上に設置され、 cとツールポストを貫通するバーによって固定されます。そのため、ツールポストの止めねじによってスタンドが所定の位置に保持されます。エメリーホイールのスピンドルの端には送りレバーがあり、これによってエメリーホイールを旋盤の中心に沿って送ることができます。カップピースbは、ホイールaを旋盤のフェースプレート上で容易に真円にするためのもので、 bの一端はaのハブに適合し、もう一端にはデッドセンターが取り付けられ、これをねじ込むことでbがaを所定の位置に 保持します。[I-298] それは旋盤の面板にボルトで固定され、同時に面板の精度を維持する。

センター研削アタッチメントがない場合、旋盤センターは切削工具で真円に仕上げ、工具に水をかけて光沢のある真円の表面になるように仕上げることができます。非常に精密な作業を行う場合は、たとえヤスリが完全に滑らかなものであっても、ヤスリで仕上げてはいけません。ヤスリの跡が旋盤センターとワークセンターの両方に過度の摩耗を引き起こすからです。

デッドセンターは麦わら色に、ライブセンターは青色に焼き入れるべきである。前者は、歪みに耐える十分な強度と摩耗に耐える十分な硬度を持つようにするためであり、後者は、軟化させることなく真円に仕上げることができるようにするためである。

センターを旋削した後、所定の位置にセットしたら、心押し台をベッド上で移動させて、固定センターが心押し台からわずかに突き出ているだけで、回転センターに近接している状態にします。そして、旋盤を最速で運転し、回転センターが正確に回転しているか、固定センターが回転センターと一直線になっているかを目視で確認します。このプロセスを繰り返して、両方のセンターをテストします。

しかし、より正確な検査は中央のインジケーターを用いて行うことができる。

図1158
図1158。

センターインジケーター。旋盤にチャックしたときにセンターが完全に真円になったとき、またはセンターポンチマークとして非常に小さな穴や細い円錐が真円になったときを確認するのが難しいため、センターインジケーターを使用してそのようなテストを行います。その目的は、あらゆる誤差を拡大し、その方向を特定することです。The American Machinistの図 1158 は、旋盤センターをテストするために GB Foote 氏によって設計されたこのツールの単純な形式を示しています。a は、旋盤のツールポストに適合する長さ約 8 インチの鉄片です。b は、プレート c によって a に固定された革製のディスクで、インジケーターの針を保持する支点として機能します。革ワッシャーの弾性と、 a を通過するように示されている穴のおかげで、インジケーターの針は自由に動くことができます。針の皿穴部分が正確に回転しない場合、針先から革ワッシャーまでの距離が革ワッシャーから針の皿穴部分までの距離よりも大きいほど、針先が誤差を増幅することは明らかです。旋盤センターをソケット内で1/4回転させながら、インジケーターで何度かテストを行い、センターが旋盤スピンドルのどの位置でも正確に回転することを確認する必要があります。もし正確に回転しない場合は、誤差を修正するか、センターと旋盤スピンドルの端にセンターポンチで印を付けて、センターが正確に回転する位置を示す必要があります。

図1159
図1159。

革ワッシャーの張力により、ごくわずかな端の調整をしなくても、皿穴が旋盤の中心にしっかりと固定されます。あるいは、 図1159に示す方法でも同じ結果が得られます。これは、CE Simonds氏がThe American Machinist誌に提供した設計です。ホルダーは、図のように片側がボールを受け入れるようにカップ状になっており、もう片側には針が自由に振動できるように皿穴が設けられています。ボールは針の上を容易に滑るように取り付けられており、ボールと固定カラーの間には、ボールをホルダー内の座面に接触させる螺旋ばねがあります。

針の片方の端は、非常に小さな穴や円錐形の凹部を加工するために尖らせ、もう片方の端は、旋盤センターなどの尖ったワークを加工するために皿穴加工を施します。針の皿穴は、旋盤センターよりも鋭角を浅くすることで、針が旋盤センターのまさにその点で接触するようにし、針にセンター穴を開ける必要はありません。ワークに接触させる針の端は、ワークの真度の誤差をできるだけ大きくするために、ボールまたは支点にできるだけ近づける必要があります。

図1160
図1160。

センターインジケーターの一部の形式では、ボールが回転軸になっているため、針を反転させるには針を取り外すだけで済みます。[I-299] 距離を調整するために、ボールを貫通してぴったりとスライドするように作られています。したがって、図1160では、ボールeは、半分がホルダーaに、半分がキャップbに切り込まれたベアリング内に保持され、キャップbはネジc dによってaにねじ込まれています。

図1161
図1161。

あるいは、ボールはユニバーサルジョイントで保持され、より摩擦の少ない動作が可能である。例えば、図1161では、ボールはリング内の直径方向に対向する2本のネジの円錐状の先端によって保持され、そのリングは外側のリングを貫通する2本のネジの円錐状の先端によって保持されている。これらのネジは内側のリングのネジと直角をなしている。外側のリングは、2本のネジの円錐状の先端によってホルダーに固定され、すべての円錐状の先端は円錐状の凹部に収まっている。

図1159のらせんばねのように、ある程度の弾性を持たせると、針先とワークの接触がより繊細に行えることは明らかです。

図1162
図1162。

この種の指示器は円筒形ワークの真偽をテストするために使用できます。例えば、図1162は旋盤センター間のワークピースへの応用例を示しており、針の一端にはフォークaが取り付けられており、これは必要に応じて取り外すことができます。

旋盤センターを真円に仕上げる際の難しさの一つは、円錐の先端部と円錐全体の直径における切削速度の差に起因する。先端部で真円かつ滑らかな加工を行うために必要な速度は、円錐全体の直径では速すぎるのである。直径3インチ以下の小型加工用センターの場合、円錐の後部を削り取り、センターを真円に仕上げるために旋削する部分だけを残すことで、この問題を解決できる。

切断工具や角出し工具が中心に近づくようにして、加工端にバリや突起が残らないようにするために、図1164のaのように、中心の背面に逃げ加工を施し、小さな平行な逃げ加工を行うことができる。円錐状の先端はできるだけ大きく残すが、皿穴内に収まる程度に小さくしておく。

図1163
図1163。

大型で重いワーク用のセンターでは、潤滑手段を提供するために何らかのオイルウェイを設けることが一般的であり、この目的を達成する優れた方法は、図 1163 の穴a をセンターの軸までドリルで開け、そこから点線で示された点までオイルを通すことです。また、図のbに小さな溝を設けてセンターに沿ってオイルを分配することもできますが、このような溝があるとセンターの戻しが難しくなり、特に旋盤センターの上に心押し台を置いてテーパーを旋削する場合、ワークセンターが摩耗によってさらに大きくなる傾向があります。これは、心押し台がワークセンターと一直線上にない状態になるためです。

図1164
図1164。

旋盤センターよりも直径の小さいワークに、チェーサーなどの幅広の工具を使用できるようにするため、図1164に示すように、旋盤センターの片側が切り取られます。また、平らな面が上向きになるようにすると、旋盤センターよりも直径の小さいワークにヤスリを使用しやすくなること、そして、切り込みで示された位置に配置されると、スクエアリングツールがセンターまで完全に通過し、工具がワークセンターの皿穴の端まで完全に通過できない場合に残る突出したバリを残さずに済むことも明らかです。

図1165
図1165。

図1166
図1166。

ワークの中心出しに用いる方法は、ワークの直径と、両端が直角かどうかによって決まります。切断機で棒やバーから切り出したワークは、両端が直角になっているため、ワークの中心出しに利用できます。図 1165は上面図、図 1166はセンター穴あけ用のシンプルな装置、つまり旋盤アタッチメントの端面図です。sは旋盤のシャーにボルトで固定されたスタンドで、カップチャックまたはワークガイドgのガイドとなる2 つのピンpを備えています。ピンpの頭部とgのハブの間には、gを前方に押し出す螺旋ばねがありますが、ドリルチャックの上を進むことができます。ワークwはドリルに向かって前方に送られます。デッドセンター端では、ワークはテールスピンドルtの中心dにある雌円錐によって支持されます。ワークはgとdの開口部に保持され、部品は棒から切り出されるので十分に真っ直ぐであり、切断機で切断されるため端部はおそらく直角である。したがって、円錐形のチャックは端部に対して十分に真っ直ぐに保持し、中心にドリルで開けられた穴の位置合わせは、その後の矯正プロセスによって損なわれることはない。なぜなら、[I-300] ワークにセンタードリル加工を施した後で矯正すると、矯正によってセンター穴の位置がずれてしまい、センターが摩耗するにつれてワークの精度が徐々に低下しやすくなる。

図1167
図1167。

図1168
図1168。

したがって、図 1167において、wはセンター ドリル加工された曲がったワークピースを表し、穴の軸は点線で示されるように一直線になりますが、ワークピースがまっすぐになると、穴は図 1168の点線で示される平面上に位置し、摩耗が進むにつれてワークの中心が側面 c d の方に移動する傾向が生じます。

図1169
図1169。

図1169は、センタードリル工具を取り付けた回転スピンドルと、ドリル送りのための軸方向移動が可能なセンタードリル盤を示しています。ワークはユニバーサルチャックに保持され、長いワークの場合は図に示すようにステーによって支持されます。ワークの軸はチャックの軸と一直線上にあるため、ワークの位置決めは不要です。

この場合、チャックに固定されたワークピースの部分でセンター穴を正確にドリル加工します。センター穴の位置合わせは、軸が回転スピンドルと一直線になるように支持されたロッドの長さに依存します。ドリル加工後にワークピースを真っ直ぐにしない場合でも、得られる結果は要求を満たすのに十分な精度です。しかし、旋盤で真っ直ぐに加工し、真直度を検査する必要があるワークピースは、一時的にセンタリングを行い、真っ直ぐに加工が完了するまでセンター穴加工を行わない方が良いでしょう。

図1170
図1170。

図1171
図1171。

図1170には、センタリングマシンでよく使用されるセンタードリルと皿穴加工器が一体化して示されています。この方法の欠点は、ドリルの刃先が皿穴加工器の刃先よりも早く摩耗し、再研磨するとドリルが短くなることです。もちろん、ドリルを必要以上に長くして連続研磨できるようにすることもできますが、そのためには、ドリルが適切な長さに摩耗するまで、センター穴を必要以上に深く開ける必要があります。この問題を解決するために、図1171のように皿穴加工器に穴を開けてドリルをはめ込み、ドリルを止めねじで固定することができます。

手作業で中心出しを行うための装置、あるいは中心穴あけの準備として中心に穴を開けるための装置には、以下のようなものがある。

図1172
図1172。

図1172は中心マーキング用の定規です。a b c d は定規の背面、eは刃を表します。点線の円fが加工物の端を表していると仮定し、切り抜き図のように定規を適用して加工物の端に線を引きます。次に、定規を加工物の周囲に 4 分の 1 回転させ、別の線を引きます。この 2 つの線の接点 (切り抜き図のgのよう に) が加工物の中心になります。または、円h hで示されるように加工物の直径が大きい場合は、同様の手順で中心eが得られます。ただし、この場合、定規の背面の端a bは長さが等しくなければなりません。つまり、 a bの端面 が刃の端に対して直角になるようにする必要があります。これにより、定規を中心マーキングだけでなく通常の用途にも使用できます。

図1173
図1173。

図1173に示すセンターポンチの先端aを、このようにマークした2本の線の交点に置き、ハンマーで叩いて必要な凹みを作る。センターポンチは垂直に保持しなければ、金属に打ち込む際に横方向に動いてしまう。センターポンチの先端bは、視界をできるだけ妨げないように先細りになっており、上端は握りやすいように六角形または八角形になっている。先端cの直径を大きくすることで、工具が強化され、ハンマーの打撃がうまく当たらなかった場合でも、指から飛び出す可能性が大幅に低くなる。

図1174
図1174。

図1174には、センターポンチをワークの軸に正確にガイドするための装置が示されており、センターを線で求める必要性を回避します。この装置は、ガイドピースbと、ワークピースを表す 平行円筒形のセンターポンチa、cから構成されています。bの上部には平行な穴が開けられており、[I-301] センターポンチをガイドする部分であり、下端にはワークに接する円錐形の穴が開いている。そのため、装置を垂直に保持してワークの端に押し付け、センターポンチの上部をハンマーで叩くと、ワークの端とbの円錐形の穴との接触点の中心に凹みができる。ワークの端に突起バリがなければ、センタリングは正確に行われる。

これらの装置がない場合は、円錐状の凹部または中心の位置を示す線を引くことができ、その際には以下のいずれかの方法を用いることができる。

図1175
図1175。

図1176
図1176。

図1177
図1177。

図1178
図1178。

図1175には、上端で回転軸を持つ2本の脚からなる、いわゆる両脚キャリパーが示されています。図に示すように、曲がった脚をワークの周囲に当てて固定し、先端でワーク上に線を引きます。この操作は、ワーク上のほぼ等間隔の4点から行われ、先端の半径がワークの半径と等しい場合、図1176に示すように線が引かれます。この場合、線が交わる点が中心の位置となります。ただし、先端の半径がワークの半径よりも小さい場合、線は図1177のように表示され、その場合、中心の位置は点線で示される内接正方形の中心となります。また、半径が大きすぎると、線は図1178のように表示され、中心の位置はやはり点線で示される位置となります。

図1179
図1179。

図1180
図1180。

これらの線をマークするもう 1 つの非常に古い方法は、図 1179に示すように、作品を一対の平行なピースの上に置き、その上に線を引くことです。ここで、w は作品、p、p は同じ厚さの平行なピース、s は針nを取り付けたスタンド (スクライビング ブロックと呼ばれる) であり、針 n はbでつまみネジとボルトで固定されています。針の先端を作品の中心に調整し、線を引きます。次に作品を回転させ、別の線を引きます。これを繰り返して、図 1180 のように 4 本の線を引きます。作品が軽い場合は端と端を逆にして、重い場合はスクライビング ブロックを作品の反対側の端に移動させます。

中心位置は、平行な部材の上に載る作品部分によって正確に決定され、場合によってはこれが中心合わせにおける重要な要素となる。

図1181
図1181。

したがって、図 1181では、ジャーナルa bに正確に部品の中心を合わせる必要があり、これらのジャーナルは平行な部品p、pの上に置かれ、スクライビング ブロックによって面e、fにマークされた中心は、前述の方法で配置できることは明らかです。

長いワークピースの長さに沿って、金属が不足していて真円でない部分があり、その部分を基準にワークピースを正確にセンタリングする必要がある場合は、表面ゲージと平行ピースを有効活用できますが、通常のセンタリングでは時間がかかります。ワークピースが円筒形でなく、きれいに仕上げられるかどうか疑わしい場合は、センタリングに注意が必要です。なぜなら、直径方向に対向する2点が旋削工具に同じ切削深さで接する場合、ワークピースが可能な限り最大の直径まで正確にセンタリングされていると常に想定できるとは限らないからです。

図1182
図1182。

これは、スウィート教授の論文から抜粋した図1182で指摘されています。「不規則な形状aの部品では、点aとbが偶数であっても、中心の最適な位置を示すものではありません。また、部品bでは、 c とdが偶数であれば、最大の円筒のようなものは得られないことは明らかです。形状aの場合、2つの点eとfは中心から等距離にあるべきであり、形状bの場合、3つの点g、h、iは中心から等距離にあるべきです。」

センタードリル穴の深さは、[I-302] それらは、適切な長さに切断された後の作業中に存在し、したがって、切断される量が多いほど深くなります。

センタードリルの直径は、加工対象物のサイズが大きくなるにつれて大きくなり、約 1/2 インチの加工対象物では約3/64インチ、約 1 インチの加工対象物では最大1/8インチ、直径が最大 3 インチの加工対象物では直径 3/16インチとなる場合があります。

図1183
図1183。

ワークを所定の長さに切断する場合は、センター穴あけと皿穴あけを1回の作業で行うことができますが、旋盤で所定の長さに切断する必要がある場合は、皿穴あけの前に切断する必要があります。センター穴あけ用の非常にシンプルなチャックを図1183に示します。ツイストドリル（センター穴あけに最適な工具です）が取り付けられています。ワークを手で持ち、旋盤のデッドセンターでドリルに送り込むと、ワークの重さによって穴がワーク軸に対してまっすぐになりません。そのため、時々グリップを緩め、穴あけが進むにつれてワークを半回転または4分の1回転させる必要があります。

ワークにセンタードリル加工と長さの切断を行った後、旋盤センターが十分に接触できるスペースを確保するために、最後に皿穴加工を行う必要があります。

皿穴は中心穴に正確に合わせる必要があり、旋盤の中心に正確に合うように作られる場合もあれば、旋盤の中心よりも鋭角に作られる場合もあります。これは、皿穴が旋盤の中心に馴染む際に、オイルが皿穴を通って上方に流れるようにするためです。

作業の端が直角になる前に皿穴加工を行うと、中心に開けられた穴に対して正確な位置が得られません。

図1184
図1184。

皿穴がセンタードリル穴と正確に摩耗するように、図1184に示すように、皿穴は旋盤センターよりも鈍角（例えば1度）に作られる。これにより、穴がガイドとなり、旋盤センターが皿穴を穴と正確に摩耗させ、存在する可能性のある誤差を修正することができる。

図1185
図1185。

図1185に示すように、皿穴を旋盤の中心よりも鋭角にすると、皿穴の摩耗がガイドとして働き、中心が皿穴と一致するようになります。また、支持領域が中心穴まで及ぶと、その穴が真円でない場合、皿穴の片側の支持領域がもう一方の側よりも大きくなるため、ワークが再び真円から外れる原因となる要素が導入されます。

ただし、皿穴の角度と旋盤センターの角度の差が約1度以内であれば、ワークセンターは旋盤センターに非常に速やかに完全に密着し、通常はワークに対して最初の切削が行われる前に密着します。ただし、ワークセンターの皿穴が過度に大きく作られている場合は除きます。

図1186
図1186。

図1187
図1187。

図1186は半円形の皿穴加工を示しており、点線の軸線よりわずかに下の円錐状の先端を削り取ることで切削刃が形成されます。これにより、2つの利点が得られます。1つ目は、研削ややすり掛けによるクリアランスの確保を必要とせずに切削刃のクリアランスが得られること、2つ目は、円錐が旋盤の中心と同じ角度であるため、円錐の半分以上をやすり掛けすると、図1184に示すように、まず皿穴加工の小端部で旋盤の中心が支点となり、この図で述べた利点が得られることです。しかし、図1187に示すように、このようなリーマでは厳密には円錐形の皿穴加工は行われず、円錐は双曲線になります。図1187では、原理を説明するために円錐の削り取りが過剰に行われており、円錐は双曲線になります。

しかしながら、面を中心線より下に移動させる必要があるわずかな量は、実際には円錐をやや鈍角にする効果があり、したがって望ましくないものではない。

図1188
図1188。

図1189
図1189。

半円形皿穴の別の成形方法を図 1188 に示します。この方法では、円錐は旋盤の中心と同じ角度を持ち、背面aはワークとの接触を避けてクリアランスを確保するために研削され、切削刃へのクリアランスは円錐の上面に対して必要な角度で平面bをやすり掛けまたは研削することによって得られます。この場合、センター穴あけと皿穴加工は互いに正確に行われるものと想定されます。さらに別の形状の皿穴を図 1189 に示します。これは、3 つまたは 4 つの歯を持つ円錐で構成されています。皿穴を穴に対して正確に維持するためのガイドとして機能する突起を設けることができ、この突起は穴よりもわずかに直径が大きく、リーマのように歯を付けて、皿穴加工中に穴をリーマ加工することができます。

半円形リーマの片側を削り取って、切削刃だけが穴の内径に接触するようにしない限り、加工物と皿穴の両方に不適切な負荷がかかる。

図1190
図1190。

[I-303]例えば、図1190には 、説明を分かりやすくするために拡大された穴と半円形の皿穴が断面図で示されており、皿穴が穴の中心に配置されていると、aとbで接触し、aはcに向かって跳ね返ることなく金属に入り込んで切削することができないことが明らかです。

図1191
図1191。

図1192
図1192。

しかし、旋盤が半回転を少し超えると、bでの強制的な接触が緩和され、ワー​​クまたは皿穴がd の方へ戻ります。これは、図 1191のように皿穴を脇に置くか、図 1192のように片側を削り取ることで解決できます。この場合、皿穴加工中にワークをしっかりと保持すれば、半円形リーマが切削工具として機能します。しかし、皿穴加工中にワークをしっかりと保持するのは、単に手で保持するよりも面倒です。そのため、正方形センターは正確な皿穴加工を行うための優れた工具です。

図1193
図1193。

図1193は、円錐形の端に4つの平らな面があり、そのうち2つがa bの位置にある正方形のセンターを表しています。あるいは、3つの平らな面を持つセンターもあり、その方がより鋭い切削刃が得られ、ドリル穴に対してセンターを正確に保つのに同様に役立ちます。しかし、3つの平らな面によって得られるほど鋭い切削刃を持たない方が有利ではないかという疑問があります。なぜなら、切削刃が鋭くないほど、皿穴加工が穴に対してより正確になり、正方形のセンターを送るために必要な余分な圧力によって、穴の異なる側の金属密度の不均一性に関わらず、センターが穴に対して正確さを保つ傾向があるからです。正方形のセンターに対する反対意見は、研削して再研磨するのに手間がかかり、正確に研削するのがそれほど容易ではないことですが、精密な作業では、その作業品質の向上によって十分に補われます。

図1194
図1194。

図1195
図1195。

しかし、この作業は2つの方法で軽減できます。1つ目は、図1194のようにaとbの面に溝を刻むこと、2つ目は、図1195のように直径を小さくすることです。スクエアセンターを使用する場合は、ライブセンターの位置に置いて高速回転させ、すべての切削刃を同時に作動させます。ワークはデッドセンターによって送り込まれ、手で保持されます。

図1196
図1196。

ワークの重量によって皿穴が穴に対してずれてしまうのを防ぐため、ワークガイドなしのセンタードリル加工の説明で述べたように、ワークを時々（ワークを握る力を緩めて）少し回転させる必要があります。皿穴加工用の別のシンプルな四角センターを図 1196に示します。これは、ストックまたはホルダーにセットされた四角い鋼片で構成されています。

図1197
図1197。

焼き入れを行うワークで​​、焼き入れ時に中心部が反りやすい場合は、図1197に示すように皿穴加工を施すとよい。皿穴には図のように3つの凹みが設けられている。これにより、ワークと加工物との間に3つの接触点が確保され、ワー​​クは安定して正確に加工される。さらに、これらの凹みはオイルの通路となり、潤滑を促進するとともに、ワークと旋盤センターの両方の摩耗を防ぐ。

図1198
図1198。

これらの凹みは、図 1198に示すように、パンチによる皿穴加工後に形成されます。旋盤の中心を旋盤のシャーと一直線にならないように設定してテーパーを旋削する場合（心押し台をオーバーセットする場合など）を除き、ワークの中心が回転中心上で動かないため、すべての摩耗はワークの固定中心端に集中します。したがって、ワークが旋盤内で両端を反転するまで、ワークの中心は完全に摩耗することはありません。

図1199
図1199。

図1200
図1200。

端面が直角でないワークピースに皿穴加工を施そうとすると、皿穴はセンター穴に対して正確にはならず、さらに、この不正確さを生じさせる原因は、旋削加工中にワークピースを歪ませ続けることになります。したがって、図1199では、aはワークピース、bはデッドセンターを表しています。ワークピースの端面の側面 cが側面dよりも高い場合、 cにおける支持面積の増加によりdで最も摩耗が発生し、ワークピースの皿穴はdに向かって移動します。したがって、粗削りのワークピースの端面は、皿穴加工の前に面削りする必要があります。スウィート教授は、図1200に示すセンタードリル装置を設計しました。これは、旋盤センター用の穴に適合するストックと、センタードリル、面削り工具、皿穴工具を備えたタレットヘッドと呼ばれるもので構成されています。タレットには、搭載する工具の数に対応する6つの穴があり、各工具は[I-304] ピンによって位置決めされ、バネを介して必要な穴に突き出ている。構造は明白である。フェーシングツールはドリルの隣に配置され、タレットを回転させて次のツールを作動させる方向には、皿穴加工ツールが続く。フェーシングに必要な動力のため、ワークはチャックに固定して駆動する必要がある。

図1201
図1201。

図1201には、センタリングや皿穴加工以外にも使用できる同様の工具が示されています。この工具は、テールスピンドルの穴に嵌合するステムと、ピンdを有するベースで構成されています。ベースには、穴 bと、ドリル、皿穴加工工具、または切削工具を固定するための止めねじcを有するキャップが取り付けられています。キャップには6つのテーパー穴が開けられており、ベースからこれらの穴に突き出たピンがキャップを所定の位置に固定します。このピンは、図示のバネレバーによって操作されます。

図1202
図1202。

既に旋削加工されているが、中心が切り落とされたワークは、次のようにして中心を戻すことができる。一方の端をチャックで保持して駆動し、もう一方の端を図 802に示すような振れ止めで保持し、自由端に、図 1190に示すような半円形リーマをデッドセンターの位置に配置して中心を形成するか、デッドセンターの代わりに四角形センターを使用し、その面の 1 つが垂直になるように配置して、2 つのエッジが切削に作用するようにする。ワークの中心の位置は、できるだけ正確にセンターポンチで印を付け、旋削加工するときと同じように、ワークを駆動装置を取り付けた状態で旋盤にセットする。図1202に示すようなクロッチを旋盤のツールポストに固定し、クロスフィードスクリューでワークが真円になるまで送り上げ、その後、十分なオイルを供給しながらスクエアセンターをゆっくりとワークに送り込みます。ワークが真円でなくなった場合は、クロッチを再度送り込みますが、送り込みすぎないように注意する必要があります。スクエアセンターがワーク内のセンターの位置を変えている間は、心押し台の送り車が飛び跳ねたり、送り始めたりすることがわかります。送りが均等に進んでいると感じたら、クロッチを引き抜き、ワークの真円度を確認します。クロッチとスクエアセンターは、ワーク表面を傷つけないようにオイルを塗布する必要があります。旋盤のデッドセンターポイントがワークセンターの先端または底部に着座しないようにするには、スクエアセンターの角度が旋盤のデッドセンターよりも2～3度鋭角である必要があることは明らかです。正方形の中心で作業の精度を確かめる場合、中心が拡大する傾向があり、作業が安定しないため、正方形の中心の代わりにデッドセンターを使用して作業の精度を確かめる方が良い（精度が求められる場合は必要である）。

このように、角型センターを使用してワークの真直度を調整する際には、ワークセンターを大きく切りすぎないように細心の注意を払う必要があります。これを回避するには、仮のセンターポンチのセンターを小さくし、ワークが真直度を保てるまで、角型センターをワークに素早く送り込み、ワークを安定させるのに十分なだけ送り込むようにします。

粗削りの仕上がりの正確さを確かめるには、十分に軽いものであれば、旋盤のセンター間に軽く接触させて置き、右手にチョークを当ててワークに軽く触れるようにしながら、手でワークの上をなぞって回転させます。チョークの跡がワークの周囲全体に広がっていれば、この粗雑なテストで確認できる範囲では、ワークはほぼ正確です。より正確なテストは、工具台に固定した工具を用いて行うことができます。ワークの長さに沿って様々な位置でテストを行い、ワークが曲がっていて矯正が必要な場合は、矯正レバーを用いて矯正することができます。

大量のシャフトを製造する工場では、専用の矯正工具や装置が用いられます。図1203と1204 は、矯正機の2つの図を示しています。矯正対象のシャフトは、ローラー間に置かれた状態で自重による摩擦によって回転するため、シャフトをセンターに載せる手間が省けます。さらに、これらのローラーを駆動するギアの原動機となるベルトは、ベルトプーリーを使わずにラインシャフト自体から駆動されます。この駆動ベルトの張力は、機械が矯正できる最も重いシャフトをちょうど駆動できるように調整されています。しかし、作業者がシャフトを手で握ると、駆動機構が停止し、ベルトが滑り、作業者が再び手でシャフトを動かすまでシャフトは静止したままになります。ベルトが滑り止まると、機構が再びシャフトを駆動します。

図1203
図1203。

図1203は、シャフトsを駆動する機構を示しています 。[I-305] まっすぐに伸ばされ、2 つのローラーr、r′の上と間に位置します。これらのローラーのシャフトには、歯車aとb があり、これらは歯車cと噛み合っており、c は歯車dによって駆動されます。dへの動きは、一対の歯車から得られ、そのピニオンはライン シャフトからのベルトによって駆動されます。hは、d を除くこれらの歯車 (およびローラー) をすべて搭載するヘッドです。このようなヘッドは 2 つあり、機械の両端に 1 つずつあります。2 つの歯車d は、せん断部の間を走るロッドによって接続されていますが、動きはこのロッドの一端のみで伝達され、シャフトは 4 つのローラーの間で駆動され、そのうち 2 つ、r r′が図に示されています。

図1204
図1204。

図1204に矯正装置を示す。2つの部分f、f′からなるフレームが、gとhでせん断刃の端に固定されている。このフレームの上部には角ねじiが取り付けられており、 f′上をせん断刃に沿ってスライドできる。フレームは、4つの小さなローラー（ケースに収められている）を介してせん断刃に載置される。これらのローラーのうち2つはj、kに、残りの2つはフレームf′の背面に配置されている。fが機械上を移動することで、上部fを後方に押し出すことができ、摩擦ローラーr、r′へのシャフトの着脱が容易になる。せん断刃に沿った移動により、矯正装置をシャフトs′に沿った必要な位置に移動させることができる。シャフトsは2つの部品n、pの上に置かれ、同様の部品rがその上に配置されて、手動レバーで操作されるネジiの圧力を受ける。部品n、pは2つの四角いテーパーブロックvの上に載っており、これらのブロックの外端には円形のノブが設けられており、 iを操作する前にn、pが シャフトに接するように押し込んだり引き出したりすることができる。これは、シャフトsの直径が異なることに対応するために必要である 。作業者は、通常の方法で回転するシャフトにチョークで印を付けて、歪みのある箇所を示し、必要に応じて矯正する。

図1205
図1205。

図1205は、旋盤加工中​​の棒材やシャフトをまっすぐにするための同様の装置を示しています。aは、旋盤のせん断刃のV字型部分に載せるように取り付けられたフレームまたは箱で、この箱の上にまっすぐにするフレームが載っています。ただし、シャフトの直径に合わせて部品pの高さを調整するのではなく、フレームfと箱aの上面の間に挿入されたくさびwによってフレーム全体が調整されます。hには、作業者の手がaを旋盤のせん断刃に沿って移動させるための穴があります。

図1206
図1206。

図1206は、手でまっすぐにするには硬すぎるワイヤーや細い棒をまっすぐにする方法、またハンマーで叩くのが不適切な場合に、ワイヤーや細い棒をまっすぐにする方法を示しています。この方法は、適切な機械で回転するヘッドと、その端を貫通する穴から構成されています。中央にはスロットがあり、本体をピンaが貫通しています。ピンaは、ワイヤーや棒がまっすぐなときに、その外周がちょうどワイヤーや棒を押し、ヘッドを貫通する穴の軸と一直線になるように配置されています。各ピンaは、ワイヤーや棒の反対側に順番に接触します。回転するこれらのピンがワイヤーや棒の曲がりやねじれを押し出すことは明らかであり、また、加工物をヘッドまたはフレームを通して比較的速く引き込むことができるため、この作業は迅速に行えます。

棒鉄や丸棒から旋盤加工品を作る場合、旋盤の特殊な形態で説明されているような切断機で適切な長さに切断する必要があります。その理由は、その機械の説明で述べられているとおりです。

図1207
図1207。

しかし、直径が1/2インチ以下の棒を切断するのに優れたツールは、 図1207に示すエリオットの切断ツールです。これは、切断する棒を固定するための部品を取り付けたジョーで構成されており、これらの部品は図示のネジとナットで棒に合うように調整されます。同じジョーには、工具ホルダーが回転し、[I-306] 切断工具は、上部のハンドルを下部のハンドルに向かって押し込むことで、切断箇所に送り込まれる。

調整可能なストッパーまたはゲージは、小さな棒を介して、切削工具を保持する旋回アームに取り付けられており、使用が不要な場合は取り外すことができる。

この工具の操作手順は次のとおりです。切断する棒材を旋盤チャックに固定し、任意の距離まで突き出させ、旋削時と同じ速度で回転するようにします。工具を棒材に取り付け、レストの可動ジョーをベアリングに合わせます。複数の部材を同じ長さに切断する場合は、ゲージを調整し、ゲージストップが端に接触するまで工具を棒材に沿って移動させ、ハンドルを押し合わせます。これにより、切削工具がワークの中心に正確に到達し、部材が完全に切断されます。中心への切断のために工具を調整する必要はなく、研削によって刃先が変わらないように、クランプする部材から指示書に指定された距離に刃先を維持するだけで済みます。工具を切断のために移動させると、同じ操作でゲージが端から離れた位置に戻ります。ハンドルにかかる圧力が解除されると、バネの力で切削工具が元の位置に戻り、同時にゲージも次の切断する部材の長さを測る位置に移動します。工具をロッドに沿って移動させるだけでこの操作が繰り返され、非常に迅速かつ正確に切断が行われます。切断、ゲージングなどのすべての装置が工具自体に組み込まれているため、ロッドの真直度がずれたり、つまりぐらついたりしても、切断には影響がなく、切断されるロッド自体がすべての作業に必要なゲージの役割を果たします。また、ロッドから複数の部材を切断する際の調整に要する時間もほとんどありません。

切削工具は、適切な厚さの鋼片で、側面は凹面研削によって仕上げられている。クランプと2本の小さなネジで固定され、先端部分のみ研削が必要となる。

作品を中央に配置する際には、既に説明した理由から、端面を真円に仕上げる必要がある。

しかしながら、この作業を行う際には、場合によっては加工物を正確な仕上がり長さに切断することが望ましい。この方法の利点は、加工が完了した際に加工中心がそのまま残るため、いつでも旋盤に加工物をセットでき、元の中心に対して正確に回転させることができる点である。しかし、これが常に最善の策とは限らない。例えば、加工物に複数のカラーやフランジがある場合、端部を仕上げる際に加工物に少し余分な長さを残しておく方が良い。そうすれば、カラーの金属が不足している場合や、材料の不良箇所を修正するためにカラーの片側をもう一方の側よりも多く削り取る必要がある場合などに、加工物の端部寸法をこの要件に合わせて調整することができ、加工物の端部からの正確な寸法に限定されることはない。

また、テーパー部分を取り付ける必要がある場合、テーパーを正確な距離に正確に取り付けることは非常に困難です。そのため、ワークを少し長めに、カラーを厚めに残しておき、テーパーを適切に取り付けた後に、他のすべての端部寸法をテーパーに合わせて調整するのが最善です。

旋盤センター間で旋削加工されるワークピースのいずれかの部分が直径に仕上げられる前に、旋削されるすべての部品を荒削りする必要があります。その理由は、旋盤センター間で旋削される代わりにチャックに固定されたワークピースには、さらに強く当てはまる以下の理由によるものです。

鉄製品は、表面の金属を除去すると形状が変化することがわかっています。そのため、旋盤の中心が正確であっても、ワークピースを旋盤で半分の長さまで旋削した後、残りの半分を旋削するために端から端まで旋削すると、既に旋削された部分は、後半の旋削後には真円度が失われます。これは、金属が絶えず低下する温度で鍛造または圧延される際に生じる張力と不均一な内部ひずみ、および鍛造中に金属の表面が最も大きな圧縮を受けるという事実によって発生します。

鋳造においては、鋳型内での鋳造物の冷却速度が不均一になることで生じる不均一な内部応力が原因で発生する。これは、ある部分が他の部分よりも厚いためである。

加工面全体がほぼ完成サイズまで削り出されたら、この変更は完了し、仕上げ作業に進むことができます。このとき、加工面はできる限り正確な状態を保つようにしてください。チャック加工、あるいはそのほとんどにおいては、仕上げ前に全体を荒削りするのは（手間がかかりすぎるため）現実的ではありません。そのため、チャック加工を行うたびに、そのチャック加工で行うべき作業はすべて完了します。

ワークピースの荒削りは、仕上げ加工ではなく切削対象金属の質量を除去することが目的であるため、常にできるだけ粗い送りで行うべきであり、これは深い切削と粗い送りによって最も迅速に達成できる。理論的には、仕上げ加工も粗い送りで行うべきである。送りが粗いほど、切削刃が作用する時間が短くなるからである。しかし、特定の工具と一定の切削深さでは、粗い送りに対応するために刃先を長くすると、切削刃が作用する時間が長くなる。長い切削刃は、ワークピースを弾いたり曲げたりする傾向のある歪みを生み出し、切削歪みが軽減される継ぎ目や柔らかい部分、スポンジ状の部分などに工具が沈み込み、切削歪みが増加する硬い部分や継ぎ目から工具が弾き返される原因となる。したがって、最も望ましい送り速度は、工作物や工具がたわむことなく使用できる限り粗い速度であり、これは旋盤の工作物と切削工具の剛性によって決まります。短い工作物や細い工作物は、軽い切削と速い切削速度で非常に正確に加工できますが、仕上げ切削は工具を取り外して研ぎ直すことなく行う必要があるため、工作物の長さが長くなるにつれて速度は当然遅くする必要があります。なぜなら、工具を正確な深さに2度設定するのは非常に難しいからです。

切削刃は、一定の切削速度において、加工対象物の表面に対して、使用時間が短くなるほど切れ味が長持ちするため、送り速度が粗いほど良いという結論に至る（ただし、加工対象物と工具の両方が、送り速度に耐え、たわむことなく加工できる十分な剛性を備えていることが前提となる）。

十分に好ましい剛性条件下では、図948のような工具を錬鉄または鋳鉄に使用でき、[I-307]旋盤1回転あたり1/2インチ または3/4インチの 送り量で、真円で滑らかな加工を実現できます。ただし、工具にわずかなクリアランスを設け、刃先を真っ直ぐに研磨し、送り線（つまり加工軸）と平行に設定し、刃先の長さが図に示すように旋盤1回転あたりの工具移動量よりも長くなければなりません。ここで、旋盤1回転あたりの工具移動量は明らかにaからbまでです。また、図に示すように、工具の先端角をわずかに丸めておくと、すぐに鈍くなる尖った角がなくなるため、有利です。

加工対象が軽く、切削時の圧力で材料が跳ね返る可能性がある場合は、送り速度を小さくする必要があります。そのため、非常に細い加工対象の場合は、工具移動量1インチあたり旋盤回転数100回転の送り速度を使用できます。鋳鉄加工の場合、他の条件が同じであれば、送り速度は錬鉄加工の場合よりも粗くすることができます。これは、鋳鉄は切削が容易で、同じ切削深さでも材料が跳ね返る量が少ないためです。しかし、鋳鉄は割れやすく、金属の気孔が露出して加工面に小さな穴が目立つため、仕上げ切削は非常に浅く、実際には軽く削る程度にする必要があります。表面を研磨する場合は、送り速度を小さくして回転速度を速くすると、よりきれいな切削面が得られ、研磨作業を最小限に抑えて清潔で汚れのない表面に仕上げることができます。真鍮加工も、送り速度を小さくして回転速度を速くして仕上げるのが最適です。

鍛鉄の場合、鋳鉄や鋼鉄の場合よりも工具の上面にレーキ角を大きくする必要があることは明らかであり、非常に細かい送りの場合、図に示す形状の工具がこれらの金属の仕上げ加工に最適である。

同じ直径の部品を複数旋削加工する場合、仕上げ切削のために工具を正確に設定するのにかなりの時間を費やすこと、そして部品を1つずつ仕上げる場合は、この作業を各部品ごとに別々に行う必要があることを念頭に置いておく必要がある。

したがって、仕上げ切削に必要な金属量を残してすべての部品を荒削りし、工具を動かさずに仕上げ加工を行う方が効率的です。これは、工具を一度セットした後、最初の仕上げ切削の終わりに工具を静止させ、旋盤からワークを取り出すことで行えます。次に、キャリッジをデッドセンターまで戻し、別のワークをセットします。工具を一度セットした後はクロスフィードスクリューを操作しないため、最初のワークに必要な測定以外に追加の測定を行うことなく、すべてのワークが同じ直径に旋削されることは明らかです。

旋盤を停止する前、またはワークを旋盤から取り外す前に工具をデッドセンターまで戻すと、2 つの結果のいずれかが発生する可能性があります。旋盤を稼働させたままにすると、工具はバックトラバース中にワークに螺旋状の溝を切削する可能性があり、旋盤を停止すると、工具の先端がワークに沿って線をマークし、工具の先端とワークの接触により工具の切削刃が鈍くなります。その理由は次のとおりです。スライドレストとキャリッジが一方向に移動しているとき、工具と切削物の間の抵抗により、キャリッジとレストのすべての遊びと、それらの部品のすべてのばねまたはたわみが反対方向になります。遊びとばねが両方向で正確に同じであれば、キャリッジがどちらの方向に移動しても工具は同じ直径に切削するはずですが、キャリッジは送りナットまたは摩擦送り装置によって送られ、バックトラバース中はトラバースハンドルが使用されます。このように、2つのケースでは異なる2つのポイントでキャリッジに動力が加えられるため、部品のバネのたわみ（遊び、摩耗による遊び、たわみなど）は変化します。また、手動送りハンドルを使用して工具を切削位置と背面送り位置の両方に送った場合でも、切削抵抗の方向が変わるため、遊びの方向が反転し、切削深さも変化します。

図1208
図1208。

図1209
図1209。

したがって、図 1208において、s s をキャリッジ上のクロススライド、r r を断面図で示すツールレストのクロススライドとすると、ツールがライブセンターに向かって移動していると仮定すると、スライドとスライドウェイの間にどれだけ遊びやバネがあっても、切削圧力によってスライドはねじれ、aとbでスライドウェイに接触し、 gとhでスライドウェイから離れます。レストの移動方向を反転させてツールをデッドセンターに向かって送ると、まったく逆の状態になります。つまり、切削圧力によってスライドが逆方向に押し出され、言い換えれば、接触は図 1209のようにc、 dで、遊びはe、fで発生します。スライドとウェイの間のベアリングの位置が変化する間に、ツールの動きが一定量発生し、ツールポイントとセンターラインとの距離、したがって切削される直径が変化します。工具本体の角度によって効果は異なります。例えば、回転中心に向かって移動する際に工具が回転中心を向く角度で立っている場合、工具は後退し、中心線から動かさずに後方移動で取り外すと、切削痕が除去されます。逆に、工具本体がデッドセンターを向く角度で立っている状態で回転中心に向かって切削を行い、工具を前後に動かさずに後方移動させた場合、後退中に再度切削が行われます。

しかしながら、状況は非常に不確実なため、常に安全策をとることが賢明です。つまり、工具を切削箇所から引き抜いてから、レストとキャリッジを戻す（これにより直径の調整が失われる）か、あるいは既に説明したように、旋盤を停止してワークを取り外してからキャリッジを戻すかのいずれかです。後者の方法に従えば、工具の調整の手間が省け、時間も大幅に節約でき、ワークの直径精度も向上します。この方法は、仕上げ切削の深さを均一にするために、2回の切削のみを行う荒削り加工に適用できることは明らかです。また、3回の切削を行う場合は、最初の切削の深さはそれほど重要ではないため、2回目と最後の切削にこの方法を適用するのが有利です。

以下の規則は、すべての工具および金属に適用されます。

工具と加工物との間の圧力が、加工物の形状から判断して、加工物が弾いたり曲がったりするのに十分な場合、工具の有効切削刃の長さを短くする必要がある。

加工物の直径と剛性が増加するにつれて、工具の刃先の長さも長くなる可能性があります。工具の刃先は、加工物がスライドレストツールポストに無理なく収まる範囲で、できるだけ近づけておく必要があります。この距離のうち、 1 / 4 インチでも重要です。

仕上げ切削を行う際は、スライドレストツールを常に研ぎ直す必要があります。錬鉄や鋼材の場合は、ソーダ入りの石鹸水を使用してください。ソーダは、滴り落ちる水が旋盤の部品を錆びさせるのを防ぐ役割を果たします。

鋳鉄は、図974に示すようなバネ工具を用いて非常にゆっくりとした切削速度で仕上げ、水を使用すれば、非常に美しい光沢で切削できます。しかし、この方法は時間がかかるため、通常は行われません。ただし、丸みを帯びた角や曲線などを作る場合には、この方法は非常に有利です。

鋳鉄の場合、工具は加工対象金属の硬度が許す限り鋭利なものでなければなりません。工具の切れ味が不十分であったり、切削深さが深すぎたり、送り速度が粗すぎたりすると、金属はきれいに切削されるのではなく、割れてしまい、表面全体に多数の微細な穴が開いてしまいます。そのため、均一で美しい研磨に必要な完全な平面度が損なわれてしまいます。

円筒形のワークに生じたこれらの斑点や穴を取り除くにはヤスリが用いられるが、放射状の面には 図1295に示すようなハンドスクレーパーが用いられる。いずれの場合もワークは高速回転する。このようなスクレーパーは油砥石で磨かれ、柄の端が水平面より上に保たれるように保持される。

残りの部分は作業物の形状に合わせて調整し、スクレーパーが作業物の近くで支えられるようにする必要があります。[I-308] ビビリを防ぐため、さらにビビリ防止策として、スクレーパーの下に革片を敷いてください。スクレーパーを効果的に使用するには、加工対象に合わせて調整し、スクレーパーをレストに固定したまま、スライドレストを移動させて切削位置まで動かす方法があります。

削り出しの後、放射状の面を研磨する一般的な方法は3つあります。1つ目はエメリー紙のみを使用する方法、2つ目はまず粒状研磨剤、エメリー、油を使用し、その後エメリー紙または布を使用する方法、3つ目はエメリーホイールとクロッカス布を使用する方法です。

研磨作業をサンドペーパーだけで仕上げ、スクレーパーの跡を消すために何度も研磨する必要がある場合、サンドペーパーは金属の多孔質な部分を最も多く削り取ってしまうため、仕上がり面は微細な凹凸だらけになり、光沢はあっても傷はなく、真に優れた研磨と仕上げに必要な、完全に平坦で滑らかな外観が得られません。実際、この場合、研磨を得るために仕上げの質がいくらか犠牲にされていると言えます。

このような理由から、（後述するように）石打ちによる仕上げが行われ、粒状のエメリーと鉛が用いられる。その手順は以下のとおりである。

平らな放射状の面を作るには、厚さ3/8インチ程度の平らな鉛片を、作業に適した大きさに切り、適切な長さの木片の端に軸を取り付け、研磨剤と油を塗布して、作業対象物を素早く回転させながら使用します。木片の支点として、レバーや何らかの支え（手置き台、または工具台に固定する部品など）を使用します。

残りの部分は作業面から少し離れた場所に置き、刃が作業面に当たるまでレバーを垂直に近い位置に保持します。刃が作業面に当たると、レバーの端を押し下げることで刃が作業面に押し付けられます。レバーの端は素早く横方向に動かし、刃が作業面の中心に近づき、その後離れるようにする必要があります。これは2つの理由から必要です。1つ目は、エメリーが作業面に輪状の傷をつけるのを防ぐため、2つ目は、作業面にある可能性のあるくぼみや斑点の裏側に溝ができるのを防ぐためです。これらの溝ができる理由は、エメリーが溝に引っかかり、刃との接触から外れていくため、外れていく際に常に同じ方向に動くと溝ができてしまうからです。

旋盤にベルト駆動機構が備わっていて双方向に回転できる場合、旋盤を前進させた状態で送り出しを行い、次に後退させた状態で送り出しを行うのが優れた方法です。

この方法でスクレーパーの跡を取り除いたら、次に鉛によって残された跡をできるだけ細かく滑らかにすることが目的であり、そのためには小麦粉エメリーを使用するべきである。しかし、最後の段階ではエメリーは使用せず、油のみを使用するべきであり、鉛を常に横方向に動かし続け、最初は速く、次にゆっくり動かすことで、作品上の跡が異なる角度で交差するようにする。

丸みを帯びた角や中空の角を描く場合は、リード線を棒に固定する必要はなく、先端が球状になるようにし、レバーをまず一方の方向に部分的に回転させ、次に反対方向に部分的に回転させることで、印が交差するようにします。

レバーの先端を鉛を加えずに使用することもあるが、その場合、金属の細孔に窪みができてしまうため、それほど平坦な表面は得られない。

旋盤内で研磨を完全に行う場合は、サンドペーパーと研磨紙を併用し、乾いた状態で常に横方向に動かしながら研磨してください。サンドペーパーは、最初の使用時にワークに残っているすべての傷を完全に除去できるものでなければなりません。また、同じ種類のサンドペーパーでも、摩耗が激しいものほど滑らかに研磨できるため、摩耗が激しいものほど研磨が上手くいくので、次の段階まで使い続けてください。最終研磨には、最も目の細かいサンドペーパーを、後述する円筒面の研磨方法と同様の方法で準備して ください。

錬鉄の放射面は、鋳鉄よりも硬いため、エメリーの作用が遅くなることから、できる限り滑らかで真円に仕上げる必要があります。真鍮の放射面については、スライドレストツールを使用して、できる限り滑らかに仕上げる必要があります。このツールは先端が丸く、切削する部分の丸みがやや平らになっている必要があります。また、ツールの上面にはいかなる場合でもすくい角があってはならず、送り速度は、例えばツールの移動量1インチあたり32回転といったように細かくする必要があります。熟練した操作により、スクレーピングは不要になりますが、真円度を損なうことなく、わずかに使用することも可能です。

真鍮の非常に小さな放射状の表面は、スクレーパーで仕上げ、サンドペーパーで磨くのが最適であり、大きな表面は乾いたサンドペーパーで仕上げてもよい。

真鍮製品の角を丸めるには、図974に示すようなバネ工具を使用するが、上面の傾斜角はマイナスにする必要がある。ただし、角の半径が小さい場合は、油砥石でよく磨いた手用スクレーパーが最適である。

大径のすべての半径面を滑らかかつ正確に旋削するためには、可能な限り旋盤センター間にロッドを挿入して旋盤ヘッドの軸方向の動きを安定させる必要がありますが、半径面の中心が固くロッドを挿入できない場合は、旋盤の軸方向の動き調整装置を調整する必要があります。旋盤のスライドもしっかりと接触するように設定し、送り機構をギアに入れ、送りスピンドルの円錐プーリーまたは歯車を手で操作して工具をワークに近づけます。旋盤に複式レストがない場合は、この方法で切削を行いますが、そうでない場合は、送り機構で工具をワークに近づけ、複式レストで切削を行うことができます。どちらの場合も、目的は、すべての遊びを吸収し、切削が進むにつれてレストが後退しないように、レストを旋盤のシャーにしっかりと固定することです。

鋳鉄や真鍮製の小型で、形状が不規則または曲線状の加工物は、図1303および1310に示すようなスクレーピングツールで仕上げ、サンドペーパーや研磨紙で磨く必要があります。ただし、加工物の形状に合わせてスクレーパーを曲線状に加工する場合は、曲線の長さが例えば1/4インチのように非常に短い場合を除き、刃先の長さ全体にわたって一度に切削しないように（すべての金属において）曲線を形成する 必要があります。これは、刃先が長すぎる長さで作用すると、ガタガタと音を立てたり、振動したりするためです。

凸面の場合、スクレーパーの曲線の半径は加工対象物の曲線の半径よりも大きくする必要があり、凹面の場合は、スクレーパーの半径は加工対象物の曲線の半径よりも小さくする必要があります。どちらの場合も、スクレーパーが加工対象物の曲線の全幅にわたって動作するようにするには、横方向の移動が必要になります。

加工曲線が十分に大きく、かつスライドレストツールを使用できるほど十分に剛性がある場合は、切削刃の長さを長くすることができ、非常に良好な剛性条件下では、工具刃が振動やビビリを起こすことなく全長にわたって切削できますが、常に最良の結果が得られるのは、幅広の切削刃を備えた、図974に示すバネ工具形状の工具を使用した場合です。

小型で不規則な形状の錬鉄または鋼の作品も、図1285および1286に示す彫刻刀や、図1289および1292に示す仕上げ工具などの手工具で仕上げる必要があり、工具の形状は作品の形状に合わせて変化する。

角を丸めたり、曲線を描いたりする作業は、いかなる種類の作業においてもヤスリで仕上げることはできません。なぜなら、ヤスリは作業面に傷をつけたり、削ったりする傾向があるからです。

円筒形の旋盤加工における最終仕上げ工具としては、適切な条件下で使用すれば平ヤスリに勝る工具はない。その適切な条件とは、スライドレスト工具を用いて加工対象物を真円かつ滑らかに仕上げ、これらの工具によって残される痕跡が非常に浅く滑らかであることである。

十分に使い込まれて突起した歯（傷をつける歯）が摩耗した、完全に滑らかなヤスリを使用し、ヤスリの歯が過度の摩耗を起こさない範囲でワークをできるだけ速く回転させます。ヤスリのストロークは軽い圧力で行い、切削屑が歯に詰まるのを防ぎ、数回ストロークするごとにヤスリから切削屑を取り除きます。このような条件下では、ワークがヤスリのストロークごとに数回転すれば、鋼製切削工具で達成可能な最高の滑らかさと精度で中程度の直径のワークを加工できます。したがって、ワークの直径が小さくなるにつれてヤスリのストロークを速くし、直径が大きくなるにつれてヤスリのストロークを遅くする必要があります。[I-309] やすりの歯が急速に摩耗することなく許容される研磨面の最大速度は毎分 200 フィートであり、やすりの歯が削り取られたり、（錬鉄に使用する場合）ピンが刺さったりするのを防ぐためのやすりストロークの最低速度は 2 秒に 1 ストロークである。やすりストロークごとに作業物が 1 回転以上しなければならないという条件の下でやすり仕上げできる作業物の最大直径は、毎分約 30 回転で直径約 25 インチである。鋳鉄の場合も同じ直径と速度が適用されるが、真鍮はより高速でやすり掛けすることができ、上記の作業物の回転とやすりストローク速度の条件の下で直径約 36 インチまでやすり掛けすることが可能になる。

しかし、金属の硬度や直径の増加により、やすりのストロークをゆっくり行わない限り、ワークがやすりのストロークごとに回転できない場合、切削屑はやすりの歯に集まり、ロックされて、やすりの歯の上にピンと呼ばれる突起を形成し、これらの突起がワークに傷をつけます。これが、ワークが回転している間、やすりを静止させておくことが実際的でない理由です。しかし、やすりをワークに適用し、2秒で1ストローク、ワーク面が毎分200フィートで回転する場合、各ストロークは円周の一部にしか作用しないような直径のワークに適用すると、やすりを表面全体に均等に適用する方法がないため、やすりがけされた面が円筒形になるという保証はありません。ただし、やすりが作用する効果は、やすりがけされる面積が減少するにつれて大きくなり、工具痕がやすりで削られるにつれて、加工される表面積が増加することに注意してください。そこで、作業円周上の任意の点からヤスリによる削り始め、それが円周の3分の1を一周すると仮定し、2回目のヤスリによる削りも円周の3分の1を一周するが、この2回の削りによって削られた表面の間に、例えば2インチの未削り部分があり、3回目のヤスリによる削りでは、ヤスリが1回目の削りで削られた表面から始まり、それまで未削りだった2インチの部分を通過し、2回目の削りで削られた表面で終わるとすると、条件は次のようになる。

最初のストロークで削られた表面の一部は2回削られ、2回目のストロークで削られた表面の一部も2回削られますが、2インチの部分は1回しか削られません。しかし、この2インチの部分は、3回目のストロークで削られた他の部分よりもはるかに多くの量が削り取られます。これは、3回目のストロークでは、まだ削られていない隆起部や工具痕に作用し、それらの接触面積がヤスリの歯と最小になるためです。この状態は工具痕が消えるまで続き、それまでの作業の正確さを保つ傾向があるため、非常に細かい工具痕を残す必要性が明らかになります。

しかしながら、これらの考慮事項とは別に、旋盤でのヤスリがけ作業は非常に時間がかかるため、大きなワークには適用できないという事実があります。さらに、大きなワークでは、小さなワークほど表面を滑らかにする必要はありません。たとえば、直径 1/2 インチのワークに 1/1000 インチの深さの工具送り痕があると 、表面が非常に不均一に見え、これらの隆起や痕が摩耗すると、ワークの嵌合が損なわれます。しかし、たとえば直径6フィートのワークでは、その深さの工具痕はそれほど不利には見えず、摩耗してもワークの嵌合にほとんど影響はありません。

したがって、ヤスリによる仕上げは通常、直径約24インチ以下の作業に適用され、それよりも大きい作業は、より高度な仕上げが求められる場合は、切削工具またはエメリー研磨によって仕上げられる。

直径が6インチ以下のような小さな加工物であれば、ヤスリで非常に正確な円筒状に仕上げることができ、ノギスなどの測定工具で測定しても誤差は検出されない。ただし、ぴったり合うリングゲージに加工物を軽く通して接触痕を調べたところ、表面全体を覆っていないように見える場合がある。

このように正確な面取り加工を行うには、仕上げ工具の刃先を加工物の水平中心に合わせ、旋盤の主軸をベアリングに適切に調整し、スライドレストのスライドを調整して遊びがないようにし、工具の刃先の形状に関して既に述べた規則に従い、切削が完了する前に工具が鈍くなるほど速くない切削速度を用い、既に説明した鋳鉄の場合を除き、細かい送りを使用することだけが必要である。

切削が完了する前に工具が鈍くなってはならないという要件から、加工物の直径が大きくなるにつれて、このように正確に旋削できる加工物の長さが制限されるという事実が導き出される。

実際、直径に対する作業の長さの比率は非常に重要な要素です。したがって、直径1インチ、長さ14フィートのスピンドルを旋盤加工して、円筒形に真円で平行かつ滑らかに仕上げるのは非常に困難です。

1. 加工対象物が薄いため、切削による圧力や歪みによって、加工対象物が跳ね返ったり、たわんだりする可能性がある。これは、加工対象物をフォロワーレストに固定することである程度改善できるが、切削が進むにつれて、フォロワーレスト自体の穴が摩耗する。ただし、その摩耗量は非常に小さく、ほとんど気にならない程度である。
2. 工作物はその長さの中央よりも両端で（旋盤センターによって）よりよく支えられているため、工作物の長さの中央に近づくにつれてフォロワーレストにかかる負荷が増加し、したがってフォロワーレストのばねやたわみが妨害要素となる。
3. 切削が進むにつれて工具の切れ味が鈍くなり、切削による負荷が増大し、その結果、フォロワーレストにかかる負荷が増大する。
4. 切削の長さのため、スピンドルの端から端まで切削を行う前に工具を再研磨する必要があり、再研磨した工具を正確な直径に切削するように設定することはほとんど不可能である。

上記の2番目、3番目、4番目の理由は、工具が加工物の長さの中央に近づくにつれて加工物のばねが増加する原因として同時に作用します。したがって、フォロワーレストのたわみ、加工物の強度の増加、および工具の相対的な鈍さはすべて、切削が加工物の中心（長さ方向）に向かって進むにつれて、加工物の直径が徐々に増加する原因となります。

例えば、デッドセンターからワークに沿って5フィート（約1.5メートル）切削を行ったとします。この5フィートの終端では、工具は最も鈍くなり、シャフトは最も弱くなり、デッドセンターとフォロワーレストからの支持も最も弱くなります。

そこで、再研磨した工具を再びレストにセットし、切削せずに旋削面にちょうど接するように設定するとします。すると、工具が切削面に到達してワークに沿ってさらに切削を進める際に、切削によってワークにかかる応力は（工具がより鋭利であるため）小さくなり、その結果、ワークのたわみや変形も小さくなります。これが工具がワークを旋削する直径にどのような影響を与えるかは、さまざまな条件によって異なります。例えば、工具の上面が十分に鋭利で、切削屑の曲げによる応力によってワークが前方に引っ張られる場合、工具はより小さな直径に旋削します。切削深さがワークを持ち上げようとするのに十分な深さで、工具の刃先がワークの中心より上にある場合、ワークはより小さな直径に切削されます。工具の切削刃が中心より下にある場合、または上面がワークを工具の先端から遠ざけるような角度になっている場合、ワークの直径は大きくなります。

これらの考察から明らかなように、仕上げ切削は加工物の中心から開始し、旋盤の中心に向かって進めるべきである。なぜなら、この場合、工具の切れ味が最も鋭く、加工物が最も弱い部分にかかる張力応力を最小限に抑えることができるからである。一方、切削が進むにつれて加工物の抵抗力は増大し、工具は使用によって鈍くなる。さらに、工具を再研磨する必要が生じた場合でも、加工物がよりしっかりと固定される旋盤の中心に近い位置で再研磨することで、仕上げ切削の直径に工具をより正確に合わせることができる。

しかし、この計画に従う場合、仕上げ切削を行う前に、シャフトをできる限り真直ぐかつ平行にしておくことが必要となる。理由は以下のとおりである。

仕上げ切削前のスピンドルの直径を1 1/32インチとし、仕上げ切削 で1/32インチを削り取るとすると、フォロワーレストのリングは切削開始時に1 1/32インチの穴径でなければならず、レストが切削に追従する場合はブッシュを交換する必要がある。[I-310] （仕上げ切削に達するとすぐに）1インチの穴まで削り出す。しかし、仕上げ切削の前にスピンドルをできるだけ真円かつ平行に回転させれば、レストが工具をリードすることになり、その場合はブッシュを交換する必要はない。ブッシュを交換するか、工具をレストに追従させるかのどちらが望ましいかについては意見の相違があるが、（既に述べた考察から）デッドセンターから開始して前進させた工具とできるだけ真円かつ平行に回転させたスピンドルは、中央からデッドセンターに向かってさらに別の切削を行うことで改善できることは疑いの余地がない。いずれにせよ、ばねが発生しやすい、または工具を取り外して研削せずに1回の切削で仕上げるには長すぎるワークは、図676または679に示したような旋盤での研削によって、鋼切削工具よりも正確に仕上げることができる。その理由は次のとおりである。

例えば、直径を1/500インチ程度縮小するのに十分な深さの非常に細かい切削を鋼鉄製の工具で行おうとすると、工具は不均一な表面を削り取ってしまう傾向があります。実際、切削によって十分な応力が発生し、レストのベアリング面が密着し、工具にわずかな応力がかかる必要があるようです。なぜなら、上記のような非常に浅い切削では、工具は一時的に切削から外れたり、切削深さが小さくなってから大きくなったりするからです。

これらの理由から、鋼鉄製の工具で仕上げ切削を行う場合、ワークの直径を 1/64 インチ減らすのに十分な切削量以上でなければならないことは認められるだろう。一方、エメリーホイールでは、切削の長さにおけるホイールの摩耗によってのみ、切削の細かさが制限される。デラウェア州ウィルミントンの J. Morton Poole and Sons 社が行ったこの件に関する実験では、最高品質のコランダムホイールを使用すれば、直径 16 インチ、長さ 6 フィートのワーク (カレンダーロール) に 12 インチのホイールを使用した場合、ワークの直径を 1 インチ減らすのに約 4 万回のトラバースが必要となり、トラバースごとにホイールの直径の摩耗が 80,000 分の 1 インチ未満であるという結論に至った。

例えば、 1 / 1000インチの切削を行うエメリーホイールにかかる負荷は、直径1/120インチの切削を行う切削工具にかかる負荷よりもはるかに小さい。したがって、研削の精度は、ホイール自体の耐久性だけでなく、ワークにかかる負荷、ひいてはたわみの小ささにも大きく左右される。

仕上げと研磨のどちらの場合も、目的は可能な限り真円で滑らかな表面を得ることであるため、工程はある程度似ていますが、両者には次のような違いがあります。研磨のみを行う場合、円筒形状の真円度や平行度といった精度は、研磨の利便性のために犠牲にされることがあります。例えば、旋削、やすり掛け、仕上げ加工によって可能な限り真円に仕上げられたコネクティングロッドのステムの場合、研磨工程をサンドペーパーなどで続けても、仕上がりの品質を損なうことなく、極めて細かい研磨が可能です。一方、ピストンロッドの場合、研磨によって生じる真円度や平行度の誤差は、望ましい真円度を損なう可能性があります。

したがって、あらゆる製品の仕上げや研磨の程度は、その用途の性質によってある程度左右される。例えば、ピストンロッドは平行度と真直度を維持できる範囲で最大限の仕上げと研磨を施せる一方、コネクティングロッドのステムは、要求されるあらゆる研磨度合いで研磨することができる。

ジャーナルベアリングの場合のように、真円度を仕上げる際には、ワークを可能な限り真円かつ滑らかに旋削した後、最も目の細かいヤスリで削り、目の細かいエメリークロスまたはサンドペーパーで研磨します。ヤスリがけと研磨によって除去される金属の量はごくわずかであるため、ワークの真円度を実質的に損なうことはありません。このように仕上げられたジャーナルは、研削旋盤を使用せずに可能な限り真円度の高いものとなります。

サンドペーパーの代わりに、粒状のサンドペーパーと油を使用することもできますが、仕上げや研磨の工程で削り取られる金属の量がはるかに多くなるため、仕上がりはそれほど正確ではありません。

図1210
図1210。

研磨が必要で、かつ加工物をできるだけ真直かつ平行に保つ必要がある場合、図1210に示すようなクランプを用いることで、これらの条件を同時に満たすことができます。図1210は、プラット・アンド・ホイットニー社が標準円筒形ゲージの研磨に使用している研削・研磨クランプの一例です。鋳鉄製の円筒形本体aは、 bで部分的に、 cで完全に分割されており、ねじdで閉じることで摩耗を吸収します。分割bは本体aを弱め、容易に閉じることができるだけでなく、研削材の浸透を可能にします。鋳鉄は、この用途に最適な金属であることに留意すべきです。鋳鉄は、非常に滑らかな表面が得られるだけでなく、多孔質であるため、目の細かい金属よりも油をよく運ぶことができるからです。直径が2インチや3インチといった大きなワークの場合、図1211に示すようなラップが外径研削に使用されます。このラップは、分割ではなくヒンジb cを備え、ラップを保持および移動できるようにハンドルが追加されています。このクランプの穴は、凹ませて鉛を充填することもあります。その後、ワークに合わせてリーマ加工を行い、エメリーとオイルを使用して、旋盤を毎分約300フィートの速度で回転させながら使用します。

図1211
図1211。

部品の穴を研削および研磨するために、さまざまな形状の拡張研削マンドレルが考案されてきましたが、そのほとんどでは、マンドレルの長さにわずかな湾曲が付けられています。言い換えれば、マンドレルの長さの中央に両端から近づくにつれて直径がわずかに大きくなります。しかし、この輪郭の湾曲は、たとえわずかであっても、穴を平行に研削する難易度を下げるどころか、むしろ高めてしまいます。拡張マンドレルは、マンドレルの分割された部分に作用するくさびによって拡張されますが、均一に拡張することはほとんどなく、真の円筒形を維持しません。

図1212
図1212。

図1212は、この目的に適した優れた拡張マンドレルの一例を示している。長さaはテーパー状になっており、溝cが設けられている。鉛はマンドレルに鋳造され、回転しながら取り付けられる。溝 c内の金属が鉛を押し出す。テーパーマンドレルをラップに通すことでラップの直径が大きくなり、鉛は円筒形に保たれる。

これらの器具には研磨剤と油が付属していますが、その作用は研磨というよりは研削です。しかし、研磨剤を加えずに使用すると、研磨作用がより強くなります。

図1213
図1213。

[I-311]図1213は、 a aにおいて、エメリーと油を用いた粗研磨用の木製クランプを示しています。これは、 bで革で蝶番接続された2本の腕からなり、c、dのように、ワークを受け入れるための円形のくぼみがあります。j jには、より精密な作業用の同様の研削および研磨クランプが示されています。gとhは、上部の腕を貫通して下部の腕にねじ込まれたネジであり、e、fは下部の腕にねじ込まれ、その端が上部の腕の面に当接しています。これらのネジによって、クランプのサイズを設定し、必要な圧力に調整してしっかりと固定できることは明らかです。研削盤として、穴に鉛のブッシュを挿入することができます。このクランプは手動で使用するため、ワークに沿って正確に一定の速度で移動させる必要があります。そうしないと、ワークの一部で他の部分よりも長い時間作用することになります。したがって、使用には細心の注意が必要です。

旋盤で完全に加工される円筒形ワークを研磨する最良の方法は、研磨を主目的とした場合、エメリー紙を使用することであり、その方法は次のとおりです。

研磨作業においては、旋盤は高速で回転させる必要がある。そのため、研磨専用の高速旋盤（スピード旋盤と呼ばれる）が用意されている。

研磨紙または研磨布は目の細かいものを使用すべきである。円筒形の場合は適切にやすり掛けを行い、放射状または曲線状の輪郭の場合は削り取りを行っていれば、それで十分である。

サンドペーパーを使うべきか布を使うべきかを判断する際には、以下の点が重要となる。

同じ粒度のエメリーでも、布の表面は紙よりも凹凸があるため、紙よりも布の上の方が削りやすくなります。布の表面は凹凸があるため、エメリーの粒が部分的に突き出て、削りにくくなるのです。そのため、削り終わるまで削りやすくなります。もし、作業面が狭く、エメリークロスを端から端まで動かすことができない場合は、エメリーペーパーを使用する必要があります。エメリーペーパーは、粗いヤスリではなく、滑らかなヤスリにしっかりと（1重、少なくとも2重）巻き付けます。粗いヤスリでは、エメリーが粗い歯の先端部分だけで作業面に押し付けられてしまうからです。ヤスリは、短く、素早く、軽いストロークで動かしてください。

曲線の輪郭を描く作業には、エメリークロスを使用する必要があります。なぜなら、エメリークロスは割れることなく曲がるからです。クロスは曲線に沿ってではなく、曲線を横切るように素早く前後に動かす必要があります。また、作業が十分に長ければ、エメリーペーパーまたはクロスを作業に沿って素早く前後に動かし、その跡が鈍角で交差するようにする必要があります。

さて、最初に使用したエメリー紙の粒度が小麦粉エメリー紙で、最終的な研磨を最高レベルに仕上げる場合、仕上げには0000番のフランス製エメリー紙が必要になります。そして、金属そのものの微細な粉末ほど金属を美しく研磨できるものはないということを覚えておいてください。したがって、研磨の初期段階を行う際には、最終的な仕上げ物を、作業面から金属の光沢が出るように準備しておくのが良いでしょう。

したがって、小麦粉研磨布を使用してすべてのやすり跡が除去されたら、作品の表面に軽く油を塗り、油っぽくなく、かつ完全に乾いていない状態に、布切れや端切れで拭きます。次に、最終仕上げに使用する0000番の研磨紙、または同様に優れたクロッカス布を作品に当てます。わずかに油を塗った表面により、切削屑がクロッカス布に詰まり、満たされます。布は、表面のすべての部分が作品に接触し、布上のすべての突起が摩耗し、作品からの細かい切削屑で満たされるように、頻繁に位置を変える必要があります。次に、例えば0番のフランス製研磨紙のような、より細かい番手の研磨紙を使用し、以前と同様に、それを作品の端から素早く動かし、小麦粉研磨紙で残ったすべての痕跡が除去されるまで使用します。

次に、ラードオイルを1滴、多くても2滴作品に垂らし、手のひらで届く範囲まで広げます。仕上げ用のクロッカスを再び貼り付け、以前と同じようにあらゆる方向に裏返します。次に、0番のサンドペーパーを使用して、0番の跡がすべて消えるまで研磨し、作品が完全に乾いたら、最終仕上げ用のクロッカスを再び貼り付けます。次に、00番のサンドペーパーを使用して、00番の跡をすべて消します。この000番のサンドペーパーは、かなり摩耗するまで使用し、最後に釉薬をかけたクロッカスで仕上げます。

このクロッカスが適切に準備されていれば、表面全体が微細な金属粒子の膜で覆われます。真鍮の場合は、クロッカスの表面は金箔のように見えます。鋳鉄の場合は、クロッカスの表面は鉛で磨かれたように見えます。いずれの場合も、クロッカスの表面は磨かれ、完全に乾燥しています。クロッカスは作業対象物に軽く押し付けることで、研磨痕が肉眼で見えないようにします。

正確な直径に仕上げられた作品にサンドペーパーを適用する場合、その工程によって作品のサイズが多少縮小されることを念頭に置くべきである。また、適切な条件下では縮小量は小さいものの、直径の精度が求められる場合には、その縮小量は依然として重要である。

しかしながら、米国屈指の機械工場の中には、旋盤だけでは最高の研磨を実現できないところもある。例えば、マサチューセッツ州フィッチバーグのチャールズ・H・ブラウンのエンジン工場では、そのエンジンの仕上げと研磨は比類なく、多くの整備士が精巧な銀メッキが施されていると考えるほどだが、コネクティングロッドの研磨には次のような工程が採用されている。

ロッドは、細かい送りで丁寧に工具仕上げされます。次に、細かい滑らかなヤスリで工具痕を消し、さらに、非常に滑らかなヤスリでヤスリ痕を消します。このとき、ワークは高速で回転し、金属がほとんど残らないようにして、ヤスリがけを最小限に抑えます。次に、 細かいエメリークロスでヤスリ痕を滑らかにして除去します。旋盤を停止し、ヒンドスタン砥石とベンジンでロッドを縦方向に研磨し、すべての筋を取り除きます。次に、スコッチストーンを水で使用して、表面に傷や痕跡がなくなり、ほぼ完璧になるまで研磨します。次の工程は、最も細かい作業の場合、手作業によるバーニッシャーを使用することです。しかし、そこまで精緻な研磨が必要ない場合は、3 段階のエメリークロスを使用してロッドを仕上げます。最後のものは非常に細かいものです。

しかし、場合によっては、砥石を使用する前にサンドペーパーで研磨した際にできた筋が、砥石では除去しきれないことがあります。このような場合は、非常に細かい仕上げにするために、旋盤を停止し、最も目の細かいヤスリで引き削り研磨を行い、すべての筋を除去します。その後、引き削り研磨に続いて砥石を使用します。砥石による研磨と磨き上げはすべて、作品を静止させた状態で手作業で行います。

研磨機の次は、使い古された上質な輸入クロッカス布で、研磨機で仕上げた表面よりも滑らかでつや消しな表面を作る。クロッカス布は旋盤の最高速で使用され、できるだけゆっくりと均一に動かされる。[I-312] ロッドに沿ってクロッカスを動かす速度が遅く、均一であればあるほど、仕上がりも均一になります。ロッドの角がフィレット加工されている場合は、必ず研磨前にヤスリで角を削ります。

ブラウンエンジン工場におけるシリンダーカバーの研磨方法は以下のとおりです。

仕上げ切削は、工具移動量1インチあたり旋盤回転数32回転の送り速度で、鉄の硬度が許す限り速い切削速度で行います。これは、粗い送り速度の場合のように金属を割ることなく、工具の刃先で金属を切削するために必要なことです。細かい送り速度と速い切削速度では、鉄の気孔は目立ちませんが、粗い送り速度では気孔が非常にはっきりと現れ、かなり深いところまで露出します。

旋盤工具の次は、油を塗った手研ぎのスクレーパーです。スクレーパーと工具台の間には革片を挟み、スクレーパーの振動を防ぎます。スクレーパーは表面を滑らかにするだけでなく、気孔を開けることなく切削します。使用する速度は、金属の硬度によって異なりますが、スライド式工具よりも常に速く、可能な限り速く作業します。

スクレーパーの後、旋盤からカバーを取り外し、すべての平らな面を2番ヤスリでできるだけ平らに削り、次にベンジンまたはテレピン油を使用して柔らかいヒンドスタン砥石で研磨します。これは、切削屑を洗い流し、砥石の目詰まりや傷を防ぐためです。すべての砥石を使用する際は、表面を平らにするために、回転方向を頻繁に反転させます。次に、スコッチ砥石（ウォーター・オブ・エア）を水で使用して研磨します。この作業では、切削屑が傷の原因となるため、細心の注意を払う必要があります。スコッチ砥石でヒンドスタン砥石による傷をすべて取り除き、表面をできるだけ滑らかにしたら、再びカバーを旋盤に取り付け、非常に細かいエメリー布と油で木目を並べ、仕上げます。エメリー布は作業面に軽く押し当て、十分に摩耗させて、筋を残さずに美しい光沢が得られるようにします。

ここで注目すべきは、エメリースティックとオイルの使用が完全に省略されている点である。ただし、より粗い研磨を行う場合は、エメリースティックを作業対象物に対して放射状に素早く動かし続ける限り、エメリースティックとオイルを使用しても構わない。エメリースティックの使用上の問題点は、作業対象物に小さな斑点があると、彗星の尾のようにその斑点に沿って筋や溝を刻んでしまう可能性があることである。

テーパーの旋削。—外側テーパーを旋削する方法は 5 つあります。1 番目は、旋盤の心押し台の上にセットする方法。2 番目は、 図 508に示したような成形機またはテーパー旋削アタッチメントを使用する方法。3 番目は、複合スライドレストを使用する方法。4 番目は、旋盤の主軸台と心押し台が旋盤のせん断機に対して角度をつけて設定できるベッドの上にある旋盤を使用する方法。5 番目は、横送りねじを送り移動と同時に作動させる方法です。

最初の方法には、ワーク軸が旋盤センターの軸に対して斜めに投げ出されるため、ワークセンターが急速に摩耗し、その結果、センターの位置がずれてワークの真直度が狂ってしまうという問題がある。さらに、再び平行に旋削するためには、心押し台を主軸軸と一直線になるように戻さなければならず、特にワークが長い場合は、これが面倒な作業となる。

図1214
図1214。

図1215
図1215。

図 1214 は、旋盤の中心と工作物の中心が接触する方法を示しており、lはライブ センター、b はデッド センターです。したがって、c cは、 gで表される旋盤のせん断スライドと平行なライブ スピンドルの軸です。明らかに、aは工作物の軸です。摩耗は工作物のデッド センター側で最も大きいですが、ライブ センター側でも工作物の中心がライブ センター上で一定量動くため、ライブ センター側にも多少の摩耗があります。したがって、図 1215では、c をライブ センター軸、a を工作物軸、d を旋盤のフェース プレート、e fを工作物上のドライバまたはドッグの平面とすると、旋盤の回転のある部分ではドライバのテールがeに位置し、直径方向に反対側ではfに位置することが明らかです。したがって、ワークが1回転するごとに、駆動部はまずフェースプレートdに向かって移動し、次にフェースプレートdから離れる方向に移動します。駆動部の位置を調整する際には、この方向に自由に移動できるように注意する必要があります。なぜなら、駆動部の動きが妨げられると、ワークが跳ね上がったり曲がったりするからです。

図1216
図1216。

図1217
図1217。

特定のテーパーを加工するために旋盤の心押し台をどれだけずらす必要があるかを判断するには、図 1216に示す構成を使用できます。加工物の輪郭を描き、その軸dをマークし、テーパー端の一方の側に平行な 線cを描きます。この線と加工物の軸との間の距離aが、心押し台をずらす必要がある量です。この構成は図 1217 で証明されています。図 1217では、加工物がずらされた状態で示されており、c は旋盤のガイドウェイの線を表し、テーパーの側面fはこのガイドウェイに平行でなければなりません。dは回転スピンドルの線、eは加工物の線であり、距離bは図 1216の距離aと同じであることがわかります。

ただし、心押し台を設置する際には、心押し台自体ではなく、加工長さに合わせて調整した状態でのデッドセンターの位置を測定する必要があることに留意すべきである。

テーパー旋削用の心押し台を設定する他の方法は次のとおりです。古い部品から新しい部品を作成する場合、または部品の複製を旋削する場合は、既に旋削された部品、または場合によっては古い部品を旋盤にセットし、工具を工具台に取り付け、工具がワークに沿って移動し（ワークは静止したまま）、端から端までテーパー面に接触するまで心押し台を移動します。

しかし、テーパーが1フィートあたり何度かで示されている場合は、心押し台を設置する距離を容易に計算できる。

したがって、加工物に1フィートあたり1インチのテーパーがあり、加工物の長さが3フィートだとすると、加工物全体の長さに対して3インチのテーパーがあり、心押し台は3インチの半分、つまり1 1/2インチ上に設定する必要があります。加工物のテーパー部分の長さや、それが加工物のどの部分にあるかは関係なく、心押し台を、加工物の全長（1フィートあたり）に1​​フィートあたりのテーパー量を掛けた値の半分上に設定すれば、このルールは正しいと判断されます。

型がない場合は、テーパー加工する部品の両端に短い平行な部分を旋削し、それを真円に仕上げて、両端とも完成サイズより同じ量だけ大きく残し、小さい方の端の平行な部分が仕上げ時にすべて均一になるように注意します。次に、旋盤のツールポストに工具を取り付け、[I-313] 旋削加工が必要な部品の金属部分を避けるように配置します。そして、その部品の一方の端に、くさびまたは十分な厚さの金属片を置き、それを加工された部品と工具の先端にちょうど接触するように配置します（クロスフィードねじで工具を調整します）。次に、残りの部分を必要なテーパー部分のもう一方の端まで巻き上げ、同じくさびまたは鉄片を挿入して、工具の先端から加工物までの距離を測定します。巻き上げた工具の先端が加工された部品の両端から等距離にあることがわかったら、旋盤は必要なテーパーに設定されていることがわかります。

図1218
図1218。

図1219
図1219。

図1218と1219はこの設定方法を示しています。aは、bからcにかけてテーパー加工し、eとfで必要なサイズから1/32インチ以内まで削り 出す必要 がある ワークピースを 表しています。次に、工具ポイントhを一方の端に、次に他方の端に置き、ピースiを挿入し、必要なテーパー部分の両端で金属片iが工具ポイントとワークピースの間にちょうど収まるように旋盤を調整すると、ワークピースをテーパー穴に当てなくても、旋盤は可能な限り必要なテーパーに設定されます。ワークピースの小さい方の端にある平行部分は、できるだけ正確に旋削する必要があります。そうしないと、仕上げ加工時にマークが消えない可能性があります。

図1220
図1220。

図1220（『アメリカン・マシニスト』誌より）は、テーパー加工のために心押し台を傾けるためのゲージを示しています。eとdの位置に溝が切削され、これら の直径は必要なテーパーに対応します。次に、ホルダーaを工具先端に取り付け、このホルダーにゲージbを回転させて固定します。心押し台を傾け、 bの先端が加工物の両端の溝の底にちょうど触れるようにします。

テーパーを所定の位置に試すには、端から端までチョークで線を引いて指でチョーク面を滑らかにするか、赤い印を付けてから、しっかりと所定の位置に押し込みながら前後に回転させ、その間も穴にしっかりと固定したままにします。最も外側に突き出ている長い端を上下左右に動かし、テーパーのどちらの端で最も動きが大きいかを注意深く観察します。この動きの大きさは、テーパーが穴にどれだけ適合していないかを示し、動きが最も小さい端は、最も削り取る必要がある部分です。なぜなら、動きの支点となる部分が最も高い位置にあるため、最も多くの金属を削り取る必要があるからです。

旋盤工具でテーパーをできるだけ正確に取り付けたら、つまり、テーパーの両端で動きや不均等な動きが見られないほど正確に取り付けたら（テーパーが一致しない場合や、表面が長さの1つ以上の部分で接触しない場合は必ず動きが生じるため）、細かい滑らかなヤスリで次のように仕上げる必要があります。穴の内側に非常に薄い赤色のマーキングを施し、そこに汚れや砂粒がないように注意した後、テーパーを穴にしっかりと押し込み、前後に回転させながら所定の位置に押し込みます。

前進ストロークで徐々に進めることで、往復運動でありながら回転運動も同時に発生します。次に、ワークを旋盤で高速回転させ、滑らかなヤスリを使用してテーパーに現れる痕跡を削り取ります。痕跡が濃いほどベアリングが硬かったため、最も濃い外観の部分や痕跡にヤスリを最も強く当てます。テーパーを穴に試す際には、いくら注意してもしすぎることはありません。テーパーは、実際には正しくないのに、正しく嵌合しているかのように穴に痕跡を残す傾向があるためです。したがって、挿入するたびに、前述のように、突き出たテーパー部分を横方向と垂直方向に動かして嵌合を綿密に検査する必要があります。

テーパーや円錐は、研削加工を行う前に非常に高い精度で取り付けなければならない。研削加工は、表面を均一にするための単なる工程だからである。

錬鉄、鋳鉄、または鋼鉄の加工には、研磨材として油とエメリーを使用できます（真鍮の場合は、焼いた砂と水が最適です）。油とエメリーは、穴とテーパーの表面に指で均一に塗り広げます。次に、テーパーを所定の位置に慎重に置き、前後に回転させながらしっかりと押し付け、往復運動の前後の動きでテーパーを後退時よりも大きく動かすことで、ゆっくりと前進させます。

約12回ストロークするごとに、テーパーを穴から慎重に取り外し、指で研磨材を表面に均一に広げます。また、往復運動の約4回ごとの戻りストロークの際、テーパーを穴の底からわずかに持ち上げ、戻りストロークで軽く押し戻します。この手順により、研磨材が均一に広がり、滑らかで均一な研磨が可能になります。使用する研磨材は、大きな作業には60～70番、小さな作業には80～100番、非常に細かい作業には小麦粉研磨材を使用してください。

ワークを一定方向に回転させながら研磨しようとすると、輪状の傷がつき、表面が損傷する。

2番目の方法を参照すると、フォーマーまたはテーパーアタッチメントバーを設定するために必要なのは、旋盤シャーに対して、旋削するテーパー量の半分だけバーをずらすように設定することだけです。バーの長さは、ワークの長さに等しくなります。バーまたはテーパー旋削アタッチメントを使用してテーパーを旋削する場合、心押し台をずらす必要がないため、ワークセンターがライブセンターとずれることがなく、ライブセンターは図1214を参照して説明した摩耗を受けないという利点があります。さらに、心押し台を平行旋削に設定したままにしておくと、作業者はテーパー旋削から平行旋削に容易に切り替えることができ、したがって、仕上げ加工を行う前にすべての部品を荒削りできるため、ワークの精度をより高く保つことができます。一方、心押し台をずらしてテーパーを旋削する場合は、次の点を考慮する必要があります。

平らな部分を先に旋削して仕上げると、テーパー部分を旋削する際に表面が削り取られ、センターが摩耗するため、ワークの真直度が失われ、仕上げた後も真直度がなくなります。逆に、テーパー部分を先に旋削すると、その後平らな部分を旋削する際に同じ影響が生じます。確かに、まず平らな部分を荒削りし、次にテーパー部分を荒削りして、先に平らな部分を仕上げてからテーパー部分を仕上げることもできますが、そのためには旋盤をテーパー用に2回、平行部分用に1回設定する必要があります。

実際には、テーパー部分を最後に旋削した方が、より正確な仕上がりになることがわかっています。これは、平行旋削からテーパー旋削に切り替える際に、旋盤の中心におけるワークのずれが、テーパー旋削から平行旋削に切り替える場合よりも小さいためです。ただし、テーパー部分に嵌合する部品を旋削する必要がある場合は、平行部分を最後に仕上げてからワークを旋削する方が良いでしょう。[I-314] テーパー部分が所定の位置に固定されている間に、テーパー部分にも固定します。したがって、ピストンロッドとピストンの場合、ロッドの平行部分を最初に旋削し、テーパー部分を最後に旋削し、ピストンヘッドをロッドに取り付けて旋盤にセットしたときに、最後の工程でセンターを変更した場合、平らな部分またはステムは真円にならず、ピストンヘッドを旋削する前にロッドを真円にするためにセンターを真円にする必要があります。しかし、ロッドの平らな部分またはステムを最初に荒削りし、次にテーパー部分を荒削りして仕上げると、ヘッドをロッドの所定の位置に固定して、2つを一緒に旋削することができます。つまり、ピストンヘッドを荒削りしてテーパー穴を仕上げ、次にロッドの平行部分を荒削りしてテーパー端を仕上げます。ロッドは1回の工程で組み立てて仕上げることができます。したがって、テーパーがロッドの平行部分に対して真円であるかどうかにかかわらず、ヘッドはロッドに対して真円になります。テーパー旋削アタッチメントを使用すれば、ロッドを別々に仕上げることができるため、これは大きな利点です。

しかし、テーパー旋削アタッチメントの長さのある部分が他の部分よりもはるかに多く使用される場合、その部分の摩耗が激しくなり、バーの真直度が損なわれ、最も使用頻度の高い部分でスライドが緩むため、バーを長時間使用することが困難になります。また、スライドブロックの摩耗のため、バックトラバースで切削した部分から工具を巻き戻すのが適切です。そうしないと、工具がバックトラバースでフロントトラバースよりも深く切削し、加工面に跡が残る可能性があります。

3番目の方法に関して言えば、複合スライドレストは、その上部スライドの容量内に収まる長さのテーパーを旋削するのに優れた方法を提供する。なぜなら、そのスライドを使用してテーパーを旋削し、通常の送り機構を使用してワークの平行部分を加工できるからである。また、心押し台をオーバーセットする必要がないため、ワークセンターが過度に摩耗することもない。

図1221
図1221。

レストの上部スライドの座面が円形であり、テーパーが角度で指定されている場合、図 1221 に示すように、座面にマークを付け、上部スライドのベースに円の角度でマークを付けると、設定が容易になります。または、Mechanicsから抜粋した次の構造を使用することもできます。スライドレスト座面の直径を測定し、対応する直径の円を平面に描きます。図 1222 の a のように中心をマークし、線a bをマークします。中心aから、穴をあける小端の半径である点bをマークします。線a g上に回転させるテーパーの長さをマークし、 穴をあける大端の直径に等しい距離だけa bから離れた線 g dを引きます。線b dを引きます。すると、距離e fは、必要なテーパーを回転させるためにレストを回転させる量になります。

図1222
図1222。

同じ方法を残りの値を設定する際にも使用できることは明らかである。

第4の方法では、主軸台と心押し台の上部ベッドまたはベースプレートを設けることで、旋盤の中心線をキャリッジが移動するV字溝またはスライドに対して必要な角度に設定できるため、他のシステムに関して述べた欠点を回避しつつ、同時にキャリッジの移動距離全体にわたるテーパー加工が可能になるため、テーパー加工に優れた手段となります。ただし、主軸台と心押し台が旋盤シャーに直接ボルトで固定されている場合よりも剛性が低くなることは明らかです。

テーパー加工においては、工具先端を加工軸の正確な高さ、すなわち中心線と水平にすることが不可欠です。そうでない場合、テーパーは全長にわたって湾曲した輪郭を持つことになります。さらに、直線状のテーパーを加工した後で工具を上げ下げすると、テーパーの角度が小さくなるだけでなく、加工された長さも曲線状になることが示されています。

図1223
図1223.—上面図。

図1224
図1224.—側面図。

図1223と図1224は、工具の高さが変化するとテーパー量も変化することを示しています。図1223では、a bは旋盤のスピンドルの中心線、つまり旋盤が平行回転に設定されているときのワーク軸wを表しています。a cは、旋盤の心押し台を倒してテーパーまたは円錐を回転させるときのワーク軸または円錐を表しています。したがって、線c bの長さは心押し台が倒された量を表しています。次に図1224を参照すると、心押し台が倒されていても旋盤の中心は旋盤ベッドまたはV sから同じ高さにあるため、円錐は端面図のように水平に立つと想定されます。したがって、工具は送りの全長にわたって同じ高さで移動します。したがって、tのように中心線と水平に設定されている場合、送り線は移動中に同じ高さになります。[I-315] 円錐の端から端までが線a bで示されています。線a bの長さは線b cの長さに等しくなります (図 1223)。したがって、線a b (図 1224)は 2 つのことを表しています。1 つ目は、工具tの先端が円錐に沿って移動する際の移動線、2 つ目は、その長さが工作軸が旋盤の中心線と平行でない量を表しています。ここで、工具をiで示す位置まで下げたとします。工具が移動する際の移動線は線c dとなり、これは線a bと同じ長さになります。したがって、工具が小端の直径に設定されていても、大端では点線の円hで表される直径を旋削することが明らかです。心押し台をずらす代わりにテーパー旋削アタッチメントを使用してテーパーを旋削した場合も、結果は全く同じです。

先ほど述べたようなアタッチメントを例にとると、この説明はより理解しやすくなります。なぜなら、線a bはワークに沿った工具送り線を表し、その長さはアタッチメントによって工具がワーク軸からどれだけ後退するかを表すからです。この後退量はアタッチメントのオフセットに依存するため、オフセットの角度によって決まり、したがって、オフセットの角度が一定であれば、工具の移動距離に関係なく同じ値になります。そこで、端面図のiのような特定の位置に工具を配置した場合の結果を求めるには、工具の先端からa bに平行で、長さが等しい線c dを引くだけでよいのです。この線の両端は、ワーク軸からの距離によって、工具がその位置にあるときにワークの両端で旋削される半径を表します。したがって、線分c dの一方の端には円kがあり、これは工具i が円錐の小端を回転させる直径を表しています。一方、もう一方の端には点線の円hがあり、これは工具が移動の終わりに達したときに大端で回転する直径を表しています。しかし、工具をtの位置に置くと、小端では同じ直径k を、大端では円pの直径を回転させます。

ここでは、円錐面上の任意の中間点における結果を参照することなく、加工物の両端の直径のみを考慮してきましたが、旋盤の中心線より上または下に工具を配置すると、直線ではなく曲線状のテーパーが生成されることを証明するために、中間点における結果も考慮に入れることができます。

図1225
側面図。 図1225。 端面図。

図 1225では、d e f c は直線テーパーの完全な輪郭を表しており、その両端の直径は端面図で外側の円と内側の円で表されています。ここで、aからbへの線 は、ワークの軸を表し、その点が軸と水平に設定されている場合、工具ポイントの移動または移動の線も表します。端面図の線i kは、工具ポイントが中心線と水平に設定されている場合の工具移動の線を表すという点で、側面図の線a b に対応します。ここで、工具ポイントをi kではなく線g hと水平になるように持ち上げ、その送り移動の線が線 g h に沿っているとします。線g hの長さはi kの長さと同じです。g hの長さを1 から 6 まで 6 等分し、側面図のワークの長さも ( aからf ) 6 等分すると、端面図の最初の分割における線g hの長さ(つまり、 hからgまでの長さ) は、円錐の端bから側面図の線aまでと同じ量の工具移動量または長さを表します。ここで、工具の先端が 1 に到達したとします。その位置で回転するワークの直径は、明らかにg h上の点 1 と交わる円弧または半円hによって与えられます。側面図にその直径をマークするには、まずhの頂点にちょうど接する水平線h pを描きます。そこから垂線を下ろし、線a bと交わる線が、端面図から側面図に転送されるワークの半径になります。端面図において工具先端がg h上の2に到達すると、その位置は側面図において線bで示され、工具が旋削するワークの直径は端面図において半円kで示されます。この直径を側面図に転写するために線k gを描き、側面図において線bと交わる点が、工具が側面図の点bに到達したときのワーク直径の半径となります。このプロセスを続け、半円 l、m、n、o、および線l r、m s、nt、o uをマークします。これにより、側面図において、工具がそれぞれc、d、e、fに到達したときの加工半径を求めることができます。あとは、側面図上に、これらの点を通る線u eを描くだけです。この線は、工具の高さがg hで示される高さのときに、工具によって旋削される加工物の輪郭を表します。ここで、線 u eは曲線であることが示され、したがって、工具が高さg hにあるとき、直線ではなく曲線のテーパーが旋削されることが証明されます。

工具の先端をセンター線と水平に配置すれば、まっすぐなテーパーが旋削されることが証明できる。したがって、その移動線は側面図では a bで、端面図では線i kで表される。そこで、 i k を6 等分し、a bを 6 等分する ( a、b、c 、 など)。 i kの分割点から、前述と同様に半円を描き、これらの半円から水平線を引く。そして、これらの線が側面図の分割線と交わる点が、前述と同様にワークの輪郭上の点となる。これらの点を通る線を前述と同様に引くと、この線c fは直線であるため、工具の先端をワーク軸と水平にすれば、まっすぐなテーパーが旋削されることが証明される。

図1226
上面図。 図1226。 端面図。

図1227
図1227。

ここで、ワークの長さの中央の両側で等しい曲率を持つ曲線にワークを旋削できることを示すことができる。たとえば、図 1226の端面図のように、切削工具がワークの上にあり、工具がワークに沿って送りながら、ワーク軸に直角な方向にも一定量移動すると仮定する。この場合、工具の移動線は上面図の線b bで表される。旋削されたワークの輪郭は、図 1227に示すように曲線となり、工具の移動線は線c dとなる。[I-316] 作業軸に直角な方向へのこの移動中に発生する工具の移動量は、線 f eで表されます。これは、上端がc dの上端と反対側にあり、下端がc dの下端と反対側にあるためです。次に、 f eの長さの半分を 1 から 6 までマークされた分割に分割できます。ここで、 f eの長さの半分を取ったので、作業の長さの半分も取り、それをaからfまでマークされた 6 つの等しい分割に分割する必要があります。ここで、工具の先端が端面図で線f s上にあると仮定すると、上面図でのその位置はcになります。端面図で 1 にあるとき、上面図ではpに到達しています。次に回転する作業の半径は、端面図で 1 から作業中心まで伸びる線の長さで示されます。この長さを取り、作業軸のaから線a h上にそれを設定して、長さを 1 sの高さと等しくします。同様に、工具の先端が2に到達したとき、切削する半径は線分iの長さで示されます。したがって、作業軸上の2から2sの長さを測り取り、2sと biを同じ長さにします。このプロセスを続け、ckの長さを3sの長さに等しくし、 dlの長さを4sの長さに等しくするなどします。あとは、これらの線の頂点に交わる線分ogを引くだけです。この線分は、作業長さの半分が加工される曲線を示します。作業長さの残りの半分も、当然ながら同じ曲率に加工されます。

図1228
図1228。

ワークの輪郭の曲率は、ワークの長さとワーク軸に直角な方向への工具の移動量との比率、言い換えれば、ワークの長さと線分f eの長さとの比率によって決まることは明らかです。また、ワークを横切る工具の移動量が一定の場合、ワークの長さが大きくなるにつれて、旋削される輪郭の曲率は比例して小さくなることもまた明らかです。ここで、ワークの最小直径と最大直径、およびその長さが与えられ、工具が持つべき曲率を求める必要があるとします。この場合、図 1228に示す作図によってこれを求め、切削する曲線を計算することができます。この作図では、円kが最小直径、円p が最大直径です。線分m cはkの周縁にちょうど接するように描かれており、これによって工具の横方向の移動量がすぐにわかります。したがって、線分m bとc bを描き、それらの端点から工具先端の移動経路を表す線分b bを描きます。次に、 m cの長さの半分を 6 等分し、前述と同様の手順で、作業の一方の側に完全な曲線を得ることができます。ただし、ここでは、後半部分にfからlまでの分割線を追加しています。曲線の中心は、工具先端が作業軸と交差する点にあることがわかります。したがって、作業軸の片側で工具の移動量を他方よりも大きくすることで、作業直径の最小点の位置を作業長さの中央の片側に合わせることができます。

旋削加工またはボーリング加工で、ねじ込みまたは圧入するテーパー加工においては、嵌め合いに必要な量を正確に把握することで、各部品を所定の位置にねじ込んで嵌め合いを確かめることなく、加工を正確に行うことができる。

例えば、部品を旋削加工し、穴をリーマ加工する場合、最初にリーマ加工する穴は、試しに嵌め合わせをして正しい直径に調整し、リーマにカラーを取り付けて、穴に一定の深さまでしか入らないようにすることができます。

図1229
図1229。

図1229に示すようにテーパーゲージを作成することができる。線aは穴の内径を表し、線bは内側部品の直径を表す。この2つの線間の距離は、試作によって押し込みまたは駆動に必要な量として求められる。このゲージは、リーマ加工された穴のテーパーをテストするためにも当然使用できる。

チャック加工または面板加工。―この種の加工は、最も高度な操作技術を必要とします。なぜなら、加工を最も有利に進める順序やチャックの方法は、しばしば熟慮を要する事項となるからです。

旋盤センター間で駆動されるワークでは、他の部分を加工している間でも、任意の部分の真度をいつでも確認できますが、チャックで固定されたワークでは必ずしもそうではなく、ワークの真度はワークをしっかりと保持することによってのみ得られます。また、ワークはそれを保持する装置の圧力によって弾力性を失ったり、たわんだりする可能性があり、さらに、軽いワークでは、表面の除去によって加工が進むにつれてワークの真度がずれることがあります。その理由は、単純な円筒形ワークの旋削加工について述べた際に既に説明しました。

グランドを旋削するには、 3 つの方法があります。1 つ目は、フランジの外側の穴と面を最初に旋削し、その後の旋削はマンドレルで行う方法です。2 つ目は、最初のチャッキングで穴だけをボーリングし、残りの作業はすべてマンドレルで行う方法です。3 つ目は、1 つのチャッキングで穴、ハブ、および 1 つの半径面を旋削し、残りの面を別のチャッキングで旋削する方法です。

最初の方法を採用した場合、マンドレルの真度に誤差があると、穴がハブに対して真度を失ってしまい、重大な欠陥となり、グランドがピストンロッドの片側とグランド穴の両方に引っかかってしまいます。2番目の方法でも同様の不具合が生じる可能性があります。したがって、ユニバーサルチャックでハブをグランドに固定し、フランジの外側面とエッジを単純に面取りするのが最善です。その後、グランドを端から端まで回転させることができ、穴、ハブ、フランジの内側半径面、ハブの半径面を一度に回転させることができます。この方法の唯一の欠点は、グランドをチャックから外してグランド穴への適合性を確認する必要があることですが、標準ゲージを使用すればそのような確認は不要です。標準ゲージを使用せず、測定誤差が生じた場合でも、必要に応じてグランドをマンドレルに取り付けて縮小することができます。

どちらのチャッキング方法においても、グランドをチャックから取り外さない限り、穴と目的のロッドとの適合性をテストすることはできません。

ユニバーサルチャックで平らな円筒形リングを全周回転させる。—この簡単な作業を行うには、3つの方法があります。1つ目は、1回のチャッキングで穴を開け、2回目のチャッキングで2つの半径面と円周を回転させる方法。2つ目は、まず穴を回転させ、2回目のチャッキングで2つの半径面を回転させて直径を回転させる方法。3つ目は、穴と円周を回転させて直径を回転させる方法。[I-317] 一方の半径面は1回のチャッキングで旋削でき、もう一方の半径面は2回目のチャッキングで旋削できます。最後の方法は、以下の理由から最適です。まず、工具はチャッキングのたびに表面を完全に通過できるため、チャック爪に接触して損傷する危険がありません。次に、最後のチャッキングでは、チャック爪がリングの内側にあるため、工具レストに固定されたポインターを使用してリングの真度を検査し、真度を正確に設定できます。

チャッキングのいずれの場合でも、リングをチャックの爪の内側に深くセットしすぎると、ラジアル面を旋削する際に工具が爪に接触する危険性があることは明らかです。

リングが薄すぎてこの方法が使えない場合、または穴が大きすぎてマンドレルを作る必要がない場合は、リングを外側から保持して穴を開け、両方の半径方向の面をチャックの爪からわずかな距離まで旋削します。2回目のチャッキングでは、チャックの爪がリングの穴の内側にあるため、以前と同様にポインターでワークを真円に調整して仕上げます。

しかし、そのようなリングを複数個旋削加工する場合は、より厚いリングをもう1つ旋削加工し、リングの内径と一方の半径面を旋削加工した後、それをマンドレルとして使用する方が効率的である。

偏心ストラップと偏心部品の旋削加工—偏心ストラップを先に旋削加工する必要があります。なぜなら、偏心ストラップを分解して、旋盤に取り付けたまま偏心部品との適合性を確認できるからです。偏心部品の場合はそうはいきません。まず、ストラップをフェースプレートにボルトで固定したユニバーサルチャックに保持するか、図893のcに示すようなドッグで保持し、片面を旋削加工します。次に、チャック上で回転させて穴を開け、反対側を面取りします。

ストラップの形状が許せば、まずフェースプレートに面を向けてプレートとボルトで固定するのが最善です。この場合、ストラップが自然な形状から外れる圧力がかからないためです。しかし、そうでない場合は、ユニバーサルチャックまたは独立ジョーチャックで保持するか、この種のチャック（大型旋盤用にはめったに作られない）に挿入するには大きすぎる場合は、図893 のcに示すようなドッグで保持することができます。

図1230
図1230。

偏心ストラップに穴を開け、その2つの半分を固定しているボルトを緩めた後、図1230のaと cにおける直径を測定すると、aがcより小さいことがわかります。この原因は、鋳造品の張力の項で部分的に説明されていますが、ストラップが旋盤にある間、またはストラップの2つの半分を固定しているボルトが緩められるまでは、図中のaとcにおける直径は等しいものの、ボルトが緩められるとすぐにaにおける直径が小さくなり、穴が楕円形になることを付け加える必要があります。[18]

[18]これは、真鍮など、同様の形状のすべての鋳造品で発生します。

図1231
図1231。

さて、偏心カムはcの直径に回転させなければ、ストラップ内で動きが失われてしまうことは明らかです。しかし、偏心カムをcの直径に回転させてしまうと、図1231に示すように、ストラップの角が引っかかってしまい、試着することができません。この問題を解決するために、偏心ストラップを回転させるためにチャックに固定する前に、2つの半分の接合面の間にブリキ板または金属板を挟み込み、その金属板の厚さ分だけ大きく穴を開けるのが一般的です。ストラップに穴を開けた後、これらの金属板を取り外し、図1230のようにストラップの半分をボルトで固定します。cの直径は、偏心カムを回転させるべき直径です。

挿入された板金が十分な厚さであれば、図1230に示すように、ストラップの穴はaとcで 同じ寸法になります。厚すぎるとaでの直径が最大になり、薄すぎるとaでの直径が最小になります。特定のサイズのストラップに必要な厚さを知るための規則はなく、作業者は通常、同様の金属の鋳造品、または同じ鋳造工場での経験に基づいて判断します。

しかし、彼は安全策として厚みをあまり厚くしないことを好む。なぜなら、接合部の穴を削り取る方が、接合面をやすりで削り取るよりも簡単だからである。鋳造後に再加熱されていない鋳物の場合、各直径に対する以下の厚みは安全と考えられる。

穴の直径
。
ストラップバルブの間に挟む金属板の厚さ
。
インチ。 インチ。
6 1/64​​
12 1/32​​
18 3/64​​
24 1/8​​
古い偏心カム用の新しいストラップを旋盤加工する場合、偏心カムの直径を測る際に、偏心カムのラグまたはジョーの間に挟むものと同じ厚さの錫片を用意し、それをキャリパーの脚と偏心カムの間に挟む必要があります。そうすることで、錫片を取り除いたときに、図1230のcを通るストラップの直径が偏心カムの直径と等しくなります。

偏心カムを旋削加工する際は、まず平面面を偏心カムの円周に正確に、またはほぼ正確に合わせます。これは、円周をユニバーサルチャックで保持する場合と同様ですが、ハブが長すぎてチャックの爪が円周に届かない場合は、ハブ自体を独立爪チャックで保持しても構いません。

旋削された面は、チャックの面に接するように回転させて、正確に回転するように調整します。このチャッキングの際には、穴の穴、ハブ、および半径方向の面を旋削する必要があります。いずれの面も仕上げ加工を行う前に、これらの面すべてを荒削りしておきます。

次に、偏心カムを再び反転させてハブの面が合うようにします。フェースプレートは、図のクランクの場合のようにボルトで固定されています。次に、ワークをマークされた線に合わせて（正しいストローク量を与えるために）、ストラップの穴に合うように旋削します。ストラップは分解して試着できますが、このチャッキング方法であれば容易に可能です。

さて、偏心加工では、互いに最も正確でなければならない面は、内径とストラップがはまる円周面です。後者はハブ面をチャックに向けて旋削され、そのハブ面は穴をボーリングしたのと同じチャッキングで旋削されたため（したがって、内径に対して正確でなければなりません）、内径と円周は可能な限り正確になります。なぜなら、最後のチャッキングの正確さだけが、加工の正確さに依存するからです。

小さな偏心部品は、ジョーチャックでチャッキングしても保持できますが、フェースプレートにチャッキングした場合ほど正確に保持することはできません。これは、ジョーの半径方向の面を真円に保つことが難しいためです。この難しさは、 図848および849を参照して説明した原因によって生じます。

上記の方法（穴にボルトを通す方法）では最後のチャッキング時に保持するのが難しいほど大きな偏心量を持つ偏心カムの場合、通常は偏心カムの偏心カム側に開口部が設けられており、この場合、偏心カムの半径面（ハブ側）の後ろに平行な部材を配置することができる。これらの平行部材は、ハブ面がチャック面から離れるように十分な厚さを持ち、その開口部にボルトを通して偏心カムを固定することができる。別の方法としては、以下の方法がある。

偏心部の外径は、チャックの爪が十分に突き出ていて外径に届く場合（そうでない場合は爪が偏心部のハブを掴んでしまう）、ドッグチャックで把持できます。その間に穴をボーリングし、偏心部の平面を旋削します。次に、偏心部を旋盤で反転させ、その側のハブと半径方向の面を旋削します。次に、偏心部の平面を、偏心部を軽量化するために設けた隙間に渡して配置したプレートと、ハブの面に渡したプレートによって、フェースプレートにボルトで固定します。偏心部が線に沿って正確にセットされたら、外径を旋削して適合させることができます。[I-318] ストラップ。この取り付けを容易にするために、最後のチャッキング時に、フェースプレートと偏心体の平面との間に薄い平行なストリップを配置してもよい。どちらのチャッキング方法でも、偏心体の外径（つまり、ストラップがはまる部分）は、穴をあけたのと同じチャッキングで旋削された面がフェースプレートにクランプされた状態で旋削されることがわかる。同じサイズの穴と同じ量の偏心体を持つ複数の偏心体を旋削する場合、偏心体の穴に合うのに十分な直径のディスク（図888に示すようなもの）を旋盤のフェースプレートに取り付けることができる。このディスクは、偏心体に必要な量のスローを与えるために、旋盤の中心から必要な距離でフェースプレートに固定される。このようなディスクをフェースプレートに固定する最良の方法は、ディスクに合わせて正確に回転させた平ピンをフェースプレートに取り付け、手で出し入れできる程度にしっかりとフェースプレートの穴に差し込み、ピンの端にネジを取り付けてナットでフェースプレートにしっかりと固定することです。最後に偏心カムの穴をディスクに合わせることで、偏心カムの直径が許す限り正確に設定した線を使わなくても、正確な回転が保証され、ストラップに合うように回転させることができます。

シリンダーカバーを旋削加工する。—シリンダーカバーは、あるチャッキングで行われた作業が、その後のチャッキングで行われた作業と非常に正確に一致する必要があるチャッキングの一例である。したがって、片側にあるグランド穴は、反対側にあるシリンダーボアに適合する直径と完全に一致する必要がある。

カバーの研磨面またはグランド面を先に旋削すると、パッキンリング用の穴とグランド用の穴が互いに正確に一致することが保証され、同時に研磨された外面も同じチャックで旋削できる。

しかし、カバーを旋盤で回転させて直線面を加工する場合、穴は短い長さで確認できる限り正確に設定できますが、その長さは正確なガイドとしては短すぎます。パッキンリング用の穴は正確に見えるかもしれませんが、グランド用の穴は長いため、設定の誤差は長さの分だけ大きくなります。したがって、まず平面を加工し、グランドフランジでカバーを掴んで、円筒穴に合う段差のある平面とカバーフランジの外縁を一度に加工するのが良いでしょう。その後、カバーをチャックで回転させると、平面はチャック爪の半径方向の面に当てて正確に設定でき、同心円の正確さはフランジの外縁で設定できます。フランジの外縁はカバーの最大直径であるため、設定の正確さの不足を最も容易に確認できます。この場合、ユニバーサルチャックを使用し、加工物が完全に正確に回転しない場合は、片側の必要なドッグまたはジョーを緩め、反対側の必要なジョーのネジを締め直すことで修正できます。

これは、摩耗などにより、ジョースクリューやそれを操作する機構に常にわずかな遊びや遊びが生じるためであり、上記の方法では、この遊びを利用してワークの真円度を調整します。

何らかの理由で、最初のチャッキング時にグランドホールフランジを使用してワークを保持できない場合は、カバーの周縁部でワークを保持し、チャックの爪がその縁部をできるだけ小さな距離だけ覆うようにする必要があります。その後、ワークの突出部分をチャックの爪にできるだけ近づけるように旋削し、この旋削された部分を使用して、2回目のチャッキング時にカバーを同心円状に正確に設定することができます。

非常に小さなカバーの場合、グランドホールにマンドレルを取り付けて、そこから両方の半径方向の面を旋削加工するか、または片方の面のみを旋削加工し、もう一方の面は穴を開けたチャッキングで旋削加工してもよい。

ジョーチャックで保持できないほど大きなカバーの場合、図893のcに示すようなチャッキングドッグでカバーを保持し、エッジがドッグスクリューからできるだけ突き出るようにして、1回目のチャッキングで半分まで回転させ、2回目のチャッキングで仕上げる。2回目のチャッキングで半径方向の面を設定するには、図894に示すように表面ゲージを使用する。パッキンリングまたはピストンロッド穴の内径が十分な大きさであれば、その穴とグランド穴を、シリンダーボアに嵌合する平面と段差を回転させるのと同じチャッキングで回転させて回転させることができ、カバーのすべての重要な部分の真直度を確保できる。

しかし、この場合、これらの作業は2回のチャッキングのうち最後の段階で行うべきである。そうすることで、カバーのグランドホール側の半径方向の面から金属が除去されることによって鋳造品の形状が変化することによって生じる可能性のある誤差を排除できるからである。

プーリーを旋削する。—プーリーは旋盤加工の優れた例であり、いくつかの異なる方法で加工できます。たとえば、穴あけ加工の場合、小型のプーリーは、爪をリムの内側に、爪をリムの外側に、またはハブ自体をドッグチャックに固定して保持できます（ハブが十分に長い場合）。大型のプーリーは、リムを爪チャックに固定して穴あけ加工できます。リムをボルトとプレートで固定して

リムの旋削は、プーリーをマンドレルに載せてドッグ​​またはキャリアでマンドレルを駆動する方法、 図 753に示すようなクレメンツドライバーで駆動し、直径方向に対向する 2 つの駆動ピンを直径方向に対向するアームに接触させる方法、前述のようにアームをチャックに固定して 1 回のチャッキングで穴あけと面出しを行う方法、またはリムの内側をチャックの爪で固定して 1 回のチャッキングでプーリーを旋削および穴あけする方法で行うことができます。後者の方法は、リムの内側が平行である場合、または爪から滑り落ちるほど十分に円錐形になっていない場合、または爪がリム幅の中心に届く場合に行うことができます。

これらの様々な方法の長所と短所は以下のとおりです。

プーリーのリムは強度が弱いため、リムの面と縁を旋削するために十分なチャック爪圧をかけると、リムが歪みやすい。しかし、これは穴の真度には影響しない。したがって、リムをチャックで把持して穴をあけ、ハブの面を加工することができる。そのように把持する場合は、リムの内面に対して正確に把持し、穴がリムの内面に対して正確になるようにする。そして、外径を旋削する際には、リムに対して可能な限り正確に加工し、プーリーのバランスを可能な限り維持する。これらの理由から、どのようなチャッキング方法を用いる場合でも、リムの内側を真円にするように設定する必要がある。したがって、ハブを把持して穴をあけることが可能であれば、独立爪チャック（つまり、独立して爪が動くチャック）を使用するべきである。

プーリーをアームで固定する場合、ボルトなどの圧力によってアームがばね上がってしまうのを避けることはほぼ不可能であり、その結果、プーリー面は真円に加工されていても、アームが圧力から解放されたときには、プーリー面自体も穴に対しても真円ではなくなってしまう。

プーリーが非常に大きいため、穴あけ加工中にリムをボルトやプレートで固定する必要がある場合は、プーリーをリムの内側に正確に取り付ける際に邪魔にならないように、ボルトなどはリムの外側に配置する必要があります。

小型のプーリーは、ドッグで駆動されるマンドレル上で回転させることができます。これは最も正確な回転方法です。なぜなら、この場合、リムにかかるのは切削時の圧力だけだからです。しかし、ドッグでは、直径約18インチ以上のプーリーのリムに存在するようなてこの力で切削を行うことはできません。さらに、大型のホイールでは、マンドレルとプーリーの内径との間に十分な摩擦がないため、プーリー面に粗削りの切削を行うことができません。

したがって、プーリーをマンドレルに保持しながらアームから駆動する必要があるが、片方のアームで駆動すると、駆動によるすべての負荷がその片方のアームとプーリーの片側だけに集中し、その結果、そのアームとの接合部付近のリムが自然な位置から跳ね上がったり、たわんだりして、完全には真っ直ぐにならない傾向がある。そのため、クレメンツドライバーで2本のアームを駆動して、両方のアームにかかる圧力を均等にするしかない。

図1232
図1232。

図1233
図1233。

図1234
図1234。

プーリーを固定する優れた方法であり、注意深く行えば前述の方法の欠点を回避できる。[I-319]図1232および1233 に示すように、これは旋盤の面板に固定されるクランプドッグ （図1234）で構成されており、アームによってプーリーを固定すると同時に、リムを支え、リムが弱かったり小さかったりする場合にビビリ音を防ぎます。

このドッグは、2本のスタッドaとbによってフェースプレートにボルトで固定されています。cには、プーリーアームをネジdに押し付けるための止めネジがあり、fには、アーム間のプーリーリムを安定させるためのネジがあります。

旋盤でスライドレストツールを使用してねじを切削する。—旋盤でスライドレストツールを使用してねじを切削するには、円錐スピンドルから送りねじに動きを伝える歯車が、旋盤のキャリッジとスライドレストに、所望のピッチのねじを切削するための旋盤の回転に必要な十分な横方向の移動またはトラバースを与えるのに必要な寸法である必要があります。

ここで、送りねじが円錐スピンドルと同じ時間で1回転すると仮定すると、スライドレストツールによって切削されるねじ山のピッチは、旋盤の送りねじのピッチと同じになることは明らかです。旋盤の送りねじの歯車がシングルギア（つまり、変速ギアの1つのスタッドに複数の歯車が取り付けられていない）である場合、円錐スピンドルから送りねじに動きを伝えるために使用される歯車のサイズや歯数は関係ありません。円錐スピンドルの歯車と送りねじの歯車の歯数が等しい限り、送りねじは円錐スピンドルと同じ時間で1回転し、切削工具は送りねじのピッチと同じ横方向の距離を移動します。

図1235
図1235。

例えば、図1235が旋盤のねじ切り歯車または交換歯車を表しているとします。歯車dは駆動歯車、iは駆動歯車dから送りねじ歯車sへ 運動を伝達する中間歯車です。また、 dの歯数が32、iの歯数が80、 sの歯数が32で、単純な、または単一歯車式の旋盤であるとします。この場合、中間歯車iの歯数は重要ではないため、まずその歯数を考慮する必要がないことを証明できます。例えば、dの32の歯は1回転でiの32の歯をセンターラインを越えて移動させ、iはsの32の歯をセンターラインを越えて移動させ、sがdと同じ1回転をすることになります。中間歯車に他のサイズの歯車を使用した場合でも、効果は全く同じで、dとsの回転数は等しくなります。このような条件下では、旋盤は送りねじのねじ山と同じピッチのねじ山を切削することになる。

図1236
図1236。

次に、アメリカで一般的な歯車配置を示す図1236を見てみましょう。旋盤ヘッド内には、交換不可能な3つの歯車a、b、cがあります。これらのうち、 bとcは単なる中間歯車であり、それぞれの直径はリードスクリューの回転には影響を与えませんが、dに動きを伝達します。これを説明するために、図の端面図に歯車の歯数がそれぞれ示されていると仮定します。cとdは それぞれ20歯で、主軸歯車aが1回転すると、リードスクリュー歯車も1回転します。これは、 aとsの歯数が同じであるためです。これは次のように説明できます。aの20歯は、1回転でbを2回転させます。これは、bの歯数がaの半分であるためです。bの2回転は 、 cを 1回転させます。[I-320]c の歯数はbの2 倍な ので、回転はcで行われます。ここで、c とdは同じ軸rに固定されているため、一緒に回転します。c の 1 回転は軸rによってdに伝達され、 aの 1 回転は変化せずにdに伝達されることが明らかです。したがって、d は単にaの代わりとなり、ホイールbとcの影響を受けないと考えられます。ホイール iは再び中間にあるため、その直径や歯数に関係なく、dの 1 回転はsの 1 回転を引き起こします。したがって、この構成では、リード スクリューは再びライブ スピンドルと同じ速度で回転し、ねじ切りピッチはリード スクリューのピッチと同じになります。つまり、このように配置されたaとsの間のすべての歯車は、実際には、単歯車旋盤と同じように単純な中間歯車として機能します。これは、cとdの歯数が同じであるため、歯車機構を複合化するためにシャフトrを使用していないためです。

図1237
図1237。

旋盤の変速ギアに適用される「複合」という用語は、歯車の回転速度を変更できるシャフトまたはそれに相当する手段が存在することを意味します。このようなシャフトは図 1236のrに示されており、その外端にcとは異なる歯数の歯車をdのように配置することで、複合化の手段を提供します。図 1237では、この変更が行われ、歯車d は以前の 20 歯ではなく 40 歯になっています。ただし、前者の場合と同様に、1 回転するとcまたはaのいずれかになりますが、40 歯であるため、 iの 40 個の歯が中心線を越えて移動し、その結果、歯数が 20 しかないリードスクリュー ホイールs が2 回転することになります。このように、シャフトr上のcと dの合成により、s はaの 1 回転に対して 2 回転することになり、つまり、この場合、 aの 1 回転でs は2 回転することになり、ねじ山はリード スクリューのねじ山の 2 倍の粗さになります。図 1235または1236のいずれかのようにギアが取り付けられた旋盤の場合 、交換ホイールを計算する際に考慮する必要があるホイールはdとsだけです。ここで、シャフト rは「マンドレル」、「スタッド」、「スピンドル」と呼ばれ、これら 3 つの用語はすべて使用されます。ホイールdはスタッド、マンドレル、またはスピンドル上のホイールであり、いずれの場合もsはリード スクリュー上のホイールであり、このホイールdとリード スクリューの回転数は、歯数の間の比率と同じになります。回転を考慮する際には、dの歯数がsより多い場合、リードスクリューの回転速度が上がり、旋盤はリードスクリューよりも粗いねじ山を切削し、dの歯数がsより少ない場合、リードスクリューの回転速度が下がり、切削されるねじ山のピッチはリードスクリューよりも細かくなることを念頭に置く必要がある。

図1238
図1238。

図 1238には別の複合方法が示されており、複合されたペアc dはスイングフレームfに取り付けられたスタッド上にあります 。ここで、a の歯 数が 32、cの歯数が64、dの歯数が32、s の歯数が 64 であると仮定します。 回転数は歯数と同じ比率であるため、 c は aの 1 回転に対して 1/2 回転し、cと同じスタッドに固定されているdもaの 1 回転に対して 1/2 回転します。この 1/2 回転によりsは 1/4 回転します。したがって、旋盤が 1 回転する間にリード スクリューが 1/4 回転するため、ねじ切りはリード スクリューのねじピッチの 4 倍の細かさになります。この構成では、ホイールcとホイールdの両方を交換できます (図 1236に示す構成ではできません)。このため、同じ数のホイールでより多くの変更を行うことができます。車輪c が駆動輪aより多く回転する場合も少なく回転する 場合も、交換用車輪の計算において考慮する必要があります。図 1236に示すように、車輪 c はaと同じ回転数になります。これは非常に一般的な配置ですが、図 1238では、車輪 c はaの 2 倍の歯数を持つことが示されています。したがって、回転数は半分になります。後者の場合、2 組の車輪があり、それぞれの駆動輪は駆動輪の 2 倍の大きさです。したがって、回転数は 4 分の 1 に減少します。

図1235に示すような旋盤で1インチあたり8本のねじ山を切削する必要があると仮定します。リードスクリューのピッチは1インチあたり4本です。このような単純な歯車列の場合、次のような非常に単純な規則があります。

ルール：リードスクリューのピッチを分子に、切削したいねじのピッチを分母とする分数を書き、両方にリードスクリューのピッチを掛けます。

 送りねじのピッチ

。
リードスクリューのピッチ 4 × 4 = 16 = { スピンドル上のホイールの歯数。
カットされるピッチ 8 4 32 = { リードスクリューのホイールの歯数。
このルールには 3 つの注意点があります。まず、リード スクリューのピッチと切削したいねじのピッチを分数で表すと、分子はスタッドに取り付けるホイールを、分母はリード スクリューに取り付けるホイールをそれぞれ表します。リード スクリューの 1 インチあたりのねじ山数と同じ数の歯を持つ歯車と、切削に必要な 1 インチあたりのねじ山数と同じ数の歯を持つ歯車があれば、計算は不要です。たとえば、 図 1236の旋盤のリード スクリューが 1 インチあたり 20 で、交換ホイールでピッチ 40 を切削する必要があるとすると、20 ÷ 40となり、図 1236のdに 20 を、リード スクリューに 40 を取り付けます。しかし、リードスクリューはそれほど細かいピッチで作られておらず、1インチあたり2山から約6山まで変化するため、単にその分数を任意の数で掛けて、交換ホイールの歯数に対応する数値を得るだけです。たとえば、リードスクリューのピッチが2で、6を切削したいとすると、2 / 6となり、最小の交換ホイールの歯数が12だとすると、その分数を6で掛けます。つまり、2/6 × 6/6 = 12/36です 。12 と36のホイールがない場合は、その分数を他の任意の数、たとえば8で掛けることができます。つまり、 2 / 6 × 8/8 = 16/48 となり、dには16のホイール（図1236）、リードスクリューには48のホイールが得られます。

このルールの 2 つ目の注目すべき特徴は、切削するピッチがリードスクリューよりも粗いか細かいかに関わらず、全く同じように適用されることです。つまり、リードスクリューのピッチが 4 で、2 を切削したいとします。これらの数値を以前と同じように4 ⁄ 2と書き、例えば 8 を掛けます。すると、4 ⁄ 2 × 8 ⁄ 8 = 32 ⁄ 16となり、必要なホイールは 32 と 16 となります。

[I-321]3 つ目の特徴は、切削するピッチがリード スクリューよりも粗いか細かいかに関わらず、ホイールは分数で示されているとおりに旋盤に取り付けられるということです。上側の数字は、たとえば駆動スタッドのように旋盤の上部に取り付けられ、分数の下側の数字は、旋盤の下部またはリード スクリューに取り付けられるホイールの歯を表します。これ以上簡単なルールはありえません。リード スクリューのピッチが 4 で、1 インチあたり 1 1/2 を切削したいとします。必要なピッチは0.5インチで表​​されるので、リードのピッチも 0.5 インチで表​​し、ルールを前と同じように適用します。したがって、4 には 8 つの 0.5 があるので、8 を分子に置き、1 1/2 には3つの 0.5 があるので、3 を置いて、分数8/3を得ます。これは、たとえば6などの任意の数を掛けることができます。したがって、( 8 ⁄ 3 ) × ( 6 ⁄ 6 ) = ( 48 ⁄ 18 ) となり、図 1236のホイールdには 48 歯、リードスクリューホイールsには 18 歯が与えられます。

図 1235のようにギア付き旋盤では、上部ホイールd を簡単に交換することはできず、リードスクリューホイールsだけを交換する方が便利です。リードスクリューのピッチが 2/1 インチで、8 を切削したいとします。分数を前述のように書き出すと 2/8 となり、リードスクリューのホイールsを求めるには、 dの歯数を8 倍して 2 で割ります。つまり、32 × 8 = 256、256 ÷ 2 = 128 です。したがって、リードスクリューに 128 歯のホイールを取り付けるだけで済みます。しかし、切削するピッチが 4 1/4 、リードスクリューのピッチが 2 だとします。すると、両方の数値を 4 分の1 に分けます。つまり、2 には 8 分の 1、4 1/4には 17 分の 1 があります。したがって、分数は 8/17 です。ここで、この 8/17 の両方の項に 4 を掛けると 32/68となり、あとはリードスクリューに68歯のホイールを取り付けるだけです。

図 1238のように複合旋盤を扱う場合、組み合わせは 2 箇所 ( aとcの間、および dとsの間) で変更可能であり、ホイールa は固定されたままで、リード スクリューのピッチは 1 インチあたり 2 であり、1 インチあたり 8 を切削する必要があるとすると、分数2 ⁄ 8が得られます。これは、ホイールa とホイールsの回転の間に存在しなければならない比率です。しかし、この場合、分数はホイール a が 2 回転している間にホイールsが回転しなければならない回数を示しているため、 a が1回転している間にs が回転する必要がある回数を取得する方が便利です。これは、切削する必要のあるピッチをリード スクリューのピッチで割るだけで簡単に取得できます。次のようになります。必要なねじピッチ、8。リード スクリューのピッチ、2。8 ÷ 2 = 4 = a が1回転している間にs が回転しなければならない回数。次に、回転数を4分の1に減らす必要があります。これは、cにaの2倍の歯数を持つホイールを取り付けることで実現できます。aの歯数は32なので、cには64の歯が必要です。2番目のホイールペアdとsに着くと、 dの代わりに好きなホイールを取り付けることができます が、 sには2倍の歯数を持つホイールを取り付ける必要があります。

しかし、例えば1インチあたり4 1/8のような分数ピッチを切削する必要があるとします。リードスクリューのピッチが2の場合、リードスクリューのピッチを8分の1に、またaの歯数を8分の1にすればよいのです。つまり、2には16の8分の1があり、必要なピッチには33の8分の1があります。したがって、リードスクリューのピッチには16を使用し、必要なねじ山には33を使用し、以前と同じように進めます。つまり、

必要なねじピッチ
。 送りねじのピッチ
。
33 ÷ 16 = 2 1/16​​ = 車輪 bが1回転する間に、車輪aは1回転しなければならない。
これを実行する最も簡単な方法は、cにaの歯数の 2 1/16倍 の歯数を持つホイールを取り付けることです。ここで、a の歯数が 32 だとします。32 ÷ 16 = 2 なので、32 の 16 分の 16 は 2 です。次に、32 の 2 倍は 64 で、これに 2 を加えると 66 になります。したがって、ホイールc に66 の歯数を与えると、動きが 2 1/16倍に減少し、 dとsに同じ数の歯数を持つホイール を取り付けることができます。または、 cにaと同じ数のホイールを取り付け、次にdとcに任意の 2 つのホイールを取り付けることができます。ただし、sのホイールの歯数はdのホイールの2 1/16 倍である必要があります。

ここで、リードスクリューのピッチが 4 スレッド/インチであると仮定し、11 ⁄ 16インチピッチのねじを切削するために使用するホイールを見つける必要があるとします。つまり、1 インチあたり 11 ⁄ 16 スレッドのピッチ ではなく、1 つのねじからもう 1 つのねじまでの長さが11 ⁄ 16インチのねじを切削する必要があります。まず、リードスクリューのピッチと切削するピッチを同じ用語にする必要があります。切削するピッチは 16 分の 16 で表されているため、リードスクリューのピッチも 16 分の 16 にする必要があります。したがって、リードスクリューの長さ 1 インチには 16 分の 16 があり、この 1 インチには 4 つのねじがあります。したがって、16 ÷ 4 = 4 なので、各ねじは4 ⁄ 16 ピッチです。したがって、16 分の 16 で表したリードスクリューのピッチは 4 であり、切削するピッチは11 ⁄ 16なので、 16 分の 11 で表されます。したがって、 4 / 11という分数が得られます。これは、ホイール間に存在しなければならない比率です。言い換えれば、旋盤のスピンドル（または同じものですが、ワーク）が 4 回転する間に、リードスクリューは 11 回転しなければなりません。

旋盤が複式ではなく単式であると仮定し、この分数を掛け合わせると次のようになります。

  4   ×   4   =   16      =   車輪  続ける    送りねじ
  11      ×   4   44      =  「   「   スタッドまたはマンドレル。

または、 4 × 5 = 20 = 車輪 続ける 送りねじ
11 × 5 55 = 「 「 スタッドまたはマンドレル。

または、 4 × 6 = 24 = 車輪 続ける 送りねじ
11 × 6 66 = 「 「 スタッドまたはマンドレル。
しかし、図 1235のように旋盤が複合されていると仮定すると、ホイールの配置方法はいくつかあり、問題をより実用的にするために、旋盤には次の歯数のホイールがあると仮定できます。18、24、36、36、48、60、66、72、84、90、96、102、108、および 132。

図1239
図1239。

ここでは、それぞれ36歯の歯車が2つあります。したがって、図1239のように、一方の歯車を旋盤の主軸に、もう一方の歯車をリードスクリューに取り付けることができます。そして、リードスクリューのピッチを以前と同様に16分の1単位で表し、その下に切削するねじ山を同じく16分の1単位で表すと、次のようになります。

4 × 6 = 24 = 車輪 旋盤主軸によって駆動される、
11 × 6 66 = 「 リードスクリューホイールを駆動する。
車輪の配置は図1239に示されている。

この配置の正しさは次のように証明できます。旋盤スピンドルの 36 個の歯は、1 回転で 24 個の歯車を 1 1/2 回転させます。これは、一方の歯車の歯数がもう一方の歯車の1.5 倍であるためです。つまり、36 ÷ 24 = 1 1/2です。ここで、24 個の歯車が 1 1/2回転する間に、66 個の歯車も 1 1/2回転します。これは、両方の歯車が同じスリーブ上にあり、一緒に回転するためです。66 個の歯車が 1 1/2 回転すると、リードスクリューの36 個の歯車が 2 3/4回転します。これは、99 ÷ 36 = 2 3/4 (または小数で表すと 2.75) であるためです。したがって、旋盤スピンドルが 1 回転する間に、リード スクリューが2 3/4回転することがわかります。

さて、1と2 3/4の比率は、リードスクリューのピッチと切削したいねじ山のピッチの比率と同じであり、どちらも16分の1単位で表されます。したがって、次のようになります。

ピッチ 16分の1単位のリードスクリュー 4 、そして 11 ÷ 4 = 2 3/4 ;
「 16等分にカットされる 11
つまり、11は2と3 / 4 ×4です。

[I-322]しかし、旋盤に既に取り付けられている歯車セットがどのようなねじ山を切るかを調べる必要があると仮定すると、次の規則が成り立ちます。

ルール：従動輪のいずれか一方を取り、その歯数を駆動輪の歯数で割り、もう一方の駆動輪の歯数を掛け、最後に従動した輪の歯数で割ります。次に、リードスクリューのピッチを掛けます。

図1240
図1240。

例：図1240には、交換歯車のセットが示されており、最初のペアは、駆動歯車の歯数が36、従動歯車の歯数が18である。2番目のペアは、駆動歯車の歯数が66、従動歯車の歯数が48である。

まず最初のペアから始めましょう。36 ÷ 18 = 2 となり、これに 66 を掛けると 132 になります。次に 132 ÷ 48 = 2.75 となり、2.75 に 4 を掛けると 11 になります。これが切削されるねじのピッチです。この 11 が 1 インチあたり 11 本のねじ山になるのか、それとも前の例のように 1 つのねじ山から別のねじ山、または次のねじ山までのピッチが11 ⁄ 16インチになるのかは、リード スクリューのピッチが何で測定されたかによって異なります。

図1241
図1241。

1インチあたり4山のピッチの場合、ホイールは1インチあたり11山のねじ山を切削します。一方、4 / 16ピッチのねじ山の場合は、 11 / 16ピッチのねじ山が切削されます。

それでは、リードスクリューペアから始めて同じギアを計算してみましょう。すると、次のようになります。

駆動側の歯数は 66 であり、これを被動側の歯数 48 で割ると 1.375 になります。これにもう一方のペアの駆動側の歯数 36 を掛けると 49.5 になり、これを最初のペアの被動側の歯数で割ると 2.75 になり、これにリードスクリューのピッチ 4 を掛けると、以前と同様に 11 になります。

図1240に示す2番目の例を取り上げ、最初の歯車のペアから始めると、規則に従って、36 ÷ 48 × 66 ÷ 18 × 4 = 11 = 歯車が切削するピッチが得られます。または、2番目の歯車のペアから始めると、規則に従って、66 ÷ 18 × 36 ÷ 48 × 4 = 11 = 歯車が切削するピッチが得られます。ただし、旋盤にすでに取り付けられているホイールがどのようなねじ山を切削するかを決定する必要があることはあまりなく、問題は通常、必要なピッチを切削するホイールを見つけることです。しかし、与えられた一連の歯車によって生成される結果を求める問題の場合、リードスクリュー上の歯車から始めるよりも、旋盤の主軸に既に取り付けられている歯車から計算を開始する方が簡単であることを指摘しておくことができます。なぜなら、その場合、最初の歯車から始めて、旋盤上で見つけた順序と同じ順序で次の歯車を計算すればよく、リードスクリュー上の歯車（これを2番目のペアと呼んでいます）から始めた例のように、最後のペアを逆の順序で取得する必要がないからです。

左ねじを切削するために必要な歯車は、ピッチが等しい右ねじを切削するために必要な歯車と明らかに同じです。必要な変更は、図 1241のiのように、リードスクリューの運動方向を反転させる追加の中間歯車を使用することだけです。図 1235に示すような旋盤の場合、この中間歯車は、歯車dとiの間、またはiとsの間に配置できます 。図 1236では、 dとiの間、または iとsの間に配置でき 、図 1238では、 aとcの間、またはdとs の間に 配置できます。

図1242
図1242。

ここで、フランスのセンチメートル単位でねじを切るために交換ホイールをどのように配置するかについての指示を追加しておくと良いでしょう。つまり、1インチは1センチメートルの254/100に相当します。言い換えれば、1インチは1センチメートルに対して254/100と同じ比率を持ち、分数254/100を取り、余りを出さずに両方の項を割り切れる任意の数で約分することができます。つまり、254/100 ÷ 2 = 127/50です。したがって、 それぞれ127歯と50歯のホイールのペアを取り、図1242のように配置すると、インチ単位ではなくセンチメートル単位でねじを切ることができる複合ペアを形成します。

したがって、例えば、1センチメートルあたり6本のねじ山を切削する場合、1インチあたり6本のねじ山を切削する場合と同じ交換ホイールをスタッドとリードスクリューに使用します。他のすべてのピッチについても同様です。

図1243
図1243。

旋盤で二重ねじまたはその他の多重ねじを切削する。—二重ねじを切削する場合、当然ながら、交換歯車はねじのピッチに合わせて配置され、図251のaのように一方のねじが最初に切削され、その後、もう一方のbが切削されます。bがaのちょうど中間になるようにするには 、次の方法を用います。リードスクリューのピッチが1インチあたり4山で、実際のピッチが1インチあたり8山、見かけのピッチが1インチあたり16山の二重ねじを切削する必要があるとします。この場合、リードスクリューは旋盤主軸の1回転に対して半回転する必要があります。つまり、旋盤主軸はリードスクリューの1回転に対して2回転する必要があります。したがって、ギア比は2対1となり、単一ギア旋盤では、図1243のように36と72の歯車を取り付けることができます。この図では、中間歯車はケースに影響しないため省略されています。これらの歯車を使用して、1インチあたり8山のねじを切削します。[I-323] そして、リードスクリューナットをリードスクリューにかみ合わせたまま、既に形成されたねじ山を切削する位置に工具を置いたままにして、交換ホイールにs tの位置に印を付け、駆動ギアを取り外した後、 sから18歯離れた位置、つまりホイールの半周の位置に印を付けます。次に、旋盤を半回転させ、駆動ギアを再び取り付け、スペースuを歯tにかみ合わせると、旋盤は最初のねじ山のちょうど中間の位置に2番目のねじ山を切削します。切削する必要のあるねじ山が3つある場合は、駆動ギアを取り外した後、旋盤を3分の1回転させ、再び取り付け、sから12番目のスペースを歯tにかみ合わせる必要があります。36の3分の1は12だからです。

このように複数のねじ山を切削する場合、駆動ギアの歯数が切削するねじ山数で割り切れるように交換歯車を選択する必要があることは明らかです。したがって、二重ねじの場合は歯数が2で割り切れる必要があり、24、30、34、36、または任意の偶数歯数で十分です。三重ねじの場合は駆動ギアの歯数が3で割り切れる必要があり、以下同様です。

しかし、駆動ギアが旋盤の主軸に固定されていて取り外せない場合、リードスクリューギアの位置を変更することで、旋盤の主軸を動かすのと同じ目的を達成できます。したがって、二重ねじの場合、以前と同様に駆動ギアを取り外し、リードスクリューを回転させて、tから 18 番目の歯がスペースsにかみ合うようにします。これは明らかに、駆動ギアを 18 歯分回転させることと同じです。

図1244
図1244。

図1245
図1245。

小径の短尺加工では、工具の切れ味が非常に長く持続するため、1つの工具で複数の部品の荒削りと仕上げ加工を研磨せずに行うことができます。この場合、最初の部品が所定のサイズに仕上げられ、工具が加工物に接触しているときの送りねじハンドルの位置をメモしておけば、次の部品の仕上げ加工を行う際に同じ位置に合わせることができるため、仕上げ切削を設定できます。ただし、ノギスはやはり使用する必要があります。ノギスは図1244および1245のようにねじ山に当てて使用します。これは、ノギスを設定するための基準がある場合に最も良い方法です。

ねじ切り工具がワークの必要な長さに沿って切削を終えたら、2回目の切削を開始できるように、キャリッジを後退させる必要があります。短いワークでは、旋盤を後退させるオーバーヘッドクロスベルトがこの目的に十分便利で迅速ですが、長いねじでは、キャリッジが後退するのを待つのに多くの時間が費やされてしまいます。エイムズ旋盤には、キャリッジを手動で後退させ、送りナットをかみ合わせることができる装置があり、二重ねじを切削したり、工具が適切なねじ溝の片側にずれたりする危険がないため、非常に便利です。

この装置の構造を図574に示す。この目的のための装置を備えていない旋盤では、作業者はワークドライバーのテールとリードスクリューギアの上部にチョークマークを付け、キャリッジを常に旋盤ベッド上の同じ位置まで移動させ、この2つのチョークマークが回転軌道の最上部にあるときにリードスクリューナットをかみ合わせることで、工具が正しい位置に落ち、二重ねじ山を切削する危険がなくなる。

非常に粗いピッチのV字ねじを切削する場合、ねじ山が上下とも丸い形状であれば、片刃のスライドレスト工具を使用して、ねじ山をほぼ完成深さまで切削し、チェイサーでねじ山を仕上げるのに十分な金属だけを残すと、時間を節約できます。

非常に粗いピッチの荒削り加工に単刃工具を使用する場合、工具をわずかに横方向に動かして片側または片端のみで切削するようにすると有利です。これにより、工具の過剰なバネ変形を防ぎ、工具の破損を回避できます。

この横方向の動きは、工具のフォロワー側または刃先がねじ山の側面からわずかに離れるのに十分な大きさであるべきであり、切削はすべて工具のリード側または刃先によって行われるべきである。

これは、ツールが前刃ほどフォロワー上で安定して切削しないため必要である。[I-324] 切削時の圧力は、送りねじナットを送りねじのねじ山の側面に押し付け、両者の間の遊びを吸収するのに役立ちますが、ねじ山のフォロワー側で切削を行った場合、送りナットのねじ山が送りねじのねじ山の側面から離れて、遊びによって生じたナットのねじ山の間の空間に押し込まれる傾向があります。その結果、工具の刃先がワークの金属の非常に硬い部分に当たると、スライドレストが前方に移動し、いずれにしても工具は安定してスムーズに動作しなくなります。

ねじが長い場合は、切削時に十分な量の油または水を与えて冷却する必要があります。そうしないと、冷却時の金属の収縮により、切削前よりもねじ山が細くなってしまいます。これは、ピッチの精度が求められる場合に特に重要です。

図1246
図1246。

旋盤でテーパーねじを切削する場合、テーパー旋削アタッチメントからクロススライダーを操作するよりも、旋盤の心押し台にテーパーを設定する方が望ましい。後者の方法では、ねじのピッチが不適切になるからである。したがって、図 1246は旋盤の中心間のワークピースであり、旋盤が例えば 1 インチあたり 10 本のねじを切削するようにギアが設定されていると仮定し、ワークの長さa が2 インチであるとすると、工具が距離aを移動すると 20 本のねじが切削され、ワー​​クの側面bの全長に沿って移動してその上に 20 本のねじが切削されるが、線bの長さがaの長さよりも長いため、切削されたねじのピッチは、交換ホイールによるものよりも粗くなることが容易にわかる。誤差の量は、 dを中心として引かれた円弧cで示されている。したがって、cからeまでの誤差は、ねじピッチの誤差の合計量である。

図1247
図1247。

しかし、図1247のように旋盤の心押し台が上方にセットされている場合、 bの長さが工具の移動距離と等しくなるため、ねじのピッチは正しく切削されます。したがって、工作物が1回転するごとに、工具はねじが切削される面の長さの20分の1だけ前進し、これは条件に対して正しい値です。

第1巻 ボール旋削の方法 図版XIII。
図1248 図1249 図1250
図1248。 図1249。 図1250。

図1251 図1252
図1251。 図1252。

図1253
図1253。

図1254 図1255
図1254。 図1255。
[I-325]
第13章―旋盤加工の例
ボール旋削 ― 木材、骨、象牙などの柔らかい材料でボールを旋削する最良の方法の 1 つは、 図 1248および1249に示されています。これらの図には、材料のブランク片と管状の鋸が示されており、それぞれ矢印で示された方向に回転しています。鋸は加工物に送り込まれ、ボールを完全に切り取る作業を行います。この場合、鋸は加工物よりも速く回転させる必要があります。実際、材料の性質が許す限り速く回転させ、加工物の回転が送りを補助します。もちろん、滑らかな仕上がりを得るには、このような鋸の歯を非常に正確に研磨する必要がありますが、このプロセスは非常に迅速に行われるため、必要な平滑化や研磨は別の工程で行う方が得策です。このボール切断方法は、間違いなく図 1250のように単一の歯を使用するというアイデアを生み出しました。しかし、単刃カッターを使用する場合、ワークは適切な切削速度で回転する必要があり、刃は送り方向に移動するだけです。ワークが円筒状のブランクから切削される場合、カッターはワーク軸に向かって前進して切削を行い、その後回転して切削をワーク全体に及ぼし、次の切削を行う、というようにワークが完成するまで繰り返します。仕上げ加工を行うのはカッターの内縁であるため、1つのカッターで切削できるボールの直径は、明らかにカッターの内径に限定されます。

これは当然、図 1251に示すような、必要な直径のボールを回転するように設定でき、容易に再研磨できる、単点式の取り外し可能な工具の使用を示唆している。仕上げ切削用の工具を温存するために、旋盤または機械に備えられた回転ヘッドに、このような工具とホルダーを複数個搭載することができる。いずれにせよ、単点式の工具では、図 1252 に示すボールカッターのような滑らかさと光沢は得られない。ボールカッターは鏡面のような表面を作り出す。これは、焼き入れ鋼管cで構成されており、焼き入れ後に内径が円筒状に研磨されている。ボールbは、錫と鉛を等量ずつ混合したチャックに固定され、カッターは手でボールに押し付けられる。ボールは高速（例えば、真鍮の場合は毎分 100 フィート）で回転する必要があり、カッターはゆっくりと回転する。

図 1253に、通常の旋盤でボール旋削を行うための簡単なアタッチメントを示します。これは 、ベースaに取り付けられたプレートbを備えたベース a から構成され、プレート b はaで枢動します。プレート bの円周上にはウォームホイールの歯が設けられ、スライドウェイsには送りねじハンドルhで操作されるツールレスト rがスライドします。切削はh を操作することによって行われ、送りはwのねじによって行われます。ベースプレートa は、状況に応じてツールレストをボルトで固定したり、ツールの代わりにクランプで固定したりできるようにすることができます。また、場合によっては、デッドセンターの代わりに取り付けられるステムを設けることもできます。ボールやその他の曲面内面用の座面をボーリングするには、図 1254に示す装置を使用できます。これは、デッドセンターの代わりにデッドスピンドルに取り付けられるステムまたはソケットsと、その上にツールtを取り付けたホイールwが枢動する構造から構成されます。 rは旋盤のツールポストに保持され、ホイールwを回転させて工具を切削位置に送り込むことができるラックバーです。p には、ラックをホイールと連動させるためのピンがあります。明らかに、セットスクリューを工具の端に押し当てて工具を軸方向に移動させ、切削位置を設定することができます。同様の装置が図 1255に示されており、この装置では工具がステムに直接ピボットされ、ツールポストに保持されたバーbによって移動されます。ここでは、テールスピンドルを操作することによって切削位置を設定します。この方式は、図 1254に示す装置にも使用できます。バー上のピンpは、工具を切削位置に移動または送り込むためのものです。これらのすべての場合において、工具の先端はワークの軸に対して垂直方向にずれている必要があることは明らかです。

図1256
図1256。

図1257
図1257。

金属球を手で旋盤加工する場合は、図1257のように両端にステムを付けて鋳造するのが最適です。

図1258
図1258。

図1259
図1259。

ボールを大まかに形作るために、図 1256に示すような厚さ約1/32インチのゲージまたはテンプレート を使用し、ボールの円周の約 6 分の 1 を囲みます。ボールをゲージにできるだけ近い形に大まかに形作った後、図 1257に示すようにステムに切り込みを入れて折って、残った部分a、 bをテンプレートに合わせて慎重に削ります。次に、図 1258に示すようなチャックにボールを固定して仕上げます。[19] 図に黒で示されている狭い帯を削り、ボールを適切な直径にします。次に、図 1259のようにボールをチャック内で反転させ、回転マークが黒帯で示されたマークと交差するまで手で削ります。次にボールを反転させ、図 1259のチャック内にある黒帯の残りの部分を削り落とし、このような連続したチャッキングによって、ボールを反転させたときに最も軽い削り跡が互いに交差し、再び交差するようになったら、図 1252に示すようにボールカッターを使用して仕上げることができます。[I-326] そして最後に、鋳造所から出る赤く焼けた砂で座面まで研磨する。これは、小麦粉やすりやその他の粗い研磨材よりも優れている。

[19]『アメリカン・マシニスト』誌より。

図1260
図1260。

図1261
図1261。

図1262
図1262。

旋盤でカムを切削する。—図 1260 は、製造されるカムの端面図を示しており、形状と深さが同じ 4 つのくぼみが、中心の穴と同心円状に円周上に等間隔に配置されています。カム本体は最初に真円に旋削され、くぼみの 1 つが必要な形状と曲率にやすりで削られます。次に、その端面に、穴eから等間隔の 4 つの穴a、b、 c、dがドリルで開けられます(図 1261)。次に、同様の部品が旋盤で旋削され、その端に穴a、b 、c に適合する直径のピンが取り付けられます。このピンは穴eから等距離にあります。次に、これら 2 つの部品をアーバーまたはマンドレル上に一緒に、またはむしろ横に並べて配置し、一方のピンが穴 a に適合するようにします。次に、2 つのツール ポストを所定の位置に配置し、一方には鈍い先端のツールまたはトレーサーを、もう一方には切削ツールを取り付けます。鈍い先端のトレーサーは図 1262に示すカムに接触するように設定され、切削ツールはブランク カム ピースから切削するように設定されます。旋盤のクロス フィード スクリューを解除し、図 1262のウェイトwをスライダーに取り付けて、トレーサーをカムfに接触させます。その結果、カムの凹部がトレーサーの先端を通過すると、スライド レストが旋盤の中心線に向かって前進し、後退します。このとき、ウェイトw は両者の接触を維持します。ツールが必要な深さの凹部を切削するまで、連続的に切削が行われます。2 番目のカム溝を作成するために、ワークピースをマンドレル上で移動させて、ピンが 2 番目の穴 (例えば、図 1261 の b) に落ちるようにし、旋盤操作を繰り返すことで、別の溝が旋削されます。 4つの溝はすべて同じ方法で作られているため、切削工具を動かさずにそれぞれの溝に仕上げ切削を行えば、形状は必然的に同じになり、深さも等しくなる。

図1263
図1263。

図1264
図1264。

スライドレストを備えた旋盤であれば、どの旋盤でもこの操作が可能であり、一方の部品に切削された溝は、ガイド溝または原溝の形成時に考慮されるトレーサーポイントの厚さによる差異を除いて、もう一方の部品、すなわちガイド溝の溝と完全に一致することがわかる。ただし、トレーサーポイントの摩耗や、切削深さを連続的に変化させるために切削工具を移動する必要があることから、この方法は連続使用には適さないが、単一のカムを製作するには非常に有効である。連続使用のための構成を図 1263 に示す。これは、カムgが取り付けられた送りスピンドルが背面にある旋盤に適用したものである。このカムg は 、既に説明した方法で製作されたものと想定される。トレーサーポイントhまたは小さなローラーをスライドレストの端に取り付け、ウェイト wによってgに押し当てる。ウェイト wは、加重旋盤のように、クロス ガーターがない場合、旋盤のシャー内に配置することができる。スライドレストは、カムによって生じるトレーサーhの動きをわずかに超える終端運動を行うように構成してもよい。ギアチェンジ機構を用いて、カムgを旋盤1回転につき1回転させ、工作物に4つの溝を切削する。あるいは、旋盤1回転あたりのgの回転数を変化させることで、工具tによって切削される溝の数を変化させることもできる。その後、送りねじを通常の方法で操作することで、切削深さを段階的に変化させることができる。この構成では、工作物に切削される溝の深さと形状は、カムローラーg上の溝の形状に対応する。あるいは、 g上の各溝が異なる形状であれば、工作物に切削される溝もそれに対応する。ただし、この場合、工具を載せたスライダーが連続的に動くため、クロススライドの摩耗は相当なものとなる。これを防ぐために、図1264に示すよう に、加重昇降式スライドレストに適用した別の構成を用いることができる。スライドレストの昇降部は、旋盤キャリッジのiに枢動可能に取り付けられており、重りwはiにおける（摩耗による）ガタつきを防止する。ブラケットj は、レストの昇降スライドに固定されており、作動カムgに接触するローラを備えている。この構成では、送りねじを通常の方法でスライドに沿って移動させることによって切削を行うことも、昇降ねじkを操作することによって切削が行われるたびにjの端部にあるローラが徐々に下降し、gとの接触がより連続的になるようにすることもできる。後者が回転するにつれて、この場合、工具によって切削される溝の形状はgの形状に対応しません。なぜなら、工具は支点i が運動の中心 となる円弧内で上下し、 iからの半径がgの半径よりも小さいため、その動きは小さくなるからです。しかし、[I-327] さらに、その動きの方向は旋盤の中心線に向かって直接前進したり後退したりする方向ではなく、これらの両方の要因によってカムの動作が抑制される。

図1265
図1265。

支点iの位置は、中心線に近づくほどカムgの作用が 工作物に対して小さくなるため、非常に重要です。これは一見して明らかではないため、少し説明しておきます。支点i が工具点から遠ければ遠いほど工具点の動きが大きくなることは明らかですが、この動きは工作物に最大の効果をもたらす方向ではありません。これは図 1265で示されています。この図を参照すると、線 a b c がbで回転するレバーを表し 、端aが持ち上げられてレバーが点線 dとeで示される位置を取るとすると、 cの端は 円fから円 gに移動します。これは弧hで示されています。レバーの腕cの長さが腕a bの長さの半分であり、円 fから円gまでの距離が線hに沿って測定され、 aと線dの端の間の距離の半分である場合、円fと円gの直径の差は、これらの条件下でのカムの動きがツールに及ぼす影響を表します。次に、a jがkで回転するレバーであり、端aが点線 dまで持ち上げられているとします。すると、腕jはa kの長さの半分であるため、端a の半分だけ動き、点線lで示される位置をとります。そして、円fと円mの直径の差は、これらの条件下でのツールの動きに対するカムの動きを表します。このことから、回転点がツールの先端の下でより垂直に近いほど、一定量のカムの動きによって生じる影響が大きくなることがわかります。このため、また運動方向の理由から、ピボット中心が工具先端の真下に位置するほど、作動カムの形状は製造に必要な形状に近くなる可能性がある。しかし、他方で、ピボットが工具先端の真下にある場合、ピボットの摩耗によって工具の不安定性が増大する。したがって、ピボットは点kと点bの間のどこかに位置することが望ましい。その位置は、( b)となるように設定される。残りの支点を表す線b cは、線b aと50°の角度をなします。ワークを半径面にカム溝加工する場合、支点設計は不適切であり、図1262または1263のいずれかが適切であることは明らかです。

旋盤の横送りにも同様のカム動作を与えることができます。例えば、オハイオ州シンシナティのレーン・アンド・ボドリー社は、ラインシャフト用の旋回ベアリングの球面を旋削するために、以下の方法を採用しています。

図1266
図1266。

図1267
図1267。

図1266に示す半ベアリングbは半円形マンドレルにチャックされ、cは旋削される球面であり、cの断面図を図1267に示す。

図1268
図1268。

図1269
図1269。

図1268は、チャック、ワーク、旋盤レストの平面図です。d はレストのスライダーにボルトで固定された成形体アタッチメントであり、eは旋盤ブロックを貫通するロッドです。図1269に示す重りwは、スライドレストに取り付けられたコードによって吊り下げられ、成形体dをeの端にしっかりと押し付けるようにしています。

スライダーを操作すると、残りの部分が旋盤ベッド上をeによって滑り、切削工具は成形体d上の曲線に対応する球面曲線を描きます。もちろん、重りwはスライダーの動きの方向に応じて上下します。

ハンドルgを操作することで切削が行われ、それによって eが前進する。

重りwによって、スライダーとクロススライド間の遊びは、工具の圧力によって生じる遊びと同じ方向に吸収されるため、非常に滑らかな切削面が得られます。半円形のマンドレルは旋盤の面板に固定されているため、球面の中心がベアリングボアの軸とずれるという問題が解消されます。

図1270
図1270。

旋盤を用いずにカムを製造する方法、特に採用されている方法[I-328] その目的は、図1270および1272に示されている。これらの図は『力学』から抜粋したものである。この装置は、通常の旋盤の横方向に沿って取り付けられるフレームeで構成されている。横送りねじは取り外されているため、eは前後に自由にスライドできる。フレームeには、クランクfによって作動するウォームホイール aとウォームギアbが取り付けられている。切削されるカムcは、旋盤の主軸台に面するウォームホイールの面にボルトで固定される。カムの形状は、想定される摩耗に応じて、鋼板またはより厚い材料で作られ、カムの面に取り付けられる。

図1271
図1271。

図1272
図1272。

図 1271に示すような溝付きリーマなどのカッターを旋盤のライブセンターに取り付けます。シャンクが溝付き部分と同じサイズであること、および溝がブランクに切削するカム溝の厚さよりも深く切削されていないことに注意する必要があります。e の背面にコードを取り付け、それを旋盤の背面に固定されたプーリーhに通し、重りgに吊り下げます。図 1272は、旋盤の背面から見た装置のエッジ図です。ウォームa、ブランク c、およびフォーマーdが すべてボルトで固定されている様子が示されており、カッターiはウォームの中心線上に、フォーマーのすぐ後ろに配置されています。クランクfを回すことで機械が作動し、ウォームa、c 、dがゆっくりと回転し、カッターi はかなり速く回転します。その重みによってカッターは形状fにしっかりと固定され、形状の曲線に沿って前後に動く。

図1273
図1273。

図1274
図1274。

図1275
図1275。

ローレット加工またはフライス加工工具。—図1273は、旋盤のスライドレストでローレット加工工具を使用する方法を示しています。この図は、ねじ頭や円筒形の物体のグリップ力を高めるために用いられる凹みを加工している工具の様子を表しています。図中の交差線で示されています。図1274は工具の端面図で、スライドレストの工具ポストに取り付けるホルダーと、円周全体に鋸歯状の溝が刻まれた2つの小型焼入れ鋼製ホイールで構成されています。一方の鋸歯の方向は他方の鋸歯の方向と逆になっています。工具の使用方法は図1275に示されており、円筒形のワークピースに加工している様子が示されています。ローレット加工をワークピースに沿ってローレットホイールの厚さよりも長い長さで行う場合は、切削工具の場合と同様に、旋盤のスライドレストをゆっくりと移動させます。

図1276
図1276。

図1277
図1277。

ローレット加工工具はワークにかなりの圧力で押し付ける必要があるため、図1276の矢印で示すように、工具をワークから直接遠ざける方向に力が加わります。この力が加わると、重り付き旋盤では旋盤のキャリッジと重量が持ち上がります。これを回避するには、図1277のように工具を斜めにセットし、クロススライドが載る支点の上ではなく下に力が加わるようにします。これは、図1277に示すように、ホイールを取り付けた部品をステムの本体に支点として回転させることで実現します。

図1278
図1278。

手作業で使用する場合、ローレット加工またはフライス加工ツールは図1278のようにホルダーとハンドルに取り付けられ、手工具レストは[I-329] 加工物から少し離れた位置で、ローレット加工が加工物の上を通過できるようにし、加工物の中心より下に位置するようにする。

ねじ頭用のローレット加工は、ねじ頭の形状に合わせて凸型、凹型、または平行型に作られ、様々な模様の凹みが付けられる場合がある。

旋盤でのらせんばねの巻き方。コイルが密で、そのため伸びのみに作用するらせんばねは、最初のコイルをまっすぐに巻き始め、マンドレルに巻くワイヤーを既に巻かれているワイヤーに近づけておくだけで巻くことができます。

図1279
図1279。

開いたコイルを持つらせんばねは、 図 1279 に示すように巻くのが最適です。この図では、旋盤のセンター間に保持されたマンドレルが、 ばねを作るワイヤwの一端を掴むドッグによって駆動される様子が示されています。ワイヤは 2 つのブロックbを通ります。このブロック b は、旋盤のツール ポストにある止めねじによって、ワイヤに十分な摩擦力を加え、ワイヤをまっすぐに保つためのわずかな張力をかけます。旋盤の変速ギアは、ばねのコイル間の間隔にワイヤの太さを加えたピッチのねじを切削するように配置されています。自動送り機構を作動させて巻き取りを進めると、旋盤の最初の回転でコイルがマンドレルにまっすぐ巻き付けられます。ばねが十分に長くなったら、送り機構を切り離し、最後のコイルがマンドレルにまっすぐ巻き付けられるようにします。こうして、ばねの両端が平らになります。

ワイヤーが真鍮製の場合は、端を放したときにワイヤーがマンドレル上でほどけないように、鉛のハンマーで叩いてワイヤーをマンドレルにしっかりと固定する必要がある。いずれにしても、ワイヤーは多少なりともほどけてしまうからだ。

図1280
図1280。

鋼鉄製の場合は、コイルがほどけるのを防ぐためにコイルを赤熱させる必要があるかもしれません。また、太いワイヤーの場合は、図1280に示すように、ツールポストに鋼片を配置して巻き取り中にマンドレルに押し付ける必要があります。図1280では、aは マンドレル、bはスプリングワイヤー、dは旋盤のツールポストを表しています。

図1281
図1281。

図1282
図1282。

自動送り機構を備えた旋盤がない場合は、マンドレルに螺旋状の溝を設けて、図に示す鋼片または他の硬質金属片を使用し、マンドレルが回転するにつれてワイヤが自動的に送り込まれるように、スライドレストの送りねじを取り外します。マンドレルの一方の端の近くに小さな穴をドリルで開け、その穴とマンドレルの端の間には、緩いワッシャーをその上に配置できる十分なスペースを設けます。このワッシャーの穴の直径は、マンドレルに巻き付けたときのバネの外径よりもかなり大きくする必要があり、また、キー溝とキーも設ける必要があります。ワッシャーd (図 1281 ) をマンドレルに被せ、ワイヤcの端を穴bに挿入し 、バネを巻き付け、ワッシャーを端まで通し、図 1282のようにキーを締め込みます。ワイヤーを切断し、真鍮製の場合はスプリングを巻き付けたマンドレルを旋盤から取り外し、ハンマーで叩きます。鋼製の場合は加熱します。ハンマーで叩く際は、無秩序にではなく、円周全体にわたって、片端から始めてワイヤーに沿って、1 / 4インチ以下の間隔で叩いてください。そうしないと、明確な形状を維持できないからです。[I-330] マンドレルのサイズとスプリングのサイズの関係。

溝付きマンドレルを使用する場合、解放時にコイルが膨張して直径が大きくなるため、マンドレルの直径は必要なバネの直径よりもわずかに小さくする必要があります。

図1283
図1283。

コイルが正確に真円である必要がない場合は、図 1283に示すような平らなマンドレルと、 aに示すようなフックを用意し、ワイヤーの端を旋盤のドッグに巻き付けるか、またはマンドレルの穴に固定します。次に、スプ​​リングを 1 巻いて、 aのフック端をマンドレルとフックの間に挿入できるまでこのコイルを広げます。もう一方の端は旋盤のシャーの間に垂れ下がり、回転を防止します。ワイヤーの巻き戻した端をフックに軽く押し当てながら旋盤を始動すると、図に示すように巻きが進み、aの厚さによってコイルの間隔が調整されます。コイルが右巻きで、キャリア側から開始する場合は、旋盤を逆方向に回転させなければならないことは明らかです。

鉄道車両用のらせんばねは、専用のばね巻き旋盤と専用装置を用いて、真っ赤に熱した状態で巻き上げられる。

手旋盤加工用工具。―かつて手旋盤加工に用いられていた工具の多くは、現在手旋盤加工が適用される作業よりも大きな作業に適していたため、完全に廃れてしまいました。したがって、そのような工具については言及せず、足踏み旋盤や木工旋盤に適用可能で、現在手工具が用いられている用途に適した手工具のみを取り上げます。

手工具を使った練習は、特に学習者にとって有利です。なぜなら、切削による負荷を作業者が直接感じることができるからです。そのため、工具の形状、高さ、加工物に対する位置の変化、そして金属の切断抵抗の影響を、スライドレストなどの機械装置で工具を保持する場合よりも容易に理解し、実感することができます。特定の条件下で手工具がうまく機能しない場合でも、工具と加工物との高さ、切削刃の角度、送り速度など、状況に応じて手を動かすだけで条件を変更でき、その効果を即座に把握できます。一方、機械的な手段で工具を保持する場合、このような変更を行うには、工具を緩めたり、詰め込んだり、固定したり、位置を調整したりするのにかなりの時間を費やすことになります。

熟練した技術があれば、手作業で旋削加工された小さな部品は、専用機械で操作される工具で旋削加工されたものよりも、互換性が高く、寸法精度も高いものを作ることができます。つまり、機械部品で操作またはガイドされる工具で実際に得られるよりも、手作業で旋削加工された多数の類似した小さな部品は、仕上げ時に、寸法精度が高く、より正確な形状になり、より優れた仕上がりになるということです。これは、切削工具の摩耗が原因であり、小さな部品の場合、機械操作では補正できない場合でも、手作業では摩耗を補正できるからです。しかし、通常の技能と通常の条件下では、手作業における誤差は、専用機械での加工における工具の刃先の摩耗によるものよりも、仕上がりのばらつきを大きくします。したがって、実際には、専用機械で作られた部品は、手作業で作られた部品よりも均一で、寸法と形状の精度が高く、また、専用機械で加工される数量もはるかに多くなります。

図1284
図1284。

重切削に最も適した工具は、図1284に示すヒールツールである。ただし、スライドレストに保持する工具の方がはるかに迅速なため、現在ではあまり使用されていないことに留意すべきである。この工具は、約3/8インチまたは1/2インチ四方の鋼棒で構成され 、fの部分にヒールが 鍛造されており、ハンドレストをしっかりと掴むことができるようになっている。また、 eの部分に刃先がある。この棒は約8インチの長さで、木製のストックの溝にストラップで固定され、ハンドルdを貫通するステムがあり、ハンドルdにはナットが固定されている。そのため、 dをねじったり緩めたりすることで、棒がストックの溝にしっかりと固定されたり、固定されたりする。使用時には、ストックの端hを作業者の肩にしっかりと当て、左手でストックを握り、工具をハンドレストの面にしっかりと押し付けます。同時に、右手でハンドルd を横方向に動かし、工具を切削位置まで移動させます。切削深さは、ストックの端hを持ち上げることで設定および調整します。ヒールfは、 e f がほぼ垂直になるように、加工物に十分近づけて配置します。ヒール f がどの方向にも傾きすぎると、工具が作業者の制御範囲を超えてしまうためです。切削を進めるために、ヒールfの位置はハンドレストに沿って時々移動させます。

この工具を使えば、深さ1/8インチ 、つまり加工物の直径を1/4インチ縮小する切削を容易に 行うことができますが、加工物に食い込まないようにするには熟練した操作が必要です。

面eからヒールfまでの距離が短いほど、工具の制御が容易になります。したがって、fは単に鋭利な支点として機能するだけなので、鋼材本体から大きく突き出す必要はありません。実際、多くの場合、fは完全に省略され、代わりに鋼棒の底部がわずかにくり抜かれています。ヒールツールには、油や水は必要ありません。

手を置く台は、工具の刃先が作業面の水平面よりわずかに上になるように高さを調整する必要がある。これは、錬鉄や鋼材に使用するすべての手工具に当てはまる原則である。

図1285
図1285。

彫刻刀は、あらゆる金属に適用でき、仕上げ加工と荒削り加工の両方に使用できるため、あらゆる手回し工具の中で最も有用な工具です。 図1285の上面図と下面図に示すように、角が斜めに研磨された四角い鋼片で構成されています。a a は刃先、c c は先端、d d は かかとです。

図1286
図1286。

彫刻刀は木製の柄に取り付けられており、柄は両手でしっかりと握れるだけの長さが必要です。粗削りの際に金属を最大限に削り取るには、図1286のように彫刻刀の刃元をしっかりと押し下げて持ちます。[I-331] 工具レスト上で、ハンドルを軸を中心に回転させ、右から左へ動かすと同時に、ハンドル本体を左から右へ動かすことで、切削はワークに沿って行われます。この2つの動作の組み合わせを適切に行えば、彫刻刀の先端は旋盤の中心と平行な線に沿って移動します。これは、彫刻刀のハンドルを回転させると彫刻刀の先端がワークの直径の中心から離れる一方、ハンドル本体を左から右へ動かすと彫刻刀の先端がその直径の中心に近づくためです。したがって、一方の動作が他方の動作を打ち消し、平行な動きを生み出し、同時に、ヒールを支点として彫刻刀の先端が切削に沿って移動できるため、工具のヒールをレストに沿って頻繁に動かすという不便な操作が不要になります。これら2つの動作の最適な範囲は、作業者によって容易に観察できる。なぜなら、どちらかの動作が過剰になると、彫刻刀のかかとが支点としての有効性を損ない、切削力が低下し、作業者が工具を制御できなくなるからである。

図1287
図1287。

図1288
図1288。

仕上げや表面を滑らかにするために、彫刻刀は 図1287のように持ち、刃先を作業面に平行にします。真鍮加工の場合は、彫刻刀の上面を図1288に示す方向にわずかに面取りする必要があります。

彫刻刀は、加工物を高速、例えば毎分約60フィートの速度で回転させることで最も効率的に切削でき、錬鉄や鋼の仕上げには水の使用が必要となる。

図1289
図1289。

ヒールツールや彫刻刀で加工した作品を仕上げるには、図1289に示す仕上げ工具を使用できます。彫刻刀は短い作品に使用されるため、この工具は通常、幅約5/8インチまたは3/4インチで 作られています。極端な角が削れないように研磨され、水を使用しながら低速で使用されます。この工具の刃先は、研磨して滑らかに仕上げることで、きれいに切削できるようになります。工具を水平に持ち、作品に近づけ、ハンドルの端を持ち上げて切削します。切削を進めるには、工具をハンドレストに沿ってほぼその幅まで移動させ、先ほどと同じようにハンドルを持ち上げて切削します。この工具でできる限り仕上げが終わったら、旋盤を最速で回転させながら細かいヤスリで仕上げるか、仕上げ工具を使用しながらヤスリで高い部分を削り出すことができます。

図1290
図1290。

図1291
図1291。

加工物の端面を仕上げるには、図1290に示す工具、または図1291に示す工具を使用できます。どちらも古い三角ヤスリから作られています。図1290のaの切削刃は、図のようにわずかに湾曲している必要があります。工具の先端は通常、加工物の最小直径に合わせて、工具の柄側をやや持ち上げた状態で切削します。切削を外側に進めるにつれて、工具の柄側を押し下げ、先端をそれに応じて持ち上げます。乾式でも水を使用しても使用できますが、仕上げには水が必要です。

この工具の別の形態を図1291に示す。この工具には2つの切削刃a aがあり、一方の刃はハンドレストに載せられ、もう一方の刃が切削を行う。この工具は、右面と左面を切削する位置で示されており、ワークに最も近い面が下図に示されている。この面をワークの半径方向の面に当て、工具を旋盤レストにしっかりと押し付けながら、上側の刃をワークの方に折り返すことで切削を行う。

図1292
図1292。

図1292に示すツールは、丸い角を切り出すために、荒削りまたは仕上げ加工（仕上げ加工の場合は水を使用）に使用されます。このツールのヒール部分は、ハンドレストをしっかりと掴み、ツールを曲線全体またはその一部に沿って左右に動かすための支点として機能します。

この工具は、錬鉄や鋼材に使用するすべての工具と同様に、刃先全体を同時に切断してはなりません。なぜなら、非常に細い工具でない限り、切断時に加わる力が大きすぎて、作業者が工具を保持して制御できなくなるからです。したがって、切断はまず片側で行い、次に反対側で行い、最後に先端で切断するか、またはハンドルの端を横方向に動かして、先端が作業対象物の周囲をなぞるようにする必要があります。切断位置に到達するには、刃の付け根を作業対象物に近づけ、刃先が作業対象物に当たるまでハンドルの端を持ち上げます。

[I-332]工具の先端部、すなわちノーズ部分は、作業内容に合わせて、直線状にしたり、四角形にしたりすることができる。真鍮加工の場合は、上部の傾斜面は省略される。

図1293
図1293。

この工具で溝を切削する場合、溝が深い場合は溝を切削する工具を使用するのが望ましい（特に加工対象が薄く、反りやすい場合は、溝が広い場合は溝を切削する工具を使用することが必須である）。その手順を図 1293 に示す。図では、wはaとbの 2 つの溝 を切削する必要のある加工対象物を表す。aのような狭い溝の場合、工具の幅は溝の幅の約半分とし、 cのように片側を最初に切削し、次にdのように反対側を切削する。より広い溝の場合は、 e、 f、gのように 3 回以上の切削を行うことができる。いずれの場合も、溝を切削している間は工具は端面のみを切削するようにする。ただし、溝が深さまで切削されたら、工具の側面を使用して溝の側面を仕上げることができる。ただし、側面と端面が同時に切削すると、工具が加工対象物を裂いてしまう恐れがあるため、同時に切削してはならない。

図1294
図1294。

真鍮加工用手工具。—真鍮加工の荒削り工具として彫刻刀の他に、 図1294に示す工具があります。この工具の刃先は丸みを帯びた端aにあります。この工具は、他の工具のように加工対象物に近づけずに、レストにしっかりと固定されます。これにより、工具の可動範囲が広がり、レスト上での位置を動かさずに切削をさらに進めることができます。この工具は、内外どちらの加工にも使用できます。

真鍮細工の仕上げには、スクレーパーと呼ばれる工具が用いられる。

図1295
図1295。

図1295は平らなスクレーパーを表しており、両端のエッジaと面取りに沿った側面のエッジが切削エッジを形成している。

図1296
図1296。

図1297
図1297。

図1298
図1298。

図1299
図1299。

この工具では、先端aの厚さが重要です。薄すぎると、ガタガタと振動したり、ビビリ音が発生したりします。これは、刃先の長さが長い幅広のスクレーパーを使用する場合に特に起こりやすいです。図 1296 のようにスクレーパーを傾けることで、ある程度これを回避できます。これは、上面に負のすくい角を与えるのと同じ効果があり、工具が切削ではなく削り取るようになります。工具の切削作用と削り取り作用の境界線は、切削深さ、工具とワークの向き、および工具の形状にあります。たとえば、図 1297のように、ワークwと工具sがあり、切削が浅い場合、削り取りになります。ここで、加工物の大きさと工具の相対的な位置関係は同じままで、図1298のように切削を深くすると、削り取り動作がせん断と呼ばれる切断動作に変わると仮定します。あるいは、図1299のように切削深さを浅くすると、動作は切断動作になります。

図1300
図1300。

しかし、切削深さがどうであれ、工具が動く場合は工具の前面の角度が工具の移動方向に対して90°以上、加工物が切削方向へ移動する場合は加工物の移動方向に対して90°以上であれば、工具は切削を行い、削り取ることはありません。例えば、図1300では、工具は前面の角度が工具の移動方向に対して110°となるように切削位置にあります。

図1301
図1301。

しかし、この問題を別の観点から検討することもできます。切削圧力が工具をワークに深く押し込む方向であれば切削作用、工具がワークから離れる方向に押される方向であれば削り取り作用となります。もちろん、工具にすくい角がなく、切削が軽い、あるいは作業者が言うところの「単なる削り取り」であると仮定した場合です。これは図1301に示されており、工具はaで切削作用、bで削り取り作用をしており、aでの切削圧力は矢印dで示されるように工具をワークに押し込む方向に作用し、bでの切削圧力は矢印cの方向、つまりワークから離れる方向に工具を押し込む方向に作用します。

切削動作と削り取り動作の区別に加えて、もう一つ区別があります。それは、工具を引っ張ったり引きずったりして切削する場合、工具の前面が加工物に対してどのような角度で立っていても、その動作は削り取り動作の一部であるということです。

図1302
図1302。

平らなスクレーパーの端面は、工具本体に対して直角になるようにする必要があります。そうしないと、図 1302のように、片方の刃がもう一方の刃よりも鋭くなり、ガタつきや振動の原因となります。

[I-333]平型スクレーパーは、作業対象が平行であろうとテーパー状であろうと、直線状の輪郭を持つすべての表面に適用できます。ただし、作業対象への適用を妨げる障害物がないことが条件です。

図1303
図1303。

図1304
図1304。

図1305
図1305。

図1306
図1306。

したがって、図 1303では、 aとcでテーパーがかかっており、 eで平行で、 dにカラーが付いているワークピースがあり、スクレーパーs がこれらの各セクションに適用されている様子が示されていますが、カラーdが邪魔になるため、セクションaには適用できないことは明らかです。これは、図 1304のようにスクレーパーを研削することで解決され、図 1305のようにワークに適用できるようになります。面取りされたスクレーパーの使用例のもう 1 つは図 1306に示されており、スクレーパーs の 切削刃はワークと平行で、アームhから十分に離れています。

図1307
図1307。

丸い先端のスクレーパーは、中空の角を丸めるために使用され、また、必要な曲線や形状に合わせて作ることもできます。ただし、すべてのスクレーピングツールに共通する要素として、一度に長すぎる刃先を作用させるとビビリが発生するため、その能力には制限があります。これを防ぐために、スクレーパーは、図1307のsのように非常に狭い場合にのみ、加工物の正確な曲率に合わせて作られます。

広い曲線の場合、切削刃の長さを制限するために曲率を大きくし、同じ図のs′に示すように、ワークの周囲に沿って切削を行うように動かします。

しかしながら、ビビリ音を防ぐために用いられる他の手段もあり、それらは平らなスクレーパーにも丸い先端のスクレーパーにも影響するため、平らなスクレーパーを例に説明するのが適切だろう。

図1308
図1308。

図1309
図1309。

まず、薄いスクレーパーは、特に軽い作業に使用すると、ビビリを起こしやすい。しかし、スクレーパーの先端面が狭いほど、油砥石で研ぎ直すのが容易になる。これは、油砥石で研ぐ面積が少なくなるためである。適切な厚さは約1/20インチである。しかし、スクレーパー全体がこれより厚くなければ、激しくビビリを起こすため、切削端のみを薄くする。小さな作業や軽い作業では、図 1308のようにスクレーパーを持ち、作業物の上面に当てることでビビリを防ぐことができる。さらにビビリを避けるために、切削刃の有効長さを短くするために、図 1309 の上面図のように、斜めに持つこともある。ここで、sはスクレーパー、r は工具レストである。

スクレーパーを側面に当てる場合や、刃先が長い場合などには、スクレーパーの下に革片を敷くと振動が軽減され、ビビリ音を防ぐことができる。

図1310
図1310。

[I-334]スクレーパーは、加工対象に合わせて必要な形状に加工できることは明らかであり、図1310はこの種のスクレーパーの一例を示している。ただし、加工対象をスクレーパーに合わせて切断する場合は、スクレーパーは切削面まで縦方向にのみ送り込む必要がある。

図1311
図1311。

図1312
図1312。

図1311には半円形スクレーパーが示されており、 図1312では、このスクレーパーが穴を削り出す位置にある様子が示されている。この工具は、摩耗した半円形平滑ヤスリの平面と2つの刃先を研磨して作られており、きつすぎる穴を削り出すために使用される。刃先は丁寧に油砥石で研磨され、加工物は非常に速い送り速度で回転する。

図1313
図1313。

図1314
図1314。

同じ形状の小さな部品を複数個手作業で旋削加工する場合、図 1313に示す装置を使用することで、計測の手間を大幅に省き、作業を大幅に効率化できます。この装置は、工具ストックまたはホルダーで構成されており、中央部 ( aで示される) は正方形で、3 つまたは 4 つの正方形のスロットがあり、各スロットには異なる旋削工具を保持するための止めねじが付いています。ストックの両端は、b、cで​​示されるように平行に旋削されています。図 1313および1314では、d、 e、fは工具、g、hは止めねじです。

図1315は、プレートの上面図と側面図を示しています。このプレートは2枚必要で、1枚は旋盤の主軸台に、もう1枚は心押し台に取り付けます（図1316参照）。図1317には、この工具の使用方法が示されています。すべての図において、同じ参照文字は同じ部品を示しています。

図1315
図1315。

図1316
図1316。

プレートp pは、ねじで旋盤のヘッドブロックhと心押し台tに固定されています。ツールホルダーは、円筒形の端b、cがこれらのプレートの端と角度p′ p′に載るように配置されています。切削工具d は、図に示すように、旋盤レストr上に保持されています。使用時には、オペレーターは、工具がeの位置にあるときに工具e をハンドルとして使用し、最も都合の良い方法でワークa を手に持ちます。工具の切削点がワークwに押し付けられ、送りは手で行われます。しかし、a bの外周がプレートp pの 肩o o (図 1315)に接すると、 工具はワークの直径中心にこれ以上近づくことができないことは明らかです。したがって、工具が回転する直径は、図 1316に線lで示されているように、プレートpの肩oから旋盤の中心までの距離によって決まります。切削を進めるにつれて、ストックまたはホルダーの横方向の移動は、正方形部分aの端がプレートのいずれかの側面に当たったときに終了しなければならないことも明らかです。図では、工具d がワークwに溝を切削している様子を示しています。このとき、ホルダーの肩は旋盤の心押し台tに固定されたプレートに当たっています。そして、いずれの場合も、オペレーターが肩をそのプレートに当たらせている限り、各ワークピースの溝は同じ位置に切削されます。これは、各工具によって実行されるワークの長さ方向の位置が、各工具の切削部分から工具ホルダーの正方形部分aの端までの距離によって決まるためです。したがって、必要なのは、各工具を調整して、必要な直径を回転させるのに適切な距離を投影し、目的の長さに切断するために定規の肩から必要な距離に立つようにすることだけであり、一度設定すれば誤差は発生しません。

[I-335]しかし、この装置の単純な説明では、その重要性を十分に伝えることはできません。例えば、それぞれに一定のテーパーを持つ複数の複製部品を旋削する必要があるとします。必要なのは、プレートpを旋盤の中心からの距離を調整することだけです。ワークのテーパーの大きい方の端を旋盤の主軸台 aに最も近い位置に配置する必要がある場合は、主軸台上のプレートpを、肩部oが旋盤の中心から遠ざかるまで移動させる必要があります。一方、ワークを平行にする必要がある場合は、プレートp を中心の軸線に対して同じ距離に設定する必要があります。同じワークに平行とテーパーを近接して設けたい場合は、工具の円筒形の端の一方をテーパー状にし、それをワークのテーパー部分に使用する必要があります。

図1317
図1317。

図1317では、工具dが正方形の溝を切削している様子が示されている。工具fは平行な部品 xを旋削するために使用され、工具eはV字型の溝iを切削する。

円筒端b cの平行度と形状を変えることで、あらゆる種類の不規則な形状のワークを旋削加工できます。ただし、この場合、肩部o o（図1315 ）はV字型にして焼き入れし、急速な摩耗を防ぐ必要があります。

図1318
図1318。

図1319
図1319。

手工具によるねじ切り。—ねじ山は旋盤でチェーサーを使って手作業で切削します。チェーサーには外側チェーサーと内側チェーサーの2種類があります。図1319は外側（雄）チェーサー、図1318は内側（雌）チェーサーを示しています。チェーサーの幅は少なくとも4つの歯が得られるように十分である必要があり、より細かいねじピッチの場合は6つまたは8つの歯があるのが望ましいです。歯の数はピッチが細かくなるほど増え、加工物の長さが許せば増えます。先頭の歯は完全な歯でなければならず、そうでなければ折れてしまいます。チェーサーを切削する際に半分以下の歯しか形成されない場合は、研削する必要があります。歯先は、図1319に示すように、チェイサーの長さに対して直角の平面上にあるのではなく、わずかに斜めの平面上にあるべきである。そうすることで、チェイサーの前縁がボルトの頭や肩部を避け、鋼材の前縁が肩部に当たる心配なく、先端の歯が頭までスムーズに通過できるようになる。

図1320
図1320。

図1321
図1321。

図1322
図1322。

図1323
図1323。

図1324
図1324。

図 1320に、ホブからチェイサーを製造する方法を示します。ここで、hはホブであり、図に示すように、ねじ山と鋸歯が切られた鋼片で、ホブが回転すると、チェイサーcに作用する切削刃が形成されます。チェイサーを一定の水平面内で切削すると、その歯はホブと同じ曲率を持ち、言い換えれば、円周に適合します。ホブで切削され、焼き入れされたチェイサーを、図1320 のように、ホブと同じ直径のワークに適用し、同じ垂直面内に保持するとします。クリアランスがないため、歯が切削できないことは明らかです。あるいは、図 1324のように、より小さな直径のワークに適用するとします。図 1322のように位置を下げるか、図 1323のように位置を上げない限り、切削できません。どちらの場合も角度[I-336] 切削されたねじ山の角度は、チェーサーの歯の側面の角度と異なり、ねじ山の深さが不適切になります。したがって、図 1321を参照すると、チェーサーc の歯の深さは、水平点線eに沿ったワークw上の深さにのみ対応していることがわかります。これは、ワーク上のねじ山の真の深さが、線fまたはgのような放射状線に沿って測定された深さであり、チェーサーの歯は切削刃で異なる角度になっているためです。チェーサーの厚さが点線hまで延長されていると仮定し、ねじ山の上下を表す 2 つの円i jの内側にある長さの部分と、これらの円の内側にある放射状線gの長さを比較すると、このことはより明らかになります。したがって、チェーサーを下げて動作させると、チェーサーの歯の側面や、チェーサーが切削されたホブの側面よりも鋭角な側面を持つねじ山が切削されます。チェーサーを、そのチェーサーが切削されたホブの直径よりも大きな直径のワークに使用した場合にも、同様の効果が生じます。これは、図 1325に示すように、チェーサーの歯の曲率が大きくなることで、歯とワークとの接触が少なくなるためです。歯の下隅a が金属に押し込まれるか、チェーサーを傾けて接触を解消しない限り、歯は切削できません。これらの問題を回避し、チェーサーをさまざまな直径のワークに使用できるようにするために、チェーサーは、ホブで切削されている間、図 1326に示すように、チェーサーの 2 つの位置を表すaとbによって、連続的に上下に移動します。この動きの量は、チェーサーの歯を長さ方向にまっすぐにし、一定のクリアランスを与えるのに十分であり、このようにして作られたチェーサーの形状の例が図1327に示されており、円aと円弧 b、cで示されるように、2つの異なる直径のワークに適用されています。

図1325
図1325。

図1326
図1326。

図1327
図1327。

このようなねじ切り工具で最も正確な結果を得るには、切削がぎりぎりできる程度に隙間を少なくして加工対象物に当てる必要があります。なぜなら、単刃ねじ切り工具について述べたことから、ねじ切り工具の隙間が大きければ大きいほど、ねじの角度と深さに相応の誤差が生じるからです。したがって、手作業で使用する場合は、切削がぎりぎりできる程度に十分な高さに当てれば、どの高さに当てても問題ありません。

図1328
図1328。

チェイサーをホブで切削した後、図1328のcで示すような縁とdで示すような角を丸くする必要があります。これは、手工具のかかとがハンドレストの表面に残すバリに引っかからないようにするためです。

図1329
図1329。

錬鉄や鋼鉄にねじ山を荒削りする場合は、図1328に示すように上面をくり抜いておく必要があります。こうすることで、チェイサーが非常に自由に切削できるようになります。鋳鉄に使用する場合は、図1328のaに示すように上面をまっすぐにする必要がありますが、真鍮などの軟金属に使用する場合は、図1329に示すように上面を研磨する必要があります 。

図1330
図1330。

プラット・アンド・ホイットニー社は、次の方法でチェーサーを切削しました。ホブの代わりに、ねじ山の代わりに同心円状のリングを持つフライス盤カッターが作られます。カッターは通常の方法でフライス盤上で回転します。チェーサーはフライス盤テーブルに固定されたチャックに固定され、15°の角度で立っています。チェーサーはフライス盤カッターの下を移動し、チェーサーの上面と下面に直角な長さの歯で切削されます。したがって、歯の長さの平面は、切削されるねじ山の溝の平面と同じ平面にはありません。したがって、図1330のa 、 b 、 c 、 dはワーク上のねじ山の平面を表し、e、f、g、hはチェーサーの歯の長さの平面になります。

しかし、チェイサーには15°の底面すくい角（クリアランス）が設けられており、これによりチェイサーの歯の側面がねじ山の側面を避けるようになっている。

図1331
図1331。

さて、図1331に示すチェイサーの上面aを次のように仮定します。[I-337] 工具鋼の面と平行で、かつ真に水平で、かつ加工物の中心と同じ平面上にあるようにクリアランスを設ける。このクリアランスにより、チェーサーで切削されるねじ山は、チェーサーの歯の自然な深さよりも深くなる。したがって、図1331には、チェーサー（必要な点を説明するためにクリアランスを大きくしたもの）が示されており、そのねじ山の自然な深さは線fで表されるが、加工物の断面では、工具で切削されるねじ山の深さは線dの深さとなり、これはfの長さまたは深さよりも大きいことが示される。これは、 aに平行で、長さが dと同じでfよりも長い線eを描くことでより明確に観察できる。したがって、このクリアランスにより、このような条件下では、チェーサーは同じピッチのねじ山を切削するが、ハブの溝よりも深くなり、ねじ山の角度が変化する。しかしながら、この点はフライス盤のねじ山の角度、ひいてはチェーサーの角度を形成する際に考慮されており、工具セットが作業中心と水平になった場合、歯に与えられたクリアランスに関係なく、ねじ山の切削角度が正しいものとなるように設計されている。

図1332
図1332。

ハブから内側のチェーサーを切削できるようにするには、図 1332のように曲げる必要があります。ここで、 hはハブ、r は旋盤レスト、c はチェーサーです。チェーサーを切削した後、図 1318 に示すようにまっすぐにする必要があります。図 1318は、ねじ切りされたワッシャーを断面図で示したものです。cはチェーサー、r は 旋盤レストです。pは、チェーサーの背面を支点として切削位置まで押し込むために、旋盤レストに挿入されるピンです。チェーサーのハンドル側は内側に押されます。

図1333
図1333。

図1334
図1334。

ハブ（これが通常の方法）または雄ねじから内歯切りを切削する場合、その歯は切削されたハブ側の雄ねじと同じ方向に傾斜し、ハブの反対側のねじとは逆方向に傾斜します。したがって、図 1333では、hはハブ、 c は歯切り、r は旋盤レストです。歯切りの傾斜は点線bで示されています。ここで、切削で示されていない、または見えないハブの半円周上のねじの傾斜は逆方向になり、歯切りを切削位置（図 1333）から使用位置（図 1334）に反転させ、雄ねじから雌ねじに適用すると、歯切りの傾斜方向が作業に対して反転します。つまり、図1334に示すように、チェーサーの歯はa aの位置にあるべきであるが、実際には同図の点線b bで示されている位置にある。その結果、チェーサーの歯の側面が切削されるねじの側面を避けるように、チェーサーを十分に傾ける必要がある。これらの側面は反対の角度で配置されているため、図1321を参照して説明した理由により、チェーサーによって切削される雌ねじはチェーサーの歯よりも明らかに浅くなる。ただし、内側チェーサーはレーキと併用できないため、この場合、傾けることでねじが深くなるのではなく浅くなることに注意する必要がある。

これらの問題を回避するために、右ねじの内側チェイサーを切削するためのハブには左ねじを刻み、逆に、左ねじを切削するための内側チェイサーは右ねじが刻まれたハブから切削する必要がある。

錬鉄または鋼に外ねじを切ってから、それをチェイサーで切断する方法は次のとおりです。

図1335
図1335。

図1336
図1336。

加工物を所定の直径まで削り出し、図1335に示すV字型工具を当てます。旋盤を高速で回転させ、工具のかかとを旋盤台の面にしっかりと押し付けます。工具のハンドルは、左右に動かすと同時に左右に回転させなければなりません。この動きは、すでに説明した彫刻刀の動きと似ていますが、より速く行う必要があります。実際、これらの複合的な動きをどのくらいの速さで行うかによって、ねじ山のピッチが決まります。ねじ山を削った後の加工物の外観は図1336のようになります。aは加工 物、bはV字型工具によって加工された細かい溝です。

旋盤を比較的速い速度で運転する理由は[I-338] つまり、工具の動きがボルトの金属の継ぎ目や硬い部分によって妨げられる可能性が低くなり、たとえ金属が柔らかく均一な質感であっても、旋盤が比較的低速で回転する場合よりも、工具を一定の速度で動かしやすくなるということである。

工具が不規則に動かされたり、前進動作が阻害されたりすると、ねじ山が波打ったり「酔っ払った」状態になったりします。つまり、一定の速度で前進しなくなります。[20]ねじ山が開始時に酔っている場合、チェイサーはそれを修正できないだけでなく、酔っている部分が金属の他の部分よりも硬いか柔らかい鉄の部分にある場合、チェイサーが進むにつれてねじ山はさらに酔います。したがって、ねじ山が正しく開始されていない場合は、もう一度試すのが望ましいです。また、最初に打った開始溝を削り出すのに十分な金属がない場合は、ボルトのさらに先に別の溝を切るのが望ましいです。最初の試みで必要なピッチを打つことを学ぶには多くの時間と忍耐が必要です。したがって、初心者は、図 1336に示すように、必要な仕上がりサイズよりもワークの端の直径を大きくしておき、最初の試し切りでVツールによって切られた溝を削り出すのに十分な金属を残して、もう一度試す必要があります。

[20]図253、図版II、第I巻を参照。

真鍮にねじ山を切る場合、V字型工具には上面の傾斜があってはなりません。旋盤工の中には、真鍮にねじ山を切る際に、チェイサー自体を加工物の端に当てて、左から右へ素早く動かすことで（右ねじの場合）、V字型工具を使わずにねじ山を切り始める人もいます。

いずれの場合も、旋盤の歯が引っかからないように、仕上げは最後に丸めておくべきです。

V字型工具で切削した溝にチェイサーを適用する際は、まず先端の歯をワークからわずかに離して保持し、後歯が溝を見つけて溝内を移動し始めてから初めてワークに接触させるようにしてください。こうすることで、チェイサーはより容易かつ正確にねじ山を前進させることができます。ねじ山はチェイサーが通過するたびに少しずつ前進させ、前進させながら徐々に深くしていく必要があります。

内ねじを切るには、穴の入口の角を丸め、チェーサーの後ろ歯を穴に接触させ、前歯は穴から離しておく必要があります。旋盤は高速で回転させ、チェーサーは適切な速度にできるだけ近い速度で前進させます。チェーサーが適切な速度で移動すると、後ろ歯が前進歯によって刻まれた細かい溝に入り込み、ねじが切り込まれます。そうでない場合は、不規則な溝しか刻まれません。ただし、内ねじチェーサーで二重ねじを切るのは簡単なので、ねじが切り込まれたら旋盤を停止し、ねじの状態を確認する必要があります。

チェイサーは、上面が作業面の水平線より真上に来るように置き、完全に水平に保持する必要があります。そして、ハンドルの端を、歯が切削できるだけのクリアランスを確保できる程度に持ち上げます。そうしないと、上面が傾斜しているチェイサーの場合、ねじ切りが深くなりすぎ、側面同士の角度が不適切になります。

図1337
図1337。

したがって、図 1337では、w は 加工対象物、r は旋盤レスト、t はチェーサーを表します。この場合、ねじ切り深さは円aから円bまでとなります。一方、チェーサーの歯の深さ、つまりねじの適切な深さはcからdまでです。したがって、チェーサーのハンドル側を傾けすぎると、チェーサーの歯がねじを深く切りすぎてしまいます。真鍮加工の場合、図のようにチェーサーの上面を研磨すると、ハンドルを傾けすぎるとねじ切り深さが浅くなりすぎます。どちらの場合も、ねじの深さの誤差によって、ねじの側面同士の角度、およびボルトまたは加工対象物の軸線に対する角度に相応の誤差が生じます。

チェーサーの歯を加工面に対して斜めに保持すると、切削されるねじ山のピッチはチェーサーのピッチよりも細かくなり、加工面上のねじ山の側面の角度は歯の角度と一致しなくなります。ただし、手動チェーサーで初期の切削を行う際には、チェーサーにわずかな角度を付けても問題ありません。これは、切削刃の長さを短くし、特にねじ山のピッチが粗く、チェーサーが鈍くなってきている場合に、チェーサーの切削をよりスムーズにするためです。

テーパーねじの場合も同様に、ねじ山を加工対象物の長手方向に沿って、切り刃を加工対象物の表面に対して斜めに当てて荒削りすることはできるが、仕上げ加工は刃を加工対象物の表面と平行にしなければならないという規則が適用される。

図1338
図1338。

したがって、図1338では、ねじ山のあるテーパー穴を有するリングに嵌合するテーパープラグが示されており、ねじ山は一致しており、両方のねじ山側面はワークの長手方向に沿って表面に対して等しい角度をなしているが、ねじ山の上面と下面はワークの軸線と平行ではない。

木工旋盤工具。—通常の旋盤での木工旋削は一般的に手工具で行われ、その中でも主要なものはガウジであり、熟練した手であれば粗削りだけでなく仕上げにも使用できます（ただし、後述するより便利な仕上げ工具もあります）。

図1339
図1339。

しかし、この工具は主に、加工物の粗削りや角や曲線の丸み付けに使用されます。この工具の適切な形状は図1339に示されており、背面または凸面側の端にある面取りは角まで十分に丸みを帯びており、凸面または前面側の鋭利な刃先まで角が届くようになっています。

図1340
図1340。

図1340は、ガウジの正しい持ち方を示しています。この図では、工具による切削は右から左へ行われ、旋盤のフェースプレートは左側にあります。このようにガウジを持つことで、体と腕がフェースプレートにできるだけ触れないようにすることができ、これは短時間の作業において非常に重要な点です。ただし、切削を左から右へ行う場合は、手の位置関係を変えることができます。

図1341
図1341。

加工対象物が大きく歪んでいる場合や、角材のように角がある場合は、人差し指をハンドレストの下に置き、親指をガウジの溝に置き、ガウジを旋盤レストにしっかりと押し付けて、刃先が加工対象物に深く入り込みすぎないように、つまり切削深さを調整し、切削深さが大きくなりすぎて工具が手から外れたり、折れたりするのを防ぎます。[I-339] このような状況下では、ガウジは、旋盤レスト上のガウジの静止点を支点として使用し、工具のハンドルを横方向に動かして切削に送り込むことができます。これは、練習によって自信がつくまで、学習者が採用できる非常に簡単で安全な方法です。ガウジの使用における主なポイントは、溝が位置する平面です。たとえば、図 1341には、3 つの別々のガウジ切削がワークピースに沿って行われている様子が示されており、右側の切削は矢印の方向に進められています。この場合、ガウジは単にくさびとして機能し、切削によってガウジの溝側または面に加わる圧力全体が、ガウジを矢印の方向に、つまり切削に向かって前方に押し込む傾向があり、実際にガウジはワークピースに沿って引き裂き、しばしば旋盤からワークピースを投げ出します。これを避けるために、ガウジは傾斜させ、右から左に切削するときに図bのように配置されるようにします。この場合、切削の圧力はガウジを切削面から押し戻す傾向があり、ガウジを前方に送り出すにはわずかな圧力が必要になります。ガウジの溝は長手方向にほぼ水平になるようにし、切削刃はわずかに持ち上げます。ガウジは（旋削加工の場合）溝（凹面と呼ばれる）で研磨してはならず、常に油砥石で研磨する必要があります。溝は、溝に沿って平らに置かれた砥石片で研磨し、背面を平らな砥石の上で回転させ、研磨面を砥石の表面に平らに当てて保持し、切削刃付近に最大の圧力がかかるように押し付けます。

図1342
図1342。

平らな面を仕上げるには、図1342に示すようなノミを使用します。図のように短くする必要があります。作業対象物に対して水平に保持しないと、特に軟材に使用する場合、ノミが食い込んだり、削り取ったりする恐れがあります。熟練した職人の中には、仕上げ作業の際にノミを斜めに保持する人もいますが、その方が削りやすくきれいに仕上がりますが、食い込みやすくなるため、学習者は図のように保持する必要があります。

図1343
図1343。

図1344。

もう一つの優れた仕上げ工具は、図1343に示す斜めノミです。刃先が工具本体に対して斜めになっていることから、この名前が付けられました。この工具は非常にきれいに切削でき、加工面に光沢を与えます。また、円筒形加工を行う際に、工具本体をフランジや放射状の面から遠ざけることができるという利点もあります。さらに、刃先を立てて使用することで、放射状の面を仕上げることもできます。図1343には単体で、図1344には ステムを旋削している様子が示されています。刃の中央が[I-340] 切削面を滑らかに仕上げることで、刃が加工物に食い込むのを防ぎます。刃先を形成する面取り部分は、非常に滑らかにオイルストーンで研磨する必要があります。

この貴重な道具を巧みに使いこなす秘訣は、作業対象物に対して適切な角度で傾けることにあります。図1344では、eで右から左へ切削する適切な位置、fで左から右へ切削する適切な位置を示しています。eでは線aで、fでは線bで示すように、作業対象物に接する道具の面を傾ける必要があります。この傾きは、刃先が切削できる程度に十分でなければなりません。傾きすぎると、道具が作業対象物に食い込んでしまいます。傾かなければ、刃先が作業対象物に当たらないため、切削できません。作業対象物の端や側面を切削する場合は、図c dで示すように、ごくわずかに傾ける必要があります。この傾きによって切削深さが調整され、道具の刃先が木材に必要な深さまで食い込んだら、道具の平らな面がそれ以上深く食い込むのを防ぎます。放射状の面を切削する場合、工具の鋭角が切削を先導するが、単純な円筒状の加工では鈍角が先導する方が良い。

端を切り落としたり、狭い角を削ったり、特に細かい作業には、通常のノミよりも斜めノミの方が便利で、サンドペーパーの手間も少なくて済みます。初心者は、黒クルミ材や、あまり柔らかすぎない木材で練習し、斧で大まかに丸い形に整えると良いでしょう。

図1345
図1345。

中空の曲線を仕上げるには、図1345に示す工具が使用され、切削刃はbの位置にあります。曲線の角度によって工具の幅が決まり、内側の作業には通常、長くてハンドルのない工具が使用されます。

図1346
図1346。

図1347
図1347。

図1346に示す工具は、ガウジの幅広の刃先が振動を引き起こす場合に、ガウジの代わりに使用されます。この工具は、通常長さが約2フィートで、内外の作業に使用できます。穴あけには、図1347に示す工具が使用されます。これらの工具の刃先は、それぞれ辺c、dに沿った位置にあります。しかし、穴が小さすぎて側面に刃先を持つ工具を使用できない場合は、図1347のeに示す工具が使用されます。この工具の刃先は先端にあります。

[I-341]
第14章―測定機械、工具、および装置
イギリスとその植民地、そしてアメリカ合衆国では、寸法は主に英国帝国ヤードまたは標準ヤードに基づいて定められています。このヤードは、「ベイリー金属」（銅16部、錫2 1/2部、亜鉛1部からなる）の棒に刻まれており、この棒は1インチ四方で長さは38インチです。両端から1インチのところに、棒の深さの約4分の3まで穴が開けられており、そこに金の栓がはめ込まれています。栓の上端面は棒の軸と水平になっています。各栓には細い線が引かれており、これらの線間の距離が1855年に可決された議会法によって最終的に英国ヤードの標準値と定められました。この棒の複製はワシントンのアメリカ合衆国政府が保管しており、フィート、インチなどのすべての標準測定器具は、この棒の目盛りを基に作られています。

フランスとその植民地、イタリア、ドイツ、ポルトガル、イギリス領インド、メキシコ、ルーマニア、ギリシャ、ブラジル、ペルー、ヌエバ・グラナダ、ウルグアイ、チリ、ベネズエラ、およびアルゼンチン連邦における計測基準は、フランスのメートル（mètre）であり、オーストリア、バイエルン、ヴュルテンベルク、バーデン、ヘッセン、デンマーク、トルコ、スイスでも部分的にこの基準が用いられています。メートルは、「mètre des archives」と呼ばれるプラチナ製の棒で構成されており、その両端面は平行で、この棒の長さが標準メートルです。しかし、この棒の両端から計測すると（摩耗により）精度が損なわれるため、「mètre des archives」からプラチナとイリジウムでできた2本目の棒が作られました。この2本目の棒には、「mètre des archives」の長さに等しい間隔で2本の線が刻まれており、これらの線間の距離からメートルの細分が求められています。

すべての金属は温度変化によって膨張または収縮するため、これらの長さの標準は特定の温度においてのみ正確であることは明らかです。したがって、英国標準バーは華氏62度の温度で標準ヤードを示し、フランス標準バーは華氏32度（摂氏温度計の0度に相当）の温度で標準となります。しかし、標準からバーをコピーして短くしすぎた場合、温度上昇による膨張量を正確に把握していれば、より高い温度、つまり誤差を補正するのに十分な膨張が生じるほど高い温度で正確な標準となり、それ以上の膨張は起こらないことは明らかです。

金属棒はすべて自重でたわむため、線を引いたときと同じ位置で棒を支える必要があることは明らかです。ジョージ・エアリー卿は、棒の支持点の最適な位置は次のようにして得られることを明らかにしました。支持点の数を2乗し（一般に「2乗」と呼ばれます）、得られた合計から1を引きます。次に、残りの平方根を引きます。この合計を棒の長さで割ると、支持点間の距離がわかります。支持点は棒の両端から等距離にある必要があることは明らかです。

測定は、視覚による方法と触覚による方法の2つで比較できます。視覚による測定は、線の一致を比較することによって行われ、「線測定」と呼ばれます。触覚による測定は、両端で測定が行われるため、「端点測定」と呼ばれます。例えば、円筒形の棒の直径を測定する場合、それは端点測定です。なぜなら、測定は棒の軸に直角な線で行われ、棒の両側の接触点が測定の端点となり、幅は存在しないとみなされるからです。

目視による測定においては、大まかな測定であれば、一般的なフィート定規を用いる場合のように、肉眼に頼ることもできますが、標準を細分化したり移し替えたりする際に必要となるような微細な比較を行うには、顕微鏡の助けを借りることができます。

米国で使用されている標準ゲージなどは、ジョセフ・ウィットワース卿から入手したものか、彼が測定・比較機を用いて作成したものを複製したものである。しかしながら、これらのゲージの異なるセットは測定値が一致しないことが判明しており、その差異はモース・ツイスト・ドリル・アンド・マシン社の監督であるステットソン氏によって次のように説明されている。

政府が海軍工廠におけるねじ山規格の採用を決定した際、ある製造業者に10セットのゲージが発注された。その製造業者は、これらのゲージの複製を入手し、ボストンの海軍工廠に持ち込んだところ、実質的に互換性があることがわかった。彼はまた、ブルックリン海軍工廠にも持ち込んだ。以下の表は、両者の違いを示している。

サイズ。 海軍工廠の
オス型ゲージ。 モールスツイスト
ドリルアンド
マシン社
製オスゲージ。 モールスツイストドリルアンドマシン社
製メスゲージ。
1/4​​ 0 0.25 0 0.25 交換した
5/16​​ .313 .313 「
3/8​​ .375 .3759
7/16​​ .437 .437 交換した
1/2​​ .505 .505 「
9/16​​ .562 .564 (-) 「
5/8​​ 損傷 0.626 「
3/4​​ 0.7505 0.751 「
7/8​​ 0.876 0.8758 「
1 1 0.00075 1 0.00075 「
1 1/8​​ 1 0.125 (+) 1 0.125 (-)
{ 海軍工廠 M. T. D. & M. Co.
（＋） （－）
1 1/4​​ 1 0.25 1 0.25 交換した
1 3/8​​ 1 .375 1 .375 「
1 1/2​​ 1 0.5 1 0.5 (-) （－）
1 5/8​​ 1 0.6245 1 0.624 （－）
1 3/4​​ 1 0.749 1 0.749 交換した
1 7/8​​ 1 0.8745 1 0.874 （－）
2 1 0.999 1 0.999
マイナス記号（-）は、その部品が小さいが、計測するほどではないことを意味します。
記号（＋）は、その物体は大きいが、計測するほどではないことを意味します。
ヤードをインチおよびインチの端数に分割する標準的な方法が広く受け入れられていることから得られる利点は以下のとおりです。

同じ形状とサイズの部品を複数組み合わせて組み立てる場合、正確なサイズが分からず、比較対象となるゲージやテストピースもない場合は、各部品を試行錯誤しながら所定の位置に取り付ける必要があり、その際、全く同じサイズの部品は存在しない可能性が高い。結果として、機械の各部品は、その機械の所定の位置に取り付ける必要があり、そのため各機械は個別に製造されることになる。

さらに、その後別のロットの機械を製造する場合、最初のロットの機械の部品を組み立てる作業は、2番目のロットの組み立てには何の指針にも役立ちません。しかし、最初のロットのすべての部品の寸法が1万分の1インチ以内の精度でわかっていると仮定すると、これは実用的な目的には十分な精度です。この場合、部品は寸法に合わせて製造され、各部品は大量生産され、製造工程全体を通してまとめて保管されます。すべての部品が完成したら、組み立て室または設置室に運び、各ロットから各部品を1つずつ無作為に取り出して組み立て、完全な機械を作ることができます。この方法により、機械の製造は大幅に簡素化され、コストも削減され、部品の寸法から適合性を把握できると同時に、新しい部品を製造できます。[I-342] 機械や取り付けられる部品に関係なく、いつでも使用できます。

繰り返しになりますが、ある工場で標準サイズで作られた製品は、標準ゲージが一致していれば、別の工場で標準サイズで作られた製品と互換性があります。

コネチカット州ハートフォードのプラット・アンド・ホイットニー社は、マサチューセッツ州ケンブリッジ大学のロジャース教授と共同で、英国帝国ヤードを視察し、その複製を入手し、この複製をフィートとインチに分割するとともに、分割に用いられる線分寸法を作業場で使用する最終寸法に変換する機械を製作することを決定した。この機械の精度は、交換式または標準ゲージシステムに基づいて製作される最も精巧な機構に必要な精度よりも高いものであった。この共同開発によって製作された機械は、ロジャース・ボンド・ユニバーサル・コンパレーターであり、ボンド氏はロジャース教授と共同でその製作に携わった。

この装置は2つの円筒形ガイドで構成されており、その上に2つのヘッドが取り付けられています。各ヘッドには顕微鏡が搭載されており、ヘッド内で反転させることができるため、装置の前方では線状測定に、後方では端部測定に使用できます。

第1巻 ロジャース・ボンド式ユニバーサルコンパレータ。 図版XIV。
図1348
図1348。

図1349
図1349。
図1348は機械の正面図、図1349は機械の背面図であり、その構造の詳細は拡大図である図1350および1352でより明確に示されている。

画像サイズが大きい
（69KB）。図1350
図1350。

図1351
図1351。

[I-343]
画像サイズが大きい
（74KB）。図1352
図1352。

図 1350は上面図、図 1352 は正面図で、機械の上部を分かりやすくするために持ち上げています。x、xは円筒形のガイドで、その上に顕微鏡用のキャリッジi、kが配置されています。これらのキャリッジの構造は、キャリッジkを表す図 1351に詳しく示されています。キャリッジ k には、ラック (機械の平面図のtで示されている) 内のピニオンを操作し、円筒形のガイドに沿ってキャリッジを移動させる手段を提供するハンドルrが備えられています。顕微鏡は、ネジm 4によって仮想的に調整できます。顕微鏡が立つベースは、図示されている 2 つのスロットと固定ネジによってプレートn上で調整可能で、プレートnはキャリッジを横切るスライドウェイに収まります。 uは端面測定に使用されるストッパーの 1 つで、もう 1 つは平面図(図 1350)のvで機械のフレームに固定されています 。顕微鏡のマイクロメーター機構は図1353にさらに詳しく示されています。ネジbはボックスを所定の位置に固定し、ボックスが載っている円形ベースの縁には目盛りが付いているため、mの位置を容易に読み取ることができます。フレームmには、交差線が刻まれたガラス片が入っています。あるいは、代わりに交差する蜘蛛の巣状の線が刻まれたフレームを使用することもできます。これらの線は、顕微鏡の上部ガラスの焦点に正確に合うように配置されており、この調整はネジsによって行います。バー上の線は下部ガラスの焦点に合っているため、両方の線を見ることができます。[I-344] 同時に、顕微鏡を適切に調整することで、それらを一致させることができる。

図1353
図1353。

図1352に示すように、円筒形ガイドの下、そしてそれらの間と下を通るラックtによって支えられているレバーpがあり、このレバーpの上に重りを置いて円筒形ガイドのたわみや垂れを吸収することができる。

図1352において、h、 hは、円筒形ガイドの任意の必要な位置に固定できるヘッドであり、顕微鏡のキャリッジ上の対応するストッパーに当接する金属製のストッパーを備えており、これらのキャリッジが円筒形ガイドに沿って移動できる量を制限および決定します。

キャリッジと固定ストッパーとの接触圧力は、キャリッジを（図1351のハンドルrを用いて）ストッパーまで数回持ち上げ、接触するたびに顕微鏡で測定すると、十分に均一または一定であることがわかります。しかし、ヘッドh、h、およびキャリッジ上の金属ストッパーを介してキャリッジに電流を流すことで、すべての測定において接触圧力を均一または一定にすることができます。

次に、顕微鏡下での作業を支え、調整するための装置について説明する必要がある。

図1354
図1354。

図1352を参照すると、eは、ハンドルcによって昇降できるベッドまたはフレームであり、これにより、比較対象となるバーが載るプレートsが顕微鏡の範囲内に収まる。eの上面には、隆起したVスライドウェイが設けられており、これは図1354に示すこの部分の端面図でより明確に確認できる。これらの隆起した V上には、試験対象のバーが載る偏心ローラーs3の高さを調整する装置があり、s2はこれらのバーの1つを表している。顕微鏡下でバーの焦点を合わせるために、これらの偏心ローラーはレバーs4によって回転する 。s5には、隆起したV上に載るベースプレートにテーブルをわずかに長手方向に移動させる装置がある。eの上面、 s 6には、プレートsのその端の高さを調整するための機構が設けられています。ベースプレートは、ハンドルdによってeの隆起したV sに沿って移動させることができます。

円筒形ガイドが自重でたわんでいるか水平であるかをテストするには、偏心ローラーs 3 ( 図 1352)の上に水銀のトラフを設置し、その表面の微細な塵粒子を顕微鏡で焦点合わせし、その後、顕微鏡のキャリッジを円筒形ガイドに沿ってさまざまな位置に移動させ、これらの塵粒子が焦点が合ったままであれば、ガイドが水銀面と水平であることの証明となります。

図1355
図1355。

機械の使用方法は次のとおりです。標準棒の上面（可能な限り真円に仕上げ、高度に研磨されています）には、水平線と呼ばれる線b (図 1355 ) がマークされており、この線は棒を機械の円筒形ガイドと平行にするために必要です。線a、aは、ヤード、フィートなど、測定を定義する線であり、垂直線または測定線と呼ばれます。ここで、標準を使用して棒をテストする必要があり、棒の面に標準の線に対応するようにマークされているとします。

最初の操作は、図 1352の 偏心ローラーs 3上に標準バーをセットすることです。顕微鏡のキャリッジがヘッドhに当たったときに、顕微鏡内のクモの巣状の線が標準の線aとbと正確に交差するように、標準バーと顕微鏡を調整します (図 1352 )。次に、標準バーをテスト対象のバーに交換します。このとき、顕微鏡の調整やヘッドhを変更せずに調整を行い、顕微鏡内のクモの巣状の線が線a とbと正確に一致して交差する場合、コピーは標準と一致します。しかし、一致しない場合は、図 1353 のマイクロメータホイールgで誤差量を求めることができます。

このテストでは、キャリッジをストッパーhに数回押し当て、数回の測定またはテストを行い、キャリッジとストッパーhの接触力が各テストで均一であることを確認します。もし変動が見られた場合は、複数の測定値の平均を取ります。しかし、慣れると、キャリッジをハンドルを使ってヘッドhに均等な力で押し当てることができ、誤差は 50,000 分の 1 インチ以下になります。ただし、このテストに時間をかけすぎると、作業者の体温がバーの温度に影響を与え、膨張して比較が無効になることがわかっています。しかし、この点に関して、バーの温度が 40° で氷浴に入れると、1 分以内に収縮は見られず、収縮が見られる場合でも、急激な動きや衝撃で起こる不規則な収縮であることに注意する必要があります。

ロジャース教授の端点測定法は次のとおりです。線と端点測定を比較するには、標準バーを使用します。[I-345] 機械にセットし、水平線と垂直線を既に説明した方法で円筒ガイドに正確に調整し、顕微鏡のキャリッジを調整して、顕微鏡のスパイダーウェブ線が標準にマークされた水平線と垂直線と一致するようにする。同時に、キャリッジk上のストップ ( u、図 1350 )が固定ストップ ( v、図 1350 ) に接触するようにする。次に、キャリッジkを円筒ガイドに沿って移動させ、バー (その端の寸法を標準の線と比較する) を 2 つのストップの間に通す。バーが両方のストップuとvに接触している状態で、顕微鏡のスパイダー線が標準バーの垂直線と水平線と交差する場合、端の寸法は線の寸法と一致する。そうでない場合は、線が交差するように顕微鏡のマイクロメータホイールをどれだけ動かす必要があるかを記録することで誤差量を求めることができる。

このテストにおいて、円筒形のガイドに水平方向の湾曲があった場合、テストは完全なものにはならないことは明らかである。

図1356
図1356。

水平曲率。—試験対象のコピーまたはバーをストッパーの間に置き、図1356のように標準バーをその片側に置いて、既に説明したように試験を行います。次に、図のように、標準バーを試験対象のバーから同じ距離で反対側に置き、位置を調整して再度試験を行い、両方の試験で標準バーの読み取り値が同じであれば、測定値が正しいことが証明されます。

例えば、円筒形のガイドが図1356のように湾曲していると仮定すると、垂直線は、第1の位置にあるときの方が第2の位置にあるときよりも、標準バー上でより接近して見えることは明らかです。

ロジャース社の機械では、この方向における円筒形ガイドの曲率による誤差は、39インチあたり約1/5000インチであることが分かっており 、これは曲率半径が5マイルに相当する。

図1357
図1357。

図1358
図1358。

図1359
図1359。

線尺で端部をテストする別の方法は次のとおりです。測定対象の棒は図 1357のように成形され、端部の測定はaで行われ、各端部の突起bは端部表面a を損傷から保護する役割を果たします。次に、標準棒を機械にセットし、前述のように水平線と垂直線の位置を調整します。ただし、この調整に関連して、テスト対象の棒は図 1358のようにセットされます。cは金属ブロック (中央に水平線と垂直線がマークされている) で、棒と固定ストッパーuの間に配置され、その垂直線は標準の垂直線と一致します。この調整が完了したら、ブロックcを取り外し、図 1359 に示すように棒のもう一方の端に配置します。このとき、棒の端部の測定値が標準の線尺と一致する場合、標準のもう一方の端の垂直線はブロックcの垂直線と一致します。

垂直線がブロックcの両端から正確に等距離にあることを証明するには、図 1350 に示すように、ブロック c をバーと固定ストッパーuの間に置き、顕微鏡をそれに合わせて調整し、ブロック c を上下反転させるだけでよい。垂直線が顕微鏡のクモの巣と一直線上に並んでいれば、ブロック c の中央にあることが証明される。中央にない場合は、必要な修正を行うことができる。垂直線が長さの中央にある限り、 cの長さがどのような値であっても問題ないことは明らかである。

このプロセスでは、標準と部材c上の垂直線の一致を利用して、棒の端部寸法と標準の線寸法をテストします。

図1360
図1360.—全体像

図1361
図1361.—平面図

図1360と1361は、ホイットワース百万分の1測定機を表しており、この測定機では、インデックスホイールの読み取り値によって測定が行われ、接触は触覚と重力によって決定されます。

極めて微細なインチ単位の寸法を測定する際に生じる主な困難の一つは、測定機と測定対象物との接触圧力を一定に保つ必要があることである。なぜなら、この圧力にわずかな差が生じるだけでも測定精度が損なわれるからである。また、この圧力は、確実に接触が維持される範囲でできるだけ小さくする必要がある。そうでなければ、測定対象物が跳ね上がり、測定精度が再び低下してしまうからである。

接触度が機械の可動機構に接続された装置によって調整される場合、それは間接的なものであり、その機構に作用する原因によって変化する可能性があります。しかし、接触度が測定対象物とそれを測定する可動部品との間で調整される場合、すべての測定において接触度または接触量を一定に保つための何らかの手段を考案する以外に選択肢はありません。したがって、複製物を標準物と比較する必要がある場合は、まず標準物を測定し、その後で複製物を測定して比較することができます。

重要なのは、両者が平等に触れることである。[I-346] 接触度合い、そしてこの結果を達成するために考案された最も巧妙かつ繊細な方法は、ウィットワース式機械における方法であり、その構造は以下のとおりである。

ボックスフレームaには、2 つの角棒b、c用のスライドウェイが設けられており 、これらはマイクロメータねじによって操作されます。マイクロメータねじの 1 つはjで示されています ( bの上のキャップ が取り外され、bとjが見えるようになっています)。棒b、cは真に正方形で、各面は真平面です。棒が移動する溝またはスライドウェイは、その 2 つの面が互いに直角の真平面になるように作られています。そのため、棒が互いに近づいたり遠ざかったりするときに、軸は直線上を移動します。フレームの両端には、マイクロメータねじ用のジャーナルベアリングが設けられています。棒b、cの端は、 b、cの軸に対して直角の真平面です。棒bは次のように操作されます。操作ねじjのねじ山ピッチは 1/20 インチです。つまり、長さ 1 インチあたり 20 本のねじ山があります。これは、リム面に250本の等間隔の目盛り線が刻まれたハンドルfによって回転されます。ハンドルfを、 目盛り線間の距離、つまり目盛り線の中心から中心までの距離だけ動かすと、bは1インチの5千分の1の距離だけ移動します。

操作バー c用のヘッドiのねじも1/20インチ （長さ1インチあたり20山）のピッチを持ち、200歯のウォームホイールwによって駆動される。このウォームホイールwは、ステムに目盛付きホイールgを備えたウォームまたは接線ねじhによって駆動され、目盛付きホイール gの縁面には250本の等間隔の線が刻まれている。

そこで、ホイールg をその目盛り線間の距離、つまり 1/250 回転分だけ移動させたとします。すると、ウォームhも1/250回転し 、マイクロメータねじのウォームホイールは、インチで表​​したピッチの 1/250 だけ回転します。なぜなら、g が 1 回転するとウォームが 1 回転し、ねじのウォームホイールは 1 歯分だけ移動するからです。一方、ウォームホイールの円周には200個の歯があります。したがって、目盛り付きホイールg をその縁の目盛りの 1 つ分だけ移動させると、バーc が100 万分の 1 インチ移動することは明らかです。

ねじピッチ
ウォームホイールの回転
目盛り付きホイールの回転
1/20 インチ​​ × 1/200​​ × 1/250​​ = 1/1000000​​
図1362
図1362。

図1362のkのような固定ポインターにより、それぞれのホイールf、gの移動量または回転量を読み取ることができます。

この機械の特に貴重な特徴は、標準器と複製器に均一な接触圧力をかけ、それらを用いて試験できる仕組みを備えている点である。この機能は、精密かつ正確な測定を行う場合に非常に重要である。この目的を達成するための手段は以下のとおりである。

図において、dは測定対象の位置にある部品であり、それとバーcの間には、平行な側面を持つ小さな平らな鋼板eeからなるフィーラーがあり、これらの側面は真の平面である。

この部品e eにかかる接触圧力が、片方の端を独立して支えるともう一方の端が摩擦によってちょうど支えられ、かつ指で触れるだけでdとcの間を容易に移動できるような状態になったら、調整は完了です。フレームaの両側には、図 1362 の端面図で kで示されている 2 つの小さなブラケットがあり、e e は実線でブラケットの上に載っている状態、点線で片方の端が吊り下げられている状態が示されています。このように接触調整を行うことで、摩擦が目盛りの付いたホイール リムに加わる機械よりもはるかに繊細かつ正確に調整できます。後者の場合、摩擦は目盛りの付いたリムの移動量とワークに接触するバーの移動量の差によって増幅されるからです。

ウィットワース測定器に必要なのは、e e が摩擦によって片端を吊り下げられるものの、軽く触れるだけで容易に動くようにし、cの目盛り線の位置をポインターを基準にして記録することだけです。操作バーbとcが 2 本あるため、最も容易に動かせる方を操作してワークピースを挿入したり、ワークの長さに合わせてバーを調整したりできます。一方、より細かい調整が 可能なcは最終測定のみに使用し、使用を控え、摩耗を最小限に抑えることができます。また、一方のバーで粗い測定を行い、もう一方のバーでより細かい測定を行うこともできます。

この機械で測定される値は非常に繊細かつ正確であるため、CPB Shelley, CE は著書「作業場用器具」の中で、温度変化や埃から十分に保護されていれば、指の爪が一瞬触れるだけで、金属に伝わる熱によって測定可能な膨張が生じると述べています。長さ 36 インチの鉄棒において、ホイールgの目盛りの半分に相当する空間が明確に測定可能になった場合、この空間は 36 インチの鉄棒の膨張量を示し、その膨張量は 1 インチの 200 万分の 1 に相当します。

以下の図は『メカニクス』誌から引用したもので、デラウェア州ウィルミントンのベッツ・マシン・カンパニーが製造した測定機を表しています。

画像サイズが大きい
（65KB）。図1363
図1363。

図1363は、機械の長さに沿った垂直断面図を示しており、固定ヘッドと調整可能なヘッドを備えたベッドで構成されています。固定ヘッドには測定ネジとバーニアが取り付けられており、調整可能なヘッドには標準バーのポイントを設定する際の概算調整用のネジが取り付けられています。

これらのネジは1インチあたり10山のピッチを持ち、測定ネジの範囲は4インチで、機械は[I-347] 4インチ、6インチ、18インチ、24インチの標準鋼棒が取り付けられています。ネジの測定点は焼き入れ鋼でできており、ネジと軸方向に一直線に固定されています。測定点は球形と平形の2種類があり、それぞれ1セットずつ使用します。大きい方のホイールcには1000分割の目盛りが付いており、各分割は測定点で1万分の1インチを表します。小さい方のホイールには100分割の目盛りが付いており、各分割は測定点で1千分の1インチを表します。大きい方のホイールの横、ほぼ接触している位置に可動式または調整式のポインターeがあり、ネジの長さ1インチごとにネジの誤差が記録されます。正確な結果を求める場合、ネジの誤差は非常に重要です。ネジは油に浸されており、全長にわたって均一な温度を維持し、表面に塵埃が付着するのを防いでいます。

前述のとおり、測定値は1万分の1インチ単位でインデックス付けされていますが、10万分の1インチ単位の変動も表示できます。この機械は、長さ24インチ、直径4インチまでの部品を測定対象として受け入れます。測定では、測定点を容易に接触させ、大きなホイールを回転させて拡大し、回転数または回転数を数​​えることで、測定点間の距離または測定対象のサイズを決定します。小型の機械は、バーニアアタッチメントを使用して1万分の1インチ単位で表示するように構成されており、標準工具や特殊工具が常に準備されている工具室で役立ちます。これを使用することで、ゲージやその他の精密工具を作成でき、同時に、摩耗や異常を検出してあらゆる種類のゲージを標準サイズに保つことができます。この機械は、1つの固定ヘッドを備えたフレームと、ネジで移動するもう一方のヘッド、両方のヘッドに焼き入れ鋼のポイントで構成されています。大型機械と同様に、ねじの誤差は、作業者が作業中に同じ誤差を繰り返さないように注意できるような方法で表示されます。これらの機械は、ゲージ、リーマ、ドリル、マンドレル、タップなどの製造に使用されます。

図1364
図1364。

測定ねじのピッチに存在する可能性のある誤差は、次のように考慮されます。測定機の接点は軽く接触させ、インデックスホイール、バーニア、およびねじの誤差がインデックスされている調整可能なポインタの位置は図 1364のようになります。つまり、インデックスホイールとバーニアのゼロは正確に一直線上にあり、バーニアはポインタのゼロラインの半分を覆うようにします。例として 1/2 インチを測定するには、インデックスホイールを 5 回転させると 1/2 インチが得られます。これは、ねじが完璧であればそうなるはずですが、ねじは完璧ではないため、既に得られた測定値に、補正装置に刻印された 0-1 のスペースの半分を加算する必要があります。このスペース 0-1 は、0 インチから 1 インチまでのねじの誤差全体を表します。ねじのバックラッシュは常に考慮する必要があります。

この機械の詳細は以下のとおりです。

図1365
図1365。

図1366
図1366。

図1367
図1367。

図1368
図1368。

図1363において、点gは測定を行う点であり、ナットkによって所定の位置に保持されたスライドは、インチバーを用いて測定する距離に調整されます。hは一方の点を移動するためのハンドル、fはもう一方の点を移動するためのホイールです。 図1366は、可動ヘッドの調整に使用されるナットkとスタッドmを通る可動ヘッドの断面図であり 、図1365は固定ヘッドの断面図です。機械の設定に使用されるバーは図1367に示されており、図1368には測定ネジの点が拡大図で示されています。その他の図は、機械のさまざまな詳細と構造方法を示しています。バーニアは、二重バーニアであることがわかります。これは図1364に示されており、ネジ自体の誤差を修正するためにゼロが移動可能になるように配置されています。これらの誤差は注意深く調査され、それぞれ記録されます。したがって、図1363では、アームeに目盛りが刻まれており、ねじのさまざまな部分における真のゼロ点を示すようになっています。これにより、 dを正しい値に調整することができ、大きなホイール上の目盛りは極めて小さな分数まで正確になります。この構造により、この機械は長さの非常に微細な変化を示すために使用できます。

図1369
図1369。

図1369は、コーネル大学の故ジョン・E・スウィート教授が設計した測定機を示しています。この機械のベッドは3本の脚で支えられているため、設置面が平面であるか否かにかかわらず、各脚の支持力は一定に保たれます。このベッドには旋盤と同様の主軸台と心押し台が備えられています。心押し台には固定式のフィーラーが、主軸台には可動式のフィーラーが取り付けられており、主軸台に設けられたナットを通るネジによって水平方向に動かされます。2つのフィーラーの軸線は平行で同一平面上にあります。2つのフィーラーの両端の直径は等しく、各フィーラーがワークに対して同じ面積の端面を接触するように設計されています。主軸台のフィーラーを操作するネジのナットはネジ自体と同じ長さであるため、ネジの摩耗は端から端までできるだけ均等になり、端面付近で最も摩耗が激しくなることがありません。[I-348] ネジの長さの中央付近で発生する。これは、ネジのねじ山がナットのねじ山よりも長い場合に起こる。

ねじのピッチは1インチあたり16山なので、ねじを1回転させると、フィーラーは1/16インチ進みます。ねじには、円周上に625本の等間隔の目盛りが付いたホイールが取り付けられています。したがって、このホイールを これらの目盛りの1つ分だけ回転させると、フィーラーは1/16インチの1/625、つまり1インチの1万分の1の距離だけ移動します。機械 のベッドはフィーラーを12インチ間隔で配置できるほど長いため、この機械は0インチから12インチまでを1万分の1インチ単位で測定できます。

目盛りの読み取りを容易にするため、10 分の 1 行は他の行よりも長く、100 分の 1 行はさらに長くマークされています。ねじのピッチは 1 インチあたり 16 ねじ山であるため、フィーラーを (ホイールの回転方向に応じて) ホイールを 1 回転すると 16 分の 16 インチ、2 回転すると 8 分の 16インチ、4分 の1回転する と32分の16インチ、 4

図示されている主軸台に固定され、上部でホイールの円周を横切るバーまたはアームは、ホイールの動き、つまりホイールが1回動くごとに移動する目盛りの数を記録するための固定線または点を提供します。この種の機械では、測定対象のワークがフィーラーに接触していることが不可欠ですが、ワーク自体（小さい場合）または機械の部品がばねたりたわんだりするほどの歪みや力が生じてはなりません。また、過剰な測定では、フィーラーがワークに同じ力で接触することも不可欠です。スウィート教授の機械でこの目的を達成する方法は次のとおりです。ホイールと同じシャフト上に、両端でホイールの縁に接触するアームがあり、その面には目盛りが付いています。このアームは、目盛り付きホイールを載せたシャフト上で自由に回転できるため、直径方向に反対側の点でエッジに複数の摩擦によってホイールを駆動します。ナットを用いることで、この摩擦の度合いを調整し、ホイールをゆっくり動かしたときに滑らずに回転するのに十分な摩擦力を得ることができます。つまり、測定対象物にフィーラーが接触していない限り、アームは目盛付きホイールを回転させますが、接触するとホイールの回転が止まり、アームが滑ります。したがって、すべての測定においてアームを一定の速度で動かすことで、最高の精度が得られます。

図1370
図1370。

図1370は、ブラウン・アンド・シャープ社製の板金測定機を示しています。この測定機は、上部に調整ネジcを備えた溝付き支柱を持つスタンドaと、下部を貫通するダイヤル付きのネジdで構成されています。ネジdのねじ山は1/10インチ間隔で、1回転するとダイヤルが1回転します。ダイヤルの縁は100分割されており、千分の1インチ単位で測定できます。測定対象の板金は支柱の溝に挿入されます。調整ネジは、2本のネジの先端が交わったときに、ダイヤルのゼロが、通過した分割数を示すインデックスまたはポインターの反対側に位置するように調整され、このインデックスまたはポインターは止めネジでしっかりと固定されます。

線分と端点の測定に次いで重要なのは、円を正確に分割することであり、そのためには以下の方法が取られた。

エドワード・トラウトンが1809年頃に考案した「トラウトン法」として知られる方法は、次のとおりです。半径4フィートの円盤または円を、表面と内外縁の両方で正確に旋盤加工します。次に、円の外縁を1周しながら、自身の軸を中心に16回転するような直径のローラーを用意します。このローラーは、円に沿って自由に、しかししっかりとスライドできるフレームに取り付けられており、その間、ローラーは外縁との摩擦接触によって回転します。ローラーは、サイズを適切に調整した後、軸に平行な線によって、できるだけ正確に16等分されます。ローラーを載せたフレームを円に沿って1周移動させると、フレームに取り付けられた2つの顕微鏡によって、ローラーの分割部分と円との接触点が正確に観察されます。1つの顕微鏡は、分割部分を受け入れる円の縁近くのリングを制御し、もう1つの顕微鏡はローラーの分割部分を観察します。こうして特定された正確な接点は薄い点でマークされ、それによって子午線円はほぼ等しい256の部分に分割された。

作業の次の段階は、これらのドットの誤差（見かけの誤差と呼ばれる）を見つけて表にまとめることであった。なぜなら、各ドットの誤差は、隣接するすべてのドットが正しいという仮定に基づいて確認されたからである。この目的のために、aとcと呼ぶ 2 台の顕微鏡を用意し、十字線とマイクロメータ調整機構を取り付けた。マイクロメータ調整機構は、100 分割されたネジとヘッドで構成され、そのうち 50 分割は一方向に、残りの 50 分割は反対方向に読み取られる。これらの顕微鏡aとb は、十字線がそれぞれドット 0 と 128 を二等分するように固定された。ドット 0 と 128 は直径的に反対であると想定されていた。円を軸を中心に半回転させ、ドット 128 がaの十字線と一致するようにした。ドット 0 がbと一致することがわかった場合、ドットは確実に 180° 離れていることになる。そうでない場合は、 bの十字線がドット 0 と一致するまで移動し、マイクロメータヘッドの目盛りの数を記録した。この数の半分はドット 128 の誤差を明確に示し、0 と 128 の間の円弧距離が円周の除去部分を超えるか下回るかに応じてプラスまたはマイナスで表に記録した。次に、顕微鏡b を、以前と同じようにドット 0 の反対側に残したまま、そのワイヤーがドット 64 を二等分するまで移動し、円を軸を中心に 4分の 1 回転させることで、ドット 0 と 64 の間、および 64 と 128 の間の円弧の差を求めた。この距離の半分はドット 64 の見かけの誤差を示し、適切な符号を付けて表に記録した。顕微鏡aを同じ位置に置いたまま、ドット192の誤差を求め、同様にbをドット32に移動させることで、ドット32、96、160、224の誤差を順次求めた。このようにして、256個のドットすべての見かけ上の誤差を表にまとめた。

この方法を十分に理解していただくために、計画内容を明確に示す図を添付しました。

図1371
図1371。

図1371は、ローラーbによって大きな円を分割する計画を示しています。

図1372
図1372。

[I-349]図1372は、分割の正確性を証明するために顕微鏡を一般的に調整した様子を示している。

図1373
図1373。

図1373は、点0と点128における顕微鏡の位置を示している。

図1374
図1374。

図1374は、円を半回転させたものであり、点0と点128は顕微鏡の十字ネジと一致している。

図1375
図1375。

図1375は同様の読み取り結果を示しており、その点が顕微鏡の十字ネジと一致していない。

図1376
図1376。

図1376は、円形のダイヤルを4分の1回転させることで、検査用に調整された顕微鏡を示している。

画像サイズが大きい
（248KB）。図1377
図1377。

図1377は、ラムズデンの分割機の後期型の一つを示している。[21]まず、非常に頑丈になるように補強された3本脚のテーブルがあります。その上に、深い溝と平らな縁を持つ水平なホイールが置かれます。溝はホイールをできるだけ頑丈にし、中心と円周の中間あたりを一周する溝の1つは、ホイールを支え、アームが自重でたわむのをできるだけ防ぐ一連のローラーの上に載っています。目盛りが刻まれる外側の円がホイールの縁の上に置かれ、所定の位置に固定されます。この円の縁は凹状になっています。箱に取り付けられ、独立して支えられた非常に細いネジが、この凹状の縁に当てられ、押し付けられると、回転時に当然円周に一連の歯が刻まれます。この歯切りは、ネジ山に歯が付いているため容易で、ホイールの縁全体に完全なV字型の歯が刻まれるまで続けられました。ラムズデン氏はこれをホイールのラチェッティングと呼んでいます。歯の数、ホイールの円周、ねじのピッチはすべて慎重に調整され、2160 個の歯を使用すると、ねじを 6 回転させるとホイールが 1° 移動するようになりました。この作業が完了し、調整が可能な限り完璧になったとき、歯のないねじ、つまりねじ山が完璧なねじがホイールから歯を削ったねじの代わりに取り付けられ、機械が完成しました。図面のホイールa b cはベルメタル製で、スタンドの下のソケット内で回転し、ホイールが支持ローラーまたは摩擦ローラーz、zから滑り落ちるのを防ぎます。スピンドルmに対して作用するセンターrは、さまざまなサイズの機器に適合するように作られています。大きなホイールは半径 45 インチで、10 本の腕があります。リングbは直径 24 インチ、深さ 3 インチです。リングcは非常に精巧な真鍮製で、車輪の円周にぴったりと合い、ネジで固定されています。ネジはしっかりと締め込まれた後、しっかりとリベット留めされています。車輪が回転する中心は非常に真円かつ完璧に作られ、車輪のソケットもできる限り正確にフィットするように細心の注意が払われています。回転機構はすべて、ソケットc′の上に載っている柱pに支えられています。ここで述べておくと、現在スティーブンス研究所が所蔵している版画に示されている機械は、1819 年に「リース百科事典」に掲載された原図に示されているものよりも、いくつかの点で若干改良されています。車輪を台に載せ、プーリーを所定の位置に取り付けると、装置は回転機構の準備が整いました。この柱pの上部移動ねじが回転する枠組みを支える。

[21]力学より。

画像サイズが大きい
（197KB）。図1378
図1378。

図1379
図1379。

図1380
図1380。

図1378 において、dはこの柱の頭部、pは車輪を回転させるねじです。e1e1は箱で、揺れを防ぎねじをしっかりと保持するために円錐形になっています。真鍮製の円fとvはねじの軸上に配置され、その円周は [I-350]60 分割されており、各分割はホイールの 10 秒間の動きに相当し、60 分割で 1 分になります。 ねじの回転は 、図 1379 のガイドねじwの上を通るコードyと踏み板b′によって与えられ、最終的にボックスuに取り付けられます。 ボックス u 内に収められたバネがボックス uを回転させ、踏み板が解放されるたびにコードのたるみを巻き取ります。 元の図面では、柱pの頭部は、その頭部を囲む部品内の平行なスリップで保持されていました。図 1379に示されている構造は多少異なります。 しかし、得られる結果は同じであり、スピンドルとアタッチメントは横方向の動きがないように保持されています。 ホイール vとxにはストッパーがあり、ねじを特定の点まで確実に回転させて停止できるように配置されています。 これらのホイールは、ねじwの反対側にあります。図 1380のvには、そのうちの 1 つの詳細が示されており、 xはラチェット ホイールです。この図は、ねじ軸のベアリングの構造も示しています。ねじの完全性をどのように得たか、また、誤差を排除して器具の分割をこれまで試みられたどの方法よりも完璧にすることに成功した方法については、ここでは説明できません。しかし、成功は得られ、最初の歯切りねじによって歯が非常に均一になり、ねじが一度に複数の歯をつかむという事実と相まって、この操作方法から予想される誤差のほとんどが排除されました。器具に線を引く方法は非常に独創的でした。フレームl lは、クランプiとk によって、前面の柱pのヘッドdに接続され、ブロックrによって中心mに接続されています。フレームn n が背面を補強します。 フレームq′上のブロックo、o は、止めねじc、cによってフレームl lに固定されます。

図1381
図1381。

図1381はフレームq′の側面図を示しており、フレームq′にはV字型の部品 qが取り付けられ、さらにその部品q′には別のV字型の部品sが取り付けられていることがわかる（図1378）。部品qは尖ったネジd、 dで支持され、部品sは2本の同様のネジf、fで支持されている。この部品sの先端には切削工具eが取り付けられている（図1378）。もちろん 、 sは中心mから円周に向かって放射状にしか移動できない。六分儀、八分儀、またはその他の計測器を、中心がmにある大きな車輪aに固定し、大きな車輪をネジで回転させると、eによってその上に描かれるすべての線は放射状になり、線間の距離はネジの回転数によって決まる。この改良はラムズデン氏によって考案されたものと考えられ、従来の定規を用いる方法に比べて非常に大きな進歩であり、政府の比較器や分割機の一部に採用されています。以下は、ラムズデン氏自身による機械の目盛りの説明と操作方法です。これは、彼が構造上の機械的欠陥を修正するためにどれほど細心の注意を払ったかを示しています。

「非常に正確な中心から、歯の底が来る位置の約4/10インチ内側のリングc上に円を描きました。この円は、私ができる限り最も正確に、まず 5 つの部分に分割し、次にそれぞれの部分を 3 つの部分に分割しました。次にこれらの部分を 4 回二等分しました。つまり、ホイールの全周に 2160 個の歯があると仮定すると、これを 5 つの部分に分割し、さらにこれを 3 つの部分に分割すると、各 3 番目の部分に 144 個の歯が入り、この空間を 4 回二等分すると、72、36、18、9 個になります。したがって、最後の各分割には 9 個の歯が入ります。しかし、5 分割と 3 分割から何らかの誤差が生じる可能性があると懸念したため、分割の正確さを検証するために、図 1378のリングc上に、最初の円の 1/10 インチ内側に別の円を描き、これ を2160、1080、540、270、135、67 1 / 2、33 3/4 、そして、固定ワイヤー（後述）が両方の円を横切っていたので、135回転ごとにそれらの一致を調べることができました（ラチェットの後は33 3/4ごとに調べることができました）。しかし、2つの分割セットの間に明らかな違いが見つからなかったので、ラチェットには前者を選択し、固定ワイヤーと交点の一致はドットまたは分割によってより正確に決定できるため、前述の両側の交点を使用しました。

図1381のフレームlのアームは、細い[I-351]幅3/4インチの 真鍮片で 、中央に直径 4/10 インチの穴が開いています。この穴に銀線が張られ、車輪の中心と一直線になるように固定されています。この銀線と交点の一致は、アーム l の 1 つに取り付けられたチューブに固定された焦点 1/10 インチのレンズで調べられました。次に(ハンドルまたはウインチがネジの端に固定されている)、円fの目盛り 10 をそのインデックスに設定し、クランプと調整ネジを使用して、 円c′の目盛りiが固定された銀線と正確に一致するように設定しました。次に、指ネジhを回してネジを車輪の円周に慎重に押し付け、クランプを外して、ハンドルでネジを 9 回転させ、目盛り 240 が銀線にほぼ近づくまで回しました。次に、指ネジ hを回して、ホイールからネジを解放し、マーク2の交点がワイヤーと完全に一致するまでホイールを戻しました。そして、前述のクランプを使用して、円上の目盛り10をインデックスに設定し、指ネジhでネジをホイールの縁に押し付け、クランプを外し、マークiの交点が固定ワイヤーとほぼ一致するまでネジを9回転させました。指ネジhを回してネジをホイールから解放し、マーク3の交点が固定ワイヤーと一致するまでホイールを戻しました。円上の目盛り10をインデックスに設定し、ネジを以前と同じようにホイールに押し付け、交点2が固定ワイヤーとほぼ一致するまでネジを9回転させ、ネジを解放しました。このようにして、ホイールの全周に歯のマークを付けました。これを3回繰り返して、刻印を深くしました。それから、ネジを外さずにホイールを同じ方向に連続的に回し、約300回転させたところで歯が削り終わった。

「さて、ホイールの円周がねじの必要量より歯1つ分、つまり10分でも大きければ、この誤差はまず回転の1/240 、つまり2秒半だけ減少し、これらの歯の誤差または不均一性はホイールの周囲に9歯間隔で均等に分布していたことは明らかです 。ねじはラチェット機構で常に複数の歯を同時に保持し、絶えず変化するため、上述の不規則性はすぐに修正され、歯は完全に均一になりました。ワイヤーを支えていた真鍮片は取り外され、切削ねじも取り外され、代わりに平ねじが取り付けられました。ねじ軸、つまりマンドレルの一方の端には、前述のように、縁が60分割され、6分割ごとに番号が振られた小さな真鍮製の円fがありました。ねじのもう一方の端には、 60個の歯を持つラチェットホイールv（x、図1380 ）があり、中空の円 ( v、図 1380 ) には、ラチェットホイールの反対側に引っかかる 2 つのクリックがあります。ネジを前進させるには、シリンダーw が部品x′を貫通する頑丈な鋼鉄製の軸e′′上で回転します。この部品は、より強固にするために、ブレースwによってネジフレームに取り付けられています。シリンダーwの外側には螺旋状の溝またはねじ山が切られており、これは弦を保持するとともに、その中心にあるレバーiを動かす役割も果たします。[I-352] 鋼製の歯vは、螺旋状のねじ山の間で作用する。レバーには丈夫な鋼製のピンmが取り付けられており、その上で真鍮製のソケットが回転する。このソケットは部品uのスリットを貫通しており、スリットのどの部分でも指ナットyで締め付けることができる。この部品は、踏み板b′の各踏み込みにおけるねじの回転数を調整する役割を果たす。

図1382
図1382。

図1383
図1383。

図1382、1383、1384は、プラット・アンド・ホイットニー社が採用した円分割方法を示しています。この装置の原理は、円盤に印を付け、分割の長さに等しい回転分だけ円盤を移動させ、分割の精度を、円盤が分割される回数分だけ移動させたときに、最初に印を付けた線と最後に印を付けた線が一致するかどうかでテストすることです。この方法により、分割の誤差は増幅されるため、最後に印を付けた分割では、円盤全体の分割数と同じ回数だけ誤差が増幅されます。円盤のマーキングと穴あけの両方で温度変化を避ける限り、この方法の精度は疑いの余地がないと思われます。図では、wは分割される円盤のセグメントを表し、cは 分割チャックと呼ばれるものを表しています。円盤は歯車切削機のアーバーに取り付けられています。 （この目的のために旋削加工された）ホイールのハブには、アームの端部に、ぴったりと嵌合する穴が設けられており、アームのもう一方の端部は図中でaで示されている。分割チャックは歯車切削機のスライドsに取り付けられ、以下の構造となっている。

図1384
図1384。

2つのラグbとb′の間には、アームaの端部が取り付けられます。これらのラグには止めねじが設けられており、その両端間の距離によってアームaの端部の移動量が調整されます。aの上には スライドdがあり、その上に部品eが取り付けられています。部品eにはマーキングツール fが取り付けられており、このツールfはバネgによって持ち上げられているため、バネが押し下げられるまではホイール表面と接触しません。hは、図1384に示すように、マーキングツールfがホイール面に接触できるようにするためのアームaを貫通する開口部です。図1384は、アームaの断面を示すスライドの端面図です。ホイール面は、アームの両側のチャック上の点i、jに載っており、クランプkによって固定することができます。アームは、点線でlに示されたクランプによってホイールに固定することができ、ボルトは上方に伸びてネジハンドルmを貫通しています。nは単にアームaまたはアームaとホイールを動かすためのレバーです。すべての部品が図に示された位置にあり、クランプがすべて締め付けられていると仮定すると、スライドd はkに向かって前方に移動できますが、[I-353] バネが押し下げられ、fがホイール上に線をマークします。次にハンドルmを放し、アームa をb′の止めネジに接触するまで動かし、m を締めて別の線をマークします。次にクランプkを締め、アームaが固定されたホイールを、切り抜き図に示す位置に戻します。クランプを再び締めて別の線をマークし、このプロセスをホイールの周囲全体で繰り返します。分割における発見可能なエラーを検出して修正できるようにするために、3 本の分割線（ホイールにマークされた 3 本の線と同時にマークされたもの）が描かれたプレートpが設けられています。このプレートはアームまたはブラケットqで支えられており、その後端には顕微鏡を保持するための 3 つの切り欠きrがあります。顕微鏡を使用することで、p上の線をホイール面上の線と比較し、不一致が生じた場合はどの線が間違っているかを判断できます。大きなホイールにマーキングする作業には、非常に多くの労力が必要です。例えば、ホイールに200本の目盛りがあり、上記のようにホイールを一周した後、最後の目盛りが100分の1インチずれていることがわかったとします。すると、各目盛りの誤差は100分の200であり、それがセットスクリュー bとb′の間の距離に加えるべきすべての変更となります。

第1巻 分割エンジンとマイクロメーター。 図版XV。
図1385
図1385。

図1386 図1387
図1386。 図1387。

図1388 図1389
図1388。 図1389。

図1390 図1391
図1390。 図1391。
図1385および1386は、ニューヨーク市のR. Hoe and Co.が採用した、インデックスホイールの原型製作方法を示している。

この方法では、ホイールの周囲に180個のテーパー状のブロックをはめ込むことで、完全な円を形成するという計画が採用された。これらのブロックは、通常インデックスホイールの表面に開けられた穴と同じ役割を果たす。また、これらのブロックの構造には、作業の一部を廃棄することなく、発見された誤差を修正する手段も備わっている。さらに、この手段は、時間の経過とともに摩耗が生じた場合にそれを吸収し、ホイールの本来の精度を回復させる役割も果たす。

図1385は、機械または切削エンジンに取り付けられた原型ホイールを示しています。シャフトの反対側には、切削中のウォームホイールがあります。原型ホイールによってマスターウォームホイールがこのように準備された後、それはシャフトの前端、つまり原型ホイールが現在占めている位置に取り付けられ、通常の方法でウォームによって駆動されます。分割は交換ホイールによって行われます。原型ホイールの構造は、より小さな図版で理解できます。

図1386は車輪の一部分を拡大した断面図であり、図1387はこの部分の側面図である。図1388は車輪の組み立てに使用されたブロックの一つを原寸大で示したものである。

原型ホイールのリムには、 直径 5 フィートの肩c (図 1387)が旋削加工された。この肩には、図 1386に示す形状のブロック 180 個がクランプで固定され、図 1387の断面図に示されている。これらのブロックは、ネジeによってホイールの表面dに固定され、ネジとクランプg f (図 1387に示す) によって肩に固定された。 (図 1385では、説明を分かりやすくするために省略されている。) これらのブロックを準備する際には、それぞれがテンプレートt (図 1388に示す) に適合するように作られ、取り付けの手間を省き、各ブロックが肩cにしっかりと収まるように、凹部bが設けられた。肩は、試行錯誤の末、最後のブロックが肩cに完全に収まったときに、そのブロックのために残された空間にぴったり収まるような直径に最終的に縮小された。このようにして準備されたホイールは、 図 1385に示すように、ウィットワース切削機に取り付けられました。このホイールを使用する一般的な手順は次のとおりです。原型ホイールの外周を形成するブロックは、通常インデックスプレートに見られる穴の代わりに使用されます。そのうちの 1 つが取り外され、図 1385 の中央に示す舌状部が取り付けられます。この舌状部は、このようにして作られた開口部または切り欠きにぴったりと収まり、ホイールをしっかりと固定します。図1385の背面に示すマスターウォームホイールに歯が切削された後、次に切削する歯に対応する原型ホイールのエッジにあるブロックが取り外されます。舌状部が最初の切り欠きから引き抜かれ、ホイールが回転し、舌状部が 2 番目の位置に挿入されます。最初に取り外されたブロックが元に戻され、切削は以前と同様に続行されます。この操作は、マスターホイールのすべての歯が切削されるまで繰り返されます。この空間はテーパー状になっているため、舌状部は、穴に嵌め込まれる円筒形のピンによって可能となるよりも、原型ホイールをよりしっかりと固定します。元のホイールのブロック数が180である場合、マスターホイールに切削される歯数は180、またはこの数の正確な約数となる。

この原型作成方法の利点は明らかです。円を埋めるために180個のブロックが作られたため、各ブロックの縁には2°のテーパーが付けられました。このテーパーにより、ブロックをテンプレートに完全に適合させることができました。適合に誤差があっても、ブロックをテンプレートにさらに押し込むことで修正できたからです。したがって、ブロックを捨てることなく、発見された誤差を修正することが可能でした。さらに、ブロック自体を取り除いて、原型ホイールを所定の位置に固定するための凹部を形成するため、原型ホイールに穴や切り欠きを穿孔する必要がある場合に生じる誤差が、作業の正確さに影響することはありません。このような誤差は、ドリル加工や切削による発熱、工具やガイドの摩耗、金属の軟らかい部分や硬い部分、その他同様の原因によって生じます。マスターホイールを作成する際、ウォームホイールの切削による発熱による誤差を避けるため、ホー社は切削ごとにホイールを冷却しました。歯は次の順序で切削された。最初の3つは、車輪の円周上の等間隔の点で切削された。次の3つは[I-354] また、歯は等間隔に配置され、最初に切削された歯の中間点に位置していた。この手順はすべての歯が切削されるまで続けられ、これにより、熱による車輪の膨張が全方向で可能な限り均等になるようにした。

この計画には、一つ価値のある特徴がある。それは、例えば6個といった一定数のブロックを、元のホイールの2つまたは3つの異なる場所から取り出して交換できる点である。これにより、他の分割方法にはないテスト手段が提供される。

作業員が作業の測定や検査に用いる道具は、いくつかの種類に分類できる。

1. 作品の実際の大きさや寸法を測定するために使用されるもので、適切には測定ツールと呼ばれるもの。
2. 特定のサイズの基準として使用されるもので、ゲージと呼ばれることもある。
3. 一般的なノギスのように、ある寸法を別の寸法と比較するために使用されるもの。
4. 線によって定義された測定値や距離を伝達するために使用されるもの。
5. 平面または平らな面の精度をテストしたり、ある面と別の面の位置合わせをテストしたりするために使用されるもの。

まず1つ目について言えば、それらの特徴は、要求された寸法であるかどうかに関わらず、作品の実際の寸法を示すことである。

2つ目は、検査対象の部品が正しいサイズであるかどうかを判断するものであり、誤差がある場合でもその誤差の程度を示すものではない。

3つ目は、どのような誤差が存在するかを示すだけで、その量を定義するものではありません。5つ目と6つ目についても同様です。

図1389は、微小な端部寸法を測定するためのマイクロメータキャリパーを示しています。この器具は、標準寸法に設定することも、実際の寸法を表示することもできるため、厳密に言えば測定ツールとゲージを組み合わせたものです。器具のU字型の本体にはハブaが設けられており、ハブaにはねじcをねじ込むためのねじ山が切られています。ねじcは、ハブaを一定距離にわたって包み込むステムdと一体化しています。ねじcのねじ山のピッチは1インチあたり40です。したがって、ねじdが1回転すると、ねじは1/40インチだけ軸方向に移動します。

ハブaに示されている垂直の分割線も1/40インチ間隔で配置されているため、スリーブの面取りされたエッジは、回転ごとにa上の分割線の1つを進めます。

この面取りされたエッジは、円周に沿って 5、10 などの線で示されるように 25 等分されています。したがって、d をその分割点の 1 つに等しい量だけ回転させると、ねじは 1/40 インチの 1/25 だけ進みます。たとえば、カットでは、スリーブの線 5 は、ハブの軸線と平行に走るゼロ線と一致します。ここで、スリーブdを回転させて、 dの面取りされたエッジの次の分割線がゼロ線の反対側に来るようにすると、dの1/25回転が行われ、 dの1回転でねじが 1/40 インチ進むので、1 / 25回転で1/40インチ の1/25、つまり1/1000インチ進みます。

ゼロ線が40分の1インチに等分割された線で区切られているので、図に示すように、測定器は40分の3と25分の5を測定するように設定されている。

正確な測定を行うためには、測定対象物をフットピースbの面に対して正確に保持し、ねじcの先端と測定対象物との接触がわずかに感じられる程度でなければならないことに注意する必要がある。そうでなければ、ねじの圧力によって Uピースが曲がり、測定精度が損なわれる。さらに、ねじが測定対象物に圧力をかけながら回転すると、ねじの先端が摩耗し、やがて測定器の精度が低下する。発生した摩耗を補正するために、フットピース bをハブにねじ込み、摩耗量に応じてハブにねじ込むことができるように保持する。

この種の機器のねじは、摩耗をできる限り避けるために焼き入れされることがあり、焼き入れによって生じるピッチの誤差を修正するために、各ねじを注意深く検査して、焼き入れされたねじ山のピッチがどの方向に変化したかを調べ、次のように修正措置が講じられる。

ハブaのゼロ線は、ねじ山がピッチどおりであれば、ねじの軸cと平行になりますが、焼き入れによってねじ山のピッチが粗くなった場合は、図 1390 に示すように、このゼロ線は角度をつけてマークされます。ここで、a a はねじの軸線を表し、bはゼロ線を表します。

焼き入れによってねじピッチが細かくなる場合は、図1391に示すように、ゼロ線を反対方向に角度をつけて設定します。この角度は、ねじピッチの誤差を補正するために必要な角度です。この考え方は、ピッチが粗くなった場合はねじの移動量が少なくて済み、ピッチが細かくなった場合は移動量が多くなるというものです。また、ねじピッチが片側で粗くなり、もう片側で細かくなる場合は、ゼロ線をそれに合わせて曲げることができることも明らかです。

図1392
図1392。

図1393
図1393。

図 1392 はバーニアキャリパーを表しており、その測定値は、次の原理に基づいて目盛り線の一致によって読み取られます。バーニアは、等間隔の目盛り線の読み取り値を細分化する装置です。その動作原理は次のように説明できます。図 1393において、 a をインチと 10 分の 1 インチに分割された定規またはスケールとし、b を、その 10 個の等間隔の目盛りがaの 9 個の目盛りに等しくなるように分割されたバーニアとします。すると、 aの目盛り線の間隔は1/10インチになります 。しかし、 bの 10 個の目盛りの全体は1インチより 1/10 インチ小さいので、各目盛り線の間隔は、不足している10分のしたがって、 aの9 と 10 の間の1/10インチに等しいスペースを取り、それを 10 等分し (それぞれが1/100インチの10個の部分になります)、それらの 1 つの部分をbの分割線間の距離にそれぞれ加えると、a のすべての線がb のすべての線と一致します。したがって、b の線 1 はaの線 1より1/100インチ下にあり、b の線 2 はaの線 2 より2/100インチ下にあり 、バーニア bの線 3 は定規 a の線 3 より 3/100 インチ下にあり、以下同様に、バーニアの線 10 に到達するまで続きます。バーニアの線 10 は、aの線10 より 10/100 インチまたは1/10インチ 下にあります。そこで、定規またはスケールを真に平らな板の上に垂直に置き、金属片をbの下に置いたとします。金属片の厚さは、 b上のどの線がa上の線と一致するかによって示されます。より細かい目盛りが必要な場合は、 aとbの所定の長さに、より多くの目盛り線を設けるだけで済みます。したがって、定規がインチと50分の1インチに分割され、バーニアが20本の等間隔の目盛り線を持つように分割されている場合、aには19本の目盛り線があります。[I-355] 定規では、1 目盛りが欠ける、つまり20 ÷ 50インチで1 ÷ 50インチが欠けることになります。バーニアの各目盛りは 50 分の 20 分の 1 なので、1 ÷ 50は1 ÷ 1000 なので、この器具は1 000分の 1 インチまで読み取ることができます。

ここで注意すべきは、微細な測定値を得るために目盛りの間隔を狭める代わりに、バーニアを長くすることで同じ結果が得られるということです。例えば、1 / 2000インチ単位で測定する必要がある場合、定規またはスケールがインチと50分の1インチ単位で目盛りが付けられており、バーニアに40本の等間隔の目盛り線があり、スケールの目盛り線が39本ある場合、読み取り値は1/2000インチ単位になります。いずれにしても、バーニアがスケールまたは定規の目盛り線と同じ目盛り線を移動している間に、バーニアの目盛り線全体を読み取ることができます。

図1392には、ノギスが示されています。このノギスでは、ノギスが測定器の内側の縁に沿って動くスライドに取り付けられ、スライドによって移動されます。バーの一方の面には、インチと1/50インチを示す目盛りが刻まれており、バーの19本の目盛り線に対して20本の等間隔の目盛り線を持つノギスが取り付けられています。したがって、 1 / 1000インチまで測定できます。もう一方の面にはミリメートルの目盛りが刻まれており、1 / 40ミリメートルまで読み取れるノギスが取り付けられています。こちらも、バーの19本の目盛り線に対して20本の目盛り線があります。

脚部またはジョーの内面は、長さのほぼ中央までバーから切り離されており、測定面を正確な測定を保証するのに十分小さい寸法に限定しつつ、摩耗が急速に進行しない支持面を確保できる十分な大きさにしています。ジョーの表面が先端からバーまで接触している場合、縁にバリやわずかな突起がある長方形の物体にこの測定器を使用することは不可能になります。また、支持面を耐久性の要件を満たす範囲でできるだけ小さくすることで、測定対象物のより小さな領域がカバーされ、その表面の凹凸をより詳細に追跡することができます。

可動ジョーの表面をバージョーの表面と平行に保つためには、バーニアを取り付けたスライドの端が測定器の端と適切に接触している必要がある。バーニアを調整する際には、以下の手順でこれを実現すべきである。

バーニアから最も遠いつまみネジをしっかりと締め、ジョーが所定の位置に固定されるようにします。もう一方のつまみネジは、その端とバーの端の間にある小さなバネに、バネがほぼ限界まで曲がるのに十分な圧力がかかるように調整しますが、バネがバーを掴んでしまうほど強く締め付けないようにします。バネの弾性により、バーニアスライドの端がバーの下端にしっかりと固定され、ジョーの表面が平行に保たれます。これにより、バーニアの正確な調整が可能になり、ナットホイールがスライドを動かす際に、ネジ山やスライドの端とバーの端の間に過度の摩耗が生じなくなります。バーニアに最も近いつまみネジを、バーニアの最終的な測定調整が完了する前にしっかりと締め付けてしまうと、これらの問題が発生する可能性があります。

測定が完了したら、2つ目のつまみネジを所定の位置に戻し、測定値が正確かどうかを再度確認する必要があります。つまみネジを締めすぎた場合、測定値が変化する可能性があるためです。

ジョーは耐摩耗性を高めるために焼き入れされており、バー本体に対して直角になるように真平面に研磨されている。器具を標準サイズに設定する方法は以下のとおりである 。

バーニアのゼロ線（0）は、ジョーが閉じているときにバーの0の線と一致します。したがって、バーニアの0の線がバーのインチの線と一致すると、ジョー間の距離は1インチに設定されます。バーニアの0の線の隣にある線がバーのインチの線の左側の線と一致すると、測定器は1 1/1000インチに設定されます。次に、バーニアスライドを動かして、バーニアの2番目の線がバーのインチの左側の2番目の線と一致すると、測定器は1 2/1000インチに設定されます。このようにして、バーニアのゼロ線とバーの必要な線が一致すると、インチと50分の1インチの測定値が得られ、1000分の1インチの測定値は上記のように取得されます。

しかし、既存の作品の直径を測定または求める必要がある場合は、測定方法は以下のとおりです。

つまみネジは、スライドとバーの間に遊びや緩みがなく、スライドがワーク上で容易に自由に動くように調整する必要があります。ワークをジョーの間に挟んだときに、スライドがワークにほぼ接触するまでスライドを上に移動させます。次に、バーニアから最も遠いつまみネジを締め込み、もう一方のつまみネジを操作して、スプリングがバーにロックされないようにスプリングをさらに押し下げます。次に、ナットホイールを操作して、ワークに対してジョーがちょうど接触するようにします。（ジョーがワークをしっかりと掴むように設定されている場合、圧力でジョーが跳ね上がり、測定の精度が損なわれます。）次に、バーニア上のつまみネジを締め込み、機器をワークに再度調整します。修正が必要な場合は、修正を行う前にバーニア上のつまみネジの圧力を緩め、修正後に再び締め付ける方が良いでしょう。測定値の読み取りは、次のように行われます。

バーニアの0の線がバー上の線と一致する場合、測定値は当然、その線からバー上の0の線までの距離で示され、測定値は50分の1インチ、またはインチと50分の1（場合による）で表されます。しかし、バーニアの0の線がバー上のどの目盛り線とも一致しない場合、測定値はバーニアの右側の次の線（バー上）からインチと50分の1で表され、バー上の線と一致するバーニアの線で千分の1インチを読み取ることができます。

例えば、バーニアのゼロ線が、バー上の1インチと1 1/50インチの目盛りの間にあるとします。この場合、測定値は1インチより大きく、1 1/50インチより小さくなければなりません。バーニアの10番目、つまり中央の目盛りがバー上の目盛りと一致する場合、測定値は1 10/1000インチになります。バーニアの5の目盛りがバー上の目盛りと一致する場合、測定値は1インチと5/1000インチになります。以下同様です。

穴やボアの直径を測定するには、ジョーの外縁部を使用します。ジョーの両端の幅は直径が小さくなっており、ジョーの端が小さな穴に入るようになっています。これらの縁は円形に成形されており、ジョーを閉じたときにジョーが入る最小の穴の直径よりも小さい半径を持ち、接触点が各ジョーの厚さの中央にあることが保証されます。この場合、バーニアで測定した値からジョーの外径を差し引くか、標準直径に機器を設定する必要がある場合は、バーニアのゼロラインを、ジョーを閉じたときのジョーの縁の直径に等しい量まで、必要な測定値よりも小さい距離にバー上に設定する必要があります。この直径は、可能な限り、バー上の目盛り線に一致するように作られています。したがって、図 1392 に示す機器では、これらの目盛り線は 1/50インチです。したがって、閉じたバーの直径は、バー上の読み取り値（内部測定用）に合わせて、50分の1インチ単位でも測定できる必要があります。しかし、バーの反対側はミリメートル単位で分割されているため、内部測定（ミリメートルまたはその分数）に合わせて、閉じた状態のジョーの幅はミリメートル単位で測定できる必要があります。したがって、内部測定に使用するジョーの直径は、バーの片側の目盛りに合わせてのみ作ることができることが明らかになります。ただし、片側の目盛りがバーの反対側の目盛りで割り切れる場合は除きます。ジョーの直径がバー上の目盛り線で測定できる場合は、バーニアのゼロを、閉じた状態のジョーの幅と同じだけバー上のゼロに近づけることで、測定器を所定の直径に設定できます。したがって、幅（または直径とも呼ばれる）が 10/50 インチであると仮定し、インチ間隔または穴の測定用に機器を設定する必要があるとすると、バーニアのゼロは 40/50 インチを示すバーの線と一致するように配置する必要があります。不足している 10/50インチは、2つのジョーの直径または幅で考慮されます。

しかし、顎を閉じた時の幅が測定できない場合[I-356] バー上の目盛り線に関して言えば、バーニア目盛りで示される測定値は、当然ながら2つのジョーの幅分だけ小さくなるため、バーニア目盛りで示される測定値をジョーの幅の測定値に縮小する必要があります。つまり、ジョーの直径の測定値をバー上の測定値に縮小し、必要に応じて一方から他方を差し引いたり、両者を足し合わせたりする必要があります。

例えば、測定するジョーの直径が、互いに接近した状態で250/1000インチであり、バーがインチと 50 分の 1 で分割されているとします。次に、バー上の49/50インチを示す線と反対側のバーニアのゼロを設定します。すると、ジョーの外側の端間の寸法はいくらになりますか？この場合、測定値を 50 分の 1 インチと 1000 分の 1 インチ単位で読み取るには、 250分の1000を49分の50 に加える 必要があります。または、測定値を 100 分の 1 インチ単位で読み取ることもできます。つまり、49分の50 は98分の100に等しく、 250分の1000は25分の100に等しく 、 98分の1000を25 分の100に加えると123分の100、つまり 1 インチと23分の100 になります。1/1000インチで読むと、 49 / 50 インチは980/1000に等しいことがわかります。なぜなら、1/50インチごとに20/1000インチが含まれており、これに250/1000を加えると1230/1000、つまり1230/1000インチになる からです。

ジョーの内側面に経年劣化による摩耗が生じた場合でも、バーニアのゼロ線をバーのゼロ線と正確に一致させることで、測定器の精度を維持できます。ただし、目盛りが細かいため、肉眼での調整は困難です。そのため、拡大鏡を使用して測定器を読み取ることをお勧めします。ジョーの外縁が摩耗した場合は、その幅に対する許容値を変更するだけで済みます。

図1394
図1394。

図1394は、標準的なプラグゲージとカラーゲージを示しています。これらのツールは、正確な標準寸法を表すように作られており、測定対象物が寸法どおりであるかどうかを示す以上のことは明らかにできません。作業対象物が寸法どおりでない場合、誤差や差の大きさを判断することはできないため、これらは測定ツールではなくゲージです。ただし、作業対象物が寸法に十分近い場合は、プラグゲージ（オス型）を無理やり押し込んだり、カラーゲージ（メス型）を無理やり取り付けたりすることができ、この場合、嵌合のきつさは、作業対象物が標準サイズに非常に近いことを示します。しかし、このような方法でゲージを使用すると、ゲージは急速に摩耗し、プラグゲージとカラーの両方が指定サイズよりも小さくなってしまうため、このようなゲージは、摩擦なく、かつ遊びや緩みが全くない状態で作業対象物にフィットするように設計されています。おそらく最も正確なフィット度は、プラグゲージがカラー内に十分に収まり、カラー内で静止させたときに自重を支え、カラー内で動かすとゆっくりと落下する状態を示すでしょう。プラグとカラーのサイズが理論的に同じであれば、一方が他方の中を通過できないことは明らかですが、それを可能にするのに十分な差は非常に小さいため、実際には測定するには小さすぎ、重要ではありません。

図1395
図1395。

作業員がこれらのゲージを使用する場合、摩耗に合わせて作業を調整するだけで十分なため、精度をテストするために時折参照できる別の標準ゲージが必要になります。この目的のために、 図1395のような標準器を使用できます。これは、軸に取り付けられた複数の鋼製ディスクで構成されており、それぞれ焼き入れ後、標準サイズに丁寧に研磨されています。

しかし、プラグゲージとカラーゲージのセットがあれば、ある程度はそれらをテストする手段が備わっている。例えば、あるサイズのカラーゲージまたはメスゲージを用意し、そこに直径の合計がメスゲージまたはカラーゲージの直径と等しくなるようなプラグゲージを2つまたは3つ挿入すればよい。

図1396
図1396。

図1396では、例えば、雌ゲージaのサイズが1 1/2インチの場合、雄ゲージbのサイズは1インチ、雄ゲージcのサイズは1/2インチとなり、この2つを組み合わせると雌ゲージにちょうど合うはずです。一方、bと cの代わりにそれぞれ7/8インチと 5/8インチの雄ゲージを2つ使用した場合も、雌ゲージに合うはずです。あるいは、1/2インチ、5 / 8インチ 、3 / 8インチの雄ゲージを組み合わせると、雌ゲージに合うはずです。このような一連のテストを行うことで、セット全体の精度をテストできます。また、適切な組み合わせを行うことで、セット内のいずれかのゲージのサイズに欠陥があるかどうかを検出できます。

図1397
図1397。

これらのゲージの摩耗は端部で最も顕著であり、図1397に示すようにプラグをカラー内に挿入し、プラグをカラー内に様々な距離で挿入してテストすることで適合性を検査できます。まずaの方向に、次にbの方向にわずかな圧力を加え、プラグに生じる動きの量が適合性の近さを示します。

プラグをカラーにしっかりと挿入または貫通させて適合性を確認する際は、プラグの軸をカラーの軸と正確に一致させ、プラグを前方に押し込みながらわずかに回転させることで、プラグがより正確に、したがってより容易に挿入されるようになります。プラグは常に動かし続け、[I-357] プラグがカラー内で静止状態になるのは、その場合、表面を潤滑する油滴が円形を保ち、プラグが動いている間は転がり摩擦を生じさせるが、プラグが静止するとすぐに平らになり、滑り摩擦が生じるため、結果としてプラグがカラー内できつくなりすぎて手で取り外せなくなるからである。

プラグとカラーの両方の表面は、一緒に試す前に非常に丁寧に洗浄し、油を塗布する必要があります。両者の適合精度が極めて高くても、表面間に油膜が形成されることがわかっています。この油膜は、表面の過度の摩耗や損傷を防ぎます。

ゲージ径の精度を非常に精密に測定する必要がある場合、セット内のすべてのゲージを同じ温度下で直径に調整する必要があることは明らかです。なぜなら、例えば60°の温度で直径が1インチのプラグは、例えば90°の温度下では直径が1インチ以上になるからです。

したがって、この精度をさらに高めるには、測定対象物が標準ゲージと同じ材質であれば、測定対象物の温度もゲージと同じ温度にする必要があります。そうすれば、様々な温度条件下で測定対象物を適用した場合でもゲージに適合します。しかし、例えば銅製の測定対象物を、測定対象物とゲージの両方が例えば60°の温度にあるときに、正確なゲージ直径に加工した場合、両方を90°まで温度を上げると、銅は鋼鉄よりも膨張率が高いため、測定対象物はゲージ直径に合わず、ゲージに適合しなくなります。

精緻さを極限まで追求するには、ゲージは、加工対象物の2つの嵌合部品が同じ材質である場合は、加工対象物と同じ金属でなければなりません。しかし、鋼鉄製のピンを真鍮製のブッシュにできるだけ正確に嵌め込む場合、温度変化の下でできるだけ正確な嵌合を確保するにはどうすればよいでしょうか。両者は同じ温度で嵌め込まなければなりません。これが両者がさらされる最低温度であれば、嵌合は緩くなり、最高温度であれば、嵌合はきつくなります。いずれの場合も、変化はすべて一方向になります。中間温度を選択した場合、温度が下がったり上がったりするにつれて、嵌合はきつくなったり緩くなったりします。さて、実際の作業現場では、嵌合が目的であり、理論的な寸法の基準ではないため、温度による変化、そして一般的には金属の違いによる変化の範囲は、実用上重要ではないほど小さいのです。しかしながら、後者については、大径の作業においては注意が必要である。例えば、100℃の温度で12インチの鋳鉄製シリンダーにスムーズに嵌合する真鍮製ピストンは、両者が例えば250℃の温度になると固着してしまう。このような場合、熱膨張係数に応じて許容値を設ける必要がある。

ゲージの場合、通常の作業場における温度変化に対応するために現実的な対策としては、使用時の平均温度付近で、できるだけ硬く、標準的な直径を持つ、同一種類の同一品質の材料で作るしかない。この場合、温度変化による誤差の限界は、作業対象物を構成する金属の熱膨張係数の変動によるものだけとなる。

図1398
図1398。

温度変化によって変化しない線形測定の基準を提供するために、図1398に示すようなゲージを製作することが提案されている。このゲージでは、aとbは異なる金属の棒であり、その長さはそれぞれの熱膨張係数の逆比になっている。これらの棒の長さの差は一定量であり、2本の棒を一方の端で固定すれば、bの自由端からaの自由端までの距離は通常の温度差によって変化しないことは明らかである。

プラグゲージとカラーゲージは、テーパー嵌め合いと平行嵌め合いの両方に使用できます。テーパー嵌め合いの利点は、ボルトやピンを穴にさらに深く挿入して摩耗を吸収できることです。機関車作業用ボルトの標準テーパーを推奨することの妥当性に関するマスターメカニック協会への報告書の中で、コールマン・セラーズ氏は次のように述べています。

「私に与えられた任務は、機関車製造で使用されるボルトのテーパーについて決定することを求めているため、テーパーボルトが必要であることを前提としています。私たちの慣習では、ボルトをいくつかのクラスに分類しており、貫通ボルトが使用できる場合は必ず使用しなければならないというルールを設けています。貫通ボルトが使用できない場合はスタッドボルトを使用し、スタッドボルトも使用できない場合はタップボルトを使用します。タップボルトが最後に使用される理由は、それが機械自体の一部だからです。また、黒ボルトとボディバウンドボルトがあり、前者はボルトより1/16インチ大きい穴に挿入されます。機械や機関車を組み立てる際に、黒ボルトとボディバウンドボルトの両方を使用することは可能です。ボディバウンドボルトの場合、機械製造業者はストレートリーマーを使用して穴を真円にしてから、ボルトを回転させて所定の位置に取り付けるのが一般的です。多くの機関車製造業者は、ストレートボルトの使用は好ましくないと考えています。なぜなら、ストレートボルトをきつく締め込むと、それらを取り出すのは非常に困難で、2、3回取り出すと緩んでしまい、締め直す手段がない。

「市販品と同じサイズのボルトを2本作ることは難しくありません。しかし、絶対的な精度と商業的な精度には大きな違いがあります。絶対的な精度は達成不可能なものです。したがって、私たちが目指すべきは商業的な精度です。限られた能力の作業員が実質的に正確な作業を行えるようなシステムを採用するにはどうすればよいでしょうか。テーパーボルトは、特定の用途において非常に明確な利点があります。ボルトは実質的に同じ直径に作ることができますが、穴は実質的に同じ直径にすることはできません。それぞれが正確さの近似値にすぎません。ここに、通常の溝付きリーマーがあります（ベッツ・マシン・カンパニー製の優れた見本を示しています）。このリーマーはまっすぐな穴を作ることを目的としていますが、一度穴を通すとリーマーはわずかに摩耗します。次に通すときは少し鈍くなり、通すたびに穴は小さくなる必要があります。調整可能なリーマーを作ろうとする試みが数多く行われてきました。このような工具を専門にしている方々のおかげで、機械工場に非常に便利な工具が加わりました。それは、カッターがテーパー状に取り付けられ、セットアップが可能で、リーマを拡大してゲージに合わせることができるリーマです。これにより、加工物に商業的に均一な穴を開け、その状態を維持することができます。しかし、この種のリーマをうまく使用するには、リーマの前に開けるドリルが可能な限り正確に作られている必要があります。そうすることで、リーマの作業量を減らすことができます。リーマの作業量が少なければ少ないほど、そのサイズをより長く維持できます。

「テーパーボルトの問題には、まずストレート穴を開け、次にテーパーリーマでストレート穴をテーパー穴に変換するために必要な金属をすべて取り除かなければならないという難しさがあります。ストレート穴は、最小限の金属除去によってサイズが維持されます。したがって、テーパーリーマは、最小限の金属除去で済む最も近いものになります。」

「次に、テーパーの形状の問題になります。私が何年も前にシンシナティで機関車を製造していた頃は、私があなたにお勧めするよりもテーパーの大きいボルトを使用していました。ボルトで発生する圧縮に関して言えば、鉄片は、挿入される穴よりも小さくなければ、別の鉄片に挿入することはできません。少しでも大きい場合は、[I-358] 部材自体を圧縮するか、周囲の材料を伸ばすかのどちらかです。したがって、テーパーボルトを使用する場合、締め付けを開始する前にボルトが突き出ている距離を一定に保つことはできません。なぜなら、大きな部材では小さな部材よりも圧縮される材料が多くなるからです。金属は弾性体です。金属の弾性限界内では、圧縮はバネのようなものと考えることができます。大きなボルトでは長いバネが、短いボルトでは短いバネになります。1/2インチのボルトを大きな鉄片に締め付ける場合、圧縮されるのは小さなボルトです。したがって、ボルトが大きいほど、同じ結果を得るために加えることができる圧力が大きくなります。そのため、テーパーボルトを使用する場合は、締め付けを開始するときにボルトの頭が金属からどれだけ離れているべきかを示すための複雑な実験を行わない限り、自分の判断で作業する必要があります。

図1399
図1399。

「機関車の製造業者の中には、スタブエンドをテーパーボルトで接合するものの、構造の他の部分にはテーパーボルトを使用しないところもあります。Baldwin Works では、車体固定ボルトには必ずテーパーボルトを使用しています。彼らは、 足部まで 1/16 インチのユニバーサルテーパーを施しています。長さ 12 インチの 1 インチボルトは、頭の下で直径 1 1/16 インチになります。彼らは、長さ 9 インチ未満のすべてのボルトを、ボルト名が示すよりも頭の下で 1/16 インチ大きくしています。したがって、長さが 9 インチ以下の 3/4インチボルトは 、頭の下で13/16インチになります。長さが 9 インチを超えるものは、頭の 下で1/8インチ大きくし、それでも足部まで 1/16 インチのテーパーを施しています 。機関車製造業者によると、足部まで1/8インチのテーパーが求められる場合もあり、ペンシルバニア鉄道では、1フィートあたり3/32インチ。しかし、ほとんどの仕様では1フィートあたり1/16インチが要求されています。1 / 16インチのテーパーの利点 は、通常の方法で頭をつけたボルトが鉄製であれば、要件を満たすことができるという点にあります。テーパーボルトを所定の位置に打ち込むと簡単に緩めることができる、または所定の位置に打ち込んだボルトが緩すぎる場合は少しだけさらに打ち込むだけで済むという理由で、ボルトをテーパーにするべきだと判断するかもしれません。これらはテーパーボルトを支持する議論であり、その利点を示しています。テーパーボルトを使用した作業は、ストレートボルトを使用した作業よりも修理が容易です。たとえば、1フィートあたり1/16インチのテーパーを持つテーパーボルトを採用する場合、互換性のあるシステムに組み込むことができるように、商業的に正確な方法でこれらのボルトの製造と穴あけを行うことになります。これを実行するには、まず何らかの標準が必要です。そして、考えられる最も単純なシステムは次のとおりです。鋼製のプラグを用意し、それを完全に真円に研磨するとします。現在、これらの素晴らしいゲージを製作している方々のおかげで、それが1/16インチのテーパーであるかどうかを判断する手段があります。そのテーパーを加工できる旋盤があります。これらのボルトの製造に携わる場合、常に均一なテーパーを加工できる旋盤を使用する必要があると思います。図1399に示す、長さ8インチ、幅1/16インチの雌ゲージを作成しました。直径1/16インチで、足部まで1/16インチのテーパーが付いている。これは何の標準でしょうか？ボルトの面積であって、ボルトが入る穴の面積ではありません。次に、 図1399のプラグを作ります。このテーパープラグを穴に落とすことができるはずです。テーパーリーマーはこのプラグに合うように作られていますが、穴の深さを知る必要があります。これはボルトが作られているゲージだと申し上げたことを思い出してください。では、これを標準として、この標準に基づいてこれらのリーマーが作られていると仮定しましょう。金属にどれだけの圧縮をかけることができるかは、実際に試して決めます。インチボルト、そして例えば1/2インチを超えるすべてのボルトの場合、例えば、ヘッドを1/8インチ 突き出させてもよいかもしれません。図1399のような別のメスゲージを作りますが、 1 / 8インチ短く削ります。そうすると、穴は以前よりも小さくなります。これは0.0065インチという、わずかに小さい値です。これは、1フィートあたり1/16インチのテーパーで1/8インチ下げたときに、その穴がどれだけ小さくなるかを表す小数です。

図1400
図1400。

「このテーパー状のプラグを入手したら、次に工場でボルトを商業的に正確な寸法に加工する手段が必要です。そのためには、鋳鉄製のプラグが必要です。これらのプラグは、ガードのないリーマーでリーマ加工されます。標準プラグがプラグの端面と面一になるまでリーマーを押し込みます。少し押し込みすぎても問題ありません。このゲージを作成したら、まず旋盤で作業者が使用するゲージを測り、ボルトの頭がゲージに当たるまでボルトを差し込みます。もしまっすぐな鉄片からボルトを作る場合は、2台の旋盤を使うことをお勧めします。ここにプラット・アンド・ホイットニー社の美しいゲージがあります。これらは今回の目的に十分対応できます。これらのゲージのうち1つはボルトの外径を測定し、もう1つのゲージは 1/16インチ大きく、ボルトの頭の下の部分をマークします。バルドウィン社は非常に優れたゲージシステムを持っています。彼らが使用する鋳鉄製のプラグはすべてこの目的のために、ブロックは正方形です。図 1400に示すように、ブロックには、締め付けるボルトと全く同じサイズの穴が開けられています。これは、ゲージが何であるかを間違えないようにするためです。これらのゲージは、検査員のいる部屋に戻さなければならないため、簡単にメンテナンスできます。検査員はこのプラグを挿入します。プラグが挿入されてぴったりと収まれば問題ありません。プラグが奥まで入りすぎる場合は、摩耗しています。その後、検査員は端を少し削って調整します。

「実際、機械工場では鋳鉄製のゲージを使わざるを得ないことがよくあります。例えば、2インチのシャフトを考えてみましょう。シャフトは商業的な精度しか求められません。そこで鋳鉄製のリングを作り、そのリングがシャフトに装着できれば、商業的な目的には十分な精度が得られます。しかし、このリングは一定期間で摩耗します。そのため、一定日数または時間を超えて使用してはなりません。ここに極めてシンプルなシステムがあります。2つのゲージで全てが完結します。1つのゲージは、全ての原点となるテーパープラグの単なるチェック用です。原点は 1/8インチ、 7 / 16インチ、またはボルトが非常に大きい場合は1/4インチ短くなります。ここで自分の判断が必要になります。しかし、実用的な方法を 採用すれば、所定のサイズの穴を開けるために必要なリーマーを使用できます。このリーマーが摩耗した場合は、鍛鉄製のカラーをその分だけ奥まで削り、リーマーが奥まで入るようにします。さらに言えば、バルドウィン機関車工場で採用されている方法以上に、この結果をうまく達成できる方法は他に知りません。このシステムはバルドウィン氏自身が考案したものだと思います。

[I-359]「特定のテーパーを採用するようお勧めするつもりはありません。ねじ山の場合とは事情が異なるからです。ねじ山の場合は、ボルトに使用する金型を使い捨てにすることができます。金型は消耗品ですから。しかし、機関車製造工場で一度採用されたテーパーは、永久に変わることはありません。ペンシルバニア鉄道とその全支社が3/32インチを採用している場合、それを1/16インチに変更するよう求めるのは愚かなことです 。なぜなら、彼らのネットワークは非常に大きく、他のほとんどどの企業からも独立しており、作業における絶対的な均一性の必要性から、彼らはその特定の規格に固執するからです。5台、6台、7台、あるいは200台、300台の機関車を所有している方は、どうするか決めなければなりません。ねじ山の規格を採用する場合、明らかな利点のあるねじ山が採用されます。1つのねじ山を持つボルトは、どの機械にも使用できます。しかし、一度ある路線でテーパーを採用すると、それを変更するのは非常に困難です。」変更が必要であり、この協会がこれを標準テーパーと定めるのが賢明かどうかは、私には答えられない問題です。したがって、私はあなたにテーパーを提示するつもりはなく、事実のみを提示しますが、1 / 16インチで十分だと言っておきます。テーパーが小さいほど、削り取る材料は少なくなります。しかし、1 / 16 インチが1/32インチよりも優れていると言うのは愚かです。なぜなら、人間には違いがわからないからです。ボルトの側面に5°のテーパーがあれば所定の位置に収まるかもしれませんが、7°あれば飛び出してしまうかもしれません。これは鉄やその他の金属の摩擦角です。5度はテーパーボルトとしては不合理な角度です。つまり、保持できるものであれば何でも良いのです。つまり、ボルトを締めればそこに収まるということです。

「このプレゼンテーションを通して、何らかの結論にたどり着けるかもしれません。互換性のあるシステムほど望ましいものはありません。旋盤を製造する際、私たちはすべての部品を互換性のあるものにしようと努めており、スライドスピンドルもそのように取り付けています。旋盤の固定ヘッドにあるすべてのスライドスピンドルは、それぞれ専用の場所に取り付けられなければなりません。商業的に利益を生むような、すべての穴を完全に同じサイズにする方法は知られていません。この困難を克服する唯一の方法は、圧縮する2つの円錐形のスリーブを取り付けることでした。私たちはこの方法で問題を解決しました。現在では、互換性のあるスピンドルを製造しており、部品同士をはめ込む必要はありません。しかし、ボルトの場合はそうはいきません。ボルトには圧縮用のシンブルを取り付けることができないため、穴をいかにして十分に近いサイズにするか、そしてボルトをいかにして十分に似たサイズに加工するかという問題を検討する必要があります。」

図1401
図1401。

図1401は、バルドウィン機関車工場が採用したテーパーを示しており、次の表はそれを示しています。

ボルトのねじ山はアメリカ規格とする。ただし、ステイボルトとボイラースタッドはVねじで、1インチあたり12本とする。バルブ、コック、プラグはVねじで、1インチあたり14本、1インチあたり1/8インチのテーパーとする。

標準ボルトテーパーは1フィートあたり1/16インチです。

ボルトの頭部からねじ山の端までの長さはa に等しい。

ボルトの頭部下の直径は以下のとおりです。

3/64​​ インチ bでより大きい 9インチ以下の場合
1/16​​ 「 「 以上 9 インチ に 12 インチ
3/32​​ 「 「 「 12 「 に 18 「
1/8​​ 「 「 「 18 「 に 24 「
5/32​​ 「 「 「 24 「 に 30 「
3/16​​ 「 「 「 30 「 に 36 「
図1402
図1402。

プラグゲージやカラーゲージは、単にワークの最大寸法を測定するだけであり、ワークが真円でないことは示せるものの、誤差の量を測定することはできないことは明らかです。ワークは楕円形や楕円形、あるいはその他の形状であっても、感覚で判断できる限りゲージに適合します。また、ワークに平らな部分がある場合、ゲージ内でワークを動かすことによってワークに生じるベアリングマークが示す範囲を除いて、ワークが真円かどうかを知る手段はありません。さらに、旋盤センター間に保持された旋盤加工の場合、カラーゲージを適用する前にワークを旋盤から取り外す必要があります。これらの困難を回避するために、 図1402に示すキャリパーゲージがあります。キャリパー側は3/4インチ、プラグ側は13/16インチ用として示されています。両端の直径が同じであれば、同じ直径の外径と内径を測定するのに1つのゲージのみを使用できますが、この場合、オス側をメス側ゲージでテストすることはできません。一方、両端の直径が異なる場合は、一方のゲージの端をもう一方のゲージの端でテストして、その正確さをテストできますが、同じ直径の外径と内径を測定するには、作業者は2つのゲージが必要になります。

図1403
図1403。

標準サイズより小さい摩耗したリーマでリーマ加工された穴に合うようにワークを旋削する必要がある場合など、特殊なサイズの小型旋盤加工では、図 1403のようなゲージが使用されることがあります。このゲージでは、開口部a がキャリパーとして機能し、穴bが同じ直径のワークのカラーゲージとして機能します。このようなゲージは、ワークが旋盤で回転している間に適用でき、aのサイズが摩耗して大きくなりすぎた場合は、ジョーを閉じて修正できることは明らかです。この方法は、図 1402に示すキャリパーゲージを修正するためにも採用されています。

図1404
図1404。

図1405
図1405。

直径6インチなどの大きな作業では、図1404のようなゲージが使用され、軽量化のために短く設計されている。[I-360] 扱いやすいように、あるいは図1405のような形状のものがゲージとして用いられ、その両端は検査対象の穴の曲率に合わせて作られる。しかしながら、これら2種類のゲージは、穴のサイズそのものを判定するのではなく、穴が要求されたサイズであるかどうかを判断するものであるため、一般的には測定ツールというよりはテンプレートとして用いられることが多い。

図1406
図1406。

図1407
図1407。

例えば、機関車のタイヤの焼き嵌めに必要な、数フィートといった非常に大きな直径のものを、インチの数分の1の精度で測定するには、次の方法が用いられます。図1406において、aは例えば5フィートの穴を持つリングを表し、その穴を例えば1/100インチ以内の精度で測定する必要があるとします。すると、 rは例えば、 必要な穴の直径より1/2インチ短い棒を表し、図1407のwは、上面cdが湾曲し、下面が平面であるくさびを表します。端cの厚さは例えば 51/100インチ、dの厚さは48/100インチ です 。言い換えれば、くさびの長さに3/100インチのテーパーがあります。図のように棒rをaの穴に挿入し、くさびが図1407のeまで挿入されたときにワーク穴と棒の端にちょうど接触し、eがくさびの長さの3分の1であると仮定すると、aの穴の長さは棒rの長さに49/100インチを加えた値になります。しかし、くさび が線fまで挿入された場合（線fはdからくさびの長さの3分の2の位置） 、穴の長さは棒rの長さより50/100インチ大きくなります 。この方法を用いると、ワークを非常に細かく測定でき、誤差があればその量も測定できることは明らかです。

測定棒は、測定時と同じ位置で測定対象物に当てなければなりません。そうしないと、棒のたわみによって測定結果が不正確になる可能性があります。したがって、棒を垂直に立てた状態で4フィート11 1/2インチと 測定した場合、棒は垂直に立てた状態で測定対象物に当てなければなりません。しかし、棒を水平に置いた状態で測定した場合は、棒を水平に置いた状態で測定対象物に当てなければなりません。これは、棒自身の重さによるたわみの違いによって、2つの位置で測定した場合の長さに差が生じるためです。

図1408
図1408。

図1409
図1409。

正確な寸法がインチやインチの端数で表されていなくても、単に別のものに合わせて寸法を測るには、一般的なノギスが使用されます。図 1408 はバネ式ノギスを示しており、弓状の部分がバネとして働き、2 つの脚を離した状態に保ち、ネジとナットでバネの圧力に逆らって脚を閉じます。脚が細いため、これらのノギスは作業物に押し付けたり、バネで押し当てたりすることができ、作業物にノギスを通すのに必要な圧力によって、作業物がどれだけ大きいか、つまりどれだけ小さくする必要があるかがわかります。しかし、一方で、この細さゆえに、非常に正確に測定することはやや困難です。図 1409には、より優れた外側ノギスが示されています。このノギスでは、ピボットジョイントの剛性に加えて、弓状のバネがノギスの脚を閉じるように働き、脚の開閉は図示の手回しネジを操作することによって行われ、ネジが作用するナットはノギスの脚にピボットで取り付けられています。この形状の利点は、ノギスを非常に簡単に設定できるだけでなく、ノギスを作業台に置く際にわずかな衝撃や振動を受けても、設定や調整が狂う危険性がないことである。

図1410
図1410。

図1410は、職人が通常自作するような一般的な外側キャリパーの図を示しています。この型を、図のように十分な大きさのジョイントと幅広で頑丈な脚部で作れば、非常に精密な調整が可能になります。

図1411
図1411。

図1412
図1412。

図1413
図1413。

図1411は、穴またはボアの直径を測定するための一対の内径キャリパーを示しています。これらのキャリパーの先端は、図1412に示すように角度をつけて配置する必要があります。これにより、図中の点線で示されているように、先端が小さな穴に長い距離まで入り込むことができます。また、これにより、[I-361]図1413 のように、凹部の端に到達するために極点を測るが、この図のような丸みを帯びた端のキャリパーではそれができない。

図1414
図1414。

図1414は、調整ネジを備えた一対の内径キャリパーを示しています。調整ネジは、aに右ねじ、 bに左ねじがあり、アームに枢着された2つのナットにねじ込まれています。このネジを操作することで脚部を開閉し、所定の位置に固定できるため、偶発的な衝撃で脚部が動くことはありません。しかし、ねじ山は摩耗して緩みやすいため、ナットの1つに止めねじを設けて摩耗を吸収し、脚部の緩みを防ぐのに十分な摩擦を生み出すことが望ましいです。

図1415
図1415。

図1416
図1416。

キャリパーは、図 1415に示すように、内側と外側のキャリパーが 1 つの工具に組み込まれた二重構造になっている場合もあります。図 1415 は、調整後に脚部を固定するための止めネジcを備えた、内側と外側のキャリパーを組み合わせたペアを示しています。この形状の目的は、図 1416 の支点 a の中心から測定点が等距離になるようにすることです。 これにより、外側の脚部をbのようにワークの直径に設定すると、内側の脚部はcのように同じ直径の穴またはボアを測定するように設定されます。

しかしながら、これはいくつかの理由から望ましい形式とは言えず、その理由には以下のようなものがある。

第一に、外側キャリパーは内側キャリパーよりもはるかに頻繁に使用されるため、先端部の摩耗が最も大きくなります。また、支点も摩耗しやすく、支点の中心から先端部までの長さの均一性が損なわれます。第三に、一般的なキャリパーの先端部の形状が、測定の正確性を損なう原因となります。

図1417
図1417。

例えば、図1417は、先端が丸みを帯びた通常の形状を示しています。そのため、脚部が閉じているときは、内側キャリパーと外側キャリパーの接触点はaになりますが、脚部が完全に開いたときは、接触点はbになります。しかし、図1416に示すように、外側から端部を面取りすることで、この問題を大幅に改善できます 。

図1418
図1418。

外側キャリパーの端面は、図1418のように幅方向に湾曲している必要があり、中央で接触するようにすることで、外側キャリパーでテストする際に内側キャリパーのポイントをどこに当てればよいかが正確にわかるようになります。

図1419
図1419。

内外ノギスは非常に細かい測定のために調整できます。実際、プラット・アンド・ホイットニー社が自社の作業員を対象に行ったテストでは、平均的な熟練作業員はノギスを使って25千分の1インチの精度で測定できることが分かりました。しかし、千分の1インチ単位での測定経験のない一般機械工場の作業員は、普段の作業で2つのノギスをどの程度の精度で調整しているかを知りません。1千分の1インチが2つの部品の嵌合に及ぼす大きな違いは、図1419のように示すことができます。これは直径5/8インチのカラーゲージと、直径が1/1000インチ小さいプラグを表して います。プラグをカラーに1/8インチ挿入すると、aからbまで約5/16インチ移動できることが分かりました。これは、普通の作業員ならすぐに非常に緩い嵌合だと認識するでしょう。

図1420
図1420。

図1421
図1421。

図1422
図1422。

外側キャリパーのジョイントがしっかり作られていれば、図1420のように小さなワークに対してキャリパーをワークに密着させることができ、通常のようにキャリパーの脚をワークに軽く叩きつけたり、軽くぶつけたりすることなく調整できます。しかし、調整を非常に細かくテストするには、図1421のようにワークを光にかざし、キャリパーの下側の脚を小指に当てて固定し、上側の脚をワークの上で動かしている間、小指が動かないようにします。同時に、キャリパーを横に動かして、固定されている位置を確認します。[I-362] 作業対象物の真向かいに。内径と外径のキャリパーを同時にテストする場合は、 図1422のように小径のキャリパーを持ち、中指で内側と外側の脚をそれぞれ1本ずつ支え、指でどちらかのキャリパーの脚を1本だけ握る。

図1423
図1423。

しかし、6インチや8インチといったより大きな寸法の場合は、図1423のようにキャリパーを持ち、左手の人差し指で各ペアの脚の1本を、作業者に最も近い脚の間の接触面に載せる方が良いでしょう。

キャリパーの脚の調整は、キャリパーの先端と測定対象物との接触がほとんど、あるいは全く感じられないように行うべきです。もし注意深く観察しても接触がはっきりと感じられる場合は、外側のキャリパーは測定対象物よりも小さく設定し、内側のキャリパーは大きく設定します。このため、プラグを取り付けるための穴を測定する場合は、内側のキャリパーは測定対象物の穴とほとんど接触しないようにし、外側のキャリパーは外側のキャリパーと同じ程度の接触、あるいはごくわずかに接触を増やす程度に設定する必要があります。一方、円筒形の棒に穴を取り付ける場合は、外側のキャリパーは棒との接触を最小限にし、内側のキャリパーは外側のキャリパーとできるだけ同じ程度の接触、あるいはわずかに接触を減らす程度に設定する必要があります。万が一、キャリパーが作業対象物に無理やり接触した場合、キャリパーの脚が開いてしまい、不適切な位置に調整されてしまうからです。

キャリパーは、ゲージとワークの両方に対して同じ相対位置で設定する必要があります。たとえば、内径キャリパーを穴に、外径キャリパーを内径に合わせ、その後外径キャリパーを穴に適用する必要がある場合を考えます。[I-363] 作業。内側キャリパーの脚がボアに対して垂直に立っている場合は、外側キャリパーをそれに合わせて設定する際も垂直に立っている必要があり、外側キャリパーを内側キャリパーに合わせて設定する際に水平に保持されている場合は、キャリパーの脚が自重でたわむことによる誤差を排除するために、外側キャリパーを作業対象物に対して水平に当てる必要があります。

ノギスを非常に細かく調整して、ノギスで測定した部品を穴にぴったり合うように加工したり、部品同士を実際に合わせることなく作業用または駆動用の嵌合を実現したりすることは、かなりの経験とスキルを必要とする測定の精緻化です。ゲージ測定について述べたことから容易に理解できると思いますが、望ましい嵌合度を得るためには、ノギスの設定に一定の微細な許容範囲を設ける必要があるからです。

平面上で内径ノギスを使用する場合、目視よりも耳を頼りに調整した方がより精密な調整が可能であることがわかります。例えば、枕型ブロックのジョー間の寸法を測定する場合を考えてみましょう。ノギスの一方の点を以前と同様に固定し、もう一方の点を非常に速く動かすことで、ノギスと測定対象物が接触したことを示す擦れる音が聞こえるように調整します。次に、ノギスをゆっくり動かすと、どんなに注意深く観察しても、両者の接触を検出することはできません。

キャリパーは、より硬くて頑丈なゲージに比べて大きな利点が1つあります。それは、キャリパーをワークに押し当てる際に必要な力の大きさから、ワークが大きすぎること、つまりどれだけ縮小する必要があるかが分かることです。例えば、円筒形のワークを穴に合うように旋削加工する必要がある場合、内側のキャリパーを穴の内径に合わせて設定し、外側のキャリパーを内側のキャリパーに合わせてワークに当てます。ワークが例えば1/100インチ以内まで縮小されると、キャリパーをワークにしっかりと押し当てた状態でキャリパーが開き、ワークがほぼ必要なサイズまで縮小されたことが作業者に分かります。作業員は、この接触圧力から、加工物が要求された直径にどれだけ近づいているかを推定することに慣れているため、ノギスを加工物に押し当てることで、加工物から削り取る必要のある深さを非常に正確に推定することができる。一方、ソリッドゲージ、あるいはソリッドサイズのノギスゲージでは、それらはバネのように開かないため、このようなことは不可能である。

キャリパーがセットを変えずにどれだけ開くかは形状によって決まります。つまり、ジョイントが一定の場合、脚が細いほど開きが大きくなりますが、脚の強度が一定の場合、ジョイントの直径が大きく、ジョイントの嵌合がしっかりしているほど開きが大きくなります。しかし、ジョイントが弱すぎて簡単に動いてしまう場合、または脚が弱すぎて簡単に跳ね返ってしまう場合、前者の場合は作業対象に当てたときにキャリパーがずれやすく、後者の場合は簡単に跳ね返ってしまうため、接触しただけで先端が作業対象に触れているかどうか、接触の程度から判断するのが難しくなります。これらの理由から、キャリパーの先端は通常よりも直径を大きくする必要があります。したがって、図1410に示す形状のキャリパーの場合、ジョイントの直径は脚の長さ6インチごとに約1 1/4インチにする必要があります。関節は、両足を片手で持ち、強い力で押し込んだときに、かろうじて足が動く程度にしっかりと固定されている必要がある。

図1424
図1424。

溝やキー溝と表面との距離を測定するには、図1424に示すような形状のキャリパーが用いられる。直線状の脚は平面aを持ち、溝やキー溝の表面bに密着させ、外側の湾曲した脚は測定対象物の表面cまでの距離に合わせる。これらはキー溝キャリパーと呼ばれる。

一般的に、機械加工における嵌め合いには、次の4種類があります。作動嵌め合い（または摺動嵌め合い）、駆動嵌め合い、油圧圧入嵌め合い、および収縮嵌め合いです。作動嵌め合いでは、表面が完全に接触し、表面に油を塗布すると、被せられた部品が過度の摩擦や遊びなく動くときに、適切な嵌め合いが得られます。2番目、3番目、4番目の嵌め合いでは、被せられた部品が被せられた部品よりも大きく作られているため、2つの部品を合わせたときにしっかりと固定されます。

作動嵌め合いや摺動嵌め合いでは、被嵌め合う部品が被め合う部品よりも小さくなければならないことは明らかです。そうでなければ、一方の部品が他方の部品の中を通過できません。しかし、直径が1インチか2インチ、長さが数インチ程度の部品では、その差は実用上重要ではないほど小さいものの、直径が2フィート以上もあるような大きな部品では無視できないほど大きくなります。例えば、直径1/10インチのジャーナルが、直径が1/1000インチ大きい内径のベアリング内で回転し、長さが直径の2倍である場合、嵌め合いが悪いことはすぐにわかります。しかし、直径6インチで、長さが直径の2倍、つまり12インチのジャーナルは、内径が6 1/1000インチのベアリング内では、適切な嵌め合いになります。前者の場合、遊びはシャフト直径の100分の1に等しくなりますが、後者の場合、遊びはシャフト直径のわずか6000分の1にしかならないのです。小規模な作業では、摩耗の許容範囲が非常に狭く、部品の長さも短いため、1 / 1000インチというわずかな誤差が、大規模な作業では存在しないほど重要な意味を持つようになります。例えば、時計製造では、直径が1/1000インチずれるだけで部品が使い物にならなくなる可能性があります。ミシン製造では、この誤差が工具の摩耗許容範囲の限界となる場合もあります。一方、蒸気船や機関車においては、この誤差は実用上全く問題にならない場合もあります。

直径1/10インチのジャーナルは、通常の条件下では、ベアリング内で1/1000インチの緩みが生じるまでに数年かかるでしょう。この緩みの一部、おそらくそのほぼ半分は、ベアリングボアの摩耗によって発生します。したがって、元の標準直径の新しいシャフトが供給されれば、緩みは半分に減少します。しかし、6インチのジャーナルとベアリングは、摩耗によってベアリングが1/1000インチ近く緩む可能性があり、わずか1 ～2週間でベアリングが摩耗し、[I-364] これらの理由などから、標準的なゲージや測定ツールは、小規模な作業よりも大規模な作業には適さない。

標準ゲージシステムで行われる嵌め合いの大部分は、円筒形の部品を穴やボアにはめ込むことで構成されます。ここで、直径がそれぞれ1インチのプラグゲージとカラーゲージ、そしてカラーゲージに合うリーマーがあるとします。そして、穴をリーマー加工し、プラグを旋盤加工してカラーゲージに合わせる作業を始めると、作業が進むにつれて、リーマーが摩耗するにつれて穴が小さくなり、カラーゲージが摩耗するにつれてボアが大きくなることがわかります。そして、これらの作業がうまく進まないことは明らかです。ゲージの摩耗は明らかにゆっくりと進行しますが、リーマーの摩耗は、リーマーが最初に穴をリーマー加工した時点から始まります。ただし、摩耗が穴のサイズに顕著な影響を与えるまでには、かなりの作業を行う可能性があります。しかし理論的には、リーマーのサイズは切削作業を開始した瞬間から摩耗するまで小さくなり、摩耗プロセスが許容される最大限界に達した時点は、切れ味や切削能力の低下ではなく、サイズの減少によって決まります。当然ながら、リーマーは調整式リーマーのように、摩耗に合わせて常にサイズを調整できるように作られていなければならない。あるいは、ソリッドリーマーを使用する場合は、許容される最大摩耗量として一定の限界値を定め、リーマーを標準サイズよりその限界値分だけ大きく作っておく必要がある。そうすれば、リーマーが摩耗しても、プラグゲージを通すのに十分な大きさの穴を開けることができる。この場合、標準を維持するために、2組のゲージを用意する必要がある。1組は正しい標準値を表し、もう1組は新品時または適切なサイズに修復されたリーマーのサイズを表す。

リーマの摩耗許容限度は、作業内容に応じて、実際には1/1000インチから1/10000インチまで様々 です。作業員が使用する標準ゲージの摩耗に関しては、当然ながらかなりの摩耗が生じるため、他の用途には使用されていないゲージから補正するために、定期的に工具室に返却する必要があります。

穴のサイズが規定の許容範囲内にあるかどうかをテストするには、限界ゲージを使用できます。たとえば、許容範囲が1/1000インチであるとします。この場合、1/ 1000 インチのテーパーを持つプラグゲージを作成し、このプラグの大きい方の端が穴に入る場合は穴が大きすぎ、小さい方の端が入らない場合は穴が小さすぎると判断します。

プラグゲージとカラーゲージが1セットしかない場合、プラグゲージまたはカラーゲージのどちらかを基準として保管し、もう一方を作業に使用することで、内外両方の作業に対応できます。例えば、ある作業にプラグゲージとカラーゲージを使用し、両方とも新品の場合、サイズが一致するため、どちらからでもリーマを作成できますが、摩耗した後は、どちらか一方をリーマを作成するための標準サイズとして採用する必要があります。カラーゲージを基準とする場合、プラグゲージは事実上基準として破棄されます。ただし、プラグゲージを全く使用しない場合は、カラーゲージが十分に摩耗して修復が必要になったときに、修復すべきサイズの基準として保管することができます。このシステムを採用すると、カラーゲージの摩耗に合わせてリーマのサイズが常に変化するため、標準の旋盤アーバーやマンドレルが加工された穴に適合しないという問題が生じます。したがって、標準のマンドレルを使用する場合は、ゲージの摩耗に関係なく、リーマが摩耗したら標準サイズに復元する必要があり、標準のマンドレルは、リーマに許容される摩耗限界と同じ長さのテーパーを持つように作成する必要があります。たとえば、リーマをサイズに復元する前に 1/2000 インチまで摩耗することを許容すると決定した場合、 1インチのマンドレルでは、最小端を直径 1 インチ、最大端を直径 1 1/2000 インチにすることができます。これにより、リーマが許容される摩耗限界内でどれだけ摩耗しても、リーマが加工する穴は標準のマンドレルの長さのどこかに適合します。しかし、リーマーが摩耗して小さくなると、そのサイズは許容される摩耗限界分だけ、指定された標準サイズよりも大きくする必要があります。したがって、新品時またはサイズを復元した時点では、リーマーのサイズは 1 1/2000インチとなり、リーマーで開けた穴はマンドレルの大きい方の端に適合します。しかし、リーマーが摩耗するにつれて、穴は小さくなり、マンドレルに沿ってそれほど深くは進まなくなります。最終的にリーマーの摩耗限界に達すると、加工物はマンドレルの小さい方の端に適合するようになります。このように、マンドレルの小さい方の端がそのサイズの標準となり、カラーゲージの摩耗方向はリーマーの摩耗方向と同じです。したがって、カラーゲージの摩耗が 1/2000 インチを超えない限り 、マンドレルに装着すると、その長さのどこかに適合します。

ここで、プラグゲージをリーマの標準として採用し、リーマの摩耗を考慮して、リーマをプラグゲージより 1/2000 インチ大きく作り、加工はカラーゲージに合わせて行うとします。すると、新しいリーマと新しいまたは摩耗していないゲージを使用して、穴は標準サイズより1/2000インチ大きいリーマでリーマ加工され、リーマの摩耗として許容されるサイズになります。リーマが摩耗すると、リーマが作る穴は小さくなり、カラーゲージが摩耗すると、カラーゲージに加工されるワークは大きくなります。その結果、カラーゲージがどれだけ摩耗しても、リーマの許容摩耗量が減少するため、カラーゲージが1/2000インチ摩耗すると、リーマが完全に新品または摩耗していない場合を除き、ワークは合わなくなります。

打ち込み嵌めでは、ハンマーの打撃によって一方の部品が他方の部品の中に押し込まれるため、一方の部品は他方の部品よりも直径が大きくなければならず、その差の大きさは主に加工物の直径と長さによって決まる。

しかしながら、その差が非常に大きい場合、十分な力で叩けば、外側の部品が破裂してしまう可能性があることは明らかです。複数の部品を嵌め合わせる必要がある場合は、2つの部品を試行錯誤して正しく嵌め合わせ、その部品からゲージを作成することで、後続の部品をそのゲージで正しく嵌め合わせることができ、部品同士を合わせて試す必要がなくなります。

最初の2つの部品を仮組み、あるいはむしろ試行錯誤によって嵌め合わせる際、職人はハンマーの打撃音、ハンマーの跳ね返り、そして打撃ごとに部品が動く距離によって、嵌め合いの正確さを判断します。つまり、動きが少ないほど打撃音はしっかりとし、ハンマーの跳ね返りが大きいほど嵌め合いはきつくなります。熟練した職人はこれらの要素から、外側の部品を破損させることなく、どの程度きつく嵌め込めるかを知ることができるのです。

2つの部品の実際の直径の差がどの程度であれば圧入が適切になるかは、既に述べたように、部品の寸法、材質、接触面積によって大きく左右されます。例えば、プラグの長さが6インチだとすると、プラグをカラー内に押し込むのに必要な圧力は、プラグがカラーに包み込まれる距離に応じて増加します。あるいは、一方のプラグの円周が3インチ、もう一方のプラグの円周が6インチで、それぞれがカラーに1インチの深さまで挿入されているとします。内側の2つの部品は外側の部品よりも同じ量だけ大きく、外側の部品はプラグに比例して同じ強度を持つため、他の要素はすべて同じです。この場合、接触面積が2倍になるため、大きい方のプラグをカラーにさらに1インチ押し込むには、小さい方のプラグの2倍の力が必要になることは明らかです。したがって、特定の条件下で、圧入または強制嵌め合いを得るためにどの程度の余裕が必要かを実験によって見つけるのが一般的です。したがって、コールマン・セラーズ氏は自動車製造業者協会の会合で、適切な圧入または油圧嵌合を得るために自動車の車軸とホイールボアの直径の間に許容される適切な差について言及し、「数年前、穴のサイズと車軸のサイズの間にどれだけの差を設けるべきかを決定するためにいくつかの実験が行われました。標準サイズの車軸をホイールのボアよりも0.007インチ大きく旋削した場合、車軸をホイールに押し込むには約30トンの圧力が必要になるという結論に達しました。」と述べました。ここで言及されている車軸のホイールシートは直径4 7/8インチ、長さ7インチでした。ただし、ホイールボアが鋳鉄製で車軸が錬鉄製であるため、表面間の摩擦は、[I-365] 2つとも同じ金属でできている。ここで、異なる金属の場合、押し込み許容値が同じで、かつワークの寸法が同じである場合、押し込み嵌め合いにどのような違いが生じるかを検討する必要がある。

例えば、直径1インチの錬鉄製のプラグが穴にぴったりと嵌め込まれており、2インチまで挿入したときに、さらに奥まで押し込むのに3ポンドの圧力が必要だとします。では、穴が錬鉄ではなく鋳鉄、黄銅、または鋼鉄でできている場合は、どれだけの圧力が必要になるでしょうか。これは、被せ物の弾性と強度が、押し込み、圧入、または収縮嵌め込みに必要な許容量を決定する上で大きな影響を与えるため、別の考慮事項につながります。

明らかに、鋳鉄や鋼鉄よりも錬鉄、銅、真鍮で覆われた部品の方が、弾性が高いため、許容範囲は大きくなる。弾性を考慮に入れなければ、部品の寸法が同じであれば、一方の部品を他方の部品の中に押し込むのに必要な力は、異なる金属の摩擦係数が増加するにつれて比例して増加すると考えるのが自然であろう。

これは実際において重要な意味を持ちます。なぜなら、標準ゲージ径に合わない部品の嵌合は、部品を動かすのに必要な圧力や力に大きく左右されるからです。例えば、鋼製のクロスヘッドピンを、手で引き抜ける程度にクロスヘッドにぴったりと嵌め込む必要があるとします。その場合、嵌合する穴の直径に対するピンの直径の比率は、穴が錬鉄製の場合と鋼製の場合では同じにはなりません。これは、鋳鉄と鋳鋼の摩擦係数が、鋼と錬鉄の摩擦係数とは異なるためです。言い換えれば、ゲージ径が同じであれば、2つの表面の摩擦係数が低いほど、一方を他方に押し込むのに必要な力は少なくなります。この点に関して、接触面積の大きさが最も重要であることに留意すべきです。なぜなら、通常の作業では、鋼製切削工具で仕上げられたワークの表面は、表面全体にわたってベアリングを与えるのに十分なほど真直度が高く滑らかではないからです。

これは以下の理由で起こります。まず、穴あけ加工するワークは、切削工具による切削圧力に耐えられるだけの十分な力で（ボルト、プレート、チャック爪、または同様の器具で）保持する必要があります。この圧力は、ワークを通常の形状から変形させる影響を多かれ少なかれ及ぼすため、クランプで固定した状態で正確に穴あけされた穴は、クランプの圧力から解放されると、それほど正確ではなくなります。

これを可能な限り回避するため、熟練した職人は、粗削りの際には保持装置を必要なだけしっかりと締め付け、仕上げ削りを行う前に緩める。

第二に、通常の作業現場では、鋼製の切削工具は、加工物の長手方向に沿って真の平面となる表面を残すのではなく、工具の送り方向と平行な切削刃部分の幅に応じて、突出の程度や高さが異なる螺旋状の突起を残します。この幅は、加工物の1回転あたりの送り速度に比例します。

図1424A
図1424a 。

図1424 aに示すように、 aからbまでの距離が工具送りの運動平面上にあるとし、例えば1/4インチと測定し、工具が旋盤1回転あたり切削に沿って5/16インチ移動するとします。b からdまでのエッジが工具移動線に対してわずかな角度であり、切削深さがbからcまでの部分がわずかな切削または削り取りの役割を果たすようなものであると仮定すると 、bからcまでの部分は、工具痕と呼ばれる肉眼で明確に識別できるわずかな隆起を加工物上に残します。

この問題を解決する明白な方法は、ワーク（または場合によってはカッター）の1回転中に工具が切削線に沿って送り込む幅よりも、部品a bの幅を大きくすることです。しかし、特に錬鉄、鋼、真鍮に適用する場合、これには実際的な障害があります。工具の刃先が広くなるほど、工具が跳ね返ったり、ガタついたり、ビビリたりしやすくなり、工具の送り線に平行な微細な凹みが表面に残ってしまうからです。

切削工具の刃先を平行かつ円筒形にし、直径の前端にのみクリアランスを設けて、円筒形の刃先の一部分だけを切削し、残りの部分は加工対象物の穴にぴったりと嵌合するようにすると、刃先のない部分、つまりクリアランスのない部分は、工具の刃先が摩耗するにつれて加工対象物の穴と擦れて摩擦を起こしやすくなり、その摩擦によって熱が発生し、切削が進むにつれて熱が増大し、穴が拡大し、全体が均一に冷却されるとテーパー状になる。これは、工具の切削速度を遅くし、送り速度を速くすることで部分的に回避でき、摩擦が大幅に減少し、結果として工具と加工対象物の発熱も減少する。鋳鉄の場合、特に仕上げ切削が非常に浅い場合、前述のビビリ音を誘発することなく、鍛鉄、鋼、真鍮の場合よりも、工具の刃先をはるかに広くすることができる。仕上げ切削が深すぎると、鋳鉄製の加工物の表面には無数の微細な穴が開きます。これは、切削によって金属にかかる負荷が大きくなり、工具の刃先に到達する直前に金属が剥離するためです。特に、工具の刃が鈍い場合や、研削角度が不十分な場合に、この現象が顕著になります。

加工物に工具痕がはっきりと残っている場合、あるいは鋳鉄の場合に前述のようなピット（表面の凹凸）が見られる場合（滑らかでやや光沢のある外観ではなく）、嵌合面との接触面積が少なくなり、摩耗面または把持面（場合による）がより早く損傷し、嵌合が緩むため、嵌合はすぐに損なわれます。前者の場合、嵌合部品全体に分散されるべき摩耗は、最初は接触している突起部に限定されるため、突起部がすぐに摩耗します。後者の場合、接触している突起部が圧縮され、嵌合が緩みます。

油圧プレスまたは圧入嵌め合い。油圧プレスを使用して部品を互いに押し込んで固定する場合、プラグピースは挿入する穴よりも一定量大きく作られ、この量は圧入許容値と呼ばれます。特定の金属の特定の条件下でこの許容値がどのくらいであるべきかは、表面の真円度と滑らかさによって決まるため、一般的には普遍的な規則はありません。ウィリアム セラーズ & Co. が行ったいくつかの実験から、直径 4 7/8インチ、長さ7インチのホイール シート (車軸上) をホイール ボアよりも7/1000インチ大きく 旋削した場合、ホイールを車軸に押し込むには約 30 トンの圧力が必要であることがわかりました。

エリー鉄道のサスケハナ工場では、寸法は作業員の判断によって決定され、作業員は通常のノギスを使用する。直径3 1/2インチ、長さ6インチの車軸に必要な荷重が25トン未満の場合は不合格となり、35トンを超える場合は車軸を小さくして修正する。

部品が確実に嵌合するように、テーパー加工を施すことが一般的ですが、テーパー加工と平行加工のどちらが優れているかについては、実務的な整備士の間で意見が分かれています。この点に関して言えば、部品が平行な方がテーパー加工よりも測定しやすく、また、平行加工の方がテーパー加工よりも容易です。

ニューヨーク市の高架鉄道では、車輪の穴の直径が4 1/8インチ、長さが5インチであるため、通常のノギスで寸法を測定し、作業員が許容範囲を判断します。規則としては、車輪をはめ込むのに約26トン未満、または約35トンを超える力が必要な車輪は不合格とされます。これらの車輪は、真空ブレーキの圧力による停止の頻度が高いため、過酷な負荷にさらされており、優れた例となっています。これらの車輪の加工方法としては、旋盤1回転 あたり1/4インチの送りで平行に穴を開け、ノギスでかろうじて判別できる程度のテーパーを車軸座に付けるという方法があります。

一見すると奇妙に思えるかもしれないが、よく調べてみると、これは理にかなった明白な事実であることがわかる。平行な穴を持つ車輪を平行な車軸に押し付け、再び押し外すと、車輪の穴はかなりの程度までテーパー状になることがわかるが、そのテーパーの程度は穴の表面が滑らかさからどれだけ変化するかに比例して大きくなる。言い換えれば、穴に残る工具痕の深さと切削面の滑らかさによって変化するのである。

ホイールボアの長さを7インチとし、[I-366] 許容される押し込み量は0.004インチであり、ホイールボアの一端は（車軸に収まるまでに）車軸座の7インチの長さにわたって押し込まれることになる。車軸座の直径はボアよりも0.004インチ大きい。その結果、金属の凝縮、摩耗、または平滑化が生じたに違いない。

さて、同じ穴のもう一方の端は、シャフトに接触すると、ただの鉄であり、結露も受けていない鉄です。工具痕が深い場合、片方の端の痕は滑らかになりますが、もう一方の端の痕は実質的にそのまま残ります。明らかに、平行な穴の場合、シャフトに押し込まれる際にホイール穴が得るテーパーと同じテーパーを持つシャフトが要件を最もよく満たします。または、平行なシャフトまたはシートとテーパー穴（テーパーは前述のように比例）の場合、テーパー穴の小さい方の端を最初にシャフトに挿入し、その後、奥まで挿入すると、車軸とホイール穴の両方が平行になります。

車軸の車輪座も影響を受けることは確かだが、車軸は通常最も硬い金属でできており、表面も滑らかであるため、影響はごくわずかで、実用上重要な程度ではない。

著者の立ち会いのもと、ハワード・フライ氏とフィラデルフィア・アンド・エリー鉄道レノボ工場の主任整備士がこの点について行った実験では、ホイットニー社製の「ドクター」によって仕上げられ、直径が平行な車軸座を、平行な穴を持つ車輪に押し込み、すぐに取り外した。その後、車軸を再度測定したところ、車軸座の長さが1/1000テーパーになっていることがわかった。

車輪の内径はわずかにしか影響を受けていないことが判明した。これは、内径が非常に滑らかであったためであり、一方、車軸の回転痕ははっきりと確認できたため、摩耗は主に車軸に集中したと考えられる。

外被部材または穴が中実または連続しておらず、片側が開いている場合、嵌合の程度は、プラグ部材の圧力によってどれだけ開くかによって判断することができる。

図1425
図1425。

そのため、アメリカの機関車の車軸真鍮は、図 1425に示すように、背面が円形になっていることが多く、油圧によって端から押し込まれます。ボックス内の真鍮の締め具合は、もちろん、押し込むのに必要な圧力の量によって決まりますが、別の方法として、センターポンチでjの位置に印を付け、真鍮を入れる前に、この点を中心として円弧l lをマークします。真鍮がボックスの奥まで入ったら、2 番目の円弧kをマークします。lとkの間の距離は、真鍮がボックスをどれだけ広げたかを示し、hで広がります。内径が約 4 インチから 5 インチ、長さが 6 インチの車軸ボックスでは、 通常 1/32インチの余裕が設けられます。

収縮嵌めは、穴またはボアを円筒形の部品（シャフトなど）に非常にしっかりと永久的に固定する必要がある場合に用いられます。ボアはシャフトよりも小さい直径で旋削加工され、その差が収縮代と呼ばれます。外接部品を加熱してボアを膨張させ、次にシャフトを挿入します。ボアが冷却されると、収縮代に応じて変化する力でボアがシャフトに密着します。この収縮代が大きすぎると、外接部品が破裂するほどの応力が発生し、収縮代が小さすぎると外接部品が緩む可能性があります。

収縮に対する許容値は、直径、厚さ、および材料の種類によって異なりますが、鋳鉄や鋼鉄よりも錬鉄、真鍮、銅の方が許容値が大きい場合があります。

繰り返しになりますが、表面の滑らかさと正確さは重要な要素です。なぜなら、穴の寸法は当然ながら工具痕の頂点で測定され、これらの痕は収縮による歪みで圧縮されるため、穴が滑らかであればあるほど、収縮に対する許容値が少なくて済むからです。

したがって、通常の作業場では、収縮に対する許容値の量に関する特別な規則はなく、単発的な作業の場合は一般的に作業者の判断に委ねられますが、特定の部品に対してそのような作業が頻繁に行われる場合は、許容値の量は経験に基づいて決定され、部品が緩むことが事前に判明した場合は許容値を増やし、包み込む部品が過度に熱くならずに部品を接合することが不可能である場合、または張力によって裂けやすいことが判明した場合は許容値を減らします。

収縮許容量を決定する際には、包み込む部材の強度も考慮すべき要素となります。例えば、厚さ8インチ、内径6インチのリングは、収縮許容量が1/50インチの場合、同じ内径で厚さ1インチのリングに同じ許容量を与えた場合よりも、ひび割れを起こしにくいことは明らかです。包み込む部材の強度、すなわち圧縮に対する抵抗力と、それを包み込む部材の強度との比率も、考慮すべき要素の一つです。

鉄道用車輪のタイヤは通常、収縮するように作られており、クルップ氏は鋼製タイヤの場合、 直径1フィートあたり1/100インチの収縮許容値を設けていると述べています。しかし、アメリカでは、これよりも大きな収縮許容値が用いられることがよくあります。例えば、エリー鉄道では、5フィートのタイヤに1/16インチの収縮が与えられています。錬鉄や真鍮の場合、鋼鉄や鋳鉄よりも弾性が高いため、収縮許容値は鋼鉄や鋳鉄よりもわずかに大きくする必要があります。

ペンシルベニア・ロード沿いのリノボ工場における事例は以下のとおりです。

クラスE、ホイール中心直径44インチ、スチールタイヤの内径43 15/16インチ。

クラスD 、ホイール直径50インチ、タイヤ内径49 9/16インチ 。

タイヤの収縮によってホイールの中心が歪んだり変形したりすることがわかっているため、クランクピン穴を開ける前に必ずタイヤを焼き締めする。

以前は焼き入れされていた作業の多くは、現在では油圧プレスによって強制的に押し込まれています。しかし、多くの場合、作業を油圧プレスに持ち込むことができないため、焼き入れが最良の手段となります。したがって、クランクがエンジンシャフトに取り付けられた状態で新しいクランクピンを焼き入れする必要がある場合があり、その手順は次のとおりです。クランクを加熱するときは、ボアの周囲全体をできるだけ均等に加熱し、非常に濃い 赤色以上に加熱しないようにする必要があります。加熱すると、どうしても穴の中に汚れが入り込みますが、これは半丸ヤスリに巻き付けたサンドペーパーで掃除するのが最善です。サンドペーパーを使用した後は、穴を注意深く吹き飛ばしてください。油を塗ったか塗っていないかにかかわらず、廃棄物や布切れで穴を掃除するのは適切ではありません。繊維が燃えて穴に詰まる可能性があるからです。実際、サンドペーパーほど良いものはありません。

クランクは目的を果たすのに必要な最小限の温度で加熱するのが望ましいが、通常はピンが手で押し込める程度に加熱する。ただし、加熱がほとんど知覚できないほどの赤熱を超えない限り、加熱不足よりも加熱過多の方が良い。しかし、クランクがピンを完全に押し込む前に一度ピンを掴んでしまうと、数秒後にはピンが固く固定され、どんなハンマーでも動かなくなる。したがって、クランクの両側にハンマーを持った人を配置し、合図とともにクランクピンを叩き込むのが良い。前方の人に、合図とともにできるだけ速く叩くように指示する。しかし、ピンが叩いても確実に押し込めるほど速く動かない場合は、後方の人に10ポンドのハンマーを持たせ、合図とともにできるだけ速くクランクピンを叩き出すように指示する。1秒たりとも無駄にできないからである。これらすべては、[I-367] クランク内部のピンが例えば100℃まで加熱される前に、すぐに加熱する必要があります。

ピンが所定の位置に収まったらすぐに、濡らした綿くずをクランク軸に巻き付け、クランクピンを冷やすために水を流し続ける。もう一方の端では、ピンの端に細い水流を注ぐが、どちらの場合も、クランクに水がかかりすぎないように注意する。もちろん、クランクがシャフトから外れている場合は、ピンを下向きにして水中に突き出させても構わない。

クランクではなくピンを冷却する理由は以下のとおりです。クランクが鋳鉄製の場合、急激に冷却すると割れたりひびが入ったりする可能性があります。クランクピンを自然冷却すると、ピンはクランク本体と同じくらい高温になり、その過程で膨張し、クランクに負荷がかかり、ある程度伸びてしまいます。実際、ピンがクランクと同じ温度になった時点で、両者の嵌合は最もきつくなります。なぜなら、その後は両方の部品が一緒に冷えて収縮するため、ピンがクランクと同じ温度になるまでに膨張した分だけ、嵌合が緩くなるからです。

正しい収縮プロセスは、プラグ部分をできるだけ低温に保ちながら、外側をひび割れや裂け目の危険がない範囲でできるだけ速やかに冷却することです。

クランクピンの両端は、焼き入れ後にリベット留めされることが多いが、その場合は端を凹ませておくのが最善である。こうすることでリベット留めが容易になり、また、ピン面に注がれた水が外側に飛び散るため、水がクランク面を伝って流れ落ち、クランクが割れたり破損したりするのを防ぐことができる。

収縮した部品を取り出す必要が生じる場合があり、また、収縮工程で完全に収まる前に部品がロックされてしまった場合も同様に、包んでいる部品を再加熱し、同時に包まれた部品を水でできるだけ冷たく保つ以外に方法はありません。

この場合の目的は、外側の部材をできるだけ早く加熱し、その熱が内側の部材に伝わる時間をできるだけ短くすることである。この目的を達成するには、鋳鉄などの溶融金属が最も効果的であると考えられ、実際、他のあらゆる手段が失敗した場合にも有効であることが分かっている。

図1426
図1426。

図1427
図1427。

収縮測定に必要な精密な測定のため、同じ形状と種類の部品を収縮させる場合は、作業員に作業を正しく測定できる標準ゲージを提供する必要があります。これらは通常、必要な長さの単純な棒または鉄線で構成されています。しかし、図 1426 および1427 は、コネチカット州ハートフォードの HS Brown によって設計された調整可能な収縮ゲージを表しています。図 1427はゲージの断面図、図 1426 はゲージの平面側面図です。aはフレームで、下端に固定測定ピースbがあり、上端にはテーパーねじ付き分割ハブがあり、外側にテーパーねじ付きねじキャップcを受け入れ、内側にねじが切られてチューブeを受け入れ、底部で固定プラグfで塞がれています。調整可能な測定脚gはチューブeにねじが切られており、さまざまな直径の箱に合わせて調整できますが、調整するとジャムナットhでロックされます。操作手順は次のとおりです。キャップナットcとジャムナットhを緩めてねじ込むことで、ステムgとチューブeを、例えばエンジンのクランクのように、焼きばめ加工を行うシャフトの正確なサイズに調整できます。ゲージをシャフトの直径に設定する際には、キャップエンドcとジャムナットhをしっかりと締め込み、すべての部品がしっかりと固定された状態で正確な測定値が得られるようにします。キャップナットc は分割ハブをチューブeに引き付け、ジャムナットhはgをeに 固定します。これにより、機構の遊びやバネによるすべての損失が考慮された状態でシャフトの測定値が得られ、測定値が損なわれることはありません。この操作が完了したら、cを緩めてe を回転させ、回転させて持ち上げ、焼きばめゲージピース j を挿入します。焼きばめゲージピースjの厚さは、シャフトに焼きばめ加工を行う際に許容される量に等しくなります。jが挿入されると、cがねじ込まれるとeが再び固定され、 eの端部とフットピースbの間にj が挟まれるようにeが回転します。このようにして、ゲージピースjの厚さ分のゲージ直径が増加します。図1426の右側図には、 j の縁と側面が示されており、 12 ⁄ 1000はその厚さ（収縮許容量）を示し、6 インチは、このゲージピースが直径 6 インチの穴に使用されることを示しています。点線の円k k l l は、ゲージが適用された穴を表しています。

イギリス、ウーリッジにある王立砲兵工場で採用されていた収縮処理システムは、同工場の監督官であるメイトランド大佐によって次のように説明されている。

「外管の内径は、冷えている状態では内管の外径よりもかなり小さくなければなりません。この直径の差を「収縮」と呼びます。外コイルが冷えて収縮するにつれて、内コイルが圧縮されます。内コイルの直径が減少する量を「圧縮」と呼びます。また、内コイルの抵抗により外コイル自体が引き伸ばされ、直径が増加します。外コイルの直径の増加を「伸長」と呼びます。収縮は圧縮と伸長の合計に等しく、その量は、特定の応力と与えられた状況下での既知の伸長と圧縮によって調整されなければなりません。圧縮は内部物質の密度と剛性に反比例します。したがって、最初のコイル層は2番目のコイル層よりも大きく圧縮され、2番目のコイル層は3番目のコイル層よりも大きく圧縮される、といった具合になります。」

「収縮は、組み立てられた銃の連続するコイルをしっかりと結合する簡単で効率的な方法として用いられるだけでなく、各層の張力を可能な限り調整し、それぞれの層が銃の強度に公平に貢献できるようにするためにも用いられる。」

「収縮作業は非常に簡単です。外側のコイルを熱で膨張させ、内側のコイルまたはチューブに容易に被せられる大きさにします（フレーザー砲のジャケットのような大きな塊の場合は、チューブ自体が煙道となる薪の火を用います。コイルのような小さな塊の場合は、低温の反射炉、またはガスを用います）。その後、移動式クレーンで頭上に持ち上げ、収縮させる対象物の上に落とします。対象物は、収縮させる準備ができたピット内に垂直に設置されています。」

「収縮に必要な熱量はそれほど大きくありません。錬鉄は、62°F（常温）から212°Fまで加熱すると、長さの約1/1000だけ直線的に膨張します。つまり、円周1000インチの鉄のリングを沸騰したお湯の入った桶に入れると、1001インチまで膨張し、デュロンとプティの式によれば、膨張係数は、[I-368] 212°までは一定で、それ以降はどんどん大きくなるので、鉄のリングをさらに150°高く（つまり362°まで）上げると、円周は1002インチ以上になります。コイルは、円周または直径の2/1000ほどの収縮率 で収縮することはありません。なぜなら、弾性限界を超えて張力がかかってしまうからです。したがって、十分な作業マージンを考慮すると、コイルを約500°Fまで上げるだけで十分です。[22] 実際には、使用される加熱方法によっては、コイルはこれよりも高い温度まで加熱されることが多い。コイルを溶融鉛または沸騰油（華氏600度）に浸すと、収縮の実際的な目的のために均一かつ十分に膨張するが、収縮は大量に、または定期的に行われるわけではないため、即席の火または通常の炉の方が経済的で、目的に十分対応できる。

[22]温度は色で判断できます。500°Fでは鉄は黒っぽい外観を呈し、575°Fでは青色、775°Fでは暗闇で赤色、1,500°Fでは鮮やかな赤色となり、その後徐々に色が薄くなり、約3,000°Fで白色、つまり溶接に適した状態になります。

「コイルを必要以上に加熱しても、スケールが形成されるほど高温にならない限り問題ありません。また、火から取り出す際には、内部の灰などを必ず取り除いてください。収縮工程における冷却方法に関しては、長いコイルやチューブの両端が同時に冷却されないように注意する必要があります。これは、中央部分が過度に縦方向に張力がかかる状態になるためです。そのため、場合によっては、コイルの片側に水を噴射して先に冷却します。RML砲のチューブのように厚みが異なる長いチューブの場合は、厚い方の端に水を使用するだけでなく、薄い方の端または銃口側にガスリングまたは加熱した鉄製のシリンダーを当て、厚い方の端が冷えたら、銃口側からガスまたはシリンダーを取り外し、水のリングをゆっくりと上に持ち上げてチューブの残りの部分を徐々に冷却します。」

「原則として、肩部がある箇所には必ず水が供給され、その部分を最初に冷却して密着接合部を固定します。また、膨張して作業を妨げたり遅らせたりしないように、必ず内部に水を循環させます。例えば、鋼鉄製の砲身にチューブを収縮させる場合、砲身を尾部を下にして垂直に置き、チューブをその上に落とし込むと、砲口のパイプとサイフォンによって砲身内に冷水が絶えず流れ続けます。尾コイルを受け入れるために鋼鉄製のチューブを砲口を下向きに置かなければならない場合、下からウォータージェットを噴射することで同じ効果が得られます。大砲を組み立てる際に与える収縮の絶対量については、38トンの12 1/2インチ前装砲を例にとってみましょう。」

12.5インチRML砲のコイルの収縮率。
コイル。 縮み。 備考。
インチ単位。 直径に関して
。
後方。 フロント。 後方。 フロント。
尾栓 0.02 2 0.02 6 D D 縮んだ チューブ。
857 807
Bコイル 0.05 5 0.01 D D 「 「
561 190
Bチューブ 0.03 5 なし。 D なし。 「 「
668
Cコイル 0.03 0.06 D D
尾栓と後端に焼き付けられる
1134 729
1Bコイルの。」
精度が求められる作業において、収縮による嵌め合いを行う際の問題点は、まず、被せ物が鋳鉄製の場合、加熱によって形状が変化しやすいことです。さらに、常に加熱される被せ物が、穴の周囲で厚みが均一でない場合、薄い部分が最も加熱されやすく、冷却時の収縮による歪みが生じやすくなります。この歪みは、嵌め合い自体を損なうことはないかもしれませんが、被せ物に取り付けられた部品のアライメントを狂わせる可能性があります。例えば、クランクピンは、まずクランクアイ周辺の金属の加熱が不均一になることで形状が変化し、次にアイの最も弱い部分が収縮による圧力に多少なりとも屈することで、真円度が狂ってしまうことがあります。これを防ぐには、被せ物の最も強い部分を最も加熱するか、被せ物の穴の周囲が均一な強度であれば、周囲全体を均一に加熱する必要があります。この目的を達成するためには、沸騰した水などの加熱された液体、あるいは溶融鉛などの加熱された流体を有利に用いることができる。

場合によっては、機関車の車輪タイヤを熱湯で加熱して収縮させる方法がある。収縮許容値は直径1メートルあたり0.075ミリメートル、つまり直径39.37079インチあたり0.02952インチである。

しかし、温水を使用する場合は、タイヤの穴が非常に滑らかで正確に加工されていること、そしてホイールリムも同様に真円で滑らかであることが必要である。そうでないと、得られる膨張量が不十分となり、ホイールタイヤが受ける負荷の下で恒久的な適合性を維持することができない。

収縮加工は、弱い部分やひび割れた部分を補強するためによく用いられる。この場合、必要な寸法は、真の円筒形ではない円筒面であり、バンドで覆う表面上で摩擦回転するローラーによって得られる。あるいは、表面の性質上、このような加工ができない場合は、鉛の帯や鉛線を表面に巻き付けて必要な寸法を得ることもできる。

この用途に使用されるバンドは通常、錬鉄製で、表面が不規則な場合は、正確にフィットさせるためにハンマーで叩いて押し込む必要があります。バンドを押し込む際には、他の部品を押し込む際にバンドがずれたり外れたりしないように、重いハンマーで押さえつけます。

図1428
図1428。

ごくわずかなバンドはレバーによって押し込むことができます。そのため、荷馬車製造業者は図1428のようなレバーまたはジャッキを使用して、タイヤを車輪に押し込みます。図のように車輪をテーブルの上に水平に置き、垂直レバーによってタイヤaを押し出します。アームbはレバーの支点となり、それ自体は車輪の ハブcに接しています。

以下の抜粋は、トーマス・ライトソンが英国鉄鋼協会で発表した論文からのものです。

「金属の化学的性質に注がれた多大な注目と、その調査に採用された科学的手法は、鉄鋼産業の歴史において最も輝かしい成果をもたらしました。しかし、鉄と鋼には、化学的手法で調べられる性質以外にも非常に重要な性質があることを忘れてはなりません。鉄の物理的性質の正確な観察があまり進んでいない理由は二つあります。1. 金属の分子変化は、通常の温度と通常の応力条件下では非常に遅いため、必然的に長期間にわたる信頼できる観察結果を得ることが困難です。2. 温度が高い場合（このとき、分子変化が最も大きく、最も急速に起こります）、観察の困難さが増大し、その結果は、金属の化学的性質に関する知識の特徴である科学的精度を備えていません。」

「本稿の目的は、いくつかの点に注目することである[I-369] 鉄や鋼の物理的性質に関連する現象を研究し、特定の条件下におけるこれらの金属の挙動を示す実験結果を記録する。

著者は実験において、前述の2つの大きな困難を可能な限り排除できるような方法を採用するよう努めた。

「実験を行うことができる条件は非常に多岐にわたるため、個々の実験者ができることは、観察結果を忠実に正確に記録し、それぞれの観察の正確な条件を注意深く明記することだけであり、そうすることで最終的には金属の物理的性質に関するより完全な知識が得られるはずである。」

著者の観察は以下の 方向へと導かれた。

「１．錬鉄および鋳鉄が繰り返し加熱および冷却されたときの変化。」

「2. 異なる部分を異なる速度で冷却した場合の棒材およびリング材への影響」

「３．溶融鉄が固体から液体状態へ、またはその逆へ移行する際に起こるこれらの変化。

第1部

鉄板に対する加熱と冷却の繰り返しの影響を知ることの実際的な重要性を説明するために、最も分かりやすい例の1つは、使用中であろうとなかろうと交互に加熱と冷却されるボイラーの鉄板に対する熱作用です。使用中は、火の上にある鉄板は片側が炉の激しい炎にさらされ、もう片側はボイラー内の蒸気と水の温度に近い温度にさらされます。金属の伝導面がリベット接合部で厚くなっている場合、いわゆる「継ぎ目の裂け目」が現れることで、危険源が明らかになることがよくあります。

「北イングランドで広く使われている長い卵形の端を持つボイラーは、継ぎ目が剥がれやすい。継ぎ目が剥がれた2つの異なるボイラーのプレートから切り取った鉄片について筆者が行ったいくつかのテストでは、そのうちの1つは継ぎ目の剥がれが原因で爆発し、幸いにも人命はなかったものの、多くの財産が破壊された。ボイラーの底に作用する熱が、時間の経過とともに継ぎ目の鉄に影響を与え、脆く、破断面が結晶状になり、引張強度が小さくなっていることがわかった。継ぎ目から離れた鉄は、どちらの場合も損傷が少ないように見えた。しかし、長期間にわたるプレートの加熱と冷却の繰り返しによって鉄の分子構造にこのような変化が生じたが、焼きなましの過程で修復する方法がある。継ぎ目から切り取った鉄片を鈍い赤色の熱にさらし、おがくずの中でゆっくり冷やすと、鉄の繊維状の性質が再び現れ、再試験の結果、延性と引張強度が回復していることが確認された。

「焼きなましと同じ工程は、長期間の使用によって脆くなり、結晶化したように見える鎖の鉄の靭性を回復させるのに同様に効果的であり、安全性がこのような状態の材料に依存する場合には定期的に適用される。このように、鉄の加熱と冷却は、その工程が行われる条件に応じて、災いにも解毒剤にもなり得る。これは、温度の繰り返し変化によって生じる物理的効果の重要性を示す一例である。1回の加熱と冷却によって生じる変化は非常に小さいため、観察可能な結果を​​得るには累積的な実験方法しかなく、筆者はこれから説明する調査においてこの方法を採用した。」

「錬鉄棒を赤くなるまで加熱すると、一定の膨張が生じることはよく知られており、この膨張は長さ方向に最も顕著に現れる。また、一般にはあまり知られていないが、このように加熱した棒を水中で急冷すると、長さが収縮し、その収縮量は以前の膨張量を上回るため、冷却後の棒は元の長さよりも永久的に短くなることもよく知られている。この加熱と冷却の過程を繰り返すと、さらに多くの収縮が生じることが、多くの連続した操作で確認されている。」

「実験1と2は、これを検証し、各操作後の収縮の増加を示すために行われた。」

「長さ30.05インチ、1 1/8インチ角の錬鉄棒を鈍い
赤色になるまで加熱し、
その後水中で急冷する実験。 」
実験番号1 実験番号2
一般的な鉄。 最高のアイロン。
収縮。
元の長さに対する割合
。 収縮。
元の長さに対する割合
。
インチ。 インチ。
後 1位 冷却 0.04 0.13 0.04 0.13
「 2位 「 0.10 .33 0.10 .33
「 3番目 「 0.16 .53 0.14 .46
「 4番目 「 0.17 .56 0.16 .53
「 5番目 「 .23 0.76 0.20 0.66
「 6番目 「 0.28 0.93 .24 0.80
「 7日 「 .31 1.03 .27 0.89
「 8番目 「 .33 1.10 .30 1.00
「 9番目 「 .40 1.33 .33 1.10
「 10日 「 .47 1.56 .39 1.30
「 11日 「 .52 1.73 .42 1.40
「 12日 「 .54 1.80 .47 1.56
「 13日 「 .58 1.93 .51 1.70
「 14日 「 0.62 2.06 .54 1.80
「 15日 「 0.68 2.26 .56 1.86
「実験5の表によると、25回目の冷却で3.05パーセントの収縮が起こり、各冷却後の平均収縮率は0.122パーセントでした。これは、直線状の棒を用いた実験1で示された平均結果とほぼ同じです。」

「上記の実験は鉄の長さ方向の永久収縮のみに関するものであったため、著者は他の寸法における影響を確認し、寸法の縮小によって鉄の比重が影響を受けるかどうかを確認するために、以下の実験を行った。」

図1429
図1429。

「実験番号6。—厚さ0.74インチの錬鉄板を両面とすべての縁を削ってほぼ長方形の形状にし、寸法は図1429に示すとおりである。

「比重。—実験用試料を削り出した同一の板材の異なる部分から2つの小さな試料を切り出し、比重を以下のように測定した。—

1番 7.629 } 平均値は7.64です。
2番目のピース 7.651
「品質。―鉄片に繊維方向に沿って引張応力を加えたところ、断面積1平方インチあたり21.2トンで破断した。延性は、破断前に8.3％の伸びがあり、破断面積が9.6％減少した。これは、かなり良質な鉄であると言えるだろう。」

「1 1/8インチ四方、長さ30.00インチの錬鉄製の棒を赤くなるまで加熱し、その後空気中で徐々に冷却した。5回の冷却後、それぞれ長さを測定したが、目立った変化は見られなかった。」

「実験番号4。―長さ30インチ、1 1/8インチ四方の錬鉄棒を白熱するまで加熱し、空気中で徐々に冷却する。」

 収縮。 元の長さに対する割合

。 備考。
インチ。
後 1位 冷却 変更なし。 ——
「 2位 「 「 ——
「 3番目 「 0.02 0.07 ——
「 4番目 「 0.05 0.17 ——
「 5番目 「 0.05 0.17 ——
[I-370]「実験4で示されているように、棒を白熱するまで加熱すると、わずかな収縮が生じることは注目に値する。実験4では、実験3と同じ寸法の棒が5回目の冷却後に0.17パーセント収縮した。しかし、この件に関するさらなる考察は、赤熱するまで加熱してから冷却した棒についてのみ言及しているため、筆者は実験1、2、3の結果を要約して、赤熱するまで加熱した錬鉄棒は、常温の水で冷却すると繊維に沿って長さが永久に収縮するが、空気中で冷却すると長さは変化しない、と述べることにする。」

「これが円形の輪にも当てはまることを示すために、実験番号5では、断面が1 1/8インチ四方の錬鉄棒を溶接して、外周57.7インチの円形の輪を作った。」

「実験番号5。—錬鉄製の輪、一辺1 1/8インチ、外周57.7インチを鈍い赤色になるまで加熱し、その後水で急冷する。」

 収縮。 

元の円周に対する割合
。 備考。
インチ。
後 1位 冷却 0.06 0.10 真っ赤な熱。
「 2位 「 0.06 0.10 これはほぼ白色だったが、冷える前は真っ赤に熱かった。
「 3番目 「 0.16 0.28
「 4番目 「 0.26 .45
「 5番目 「 .35 0.61
「 6番目 「 .46 0.80
「 7日 「 .54 0.93
「 8番目 「 0.60 1.04
「 9番目 「 0.68 1.18
「 10日 「 0.76 1.32
「 11日 「 0.80 1.38
「 12日 「 0.87 1.51
「 13日 「 0.94 1.63
「 14日 「 1.00 1.73
「 15日 「 1.08 1.90
「 20日 「 1.30 2.25 反対側の端1.66で、輪が割れる。
「 25日 「 1.76 3.05
「この輪は赤くなるまで加熱され、水で冷却されるという工程を25回繰り返し、冷却のたびに輪の円周が正確に測定された。」[23]

[23]このフープや他のフープの円周の長さは、冷却後、非常に細い「クリノリン」鋼片でフープの周囲を囲むことによって測定された。この鋼片の両端は、元のフープの周囲にぴったりと合うように作られていた。同じ鋼片で再びフープを囲むと、両端の間に隙間ができるため膨張が、重なり合うことで収縮が示され、いずれも細かく目盛りの付いた定規を用いて非常に正確に測定された。

「1 1/8インチ四方、長さ30.05インチの錬鉄製の棒が2本選ばれた。」[24] 1番は一般的な「クラウン」品質、2番は「タドホー・クラウン」として知られる優れた品質の鉄棒であった。これらの棒は炉で赤くなるまで加熱され、常温の水に浸され、冷却のたびに長さが正確に測定された。15回の加熱と冷却の後、1番棒の永久収縮は元の長さの2.26パーセント、2番棒の永久収縮は1.86パーセントであり、2本の棒の平均は冷却のたびに約0.13パーセントであり、収縮の増加は連続する各操作の後にほぼ等しかった。最初の2回の冷却の後、良質の鉄は一般的な品質の鉄ほど収縮せず、後者では15回目の冷却でも最初の冷却と同じくらい激しく収縮していたことが注目される。

[24]これらの実験の中には、鉄の元の寸法を通常の定規で測定しただけのものもあり、その場合は鉄の商業寸法を表す際に用いられる通常の分数で寸法が示されています。正確な測定を行った場合は、この論文および実験表の両方で必ず小数を使用しています。

「同様の錬鉄製の棒を赤くなるまで加熱し、その後常温の空気中で冷却しても、長さに永続的な変化は見られない。」

「実験3はこれを検証するために行われた。」

「実験番号3。―長さ30インチ、1 1/8インチ四方の錬鉄棒を鈍い赤色になるまで加熱し、空気中で徐々に冷却する。」

 収縮。 元の長さに対する割合

。 備考。
後 1位 冷却 変更なし。 —— ——
「 2位 「 「 —— ——
「 3番目 「 「 —— ——
「 4番目 「 「 —— ——
「 5番目 「 「 —— ——
錬鉄製の長方形の板。厚さ14インチ×幅11インチ（995×598mm）。表面と縁の両方を削り出している。赤くなるまで加熱し、水で50回冷却した。点線は元の形状、黒線は実験後の形状を示す。

（実物大の9分の2。）

図1430。

プレートは、赤くなるまで50回加熱され、その後、常温の水で冷却された。10回目の冷却ごとに、表面寸法の収縮を正確に測定し、図1430は50回の冷却後の最終形状を示している。10回目の冷却ごとの中間測定では、表面寸法が均一かつ徐々に減少していることが示されたが、厚さは50回の冷却が完了した後にのみ測定された。厚さはかなりばらつきがあり、特に中央部と外縁部では大幅に減少している箇所が見られた。中央部と外縁部の間では厚さが増加しているようで、プレートが数カ所で割れている箇所もあった。実験前後の平均寸法（インチ）は以下のとおりである（亀裂の寸法は考慮済み ）。

 平均的な

長さ。 平均的
な幅。 平均的な
厚さ。 立方
インチ
容量。
インチ。 インチ。 インチ。
オリジナル 11.99 5 5.98 .74 53.08
50回の冷却後 11.25 5.59 0.77 4 48.72

元の値からのパーセント変化 – 減少 減少 増加 減少
の の の の
6.2 p.c. 6.52 p. c. 4.6 p. c. 8.2 p. c.

[I-371]「次に、図に示された位置から、鉄板から3つの三角形の鉄片を切り出した。No.1aは最も厚みが薄くなっている部分から、No.3aは最も厚みが増している部分から、そしてNo.2aは最も厚い部分と最も薄い部分の中間の厚さになっている部分から切り出した。比重は以下のように正確に測定した。

1番a 7.552は最も薄い部分です。
2番a 平均厚さは7.574です。
3番a 7.560 最も厚い部分。
「これらの比重の平均は7.562です。」

「実験前の平均値は7.64でした。したがって、比重の平均減少率は1.02パーセントです。」

「比重7.552の小さな三角形の断片1a （固体板の一部として形成された際に既に50回の加熱を受けている）を、さらに50回加熱冷却した。合計100回の冷却後の比重は7.52であり、これは板として50回加熱した後の比重より0.43%低く、板の元の平均比重7.64より1.57%低い値であった。」

「同じ試料1aをさらに25回加熱し、合計125回加熱した。比重を測定したところ7.526であり、合計100回の加熱と冷却後とほぼ同じ値であった。」

「このように、前述のように100回の冷却を繰り返すと、比重が確実に減少し、最大で1.57パーセント減少することが明らかになった。また、処理する鉄片が非常に小さい場合は、この減少率は小さくなるようである。さらに、比重が減少する一方で、全体の体積も減少する。」

「上記から、その量はいくつかの要因によって影響を受けていることが明らかになった。

「１．外側の皮膚が永久的に収縮すると、体積が減少するか、側面が膨らむことで緩和されるかのどちらかになります。」

「2. 比重の低下により体積が増加するはずであり、それは膨張によって緩和される可能性もある。」

「3. 全体の質量の減少は、表面のスケーリングによって起こらなければならない。」

「実験6で比重の変化を測定したので、今度は表面のスケールによる体積の減少を測定し、それによって外皮の実際の収縮を推測します。」

図1431
図1431。

「実験番号7.—実験番号6と同じ条件下での加熱および冷却中に発生したスケールの量を確認するために、厚さ0.74インチの錬鉄板を、実験番号6と同じものから切り出し、両面とすべてのエッジをほぼ長方形の形状に削り、図1431に示す寸法にしました。

「寸法のわずかな違いを除けば、1430年のものと比べて唯一の違いは、 1431年のものでは鉄の主要な結晶粒が矢印の方向を向いていたのに対し、もう一方のものでは板の長手方向を向いていたことである。」

「この作品は、第6号の場合と同様に、常温の水中で50回の赤熱加熱と急冷を繰り返した。形状の変化は全体的な特徴において全く同じであったが、長さと幅の収縮はそれほど大きくなかった。しかし、厚みの増加は比例して大きく、50回の加熱後の体積（水の置換によって測定）は48.6立方インチであり、これは第6号が同じ回数加熱した後の体積とほぼ同じである。作品の重量は…」

 アボワールデュポワ。
 ポンド オンス 博士

加熱前 14 10 15
50回の加熱後 13 5 10
違い 1 1 5
「これは、スケールによる元の重量の9.07パーセントの損失を表しており、元の表面全体（側面と端）では、50回の浸漬で0.0284インチの厚さ、または表面全体で各浸漬で失われたフィルムの厚さが0.00057インチであることを示しています。」

「体積と比重から実験前後の試料6の重量を計算すると、以下のようになる。

 音量。     平均

比重
。
1立方インチの水の重量
。 ポンド。
重さ 前に 加熱 であるべき 53.08 × 7.64 × 0.036 = 14.599
「 後 「 「 48.72 × 7.56 2 × 0.036 = 13.262
体重の差 1.337
7番の場合に確認された差は1.332であり、これにより、比重と体積変化の間の不一致をスケーリングによって十分に説明できる。

「実験7により、50回の浸漬後のスケールによる厚みの減少は、表面全体（側面と縁）で0.0284インチであることが示されました。したがって、このスケールが表面全体で均一であると仮定すると、周囲長は、縦方向にも横方向にも、0.0284の8倍、つまり浸漬前よりも0.23インチ小さくなるはずです。さて、周囲の総減少量は次のとおりです。

 縦方向に。   横幅的に。
 インチ。    インチ。

第6位 1.3 8 0.86
第7位 1.2 .52
または両方の実験の平均は 1.2 9 0.69
スケーリングによる周囲径の減少分を差し引く .2 3 .23
50回の浸漬後の正味収縮 1.0 6 .46
または、元の周囲長の割合で表すと、 25.4 6 13.43
パーセント パーセント
私たちは、 4.1 6 3.42
または、各浸漬の平均 .0 83 0.07
「これらの結果を実験1、2、5の結果と比較すると、プレートの表面の収縮は、浸漬のたびに棒や輪の収縮よりも小さく、その比率は0.125対0.083であることがわかります。これは予想通りで、プレートの収縮は内部の加熱された物質の体積によって抵抗され、最終的には膨張によって押し出されるのに対し、棒は内部を押し出すことなく端が解放されるためです。」

「我々は今、前述の実験によって裏付けられた以下の事実を目の前にしている。

「１．錬鉄の棒や板を赤くなるまで加熱し、その後常温の水で急冷すると、比重が減少する。その減少量は、５０回浸漬後には約１パーセント、１００回浸漬後には１.５７パーセントであり、それ以上の加熱と冷却ではそれ以上の変化は生じないと思われる。」

「２．加熱と冷却のたびに表面積が減少するが、これは２つの原因によるものである。

a .表面のスケールは、浸漬ごとに厚さ0.00057インチ、または50回の浸漬で0.284インチの膜が（側面と端）全体に形成されることが示されています（実験7）。

b .浸漬のたびに起こる持続的な収縮。これは鉄の形状によって異なり、板状の場合は0.07%から0.83%（実験6）、棒状の場合は0.122%から0.15%（実験1、2、5）である。この収縮は50回の浸漬まで、おそらくそれ以上も激しく続く。

「３．板の場合、最も広い表面で膨らみが生じ、中心部に向かって厚みが増すが、端部では厚みが減少する。」

[I-372]「4. 錬鉄の棒を赤くなるまで加熱し、空気中でゆっくり冷やしても、寸法に変化は見られない（実験3）。

「比重の低下と側面の膨らみについては、これらの実験に多大な関心を寄せ、著者にその説明の公表を快く許可してくださった王立協会の学識ある事務局長、ストークス教授によって次のように説明されています。」

「熱した鉄を水に浸すと、表面はあらゆる方向で収縮する傾向があります。しかし、表面が元の形状とほぼ同じ大きさに収縮するということは、内部の金属が熱で膨張し、ほとんど圧縮できないため、内部の金属を押し込むことになるので、表面は大きく収縮することはできません。したがって、内部の体積を維持しながら表面が収縮しようとする動きは、長めの2つの横方向への収縮と短めの方向への膨張を組み合わせることで最もよく実現されます。内部がまだ可塑性を持っているため、このような変化が可能になります。」

「板状の形をしたゴムの皮を、張力がかかっていない状態で、内部に水、糖蜜、またはピッチが満たされていると想像してください。重力は無視します。その形はそのまま維持されます。しかし、ここで、ゴムが引き抜かれたゴムと同じような張力が全体にかかったとしましょう。どうなるでしょうか。面積の大きい平らな面は、内部の圧力に抵抗する力が比較的弱いため、外側に膨らみ、容器は長手方向に大きく収縮し、厚みを増します。これはまさに鉄が最初に固まる時に起こることです。しかし、冷却がさらに進み、固まった皮が比較的厚く丈夫になると、内部の冷却によって収縮する傾向があります。しかし、丈夫な皮に包まれているため、うまく収縮することはできず、結果として内部は多孔質の状態のままになります。」

「スケールによる縮小については、特に説明は不要です。唯一説明がつかないのは、冷却された鉄の表面に持続的な収縮が生じることですが、これは機械的な観点からは説明できないようです。したがって、私たちはこれを、連続的な冷却における急激な温度変化によって引き起こされる鉄分子間の距離の変化の結果と見なさざるを得ません。」

「次のテーマは、棒や輪を部分的に水に浸して冷却したときの興味深い効果です。これまでに得られた結果、すなわち、錬鉄は加熱後に水に浸すと収縮し、空気中で冷却すると寸法が変わらないことを念頭に置いて、水面が繊維と平行で輪の軸に直角である状態で、半分を水、半分を空気中で冷却した鉄の棒や輪はどのような挙動を示すでしょうか？」

実験1、2、5の結果から、水冷された下部は永久収縮を起こし、実験3の結果から、上部、すなわち空冷された縁は変化しないと予想されるかもしれない。しかし、この一見妥当な結論は、実験によって完全に否定される。これは、実験8、9、10を参照すれば明らかになるだろう。

図1432
図1432．錬鉄製の円形輪を用いた実験。実験開始時の輪の外観。

図1433
図1433．20回目の冷却後のフープの状態。

「第8号では、 3 1/2インチ× 1 / 2インチの鉄棒から鍛造された円形の輪が作られ、外径は約18インチ、幅は1/2インチで、輪の軸と平行であった。この輪（図1432）を赤くなるまで加熱し、半分の深さまで冷水に浸し、上半分は空気で冷却した。20回の連続冷却のそれぞれ後に輪の外周の変化を正確に測定したところ、水冷された縁の外周は元の長さの1.24インチ（2.14パーセント）増加し、空気冷却された縁は7.9インチ（13.65パーセント）収縮した。」

「実験番号8。錬鉄製の輪、縦3 1/2 インチ、横1/2インチ、直径約18インチ、つまり上部の円周は正確に57.85インチ、底部の円周は57.95インチ。」

 上端。 下端。 備考。

収縮。 元の周囲長
に対する割合。

拡大。 元の周囲長
に対する割合。

 保険      保険       

後 1位 浸漬 .50 0.86 0.08 0.14
「 2位 「 0.99 1.71 0.08 0.14
「 3番目 「 1.47 2.54 0.26 .45
「 4番目 「 1.92 3.32 .30 .52
「 5番目 「 2.30 3.97 .34 0.59
「 6番目 「 2.60 4.49 .40 0.70 拡張された縁にわずかなひび割れがあります。
「 7日 「 2.94 5.25 .44 0.76
「 8番目 「 3.40 5.98 .50 0.86
「 9番目 「 3.70 6.39 .56 0.96
「 10日 「 4.40 7.60 0.62 1.07
「 11日 「 4.42 7.64 0.66 1.14
「 12日 「 4.85 8.40 0.70 1.22
「 13日 「 5.24 9.02 0.78 1.34
「 14日 「 5.74 9.92 0.80 1.39
「 15日 「 6.00 10.37 0.86 1.49
「 20日 「 7.90 13.65 1.24 2.14
6回目の浸漬時に現れた幅0.06インチのひび割れを差し引いた後。
ここで注目すべき2つの現象が観察されるだろう。1. 前述の膨張と収縮の逆転。2. 実験5で示された完全浸水と比較して、上端での収縮量が非常に大きいこと。

「実験5の表では、20回目の冷却後に2.25パーセントの収縮が示されていますが、実験8の空冷された縁の収縮は13.65パーセントであり、これは完全に水没した輪の収縮の6倍です。」

「これらの予期せぬ現象が輪の円形形状と何らかの関係があるかどうかを確かめるため、実験9では、深さ3 1/2インチ 、厚さ1/2インチ、長さ28.4インチのまっすぐな鉄棒を使用しました。」

「実験番号9。長さ28.4インチ、幅3 1/2インチ、長さ1/2インチの錬鉄棒を鈍い赤色になるまで加熱し、その後、深さの半分まで水に浸して急冷する。」

 下端。 上端。

拡大
。
元の長さに対する割合
。 収縮
。
元の長さに対する割合
。
インチ。 インチ。
後 1位 冷却 0.05 0.18 0.26 0.91
「 2位 「 0.10 .35 .43 1.51
「 3番目 「 0.10 .35 .54 1.90
「 4番目 「 0.14 .49 0.75 2.64
「 5番目 「 0.20 0.70 0.92 3.24
「 6番目 「 .30 1.05 1.25 4.40
「 7日 「 .34 1.20 1.50 5.28
「 8番目 「 .38 1.34 1.56 5.53
「 9番目 「 .39 1.37 1.66 5.84
「 10日 「 .40 1.40 1.76 6.19
「 11日 「 .41 1.43 1.84 6.48
「 12日 「 .44 1.55 1.96 6.90
「これは半分を空気で、半分を水で冷却し、12回の冷却ごとに2つのエッジの長さを正確に測定しました。この実験の終了時には、空気で冷却されたエッジは元の長さの6.9パーセント収縮し、水で冷却されたエッジは元の長さの1.55パーセント膨張しました。[I-373] バーの形状は、徐々に湾曲するように設計されており、水冷または延長された端部は凸状になり、空冷または収縮した端部は凹状になる。

図1434
図1434．―錬鉄棒を用いた実験。加熱前の試料の外観。

図1435
図1435．12回目の冷却後の棒状体の外観。

図1436
図1436.—前の実験の後、同じ棒を再加熱し、水中で反転させたところ、11回目の冷却で上記の形状になり、棒は以前に示したものとは反対方向に曲がった。

「実験番号10は、この冷却プロセスを逆転させた場合の効果を示すために行われた。5回の冷却後、長さ28インチ、深さ3 1/2 インチ、厚さ1/2インチの鉄棒が湾曲し、空冷された端の逆正弦が1 1/2インチになった。次に冷却を逆転させ、空冷された端を水に浸した。さらに5回の冷却後、棒は1/8インチ以内の直線に戻り、11回目の冷却で凹みが棒の反対側に現れた。」

「実験番号10。長さ28インチ、幅3 1/2インチ 、厚さ1/2インチの錬鉄製の平棒を鈍い赤色になるまで加熱し、その後、深さの半分まで水に浸して急冷し、これを最大5回繰り返し、その後、反対側の端を水に浸します。

 凹面の正弦を反転させた

、 つまり 空冷
エッジ。 逆冷却。
凹面の正弦を反転させた
、 つまり 現在は
水冷式
エッジ。
インチ。 インチ。
1位 冷却 5/16​​ 6番目 冷却 1 3/16​​
2位 「 9/16​​ 7日 「 7/8​​
3番目 「 13/16​​ 8番目 「 3/4​​ わずか。
4番目 「 1 3/8​​ 9番目 「 3/8​​ 満杯。
5番目 「 1 1/2​​ 10日 「 1/8​​
11日 「
反対側に1/8インチの凹みを作った 。
著者がここまで研究を進めたところ、これらの興味深い結果を数名の著名な科学者に見せたところ、彼らはこのテーマに強い関心を示しました。このことが著者に、これらの異常な効果の原因を解明するために、さまざまな条件下で実験を続けるよう促しました。これらの実験（実験番号11～17）はすべて記録されており、結果は図に示されています。実際のリングも皆様の目の前のテーブルの上に置かれています。

画像サイズが大きい
（49KB）。図1437
図1437。

「実験番号11。—錬鉄製の輪を旋盤加工し穴を開け、外周37.1インチ、深さ2.95インチ、厚さ0.44インチとし、輪の材料となった棒の短辺に沿って鉄の結晶構造を形成させ、赤くなるまで加熱した後、深さの半分まで水で冷却した（10回の加熱と冷却後の輪の最終形状については図1437のaを参照）。

 上端。 下端。

収縮
。
元の長さに対する割合
。 拡大
。
元の長さに対する割合
。
インチ。 インチ。
後 1位 冷却 .3 0.83 0.05 0.13
「 2位 「 0.6 4 1.72 0.12 .32
「 3番目 「 1.0 2 2.75 .22 0.60
「 4番目 「 1.3 8 3.72 .30 0.80
「 5番目 「 1.6 2 4.37 .37 1.00
「 10日 「 3.1 4 8.46 0.76 2.05
「実験番号12。外径6インチ（円周18.85インチ）、深さ2インチ、厚さ0.375インチの錬鉄製の輪を旋盤加工して穴を開け、赤くなるまで加熱し、その後冷却し、下端が水にわずかに触れるようにした（ 20回の加熱と冷却後の輪の最終形状については、図1437のbを参照）。

 上端。 下端。

収縮
。
外周。
​
元の周囲長
に対する割合。

収縮
。
外周。
​
元の周囲長
に対する割合。

 インチ。        インチ。     

後 5番目 冷却 0.10 .53 0.16 0.85
「 10日 「 .22 1.17 .34 1.80
「 15日 「 .32 1.70 .48 2.54
「 20日 「 .48 2.54 0.62 3.30
「実験番号13。—外径6インチ（円周18.85インチ）、深さ2インチ、厚さ0.375インチの錬鉄製の輪を旋盤加工して穴を開け、赤くなるまで加熱した後、深さの4分の1まで水で冷却した（ 20回の加熱と冷却後の輪の最終形状については図1437のcを参照）。

 上端。 下端。

収縮
。 元の周囲長
に対する割合。

拡大。 元の周囲長
に対する割合。

 インチ。        インチ。     

後 1位 冷却 0.06 .32 0.02 0.10
「 5番目 「 0.28 1.50 { ほんのわずかな
収縮。
「 10日 「 .56 3.00 { 元の円周に戻りました
。
「 15日 「 0.78 4.14 0.02収縮。 0.10
「 20日 「 1.12 6.00 0.02収縮。 0.10
「実験番号14。—錬鉄製の輪を旋盤加工し、穴を開けたもの。外径6インチ（円周18.85インチ）、深さ2インチ、厚さ0.375インチ。赤くなるまで加熱した後、深さの半分まで水で冷却した（ 20回の加熱と冷却後の輪の最終形状については、図1437のdを参照）。」

 上端。 下端。

収縮
。
元の周囲長
に対する割合。

拡大
。 元の周囲長
に対する割合。

 インチ。        インチ。     

後 5番目 冷却 .46 2.44 0.06 .32
「 10日 「 0.96 5.00 0.09 .48
「 15日 「 1.34 7.10 0.18 0.96
「 20日 「 1.80 9.10 0.26 1.38
「実験番号15。外径6インチ（円周18.85インチ）、深さ2インチ、厚さ0.375インチの錬鉄製の輪を旋盤加工して穴を開け、赤くなるまで加熱した後、深さの4分の3まで水で冷却した（ 20回の加熱と冷却後の輪の最終形状については、図1437のeを参照）。

 上端。 下端。

収縮
。 元の周囲長
に対する割合。

拡大。 元の周囲長
に対する割合。

 インチ。        インチ。     

後 1位 冷却 0.05 0.26 0.015 0.08
「 5番目 「 .30 1.60 0.02 0.10
「 10日 「 .56 3.00 { ほんのわずかな
収縮。
「 15日 「 .74 3.92 { 0.02
収縮。 } 0.10
「 20日 「 1.02 5.40 { 0.03
収縮。 } 0.10
「実験番号16。鋳造銅製のリングを、12、13、14、15番と同じ寸法に旋削および穴あけし、赤くなるまで加熱した後、深さの半分まで水で冷却した（20回の加熱と冷却後のリングの最終形状については、図1437のfを参照）。

[I-374]
上端。 下端。
収縮
。 元の周囲長
に対する割合。

拡大
。 元の周囲長
に対する割合。

 インチ。        インチ。     

後 1位 冷却 0.01 0.05 0.05 0.26
「 2位 「 0.01 0.05 0.08 .42
「 3番目 「 0.02 0.10 0.14 0.75
「 4番目 「 0.02 0.10 0.17 0.90
「 5番目 「 – 5回目の冷却から20回目の冷却まで、
元のサイズから変化はありません。

.22 1.17
「 10日 「 .40 2.13
「 15日 「 .56 3.00
「 20日 「 0.70 3.70

「実験の分析に多くの時間を費やす必要はないでしょう。この主題に実際的な関心を持つ人であれば、図表に十分な情報が記載されているからです。ストークス教授は、1863年に王立工兵隊のクラーク大佐が同様の現象に気付いていたことを指摘しました。ウーリッジの王立兵器廠で行われた彼の実験は『王立協会紀要』に掲載され、ストークス教授自身も解説を添えており、その概要は以下のとおりです。

「円筒を水面上の水平面で2つに分割し、加熱後にこの状態で水に浸したと想像してください。下部は水に接しているため、急速に冷えて収縮しますが、上部はゆっくりとしか冷えません。したがって、下部が十分に冷える頃には、上部が突き出た状態になります。しかし、両方の部分が冷えると、直径は再び一致します。実際の実験では、金属が連続しているため、2つの部分が独立して動くことは不可能です。下部は上部を引き込もうとし、上部は下部を引き出そうとします。この競争では、より冷たい金属の方が強いため、勝り、上部はまだ熱いうちに水面より少し上に引き込まれます。しかし、冷却によって収縮する必要があり、他の部分とのつながりによって妨げられる場合を除き、温度に応じて最大限に収縮します。したがって、全体として、この原因の効果は水面より少し上に永久的な収縮を残すことであり、中空円筒のその他の寸法と金属の種類が与えられている場合、金属の厚みが薄いほど、収縮部は喫水線に非常に近い位置でなければなりません。中空円筒が非常に短く、単なる輪状になる場合、同じ原因が働きますが、表面を全体的に傾斜させる余地しかなく、輪状部分は面取りされた状態になります。

「クラーク大佐の論文では底部の膨張は指摘されていませんでしたが、おそらく実験に使用した輪がはるかに小さかったためでしょう。ストークス教授による上部の収縮の説明を受け入れると、底部の膨張は、上部の縁を押し込む際に冷却された縁にかかる反作用応力によって説明できると考えられます。この反作用応力は、冷却された縁が自然な収縮状態に達するのを妨げるように作用し、その応力が十分に大きい場合、わずかな膨張という形で現れます。」

「実験番号14。—鍛造鋼製の輪を旋盤加工し、穴を開け、外周18.53インチ、深さ2.375インチ、厚さ0.27インチとし、赤くなるまで加熱した後、深さの半分まで水で冷却した（ 3回の加熱と冷却後の輪の最終形状については、図1437のgを参照）。

 上端。 下端。  

収縮
。
元の長さに対する割合
。 拡大
。
元の長さに対する割合
。
インチ。 インチ。
後 1位 冷却 0.06 .32 — — { 水冷
側の縁部、リングの深さの3分の1のところに亀裂が入った。
「 2位 「 0.12 0.64 — —
「 3番目 「 0.20 1.08 0.05 .27 {
底辺に小さなひび割れが3箇所あることを考慮に入れた上で。」
鉄や鋼が急速冷却によって収縮する性質は、作業員が修理を行う際に利用されることがあり、その原理は以下のとおりである。

図1438
図1438。

図1438 において、aは、鮮やかな赤色に加熱され、端bからdまで冷水cに浸された錬鉄管を表しているとします。このとき、水に浸されて冷えている部分は元の直径に収縮し、元の強度を取り戻しますが、水に浸かっていない部分は元の強度を取り戻します。[I-375] 熱くなったままの水は膨張して弱くなります。すると、加熱されて膨張した部分と冷却されて収縮した部分をつなぐ管の狭い部分ができ、その形状は図d dに示すように円錐形になります。ここで、管をゆっくりと水中に沈めると、下の冷たい金属が水面直上の加熱された金属を圧縮し、円錐部分 d は冷える前に金属の中に押し上げられます。そして、冷えた状態で水から引き上げられた管は、図 1438のcからdに示すように、最初に浸漬されて冷却された部分を表しています。操作を完了するには、管を端cからdを少し過ぎたところまで再び加熱し、次に eからd近くまで浸漬し、浸漬された部分が冷えるまで静止させ、管をゆっくりと沈めて端c dを圧縮し、管を平行にしますが、直径と内径は小さくなり、元の長さはそのままですが壁が厚くなります。

図1439
図1439。

このプロセスは、多くの場合、人工的に補助することができます。たとえば、ワッシャーの穴が大きすぎる場合、図 1439に示すように、穴と半径方向の面の一部を耐火粘土で満たす必要があります。図では、a がワッシャー、b が粘土、 cが耐火粘土を保持して落下を防ぐためのワイヤーです。ワッシャーを透明な赤色になるまで加熱し、水d dに浸します。水は冷却して外側の露出した金属を先に収縮させ、内側は外側の金属の収縮に合わせて圧縮されるため、穴が小さくなります。この操作は、穴が完全に閉じるまで繰り返すことができます。

図1440
図1440。

図1441
図1441。

断面に比べて直径が大きいアイのような部品を閉じる別の方法を図 1440に示します。まず加熱したアイをaで浸し、冷えるまでその状態を保ち、次にゆっくりと水に沈めます。これによりc の直径が閉じられ、再加熱後、dで冷えるまで浸し、次にゆっくりと浸すとeのアイが閉じられます。正方形のリングを縮めるには、図 1441に示すように、リング全体を加熱し、正方形の一辺を完全に冷えるまで浸し、その後約 1 インチゆっくりと浸す必要があります。この操作は、各辺を別々に加熱して行います。コネクティング ロッド ストラップ、ホイール タイヤ、その他さまざまな部品をこの方法で再取り付けできますが、いずれの場合も外径は小さくなります。

[I-376]
第15章―測定ツール
旋盤加工の長さ測定と呼ばれるものについては、 図 1402に示すようなノギスゲージを使用できることは明らかです。しかし、これらの長さ測定は直径測定ほど正確である必要はほとんどないため、標準ゲージシステムで行われない作業では、通常の直線定規が非常によく使用されます。ただし、複数の部品を対応する長さに旋削する場合は、必要な長さに加工した鉄板または鉄棒を使用できます。作業に複数の段がある場合は、必要な段差ができるようにヤスリで削った鉄板を使用します。ただし、直線測定定規を使用し、複数の長さ測定を行う場合は、作業の一方の端などの1点を基準点として、他のすべての距離を測定する必要があります。例えば、図1442は、端部カラーの厚さが1/4インチ、部品 aの長さが2インチ、部品bの長さが3 インチ、カラーcの厚さが1/2インチ、部品dの長さが7インチであるクランクピンを表しているとします。各部品の長さを個別に、かつ他の部品とは独立して測定すると、測定誤差が増幅されます。一方、ある一点を基準点として他のすべての距離を測定すれば、誤差が発生する可能性は低くなり、同時に、ある測定の誤差が他の測定の正確さに影響を与えることもありません。図示のクランクピンの場合、カラーcを基準点として他のすべての測定を行うのが最適です。まず、カラーcを適切な厚さに加工し、b、a、および端部カラーの長さを、カラーcの最も近い半径方向の面から測定する必要があります。dの長さは、同じ半径面から測定し、必要な長さdにカラーの厚さを加えるか、またはcの最も近い半径面からdを測定してもよい。ただし、 cは正確な適切な厚さでなければならない。テーパー部dの長さを測定する場合、その表面は軸と平行ではないため、定規をその表面に沿って置くだけでは正確な測定値は得られない。したがって、図 1443に示すように測定定規を適用する必要がある。図では、sはクランクピンの半径面にしっかりと固定された直線定規であり (半径面は当然ながら真円に回転されている)、r は 測定定規はクランクピンの軸線に正確に合わせます。測定する長さの直径が変化する場合は、この測定方法を使用する必要があります。小さなワークや、非常に正確な測定が必要な短い距離の場合は、図 1444のaに示すようなゲージを使用できます。これは、より正確な結果が得られるだけでなく、片手でワークに簡単に保持または調整でき、もう一方の手で送りねじハンドルを操作して適切なタイミングで切削工具を引き抜き、送りナットを操作してロックを解除して送りを停止できるため、より便利です。

図1442
図1442。

図1443
図1443。

図1444
図1444。

図1445
図1445。

長いワークの場合、特にワークの直径が異なり、複数のワークをまったく同じように作る必要がある場合は、木製のストリップが最適です。図 1445では 、s は木製のストリップ、w はワークを表しています。ストリップには、ワークの肩の間隔を表す線が横方向に引かれています。したがって、線a、b、 c、d、 e、f、gは、ワーク上の放射状面a、b、c、d、e、f、gの間隔を表し、肩が正しい長さに旋削されている場合、これらの線は肩と同じ平面になります。放射状面を線と比較するには、ワーク上の最大の放射状面よりも直径が小さい各肩に、定規を当てる必要があります (すでに説明したとおり)。

木片をワークの全長にわたって作ると、木片を適用するたびにワークを駆動するドッグまたはクランプを取り外す必要があり、ワークは仕上げるために旋盤で端から端まで回転させなければならないため、木片の長さをワーク駆動部に到達する前に、たとえばeとfの中間あたりで終了させるのが良いでしょう。

直線距離を線で示し、その距離を別の作業物に移して線で示す場合、短い距離や半径であれば、円を描くのに用いられる一般的なコンパスで作業を行うことができますが、コンパスが扱いにくいような長い距離の場合は、トラメルが使用されます。

図1446
図1446。

図 1446 は、完全に金属製で、機械工が使用するのに適した一対のトラメルを表しています。このトラメルでは、線を引くために先端をワークに押し付ける必要があります。a a は角鋼棒を表しています。非常に長いトラメルの場合は、木材を使用することもできます。b は片端にしっかりと固定されたヘッドを表し、bを貫通する脚またはポインタcは、つまみネジdで任意の位置に固定できるため、突出距離を調整できます。ヘッドeはa aの底面と 2 つの側面によくスライドするように作られていますが、上部にはバネを通すのに十分なスペースがあり、バネはeを貫通します。fはe にねじ込まれた脚で、つまみネジgで所定の位置に固定されます。したがって、ヘッドeは棒またはロッドa aの全長に沿って調整できます。バネの目的は次のとおりです。もしヘッドeがバーa aの四方すべてにぴったりと嵌まるように作られていたら、つまみネジgの端によってロッドa aの上側に生じるバリが、そのスムーズな動きを妨げる可能性があります。また、スライドヘッドeがバーa aに対してわずかに緩んでいて、調整のために緩められた場合、片側に傾いてしまい、ネジgがバーa a の下側に適切な位置に固定されるまで元に戻ら ないため、ヘッドeを締め付けると 調整が変わってしまう可能性があります。[I-377] 要点。しかし、バネは常に、eを通る四角い穴の下面をバーの対応する面に均等に接触させ、ネジgを締めても調整に影響はなく、さらに、止めネジの端がロッドの上部ではなくバネに接触するため、ロッドの上部がバリるのを防ぎます。

i iの平らな部分は、つまみネジの端によって生じるバリが脚cがbをスムーズ にスライドするのを妨げるのを防ぐためのものです。

図1447
図1447。

場合によっては、図1447のaに示すように、バネの代わりにジブが使用される。その利点は、ヘッドをバーに沿って移動させる際に位置がずれる可能性が低いことである。

トラメルは、設置時と同じ相対位置で必ず作業対象物に取り付ける必要があります。そうしないと、バーのたわみによって測定の正確性が損なわれる可能性があります。したがって、必要な距離にポイントを調整するためにロッドまたはバーが垂直に立っていた場合は、その距離を作業対象物に適用する際にも垂直に立つ必要があります。そうしないと、バーが自重でたわみ、作業の正確性に影響します。また、作業対象物に適用する際には、作業対象物が設置場所に置かれたときの位置とほぼ同じ位置に、トラメルをできるだけ都合よく吊り下げておく必要があります。

したがって、トラメルを機関車のクランクピンの中心にセットすると仮定すると、バーは水平に立つことになります。ここで、サイドロッド、またはより正確には連結ロッドと呼ばれるものは、エンジンに取り付けられたときにどこに載るかにかかわらず、そのベアリングが両端にあるため、立てて両端で支える必要があります。したがって、トラメルロッドのたわみは、作業に適用されたときもエンジンに適用されたときと同じ方向になり、連結ロッドのたわみは、トラメルによって試されたときもエンジンに取り付けられたときと同じ方向になります。連結ロッドが長い場合、それを横向きに置いて両端ではなく中央で支えると、長さに1/50インチの差が生じることを述べれば、このことの重要性が理解できるでしょう。

図1448
図1448。

機械工場で使用される別の直線測定ゲージを図 1448に示します。これは 2 つの面間の距離を測定するために使用され、測定対象距離が極端に大きいため扱いにくい内側キャリパーを使用する必要がある場合に、内側キャリパーの代わりに使用されます。旋盤工や旋削工、万力工や組立工によって頻繁に使用されますが、他のどの用途よりも平削り加工での使用が一般的です。これは、ネジc dで固定された 2 つの脚aとbで構成されており、ネジはナットにねじ込まれます。これらのナットには、両方の脚の溝に嵌合する肩部があり、脚のガイドとなるようにする必要があります。ネジは、両方の脚をちょうど固定しつつ、わずかな摩擦で動くことができるように調整されます。次に、両端eを軽く叩いてゲージの長さを設定し、調整が完了したらネジc dをしっかりと締め付けます。図に示すように、両端はやや丸みを帯びており、調整のために加えられる打撃によって膨張したり、バリが発生したりするのを防いでいる。

円を描くには、コンパスやディバイダーがあり、これらは様々な形状で作られています。

図1449
図1449。

したがって、図1449は一対のバネ式仕切り板を表しており、先端の弓形バネが仕切り板の先端を離しておくように作用し、ネジとナットが仕切り板を閉じたり調整したりするために使用される。

図1450
図1450。

図1450には別の形態が示されており、脚部は左右のねじによって操作され、図示の止めねじによって所定の位置に固定することができる。

図1451
図1451。

図1451に示すフォーク型ケガキは、非常に小さな円を描くのに優れた工具です。強い圧力をかけて作業面に深い線を刻むことができるからです。この工具はボイラー製造業者に広く使われていますが、機械工にとっても様々なマーキング用途に非常に便利な工具であり、万力作業の際に役立つことが後述します。

図1452
図1452。

より大きな作業にはコンパスがあり、その一般的な形式を図 1452 に示します。このコンパスでは、脚aに弧状部品cを受け入れるための溝が切られており、c にはe を貫通するねじ付き軸があり、 bにナットが設けられています 。d には、ナットbの面を脚eにしっかりと押し付けるバネがあります。a には、脚 をアームcに固定するためのつまみネジがあります。つまみネジ aを緩めると、コンパスの脚間の距離を大まかに調整でき、その後aを締めます。最終的な調整はナットbを操作することによって行われ、このナットは細かいねじ山のため、非常に細かい調整を容易に行うことができます。

図1453
図1453。

[I-378]仕切り板の片方の脚をもう一方の脚よりも長く設定できると非常に便利な場合が多く、そのために図1453に示すソケットbが設けられており、 可動部品aを受け入れるための穴が開けられ 、また、止めねじcによって可動部品 aを自由に固定または解放できるように分割されている。

図1454
図1454。

物体の中心を見つけるため、あるいは既にマークされた中心の真偽を検証するために、図1454に示すコンパスキャリパーが用いられる。これは、一方の脚がコンパスの脚に似ており、もう一方の脚は内径キャリパーの脚と同じ形状をしている。コンパスキャリパーの用途は多岐にわたるが、主な用途は以下のとおりである。

図1455
図1455。

長方形のブロックの中心を見つける必要がある場合、図1455に示すように、湾曲した脚を端に当て、コンパスの脚で印を付けます。これを作業物の四方すべてで行うと、その作業物の中心が得られます。

図1456
図1456。

穴の場合は、穴を塞ぎ、図1456のようにコンパスキャリパーを適用する必要があります。

図1457
図1457。

円筒体の軸線に正確に線を引くために、図1457に示す器具wを使用します。この器具は、シャフトsに取り付けられた状態で示されています。器具の2つの角度は互いに直角になっているため、円筒体に当てると、接触によってwの端がシャフトの軸と平行になります。図に示すように、端は面取りされているため、インチやパーの目盛り線が作業面に近づくことができ、必要な長さの線を引くためにケガキ針を使用できます。ケガキ針とは、線を引くために使用する、先端が硬化処理された鋭利な鋼線です。

この器具は主にシャフトのキー座をマークするために用いられることから、「キー座ルール」と呼ばれている。

図1458
図1458。

ある面に別の面に平行な線を引くために、図1458に示すような罫書きブロックまたは表面ゲージが用いられる。これは、脚部またはスタンドdと、それを支えるステムから構成される。図示の形態では、このステムの中央に溝が設けられている。この溝にはボルトが通るが、ボルトの頭部付近の直径は溝の幅よりも大きいため、ボルトが通過できるように溝の側面に平らな部分を削る必要がある。

ボルトのヘッドに近いステム部分、ボルトヘッドとスタンドのステムの間には、図fに示す部品が通っています。この部品は真鍮製で、ボルトがボルトヘッドまで貫通する穴が開いています。側面図にはスロットが示されており、スロットの両側には針を通すための穴が設けられています。ボルトの図はeに示されており、ステムのスロットに嵌合する平らな面は点線で示されています。この平らな面とボルトヘッドの間の空間に、図に示す真鍮製の部品が通っています。この真鍮製の部品をボルトに取り付け、ボルトをステムのスロットに通すと、針が真鍮製の部品の切れ目に通され、つまみナットが締め付けられます。つまみナットを締め付けると、ボルトがステムのスロットに収まる任意の位置で、針が真鍮製の切れ目にしっかりと固定されます。この形状が他の形状よりも優れている点は、針を単純な針金で作ることができ、非常に簡単に作れることです。また、針を取り付けた真鍮片はピン上で何度でも前後に回転させることができ、つまみナットが緩む心配もありません。なぜなら、針はつまみナットとは反対側の軸上にあり、平らな面がボルトの回転を防いでいるからです。さらに、針はボルト上で回転させて高さを調整できますが、緩むことはありません。一方、つまみナットをしっかりと締め付けると針は非常にしっかりと固定され、最終的にすべての調整は1つのつまみナットで行えます。

[I-379]この図は、ステムのボルトヘッドと針側から見たこのゲージの図であり、つまみナットは反対側にある。

この工具は、旋盤加工、平削り加工、そして実際にはあらゆる工作機械において、様々な目的で活用され、万力作業や組み立て作業にも用いられます。これらの作業すべてにおいて、その使用例が示されています。

図1459
図1459。

図 1459 は、 Tパイプのように、別の円筒形物体と接合する円筒形物体の端を切断する曲線をマークするための罫書きブロックを表しています。これは、型紙製作者によく使用されます。図では、aはスタンド e上のステムです。緩いスリーブbがa上をスライドし、アームcを支え、 dで鉛筆を保持します。真に表面が仕上げられた木材または鉄のピースwには、線jがマークされています。2 つのV字、 g、gがワークpを受け取ります。ここで、 g、gおよびスタンドeの中心がすべて線 jと一致する場合、 eはpの中心に位置し、d はp の周囲で手で動かすことができ、 pの円筒面に適合するように上下に動かすことができ、その側の木材を切り取る場所を示す線がマークされます。あとは、ワークを裏返して、直径方向に反対側に同様の線をマークするだけで、2 番目の線はkで点線で示されます。

図1460
図1460。

図1460に示す直角定規は、刃を保持する長方形の背面 fで構成されており、両者の辺は互いに直角で、可能な限り直線に作られている。図に示されている形状はL字型定規である。

図1461
図1461。

図1461はT定規を表しており、刃は背面の端から少し離れた位置にあり、場合によっては中央に配置されます。定規の辺が真の直角になっている場合、その定規は真の直角であると言われます。後者は、実質的に真の直角であることを意味する専門用語です。

機械工用直角定規は、実際には、ある面が別の面に対して直角になっているかどうかを検査するためのゲージです。使用方法は、一方の端をワークにしっかりと密着させ、もう一方の端を検査対象の面に接触させることです。

定規を作業物の角に強く押し付けると、作業物の誤差が見落とされやすくなります。これは、定規が傾き、誤差が測定対象の2つの面に分散されるためです。これを避けるには、定規の裏面を作業物の片面にしっかりと押し付け、定規の端を作業物に軽く触れるように上下に動かします。作業物の表面が直角でない場合、または定規の裏面を押し付ける面に対して直角でない場合のみ、定規の端が作業物に軽く触れるようになります。

図1462
図1462。

T定規の応用例を図1462に示す。この図では、 wは加工対象物であり、ジョーcの面aが面bcに対して直角になるようにする必要がある。T定規の代わりに、L定規を定規と併用することもある。これ は通常、定規を当てる面同士の間隔が広く、 手持ちのT定規よりも大きなT定規が必要な場合に行われる。加工対象物の面aが検査対象物である場合、エッジbが加工対象物に押し付けられる部分であることは明らかである。逆に、bcが検査対象物である場合、刃のエッジが加工対象物に押し付けられる。

図1463
図1463。

定規の刃と背面の両方の縁の平面は、本体またはストックの側面に対して直角である必要があり、刃の側面は背面の側面と平行でなければならず、どちらの側面に対しても角度をつけてはならず、また、湾曲したり曲がったりしてはなりません。なぜなら、これらの条件下で定規の縁の平面が作業物の表面に平行に適用されない場合、定規は作業物を適切にテストしないからです。これは図 1463に示されています。この図では、wは作業物であり、s は刃が曲がったり湾曲したりして垂直からわずかにずれて適用された定規です。そのため、刃の縁の平面が定規のストックまたは背面に対して直角であると仮定すると、刃の縁の平面は作業物の平面と平行にならず、したがって端a b でのみ作業物に接触します。[I-380] 一方、刃を垂直に置いた場合、刃先は作業面と完全に一致します。したがって、刃先を材料に対して直角に、かつ横方向にも直角にすることで、材料を刃先に対して直角に配置する際に、刃先の表面を作業面と平行に調整するための目印として材料が役立つことは明らかです。

図1464
図1464。

正方形の刃と正方形の背面との角度をテストする方法は 3 つあります。最初の方法は図 1464に示されており、a は エッジが真平面である定盤です。正方形sを実線で示された位置に定盤のエッジにしっかりと押し付け、矢印cで示される正方形の刃のエッジをガイドとして使用して、定盤の表面に針先で細い線を引きます。次に、点線で示されるように正方形を裏返し、エッジを再び線に合わせます。エッジと線が平行であれば、それが正しい値です。刃のエッジが線と一致しない場合、刃のずれは 2 倍になります。

図1465
図1465。

より良い設計図を図 1465に示す。図中、aは定盤、b は旋盤で真円かつ平行に加工された円筒形の鉄片で、点線で示されているように端面が真円かつ湾曲しており、安定して直立するように設計されている。a の表面とbの垂直な輪郭が直角をなしているため、図示の位置に配置したときに正方形s をそれらに正確に合わせるだけでよい。

図1466
図1466。

図1467
図1467。

図1468
図1468。

2 つの正方形が真直度が高く、辺が平行である場合、図 1466および1467のようにそれらを合わせて、直角かどうかをテストすることができます。図では、aとbは 2 つの正方形であり、背面の辺をしっかりと押し付けて (完全にきれいな状態であれば)、刃の辺に沿って一致する必要があります。この一致が確認されたら、図 1468に示すように、それらを真直度の高い表面のプレート上に置くことができます。図では、s は一方の正方形、s′ はもう一方の正方形、pは表面プレートです。直角の真度に少しでもずれがあると、刃の辺が一致しないことで、ずれが 2 倍になって現れます。

図1469
図1469。

定盤に作業のマーキングを行うなど、用途によっては、図1469に示すように、背面と刃の厚さが同じ一枚板の定規の方が好ましい。図1469は、それぞれL定規とT定規の側面図と端面図を示している。

図1470
図1470。

直角以外の角度には、図 1470 に示すベベルまたはベベルスクエア (時々このように呼ばれる) を使用します。aはストックまたはバック、b はブレードを表し、ブレードにはスロットが設けられているため、ストックの両側で必要な距離 (範囲内) まで伸ばすことができます。cはリベットで、ブレードを手で動かすことができる程度にしっかりと締め付けられていますが、ストック内で動かないようにしっかりと固定する必要があります。ただし、リベットcの代わりに、つまみネジとナットを使用することもできます。その場合、ブレードを必要な角度に設定した後、つまみネジでストックに固定できます。

図1471
図1471。

図1471は、ブラウン・アンド・シャープ社のベベル分度器を示しており、背面中央にピボットとつまみナットがあり、ピボットの中心から半円が刻まれ、角度が目盛りされています。角度を示すポインターにもつまみネジとナットがあり、これを緩めることでブレードを回転させることができます。[I-381] ピボットとポインターを移動させて、背面の両側の必要な距離まで投影します。

図1472
図1472。

しかし、スウェイジーの改良型分度器は、製図用分度器として、また機械工用ベベルまたはベベルスクエアとして、作業に直接かつ容易に適用でき、刃を作業に密着させるのを妨げる突出した背面や止めネジがないという利点も備えています。この器具を図 1472に示します。刃aは円形の部品dに取り付けられ、d は正方形b bに埋め込まれ 、図に示すように必要な角度がマークされています。正方形b上のマークfはインデックスポイントとして機能します。 a、b b、およびdの面はすべて完全に水平であるため、エッジが作業上の線に一致し、誤差が生じる可能性を排除します。部品dは、 gの断面に示されている形状をしており、 b bに固定されます。嵌合は、容易に調整でき、摩擦によって任意の必要な位置に保持するのに十分なものです。点線は、ブレードが角​​度をつけて設置された場合の形状を示しており、点eはdの中心、つまりブレードaが作動する中心点である。

図1473
図1473。

しかしながら、六角形は機械加工において数多くの用途（例えば、ヘッドとナットの側面など）があるため、その角度専用のゲージが必要であり、その一般的な形状を図 1473に示す。辺a、bは六角形のゲージを形成し、辺c、dは正方形を形成し、辺eは 直線定規として機能する。

これらの工具はすべて鋳鋼製であるべきで、刃はまっすぐな鋸刃で作られているべきである。そうすることで、通常の偶発的な衝撃で刃が永久に曲がってしまうことがなくなり、一方で、時折必要となるように刃を作業に合わせて曲げる必要が生じた場合でも、刃は元のまっすぐな状態に戻り、曲がったままになることはない。

表面の一方向のみの直線性を検査するために、定規が使用されます。定規は、端が直線で互いに平行になるように作られた小さな鋼片で構成されています。別の表面との位置合わせを考慮せずに表面の直線性を検査する場合、定規を作業対象物の上に置いて目視で確認するか、定規の端に赤いマーキングを施し、作業対象物の上で動かして、マーキングが作業対象物の高くなった部分に転写されるようにします。定規が最も強く接触する場所では、マーキングが最も濃い色に見えます。定規の最も高度な使用法は、ある表面と別の表面の位置合わせを検査することです。この種の作業では、6フィートまたは10フィートといった非常に長い定規が必要になることが多く、金属製だと自重で曲がってしまうため、木製で作られます。

図1474
図1474。

図1474は、位置合わせに定規を使用する例を示しています。これはフォークとコネクティングロッドを表しており、端部bの側面がフォークの顎と一直線になっているかどうかを確認する必要があります。定規をbの側面に2つの位置 sとs′でしっかりと当てると、両者が一直線になっている場合、もう一方の端部は2つの測定位置で顎の面から等距離にあることがわかります。

図1475
図1475。

図1476
図1476。

図1477
図1477。

図1478
図1478。

図1474、1475、1476、1477、および1478 は、直線定規を用いてリンクのアライメントをテストするプロセスを示しています。まず、片側のアイeが反対側の二重アイfと一直線になっているかどうかをテストするために、図1475に示すように、直線定規をeの面に押し当て、距離iを測定します。次に、図1476に示すように 、直線定規をeの反対側に当て、距離hを測定します。距離hとiが等しい場合、eは二重アイと一直線になっている ことがわかります。二重アイ fが片側のアイeと一直線になっているかどうかをテストするために、図1477に示す位置で直線定規を二重アイの面に押し当てます。 [I-382]1478 、距離jとkが等しい場合、二重眼fの顎は単眼eの顎と一直線になります。

図1479
図1479。

図1480
図1480。

図1481
図1481。

図1482
図1482。

図1483
図1483。

しかしながら、ここでは一方向のみのアライメントをテストしたことは明らかです。しかし、反対方向をテストするには、巻き取りストリップと呼ばれる一対の直線エッジを使用し、図 1479のようにステムをテストし、図 1480のようにアイeをテストし、最後に巻き取りストリップc をfのアイに置き、ストリップdはe の上に残します(図 1480参照) 。2 つのストリップは、図 1481 に示すように、目で一緒に視認されます。図 1481では、s とs′′はコネクティング ロッドに置かれたストリップで、その上端は目と同じ高さにあるため、一直線になっていない場合は目が容易にエラーを検出できます。図 1482 は、フォークエンドのコネクティング ロッドへの適用例を示しています。型紙職人は、図1483のc、 c、c、cのように、巻き取り帯に明るい色の木片を挟み込み、目視でそれらを捉えやすくした。

巻き取りストリップを使用する場合、それらが互いに平行である必要があることは明らかです。したがって、たとえば、図 1481の 端a、b は、端c、dと同じ距離だけ離れている必要があります。

直線状の部材または平行なストリップを3本未満しか加工しない場合は、定盤またはそれに相当するものを用いて加工する必要がありますが、2本を加工する場合は、側面を真円に加工し、リベットで接合して、端部を合わせて真円に加工し、幅を均一にすることが容易になるようにします。この目的には、取り外しが容易で、リベット留めの際に加工物に負担がかかりにくい銅製のリベットを使用するのが望ましいです。

定規をリベットで留めることで、表面が広くなり、ヤスリの操作が安定するとともに、定規の端がより直角に保たれます。さらに、バッチの両端でそれぞれ個別に測定する必要がなく、1回の測定で平行度をテストできるため、平行度をより容易に得ることができます。3本の定規を作成する場合は、リベットで留めて、手持ちの測定器具で可能な限り正確にヤスリがけできますが、最終的には定盤の場合と同様に真円度を調整する必要があります。

定規を使ってワークを固定する場合、固定を容易にするために定規を加熱することがよくあります。この場合、定規または平行なストリップをワークの上で時々上下反転させる必要があります。加熱されたワークが定規の片側をもう一方よりも加熱すると、より加熱された側の膨張が大きくなり、定規またはストリップが曲がって、歪みが生じるためです。

定規を検査対象に適用する際は、決して作業面に押し付けてはいけません。そうすると、圧力が加えられた部分のすぐ下の作業面と接触した痕跡が残ってしまうからです。例えば、真直な定規に薄い目盛りを付け、真直な面に当てたとします。定規自体も真直な状態です。このとき、定規の両端に手を置き、定規を動かしながら作業面に押し付けると、作業面が長手方向にわずかに凹んでいるかのように、両端付近に最も濃い痕跡が残ります。一方、定規の中央に圧力を加えると、作業面が丸みを帯びているかのように、中央部分に最も濃い痕跡が残ります。これは、定規の強度不足によるたわみが原因です。

平面の真度を検査するために、機械工は定盤または平面計を使用します。定盤とは、他の表面のテストプレートとして使用される、真に平らな表面を持つプレートまたは鋳物です。通常は鋳鉄製ですが、場合によっては冷間鋳鉄または焼入れ鋳鋼製のものもあります。後者の2つの場合、硬度が高いため鋼製の工具で切削することができないため、表面は研磨によって真直ぐに仕上げられます。ただし、冷間鋳鉄または焼入れ鋳鋼製の定盤は、スクレーパーまたはやすりで仕上げた定盤ほど真直ぐに表面を仕上げることはできません。

表面板の形状は最も重要な要素です。なぜなら、最も強い金属棒でさえ自重でたわむため、与えられたサイズと重量の板において、このたわみをできるだけ小さくするように板の形状を設計する必要があるからです。形状に関連して、[I-383] 金属に対する温度変化の影響を考慮すると、板の一部が他の部分よりも薄い場合、温度上昇に伴いその部分はより急速に加熱され、加熱による膨張によって板が本来の形状から歪み、結果として真円度が失われます。板が自重によってどれだけたわむかは、真円度の高い表面を作り出す経験を持つ人にしか理解できませんが、3インチ四方、長さ1フィートの鋼板であれば容易に検出できることが示されれば、ある程度の見当がつくでしょう。

このたわみは、プレートが支えられている点によって方向が変わります。例えば、2枚のプレートを用意し、きれいに拭いて、一方のプレートを両端の下に木片を1枚ずつ置き、その上にもう1枚のプレートを置きます。すると、もう1枚のプレートが下のプレートの上に載り、その表面がくぼんでいるのがわかります。上のプレートを前後に左右に動かすと、両端を運動の中心として動くことがわかります。次に、下のプレートを長さの中央の下に木片を置いて置きます。すると、（プレートが十分に真直ぐであれば）上のプレートが長さの中央を運動の中心として左右に動くことがわかります。この試験方法ではたわみの存在は証明できますが、その大きさはわかりません。なぜなら、上のプレートも下のプレートのたわみに合わせてある程度たわむため、試験が正確に行われれば、下のプレートが支えられている点に関わらず、2枚のプレートが接触することがわかるからです。

このように試験したプレートが、下側のプレートの支え方に関わらず、常に互いに接触している場合、それはプレートが非常に軽いため、上側のプレートが下側のプレートのたわみに合わせて容易に曲がってしまうためであり、そのようなプレートでは真の仕事は不可能である。

これらの問題を回避するために、プレート本体には多数のリブが設けられており、これらのリブはすべて同じ長さで、プレート本体と同じ厚さになるように配置されている。そのため、温度変化によってリブがプレート本体よりも速く、あるいは遅く膨張したり収縮したりすることがなく、不均一な膨張に伴うねじれが回避される。

図1484
図1484。

図1484には、ジョセフ・ウィットワース卿が設計した、プレートを脚で支えるための定盤の形状が示されている。プレートの支えとなる部分は、 a、b、 cで示される小さな突起である。この脚の配置の目的は、プレートが各脚にできるだけ均等な重量で支えられるようにすることであり、3つの脚は不均一な表面にも適応する。しかし、cは片端で全体の重量を支え、もう一方の端ではaとbが重量を分担するため、 aや bよりもcに多くの重量がかかることは明らかである。

図1485
図1485。

図1485は、スウィート教授が設計したプレートの形状を示している。

図1486
図1486。

図1486には、平面板の上に置かれた一対の角度面板が示されている。角度面板は、ある面が別の面に対して真の直角になっている場合に、その面を真直ぐにする必要がある様々な用途に使用できる。

表面板を製造する最良の方法は以下のとおりです。

まず、プレートの端をカンナがけし、直角かつ平坦になるように注意します。次に、表面をカンナがけします。プレートは端でカンナ盤に固定し、カンナがけ工具に押し付けられる際にプレートが反ったり、歪んだり、曲がったりするのをできる限り防ぎます。仕上げ切削を行う前に、プレートを固定しているプレートまたはネジを少し緩めて、できるだけ軽く固定します。仕上げ切削は非常に軽い切削であるため、このような状態では、プレートを十分に正確にカンナがけすることができ、プレート間の部分的な真空状態から一方のプレートがもう一方のプレートを持ち上げることがあります。

プレートを削り終えた後、手作業を行う前に、少なくとも華氏200度まで加熱し、鋳造品内の局所的な応力を可能な限り除去する必要があります。

図1487
図1487。

長くて狭い面用の表面板は、図1487に示すように、それ自体が長くて狭い形状に成形されている。図1487は、コーネル大学で製作された直線エッジの表面板を表している。

図1488
図1488。

ウィットワース定盤、すなわち細長い定盤は、図1488に示すようにリブ加工が施されており、重量に対する強度を高め、自重によるたわみを軽減するようになっている。突起dは、定盤を置くための脚である。

定規は鋳鋼で作られ、両端が真円に仕上げられている場合がある。これらは小さな作業には十分だが、長さが約 4 フィートを超えると、自重によるたわみが信頼性に深刻な影響を与える。著者はこの点について、長さ 6 フィートの非常に剛性の高い定盤と、長さ 6 フィート、幅 4 1/2 インチ、厚さ 1/2 インチの鋳鋼製定規 3 本で実験を行った。定規の両端は、その間から光が遮断されるまで定盤に真円に仕上げられ、ベアリング面は完全に見えるようになった。[I-384] 定規とプレートの間に薄いティッシュペーパーを挟み、引っ張ってみると、同じ程度の張力があることがわかった。定規同士を同じように試して交換してみたところ、明らかな誤差はなかったが、測定してみると、それぞれの定規の中央部が両端よりも約1/50インチ幅が広くなっており、その原因はたわみであることが判明した。定規同士をこすり合わせてできたベアリングマークとプレート上にできたベアリングマークを利用して、定規をノギスと平行にヤスリで仕上げたが、ノギスによる測定以外では、改善は確認できなかった。

それらをこすり合わせる際に圧力は一切加えられず、自重だけで滑るようにしただけだった。

実際には、ある部品の形状をコピーして別の部品に転写し、一方の部品が他方の部品に適合するようにするために、別個のゲージが使用されます。この目的を達成するために、オス型とメス型のテンプレートまたはゲージと呼ばれるものが用いられます。これらは通常テンプレートと呼ばれますが、作業に適用する作業はゲージングと呼ばれます。

図1489
図1489。

例えば、図1489の部品fの丸みを帯びた角に部品を取り付ける場合を考えてみましょう。製作者は板金aを取り、線b c dまで切り取り、部品fに合う雌ゲージeを残します。次に雄ゲージgを作成し、これを部品に適用することで、丸みを帯びた角をゲージします。

図1490
図1490。

図1490はジャーナルベアリングに適用される小型テンプレートを示しており、テンプレートをtのように作成して1つのコーナーのみを測定することも、 t′のように作成してジャーナルの長さとコーナーの両方を測定することもできることがわかります。

図1491
図1491。

図1491は、上記のジャーナル用のベアリングまたは真鍮の角に適用される雌ゲージを示しており、雄テンプレートと雌テンプレートを組み合わせると、図1492のように適合することは明らかです。

図1492
図1492。

金属線の直径や圧延板金の厚さを測定するには、ワイヤーゲージや板金測定機と呼ばれる測定器が用いられる。単純なワイヤーゲージは通常、多数の切り欠きが設けられた鋼板でできており、各切り欠きの幅は測定対象となる厚さに等しい。これらの切り欠きには、その切り欠きが表すゲージ番号を示す数字が記されている。

しかし、電線の場合、切り欠きの代わりに穴が開いたゲージが用いられることがあり、穴に電線を挿入して測定する。この方法は、板金の場合には明らかに実用的ではない。

図1493
図1493。

図1493には、ブラウンとシャープのノッチ付きワイヤーゲージの1つが示されており、ノッチは図のように縁に沿って配置されている。

特定のゲージ番号の太さは、ゲージ番号を規定するシステムによって異なり、そのシステムは、製造業者がそのゲージを採用している金属またはワイヤーの種類によっても異なります。したがって、次の表には、1843 年に Holtzapffel によって決定されたゲージ番号と、それぞれのサイズ（インチの小数部分）およびバーミンガム ワイヤー ゲージが製造されているサイズが示されています。次の表は、バーミンガム ワイヤー ゲージの番号とサイズを示しています。

バーミンガムワイヤーゲージ。
マーク。 サイズ。 マーク。 サイズ。 マーク。 サイズ。 マーク。 サイズ。
36 0.004 26 0.018 16 0.065 6 .203
35 0.005 25 0.020 15 0.072 5 .220
34 0.007 24 0.022 14 0.083 4 .238
33 0.008 23 0.025 13 0.095 3 .259
32 0.009 22 0.028 12 0.109 2 .284
31 0.010 21 0.032 11 0.120 1 .300
30 0.012 20 0.035 10 .134 0 .340
29 0.013 19 0.042 9 .148 00 .380
28 0.014 18 0.049 8 .165 000 .425
27 0.016 17 0.058 7 .180 0000 .454
このゲージでは、ワイヤーゲージの数値が規則的な増加で進んでいないことが観察される。

このゲージは、スタブス・ワイヤーゲージと呼ばれることもあります。スタブス氏は、バーミンガム・ワイヤーゲージの目盛り間隔に合わせて目盛りが刻まれた計測器を製造している人物です。しかしながら、スタブス氏は独自のワイヤーゲージも製造しており、その目盛りの番号やゲージサイズはバーミンガム・ゲージのものと一致しないため、2つのスタブス・ゲージが混同されることがあります。2つ目のスタブス・ゲージは、精度が最重要となる用途のために、スタブス氏が非常に精密なゲージ測定を行うために製造した特殊な引抜き鋼線に使用されます。

ワイヤーを引き抜く際に使用される引き抜きダイスの摩耗により、ゲージ測定の絶対的な正確さを達成することは実際には不可能です。ダイスは新品時に正しいゲージに作られ、ある程度摩耗して大きくなると交換されます。その結果、平均的なワイヤーは指定されたゲージ番号よりもわずかに大きくなります。この誤差の量を決定するために、モース・ツイスト・ドリル・アンド・マシン社は長期間にわたって同社が使用したワイヤーを測定し、その結果を表2に示しました。表2では、最初の列にゲージ番号、2番目の列にゲージ番号の太さをインチの小数点以下で表し、3番目の列に上記会社が測定したワイヤーの実際のサイズをインチの小数点以下で表しています。

[I-385]
スタブの引抜き鋼線の直径（インチの分数単位）。

いいえ。スタブスの
ワイヤーゲージによる
。 スタブスの
次元
。 測定はMorse Twist- Drill & Machine Co.
が行いました。

いいえ。スタブスの
ワイヤーゲージによる
。 スタブスの
次元
。 測定はMorse Twist- Drill & Machine Co.
が行いました。

いいえ。スタブスの
ワイヤーゲージによる
。 スタブスの
次元
。 測定はMorse Twist- Drill & Machine Co.
が行いました。

1 .227 .228 23 .153 .154 45 0.081 0.082
2 .219 .221 24 0.151 0.152 46 0.079 0.080
3 .212 .213 25 .148 .150 47 0.077 0.079
4 .207 .209 26 .146 .148 48 0.075 0.076
5 .204 .206 27 .143 .145 49 0.072 0.073
6 .201 .204 28 0.139 .141 50 0.069 0.070
7 0.199 .201 29 .134 .136 51 0.066 0.067
8 .197 0.199 30 0.127 0.129 52 0.063 0.064
9 .194 .196 31 0.120 0.120 53 0.058 0.060
10 .191 .194 32 0.115 0.116 54 0.055 0.054
11 .188 .191 33 0.112 .113 55 0.050 0.052
12 .185 .188 34 .110 .111 56 0.045 0.047
13 .182 .185 35 0.108 .110 57 0.042 0.044
14 .180 .182 36 0.106 0.106 58 0.041 0.042
15 .178 .180 37 0.103 0.104 59 0.040 0.041
16 .175 .177 38 .101 .101 60 0.039 0.040
17 .172 .173 39 0.099 0.100 61 0.038 0.039
18 .168 .170 40 0.097 0.098 62 0.037 0.038
19 0.164 .166 41 0.095 0.096 63 0.036 0.037
20 0.161 0.161 42 0.092 0.094 64 0.035 0.036
21 .157 0.159 43 0.088 0.089 65 0.033 0.035
22 .155 .156 44 0.085 0.086
以下の表は、同じ電線の文字サイズを表しています 。

電線の文字サイズ。
A. 0.234 J. 0.277 S. 0.348
B. 0.238 K. 0.281 T. 0.358
C. 0.242 L. 0.290 U. 0.368
D. 0.246 M. 0.295 V. 0.377
E. 0.250 N. 0.302 W. 0.386
F. 0.257 O. 0.316 X。 0.397
G. 0.261 P. 0.323 Y. 0.404
H. 0.266 Q. 0.332 Z. 0.413
私。 0.272 R. 0.339
1883年8月23日付の枢密院令（1884年3月1日発効）により、英国貿易省標準局は、旧バーミンガム線ゲージに代えて以下の規格を導入した。

記述
番号
B. W. G.
No. インチの
単位換算値。
記述
番号
B. W. G.
No. インチの
単位換算値。
いいえ。 インチ。 いいえ。 インチ。
7 /0 0.500 23 0.024
6 /0 .464 24 0.022
5 /0 .432 25 0.020
4 /0 .400 26 0.018
3 /0 .372 27 0.016 4
2 /0 .348 28 0.014 8
0 .324 29 0.013 6
1 .300 30 0.012 4
2 .276 31 0.011 6
3 .252 32 0.010 8
4 .232 33 0.010 0
5 .212 34 0.009 2
6 .192 35 0.008 4
7 .176 36 0.007 6
8 .160 37 0.006 8
9 .144 38 0.006 0
10 0.128 39 0.005 2
11 0.116 40 0.004 8
12 0.104 41 0.004 4
13 0.092 42 0.004 0
14 0.080 43 0.003 6
15 0.072 44 0.003 2
16 0.064 45 0.002 8
17 0.056 46 0.002 4
18 0.048 47 0.002 0
19 0.040 48 0.001 6
20 0.036 49 0.001 2
21 0.032 50 0.001 0
22 0.028
図1494
図1494。

アメリカ標準ワイヤゲージとして知られるゲージは、ブラウン氏とシャープ氏によって、旧バーミンガムワイヤゲージの0000から36ゲージ番号までの39の連続するステップの規則的な比率を確立することによって、旧バーミンガムワイヤゲージの不一致を修正するために設計されました。アメリカ標準（ブラウン・アンド・シャープゲージとも呼ばれる）では、0000、つまりゲージの最大寸法の値として0.46または46/100が採用されています。次に、連続的かつ均一な減少によって、各番号は前の番号に0.890522を掛けることによって得られ（これは10.9478パーセントを引いたことと同じです）、番号36の最終値は0.005に達し、これはバーミンガムワイヤゲージの番号35に相当します。図1495にゲージの原理を示します。これは宝石職人用のゲージで、角型の開口部があり、その縁にゲージ番号が記されており、線と番号は等間隔に配置されています。

図1495
図1495。

このシステムの利点は、計測器の製造が容易であり、任意の2つのゲージ番号の差を計算によって容易に求めることができる点、そして、開口部が適切な幅で開口し、側面が適切な距離で終端し、直線になっているため、中間ゲージサイズを必要な数の等間隔の線で正確にマークできるため、ゲージの作成が容易である点である。

このようなゲージで測定するワイヤーは、開口部に挿入して側面に当たるまで押し上げるだけでよく、直径がゲージ番号と異なっていてもワイヤーのサイズを取得できるという利点があります。これは、各ゲージ番号とサイズが別々の開口部または切り欠きに示されているゲージではできません。ブラウン・シャープ式とバーミンガム式ワイヤーゲージの比較を図1494に示します。[I-386] 図が挿入されており、バーミンガムゲージの15番がブラウン・アンド・シャープゲージの13番に相当することを示している。

アメリカ規格またはブラウン・アンド・シャープ規格のゲージ番号と、インチの小数点以下の単位で表されるサイズを、以下の表に示します。

線数-
ゲージ。 アメリカ式または新標準式
線数-
ゲージ。 アメリカ式または新標準式
各
数値の大きさをインチの
小数部分で表したもの。

連続する数値の差をインチの小数部分 で
表したもの。

各
数値の大きさをインチの
小数部分で表したもの。

連続する数値の差をインチの小数部分 で
表したもの。

0000 .460 —— 19 0.03589 0.00441
000 .40964 0.05036 20 0.03196 0.00393
00 .36480 0.04484 21 0.02846 0.00350
0 .32495 0.03994 22 0.02535 0.00311
1 .28930 0.03556 23 0.02257 0.00278
2 .25763 0.03167 24 0.0201 0.00247
3 .22942 0.02821 25 0.0179 0.00220
4 .20431 0.02511 26 0.01594 0.00196
5 .18194 0.02237 27 0.01419 0.00174
6 .16202 .01992 28 0.01264 0.00155
7 .14428 0.01774 29 0.01126 0.00138
8 .12849 0.01579 30 0.01002 0.00123
9 .11443 0.01406 31 0.00893 0.00110
10 .10189 0.01254 32 0.00795 0.00098
11 0.09074 0.01105 33 0.00708 0.00087
12 0.08081 0.00993 34 0.0063 0.00078
13 0.07196 0.00885 35 0.00561 0.00069
14 0.06408 0.00788 36 0.005 0.00061
15 0.05707 0.00702 37 0.00445 0.00055
16 0.05082 0.00625 38 0.00396 0.00049
17 0.04525 0.00556 39 0.00353 0.00043
18 0.0403 0.00495 40 0.00314 0.00039
このゲージは現在、米国における圧延真鍮板および継ぎ目のない真鍮管の製造における標準規格となっています。また、電気用途の銅線のゲージとしても使用されることがあり、「アメリカ規格」と呼ばれています。ただし、「アメリカ規格」という表記がない限り、上記の銅線はバーミンガムゲージ番号で供給されます。真鍮線メーカーはまだブラウン・アンド・シャープゲージを採用していないため、真鍮線に関してはバーミンガムゲージが標準規格となっています。

単純なノッチを備えたゲージは、金属の厚さを正確に測定するのに適していません。なぜなら、板材の端の厚さは、板材本体の厚さと異なる場合が多いからです。これは、板材を圧延する際に使用されるロールの摩耗、あるいは板材を必要な幅に切断するため、または端のひび割れを除去するためにせん断加工が行われた結果生じる可能性があります。せん断加工によって、端の片側にバリや突起が生じ、もう片側にわずかな凹みが生じる傾向があります。

繰り返しになりますが、切り欠きによって形成されたゲージは、プレートの金属面を滑らせる必要があり、摩擦と摩耗によって切り欠きが拡大し、ゲージの精度が損なわれます。この誤差の原因を回避するために、図1370に示すような形状のゲージを使用できます。この形状のゲージは、隣接する2つの切り欠きの中間の厚さを測定できるという利点があり、正確な板金ゲージの厚さが測定できない場合でも、実際の板厚を測定できます。

圧延工程では、板の厚さが厚い状態から薄い状態へと減少していくため、板が適切な厚さになるまではゲージは板の上を通過しないことに注意が必要である。

したがって、ゲージを適用する際、作業員はシートが要求されたサイズにどれだけ近いかを確認するために、ゲージをシートに無理やり押し付けようとする傾向が強く、この無理な押し付けによってゲージが急速に摩耗してしまう。

したがって、ゲージは決して無理に押し付けてはならず、摩耗を防ぐために軽く、かつ容易に板材に当てるべきである。ここで、ブラウン・アンド・シャープゲージのもう一つの利点として、ゲージ番号の測定値が均一であるため、特定の板材が要求されるゲージ厚さからどの程度ずれているかをより容易に把握できる点が挙げられる。

例えば、バーミンガムゲージ1番が必要な板が、要求された厚さを超えているが、ゲージの0の切り欠きを容易に通過できるとします。この場合、2つのゲージ番号の大きなばらつき（ゲージの他の連続する番号間のばらつきと比較して）により、ブラウン・アンド・シャープゲージを使用する場合よりも、厚さがどれだけ過剰であるかを推定する際の余裕が大きくなります。実際、板の端が板本体と同じ厚さであれば、ブラウン・アンド・シャープゲージを使用すれば、要求された厚さからのばらつきを容易に確認できます。これは、板が0ゲージ番号を示す線を超えて開口部を通過する距離、または開口部を上って両側に当たるまで板が1からどれだけ離れているかによって判断できます。

これらの標準規格に加えて、米国の一部の企業は独自の規格を採用しています。主な規格については、以下の表で他の規格と比較して示しています。

寸法はインチの小数部分で表されます。
電線
ゲージ番号。

アメリカン社製
、またはブラウン
＆シャープ社製。 バーミンガム
、または
スタブズ。 ウォッシュバーン
＆モーエン
製造会社、
ミシシッピ
州ウースター トレントン
・アイアン社、
ニュージャージー
州トレントン G. W.
プレンティス、
マサチューセッツ
州ホリヨーク 古英語、
真鍮
製造
業者
リストから。
000000 —— —— .46 —— —— ——
00000 —— —— .43 .45 —— ——
0000 .46 .454 .393 0.4 —— ——
000 .40964 .425 .362 .36 .3586 ——
00 .3648 .38 .331 .33 .3282 ——
0 .32495 .34 .307 .305 .2994 ——
1 .2893 .3 .283 .285 .2777 ——
2 .25763 .284 .263 .265 .2591 ——
3 .22942 .259 .244 .245 .2401 ——
4 .20431 .238 .225 .225 .223 ——
5 .18194 .22 .207 .205 .2047 ——
6 .16202 .203 .192 0.19 .1885 ——
7 .14428 0.18 .177 .175 .1758 ——
8 .12849 .165 0.162 0.16 .1605 ——
9 .11443 .148 .148 .145 .1471 ——
10 .10189 .134 .135 0.13 .1351 ——
11 .090742 0.12 0.12 .1175 .1205 ——
12 .080808 0.109 0.105 0.105 0.1065 ——
13 0.071961 0.095 0.092 0.0925 0.0928 ——
14 0.064084 0.083 0.08 0.08 0.0816 0.083
15 0.057068 0.072 0.072 0.07 0.0726 0.072
16 0.05082 0.065 0.063 0.061 0.0627 0.065
17 0.045257 0.058 0.054 0.0525 0.0546 0.058
18 .040303 0.049 0.047 0.045 0.0478 0.049
19 0.03539 0.042 0.041 0.039 0.0411 0.04
20 .031961 0.035 0.035 0.034 0.0351 0.035
21 0.028462 0.032 0.032 0.03 0.0321 0.0315
22 0.025347 0.028 0.028 0.027 0.029 0.0295
23 .022571 0.025 0.025 0.024 0.0261 0.027
24 0.0201 0.022 0.023 0.0215 0.0231 0.025
2S 0.0179 0.02 0.02 0.019 0.0212 0.023
26 0.01594 0.018 0.018 0.018 0.0194 0.0205
27 0.014195 0.016 0.017 0.017 0.0182 0.01875
28 0.012641 0.014 0.016 0.016 0.017 0.0165
29 0.011257 0.013 0.015 0.015 0.0163 0.0155
30 0.010025 0.012 0.014 0.014 0.0156 0.01375
31 0.008928 0.01 0.0135 0.013 0.0146 0.01225
32 0.00795 0.009 0.013 0.012 0.0136 0.01125
33 0.00708 0.008 0.011 0.011 0.013 0.01025
34 0.006304 0.007 0.01 0.01 0.0118 0.0095
35 0.005614 0.005 0.0095 0.009 0.0109 0.009
36 0.005 0.004 0.009 0.008 0.01 0.0075
37 0.004453 —— 0.0085 0.00725 0.0095 0.0065
38 0.003965 —— 0.008 0.0065 0.009 0.00575
ウィットワース線径ゲージでは、ゲージ上のマークまたは番号は、線径が1/1000インチの何分の何倍であるかを示しています。したがって、ゲージの番号1は1/1000インチ、番号2は2/1000インチの直径、といった具合です。

以下に、ウォッシュバーン・アンド・モーエン・マニュファクチャリング社のミュージックワイヤーのゲージを示します。

スチール製ミュージックワイヤーのゲージ番号のサイズ。

ゲージ番号 各番号のサイズをインチの
小数点以下の単位で表したもの。

ゲージ番号 各番号のサイズをインチの
小数点以下の単位で表したもの。
12 0.0295 21 0.0461
13 0.0311 22 0.0481
14 0.0325 23 0.0506
15 0.0343 24 0.0547
16 0.0359 25 0.0585
17 0.0378 26 0.0626
18 0.0395 27 0.0663
19 0.0414 28 0.0719
20 0.043 —— ——
これらのサイズは、マサチューセッツ州ウースターにあるスチール製ミュージックワイヤーの製造会社、ウォッシュバーン・アンド・モーエン・マニュファクチャリング社が使用しているものです。

[I-387]以下の表は、フランスのリモージュ線径規格を示しています。

ゲージに記載されている番号
。 直径（
ミリメートル）。 インチ。
ゲージに記載されている番号
。 直径（
ミリメートル）。 インチ。
0 .39 0.0154 13 1.91 0.0725
1 .45 0.0177 14 2.02 0.0795
2 .56 0.0221 15 2.14 0.0843
3 0.67 0.0264 16 2.25 0.0886
4 0.79 0.0311 17 2.84 0.112
5 0.90 0.0354 18 3.40 .134
6 1.01 0.0398 19 3.95 .156
7 1.12 0.0441 20 4.50 .177
8 1.24 0.0488 21 5.10 .201
9 1.35 0.0532 22 5.65 .222
10 1.46 0.0575 23 6.20 .244
11 1.68 0.0661 24 6.80 .268
12 1.80 0.0706
以下の表は、圧延された銀板および金板のバーミンガム線ゲージを示しています。

ゲージ
番号。 厚さ。 ゲージ
番号。 厚さ。
インチ。 インチ。
1 0.004 19 0.064
2 0.005 20 0.067
3 0.008 21 0.072
4 0.010 22 0.074
5 0.013 23 0.077
6 0.013 24 0.082
7 0.015 25 0.095
8 0.016 26 0.103
9 0.019 27 .113
10 0.024 28 0.120
11 0.029 29 0.124
12 0.034 30 0.126
13 0.036 31 .133
14 0.041 32 .143
15 0.047 33 .145
16 0.051 34 .148
17 0.057 35 .158
18 0.061 36 .167
以下の表は、ロシア製鋼板のゲージ厚さを示しています。[25] バーミンガム線ゲージによる対応する数値、およびインチの小数部分による厚さ。

[25]このアイロンは、28インチ×56インチ（面積10.88平方フィート）のシート状で販売されています。

ロシアの
ゲージ
番号。 バーミンガムの
電線ゲージ
番号。 厚さ（インチの小数点
以下）

7 29 0.013
8 28 0.014
9 27 0.016
10 26 0.018
11 25 0.020
12 24 1/2​​ 0.021
13 24 0.022
14 23 1/4​​ ——
15 22 3/8​​ ——
16 21 1/2​​ ——
以下の表は、亜鉛メッキ鉄板のゲージ番号を示しています。[26]

[26]亜鉛メッキ鉄はバーミンガム線ゲージに基づいて製造され、その厚さには亜鉛メッキ層が含まれるため、鋼板は亜鉛メッキ層を考慮して薄く圧延される。

ゲージ
番号。 厚さ。 ゲージ
番号。 厚さ。
インチ。 インチ。
14 0.083 23 0.025
16 0.065 24 0.022
17 0.058 25 0.02
18 0.049 26 0.018
19 0.042 27 0.016
20 0.035 28 0.014
21 0.032 29 0.013
22 0.028
以下の表は、亜鉛板の米国規格のゲージサイズとそれぞれの厚さを示しています。

ゲージと厚さ。 ゲージと厚さ。
番号。
バーミンガムの
ワイヤーゲージ（概算） 厚さ（インチ
の分数単位）。
番号。
バーミンガムの
ワイヤーゲージ（概算） 厚さ（インチ
の分数単位）。
1 —— 0.0039 16 —— 0.0447
5 —— 0.0113 17 —— 0.0521
6 —— 0.0132 18 —— 0.0596
7 —— 0.0150 19 —— 0.0670
8 28 0.0169 20 —— 0.0744
9 27 0.0187 21 —— 0.0818
10 26 0.0224 22 —— 0.0892
11 25 0.0261 23 —— 0.0966
12 24 0.0298 24 —— 0.1040
13 —— 0.0336 25 —— 0.1114
14 —— 0.0373 26 —— 0.1189
15 —— 0.0410
ベルギーの亜鉛板の厚さ規格は以下のとおりです。

ゲージ
番号。 厚さ（インチの
小数点以下）
ゲージ
番号。 厚さ（インチの
小数点以下）
1 0.004 14 0.037
2 0.006 15 0.041
3 0.008 16 0.045
4 0.009 17 0.052
5 0.011 18 0.059
6 0.013 19 0.067
7 0.015 20 0.074
8 0.017 21 0.082
9 0.019 22 0.089
10 0.022 23 0.097
11 0.026 24 0.104
12 0.030 25 .111
13 0.034 26 0.120
ライフル銃の銃身内径のゲージサイズを以下の表に示す。[27]最初の列には適切な口径ゲージが示され、2 番目の列には製造上の誤差から生じた誤差を含む実際の直径が示されています。標準直径は、それぞれのゲージサイズと同じ直径の球形弾丸が 1 ポンド重量あたりに何個あるかに基づいているはずです。

[27]『イングリッシュ・メカニック』より。

ゲージ番号 穴の直径。
ゲージ番号 穴の直径。
4 から 1.052 に 1.000 14 から 0.693 に .680
6 「 0.919 「 .900 16 「 0.662 「 .650
8 「 0.835 「 .820 20 「 0.615 「 .610
10 「 0.775 「 .760 24 「 .579 「 .577
12 「 0.729 「 .750 28 「 .550 「 .548
以下の表は、ロンドン在住のデイビッド・カーカルディ氏が、様々な素材で作られたワイヤーの引張強度とねじり抵抗を調べるために最近行った実験の結果を示しています。

試験済みの電線の種類。 平方インチあたりの引張応力
焼きなまし処理なし。 焼きなまし済み。
ポンド。 ポンド。
銅 63,122 37,002
真鍮 81,156 51,550
炭火アイロン 65,834 46,160
コークス鉄 64,321 61,294
鋼鉄 120,976 74,637
リン青銅、 第1位 159,515 58,853
「 2番 151,119 64,569
「 3番 139,141 54,111
「 第4号 120,900 53,381
試験済みの電線の種類。 最終
伸び率（
パーセント）。
焼きなまし処理済み。
5インチあたりのねじれの数。
焼きなまし処理なし。 焼きなまし済み。
銅 34 .1 86 0.8 96
真鍮 36 0.5 14 0.7 57
炭火アイロン 28 48 87
コークス鉄 17 26 44
鋼鉄 10 0.9 [28] 79
リン青銅、 第1位 46 0.6 13 .3 66
「 2番 42 0.8 15 0.8 60
「 3番 44 0.9 17 .3 53
「 第4号 42 0.4 13 124
[28]試験した8つの鋼片のうち、3つは40～45回のねじれに耐え、5つは1.5～4回のねじれに耐えた。

[I-388]以下は、ワイヤーの弾性に関するいくつかの実験についての記述であり、イギリスのシェフィールドで開催された英国科学振興協会で発表された委員会の報告書からの抜粋である。

「これらの実験の中で最も重要なものは、非常に柔らかい鉄線の弾性特性に関する一連の実験である。使用された鉄線は、この目的のために引き伸ばされたもので、極めて柔らかく、非常に均一である。これは約20 BWGの太さで、通常の方法で試験した破断荷重は約45ポンドである。この鉄線を約20フィートの長さに吊るし、重りを加えて破断させた。破断は多かれ少なかれゆっくりと行われた。」

「まず、非常に慎重に、かつ重りがかなりの速度で落下しないように注意しながら加えた場合に、ワイヤーを切断する最小の重りについていくつかの実験が試みられました。これらの実験はまだ十分に満足のいく結果が得られていませんが、完了させる予定です。」

「その他の実験は次のように実施されました。ワイヤーメーカーから供給されたままのワイヤーに28ポンドの重りを付けても、永久的な伸びは生じないことが分かりました。そのため、実験のために吊るされたワイヤーの各長さに28ポンドの重りを付け、この重りを24時間ワイヤーに吊るしたままにしました。その後、ワイヤーが切れるまで重りを追加し、同時に伸びを測定しました。多数のワイヤーを、3～5分間隔で1ポンドずつ均等に重りを追加して切断しました。ただし、ワイヤーが最後に追加した重りの影響で垂れ下がっているのが分かる場合は、常に新しい重りを追加しないように注意しました。1日に1ポンド、 3 / 4ポンド、1 / 2ポンドの割合で重りを追加して切断したものもありました。ワイヤーをこれまでのどの方法よりも速度がはるかに遅い。数ヶ月間続けられたが、残念ながらワイヤーが錆びてしまい、錆びがひどく、非常に低い破断重量で切断された。新しいワイヤーが吊り下げられ、現在テスト中である。新しいワイヤーには油が塗られ、数ヶ月間実験が行われている。

「以下の表は、これらの実験の一般的な結果を示しています。まず、応力を長時間加えると、軟鉄線の強度が著しく向上することがわかります。急速に破断したワイヤーの破断重量と、同じワイヤーをゆっくりと破断したワイヤーの破断重量を比較すると、後者の場合、ワイヤーの強度は前者よりも2～10パーセント高く、平均で約5～6パーセント高いことがわかります。伸びに関する結果はさらに顕著で、確かに予想外でした。表から、急速に引き抜いたワイヤーの場合、伸びは平均でゆっくりと引き抜いたワイヤーの3倍以上であることがわかります。表には、破断重量と伸びが示されている2本のワイヤーがあり、どちらも「光沢」ワイヤーで、この違いが非常に顕著に現れています。破断重量に関して特別な特徴を示すことなく、また処理に関して既知の違いもなく破断しましたが、破断時間に関しては違いがありました。破断荷重の印加が行われた。一方の試験片は44 1/4ポンドで破断し、実験時間は1時間半であった。もう一方の試験片は47ポンドで破断し、荷重印加に要した時間は39日間であった。前者は元の長さの28.5パーセント伸びたのに対し、後者はわずか4.79パーセントしか伸びなかった。

「これらのワイヤーが破断する過程で、ワイヤーは加えられた応力に対して、変形しやすくなったり、変形しにくくなったりを繰り返すことがわかった。例えば、28ポンドから31ポンドまたは32ポンドまでの重さを徐々に加えていくと、ワイヤーの変形や伸びはごくわずかである。33ポンドから約37ポンドまでの重さを均等に加えていくと、伸びは非常に大きくなる。37ポンドを超えると、ワイヤーは再び硬くなり、約40ポンドの重さを加えるまでその状態が続く。その後、45ポンドに達するまで急速に変形が進む。ワイヤーは再び硬くなり、破断するまでその状態が続くことが多い。この問題については、綿密な調査が必要であることは明らかである。」

軟鉄線が異なる速度で破断する様子を示す表。
I.—ワイヤーがすぐに切れた。
体重増加率。
重量をポンド単位で割ります
。 元の長さ
に対する伸び率（パーセント） 。

ダークワイヤー。[29]
0 1/4​​ ポンド/ 分 45 25 0.4
1 「 5 分 45 1/4​​ 25 0.9
「 5 「 45 1/4​​ 24 0.9
「 4 「 44 1/4​​ 24 .58
「 3 「 44 1/4​​ 24 0.88
「 3 「 45 1/4​​ 29 .58
「 5 「 44 1/4​​ 27 0.78
ブライトワイヤー。[29]
1 ポンド/ 5 分 44 1/4​​ 28 0.5
「 5 「 44 1/4​​ 27 .0
「 4 「 44 1/4​​ 27 .1
[29]使用された電線はすべて同じ品質と太さであったが、「暗い色」の電線と「明るい色」の電線は、焼きなまし処理のためにわずかに異なる工程を経ていた。

II．―ワイヤーがゆっくりと切れていく。
追加された重量と実験
回数
。
重量をポンド単位で割ります
。 元の長さ
に対する伸び率（％）

1. 1 ポンド/ 日 48 7.58
2. 「 「 46 8.13
3. 「 「 47 7.05
4. 「 「 47 6.51
5. 「 「 47 8.62
6. 「 「 47 5.17
7. 「 「 46 5.50
8. 「 「 47 6.92 明るいワイヤー
9. 3/4​​ ポンド/ 日 49 8.50
10. 「 「 48 1/4​​ 8.81
11. 「 「 事故で壊れました。
12. 「 「 46 7.55
13. 「 「 46 6.41
14. 「 「 45 1/2​​ 6.62
15. 1/2​​ ポンド/ 日 48 8.26
16. 「 「 50 8.42
17. 「 「 49 7.18
18. 「 「 47 4.79 } 明るい電線
19. 「 「 46 1/2​​ 6.00
    アメリカ規格における真鍮管および銅管の直径（引抜き加工または継ぎ目のないもの）は、以下の表のとおりです。

外
径。 厚み
スタブの
ワイヤーゲージ。
片足あたりの重量。
真鍮製チューブ。
片足あたりの重量。
銅管使用。
5/8​​ 18 3/8​​ 3/8​​
3/4​​ 17 1/2​​ 1/2​​
13/16​​ 17 9/16​​ 9/16​​
7/8​​ 17 5/8​​ 5/8​​
15/16​​ 16 11/16​​ 11/16​​
1 16 3/4​​ 3/4​​
1 1/8​​ 16 7/8​​ 7/8​​
1 1/4​​ 12 そして 14 1 1/4​​ 1 1/4​​
1 3/8​​ 12 「 14 1 3/8​​ 1 3/8​​
1 1/2​​ 12 「 14 1 1/2​​ 1 6/10​​
1 5/8​​ 12 「 14 1 5/8​​ 1 7/10​​
1 3/4​​ 12 「 14 1 3/4​​ 1 8/10​​
1 13/16​​ 12 「 14 1 13/16​​ 1 9/10​​
1 7/8​​ 12 「 14 1 7/8​​ 1 15/16​​
1 15/16​​ 12 「 14 2 2 1/10​​
2 12 「 14 2 1/8​​ 2 1/4​​
2 1/8​​ 12 「 14 2 1/4​​ 2 3/8​​
2 1/4​​ 12 「 14 2 3/8​​ 2 1/3​​
2 3/8​​ 12 「 14 2 1/2​​ 2 2/3​​
2 1/2​​ 11 「 13 2 3/4​​ 3
2 5/8​​ 11 「 13 3 3 1/8​​
2 3/4​​ 11 「 13 3 1/8​​ 3 1/4​​
2 7/8​​ 11 「 13 3 1/4​​ 3 3/8​​
3 11 「 13 3 3/8​​ 3 1/2​​
3 1/8​​ 11 「 13 3 1/2​​ 3 3/4​​
3 1/4​​ 11 「 13 3 7/8​​ 4 1/8​​
3 3/8​​ 11 「 13 4 1/8​​ 4 1/4​​
3 1/2​​ 11 「 13 4 1/4​​ 4 3/8​​
4 11 「 13 5 5 1/4​​
4 1/4​​ 11 「 13 6 6 1/2​​
5 10 「 12 7 8
6 10 「 12 9 10
[I-389]
第16章 ― 成形機および平削り機

成形機の役割は、工具がワークの上を直線的に移動することで最も容易に切削できる表面を、整形または切削して形状を整えることである。

現在、工作機械の中で形削り盤や平削り盤が占める位置は、数年前ほど重要ではなくなっている。これは、操作に必要なスキルが少なく、より優れた加工結果が得られるフライス盤の登場によるものである。

シェーピングマシンやプレーニングマシンで使用される切削工具は、旋盤加工用の外部工具との関連ですでに説明済みであり、シェーピングマシンやプレーニングマシンで行われるチャッキングの多くは、旋盤のフェースプレートチャッキングに相当することに留意すべきである。ただし、シェーピングマシンと小型プレーニングマシンには、旋盤加工では使用されない特殊なチャックとワーク保持装置が備えられており、これらについては後ほど説明する。大型プレーニングマシンでは、ワークが大きすぎてチャックで保持できないため、チャックはほとんど使用されない。シェーピングマシンはシェーパー、プレーニングマシンはプレーナーとも呼ばれる。

図1496
図1496。

最も単純な形状のシェーピングマシン、または米国で一般的にシェーパーと呼ばれるものは、工具を載せたスライドがワーク上を往復運動するものであり、ワークは各バックストロークの終わりに移動して、次のストロークで工具がワーク上の切削箇所に送られるようになっている。図1496は、ニュージャージー州ニューアークのヒューズ・アンド・フィリップス社が製作したこの種のシェーパーを示しており、pはカウンターシャフトから運動を受ける円錐プーリーで、ピニオンを駆動し、ピニオンがギアホイールqを回転させる。ギアホイール qのシャフトは、機械のフレーム内にジャーナルベアリングを備えている。このシャフトは、偏心平歯車sと一体化したベベルホイールとベベルピニオンを駆動し、ベベルホイールsは、下端にワーク送り機構を作動させるベベルホイールbを備えたシャフト上にある。sは偏心歯車rを駆動し、その上面には突起eがあり、その突起eには T字型の溝があり、そこにリストピンまたはクランクピンが挿入され固定される。このリストピンまたはクランクピンは、 aを貫通するボルトによってスライドaに固定されたコネクティングロッドを駆動し、ナットdによってスライドaに固定される。

歯車rが回転すると、連結ロッドによってスライドa がフレーム上部xに設けられたガイドウェイ内を往復移動します。このスライドの端には切削工具tを取り付けたヘッドがあり、このヘッドはワークの上を移動します。ワークは万力vに固定されており、万力 v はキャリッジ サドルまたはスライダーp上のテーブルw に固定されています。キャリッジ サドルまたはスライダーpは水平スライド上にあり、水平スライドは機械前面の垂直スライドに嵌合し、fにある一対のマイターホイールによって駆動される昇降ネジによって上下させることができます。スライダーとテーブルw (したがって万力とワーク) は水平スライドに沿って移動し、次のようにワークを切削工具に送ります。短い水平軸（bのベベルピニオンによって駆動される）は、その外端に部品cを駆動し、この部品 c には、送り棒nを駆動するクランクピンを受け入れるためのスロットがあり、送り棒 n は、スライダーp を駆動する水平ネジに固定されたラチェットホイールに係合する爪kを作動させる。

図1497
図1497。

偏心歯車eとsの直径は等しいので、c は1 回転し、クロスフィードは切削ストロークごとに 1 回作動します。旋回ヘッドhは、スライドまたはラムとも呼ばれるaの端にボルトで固定されており、スライドi上にスライダー j が取り付けられています。スライダーjには切削工具を保持するツールポストを含むエプロンが取り付けられており、この機構部分の構造は図 1497に詳しく示されています 。偏心歯車r と sは、切削ストローク中 (矢印の方向)のスライドaの動きが戻りストロークよりも遅くなるように歯車が組まれており、戻りストロークは加速されるためクイックリターンと呼ばれます。クイックリターン動作を得るためのさまざまな機構が採用されており、その目的は工具の切削速度を加速することなく、一定時間内の切削ストローク数を増やすことです。これらの機構のいくつかについては、後述します。

図1497の切削工具を保持し、切削深さを調整するために作動させる機構を再び参照すると、gはスライドaの端部であり、そこにボルトabによって旋回ヘッドhが固定されている。これらのボルトの頭部はgのT字型の環状溝に挿入されるため、hのスライドを任意の角度に設定することができる。iは、 hの上部にジャーナルベアリングを有する垂直送りねじによってスライド上で作動するスライダーであり、 iに設けられたナットを貫通している。iには、切削面には見えない中央のボルトによって保持されるエプロンスイベルjが固定されている。[I-390]また、 c のボルトによっても固定されます。j にはスロットがあり、c を緩めるとjをある角度で揺動させることができます。エプロンkはテーパーピンlによって回転され、このピン l はj とkの両方に嵌合します。切削ストローク中はエプロンk がjに密着しますが、戻りストローク中は工具がピボットlを支点としてエプロンkを持ち上げることができます。これにより、戻りストローク中に工具の切削刃がワークに擦れるのを防ぎます。

図1498
図1498。

図1498は加工物を示しており、垂直面または肩部aに沿って切削が行われているものとします。エプロンスイベルを角度をつけて設定し、戻りストローク中に工具を持ち上げると、工具の先端が肩部の面から離れます。スライダーiは明らかにスライドm上を垂直方向に移動します。

図1499
図1499。

スライドバーaの摩耗を吸収するために、さまざまな形状のガイドウェイとガイドが用いられ、一般的な形状を図 1499に示す。バーの両側に 2 つのジブがあり、これらのジブはネジで調整して嵌合状態を合わせる。場合によってはジブが 1 つだけ使用されることもあり、その場合は摩耗によってスライドが片側に移動するが、ガイド内のバーの長い支持面によって摩耗の進行が非常に遅いため、実際にはほとんど問題にならない。一方、ジブが 2 つ使用される場合は、スライドバーがワーク保持バイスのジョーに対して直角になるようにネジを調整し、工具がワークの垂直面または側面をバイスで把持されたワーク面に対して直角に切削するように細心の注意を払う必要がある。

図1496に示すスライドaのストローク長を加工物の長さに合わせて変更し、スライドを無駄に移動させることで時間を無駄にしないようにするため、前述のようにeにはTスロットが設けられており、このスロット内のリストピンとホイールeの中心との距離によって、 コネクティングロッド、ひいてはスライドaに伝達される動き量が決まる。リストピンは、加工物が必要とするストロークよりもかなり長いストロークをaに与えるように設定されているため、この工具は前進ストロークで加工物から十分に離れ、後退ストロークでは加工物から約1インチほど先まで進むことができ、後者では工具が加工物に当たる前に送り込む時間的余裕が生まれる。

ストロークの長さを設定するには、クランクピースe（その溝とリストピンはクランクに対応している）をプーリーpに巻き付けてストロークの終端まで移動させ、コネクティングロッドをスライドaと一直線に並べます。次にナットdを緩め、スライドaをスライドウェイ内で手で動かし、ナットdを締め付けてストロークを設定したときのコネクティングロッドの位置に対応する終端で工具がワークから離れるまで移動させます。

図1500
図1500。

ここで、図 1500にバイス チャックに固定されたワークピースの面fとf′、丸みを帯びた曲線s、および中空の曲線cを成形または表面加工する必要があるとします。切削ストローク中はスライドa が図のnの方向に移動し、戻りストローク中はiの方向に戻ります。図 1496のスライド テーブルw は、バイス チャック、ひいてはワークピースを運びながら、工具の移動ごとに (図 1501を参照して説明した送り機構によって) 連続的かつ徐々に送りまたは移動します。この送りによって曲線s (図 1500)の表面が工具に接触すると、図中の送りねじハンドルが送り移動ごとに手動で操作され、スライダー、ひいては工具がlの方向に上昇し、工具の左右へのワークの移動 (送りハンドルによる) によって (工具のストロークごとの工具の上昇量が右方向へのワークの送り量に適切に比例していれば) 工具がワークを必要な曲率に切削します。ワークが移動して工具が曲線sの頂点に達すると、図 1496の送りねじハンドルzの移動方向を反転させ、工具が ( mの方向に) 工具移動ごとに一定量だけ下降して、sの頂点からcの底までの曲線を切削し、面f′ は 自動送り動作のみによって成形されます。

図1501
図1501。

送りは、工具の切削ストロークごと、および工具の垂直方向の動きごとに1回発生することは明らかであり、図1496の手動送りねじハンドルで工具を操作する場合は、ハンドルの動きによって送りが発生するため、送りは後退ストロークの終わりに、工具が再びワークに接触する前に発生し、工具の切削刃が後退中にワークに擦れるのを防ぐ必要があります。

この点に関連して、図1498のようにエプロン旋回機構を反転させることで、工具が後退行程で摩擦を受けるのを防ぐことができるという点に留意すべきである。その理由は2つあり、1つ目は既に説明したとおりであるが、2つ目は、切削行程中に工具が（切削圧力によって）どれだけ跳ね返ったり、曲がったり、たわんだりしても、工具は加工面に深く食い込み、より深く切削するからである。したがって、工具が後退して加工面から離れるまで次の切削を行わない限り、後退行程では工具は自然に加工面から離れることになる。

図1496の スライドテーブルwの自動送り機構について、その構造原理は、このような送り機構の一例を表す図1501を参照して説明できる。aは、図1496のmで示される車輪に対応する車輪、または送り車輪と連動する独立した車輪である。aと同じ軸上に、アームbが枢動する。アームbの一端には、送り棒eが接続されるピンを受け入れるためのスロットsがある。fは、成形機の駆動機構から回転するディスクであり、 T字型のスロットg gがあり、そこに送り棒eを駆動するためのピンが固定されている。fが回転するとeは前後に振動し、1ストロークでキャッチcがaのノッチまたは歯に落ち込み、aを部分的に回転させる。一方、eの戻りストロークでは、キャッチcは歯の上を持ち上げ、aは 静止する。

bの移動量、したがって送り量は、eの両端で調整できます。たとえば、ピンがgの中心から遠いほど、 eのストロークが長くなります。[I-391]s のピンがbの中心に近いほどストロークが長くなりますが、通常、この規定はeの片端のみに設けられています。

送り動作を停止させるには、図2の点線で示すように、キャッチcを持ち上げて垂直に立たせることができます。また、送りトラバースを反対方向に動作させるには、cを回転させてマーク3の位置に置くことができます。そして、cがどちらの位置からでも動かないようにするために、通常は小さなバネが使用されます。

図1502
図1502。

ここで、図 1496 の工具搬送スライドaが前進しており、工具が切削ストローク中にワーク上を移動すると仮定します。これは図 1502の矢印kで示されており、そのストロークにおける工具の移動線は線 c aで示されています。aは工具が戻りストロークを開始する点であり、ワークが送り機構によって矢印eの方向に移動される場合、戻りストローク中の動きの線は点線a bの方向になり、その結果、工具は切削面の側面に擦れることになります。

図1503
図1503。

工具の刃先に生じる摩擦と、それに伴う刃先の鈍化を回避するために、図 1497に示すように、エプロンのピボット ピンlが使用されています。このピンによりエプロンが持ち上がり、工具はエプロンと工具の重量によって生じる力のみで切削面に接触します。ここで、図 1503において、工具とワークの両方に送りがない状態で、エッジa aが前進工具移動線と平行なワークがあるとします。工具をコーナーfに設定すると、ストローク中の移動線は線f gで表されます。次のストロークで送り動作が開始され、前進ストローク中に送りが行われ、1 ストロークあたりの送り量がgからhまでの距離であるとすると、 fからhまでの点線が切削線を表します。戻りストロークでは、工具の移動線は点線h kに沿ってhから始まり、工具は以前と同様に切削面に接触します。 戻りストローク中に送りが開始されると仮定し、c c′が切削ストローク中の工具の移動線を表し、戻りストロークはc′からbまでの線に沿って行われ、cからbはストロークあたりの送り量を表します。したがって、送りが切削中または戻りストローク中に開始されるかどうかにかかわらず、工具が切削面に接触することが明らかになります。明らかに、工具が戻りストロークで作業面を離れた後から次の切削ストロークで再び作業面に接触するまでの期間にワークに送りを与える方が好ましいでしょう。 ただし、図 1501 のロッド e を作動させるピンを f のスロット g の中心の反対側に配置すると、eの動きがスライドjの動きに対して逆になることに注意する必要があります。したがって、ワークの送り方向がどちらであっても、駆動ピンをgの中心の必要な側に配置することにより、送りを切削行程または戻り行程のいずれかで任意に発生させることができます。

図1504
図1504。

スウィート教授による、加工台の送り方向に関係なく、切削行程または戻り行程（機械の設計で決定できる）中に送りを作動させることができる機構を図1504に示す。この機構には2つのギアaとdがあり、爪またはキャッチcは、その枢動端で移動して、 aまたはdのいずれかに噛み合うことで、必要な方向に送りを行うことができる。

スライドがlの方向への戻り行程にあると仮定し、fが矢印で示されるように回転すると、爪cは矢印で示されるようにホイールaを作動させますが、 cが点線で示されるようにdに係合するように移動すると、スライドが同じ方向に移動することで、cはdを矢印k′の方向に引っ張り、ホイールaは反対方向に作動し、送り方向が反転しますが、戻り行程では作動し続けます。

送りホイールaは作業台の送りねじに対して固定位置にある必要があり、また作業台の高さは作業内容に合わせて変化するため、作業台を上げると図中のaとfの中心間の距離が短くなり、逆に作業台を下げるとこれらの中心間の距離が長くなることは明らかです。したがって、作業台の高さ調整幅が大きい場合は、ロッドeの長さを状況に合わせて調整する手段を設ける必要があります。これは、図中のホイールfとの接続部をロッドが通過するように、またはbとの接続部をロッドが通過するように構造を配置することで実現できます。

図1505
図1505。

図1505は、手動またはベルト駆動で操作できるシェーパーを示しています。円錐プーリーシャフトには、図示の歯車を駆動するピニオンがあり、この歯車シャフトのもう一方の端には、スライドバー（またはラムとも呼ばれる）を作動させるコネクティングロッドを駆動するピンを備えた溝付きクランクがあります。フライホイールは、工具やワークをセットする際に、ラムを必要な位置に簡単に移動させる手段も提供します。

図1506
図1506。

図 1506 は、ニュージャージー州ニューアークの Hewes and Phillips Iron Works 製のシェーピング マシンを示しています。スライドまたはラムは、Whitworth クイック リターン モーションによって操作され、その構造は後述します。バイスは、クロス スライドの垂直スライドウェイに取り付けられたニー プレートまたはアングル プレート上に設置され、前面に示されているクランク ハンドルを使用して、ワークの高さに合わせて上下させることができます。バイスは取り外して、機械の足元に示されている補助テーブルと交換することができます。バイスと補助テーブルはどちらも、機械に取り付けられた状態で旋回できます。この機械には、円形ワークをプレーニングするための装置が備えられています。[I-392] セクター、クランクなど、機械の下部に示されている円錐マンドレルは、アングルプレートの代わりにボルトで固定されます。

シェーパーバイスまたはプレーナーバイスでのワークの保持。—シェーパーでワークを保持する最も簡単な方法は、シェーパーバイスを使用することです。シェーパーバイスは、チャックの容量内であれば、ほぼあらゆる形状のワークを保持するために使用できます。ただし、さまざまなシェーパーバイスの形状を説明する前に、使用する際に考慮すべき点について説明しておくと良いでしょう。

図1507
図1507。

図 1507のプレーナーバイスの底面a a は、面d、d′と平行であり、面aは図に示すスライダーテーブルの上面に固定され、この面はスライドaの移動線と平行であり、また同図のクロススライドとも平行であるため、面dもスライドaの移動線とスライダーテーブルの表面の両方と平行になります。したがって、バイスで保持する平行なワークは、面d (ジョーの間)の上に置くことができ、この面がワークをセットするためのガイドとなります。ジョーのワーク把持面bおよびe (図 1507)は、面aと直角であり、したがってdとも直角であるため、 dに接する、またはbに接するワークの上面は、工具の移動線xと送りトラバースの線zと平行に保持されます。同様に、把持ジョーの上面a、bはa aと平行であるため、ワークを送り方向線に正確に合わせるために使用できます。ただし、スライドジョーは、それを操作するねじによって移動できるように、ガイドするスライドウェイに十分容易に嵌合する必要があり、その結果、ガイドウェイ上で持ち上がる傾向があり、その面 e がbと平行になったり、 dと直角になったりしません。たとえば、図 1508は、ワーク wを保持しているバイスの側面図であり、ワークの面fは角度がついています。その結果、cの方向に持ち上がる傾向があります。ジョーがこの方向に持ち上がったり跳ねたりすると、ワークが移動し、図 1507 の面dに下面が密着する代わりに、図 1508のhの方向に位置します。また、fに平行な面は、ジョーjの面にぴったりと密着する代わりに、線gで示される位置にあり、その結果、ワークはどちらの面にもぴったりと密着せず、図 1507の面b、d、eの値 が損なわれます。

図1508
図1508。

可動ジョーまたはスライドジョーの持ち上げは、後述する一部のチャックでは、それを固定するボルトによって防止されるが、それでもその傾向は存在する。[I-393] そして、このような万力でワークを固定したり保持したりする際には、それを認識する必要がある。

ただし、固定ジョーのワーク把持面b（図1507）はバネの影響を受けないため、ワークを固定できるのは、この面と面dのみである。ワークは、スライドジョーを操作するねじの力によって保持されるため、図1508の矢印pの方向に力が加わり、ワークは固定ジョーの面に押し付けられる。ワークを面d（図1507）に押し付けるために加えられる圧力は、ワークの重量による力と、ジョーをワークに締め付けた後、面dを打撃してワークを押し下げることによって生じる力の合計である 。しかし、ワークが適切に固定されない傾向がある場合は、この力に頼るべきではない。したがって、ワークを固定する際に最も頼りになるのはワーク把持ジョーの表面bであり、他に考慮すべき事項がない限り、各チャッキング時にガイドとして機能する表面はこの表面に接するように配置する必要がある。

図1509
図1509。

例えば、図1509のような薄いワークピースがあるとします。固定ジョーに接する表面積は、ジョー間の幅に比べて非常に小さいため、ワークピースをセットする際の実際的なガイドにはなりません。このようなワークピースの縁を先に成形した場合、面はそれらに対して直角、つまり正方形になる場合もあれば、そうでない場合もあります。しかし、面を先に成形した場合、ワークピースを面によって保持して縁を成形すると、ジョーの表面に接するワーク表面の面積が非常に広くなるため、縁は自然と面に対して正方形に成形されます。

したがって、ワークのジョー面との接触面の面積が小さすぎて正確なガイドを形成できない場合、またワークが 図1507の表面dに載るのに十分な厚さでない場合、平行なピースによってその表面に対して正確に設定される。

作業の幅や長さが十分にある場合は、同じ厚さの平行な 2 つの部品を使用し、作業面dに対して作業面が正確になるようにする必要があります。

図1510
図1510。

図1510のpのような部品は、平行である必要のない作業を設定するためにも使用されます。図では、複数のキーが横に並べられ、その縁を成形するように設定されています。部品 pを挿入することで、キーの狭い方の端を持ち上げるだけでなく、キーの下端を互いに揃え、すべてのキーが同じ幅になるようにします。

また、ワークピースにバイスのジョーの圧力によって損傷を受ける可能性のある突起部がある場合、ワークピースとバイスのジョーの間に挟み込むのにも役立ちます。

図1511
図1511。

図1511では、ワークwにこのような突起があり、平行な部材pが挿入されてジョーの圧力を受け止めます。最も幅の広いワーク面gを固定ジョーに当てると、可動ジョーがバネ式であるかどうかにかかわらず、ワークは正確に保持されます。これは、面gと面hがワークをガイドするからです。

図1512
図1512。

しかし、図1512のように作業が逆になり、最も広い面がkに接する場合、 kがc の方向に跳ね返ると、作業は正確に成形されない。

図1513
図1513。

しかし、加工対象物が非常に狭い場合は、高さ調整用の平行ピースの使用は不要となり、図1513に示すチャックの上面bを用いて加工対象物を位置決めする。位置決め用の線を加工対象物の表面にマークし、面b上に表面ゲージを設置する。この際、ゲージの針先を、旋盤でのチャック加工の場合と同様の方法で、マークした線に合わせる。

すべての加工は、図1502の工具と、その移動方向を示す矢印で示されているように、工具が加工物の最長辺に沿って移動するように設定する必要があります。

シェーパーバイスの使用に関する一般的な原則を説明したので、次にその使用例をいくつか見ていきましょう。

図1514
図1514。

図1514は単純な長方形の部品を表しており、工具痕が各表面の長手方向に走るようにするため（つまり、[I-394] 既に述べたように、最も効率的な方法では、それぞれの矢印の方向に加工する必要があります。このような相対的な比率の部品では、表面を成形する順序にはほとんど選択肢がありませんが、最初に加工する表面に対して直角な面を2番目に成形する必要があります。したがって、a が最初であれば、bまたはd のいずれかが2番目になります。理由は以下のとおりです。

すべての面は、ワークをセットする際のガイドとして機能するのに十分な面積を有しているため、その目的のために可能な限りそれらを活用することが目的です。ここで、面a が 最初に真円に加工され、次にc を加工する場合、面aが万力面または平行なピースに密着していることを頼りに、 c を真円に加工しながらa を真円にする必要があります。ここで、面b とd の両方、または少なくともどちらか一方が、ワークが傾いたり、斜めになったりするほど真円でない可能性があり、その結果、a が真円に密着せず、cがaと平行にならない可能性があります。この場合、最初にa を成形し、2 回目のチャッキングでa を万力の固定ジョーに当てて真円に保持することが望ましいです。

図1515
図1515。

この場合、スライドジョーは面cに接し、その面が十分に真円でないためワークが傾き、aが滑らかに接しない場合は、スライドジョーとワークの間に細い平行ピースを挿入することで、aが滑らかに接するようにすることができます。3番目の面は面cであるべきで、この場合、面aは1つの面に接し、面bは固定ジョーに接し、cが真円に加工されている間、ワークを真円に導く2つの面が存在します。ただし、この場合も、ワークとスライドジョーの間に平行ピースp （図1515）を使用して、ワークが固定ジョーに滑らかに接するようにする方が良いでしょう。また、上面をジョーより上に持ち上げる必要がある場合は、2番目の平行ピース p′を使用する必要があります。

ここで、コネクティングロッドキーを成形する必要があると仮定し、面とエッジのどちらを先に成形するかを検討する必要があります。側面が平行でない場合、エッジの同じ程度の誤差を修正するよりも、側面を修正するためにヤスリがけが必要になります。したがって、すべての面を真円にするように、特に側面を真​​円にするように作業を進めるのが明らかに望ましいです。これらの面を成形する際のキーの配置は、固定ジョー面がワークに接する方法に最も影響され、側面を成形する際にはエッジが固定ジョー面に接する面となるため、図1510に示すように、キーをセットして、キーの長手方向に工具を操作して切削し、まず一方のエッジを仕上げるのが最善です。一方のエッジが仕上げられたら、各キーの一方の面を成形する必要があります。この目的のために、表面仕上げされたエッジを固定ジョーに当ててキーをセットします。キーの幅はテーパー状になっているため、スライドジョーがキーのテーパーに沿うようにテーパーアタッチメントが付いたチャックを使用するか（この構造のバイスは、後述するようにテーパー加工用に特別に作られています）、または図1516のようにキーを保持する必要があります。図1516では、kはキーの真直度の高いエッジが固定ジョーに接している状態を表し、pにはキーのテーパーを補正し、もう一方のエッジが固定ジョーにしっかりと均一に接するように挿入された部品があります。

図1516
図1516。

最初の側面が真円に仕上げられたら、それを固定ジョーに当てて、もう一方のエッジを成形します。残りの側面については、真円に仕上げられたエッジを固定ジョーに当て、真円の面を平行な部品に載せ、もう一方のエッジは図1516の部品pに押し付けるように真円に仕上げることで、側面が互いに平行になり、エッジが面に対して直角になるようにキーをセットすることができます。

図1516の部品pを挿入する際は、キーを軽く握り、キー自体の重さを支えられる程度にします。その後、部品pを指でしっかりと押し込み、万力を締めます。

図1517
図1517。

キーが2つある場合は、先ほど説明したようにエッジと片面を真円に仕上げ、図1517に示すように、両方のキーkをテーパーを反転させて同時にチャックに取り付けることができます。しかし、この場合、エッジが完全に真円でない限り、キーが下面にきれいに接せず、その結果、片方または両方のキーの面が平行でなくなる可能性があります。同じ厚さに切削するキーが複数ある場合は、 次のように行うことができます。

図1518
図1518。

まず、すべてのキーの片方の端を削るか形を整えます。次に、片面を削り、削った端を万力のジョーに当てて固定し、粗い端の間に小さなブロック（a、b、 c、d、図1518）を挟みます。次に、キーを裏返し、同じように固定して、平行なピースの上に置き、もう一方の面を削ります。最後に、残りの端を削ります。

小さなブロックa、b、 c、dの代わりに、鉛の帯、厚紙、または木の板、あるいは非常に薄い作業の場合は鉛線を使用してもよいでしょう。

図1519
図1519。

図1520
図1520。

図1521
図1521。

円筒形のワークは、図 1519のように、バイスのジョーの上端がワークの中心と同じ高さになるようにバイスチャックに保持することができます。この場合、平行な部材を使用してワークの真円度を調整します。ただし、ワークの片端のみを成形する場合は、図 1520のようにワークを保持し、端をチャックの側面から突き出すようにするのが望ましいです。バイスによっては、ジョーがチャック本体よりも幅が広いものもあり、図 1521のように、端を加工する場合に円筒形のワークを垂直に保持することができます。

図1522
図1522。

[I-395]図1522は、シェーパーまたはプレーナーチャックの単純な形態を示しており、このようなチャックは小型プレーナーだけでなくシェーパーにも使用されます。

ベースaは作業台にボルトで固定され、固定ジョーbと一体化しています。可動ジョーcは手動でワークに合うように調整され、a上で自由に動くため、テーパー加工にも平行加工にも使用できます。c をワークに固定するには、 f を貫通する 3 本のねじがcの端 に当接します。fは、 fの溝にはまり込むキーまたはスリップによってaの上面に固定され、万力で保持するワークの幅に最も適したaの上面の溝に突き出ます。cはgのボルトとナットによって固定されます。

このようなチャックでワークを固定する手順は次のとおりです。fとgのネジを緩め、ジョーcをワークに当たるまで持ち上げて固定ジョーbに押し付け、次にナットgを軽く締めてスライドジョーがわずかな圧力で固定されるようにし、その後ネジfを締め、最後にナットgを締めます。

図1523
図1523。

これは、次の理由から必要です。ほとんどの場合、ワークはジョーのレベルより上に突き出ている必要があり、そうすることでツールがワークを完全に横切って移動できます。したがって、ワークを保持することによる張力は 3 つのネジのレベルより上にあり、そのためジョーc を上向きに回転させようとする傾向があり、ネジgはこの傾向に抵抗します。同様のチャックが円形ベースに取り付けられており、ベースを作業台上で移動させることなく旋回できるものが図 1523に示されています。チャックのベースをテーブル上で移動させる必要なくチャックの上部を旋回できる機能は、多くの場合、非常に便利です。

図1524
図1524。

図1524は、固定ジョーが2つの部品、すなわちベースgと一体化したaと、fでa に枢動するdから構成されるイングリッシュチャックを示しています。可動ジョーもまた2つの部品、すなわちbを操作するネジ用のナットを保持するbと、 e でbに枢動するcから構成されています。把持ジョーc、dの表面より上にある2つの枢動点e、fにより、ネジを締め付けると、把持ジョーがgの表面に押し付けられます。ワークが薄い場合は、図1523に示すチャックの場合と同様に、平行な部品の上に載せられます。

図1525
図1525。

図1525は、プロビデンスのWAハリスが製作したチャックを示しています。この場合、チャックの爪には2つの旋回翼a、bがあり、その両端の間にワークcが保持されます。旋回軸はワークの高さよりも上にあるため、ここでもワークをチャック内に押し下げる傾向があり、その応力は矢印で示された方向になります。

ここでは、ワークはカラーhにねじ込まれた4本のピンの上に載っています。ピンを回転させることで、ワークの厚さに合わせて高さを変えることができます。また、高さを調整することで、必要なテーパー量に合わせて平面テーパーにすることもできます。らせん状のバネは単にピンを支えるだけですが、ジョーが閉じると、ワッシャーナットhが凹部iの表面に当たるまでピンが下がります。

図1526と1527は、トーマスの特許取得済み万力を示しており、いくつかの優れた利便性と特徴を備えている。

図1526
図1526。

図1527
図1527。

図1526では旋回機構なし、図1527では旋回機構ありで示されている。図1526のベース上のジョーの配置は図1522に示すチャックと同様であるが、部品fをベースに固定するためのキーの代わりに、ベースの両側にラチェット歯の列が設けられており、 f内部には、鋸歯状になって係合する 円形部品g（図1528 ）がある。[I-396]ラチェット歯。この部品は、 h のピンによってラチェット歯から持ち上げることができ、その後、図 1528のように、部品f をベース上で手で自由に前後に動かし、必要な角度に揺動させたり、図 1527のように平行に置いたりすることができます。hが解放され、gがベースのラチェット歯にかみ合うとすぐに、 f は 後方への動きに関してはロックされます。しかし、 hを持ち上げずにf を固定ジョーに向かって前方に押し出すことができるため、スライドジョーをワークに瞬時に調整することができ、ロックキーやその他の装置を移動または設定する必要がありません。

図1528
図1528。

gがソケット内で回転できる能力があるからこそ、fを斜めに配置しても、gの歯がベースプレートの歯と適切に噛み合うことができるのは明らかである。

図1529
図1529。

図1530
図1530。

上部または本体をベース上で旋回させ、調整した位置に固定する機構を図 1529および1530に示す。本体dには、ベースの穴qに嵌合する環状リングが設けられている。半円形のディスクr はこの円錐に嵌合し、4 本のボルトnによってチャック本体に固定されている。ボルト nは、ディスクrが過度の摩擦なく動くように調整されている。kはナット v が付いたキーであり、そのナットvには、四角い端部がsで示されるネジが挿入される。キーk をsの一方向に操作すると 、 ディスクrが拡張し、ベベルqでベースをしっかりと掴むため、ベースと本体が固定される。sを操作してナットvを緩めると、kが反対方向に動き、r、 r がqでのグリップを解除し、ベースpを除くすべての機構を携えて 本体d を任意の位置に回転させることができます。

本体を容易に4分の1回転、つまり直角に移動できるようにするために、テーパーピンが設けられており、ベースには、ピンをベースの一方の穴から取り外し、もう一方の穴にしっかりと嵌め込むと本体が4分の1回転した状態になるように穴が配置されている。

図1526を再度参照すると、面取りされた縁を持つ平行な部品のペア（それぞれaと記されている）と、もう1組の平行な部品（それぞれbと記されている）が示されている。どちらのペアにも、図に示すように、チャックのジョーの溝にはまる小さなリブが設けられている。

これらのリブと溝は、上側のペア（a、a）を下側のペアの代わりに使用できるように配置されており、これらの部品の用途は次のとおりです。

図1531
図1531。

非常に薄いワークピースをカンナがけするとします。通常、平行にカンナがけするのは難しいのですが、そのためにはワークピースを万力の面にしっかりと密着させる必要があります。これは、図 1531 のようにチャックすると実現します。図では、ワークピースが万力の面に平らに置かれ、端が部品a、aで挟まれています。

これらの部品は、チャックの爪の把持面にぴったりと密着するのではなく、e、eのように底部がわずかに開いているため、ワークに押し付けられるとわずかに傾き、ワークをチャック面に押し付けてぴったりと密着させます。さらに、ワークは表面全体が支えられているため、保持圧力による反りや曲がりが少なくなります。これらの2つの要素の結果として、ワークを持ち上げて別々の平行な部品で支える場合よりも、はるかに薄いワークを真円かつ平行に削ることができます。後者の場合、ワークは平行な部品の間で支えられていないため、工具の切削による圧力と保持圧力の両方によって曲がる自由度が高くなるからです。

図1532
図1532。

[I-397]図1532は、突起部またはアイを備えたブラケットを保持するチャックを示しています。ワークは部品b、bの上に載っており、部品 a、aによって把持されています。a 、aが面取りされているため、ワーク全体にわたって切削がスムーズに行えることがわかります。

図1533
図1533。

図1533は、シャフトsにキー溝またはスプラインを切削するためにチャックを使用している様子を示している。この場合、面取りされた部材jが使用され、その面取り面がワークをチャック面に押し付けている。

図1534
図1534。

図1534は、旋盤加工の場合と同様にワークがセンター間で保持されるため、シェーパーセンターと呼ばれるチャックを示しています。回転スピンドルはスリーブ内に保持され、スリーブ内で移動可能です。スリーブにはウォームホイールが取り付けられており、ウォームによって駆動されるため、円周上の任意の位置に移動できます。また、ホイールが所定の位置まで移動したことを判定するためのインデックス穴が表面に設けられています。

図1506に示すような成形機では加工できないほど大きなワークであっても、平削りよりも成形の方が都合が良い場合には、工具搬送スライドをワークに送り込み、ワークを固定テーブルまたは2つのテーブルにチャックするタイプの機械が用いられる。

図1535
図1535。

図1535はこの種の機械の一例を示している。この場合、工具搬送スライドaは、フレームmの上部全長にわたって延びるスライドウェイに取り付けられたガイドウェイb内を移動する。ベーススライダーbは、 bの下面にあるナットにねじが作用することでベッドに沿って送り込まれる。このねじは、工具搬送スライド aの各ストローク中に、図1501に示す送り装置に対応する爪送り機構fによって1回作動する。

2つの垂直フレーム部材d、dは、機械の前面にボルトで固定されており、ベッドまたはフレームの長さのどの部分でも調整可能です。これは、固定ボルトの頭部が、図示の2つのT字溝に沿って（フレーム部材dとともに）移動できるためです。T字溝は、フレームまたはベッドの端部で確認できます。フレームdには、ワーク保持テーブルe、eがボルトで固定されています。これらのテーブルを固定するボルトは、 dの垂直T字溝に通っており、 eは、ワークを切削工具の適切な範囲内に収めるために必要な高さにd上で調整できます。ワークテーブルe、eは、ハンドルhで操作される垂直ネジによってd 上で昇降します。この機構部分は、図1496に示す昇降機構と同じ目的を達成します。旋回ヘッドjの上部には、ウォームgによって駆動され、ヘッドを旋回させることができるウォームホイールの一部が設けられている。

旋回ヘッドは、その支点を中心に操作することができ、これにより工具先端は支点を中心とする円弧を描く。このように操作された旋回ヘッドを安定させるために、ウォームセグメントの後ろには円弧状のVスライドが設けられており、その中心は支点の中心でもある。

工具搬送スライドa は次のように動作します。駆動プーリーp が機械の背面にある水平なシャフトを回転させます。このシャフトに沿ってフェザーウェイまたはスプラインが切削されており、図 1550を参照して説明したようなリンク機構を駆動するピニオンを駆動します。

aの頭部がbから突き出る距離を調整する手段は、図1496で説明したものと同様で、 aを貫通するボルトを使用し、どちらの場合も連結ロッドまたはバーに取り付けます。

kには、旋盤加工に関して説明したような円錐状のマンドレルがあり、その上にクロスヘッドcがチャックされている。適切な機構によってこのマンドレルが回転し、クロスヘッドの爪の円周が切削部に送られる。スライダー bはベッドm上の固定位置に留まる。

円錐マンドレルの外端を支えるために、梁lが 2 つのテーブルe、eにボルトで固定されています。lには部品p をスライドさせるための摺動路があります。sにはe 上の突起があり、そこにねじrが通って部品pの高さを調整します。また、 q は調整された位置にp を固定するためのボルトです。この円錐マンドレルと支持部は、必要に応じて機械に取り付けるための単なる付属品です。

第1巻 成形機およびテーブル旋回装置。 図版XVI。
図1536 図1537
図1536。 図1537。

図1538 図1539
図1538。 図1539。
図1536は、プラット・アンド・ホイットニー社製の成形機を示しています。この機械では、図1535に示す機械と同様に、単一のスライドヘッドが使用され、加工物は固定されたままです。バイスはスライドに取り付けられており、スライドバーとは独立して、加工物をスライドバーの下で微調整することができます。スライドバーには、ウィットワース式クイックリターン機構が備えられています。

成形機の工具搬送スライドはストロークごとにガイドウェイから離れるため、スライドストロークの長さが長くなるにつれて工具のガイドが弱くなり、このため、工具ストロークが約18インチを超えない作業、小型機械では12インチを超えない作業にのみ使用できます。ただし、機械の能力は明らかに最大になります。[I-398] 加工物の長さは送り移動の進行方向と平行である。ただし、シェーパーの加工能力の範囲内の寸法の加工物は、機械に円錐プーリーがあるため、加工物の性質に合わせて切削工具の速度を変更できるため、平削りよりもシェーパーの方が迅速に加工できる。一方、平削りでは、工具の切削速度は加工物のサイズや金属の種類に関係なく一定である。図 1537 に示すようなシェーパー、またはヘッドの代わりに作業台を移動できる同様の機械では、図 1538に示すように作業台を旋回できるようにすることで、作業保持テーブルとチャッキング装置の効率を大幅に向上させることができる。これは、図1530に示すトーマスの旋回装置を使用することで実現できる。この方法により、加工物をチャックから取り外すことなく、加工物の両端を加工することができる。あるいは、ワークをチャックから外さずに、ある部分をテーパー状に、別の部分を平行に成形することもできる。

図1539は、同じ装置によって回転する円形テーブルが、同じく回転する作業台の上に置かれている様子を示している。

図1540
図1540。

図1540は、実質的にプレーニングマシンと同様の動作をする成形機の概略図を示しており、切削ストロークと戻りストロークの両方において、工具に一定の速度を与えることを目的としています。送りは常に戻りストロークの終わりに行われるため、工具の刃先が摩耗しにくくなっています。ストロークの長さは、タペットまたはドッグを調整するだけで、機械を停止させることなく変更できます。ストロークの長さは1/4インチから20インチまで可変で、戻りストロークは切削ストロークよりも40%速くなっています。切削速度は、鋼用と軟質金属用の2種類があります。

図1541
図1541。

ラムまたはバーには、図 1541 のピニオンsと噛み合うラック ( z、図 1545 ) が設けられており、h はベルトコーンaおよびbによって駆動される駆動軸である。これら 2 つのコーンは別々のベルトで駆動されるが、同じカウンタシャフトから供給され、一方はオープンベルト、もう一方はクロスベルトである。オープンベルトは、鋼材に適した切削速度が得られるプーリーbの最大の段、または鋳鉄などの軟質金属の切削速度が得られる小さな段のいずれかを駆動する。クロスベルトは、いずれの場合も、クイックリターンストローク用のプーリーaを駆動し、このプーリーは、シャフトh上で回転するスリーブまたはハブc上で回転する。スリーブまたはハブcは、プーリーcと一体化しており、プーリー c の直径は、その面とコーンプーリーbの最大の段の穴との間に環状の開口部が残るような大きさであり、プーリーaはハブまたはスリーブcに固定されている。カウンターシャフトからの駆動ベルトは、一方が開放型、もう一方が交差型であるため、プーリーaは 常に一方向に回転し、プーリーbは常に反対方向に回転します。したがって、駆動シャフトhの動きの方向は、プーリーa に固定されているか、プーリーbに固定されているかによって決まります。

図1542
図1542。

図1543
図1543。

プーリーcの面と円錐bの間に残された環状空間には、 図1542に示すように、ほぼ完全な円形を形成し、内側と外側が革で覆われた鋼帯gが配置されている。この鋼帯は、交互に伸縮させることにより、円錐bの最大段の内径、またはプーリーcの外面に接触する。この鋼帯の両端は、図1542に示すように、2本のピンfを支点として回転する。これらのピンfは、2本のアームeとdに固定されている。アームeは駆動軸hに固定されており、そのハブには図1541に示すように、直径方向に対向する2本のローラースタッドkが設けられている。アームdのハブは、駆動軸hの ハブに嵌合する。[I-399]ハブd には、上記のローラを収容するための 2 つのスロットがあります。ハブdには、スタッドkの中間に 2 つのスタッドとローラが配置されています。これらのローラは、図 1543のリングの螺旋状のスロットk′に突き出ています。このリングは、ハブdを包み込み、スリーブmによって包み込まれています。スリーブ m には、直径方向に反対側に位置し、溝k′とは反対方向にある 2 つの螺旋状の溝があります (図 1543 )。スリーブmは、ベアリング ブッシュrにねじ込まれたスタッドo上のローラによって回転が防止され、これらのローラはmのスロットに突き出ています。

図1543のリングlがmとともに端方向に移動すると、アームe、 dとバンドgはリングの移動方向に応じて拡張または収縮することが明らかです。これは、 mの螺旋状の溝によってリングlに一定量の回転運動が与えられ、リングの螺旋状の溝によってアームdとe（図1542）に一定量の回転運動が与えられるためです。この回転運動が一方向の場合、バンドは拡張されます。一方、回転運動が逆方向の場合、バンドは収縮し、シャフトhの移動方向も逆になります。

図1544
図1544。

図1545
図1545。

図1546
図1546。

外側のスリーブmには、図 1544および1545に示すように、ロッド t が取り付けられており 、このロッド tはレバーuに接続されています。レバー uの上腕は、ラムまたはスライド バー上のタペットまたはドッグxによって操作されます。uが振動すると、スリーブm が対応する方向に動作し、リングlも対応する方向に軸方向に移動して、前述のようにバンドを作動させることは明らかです。したがって、動作の方向は、タペットまたはドッグによってuが移動する方向によって決まります。レバーuの動きを安定させるために、ある程度の摩擦力が作用します。その構造は図 1546に示されており、ナットの両側に革製のワッシャーが取り付けられ、シャフトu上にナットを固定する圧力に一定の弾性を与えていることがわかります。

図1547
図1547。

戻り行程の終わりにのみ送りを作動させる機構を図 1547に示す。シャフトv (図 1545の点線で囲まれた部分にも示されている) にはフランジcが取り付けられており、その両側には革製のディスクがある。そのため、スリーブaにb を固定するボルトの圧力により、スリーブa、スロット付きバーb、フランジc がすべて一緒に回転しない限り、 cは摩擦によって回転する。言い換えれば、c はa b内で回転するときに摩擦によって回転する 。

図1548
図1548。

図1548は図1547の端面図である。

図1549
図1549。

図1549は、シャフトスリーブ等の断面図を示しています。スリーブaには2本のピンi、iが設けられており、ピンkは機械のフレームに固定されています。aとvは、ピンiのいずれかが 固定ピンkに接触するまで、どちらの方向にも一緒に回転できます。接触すると、 aのそれ以上の回転は 停止し、vはaの中で回転します。フランジc（図1547）はvと一緒に回転しますが、これは革ワッシャーの摩擦によって行われます。ピンiとピンkは、ラムまたはスライドバーが戻り行程の終端にあるときのみaが動くように配置されており、 bに接続されている送り棒fは同時に作動します。

成形機の工具搬送スライドを素早く戻すために用いられる様々な機構の中で、最もよく用いられるのは、単純なクランク、振動リンク、そしてウィットワース式クイックリターン機構であり、後者が最も一般的である。

図1550
図1550。

振動リンクを使用する際の動作原理は図1550から理解できる。図では、pは円錐プーリーによって駆動され、dに運動を与えるピニオンである。lはcで回転するリンクである 。aはリンクのスロットまたは開口部内をスライドできるリンクブロックまたはダイであり、ピンに嵌合する。[I-400] ホイールdが回転すると、リンクブロックがスロット内をスライドし、点線で示されたようにリンクが移動します。r は、ツールキャリー スライドs をリンクlの上端に 接続するロッドであり、これによりlと往復運動します。しかし、 s はガイドウェイ内のスライドによって案内されるため、直線上を移動します。

pとdの回転は均一であるため、リンクlの振動速度は変化します。これは、リンクブロックがリンクスロットの下半分で動作している間、リンクの運動中心cに近づき、 cの上端が比例して速く移動するためです。この配置により、この間に工具保持スライドが戻り行程で移動し、切削行程はリンクブロックがスロットの上半分を移動している間、つまり、aのクランクピンがホイールdの水平中心の上にある期間中に行われます。

ここで、部品の配置が、機械の前面またはスライドの切削工具側がsの端kにあるようなものであると仮定すると、s はロッドr によって、スライドウェイ内で s を持ち上げる方向に傾いた角度で切削位置まで押されます。しかし、ホイールdの回転方向が、dの矢印で示されている方向ではなく、eの矢印で示されている方向であると 仮定すると、 s は後退行程にあり、機械の前面はjにあります。この場合、ロッドrはs を切削位置まで引き、sはrの角度によって、それを案内するスライドウェイのベッド上に引き下げられ、そのため、よりしっかりと保持され、ばねの影響を受けにくくなります。これは、持ち上げようとする傾向が、片側では調整可能なジブのみによって、もう片側では突出したvによって抵抗されるのに対し、下方に引っ張られる傾向は機械のフレームの強度によって抵抗されるためです。

さらに、切削工具にかかる圧力が工具支持スライドの高さよりも低い位置にあるため、スライドをスライドウェイ上に押し下げる傾向があり、スライドを動かす力と工具にかかる圧力がともに同じ方向に作用する場合、より強固かつ安定的にガイドされることになる。

sのストロークの長さを変えるために、スピンaはホイールdに取り付けられており、 dの中心からの距離を調整できるようになっている。

図1551
図1551。

ウィットワースクイックリターン機構を 図 1551に示す。p は、機械の円錐プーリーまたは駆動プーリーから運動を受け取り、歯車gに運動を与えるピニオンである。歯車 g の軸受は点線円bで示されている。b を貫通するシャフトcはbに対して偏心しており、その端にはピン x を受け入れるためのスロットがある部品 a が付いている。この ピンxは、機械のラムに取り付けられた端zを持つロッド rを駆動する。dは、歯車gに固定され、 aのスロットに挿入されるピンである。

図中の部品の位置を見ると、bの軸はgの運動の中心であり、ピンdが駆動される支点であることがわかります。動力はxで伝達されます。駆動ピンdの運動経路は点線の円h′で示されており、図に示された位置から移動するとcの軸から遠ざかることがわかります。gの運動は速度が一定であるため、d は線 m の下を移動している間は線 m の上を移動している間よりも速く移動し、その結果、素早く戻ります。これは、ラムの切断ストロークがd が線mの上にあるときに発生し、戻りストロークがdが線m の下にあるときに発生するためです。

図1552
図1552。

図1552に示すように、一部の構造では、ピンxとピンdが部品aの両端で作用します。しかし、これは望ましくない構造です。なぜなら、シャフトcが支点となり、動力と抵抗がレバー aの両端にあるため、ホイールgがベアリングに押し付けられ、不必要な摩擦と摩耗を引き起こすからです。

次に、他の種類のスライド操作機構によって実現される工具の動きについて考察してみましょう。

図1553
図1553。

図1553は、スライドが単純なクランクcによって操作された場合の工具の動きの図であり、太線 rは[I-401]スライドを 作動させるロッドと、切削工具の運動線上の線を表しています。円h はクランクピンの回転経路を示し、黒点1、2、3、4などはクランクピンの等間隔の位置を示しています。

線分mは切削工具の移動経路を表す。

一対のコンパスを太線 rの全長、つまりクランク ピンの中心から線rの端bまでの長さに設定し、これらのコンパスをクランク ピン位置1の中心と線 m に当てると、線a でmと交わり、線aはクランク ピンが位置1にあったときの工具の先端の位置を表します。クランク ピンが位置1から位置 2 に移動したときに工具の先端がどれだけ移動するかを調べるには、コンパスの先端をクランク ピン位置2の中心に置き、線bをマークします。クランク位置3については、同じ手順で線cが得られ、以下同様に、クランク位置1から12までを表すaからlまでの 12 本の線が得られます。

ここで注意すべきは、クランクピンの軌跡は円であるため、クランクピンが前進ストロークと後退ストロークで対応する位置にあるとき、ツールポイントは後退ストロークで同じ位置を占めるということです。例えば、クランクピンが位置7にあるとき、ツールポイントは前進ストロークの点gにあり、クランクピンが位置17にあるとき、ツールは後退ストロークの点gにあります。これはコンパスで試してみればわかります。したがって、前進ストローク用の線a、b、cなどは後退ストロークにも適用でき、図のように、最初の7つの位置を線mの片側に、残りの5つを線mの反対側に マークすることで、彫刻を鮮明に保つことができます。

明らかに、線a、b、c、d 、および cの間の距離は、等しい時間間隔での工具の移動量を表しています。クランク ピンの動きは均一であるため、位置1から位置2に移動するのにかかる時間と、位置2から位置3に移動するのにかかる時間は同じです。したがって、工具の切削速度は、ワークを横切る経路上のあらゆる瞬間で変化します。また、クランク ピンは回転の 1/2 の間、工具を前方に押し、1/2 の間、工具を後方に引き戻すように動作するため、2 つのストロークの速度は等しくなります。

図1554
図1554。

図 1550に示したリンクのクイックリターンの動き、ピンaの経路を表す点線円 h′、 リンクlの上端の動きを表す円弧h、振動運動の両端における中心線n、oを、図1554にプロットしてみましょう。図 1554 の参照文字は 、図 1550と同じ部分を指します。ピンの動きを表す円h′を点線でマークされた 24 等間隔の部分に分割し、これらの部分を通る中心cから放射状に伸びて円弧hと交わる線を引くと 、円弧h上にロッドrの端zのさまざまな位置が得られ、これらの位置はそれぞれ1、2、3、4 、 … 、 24までマークされます。中心となるh上の1 からロッドrの長さにコンパスをセットし、スライドラインaの移動線上に、ロッドrのもう一方の端がどこになるか（言い換えれば、 図1550のボルトbの位置）を示します。図1550のaの中心が図1554の位置1にあるときです。

弧h上の2から、コンパスで線m上に 線bをマークします。これは、ピンが 1から2に移動している間、ロッドrがスライドs (図 1550)をaからb (図 1554)に移動させることを示しています。3 からcをマークし、以下同様、これらのマークはすべて水平線mより上にあり、移動線を表し、前進ストローク用です。後退ストロークについては、位置17から弧hまで点線を描き、 17でコンパスを使用して移動線mの下に線をマークし、ピンが再び位置24に戻り、リンクがoの位置に達して 1 回転するまで、他のすべてのピン位置 (18、19 など) で同じコースをたどります。これにより、前進ストロークの動きがスライドの移動線の上に、後退ストロークの動きが下に表示されます。

これをクランク機構や後述するウィットワース機構と比較すると、切削速度はそれらよりもはるかに均一であり、動作の不規則性は主にストロークの両端で発生することがわかる。

図1555
図1555。

図1556
図1556。

図 1555では、図 1551で説明されているウィットワースクイックリターンの動きが示されています。h ′は駆動ピンdが 中心bの周りを移動する経路を表し、h′ は中心c の周りを移動するxの経路を表します 。これらの 2 つの中心は、 それぞれ図 1551のbとcの中心に対応しています。線mは、図 1551の 運動線mに対応するものとします。ここで、ピン d (図 1551)が駆動し、その回転速度が一定であるため、その運動円h′を 24 等分し、中心bから放射状に線を引いてh′上の分割線を通ることで、円h上にピンx (図 1551)の 24 個の位置が得られます。次に、コンパスを[I-402] 棒の長さ ( r、図 1551 ) について、円 h上の位置1を中心として線aをマークし、 h上の位置 2を線bをマークし、円h上の 24 個の位置すべてについて同様にマークし、前進ストローク中の動きをaからnまで、後退ストローク中の動きをnからyまで取得します。ここで、機構は以前とまったく同じままで、動きの線mが図 1551のように中心c、bと直角ではなく、それらと一直線 上にあると仮定すると、この新しい条件下での動きは 図 1556のようになり、 h の周りの動きからmに沿った動きの量を求めるプロセスは以前とまったく同じになります。

図1557
図1557。

鉄製プレーナー（米国ではアイアンプレーナーと呼ばれる）は、切削工具の下で作業台を直線状に往復させることで加工できる表面を平らにするために使用される。基本的には、図1557に示すフレームまたはベッドaで構成されており、その上面にガイドウェイが設けられ、適切な機構によってワーク搬送テーブルtが直線状に往復移動できるようになっている。

このフレームまたはベッドは、2本の垂直フレームまたは支柱bを備えており、これらはクロスバーまたはスライドcを支え、そのクロスバーまたはスライドcには切削工具を取り付けたヘッドが装着されている。

加工物の高さに応じて工具をテーブルから適切な高さに設定できるようにするため、クロススライドcは、機械上部のシャフトにあるベベルギア f 、 g、h、 tによって支柱b上でより高く持ち上げられる。ベベルギアf 、g、h、t は垂直ネジnに取り付けられており、これらのネジ n はクロススライドcに固定されたナットを通って下方に伸びている。

cを調整された高さに固定するために、支柱にはT字型のスロット h hが設けられており、ボルトがc を貫通し、ボルトの頭部はT字型の溝に収まり、ナットが露出しているため、レンチをかけることができる。

クロススライドcの面は互いに平行であり、作業テーブル（またはプラテンと呼ばれることもある）がスライドするVガイドウェイに対して直角に配置されている。したがって、テーブルがクロススライドと平行に平面加工されている場合、昇降ネジを操作してcの両端を均等に持ち上げれば、クロススライドはテーブルからの高さに関係なく、テーブルと平行になる。

ヘッドdの構造は、シェーパーの図1497および1498に示すヘッドの構造と一致するが、この場合、旋回ヘッドはcに沿ってスライドするサドルに固定され、送りねじjによって操作されるナットが設けられており、このねじjによってdがcに沿って移動する。

作業台またはプラテンtを操作する機構は次のとおりです。pと p′は 2 つの遊動プーリーであり、 p′′は同じシャフトに固定された駆動プーリーです。このシャフトは、ケーシングq内でウォームを駆動し、ウォームホイールを作動させます。ウォームホイールは、フレームa の内部 および作業台の下にギア列を作動させ、その最後のギアは、テーブルの下面に設けられたラックと連動します。

この最後の車輪の回転により、作業台はフレームaの上部に設けられたV字型ガイドウェイ上に載ったまま前後にスライドし、作業台の移動方向は車輪の回転方向によって決まります。

この方向は、次のように周期的に反転されます。プーリー pは交差ベルトによって駆動され、プーリーp′は非交差ベルトによって駆動されます。したがって、ベルトがpからp′′に移動すると駆動プーリーp′′の回転方向は一方向になり、ベルトがp′から p′′に移動すると逆方向になります。これらのベルトのうち一方を先に、次に他方をp′ ′上に移動させて駆動する機構が設けられており、その構造は次のとおりです。

作業台の端にはストッパーrが固定されており、作業台が右方向に移動すると、ストッパーrはレバーアームsに接触してレバーアームsを動かします。レバーアームsは、別のレバーを介してロッドxを操作し、ロッドxはレバーuを操作します。レバーuには、駆動ベルトの1本が通るスロットがあります。レバーuは、プーリーの反対側にある別のレバーwを操作し、このレバーにも、もう1本の駆動ベルトが通るスロットがあります。

ストッパーr がレバーアームsを動かすと、 レバーuとwはそれぞれのベルトを動かします。一方のベルトは張ったプーリーp′′から緩んだプーリーpへ、もう一方のベルトは緩んだプーリーp′から張ったプーリーp′′へ動きます。ベルトの動きの方向は逆なので、p′′の回転方向は、それを操作するベルトの変更によって反転します。ストッパーrは 2 つあり、レバーsの両側に 1 つずつあります。したがって、これらのストッパーのうち 1 つはレバーs を左から右へ、もう 1 つは右から左へ動かします。

そこで、テーブルが右から左へ移動していると仮定します。これは切断ストロークであり、駆動ベルトはプーリーp′′に 、もう一方のベルトはプーリーpにかかっています。ストップr がsに 移動してx を操作すると、 アームu はベルトをp′′からp′へ移動させ、アームw はベルトをpからp′′へ 移動させ、 p′′の移動方向を反転させます。これにより、テーブルt は左から右へ移動し、 rに対応するもう一方のストップがsに到達してテーブルを右から左へ移動させるまでこの動作が続きます。この時点でベルトは元の位置に戻ります。したがって、テーブルのストロークはストップ間の距離rによって決まり、これらの距離は次のように調整できます。

これらは、テーブルの端に沿って設けられたアリ溝 zに頭部がはまるボルトによって固定されており、止めネジを緩めることでベッド上の任意の必要な位置に移動させることができる。

テーブルを素早く戻して、切削以外の動作に費やす時間を短縮するには、テーブルの後退時に作動するカウンタシャフトプーリーの直径を、切削時にテーブルを駆動するプーリーの直径よりも大きくするだけでよい。

一方のベルトが駆動プーリーp′′から完全に外れてからもう一方のベルトが動き出すように、レバー uとwの動きは、ベルトがp′′からpに 移動しているときはレバーu がレバーwより先に動き、もう一方のベルトがp′′からp′に 移動しているときはレバーw がレバーuより先に動くように構成されている。

作業台を静止状態に保つためには、一方の駆動ベルトがp上に、もう一方の駆動ベルトがp′上に配置されている必要があり、これはレバーアームsが中間位置にある場合に該当します。また、レバーアームsをこの位置に移動させるために、レバーsの一部を形成するハンドルkが設けられています。

[I-403]図1503を参照して説明したように、工具が切削面に到達する前に送り込まれ、切削面の側面に擦れるのを防ぐため、テーブルの動きが後退行程から切削行程に反転する際に、以下の機構によって送りが行われる。

aには、 sと同時に同じストッパーrによって操作されるラックがあります。このラックはピニオンbを操作し、ピニオンbはスロット付き部品cを回転させます。スロット付き部品cには、垂直ロッドdを操作するブロックがあり、このロッドdはセグメントラックeに取り付けられています。セグメントラックeは、さらにピニオンを操作します。このピニオンは、クロスフィードスクリューj上、またはその上のロッド上に配置できます。後者は、ヘッドd内の機構を介して工具の垂直送りを操作しますが、図には示されていません。したがって、ピニオンをクロスフィードスクリュー上または送りロッド上に配置するだけで、工具の自動送りを垂直方向または作業台を横切る方向に自由に行うことができます。

図1558
図1558。

図1558は、マサチューセッツ州ウースターのデイビッド・W・ポンドによるプレーナーを示しており、ロッドxはsから直接ピボット部品yに接続され、yにはカム状のスロットがあり、そこをベルト移動アームuとwからのピンが通るようになっている。yのスロットの形状は、図1566を参照して説明したように、ベルト移動アームを一方が他方より先に動くように設計されている。

送り動作は、ワークテーブルが反転すると半回転するディスクcによって行われます。このディスクの表面にはスライドウェイが設けられており、その中にスライドブロックがあります。このスライドブロックは、図示のネジによってcの中心に向かって、または中心から移動させることができ、それによって、ギアホイールfを介して送りを駆動するラックを動かすロッドに与えられるストローク量を自由に変化させることができます。ハンドルgは、自動送りが停止したときに送りネジを操作するためのもので、これは図 1501に示すキャッチと同様の動作をするキャッチによって行われます。s とs ′は一体型で、s′は2 つの駆動ベルトをルーズプーリーに移動させてワークテーブルの移動を停止させる役割を果たします。

プレーナーのサイズは、加工するワークのサイズによって決まります。これは、プレーナーテーブルから工具を持ち上げることができる最大高さ、支柱間の幅、および工具が切削中に使用できるテーブルの移動距離によって決まります。このテーブルの移動距離は、テーブルストロークの全長よりも短くなります。なぜなら、まず第一に、ラックが駆動輪またはピニオンの上を通過しすぎて歯が外れてしまうのは望ましくなく、さらに、各ストロークの終わりにワークが工具を通過した後、反転するために一定量のテーブル移動が必要となるからです。

図1559
図1559。

図1559は、一部のイギリス製プレーナーで使用されている、作業テーブルを駆動し、素早く戻すための方法を示しています。この設計では、切削ストロークでテーブルを駆動するプーリーaから、 戻りストロークでテーブルを駆動するプーリーjへと、1本のベルトのみが使用されています。中央のプーリーkはシャフトbに緩く取り付けられており、ピニオンj′と一体になっているプーリーjも同様です。aからの動き はシャフトb とギアc、d、 eを介してfに伝達され、減速されます。[I-404]dと eの間、およびfとgの間の 直径の差。クイックリターンの動きは、ギアd、eによって減速されることなくjから直接fに伝わるため、切削速度とリターンストロークの速度の差は、 d とeの相対的な直径または歯数に比例し、eには12、 dには20の歯があるため、リターンは切削ストロークよりも8/12速くなることがわかります。

この設計では、テーブルの動きが反転するたびに、ベルトはルーズプーリーkを介して一方の駆動プーリーからもう一方の駆動プーリーへと移動するため、アメリカ製の機械のように1つのプーリーの幅だけを横切るのではなく、2つのプーリーを横切ることになります。

図1560
図1560。

アメリカの慣習では、図 1559 のラックr はピニオンではなく大きなギアによって駆動されるため、図 1560 の最後の駆動軸sにかかる負荷は少なくなり、また、ホイールはピニオンの場合よりも振動しにくくなります。これは、 図 1559のように、動力がシャフトを介して伝達されるのに対し、図 1560のように、動力がホイールを介してピニオンpからラックrに伝達されるためです。

第1巻 プレーナーの例。 図版17。
図1561
図1561。

図1563
図1563。
図1561は、しっかりとした基礎が得られない状況での使用を想定して設計されたプレーナーを示しています。そのため、ベッドは十分な強度を確保し、建物の上層階の床など不安定な基礎の上でも安定して使用できるよう、通常よりも深く作られています。その他の点では、この機械は改良型プレーナーの一般的な特徴を備えています。

図1562
図1562。

平削り盤のサイズが大きくなるにつれて、工具保持ヘッドも大きくなります。図1562は、2つのスライドヘッドを使用し、2つの切削工具を同時に操作できるタイプの平削り盤を示しています。ただし、各ヘッドは独立して動作できるため、一方の工具をクロススライドに沿って自動的に移動させて加工物の表面を平削りし、もう一方の工具で加工物の側面を切削したり、一方の工具で荒削りを行い、もう一方の工具で仕上げ切削を行うことで、機械の加工能力を2倍にすることができます。

他の大型プレーナーでは、図1563のプレーナーに示すように、支柱にそれぞれ独立したヘッドが設けられています。図1563では、各支柱にクロススライドの下に示すヘッドが備えられています。これらのヘッドは、ワークの上面をプレーニング加工している間に、ワークの垂直な側面を加工するために、どちらか一方または両方を使用することができます。

これらのサイドヘッドの自動送り動作は、セラーズ社の機械では、図中のディスクまたはプレートから作動するロッドによって実現されます。このロッドはベッドを貫通し、爪と送りホイールによって各送り動作を行います。後者は図中に明確に示されています。

送り量を調整できるようにするため、送り棒はディスクのスロット内で調整可能なスタッドによって駆動される。

図1563は、イングランドのロウアービーブリッジにあるフランシス・ベリー＆サンズ社が設計したプレーナーマシンを表しています。ご覧のとおり、このマシンのベッドはL字型で、延長部分は[I-405] 右側の標準部を保持するためのスライド機構を備え、左側の標準部からの距離を調整することで、加工物の幅に合わせて調整できるようにする。これにより機械の加工能力が明らかに向上し、船舶用エンジンの大型部品に使用される大型プレーナーにとって望ましい機能となる。

図1564
図1564。

回転式平削り盤。—図1564は回転式平削り盤です。工具は回転ディスクまたはカッターヘッドに取り付けられ、そのスピンドルベアリングは上部スライドに取り付けられており、ベアリングを前後方向に2インチ移動させて、ねじによって切削深さを調整します。スピンドルベアリングが取り付けられているキャリッジは、（機械後部のウォームとウォームホイールによって）水平スライドに沿って前後に移動します。この水平スライドは円形のベースを持ち、固定された作業台と平行にすることも、必要な角度に設定することもできます。

加工対象物ではなくカッターヘッドを移動させることで、占有面積を少なくすることができます。なぜなら、ヘッドは加工対象物の長さ分だけ移動すればよいのに対し、加工対象物が切断箇所に移動する場合、切断開始時には加工対象物全体がカッターの片側にあり、切断終了時には加工対象物全体が反対側にあるため、必要な床面積は加工対象物の長さの2倍になるからです。

ディスクまたはカッターヘッドはスピンドルと一体になっており、直径36インチの円周上に配置された24個のカッターを備えています。これらのカッターは角棒から作られており、各切削点は角棒の面、側面、または正方形のいずれか1つに対して同じ形状と位置を持つ必要があります。これにより、各カッターが切削作業を適切に分担することができます。また、すべての切削刃がディスク面から等距離に突き出ていることは明らかであり、その場合、24個のカッター全体に適した送りで滑らかな加工が可能になります。一方、ある工具が他の工具よりも深く切削すると、その工具に対して送りが十分に細かくない限り、加工物を横切るたびに溝が残ります。その場合、工具の数が多いことの利点が失われてしまいます。

カッターは、ヘッドに取り付けた状態で適切な研磨ホイールを用いて研磨してもよいし、別々に研磨する場合は、ディスクの表面にゲージを当てて非常に慎重に位置合わせをしなければならない。

[I-406]
第17章―プレーニング機械
図1565は、ペンシルベニア州フィラデルフィアのウィリアム・セラーズ社製のプレーナーを示しています。このプレーナーは、スライドヘッドへの水平方向および垂直方向の自動送り機構と、作業台の後退行程中にエプロン、ひいては切削工具を持ち上げる機構を備えています。これにより、工具が戻り行程中に引きずられることで発生する工具刃先の摩耗を防ぎます。また、この機械には高速戻り動作機能も備わっており、大型モデルには後述するその他の便利な機能も搭載されています。

図1565
図1565。

プラテンまたはテーブルは、テーブルラックに対して適切な角度で配置されたウォームによって駆動されます。これにより、ラックの歯がテーブルの長さに対して直角に立つようになり、結果として、ウォームとラック間の推力線がVガイドウェイと平行になるため、テーブルとベッドのV字部分間の摩耗が防止されます。

駆動プーリーは機械の長さに直角に配置されているため、その回転面は頭上のラインまたは駆動軸の回転面と平行であり、同じ軸線から駆動される旋盤やその他の機械とも平行になります。これにより、床面積を節約できるだけでなく、異なる機械ライン間の通路もより妨げられにくくなります。

ウォーム駆動軸を角度をつけて配置することで、ウォームの歯は作業台ラックの長さに対して直角な平面内で回転し、その結果、ウォームの軸が駆動するホイールやラックの軸に対して直角である場合のように中央部分だけでなく、ラックの歯の全幅にわたって接触することになります。

さらに、ウォームシャフトをある角度で傾けることにより、ラックの歯は直線状（ウォームホイールのようにウォームの曲率に合わせて湾曲させる必要がない）にすることができる。これは、ウォームとラックの歯との接触がラックの一方の側から始まり、転がり運動によって他方の側へと移動するためであり、歯車の歯に関する説明で述べたフックの歯車機構と同様の方式と利点を備えている。

しかし、ウォームシャフトを傾斜させることで、フック式歯車機構に付随する横方向の推力が回避され、歯と歯の接触圧力はラックの動きと同じ方向かつ一直線になる。ウォームの歯とラックの接触量は均一かつ連続的であるため、作業台に非常に滑らかで均一な動きが伝わり、平歯車機構の動作に伴う振動が回避される。

ウォームには4つの独立した螺旋状の歯があり、そのためテーブルラックはウォームが1回転するごとに4歯分移動し、大径のプーリーを使用することで高速なベルト駆動を実現している。

プレーニングマシンのベルトの動きは、条件が許す限り速い方が望ましい。なぜなら、ベルトの駆動力は張力と速度の積であるため、速度が速ければ速いほど、一定量の動力を伝達するために必要な張力は小さくなるため、機械を駆動するために必要な動力をより狭いベルトで得ることができるからである。

図1566
図1566。

テーブルの移動方向を反転させるためにベルトを移動させる機構は、他のすべての機構から切り離された状態で図1566に示されている。

ブラケットまたはアームbには、アームまたはベルト ガイドc およびdと部品gが枢動します。図に示す部品の位置では、前進または切断ストローク用のベルトは緩いプーリーp′に、高速戻りストローク用のベルトは緩いプーリーpにかかっているため、機械テーブルは静止したままになります。しかし、ロッドfを矢印fの方向に手で動かすと、g はその枢軸x を中心に動き、その突起hがcの ジョーiに当たり、 c が矢印aの方向に動きます。これにより、ベルトが緩いプーリーp′から駆動プーリーp′′に渡り、機械の作業テーブルが動き出し、ストッパーa が突起rに当たり、操作レバーeがロッドfを矢印dの方向に動かすまで、 矢印wの方向に動きます。これによりgが動き、その突起hがジョーjに当たり、cがp′′から 図中の位置に戻ります。gの動きが続くと、 g′の肩がkの肩または突起t（後者はdに接続されています）に当たり、アームdがbの方向に動き、その結果、 p上の交差ベルトが運ばれ、機械テーブルが後退します。カウンターシャフト上のオーバーヘッドプーリーの直径が切断ストローク用よりも大きいため、切断トラバース時よりも速い速度で後退します。

図1567
図1567。

各ベルトは緩めのプーリーから高速プーリーへと移動するため、オーバーヘッドプーリーまたはカウンタシャフトプーリーの幅はベルトの2倍の幅でなければならないことは明らかであり、また、プーリーの回転方向を反転させるには、駆動ベルトの1つを交差させる必要があることも明らかである。カウンタシャフト上では、最小のプーリーが切断ストロークを駆動するためのものであるため、そのベルトは交差させ、プーリーの円周をできるだけ多く包み込み、それによって駆動力を高めるようにする。カウンタシャフトプーリーとベルトの配置は図1567に示されており、 sはカウンタシャフト、n、 oはラインシャフトプーリーからのベルトの高速プーリーと緩めのプーリーである。q ′は切断ストロークでテーブルを動作させるためのプーリー（交差ベルト付き）、qは戻りストロークでテーブルを動作させるためのプーリーである。2つのストローク中のテーブルの速度の差は、プーリーq′とqの直径と同じ比率であることは明らかである。

送り棒、送りねじ、および後退行程で工具を持ち上げるロープは、次のように操作されます。

図1568
図1568。

図1568は、機械の正面から見た機構の端面図であり、図1569は同じ機構の側面図である。

図1569
図1569。

駆動プーリー（図1567のp、p′ 、p′′ ）のシャフトは、歯車wを駆動するピニオンを駆動します。歯車wの表面には、ラチェットホイールに対応する鋸歯状の内輪があり、プーリーの回転方向（または、同じことですが、運動wの方向）が反転するたびに爪が噛み合い、爪と、プレートp（ 図1569）が固定されているシャフトが半回転します。爪が外れると、歯車w以外のすべての部品が停止します。

このプレートpから送り動作が作動し、作業台の後退移動中に以下の機構によって工具が持ち上げられます。

図1570
図1570。

画像サイズが大きい
（135KB）。図1571
図1571。

図1570を参照すると、プレート p上にレバーqが取り付けられており、レバーqはzにユニバーサルジョイント、 vにナットが取り付けられている。そして、 pが半回転するごとにロッドrが垂直方向に移動することは明らかである。[I-408]このロッドは、歯付きセグメント（同じ図のk ）内で旋回する ユニバーサルジョイントj （図1571参照）に接続されており、このセグメントは送りねじのピニオンと噛み合っています。このピニオンには、送り方向を反転させたり、送りを停止させたりするためのラチェットと送り爪（通常の構造）が設けられています。

飼料の量は以下のように規制される。

図1569および1570を参照すると、ロッドrの垂直方向の移動量は、プレートpの中心からユニバーサルジョイントzまでの距離によって明らかに決定され、これはナットv内のネジyを回転させるハンドル tを操作することによって設定されます。

工作物と作業台の戻り動作中に工具を持ち上げるには、図1570のプレートpに、ロッドbを作動させるピンが設けられており、ロッドbは溝付きセグメントcを作動させる。

この部分からコードが張られ、溝付きプーリーd（図1571）を通り、次にプーリーeを通り、プーリーf （図1571）を一周した後、クロススライドのもう一方の端まで伸びて固定されます。

したがって、この滑車fは、 図1569または1570に示すように、プレートpの動きごとに回転します。言い換えれば、作業台が動きを反転するたびに回転します。

図1571および図1572を参照すると、 図1571のfはピンgに固定されており、ピンgのもう一方の端には歯車hを駆動するピニオンがあります。この歯車の面には、図1572のmで示される鋼板が固定されています。この鋼板は、スライドヘッドの垂直断面です。mのカム溝にはピンが突き出ており、このピンは垂直送りねじoを包むスリーブ nに固定されています。このスリーブnは、 pでバーqと摩擦接触しており、バーqの下端にはベルクランクrが取り付けられています。ベルクランクrは、戻り行程ごとに押し下げられ、それによってツールエプロンsが移動し、ツールも一緒に移動するため、ツールは加工物上の切削面との接触から解放されます。

自動垂直送り機構は、以下のように作動する。

画像サイズが大きい
（174KB）。図1572
図1572。

図1571および1572を参照すると、ギアセグメントkは送り棒lの四角い端部にピニオンを作動させ、このピニオンlは 送り棒の回転方向を反転させるための通常の爪とラチェットを備えている。

スプライン付き送り棒lはベベルピニオンmを作動させ、ベベルピニオン m はベベルピニオンnと噛み合っており、ベベルピニオンn はピニオンpを駆動し、ピニオン p には垂直送りねじoを受け入れるためのねじ山が切られています。したがって、pが回転すると送りねじo が横方向に移動し、これによりエプロン ボックスtとエプロンsが載っている垂直スライドrが移動します。ねじ山の摩擦によって送りねじo がピニオンpと一緒に回転する可能性を防ぐため、送りねじoのジャーナルeはr内のベアリングよりも短く作られており、ナットf を使用して送りねじoをスライドrに固定することができます。

プレーナーのスライドヘッド。—最高の加工結果を得るためには、プレーナーまたはプレーニングマシンのスライドヘッドをできるだけ剛性高く構築することが不可欠であり、したがって、スライドとスライドウェイは、摩耗が最小限に抑えられ、工具の負荷にできるだけ直接的に抵抗し、同時に部品の継続的な使用によって発生する可能性のある摩耗を吸収できるような形状である必要がある。

切削応力を受ける工具先端と、それに抵抗するクロスバーまたはクロススライドの間には、エプロンのピボットジョイント、垂直送りのスライドジョイント、およびクロススライド上のサドルのスライドジョイントがあり、特にプレーナーヘッドの場合のように、工具先端にかかる圧力がスライド面に対してかなりのてこの作用を持ち、切削による応力が増大する場合、部品に何らかの動きやバネがなければ、スライド嵌合を維持することは困難です。

クロススライドの摩耗は、両端よりも中央付近の方が大きいですが、作業者に最も近い端の方が反対側の端よりも摩耗が大きくなります。これは、平削り盤のテーブル幅よりも狭いワークは通常、作業者に最も近い側、またはテーブル幅の中央付近にチャックされるためです。これは、チャックするのが容易で、機械の停止と開始、および送り動作のオン/オフを切り替える手段がその側にあるため、工具の設定や切削状況の確認が便利だからです。

図1573
図1573。

米国で一般的に使用されているクロスバーの形状を図1573に示します。切削圧力は矢印cの方向に作用し、クロスバーに張力が作用する支点は最下点dにあり、サドルまたはスライダーの上部を矢印eの方向に引っ張ろうとします。この引っ張りはギブの垂直面によって直接抵抗され、一方、ギブの水平面fはサドルが垂直に落下する傾向に直接抵抗します。したがって、摩耗によって生じる緩みの量は、摩耗によって失われる金属の量を超えることはありません。この金属の損失は、サドルを貫通してギブに当接するネジaとbによって可能な限り補うことができます。ギブはこれらのネジによって、摩耗が最も少なく、したがって最もきついサドルに適合するように調整されます。[I-409] クロスバーのスライドウェイの一部が摩耗し、スライドウェイの摩耗度合いに応じて、サドルはクロスバーの他の部分でより緩く固定されるようになる。

図1574
図1574。

この構造では、gの面取りによってmの 2 つの面が接触し、止めねじbによって面同士が密着するため、サドルの面がクロスバーのスライドウェイ表面全体に接触するようになります。ただし、ねじaとbにドライバー用の溝付きヘッドを設ける代わりに、図 1574 のようにチェックナット付きの角頭ねじを使用する方が好ましいです。こうすることで、調整後に部品をチェックナットでしっかりと固定でき、調整がずれる心配がなくなります。

図1575
図1575。

図1576
図1576。

スライダーと隆起したスライドウェイsの間の摩耗は、図1575のaとcに対応するギブとネジによって吸収されます。これらのギブとネジに関して、J.リチャーズは、その構造には2つの方法が採用できることを指摘しており、これらの2つの方法は、「エンジニアリング」から引用した図1575と 1576に示されています。

図 1575では、調整ネジaの端部s は平坦で、平らな座面に当接するギブcに挿入されています。そのため、ネジの圧力によってギブc がスライドウェイの面取りされたエッジに押し付けられますが、本来あるべきm mで表面を引き寄せる作用は働きません。これは、ネジの先端をギブcに面一に接し、​​凹部に進入しないような円錐形にすることで解決できます。構造は 図 1576 のようになります。この場合、ネジの先端はギブを面取りされた面に平らに押し付け、図 1575 の角eにギブが入り込む傾向はなく、ネジの先端にかかる圧力によってスライドa がスライドウェイ上に押し下げられ、 m mで接触します。

図1577
図1577。

しかしながら、このようなねじ部の支持面積は非常に小さいため、工具切削による圧力によってねじがジブに食い込み、調整が損なわれる恐れがあります。そのため、図1577に示すようなくさびが好ましいです。このくさびは、外側または露出した端にある突起を通るねじによって、端から端まで回転させて摩耗を吸収します。

図1575および1576のiの角は、点線まで削り取られることがあるが、これはギブcとスライドの間の支持面積を増やすものではなく、明らかにスライダーを弱め、重い工具切削時にスライダーが跳ね返りやすくなる。

図1578
図1578。

図1578は、多くのイギリス製および一部のアメリカ製プレーナーに見られるクロスバーとジブの形式を示しています。この場合、切削による応力はクロスバーの上部スライドの垂直面によって直接抵抗され、ジブはaの位置にネジで固定された三角形の部品であり、摩耗はによって軽減されます。[I-410] 下面が斜めになっているため、ギブの摩耗面が増加する。

しかしながら、この斜めの表面は、摩耗によるサドルの落下を直接的に防ぐものではなく、さらに、摩耗を吸収する際に、サドルの垂直面がクロスバーの垂直面との接触から解放される。これは、ネジaをセットするとサドルの上部がクロスバーから離れるのに対し、図 1573では、ネジbをセットするとサドルがクロスバーのスライドウェイの垂直面に戻るためである。

図1579
図1579。

図1580
図1580。

図1579は正面図、図1580は断面図で、図1573 および図1578に示すものと同様の埋め込み式垂直スライドを示しています。ただし、この場合、ジブには舌状部tがあり、垂直スライダーsの凹部または溝にぴったりと嵌合しています。調整のための余裕を持たせるため、溝は、新規に取り付けた際の舌状部が必要とする深さよりもやや深く作られています。調整は、2組のネジaとbによって行われます。前者はジブにねじ込まれて締め付け、後者はスライドにねじ込まれてジブを緩めます。このようにネジが反対方向に作用することで、互いにチェックし合い、ジブをしっかりと固定します。ジブがスライドの垂直面に密着するように、ネジbはネジaの列のわずかに外側の列に配置されています。

図1581
図1581。

図1581は、旋回フレームのスライドウェイがフレーム内部に埋め込まれるのではなく、外側に突き出ている場合の同様の構造を示している。

図1582
図1582。

図1582はプラット・アンド・ホイットニー社のプレーナーヘッドの構造を示しており、旋回ヘッドは中央のピンを支点として回転し、ボルトで固定されるのではなく、ナットがスイングフレームの前面に突き出ているため、以下のように構成されている。

サドルに設けられた円形のアリ溝凹部には、旋回ヘッドまたはスイングフレームの対応するアリ溝突起が嵌合し、両者はその位置で止めねじaによって固定される。さらに、サドルの上端bは、アリ溝の中心を中心とする円弧状になっており、クランプを用いて旋回ヘッドをサドルに固定する。このクランプはボルトによって旋回ヘッドに固定され、旋回ヘッドと共に揺動する。このように、旋回ヘッドは上端と中心の両方でサドルに固定されるため、より安定した支持が得られる。

ツールボックスは垂直スライダーを支点として回転し、図1573のボルトnによって調整された位置に固定されます。ツールボックスを回転させる目的は、成形機に関して説明したように、垂直面を切削する際に、後退ストロークでツールを持ち上げて切削面をクリアできるようにするためです。

図1583
図1583。

アメリカの慣習では、ツールエプロンは2つのジョーの間で回転し、横方向の動きを防止し、遊びをなくします。[I-411]または、図 1583のテーパーピボットピンb の摩耗から生じる可能性のある動きの損失を解消するために、エプロンはaのように面取りの上に収まり、座面に落ちるときに引き下げられ、b上で失われた動きを吸収します。

図1584
図1584。

図1585
図1585。

aの面取りは、エプロンとジョーの間に摩耗が生じた場合でも、エプロンの横方向の動きを防ぎます。ただし、この面取りに加えて、図 1584の上面図では2 つの垂直面取りcが使用される場合があります。イギリスの慣習、特に大型のプレーニングマシンでは、図 1585のように、エプロンがツール ボックスの外側を包み込むように、またはフィットするように作られることがあります。これは、ベアリングをできるだけ広く広げ、それによってピボット ピンの遊びや摩耗の影響を軽減し、図に示すようにツール ポストまたはホルダーをツール ボックスの最外縁に設定できるようにするためです。

ツールエプロンはツールボックス内の座面にできるだけしっかりと固定されることが望ましい。図1585のように、エプロンをできるだけ後ろに回すと、この端はより効果的に固定される。なぜなら、その場合、エプロンの重量のほぼすべてと、ツールとそのクランプの重量がエプロンを固定する働きをするからである。一方、図1573のmのように、ピボットがより前方にある場合は、ツールポストとツールの重量のみがエプロンを固定する働きをする。

図1586
図1586。

小型のかんな盤では、図1586のように2本の工具ポストを備えた補助エプロンを設けると非常に便利です。これにより、同じ寸法の複数の部材をかんな加工する際に、一方の工具を荒削りに、もう一方の工具を仕上げ加工に使用できます。工具間の間隔は加工物の幅よりも広くする必要があります。そうすることで、荒削り工具が切削を終えるまで仕上げ工具が作動しなくなります。

荒削り工具が鈍くなった場合は、研磨した後、最後に荒削りした際の刃先と同じ位置に調整し、仕上げ削りの量を以前と同じにするようにする必要があります。

このシステムの利点は、仕上げ工具が頻繁に交換されることなく多数の部品を仕上げることができるため、部品ごとに切削位置を調整する手間が省けることです。そのため、最初の部品に必要な測定以外に追加の測定を行うことなく、すべての部品を同じ寸法に確実に加工できます。一方、工具を1つだけ使用すると、荒削りですぐに刃が鈍くなり、仕上げ加工に必要な滑らかさが得られないため、より頻繁に研磨して研ぎ直す必要があり、仕上げ加工ごとに正確に位置を調整しなければなりません。このような2つの工具を備えたエプロンは、大きなナットを削るなどの作業に特に有効で、作業時間を半分に短縮し、より正確な仕上がりを実現します。

図1587
図1587。

一部のプレーナー、特にジョセフ・ウィットワース卿が製作したものでは、旋回式工具ホルダーが作られており、ストロークの両端で切削工具が半回転するため、プレーナーテーブルの両方のストロークで切削に使用できる。この目的を果たす装置を図1587に示す。工具保持ボックスはピンaを中心に回転し、に取り付けられている。[I-412] これは、上端に図示のプーリーを備えたシャフト上のウォームによって作動する円形ラックまたはウォームホイールの一部であり、このプーリーを作動させることにより、作業台の各ストロークの終わりに回転の一部が、ツールボックスに示されている2つのツールのうちの1つまたは両方が切削を行う位置に移動されます。このように2つのツールは背中合わせに配置され、ツールボックスを右に移動すると前方のツールが位置に移動し、左に移動すると後方または右側のツールが切削位置に移動し、もう一方のツールはワークから離れた位置に持ち上げられることは明らかです。

1つの工具を回転させる方法、または2つの工具を使用して両方のストロークで切削する方法に対する反対意見は2つあります。1つ目は、工具を正しく設定するのが難しいこと、2つ目は、この装置は垂直面や傾斜面には使用できないこと、つまり、作業台の表面にほぼ平行な面にしか使用できないことです。

図1588
図1588。

図1589
図1589。

図1588と図1589は、ワシントン海軍工廠の大型プレーナーのスライドヘッドを表しており、断面図である図1589は、図1588の線x xに沿って描かれている。c はクロスバー、 sはサドル、fはスイングフレームまたはフィドル（一部の用語ではそう呼ばれる）、s′は垂直スライダー、 bはツールボックス、aはエプロンである。

クロススライダーの摩耗は止めねじaによって吸収され、垂直スライドの摩耗はねじbによって吸収される。

図1590
図1590。

ベッドやクロススライドに対して角度のある面を削る際に必要となる、スイングフレームf上に設定するための円の度数の目盛りは、サドルの面にマークされており、ポインター ( f、図 1578 ) はスイングフレームの端に固定されています。スイングフレームが垂直のとき、ポインターは目盛りの付いた円弧上の 90° の位置にあり、これは一般的にイギリスの慣習に合致しています。しかし、アメリカの慣習では、 図 1590のようにスイングフレームの端に目盛りをマークするのが一般的で、スイングフレームが垂直のときにポインターがゼロ点oの位置にあり、目盛りは図のようにスイングフレームの端にマークされ、ゼロ線o はサドルの端にマークされています。

イギリスの慣習では、スイングフレームは垂直なときに中立位置またはゼロ位置にあるとみなされ、すべての角度はこの垂直なゼロ線から測定されると想定されています。したがって、目盛付き円弧上の、作業対象物の垂直線に対する角度に相当する位置に基準点を設定すれば、正しい結果が得られます。

図1591
図1591。

図1592
図1592。

したがって、図1591 （ 『アメリカン・マシニスト』誌より）では、ポインターは40°に設定され、面取り面はマークされた垂直面に対して40°の角度で切削されます。しかし、図1592のようにヘッドに目盛りが付けられ、プレーナーテーブルの面がゼロラインoとみなされる場合、スイングフレームは30°に設定する必要があります。[I-413] 図に示すように、通常の垂直位置または中立位置からずれており、面取り面は垂直線から 50°、水平線から 40° の角度になっているため、オペレーターは、図面に垂直なゼロ線または水平線からの角度の度数がマークされているかどうかを考慮する必要があります。

図1588を再度参照すると、ツールポスト用のスロットはエプロン全体に完全に伸びているため、ツールポストはツールボックスの幅内の任意の必要な位置に設置でき、ツールまたはツールホルダーを、図1590のように固定ボルトを使用する場合よりもツールボックスの端に近づけて設置できます。固定ボルトは邪魔になるためです。

図1593 図1594
図1593。 図1594。

これは主に、工具で深い垂直切断を行う必要がある場合に重要であり、その場合は、切断時の圧力で工具の先端が曲がったり跳ね上がったりしないように、工具の先端をホルダーにできるだけ近づけておくことが重要です。

図1585に示され、それに関連して言及されているように、エプロンが工具箱の外側を包み込むと、工具またはホルダーはヘッドの端により近い位置に保持され、したがって作業対象にさらに近づくことができる。

図1595
図1595。

図1596
図1596。

図1595と1596は、図1588のヘッドの中心を通る断面側面図と上面図を示しており、自動送りトラバース機構と垂直送り機構が明らかになっている。送りトラバースの場合、送りねじ（m、図1588）は送りナットnを貫通する。垂直送りの場合、送りロッド（n、 図1588 ）はpで一対のベベルギアを駆動し、このベベルギアはqで別の一対のベベルギアを駆動する。このベベルギアのうちの1つは、垂直送りねじを貫通するスピンドルに固定され、止めねじeによって固定されている。この構成の目的は、自動垂直送りが作動中に工具または旋回フレームs′が何らかの障害物に遭遇した場合、止めねじeが滑り、送りが停止し、 pまたはqのギアの破損を防ぐことである。送りねじはs′の上部にねじ込まれている。eの位置にあるピンは、工具箱を斜めに回転させるための支点となるピンです。

図1597
図1597。

図1598
図1598。

クロスフィードスクリューとフィードロッドを駆動する機構は、上面図（図 1597）と側面図（図 1598）に示されています。ここで、 aは垂直方向に動作し、ベルトシフトギアを駆動するストッパー（図 1558のストッパーrに対応）から駆動されるロッドです。aにはスリーブ bがあり、これがロッドcを駆動し、c がフレームdを駆動します。このフレームは、クロスバーcに固定されたスタッドを支点として回転し、 eのナットで固定されています 。フレームd には爪fとgがあり、f はギアhに噛み合い、ギア h はフィードロッドに固定されたピニオンn を駆動します（図 1598）。一方、g はギアkを駆動し、ギア k はフィードスクリューに固定されたピニオンpを駆動します（図 1588）。

図1599
図1599。

[I-414]送り機構は、次のように作動させたり停止させたりします。爪gおよび fと同じシャフトまたはピン上に、 図 1599に示す舌状部tが固定されています。この舌状部 t の端部は楔形になっており、プレートv内にそれに対応する形状の座部があります。プレートv の円筒形のステムは、 dに設けられた凹部に挿入され、螺旋状のバネに囲まれています。このバネは、 v を凹部から外側に押し出すように作用します。

図に示す位置では、tの端がvの溝に収まっており、ばねの圧力によってt が静止し、爪g が歯車hの歯にかみ合わないようになっています。しかし、爪gに固定されているハンドルwを上に引くと、tは下方に移動し、 vの溝から外れ、爪gの上端が hの歯にかみ合い、ロッドaが上方に動く間、矢印の方向に作動し、ピニオンnを作動させて垂直送りを一方向に動かします。ロッドaが下方に動くと、爪g はhの歯の上を滑ります。爪の端がこれらの歯の上を滑るのを防ぐものは、らせんばね以外には何もありません。垂直送りを反対方向に作動させるには、ハンドルwを下方に押し下げ、爪の下端x がhの歯にかみ合うようにします。

プレーナーのベッドとテーブル。—小型プレーナーのベッドの一般的な形状は図1557および1558のようであり、大型のものは図1563に示すような形状である。

これらのベッドのVガイドウェイが真っ直ぐで正確であること、そしてプレーナーテーブル上の対応するガイドがベッドのガイドウェイに正確に適合することが最も重要です。そのため、可能な限り最高の精度を得るには、まずベッドのガイドウェイを正しく加工し、次にテーブル上のガイドウェイをベッドを使ってテストしながら適合させる必要があります。

これらのガイドとガイドウェイの角度は、最小サイズのプレーナーでは約60°、最大サイズのプレーナーでは約110°の範囲です。ただし、角度がどのようなものであっても、摩耗によってテーブルの嵌合が損なわれないように、すべての角度が完全に等しくなければなりません。

しかしながら、これに加えて、ガイドの両側が同じ高さになっていることが重要です。そうでなければ、たとえすべての角度が等しくても、テーブルは収まりません。

図1600
図1600。

図1601
図1601。

例えば、図 1600においてすべての辺が等しい角度であるが、辺e が点線eまで削られていると仮定すると、テーブルのすべての重量が辺aにかかり、さらに、テーブルはガイドウェイ内で揺れる可能性がある。なぜなら、テーブルの幅の中央xの右側でテーブルの総重量と切削圧力の合計が最大になり、送りが右から左に行われると、図 1601 に誇張して示されているようにテーブルがずれるからである。これは、重量によってガイドgがガイドウェイに押し下げられ、ガイドhがわずかに持ち上がり、片側では全くはまらなくなり、もう一方の側では点pで最も重い荷重がかかるためである。したがって、これらのガイドとガイドウェイの削り出しと取り付けには細心の注意が必要であり、その手順については、「プレーナー作業の例」および「プレーナーの組み立て」のそれぞれの項目で説明されている。

設計によっては、ベッドとテーブルにV字型のガイドウェイが1つだけ設けられ、テーブルの反対側は平らな面で支えられているものもあれば、テーブルが2つの平らなガイドウェイで支えられているものもある。

前者については、V と[I-415] 平面ガイドは、摩耗によってテーブルが均等に下がるように、 V字型ガイドと適切な比率で設計されていなければならない。そうでないと、クロススライドと平行でなくなり、加工物の幅全体にわたって厚みが不均一になってしまう。

図1602
図1602。

図1602に示されている2番目のものには、いくつかの欠点がある。

図1603
図1603。

したがって、 a、 b、e、fのように、それぞれの止めねじで設定された 4 つのギブがある場合、摩耗を吸収するために設けられた手段自体が、ベッドをずれさせる手段となり、テーブルのスロット（したがって、これらのスロットに適合するチャック）がテーブルの移動線上になくなり、これらのチャックに依存するワークが正確でなくなります。これは、図 1603の a、bのように、2 つのエッジのみで摩耗を吸収することで回避できますが、この場合、摩耗のためにeとfのベアリングが最終的に機能しなくなります。

例えば、切削工具の圧力がテーブルを矢印jの方向に押し出す傾向があり、 aと fの面がその推力に抵抗し、両方とも摩耗するとします。しかし、テーブルにかかる応力が矢印kの方向である場合、bとe の面が両方とも摩耗します。そのため、テーブル スライドの間隔は大きくなりますが、ベッド スライドウェイの間隔の摩耗は少なくなり、ガイドウェイの内側の縁で嵌合を維持できなくなります。さらに、フラット ガイドウェイの場合、テーブルはスライドの摩擦以外に抵抗するものがないため、非常に簡単に横方向に移動しますが、Vガイドの場合は、横方向に移動するにはテーブルが持ち上がる必要があります。そのため、テーブルはしっかりと所定の位置に留まり、その重量によって横方向の動きが抑制されます。

実際には、プレーナーテーブルやベッドのガイドとガイドウェイの摩耗は両端で最も大きいことが分かっており、その理由は以下のとおりである。

図1604
図1604。

図1604はプレーナーテーブルの上面図であり、切削工具はtの位置にあると仮定し、駆動ギアがgの位置にあり、テーブルを矢印aの方向に押し付け、抵抗がtの位置にある場合、テーブルは矢印b とcの方向に回転する傾向があります。工具がテーブル幅の中央の反対側、つまりfの位置にある場合、テーブルは矢印dとeで示される反対方向に回転する傾向があり、その結果、スライドの端部に最も大きな摩耗が生じます。

送り動作が機械の右側に配置されているため、オペレーターは機械の右側のxの位置に立ち、テーブルの右側から切削を開始します。したがって、ワークがテーブル幅の中央に配置されない限り、摩耗は矢印bとcの方向に最も多くなります。

プレーナーのベッドやテーブルのガイドウェイとガイドの取り付け方法は、組み立て例に示されている。

図1605
図1605。

しかし、それらをテストする非常に良い方法は次のとおりです。図1605では、両端g、hが削られた板があるとします。プレーナーのガイドウェイの不正確さの結果として、端gは丸みを帯び、端hはくぼんでいます。この板は、プレーナーのテーブル上に、プレーナーが削られたときの位置で置かれているとします。

図1606
図1606。

さて、図1606のようにプレーナー上で裏返したとしましょう。丸みを帯びたエッジは、プレーナーテーブルの右側ではなく左側に位置するため、そのエッジを新しい位置で再度プレーナー加工すると、長さ方向に丸みを帯びるのではなく、くぼんだ形状になります。したがって、プレーナーテーブル上で裏返したときにプレーナー加工されたエッジが真直ぐに見える場合、 プレーナーのV軸は真直ぐであることは明らかです。なぜなら、テーブルは一方向に直線的に移動するからです。この直線方向は、工具の横送り方向と平行でない、つまりプレーナーテーブルの表面に平行でないワークのすべての表面の真直度に影響を与えます。

プレーナーテーブル。—プレーナーのテーブルのガイドが過度に摩耗しないようにするには、ガイドを十分に潤滑しておくことが不可欠です。しかし、テーブルが短いストロークで動作し、長時間かかる作業を行う場合、これは難しい問題です。その場合は、プレーニング作業を中断し、ワークを後退させてベッドのガイドウェイを露出させ、清掃および注油する必要があります。

作業物がクロススライドの下を通過しないことがよくあるため、その場合は、作業物を移動路から持ち上げて、[I-416] 適切な給油が不可欠です。潤滑が不十分だと、ガイドやガイドウェイが互いに引き裂かれたり、一般的に「切断」と呼ばれる現象が頻繁に発生するからです。

プレーナーVまたはガイドウェイに油を注ぐために一般的に用いられる手段は次のとおりです。ガイドウェイの上部には小さな溝 g g（図1609）が設けられ、下部には溝xが設けられています。テーブル上のガイドには、図1607のaに示す形状のピボット式振り子が配置されるポケットまたはスロットが設けられています。各振り子は、油が溜まっている溝xの底まで下降し、両側に凹部eが設けられています。この凹部eは、図の右側のエッジビューにも示されています。

図1607
図1607。

図1608
図1608。

振り子には長いスロットが設けられており、テーブルの動きが反転したときに振り子が回転して反対方向に引きずられるようになっています（図 1607参照）。振り子がベッドの溝xの底を引きずると、その中に含まれるオイルが持ち上げられ、矢印で示すように振り子の側面を伝って、テーブル ガイドの表面に設けられた溝 (図 1608のhで示す) に入ります。ここで、v′はテーブル ガイド、 v はベッド内のガイドウェイ、g はオイル溝 (断面図、図 1613参照)、x はベッドvの底にあるオイル溝、h は振り子が持ち上げたオイルを受け取るオイル溝です。

テーブルガイド上のオイル溝hは、ベッドのVガイドウェイの溝gに合流するため、溝gはオイルで満たされます。しかし、テーブルの端が通過してベッドvが 露出すると、オイルは溝gからガイドウェイの側面を伝って流れ出し、テーブルのストロークが振り子によってオイルがオイルウェイhに沿って十分に押し出される限り、常に一定の潤滑が行われます。テーブルが反転すると、振り子が回転してオイルを溝またはオイルウェイh′に持ち上げます。

図1609
図1609。

図1610
図1610。

ニューヨークのヒュー・トーマス氏が発明した、もう一つの優れた給油方法が図1609と1610に示されています。図中、pはV字型の給油ロールまたはホイールを表し、V字の形状に対応しています。このロールは、濃いジグザグ線で示されているように、綿の芯または編み紐で編まれており、ベッドvのポケットに設置されたボックスc内で垂直方向にスライドできるフレームfに取り付けられています。ボックスcにはオイルが入っています。ネジsによってロールpがテーブルVの表面に接触するように設定され、テーブルが移動するにつれてロールとVの間の摩擦によってロールが回転し、オイルが巻き上げられてテーブルVの表面全体に潤滑されます。オイルに混入する可能性のある埃などはボックスc の底に沈殿し、ボックスcは時々清掃することができます。この場合、オイルはオイル溝（h、図1608 ）に供給されるだけでなく、 V字型の溝にも広がります。しかしながら、オイル溝hは、オイルが蓄積してベッドのV字型の溝に沿ってオイルが分布するのを助けるように設計することが望ましいです。

この給油方法は、R. Hoe & Co.社製の大型で重量のあるプレーナーの一部に採用されており、ガイドとガイドウェイを清潔で光沢があり、十分に潤滑された状態に保つという点で、非常に優れた効果を発揮することがわかっています。

図1611
図1611。

トーマス氏は、大型プレーナー用の強制オイル循環システムも特許取得しています。このシステムでは、図1611のポンプpが、セラーc （通常はプレーナーベッドの両端に設けられています）からオイルを吸い上げ、 V字型の溝の側面まで伸びるパイプを通してオイルを供給することで、一定のオイル流量を確保します。ポンプの下部にあるリザーバーは、オイル中の汚れなどがポンプに入る前に沈殿する役割を果たし、プレーナー機構の任意の場所からポンプを操作できます。強制循環には振り子も使用されます。

加工物は、直接またはチャック装置を介してプレーニングマシンのテーブルの上面に固定されるため、テーブルには、加工物またはチャックを固定するためのボルトやその他の器具を受け入れるための穴や溝が設けられていなければならない。

ボルトの頭部を受け入れるために、テーブルの全長にわたってT字型の溝が設けられており、さらに、後述するように短いT字型の溝が設けられている場合もある。

テーブルには、受けストッパーやその他の同様のチャッキング装置を取り付けるための、丸穴または角穴が設けられている。

図1612
図1612。

図1612には、 T溝と、テーブルを完全に貫通する円形の穴a、b、c、d、eの列を備えたテーブルの断面図が示されている。そのため、これらの穴は、 Vガイドやラックに汚れが落ち込むような位置に配置してはならない。[I-417] 穴や溝は、米国では通常小型のかんな盤に使用され、時には大型のかんな盤にも使用される。

穴から土や細かい切削屑などがV字ガイドウェイに入り込む可能性があることは明らかです。特に、錬鉄や鋼材を滑らかに切削するために工具に水を使用する場合は、この傾向が顕著になります。これを回避するため、図1613に示す構造が採用されています。

図1613
図1613。

図1613は、テーブルとベッドのガイドウェイの1つの部分を示しています。テーブルVの両側には、突出したリブb、cを残す溝が切られており、穴（図1612 ）を通過する水、油、または汚れは、これらの点b、c （図1613）から落ちてガイドウェイから排出されます。一方、落下する塵は、翼b、cによってVから排除されます。

図1614
図1614。

図1614に示すように、プレーナーテーブルの加工能力は、補助的な短いテーブルを2枚取り付けることで向上させることができます。プレーナー加工における使用例をいくつか示します。これらの補助テーブルは、 aの位置で止めねじによってメインテーブルに固定され、特にテーブル幅が支柱間の幅よりもかなり狭いプレーナー加工機において、さまざまな作業に非常に役立つことがわかっています。

図1615
図1615。

図1615は、大型プレーナーに用いられる正方形の穴とT溝の配置を示しています。正方形の穴はテーブルに鋳造されており、テーパープラグまたはストッパーを受け入れるためにわずかにテーパー状になっています。これらのストッパーには、加工物が当接したり、後述するように楔として押し当てたりすることができます。図中のsは、これらのストッパーの1つを示しています。

図1616
図1616。

図1616に示すように、 T字型の溝f 、 g 、 hはボルトの頭部を受け入れるためのものです。ボルトの頭部は角a、bが丸みを帯びており、頭部の下の四角形の対応する対角の角cも丸みを帯びています。そのため、頭部の幅は溝の幅よりわずかに小さく、スロットに挿入した後、矢印の方向に4分の1回転させると、頭部の翼部がT字溝の凹部の下を通過します。これは、ボルトが所定の位置にある状態での溝の断面端面図である図1617に示されています。eとfの四角い角は、ボルトナットを締め付ける際にボルトが4分の1回転以上回転するのを防ぎ、ナットを1回転緩めると、ボルトを4分の1回転させて溝から引き抜くことができます。

図1617
図1617。

これらのスロットはボルトヘッドを受け入れるため、縦方向のT溝と同じ目的を果たしていることは明らかであり、したがって省略できると思われるかもしれないが、テーブル幅全体にわたってボルトの位置を調整できることは非常に便利であり、縦方向の溝のみを使用する場合はそれができない。実際、縦方向の溝が[I-418] 短い横方向の溝が有利に働く場合、溝が加工物で覆われてしまうことがあり、また、大型プレーナーが一般的に行う幅広い作業においては、加工物のサイズや形状に合わせてテーブル上のボルトを配置するためのあらゆる手段が望ましい。

図1616に示すボルトヘッドの形状は、縦溝にも横溝にも同様に適用可能であり、ワークが縦溝の端部を覆っていてもボルトを挿入できることは明らかである。

図1612の丸穴a、b、cなどは、四角い穴よりもテーブルの強度を損なうことが少なく、効果も同等であるため、好ましい。丸穴は平行にドリル加工およびリーマ加工されているため、適合するプラグを任意の距離まで通すことができる。一方、四角いプラグはテーパー状になっているため、穴に押し込む必要があり、長さの異なるプラグを使用する必要がある。そのため、所定の位置に置いたときにテーブルからの高さが異なり、さまざまな高さの作業に適している。どのような種類の穴を使用する場合でも、テーブルの長手方向と横方向の両方に一直線に並べる必要があることは明らかである。そうしないと、テーブルの下に配置して強度を高めるリブrの邪魔になるからである。

縦方向の溝は、 Vガイドおよびガイドウェイと一直線になるように削り出されており、溝にはめ込まれるチャック装置がテーブル上で正確に設置されていることを確認できるようになっている。

図1618
図1618。

例えば図1618では、長手方向の溝に嵌合する突起部を有するアングルピースaが示されている。頭部が見えるネジは、溝の拡がった部分にあるナットに貫通して挿入され、ネジを操作することでaがテーブルに固定される。aの垂直面は平面に加工されているため、シャフトsなどのワークピースは、クランプ pなどのクランプ、あるいは他の保持装置によってaに固定されると、テーブルと一直線上に配置される。aのようなアングルピースは、ワークの形状やサイズに合わせて、長さや高さが異なるものが作られる。

図1619
図1619。

プレーナー加工機のテーブルの中には、スピンドルにフェザーウェイやスプラインを切削するために、中心にV溝が切られているものがあり、そのチャッキング方法は図1619に示されています。しかし、これは良い方法とは言えません。ボルトやプレートによってシャフトが曲がってしまう可能性があり、スピンドルをクランプから外すと、加工物に切削された溝が真っ直ぐにならないからです。ただし、プレーナー加工の例に関連して、このような加工物を適切にチャッキングする方法を説明します。

プレーナーテーブルの丸穴には、いくつかの種類のプラグまたはストッパーが使用されるが、最も単純なものは、単純な円筒形のプラグまたはストッパーである。

図1620
図1620。

図1620は、ねじbを備えたストッパーを示しています。ステム aは丸穴に嵌合し、ねじを操作してワークに押し付けます。図示のようにねじを斜めに配置することで、その圧力によってワークがプレーナーテーブル上に押し下げられる傾向があります。

図1621
図1621。

同様のストッパー（バンターねじs、図1621参照）を縦方向のスロットに用いることができ、そのフック形状によりスロットへの挿入および取り外しが容易になる。状況が許せば、これらのねじをワークに直接取り付けることもできるし、図示のように、ねじとワークの間にくさびwを挟むこともできる。

図1622
図1622。

図1622は、小型のプレーナーで使用されるプレーナーチャックの一種で、一般にプレーナーセンターと呼ばれています。aは、ラグlでプレーナーテーブルにボルトで固定されたベースまたはフレームです。bには、ライブセンターdと呼ばれるものを取り付ける固定ヘッドがあり、cは、旋盤の心押し台に似た、デッドセンターを取り付けるヘッドです。fは、エッジにウォーム歯があり、ウォームgによって操作されるインデックスプレートです。sには、端にインデックス穴用のピンが付いたスプリングがあります。このピンを必要な穴の円の反対側に移動させるには、sをaに固定しているボルトを 緩め、sを必要に応じて移動させます。ライブセンターdには、ワークまたはマンドレル保持ドッグを固定するためのクランプがあります。ヘッドcは図のように分割されており、分割部の片側の金属にねじ込まれたボルトhによってaの表面に保持されています。

多角形は、ワークをセンター間に置き、多角形の各辺が連続して削られたり形作られたりした後、gによって回転させることで削ることができることは明らかである。[I-419] 側面の数は、インデックスプレートの回転量によって決まる。

図1623
図1623。

図1623は、ロールなどの円筒形ワークを保持するための便利なチャックを示しています。ベースはeで分割されており、ボルトとナットdによってVブロックaをしっかりと固定できます。b とcはVブロック aの高さを調整するためのネジです。fはチャックをプレーナーテーブルに固定するためのボルトで、 gはワークwをブロックaに固定するためのキャップです。このチャックは、テーパー加工だけでなく平行加工にも対応できることがわかります。

図1624
図1624。

図1624は、加工物を支えたり、梱包したり、作業台に固定する位置に調整したりするのに便利なチャッキング装置を示しています。図から明らかなように、aの部分にある中空の座面により、テーブル上に安定して設置でき、ネジによって簡単に高さを調整できます。また、図1625に示すように、コネクティングロッドストラップなどの加工物のジョー間に挟んで支え、工具の切削圧力によってジョーが跳ね返って閉じるのを防ぐこともできます。

図1625
図1625。

図1626
図1626。

この目的のためのもう一つの非常に便利な装置が図 1626に示されています。これは、一対の逆さのくさびで構成されており、一方のくさびがもう一方のくさびにアリ溝で嵌め込まれ、ねじで端を回転させて操作します。目的は、2 つのジョーを適切な距離に離して保持し、プレーナーバイスのジョーの圧力によってジョーが閉じるのを防ぐことです。図 1625の装置は、ジョー間で面取りされていないワークに最も役立つことは明らかです。なぜなら、図 1626の装置 は、真円でない粗加工の場合、ワークを内側の面で真円にしようとする傾向がありますが、外側の面では真円でない可能性があり、くさびを取り外すとジョーが再び跳ね返り、逆さのくさびが所定の位置にある間に行われたワークは、取り外されたときにはもはや真円ではなくなってしまうからです。

図1627
図1627。

図1627は、螺旋状の切削を可能にするセンターチャックを示しています。この設計の原理は、ワークが移動しながら回転することであり、これは次のように実現されます。

機械のベッド上のテーブルの横にはラックa aがボルトで固定されており、そこにピニオンbが噛み合っている。ピニオン b はベベルギアcと同じシャフトに固定されており、ベベルホイールdと噛み合っている。dと同じシャフトにはフェースプレートeがあり、 dとeが固定されているスピンドルには センターがあるため、プレートeは旋盤のフェースプレートに相当する。fはb とcを支えるシャフトのベアリングであり、g はeとdが固定されている スピンドルを支えるベアリングである 。hはねじとセンターを支える標準であり、 iで示されており、旋盤の心押し台に相当する。kはベアリングf とgおよび標準hを支えるフレームまたはプレートを表す。l はk がボルトで固定されている平削り盤のテーブルを表す。テーブルlの往復運動により、ピニオンb がラックa a上で回転する。ピニオン bはcを回転させ、その動きをdに伝達します。図に示すように、ワークwはセンター間に配置され、eと連動して回転します。テーブルkが一方向に回転しているときはワークwも一方向に回転し、テーブルの動きが逆方向になるとワークwも逆方向に回転します。したがって、ツールポストに取り付けられた工具は、ワークに螺旋状の溝を切削します。

異なる螺旋状の溝やねじれを切削できるようにするには、 cとdの代わりに異なるサイズのホイールを用意するだけでよく、それによってeの回転数、ひいてはワークwの回転数をbの回転数に対して増減させることができます。あるいは、同じことですが、テーブルの移動量を一定に保つか、またはスタッドを取り付けて変速ギアを使用できるようにすることもできます。

図1628
図1628。

図1628および1629は、オハイオ州コロンバスのジョン・H・グリーンウッドによって設計および特許取得された汎用プレーナーチャックを示しており、通常の平面だけでなく、凹面や凸面も、一般的なプレーナーの横送りでプレーニングできる。

チャックのベースlは、通常の方法でプレーナーの作業台にボルトで固定されます。[I-420]

ワーク保持フレームまたはバイスは、円形面の場合、ベースにo、 oで枢動し、 eにジャーナルベアリングを持つギブドヘッドdによって支持されます。ワークは、固定ジョーbまたはb′ (オプション) と、bまたはb′のいずれかに面することができる可動ジョーc ( cを回転させることによって) の間に保持されます。ここで、チャックが切削工具を通過する際に、ワーク保持フレームの端iが持ち上げられ、ワークのその端が水平面より上に持ち上げられるとします (ワーク保持フレームはもう一方の端で枢動点o、o を中心に回転します)。この場合、工具は明らかに凸面を切削します。あるいは、切削中にワーク保持フレームの端iが下げられると、工具は凹面を切削します。

図1629
図1629。

端iは次のように上下します。ヘッドdは、図 1629のバーg に摺動するようにギブによって調整されます 。このバーは、プレーナーベッドにpで固定されています。したがって、プレーナーテーブルとチャックが移動すると、d はバーgに沿って摺動します。このバーがプレーナーヘッドの長さに対してある角度で固定されている場合、d は同じ角度で移動し、プレーナーテーブルの移動方向に従って移動すると、ワーク保持フレームの端i が(運動の中心としてo、oから) 上下します。

図1629において、プレーナーテーブルが後方または非切削ストロークで移動していると仮定すると、ヘッドdはバー gの懸架点pに向かって移動し、進行するにつれて徐々に下降するため、ワーク保持フレームの端iが下がり、湾曲リンクが湾曲した動きでツールの下を通過することになります。あるいは、テーブルが切削トラバース上にあると仮定すると、テーブルが移動して切削が進むにつれてヘッド dが上昇し、ツールによって切削される表面は凹面になります。

ここで、バーgが角度をつけて固定され、その端、つまりプレーナーの後端側が、図1629のようにテーブルから離れるのではなく、テーブルに向かって傾いていると仮定します。すると、切削トラバースヘッドd上で、切削が進むにつれてワーク保持バイスまたはフレームの端i （図1628）が下がり、その結果、ツールは凸面を削ることになります。

このように、 gが固定される角度の方向によって、平面が凹面になるか凸面になるかが決まります。そして、凹面や凸面の量は、gがプレーナーテーブルに対して設定される角度の量によって決まります。

チャックが曲面を削る必要がない場合は、バー gは完全に省略され、チャックはテーパー加工のための追加機能を備えた通常のチャックとなる。

したがって、テーパー加工の場合、ワーク保持フレームは、チャックのベースに対して必要なテーパー量に対応する量だけ平行からずらして設定することができ、図示のセグメントラックに噛み合うギアmによって、片端で（最も都合の良いように）上下させることができます。ワーク保持フレームは、セットボルトによって調整された位置に固定されます。

平行平削りのためにワーク保持フレームを平行に設定するには、固定ピンを使用します。このピンが所定の位置にあるとき、フレームはベースと平行になります。

このチャックは頑丈な構造で、各種調整も迅速かつ容易に行えるため、一般的なプレーナーチャックにはない幅広い能力と利便性を備えている。

プレーナーベッド― 旋盤やプレーナーベッドのような長い鋳物の場合、ワークをプレーナーテーブルにセットする際には細心の注意が必要です。ワークは自重でねじれたり曲がったりするため、テーブル上にきちんと置かれているように見えても、かなりのたわみやねじれが生じる可能性があるからです。これを避けるためには、鋳物が各支持点で均等な圧力で支えられていることを確認する必要があります。このような作業では、土台や脚に接する面を最初にプレーナー加工する必要があります。

したがって、図1630の鋳造品が旋盤用シャーを表していると仮定すると、旋盤の脚をボルトで固定する面fを最初に平削りする必要があり、チャッキングの方法は次のとおりです。

図1630
図1630。

図 1630に示すように 、ベッドは 2 つのくさびaによってバランスが取られており、ベッドの両端に 1 つずつ配置され、ベッドが水平になるようにくさびの位置が調整されます。次に、ベッドの面 (面d ) と一致する線が各くさびの上面に引かれます。次に、ベッドの両側にくさび ( b、c ) がそれぞれベッドにちょうど接するまで挿入され、ベッドの表面と一致する線が上面に引かれます。次に、くさびbがベッド a の重量から 解放されるまで押し込まれ、その上面に 2 番目の線が引かれます。次に、くさびを最初の線まで引き戻し、ベッドの反対側のくさびがa の重量から解放されるまで押し込まれ、そのくさびの面に 2 番目の線が引かれます。反対側の端にあるくさび（c）も同様に打ち込んで引き抜き、2本の線で印を付けます。次に、4つのくさび（b、c、およびベッドの反対側にある対応する2つのくさび）を引き抜き、それぞれの表面に2本の線（図1631のa、b）を付けます。これらの2本の線の中間に3本目の線（c ）を描き、線cがベッド表面と一致するまで4つのくさびすべてを打ち込みます。この時点で、ベッドは4つのすべての点で均等に支えられているとみなすことができます。[I-421] ポイント。ベッドをひっくり返すと、表面fは、何の詰め物もなしにテーブルの表面に置かれることになります。なぜなら、それらは真直ぐになるからです。

図1631
図1631。

もう一つの優れた方法は、ベッドを3点で支えることです。片方の端に2点、もう片方の端に1点を置き、4つの角すべてを均等に詰め込むのです。

このような加工物の表面が平らに削られているかどうかをテストするには、次の手順を踏むことができます。

図1632
図1632。

図1632に示す面eを検査するとします。この面は図に示す位置で平面加工されており、鋳造品を反転させて面eが垂直になるようにします（図1632参照）。次に、平面加工機の工具台に工具を取り付け、ベッドを平面加工機のテーブルの両端で工具の先端が面にちょうど接触するように調整します。そして、平面加工機のテーブルを動かして、工具の先端をベッドの中央で試します。面eが真円であれば、その中央でも両端でも工具の先端がちょうど接触するはずです。

工作機械のベッド（例えば、プレーナーベッドやテーブルなど）のVガイドおよびガイドウェイを平面加工する際には、細心の注意が必要であり、その手順は以下のとおりである。

図1601に示すように、ベッドから始めると、ガイドウェイの側面はすべて同じ高さかつ同じ角度でなければならないことが示されており、この点をテストする優れた方法は 次のとおりである。

図1633
図1633。

図1633では、 aにベッド内のVガイドウェイをテストするための雄ゲージ、 bにテーブル上のVガイドウェイをテストするための雌ゲージが示されています。これら2つのゲージは、正確な角度と幅で精密に作られており、可能な限り正確に嵌合されています。誤差が見つかった場合は、一方のゲージを他方のゲージでテストするか、ガイドとガイドウェイのそれぞれの面に定盤を適用することによって修正されます。それぞれのゲージの表面cとdはV面と平行に作られています。これは、後述するように重要な点です。雌ゲージbは、テーブル上でテストする際に上下逆になっていることは明らかです。

図1634
図1634。

図1634のベッドガイドウェイの側面e、fを検査する必要があるとします。ゲージは矢印の方向に引いて、eとfの側面のみに接触するようにします。ゲージの上に水準器を置くと、eとfの2つの面の高さが等しいかどうかがわかります。他の2つの面を検査するには、ゲージを反対方向に引く必要があることは明らかです。

このテストは、 Vをゲージに取り付ける際に適用する必要があります。たとえば、ゲージを適用してガイドウェイに収まるようにしたときに、2 つの外側の角度e、gが支えているのに、2 つの内側の角度がゲージに全く接触していないとします。この場合、このテストによって、 eまたはgを切り取って修正する必要があるかどうかを判断できます。ゲージをどちらの方向に引っ張っても水準器が水平であれば、両方の面を均等に操作する必要がありますが、図のように適用したゲージと水準器で端eが高いことがわかった場合は、e を操作する必要があります。また、ゲージを反対方向に引っ張ったときに端g が高いことが (水準器によって) わかった場合は、g を操作する必要があります。

慎重に作業すれば、テーブルとベッドを他のどの方法よりも完璧にフィットさせることができます。ゲージがV字溝に合っているかどうかを確認するには、各V字溝に軽くチョークで印を付け、ゲージを当てて自然に収まるまで待ち、前後に動かすと良いでしょう。適切にフィットしていれば、チョークの印は完全に消えます。ただし、この目的には、チョークよりも軽く赤い印を付ける方がおそらく良いでしょう。

図1635
図1635。

V字面はできるだけ滑らかに仕上げることが重要であり、そのためには図1635に示すように、短い工具を保持する頑丈な工具ホルダを使用し、ホルダは図のように工具箱に近づけて保持する必要があります。ヘッドをある角度に設定したら、クロススライドに沿って移動させて、ベッドの反対側の対応する角度を仕上げる必要があることは明らかです。

第1巻 計画作業における例。 図版18。
図1636 図1637
図1636。 図1637。

図1638
図1638。

図1639
図1639。
図1636は、ヒュー・トーマス氏によるプレーナーチャックを示しています。図に示すように、角度付き部品aは、シャフトなどの円筒形ワークを加工するために、斜めに立てられるようになっています。これにより、ワークはテーブル上にしっかりと固定されます。ベースプレートbの両端cにはラチェット歯があり、そこに爪dが噛み合います。また、ベースプレートbには、テーブルに固定するためのボルト用のスロット穴が設けられており、角度付き部品aに対して一定の可動範囲を持つため、ワークの直径や幅に合わせて調整することができます。

可動ジョーeは止めねじfによって設定され、図示のボルトによって固定されます。爪dは図1637に示すように構成されており、ピンまたはステムsはプレーナーテーブルの穴に嵌合し、舌状部pは爪の本体rに枢動します。爪はテーブルのどの穴にも移動できるため、ベースプレートb を角度をつけて設定することができ、チャックをテーパー加工だけでなく平行加工にも使用でき、チャックの加工能力範囲も広くなっています。

図1614には、プレーナーテーブルの容量を増やすための補助テーブルが示されており、これは既に言及済みである。図1638は、テーブルをチャッキング装置として使用した例を示している。a 、a、cは、上面がプレーニングされるフレームである。アングルプレートはプレーナーテーブルにボルトで固定され、補助テーブルはプレーナーテーブルにボルトで固定される。[I-422] テーブルはアングルプレートにボルトで固定されています。最初のフレームは補助テーブルの垂直面に接するように設置され、残りのフレームはできるだけ近くに設置されます。b 、b 、 cは、 cのようにプレーナーテーブルにボルトで固定されたフレームの間に配置される小さなブロックです。

多くの場合、このチャック方式には大きな利点があります。例えば、図には6つのフレームが描かれていますが、これらはプレーナーテーブルに置くには長すぎるため、一度に3つか4つしか加工できず、2回目の加工を1回目と同じように仕上げるには、かなりの計測と試行錯誤が必要になります。図のように6つすべてを一度にチャックで固定すれば、こうした問題はすべて回避できます。

同じテーブルを便利なチャッキング装置として利用する別の例を図 1639 に示します。この図では、2 つのフレームe、fが機械テーブルにボルトで固定され、補助テーブル t によって支えられています。補助テーブルtはメインテーブルにボルトで固定され、アングルピースb、bによって支えられています。このようにして、プレーナーテーブルから高い位置にあるワークを非常に効果的に安定させることができ、より重い切削や粗い送りが可能になり、より滑らかなワークが得られます。

図1640
図1640。

水平面は垂直面よりもはるかに速く削ることができるため、ワークを水平に削るために余分な手間をかける価値がある場合がよくあります。その好例が、図1640に示されているように、大きな滑車の2つの半分の面を削る場合です。

図aに示す4つの部品は、プーリーの2つの半分の縁にかみ合い、それらを互いに正確に保持するように作られています。2枚のプレートt′と t′は、プーリーの半分の下に配置され、上面を水平にします。木製のクランプc、cは、プーリーの上部を一緒に保持するためにボルトで固定され、wはハブ間のくさびを表します。sは、プーリーの上面付近をブロックするためのサポートを表し、pには、2つの半分をテーブルに固定するためのクランプがあります。このチャッキング方法により、時間の半分以上を節約でき、各半分を個別にプレーニングしてテーブルに置くよりも、ワークの精度が向上することがわかりました。

図1641
図1641。

補助テーブルは2つの部分から構成することもでき、上側のテーブルは図1641のように旋回可能で、旋回装置は図1530のトーマスシェーパーチャックに見られるものと同じである。これにより、チャックからワークを外すことなく、複数の異なる面で加工を行うことができる。したがって、図のように、セグメントの一方の端を削り、上側のテーブルを旋回させてもう一方の端をテーブルに合わせることができれば、特にチャックで固定する面がまだ真円になっていない場合には、大きな利点となる。

図1642
図1642。

図1643
図1643。

図1642および図1643は、同じ旋回装置の他の応用例を示している。

図1644
図1644。

図1645
図1645。

図1636に示すチャックは、図1644に示すように補助的な旋回テーブルに取り付けることができ 、これによりワークのチャッキングが大幅に容易になり、ワークを外すことなく、ワークの異なる面や部分を工具に提示する手段も容易になる。また、重作業の場合、爪は図1645に示すように、作業台の穴に差し込むための2本のピンを備え、ストラップで接続することもできる。

図1646
図1646。

一般機械工場では、平削り盤の支柱の間を通らないほど幅の広い部品を平削りする必要が生じる場合があります。その場合、図 1646に示すように、一方の支柱を取り外し、クロス スライドをもう一方の支柱にボルトで固定することができます。ブロックa、a は、クロス スライドの背面がアーチ状になっているため必要です。この例では、平削りする板は平削り盤のテーブルのほぼ 2 倍の幅があり、図のようにチャックされ、ビームdはブロック e、fの上に載り、部品cの通路を形成します。部品cの両端にはローラーが設けられており、d上を容易に移動できます。板の外側の端はbとcの間にクランプされ、作業は容易かつ迅速に完了しました。しかし、このチャッキングでは、ビームdがプレーナーテーブルの面と平行になるように注意深く水平にすることが重要である。また、その高さは、テーブルを傾けたり横に傾けたりしないように調整する必要がある。傾けたり横に傾けたりすると、プレーナーのガイドウェイの1つに重量のすべてまたは大部分がかかり、スライド面を切削したり摩耗させたりする可能性があるからである。

成形機および平削り機用切削工具。—角形鋼棒から最終形状に鍛造され、旋盤加工に関連して説明されているすべての切削工具は、平削り機および成形機で使用され、上面のすくい角を決定する原理は同じです。しかし、クリアランスに関しては [I-423/
424]違いとしては、プレーニングツールでは、ツールがバックストロークの終わりにワーク面を離れた後に切削箇所まで送られるため、送り量や送り速度に関係なくクリアランスが一定に保たれるという点がある。

図1647
図1647。

このため、ゲージをガイドとして工具を研削することが望ましい。図1647にそのゲージの適用例を示す。ゲージは、必要なテーパーに旋削された円盤をプレート上に置いたもので、そのプレート上に工具を置いてテストすることもできる。工具には10°以上のクリアランスを設けてはならない。ただし、仕上げ用の幅広の平刃工具の場合は5°で十分である。

切削時に工具を押すのではなく引くという原理は、旋盤工具よりも平削り工具の方が容易かつ有利に実現できる。なぜなら、工具とそれを支えるヘッドのバネだけを考慮すればよく、工具と加工物の位置関係はそれ以外では重要ではないからである。したがって、切削刃を押すのではなく引くことを前提として工具を鍛造することは珍しくない。

図1648 図1649
図1648。 図1649。

例えば、図1648と図1649には2つの工具が示されており、 wは加工対象物、aは圧力によってそれぞれの工具が跳ね返る点を表しています。したがって、それぞれの矢印は工具のバネの方向を示しています。このバネの作用により、図1648の工具は、加工対象物の荒削り時に切削深さが増加する場合や、仕上げ切削時に金属に継ぎ目や硬い部分がある場合と同様に、切削圧力が増加すると加工対象物に深く食い込むことが明らかです。しかしながら、このたわみまたはバネ作用により、工具の刃先が後退時に加工対象物表面との接触から解放されるため、後退時に工具を持ち上げて摩耗による刃先の鈍化を防ぐ必要がなくなります。

図1650
図1650。

図1649の工具は、図1648の工具よりも支持点aからの半径が小さいことに注意してください。ただし、両方の工具はワークから同じ高さにあり、そのため 図1649の工具の方がよりしっかりと動作します。これら2つの図は2つのシステムの極端な例を示していますが、図1650では両者の中間的な形状が示されています。切削刃が鋼材本体の中心と一致するため、工具の鍛造や研削が容易になり、作業中に切削刃がより見やすくなるとともに、図1648に示す形状に伴う欠点を回避できます。

図1651
図1651。

図1652
図1652。

しかしながら、例えば溝の表面を成形する場合など、図1652に示すような形状の工具を使用する必要がある場合もあります。このような場合、工具は図1651に示すような形状にする必要があります。底面は、かかとaから点b 付近まで十分なクリアランス（例えば15°）を持ち、 bから前端までは約3°のクリアランスを持つようにします。前面はクリアランスがほとんど、あるいは全くないようにする必要があります。クリアランスがあると、工具が加工物に食い込んでしまうからです。このように形状を整えた工具は、戻り行程でスムーズに切削できますが、図1652に示すようにクリアランスと前縁の傾斜角が小さいと、工具が食い込むだけでなく、戻り行程で切削刃が擦れてしまいます。

図1653
図1653。

幅広の送り仕上げ切削には、図1653に示す形状の工具 を使用し、2つの角付近の切削刃をオイルストーンでごくわずかに削り落とします。クリアランスはごくわずかで、図中の線a aで示されるように工具が切削できるだけの余裕を持たせる必要があります。すくい角は金属の性質や硬度に合わせて調整でき、工具は工具クランプにできるだけ近づけて保持する必要があります。

図1654
図1654。

図1654 （ The American Machinist誌より引用）のように、工具をホルダーに装着して成形および平削り加工を行うと、より滑らかな加工が可能になります。これは、この場合、工具または成形ヘッドのバネやたわみが、工具が切削面に食い込むのではなく、切削面から工具が解放されるように作用するためです。[I-425]図1654 に示すようなツールポスト。大きな曲線を仕上げる際には、これは非常に重要です。なぜなら、真に滑らかな曲線を得るには、曲線全体を一度に切削するようにツールを成形する必要があり、その結果、切削刃の長さが非常に長くなり、ツールポストの前に保持するとツールがビビリを起こすからです。

図1655
図1655。

したがって、図に示すように工具を工具台の後部に装着することが不可欠であり、円弧状の曲線には図1655のような工具を用いることができる。あるいは、円盤状のディスクでも代用できる。円盤状のディスクは、平らな面を研磨して研ぎ直すことで形状を維持できるという利点がある。

図1655に示すようなカッターは、その滑らかな動作以外にも、いくつかの重要な利点を備えるように作ることができます。例えば、歯車用のブラウン＆シャープ回転カッターに関して説明した原理に基づいて作ることができ、その場合、研ぎ直すには前面を研磨するだけでよく、形状は変わりません。また、片側とホルダーの間に詰め物を入れることで、異なる角度の前面すくい角を与えることができ、同じ素材に様々な形状のカッターを取り付けることができます。

平削り盤用工具ホルダ。—平削り盤用工具ホルダの利点は、旋盤の場合と同様に大きいですが、平削り盤に適用する場合、旋盤の場合よりも工具に必要なクリアランスの変動が少ないという利点があります。これは、旋盤の場合、加工物の直径と工具送り速度の両方が工具クリアランスに影響するのに対し、平削りの場合、工具が切削動作を開始する前に工具送りが開始されるためです。したがって、クリアランスの程度は加工物のサイズにも送り速度にも影響されず、結果として工具に一定量のクリアランスを与えることができます。

図1656
図1656。

図1657
図1657。

図1656は、スミス＆コベントリー社製のプレーナー用ツールホルダーを示しています。このホルダーの端には、実質的に回転式のツールポストが取り付けられており、ホルダーの左右どちら側にも自由にツールを取り付けることができます。図の右側には、工具鋼の断面形状が示されており、底部が狭くなっています。これにより、ツールをしっかりと保持でき、研磨時に研削する面積を減らすことができます。図1657には、ホルダーの側面図と端面図が示されています。この図から、ツールに上面のすくい角を付けて錬鉄や鋼材に適した形状にしたり、真鍮加工用に水平に設定したりできることがわかります。

図1658
図1658。

図1658では、工具とホルダーがプレーナーヘッド上に取り付けられた状態が示されており、工具の前面のすくい角は錬鉄に適した形状になっている。

ただし、最良の結果を得るためには、鋼の場合、錬鉄の場合よりも前傾角を小さくし、鋳鉄の場合、錬鉄の場合よりも小さくする必要があり、真鍮の場合は前傾角は不要であることに注意が必要です。したがって、上記4種類の金属に対応できるよう、ツールポストはこれらの異なる傾斜角を実現できるように設計する必要があります。しかし、ツールを傾けて上傾斜角を与えることで、ツールの先端だけを研磨して研ぐことでこの傾斜角を一定に保つことができるという利点があります。また、先端を一定のゲージに研磨できるため、ツールの形状を一定に保つのが非常に容易です。さらに、ツールは1本の固定ネジだけで保持されるため、2つのエプロンクランプナットを操作する場合よりも、作業位置への調整が容易です。

図1659
図1659。

図1660
図1660。

図1661
図1661。

図1659～1661は、このツールホルダが様々な種類の作業に適用されている様子を示しており、図1659ではツールが旋盤ベッドフランジの下面を削り、図1660ではVスライドウェイに作用して突き出たアームから脱出している様子が示されています。[I-426]図1661 では、 Vスライドウェイと T溝上での動作が示されています。

図1662
図1662。

図1662は、ベンタル・ブラザーズ社製の工具ホルダーを示しており、工具は旋回式の工具ポストに保持されるため、右利き用工具としても左利き用工具としても使用できます。この場合、工具の前縁すくい角は工具に鍛造または研削する必要があり、また、多くの工具ホルダーに共通する問題点として、工具を工具ポストに近づけて保持すると、工具の一部が隠れてしまい、切削深さを設定するのが難しくなるという点があります。

図1663
図1663。

図1663には、別の形式のプレーナーまたはシェーパーのツールホルダーが示されており、ツールポストがツールバーに取り付けられ、右手用ツールとしても左手用ツールとしても自由に使用できます。

図1664
図1664。

図1665
図1665。

図1666
図1666。

図1664は、図示のように2つの工具を保持できる工具ホルダー、または必要に応じて右利き用もしくは左利き用の1つの工具を保持できる工具ホルダー、あるいは 図1665のように工具をホルダーの端に保持できる工具ホルダーを示しています。このようなホルダーの利点は、 T字型の溝を切削する場合によくわかります。このようなホルダーを使用すると、図1665に示すように、最初の切削にはまっすぐな工具を使用できますが、このようなホルダーがない場合は、図1666のように曲がった工具を使用する必要があり、この曲がりによって鍛造時に余分な問題が生じ、通常の平面加工には適さなくなり、図1665のまっすぐな工具ほど大きな切削や滑らかな切削ができなくなります。このような溝の最も広い部分を切り出す場合、ホルダーを使用することの利点はさらに大きくなります。ホルダーを使用すれば、図1667に示すように1つの曲がりを持つ工具で済みますが、ホルダーを使用しない場合は、図に示すように工具に2つの曲がりが必要となり、非常に軽い切削しかできず、加工対象物に食い込んで折れてしまう可能性があります。

図1667
図1667。

図1668
図1668。

工具自体は、図1668のaに示すように、片面が工具鋼の側面と面一になるように鍛造する必要があります。cに示すように肩があると、図に示すように工具がワークに入るのを妨げることがあるためです。

このツールホルダーの使用例を他にも図1669および図1670に示す。

図1669
図1669。

図1669では、プレーナーベッドのVスライドウェイを切り出す場合を示しており、ツールポイントをホルダーに近づけて保持しても、ツールボックスの側面が側面をクリアしていることがわかります。[I-427]V字 型スライドウェイの場合、ホルダーがない場合、工具はかなり大きく曲げる必要があり、そうでなければ、工具エプロンの底部からスライドウェイの片側の長さに等しい距離だけ突き出す必要がある。

図1670
図1670。

図1670では、ホルダーを使用することで、工具の先端をホルダーに必要最小限まで近づけることができ、かつ垂直スライドs′の側面と工具箱bが 加工物の垂直面を通過できることもわかる。

カンナ加工において、真円で滑らかな表面を作り出すためには、工具を工具クランプまたは工具箱にできるだけ近づけて保持することが不可欠であり、これが工具ホルダーの主な利点の1つとなっている。

[I-428]
第18章―掘削機
動力ドリルマシン。—ドリルマシンは基本的に、ドリルを駆動する回転スピンドル、ワーク保持テーブル、およびドリルを切削箇所に送り込む手段から構成されます。スピンドルの回転速度と駆動力は、加工内容に合わせて調整されます。送りは、スピンドルに行われる場合と、ワークテーブルに行われる場合があります。いずれの場合も、送り機構は送り速度を調整でき、ドリルを素早く引き抜けるようにする必要があります。スピンドルは、ドリル保持端のできるだけ近くで支持する必要があります。テーブルがワークに送り込む場合、スピンドルは支持ベアリングからそれほど遠くまで、または下方に移動する必要がないため、固定されたままで構いません。しかし、スピンドルが送り込む場合は、スピンドルがベアリングを通過するか、ベアリング、またはベアリングのいずれかが、スピンドルと共に移動できるか、または機械フレームに対して調整可能でなければなりません。

機械で小型ドリルを使用する場合、ドリル送りに必要な圧力が、ドリル送りレバーやその他の送り装置（場合による）で明確に感知できることが極めて重要です。過度の圧力はドリルの破損につながるからです。この点で感度を確保するには、部品が軽量で、移動や操作が容易である必要があります。

第1巻 軽量ドリルマシン。 図版19。
図1671 図1672
図1671。

図1673
図1672。

図1675
図1673。

図1674
図1674。 図1675。
図1671は、アメリカン・ツール・カンパニー製の、直径1/4インチ以下の穴あけ用精密ドリル盤を示しています。この機械は、円筒形の支柱に固定されたヘッドと、ベルト駆動のドリル駆動スピンドルからなるジャーナルベアリングで構成されています。ワークを置くテーブルは、同じ円筒形の支柱上の任意の高さに固定できるニーによって支えられています。ニーとテーブルは支柱を回転軸として邪魔にならないように移動させることができます。テーブルはニーにジャーナルベアリングを備えており、図示の小さなレバーによって上方に送られます。

図1672は、直径1/32インチから3/4インチ までのドリルに対応するエリオットの穴あけ機を示しています。作業台は、それを支えるアーム内で回転させることができ、このアームは支柱または柱の周りを旋回させることができます。送り動作は、図示の手動レバーによって上方に操作されます。作業台の上に置かれている円錐形のチャックは、作業台中央の穴に収まり、円筒形のワークの端部を受け止め、上端を加工している間、ワークの端を正確な位置に保持するために使用されます。

図1673に、回転スピンドルとそのコーンの構造を示します 。ドリルチャックqは、長さ19インチ、直径1インチの鋼製スピンドルに取り付けられ、駆動されます。このスピンドルはスリーブベアリングに正確に嵌合されており、ベアリング内で上下に自由に動くことができますが、接続部 oによってコーンと共に回転します。接続部oの一端はロッドl上をスライドします。ドリルは、コーンの底部からカラーoまで作用する螺旋ばねmによって支えられています。コーンとスピンドルの重量は、生皮ワッシャーによって支えられ、その下には油を保持するカップ状の真鍮pがあります。送りレバーgの推力も生皮ワッシャーrによって支えられます。

この機械には、図1674に示す複合レバーw zによって手動および足踏み式の送り機構が備わっており、送り棒jを作動させ、送り棒jはコラム内を上方に通り、リンクhによって吊り下げられたレバーkに接続されています。

図1675は、スレート社の高精度穴あけ機を示しています。この機械では、回転スピンドルの下部ベアリングが、フレームの垂直面上のスライドに嵌合するヘッドhに取り付けられており、ワークテーブルwからの高さを調整してワークの高さに合わせることができます。lは、スリーブs上のラックに噛み合うピニオンを操作するレバーで、スピンドルに送ります。テーブルwは邪魔にならないように旋回し、円錐形に凹んだカップチャックcが、垂直ベッドgのガイドウェイに嵌合するブラケットに取り付けられています。カップチャックの円錐は回転スピンドルの中心または軸方向に一直線上に位置しているため、円筒形のワークの端をカップチャックの円錐に載せることができ、回転スピンドルに対して軸方向に正確に保持されます。

図1676
図1676。

図1676は、スピンドルに4段階の送り機構を備えたボール盤を示しています。このボール盤では、スピンドルの送りは、スピンドルの下部ジャーナルベアリングを形成するスリーブの背面にあるラックに噛み合うピニオンを操作するレバーハンドルによって行われます。このレバーにはラチェット機構が備わっており、操作しやすい位置に保持することができます。作業台は、コラムの面に固定されたラック内で動作するピニオンによって昇降され、高さが設定されると、爪とラチェットホイールによってその位置に保持されます。ピニオンを操作するためにレバーが使用され、このレバーはピニオンとラチェットホイールが取り付けられているスピンドルと同じハブに固定されています。

図1677
図1677。

図1677は、マサチューセッツ州ウースターのプレンティス・ブラザーズ社製のドリルマシンを示しています。円錐プーリーaの動きはプーリーbによって受け取られ、ベルトを介して円錐プーリーcに伝達されます。円錐プーリーcには、図示のようにバックギアが設けられています。駆動スピンドル dはベベルピニオンeを駆動し、ベベルピニオンeはベベルホイールfと噛み合い、ベベルホイールfは、スピンドルに沿って走るキー溝またはスプラインにフェザーフィッティングを介してドリルスピンドルgを駆動します。スピンドルの上端hと下端には、スライドウェイkの長さの任意の位置に調整して固定できるヘッドj内のベアリングによってジャーナルベアリングが設けられています。この構成により、スピンドルはドリルが固定され、ドリル加工の負荷が主にかかる端lにできるだけ近い位置でガイドされます。これにより、スピンドルが安定し、ドリルスピンドルが下部ベアリングの下または下を通過する際に発生する過度の摩耗を防ぐことができます。

送り動作は次のようにして得られる。

ドリルスピンドルには送りコーンmがあり、これはベルトでコーンnに接続されています。コーンnはピニオンoを駆動し、ピニオンoは送りスピンドルq上のギアpに噛み合います。送りスピンドルqの下端にはベベルピニオンがあり、このベベルピニオンがウォームシャフトr上のベベルギアを駆動します。r上のウォームはウォームホイールsを駆動し、ウォームホイールsのスピンドルには、ドリルスピンドル上のスリーブuに取り付けられたラックtと噛み合うピニオンがあります。[I-429] g．ラックtがピニオンによって操作されると、スリーブuがエンド方向に移動して送りスピンドルを一緒に運び、ドリルを切削箇所に送り込むことは明らかであり、送りコーン mには3つのステップがあるため、3つの異なる自動送り速度が存在する。

自己給電機能を有効または無効にするには、次の構文が用いられます。

ウォームホイールsのハブ面にはクラッチのような歯が切られており、これらの歯がクラッチスリーブwから外れると、ウォームホイールsはその軸またはスピンドル上で空転または回転し、軸またはスピンドルは静止したままになります。クラッチスリーブ sはスピンドルまたは軸にフェザー嵌合部を備えているため、動作が発生する場合は両者が一緒に回転する必要があります。したがって、wが押し込まれてsと噛み合うと、sがw を駆動し、wがスピンドルを駆動し、スピンドルのピニオンがラックtを作動させます。

ドリルスピンドルへの強力な手動送り機構は、以下のように設けられています。

ウォームシャフトrは中空であり、その内部をロッドが貫通している。ロッドの一端にはハンドナットvが、もう一端にはウォームシャフト右端に図示されたベベルギアに嵌合する摩擦ディスクが設けられている。この摩擦​​ディスクはウォームシャフトに固定されており、ナットvを締め付けるとベベルギアをウォームシャフトに固定し、 vを緩めるとベベルギアをウォームシャフトから解放する役割を果たす。

そこで、vが緩められ、シャフトrがベベルホイールからロック解除され、ウォームシャフトに固定されているハンドホイールxで操作できるとします。これにより、ウォームシャフトとウォームホイールsが作動し、 w がs と噛み合っているため、x が操作されvが解放されると手動送りが発生します。しかし、 s の動きは、ウォームによって操作されると非常に遅いため、スピンドルg に次のとおり、2 回目の素早い手動送りまたは動きが与えられます。これは、主に深い穴やボアからドリルを素早く取り外すのに役立つため、クイックリターンと呼ばれます。

sとwを運ぶスピンドルはヘッドjの反対側に突き出ており、その端にはレバー yが付いている。したがって、wがsから解放されると、レバーyを操作できるようになり、それによってラックtを動かすピニオンが作動する。yが1回転するとピニオンも1回転し、両方とも同じシャフトまたはスピンドル上にある。

ドリル下での作業および位置調整は、以下の手順で行われる。

柱またはフレームの基部は 、 aにおいて円筒状に旋削され、そこにラックcを載せたニーbが取り付けられている。ニー bは、ラックcとピニオンギアで連結されたスピンドルにジャーナルベアリングを提供し、このスピンドルの端部には、図示のレバーで操作されるラチェットホイールdがある。ラチェットdには、ラッチを係合または解除することができる。ラッチが解除されているときは、レバーを操作することができ、これにより、ピニオンがラックc上で動作し、レバーの操作方向に応じてニーb がa上で上下する。ニーbはラックを載せているため、必要に応じてニーをドリルスピンドルの下から完全に旋回させてワークをベースプレートe上にセットすることも、ニーbにジャーナルベアリングを備えたワークテーブルf上にワークをセットして、ワークを回転させてドリルの下にワークを配置することもできる。

図1678
図1678。

図1678のセラーズ製ボール盤では、シングルギアの場合、ドリルスピンドルはベルトで直接駆動され、均一で滑らかな動きを生み出し、小さなサイズの穴を開けるのに非常に有利です。バックギアは、振動を引き起こすシャフトを介して動力を伝達する必要なく、スピンドルを直接駆動するように配置されています。ドリルスピンドルには可変速度の自動送り機構が備わっていますが、手動で素早く動かすことも可能で、カウンターバランスが取られています。作業テーブルは軸を中心に回転可能で、テーブルを支えるアームはメインフレーム前面の垂直スライドウェイ上のスライドで旋回します。[I-430] テーブルとアームは、機械のベースプレート上に置いた方が都合の良い作業のために、邪魔にならないように旋回させることができます。テーブルには中央に穴が開けられており、アームが中間位置にあるときにドリルスピンドルと平行になります。クランプは、円形テーブルを所定の位置にセットしたときに回転しないように固定し、また、旋回ブラケットを任意の位置に固定するためにも使用されます。このタイプのテーブルは、複合テーブルと同様に、テーブルのすべての部分を順番にドリル下に移動できるという利点がありますが、動きは直線的ではありません。円形テーブルには、固定ボルトを通すための穴が設けられています。

送り速度は、行う掘削の種類に応じて調整されます。バックギアが使用されておらず、小型ドリルを駆動する場合、送り範囲はバックギアが使用されている場合よりも細かいシリーズになります。大型ドリルやボーリングバーの場合は、 [I-431]運転される。

第1巻 大型掘削機。 図版XX。
図1679
図1679
図1679は、イギリス設計のドリルマシンを示しています。円錐プーリーaの下に バックギアbが配置され、ライブスピンドルがベベルギアcを介してドリルスピンドルを駆動します。ベベルギアcの1つは、ドリルスピンドルeが通過するスリーブdに固定されています。送り動作は次のように行われます。i は送りコーン駆動コーンjであり、 kでウォームとウォームホイールを駆動します。ウォームホイールにはラチェットホイールlが一体化されており、mにはラチェットホイールlに係合または解除できる爪付きハンドルがあります。係合すると、垂直送りスピンドルnに固定されているハンドルがウォームホイールによって回転し、自動送りが作動します。しかし、爪が外れると、スピンドルn はハンドルmで操作されない限り、ベアリング内でウォームとウォームホイールが回転し、スピンドル n は静止したままになります。ハンドルm は明らかにウォームよりも速くスピンドルnを回転させ、それに応じてドリル スピンドルに素早い動きを与えます。スピンドルnにはギア ホイールoが設けられており、これがギアpを駆動します。ギア pは送りねじfにねじ込まれており、 qにジャーナル ベアリングがあります。スリーブd はgとhにジャーナル ベアリングがあります 。r には水平軸上のハンド ホイールがあり、そのもう一方の端にはベベル ギアがあり、垂直スライドv に適合するニーt用の垂直ねじ上のベベル ギアと噛み合います。作業テーブルwはアームx上の水平スライドに取り付けられており、アーム x はyでニー tに枢動します。テーブルのねじを操作するハンドルはzにあります。

図1680
図1680。

ラジアルボール盤。—図1680はラジアルボール盤を示しており、そのコラムはスリーブを包み込んでおり、その周囲を旋回または回転させることができる。スリーブはベースプレートから一定の距離だけ上方に伸びている。アームはコラムに取り付けられ、作業に合わせて任意の高さに上げ下げすることができる。構造は以下のとおりである。

図に示すように、コラム上部から突き出たスピンドルはベルトによって駆動され、その下にある一対のギアが一対のベベルギアに動力を伝達し、そのベベルギアがベルトで接続された上部コーンプーリーを駆動します。下部コーンプーリーにはバックギアが設けられており、この機械が想定する幅広い作業範囲に合わせて必要な速度と動力の変化が得られます。下部コーンプーリーのライブスピンドルはカラーを越えて水平アームの下を通り、スライドヘッドに取り付けられたドリルスピンドルに動力を伝達します。スピンドルはアームに対して任意の角度に設定できます。

コラム右側の垂直ネジはコラム内のナットを貫通しており、ネジの上端にあるギアを作動させることで、アームを動力で上下させることができる。

コラム前面に突き出た、上部にアームを備えた垂直ロッドは、このギア機構を作動させたり停止させたりするためのもので、アームは、コラム前面にあるレバーハンドルで操作する方向に応じて上下する。昇降スクリュー上部のギア機構は、図566に示した旋盤送り方向を反転させる原理に基づいて構成されている。

ドリルスピンドルを角度をつけて旋回させる機能により、パイプを斜めに設置し、スピンドルをパイプと平行になるように旋回させることで、パイプのフランジなどの長いワークに穴を開けることが可能になります。また、アームを必要な位置に簡単に移動できるため、ワークへのアームの移動が容易になり、ワークのチャッキングやセッティングは1回で済みます。

ラジアルボール盤には様々な構造がある。一部の機種では、ドリルヘッドは主柱またはフレームに対して直角に立つアームによって支えられており、このアームの長さに沿って任意の位置に移動させることができる。図1682に示すように、アーム自体が自身の軸を中心に旋回できるように設計されている場合もある。

また、ベッドや、支柱またはメインフレームが設置されているベースプレートから任意の高さに調整することも、図のように作業台を使用する場合は作業台の上に調整することも可能です。

これらの設備の利点は、重い加工物をベースプレートや作業台の上に置いたまま、移動させることなく様々な場所に穴を開けることができる点にある。

[I-432]図1681
図1681.—正面図。

図1681および1682は、ラジアルドリルマシンを示しており、ラジアルアームはヘッドに取り付けられ、このヘッドは直立コラムの面に設けられた垂直スライドウェイに適合し、ラックとウォームギアによってこのスライドウェイ上の任意の高さに移動させることができる。ウォームギアは正面図に示されている。

図1682
図1682。

このヘッド上のアームの座部は円筒形であり、ヘッドはこれを支点として回転し、ドリルを角度をつけて保持することができる。ドリルスピンドルは、既に述べたように、ラジアルアーム上を摺動するヘッド内に保持され、 以下のように駆動される。

工場の駆動軸からの動きは、ベルトを介して、直立柱の基部に示されている円錐プーリーに伝達される。

この円錐プーリーのスピンドルはベルトを駆動し、ベルトはコラムを上方に進み、ラジアルアームを保持するスライドヘッド上の遊動プーリーを通過します。そのため、ベルトはラジアルアームの前面に沿って進み、ドリルスピンドルのプーリーを部分的に回ります。2つの遊動プーリーがベルトをドリルスピンドルプーリーに接触させています。その後、ベルトはラジアルアームの外端にある小さなプーリーを通過し、スライドヘッドを通ってアームに沿って戻り、遊動プーリーを通過して垂直コラムのヘッドにあるプーリーに到達します。このプーリーから、コラムの基部にある円錐スピンドルシャフト上のプーリーへとベルトは移動します。ドリルには、ドリルスピンドルに図示されているウォームによって作動する自動送り機構が備えられています。

図1683
図1683．側面図。

図1683、1684、1685には、穴あけとボーリングを組み合わせた機械が示されている。

図1684
図1684.—正面図。

水平スピンドルと垂直スピンドルの両方が備えられており、どちらも穴あけ加工と穴あけ加工の両方に使用できます。垂直スピンドルの場合、ボーリングバーは下方に伸びてブロック内のジャーナルベアリング、またはベースプレートiに固定されたベアリングを備えることができます。

各スピンドルには8つの速度変更があり、シングルギアで4つ、ダブルギアで4つ、つまりバックギアが作動しているときに動作します。

円錐スピンドル上のプーリーkからの動きはベルトbによってプーリーlに伝達され、そのハブはフレームrを貫通して、 hで送り運動を行うスピンドルsの端部にジャーナルベアリングを提供する。円錐スピンドルから垂直スピンドルmへの動きは次のように伝達される。

画像サイズが大きい
（79KB）。図1685
図1685。

図1685を参照すると、ベベルホイールfは円錐スピンドルの端部にあり、ベベルホイールgを駆動し、ベベルホイールgはスピンドルmを駆動する。このスピンドルには自動送り機構と手動送り機構が備えられており、その構造は以下のとおりである。

まず自動送り機構について説明すると、機械の主円錐スピンドル上にある円錐プーリーe′（図1685）が円錐e（図1683）を駆動し、円錐eはウォームw（図1684）を作動させ、ウォームホイールwに噛み合い、ウォームホイールwが図1685の点線で囲まれたベベルギアaを駆動します。aはスリーブo上のベベルギアcを駆動し、スリーブoは（機械のフレームa内で）上端とcのすぐ上にジャーナルベアリングを備えています。スリーブoの上端には、インナースリーブnを受け入れるためのねじ山が切られており、その内部にはスピンドルvがあり、 nの両端にジャーナルベアリングを備え、 mに固定されているため、mと共に回転します。nの上端rにあるカラーと、 iにある3つの鋼製ワッシャーによって、nの軸方向の動きが阻止されます。iは、ドリルスピンドルmが作動しているときにねじ山を巻き取ります。内側スリーブnは、外側ケーシングaの穴に垂直に走る溝またはスロットに嵌合する突起または突起によって回転が防止されます。したがって、oがaによって回転すると、o はn に対するナットとして機能し、n を軸方向に移動させてドリルスピンドルmに送ります。

自動送りの係合または解除を可能にするために、図 1684 のfには摩擦ディスクがあり、その雌側半分は図 1685のベベルギアaを駆動するスピンドルに固定され、雄側半分は図 1684のハンドホイールzと一体化しており、 ハンドホイール z はaのスピンドルにジャーナルベアリングされています。gは摩擦ディスクの係合または解除のためのハンドナットです。通常の作業テーブルtに加えて、ニーuには突起x上にワーク保持バイスvが取り付けられており、これは特に円筒形のワークにとって非常に便利です。機械のベースには、ワークを作業テーブルtとは独立して固定できるプレートが設けられており、またはボーリングバーの下端をベースプレートにボルトで固定されたステップで安定させることができます。

[I-433]後述するように、この機械の構造は全体的に非常に堅牢である。すべての応力が中央に集中し、スピンドルはしっかりと支持されており、一般的な機械工場の工具の摩耗によって故障しやすいバネ、引きピン、その他の軽量部品が一切使用されていない点が特筆に値する。また、2つのスピンドルの組み合わせは、垂直スピンドルの有用性や操作性を損なうことなく実現されている点も注目に値する。

図1686
図1686。

図1686は『力学』からの引用で、穴あけと旋削を兼ねた機械を示しています。この機械では、穴あけと旋削の両方の運動は、右側に示す円錐プーリー上のベルトによって伝達され、この円錐プーリーには旋盤と同様のバックギアが備えられています。このように駆動される主軸の左端にはフェースプレートがあり、そこにワークをチャックして、円筒状のコラム上に示す複合スライドレスト内の工具で加工することができます。ドリル主軸への運動は、この同じ主軸上のプーリーからベルトによって伝達されるため、穴あけと旋削の両方に同じ円錐プーリーとバックギアが使用されます。ドリル主軸の自動送りは、主軸上の偏心カムがアームを操作し、そのアームの爪が垂直送り主軸の下端にあるラチェットホイールに噛み合うことによって作動します。当然のことながら、ラチェット機構がラチェットホイールとの噛み合いから外れた場合、水平方向のハンドルを使用して、ドリルスピンドルを手動で送り込んだり、引き抜いたりすることができる。

穴あけ作業用の作業台は、スライド上を移動することで、2方向（互いに直角）に横方向に移動でき、柱の面にある垂直スライドに取り付けられています。図示のウォームとウォームホイールによって、作業物の高さに合わせて昇降させることができます。ウォームホイールは、直立フレームまたは柱の面にある垂直ラックに噛み合うピニオンと同じシャフト上にあります。

第1巻 ボーリング機械における例。 図版XXI。
図1687
図1687。

図1688
図1688。

図1689
図1689。
図1687は、水平穴あけ・中ぐり盤を示している。この機械では、ワーク保持テーブルに手動送り機構が備えられており、穴あけまたは中ぐり主軸には手動送り機構と自動送り機構が備わっている。自動送り機構は、様々な種類のワークに合わせて調整可能である。テーブルは適切な位置で複合運動を行う。[I-434] スライドウェイ上に設置され、ハンドルで操作する2本の垂直ネジによって高さが調節されるフレームまたはニーの上に載る。このニーはメインフレームの垂直スライドウェイに嵌合するため、ニーの上面、ひいては作業台の面も、ドリルスピンドルからの高さに関わらず、ドリルスピンドルと平行に保たれる。

ドリルスピンドルを取り付けるアーバーにはフェースプレートが取り付けられており、この機械を正面旋盤として使用できるようになっている。送り速度は細送りと粗送りの2種類に分かれており、どちらの送り速度もドリル径も問わない。粗送りは、細送りで荒削りを行い、粗送りで仕上げ加工を行うことができるため、棒材やカッターを用いたあらゆる種類の穴あけ加工において有効である。

機械のテーブルまで持ち上げるのが困難なほど大きな作業には、床穴あけ機が用いられる。

図1688は、この種の機械を示しています。この機械は、ワークが固定されるベースまたはベッドプレートの任意の部分上で移動および固定できる2つのヘッドで構成されています。ボーリングバーは水平に取り付けられ、ベースプレートから14インチから6フィート4インチまでの任意の高さに設定できます。駆動ヘッドは、自動機構によって、支柱またはコラムの面にあるスライドウェイ上で上昇します。送りは自動で行われ、作業内容に応じて送り量を調整できます。

このハンドルバーには8段階の変速機能があり、シングルギアが4段階、ダブルギアが4段階となっている。

機関車の駆動輪のクランクピンが、車軸と平行な軸を持ち、かつ車軸上で測定したときに90°離れていることを確実にするためには、これらのピン用の穴は車軸に車軸を取り付けた後に開ける必要がある。なぜなら、車軸に車軸を取り付ける前にクランクピンの穴を開けると、平行度や四分度がずれてしまう可能性があるからである。

これらの誤差を回避するために、図1689に示すような四分円加工機が用いられる。この機械は、旋盤と同様に、車軸を保持するための固定センター（デッドセンター）を備えた2つのヘッドから構成される。各ヘッドには、自動かつ調整可能な送り機構を備えたボーリングバーが取り付けられており、これらのバーの軸は90°、すなわち円周の4分の1だけ離れている。

クランクピン穴は両方とも同時に、かつホイールがセンターにしっかりと固定された状態で加工されるため、当然ながら正確な仕上がりとなります。この機械は、通常の横型ボーリング盤としても使用できます。

複数の穴あけ機は、大きく分けて2つの目的で使用されます。1つ目は、複数の穴を同時に開ける方が有利な場合、2つ目は、1つの穴に対して複数の加工を行う必要がある場合です。1つのワークピースに一定の間隔で複数の穴を開ける場合、スピンドル間の距離を調整できるように設計することで、必要に応じて等間隔または不等間隔で穴を開けるように設定できます。

このような機械では、各ドリルスピンドルに個別の送り動作を行うよりも、ワークをドリルに送り込んで送り動作を1回にまとめる方が便利です。ただし、同じ穴に対して複数の別々の加工を行う場合は、テーブルを回転させてワークを一方のスピンドルからもう一方のスピンドルに搬送し、スピンドルが自動的かつ同時に送り動作を行う方が望ましいです。

図1690
図1690。

図1690は、3軸ボール盤を示しています。主駆動スピンドルは垂直で、コラム上部に配置されており、3つのプーリーを介してベルトで垂直ドリル駆動スピンドルに接続されています。駆動プーリーの直径が異なるため、ドリル工具の直径に合わせて回転速度を調整できます。足踏み式送りはフットペダルで、手押し式送りはレバーで行います。作業台の重量は、図示のボールウェイトでバランスが取られています。作業台は、コラムの面に設置されたメインテーブルで高さ調整が可能です。同様の機械は、4軸以上のスピンドルでも製造されています。

図1691
図1691。

図1691は4軸加工機を示しており、各軸には独立した送り機構があり、必要に応じて同期して、または個別に操作することができる。

4つのスピンドルは、歯車のかみ合いによって駆動される。[I-435] 中央または主駆動スピンドルにギアが付いています。ワーク保持テーブルは機械のコラムを中心に回転し、ワーク保持チャックがドリルスピンドルと正確に一直線になったときにテーブルを固定するストップ機構が備えられています。たとえば、1 つのスピンドルがドリルを駆動し、2 番目のスピンドルが拡大ドリルを駆動し、3 番目のスピンドルが皿穴ドリルを駆動し、4 番目のスピンドルがリーマを駆動するとします。ワークピースを最初のスピンドルの下に固定して穴を開けることができます。次に、テーブルを 4 分の 1 回転させて拡大ドリルの下に移動させ、2 番目のワークピースを最初のドリルまたは穴あけドリルの下に配置します。次に、テーブルをさらに 4 分の 1 回転させると、最初に配置したワークピースが皿穴ドリルの下に、2 番目のワークピースが拡大ドリルの下に移動し、3 番目のワークピースが最初のドリルまたは穴あけドリルの下に配置されます。テーブルを再び4分の1回転させると、最初の部品がリーマーの下に、2番目の部品が皿穴加工機の下に、3番目の部品が拡大ドリルの下に、そして4番目の部品が穴あけドリルの下に配置されます。あとは、最初の部品が穴あけドリルに到達したらそれを取り外し、新しい部品を挿入するだけです。4つのスピンドルが同時に作動し、このプロセスが継続されるため、4つの作業が同時に進行します。

このように、ワークピースは保持装置から外されることなく加工が完了し、最小限の監視で正確な仕上がりが保証されます。4つのスピンドルすべてで送り量が等しいため、各工具が作動する深さは、送りヘッドから工具がどれだけ下がっているかによって決まります。各スピンドルはこの点に関して独立して調整できるため、ワークピースを最も深く移動する必要のある工具が最初にワークピースに到達し、以下同様に続きます。

画像サイズが大きい
（88KB）。図1692
図1692。

図1692および1693は、ボイラー製造業者が使用する、穴あけと旋削を兼ねた機械を示しています。この機械は、互いに直角に固定されたベッド上の水平スライドに沿って移動可能な2本の支柱またはドリルスタンダードで構成されています。穴あけ加工するワークは、ターンテーブルまたはワーク保持テーブル上に載せられ、そのピボットと支持フレームは、他の2つのガイドの間に位置し、いずれのガイドとも45°の角度をなす第3のガイドに沿って移動可能です。

このように、ターンテーブルとドリルスタンダード（それぞれに2本のドリルが取り付けられている）の相対位置を調整することで、大小どちらのボイラーでも容易に加工できる。ターンテーブルを回転させるためのウォームギアは、穴のピッチを分割する場合、フランジ付きプレートの縁を旋削する場合、または煙道管用の大きな穴を開ける場合に使用できる。縦方向の継ぎ目は、ボイラーをベッドの横にあるチャックに水平に置き、ドリルスタンダードを穴から穴へと移動させることで加工できる。

画像サイズが大きい
（112KB）。図1693
図1693。

特に図1693を参照すると、 a1とa2はベッドプレートの2つの翼であり、それぞれにVスライドが設けられ、支柱または標準部b1、 b2を支えている。各支柱にはドリルヘッド c1、 c2が取り付けられており、これらはラックアンドピニオンとハンドルd1、d2によってそれぞれの標準部上で垂直方向に調整可能である。ヘッドはバランスが取れているため、最小限の力で調整できる。垂直標準部b1とb2の基部に は、ピニオンg1、g2によって作動する歯車が設けられており、スライダーe1とe2上で回転させることができ、それによってそれぞれ のベッドスライドに沿って移動させることができる。ドリルヘッドは、垂直スタンダードまたは直立体の面上の垂直スライド上のスライダー、回転運動、および送り機構で構成されており、その動作は次のように行われます。動力は、水平軸および垂直軸l 1 およびl 2などを動かすコーンk 1および k 2を介して機械に供給されます。垂直軸には、フェザーキー上を滑る粗ピッチのウォームが取り付けられており、ヘッドc 1 およびc 2などで支持されています。ウォームは、鋼製スピンドルn 1 およびn 2のスリーブに取り付けられたウォームホイールm 1 およびm 2と噛み合っています。スピンドルには、簡単にギアを切り替えたり外したりできる自動動作o 1および o 2が取り付けられています。

穴あけ加工されるシェルは、円形テーブルhの上に置かれます。このテーブル h は、水平ベッドプレートに対して 45° の角度で配置されたVスライドi上のネジで調整可能な適切なフレームワークによって支えられています。この配置により、テーブルがiに沿って移動すると、すべてのドリルに均等に近づいたり遠ざかったりします。 j 1と j 2は、テーブルのフレームワークに追加のベアリングを形成するガーダーです。テーブルのベッドプレートとスライドはボルトで固定され、補強されているため、機械全体が非常に頑丈で強固です。

この機械は、船舶用ボイラーの端板に一部のメーカーが好んで設けるフランジの縁を旋削するためにも使用されます。プレートは円形テーブルhに非常に簡単に固定でき、フランジの縁は通常のチッピング方法よりもはるかに速く真直ぐに仕上げられます。この目的で機械を使用する場合、取り外し可能なクロスビームp は、[I-436] 2 つの直立ブラケットr 1 およびr 2 があります。クロスビームは、片側でその長さの半分強まで、反対側で同じ長さで反対側の端からVスライドが鋳造されています。Vスライドにはそれぞれツールボックスs 1および s 2が取り付けられており、ツールを切削深さに設定するためのネジ調整機構があり、クロスビームのVスライド上で旋削するプレートの直径に合わせて調整できます。この機械の構成は、ボイラー端の炉口を切り出すためにも使用されます。プレートは円形テーブルに固定され、切り出す穴の中心がテーブルの中心に合わせられます。ツールボックスは 1 つまたは両方を使用できます。直立ブラケットr 1 およびr 2の間には、穴を切り出す間、炉口を含むボイラー端の部分が回転できる十分なスペースがあります。機械が穴あけ加工できる最大直径のボイラーの端にあるプレート。切り抜かれる穴は直径2フィート3インチ以上になります。ターンテーブルを使用するための動力はコーンを通して供給されます。テーブルを駆動するためのベベルホイール、ウォーム、ウォームホイール、ピニオンは鋳鋼製で、フランジを回転させる粗加工には鋳鋼が必要です。

この機械を使用した実際の結果についてですが、ドリルは切削刃で毎分 34 フィートの速度で回転します。直径 1/32 インチのオリフィスから、各ドリルに石鹸水が噴射され、圧力は60 ポンド/平方インチです。直径 1 1/8インチの穴が開いた 2 枚の 1 インチ厚のプレートで構成される接合部は、約2 1/2分で穴あけでき、ドリルの調整に約30秒かかることを考慮すると、各ドリルは毎時約 20 個の穴を開けることができます。この機械は、ドリルが耐えられる限りの作業量に耐えられるように設計されています。ボイラーの端を取り付けてフランジを回転させるのに必要な時間 (例えば、直径 14 フィート) は約 2 1/2 時間ですが、フランジの状態によって大きく異なります。フランジが非常に粗い場合もあれば、少し修正するだけで済む場合もあります。炉口を含むプレートを取り付け、直径 2 フィート 6 インチの穴を 3 つ切り出すのに必要な時間は 1 1/8 インチのプレートで、3時間です。もちろん、同じサイズのボイラーを複数同時に製造する場合は、これらのプレートの 2 枚以上の穴を一度に切り出すことができます。この機械は、水平ベッドプレート (例えばa 1 ) の 1 つをボイラー工場の壁に平行に近づけて配置できるような設計になっています。旋回装置を使用するときは、垂直アームb 2 を四角いボックスe 2上で半回転させて、組み立てられた船舶用ボイラーの端部のステー穴の穴あけとタップ加工に使用できます。もちろん、作業するボイラーを受け入れるために、ベッドプレートa 2とそれに平行なボイラー工場の壁の間には十分なスペースを空けておく必要があります。

第1巻 ボイラー掘削機械。 図版XXII。
図1694
図1694。

図1695
図1695。
[I-437]
図1694および1695には、蒸気ボイラーのシェルに穴を開けるために作られた機械が示されています。この機械では、ボイラーがテーブルの上に置かれ、その周囲に4本の支柱が配置され、各支柱にはドリルヘッドが取り付けられています。[I-438] 穴は同時に開けることができ、テーブルを一定の距離だけ回転させることでリベット穴のピッチを決定できる分割機構を備えている。

この装置は、直径4～8フィートのあらゆるサイズのロッカーシェルに穴を開けることができます。各ドリルへの送り動作は単一の動力源から駆動されますが、各ドリルは個別に調整可能です。送り深さは、特許取得済みの止めレバーによって調整されます。この止めレバーは、調整可能なストッパーに接触するまでラチェットホイールの歯に噛み合います。すると、ドリルスピンドルはらせん状のバネによって瞬時に押し戻され、送り動作が継続されます。

作業員は、ドリルを引き抜いた直後に、次の穴に必要な距離だけ分割装置のハンドルを回す義務がある。ドリル先端とボイラーシェルとの間のクリアランスは、作業員がこの作業を行うのに十分な時間を確保できる程度に確保されているが、それ以上の時間を要することはない。ドリルへの自動給水装置と、作業員が各ドリルを確認できるようにするための反射板が設けられる予定だが、機械の撮影時点では作動していなかった。

3枚のプレートで構成された通常のボイラーシェルでは、3つのドリルが同時に動作し、分割装置の1回の動作で全てのドリルを加工できます。加工対象が3の倍数に分割できない場合は、分割装置によって任意の分割が可能で、状況に応じて1つ、2つ、または3つのドリルを使用できます。図示されている120°の角度から、必要に応じて2つのヘッドを直径方向に反対側の位置に移動させることができ、3つ目のヘッドは必要に応じて使用することも使用しないこともできます。

垂直方向のゲージロッドには、垂直方向の穴列に必要な様々なピッチが適切にマークされており、ドリルスピンドルサドルの動きは非常に単純かつ安定しているため、正確な調整を容易かつ容易に行うことができます。同様に、ドリルがプレートを固定しているボルトのいずれかに接触する可能性がある場合は、作業員はすべてのドリルを数インチほど下げ、分割装置を1ピッチではなく2ピッチ回転させ、3つのドリルを再び上げることで、以前と同様に円形の穴列を加工し続けることができます。機械全体の制御は、1人の作業員が2つのレバーと1つの分割ハンドルを操作することで行われ、これらはすべて操作しやすい位置に配置されています。

図1696
図1696.—自動車用ホイールボーリングマシン。

図1696は、自動車用ホイールの穴あけ加工機を示しています。チャックは、円錐スピンドル上のピニオンによって駆動されるクラウンギアによって駆動されます。穴あけバーの送り動作は、円錐スピンドル上に示されている小さな円錐によって行われ、3段階の自動送り速度が設けられています。これらの速度は、穴あけバーの背面にあるラックとギアで連結されたピニオンを備えたスピンドルを駆動するウォームとウォームホイールによって、穴あけバーに伝達されます。

ウォームホイールには、図示の小型ハンドルで操作される摩擦ディスクが備えられており、これにより自動送りの開始と停止が行われます。大型ハンドルはラックスピンドルを直接操作し、ボーリングバーの高速手動送りまたは高速戻り動作を実現します。ボーリングバーはフレーム内の重りによってバランスが取られています。フレームの側面には、車輪を吊り上げるための小型クレーンが備えられています。

図1697
図1697.—滑車穴あけ機。

図1697は、プーリーなどの穴あけ加工用の特殊機械を示しています。このタイプの機械の利点は、ボーリングおよび旋削加工機に関する説明と図725を参照して詳しく説明されています。ツールバーは回転するプーリーに垂直に送られ、送り速度は3段階に変化します。すなわち、ワークの回転ごとに0.0648インチ、0.0441インチ、0.0279インチです。ツールバーの重量はカウンターバランスされています。

作業台またはチャックプレートの回転速度は、円錐プーリーの4つのステップによって、毎分63、43、19、または10回転に変更できます。これらの速度は、直径1～7 1/2インチのワーク穴に適しており、後者の直径の場合、工具先端で発揮される動力は1800ポンドです。

図1698
図1698.—複合穴あけ・割り穴あけ機。

ツールバーの送りは、上部の円錐プーリーと図示のウォームとウォームホイールによって操作され、小さなホイールは適切な摩擦板によって自動送りを行い、大きなハンドホイールは切削が終わった後にバーを素早く持ち上げるように操作します。ドリルに往復運動を与えると、ドリルの直径と同じ幅で、ドリルに与えられた移動量と同じ長さのスロットまたはキー溝が切削されます。この目的のために特殊な形状のドリルが使用され、その形状は後ほど示されます。これらのドリルを使用する機械は、トラバースドリルまたはコッタードリルと呼ばれます。図 1698には、ドリルとコッタードリルを組み合わせた機械が示されています。この機械は基本的に、コッタードリル用の自動送り動作を備えたドリルマシンで構成されています。これらの動作は、ドリルスピンドルを載せたスライドヘッドへの自動移動と、各移動の終了時およびスライドヘッドキャリッジ（またはサドルとも呼ばれる）に与えられた短い休止時間中に発生する垂直送りから構成される。このヘッドのスライドウェイは垂直に伸びており、フレームの上部を横切るように設置されている。

ベルトの動きは一方の端からスライドウェイの上部へと伝達され、プーリーを介してスピンドルを直接駆動します。割り穴加工におけるヘッドまたはサドルの移動は、特殊なネジと調整ナットの配置によって行われ、必要な溝の長さに瞬時に設定でき、各ストロークで往復運動が均一に行われ、ストロークの長さと送り速度も均一になります。ドリルスピンドルが垂直位置にあることは、錬鉄や鋼の割り穴加工において非常に有利です。切削中の溝を常に油で満たしておくことができるためです。

割りピン穴あけ用の送り動作は、不要な場合は瞬時にギアから外すことができ、停止状態を維持することで、機械は自動送り機能を備えた単純な横送り穴あけ機として機能します。

[I-439]
第19章―ドリルマシン用ドリルおよびカッター
穴あけ治具、ガイド、または固定具。—多数の部品に同様の穴あけを行う場合、例えば特殊なゲージに合わせて作業を行う場合などは、ドリルをガイドし、必要な位置に正確に穴が開けられるように、治具または固定具と呼ばれる特殊なチャッキング装置が使用されます。また、これらのドリルガイド装置の摩耗によって誤差が生じていないことを確認するために、テストピースまたはゲージが定期的に用意され、作業のテストが行​​われます。

図1699
図1699。

図1700
図1700。

例えば、図1699のようなリンクがあり、そのリンク全体に、両端に同じ直径で同じ間隔の穴を多数開ける必要があるとします。工具の摩耗を防ぎ、すべてのリンクを完全に同じように製造し続けることができれば、図に示すような、適切な間隔で穴を通過させ、穴に合う直径を持つ簡単なテストゲージを用意することができます。しかし、工具の摩耗を防ぐことはできないため、摩耗が許容される限界を設定し、その限界に達したら工具を修復して修正する必要があります。同時に、摩耗によってどの方向に誤差が生じたかをテストする手段も必要です。aの穴の 直径は1/2インチ、b の穴の直径は 3/8 インチ、中心からの距離は 6 インチとし、どちらの穴の直径も 1/1000 インチまで変化し、穴の中心間の距離も 1/1000 インチまで変化すると仮定します。ここで、一方の部品が 1/2000インチ短く、もう一方の部品が1/2000インチ長く 作られた場合、両者の差が1/1000インチとなり、限界に達したことになりますが、どちらの部品も標準から 1/2000インチ以上変化することはありません。同様に、穴径の場合、例えば、穴径が一方の部品では1/2000インチ 大きすぎ、もう一方の部品では 1/2000 インチ小さすぎる場合、それぞれの穴径は標準から 1/2000 インチしかずれていないにもかかわらず、両者の間に 1/1000 インチの差が生じます。したがって、穴のテストゲージを作成する際には、工具がどの方向に摩耗するかを考慮する必要があります。たとえば、穴の仕上げリーマが新品のときに標準直径で作られ、小さくなる一方であると仮定すると、標準直径と 1/1000 インチ小さいプラグゲージがこのように機能します。小さい方のゲージが入る限り、摩耗の限界に達していないからです。十分に容易に入らない場合は、リーマを標準ゲージに合うように修復する必要があります。一方、新品のリーマは 1/1000 インチ小さめに作られている可能性が あります。標準サイズより 1 インチ大きいサイズで、標準サイズまで摩耗したら元に戻します。この場合、小さなゲージが入る限り、穴の直径はまだ制限内ですが、きつすぎる場合は、リーマーを大きなプラグゲージに戻す必要があります。これらのゲージの形状は図 1700に示されています。

図1701
図1701。

図1702
図1702。

図1703
図1703。

図1701および1702には、穴あけ加工中にリンクを保持するための治具または固定具が示されています。これは2つの部品cと dから構成され、その間にネジeとfによってリンクが保持されます。2つのハブgとhには、硬化鋼製のブッシュi とjが設けられており、穴が開けられてドリル工具またはリーマを受け入れてガイドします。これらのブッシュの穴は時間とともに摩耗し、片側が他方よりも摩耗すると、中心間距離または軸間距離が長くなったり短くなったりする可能性があります。そのため、図1703に示すようなゲージが必要となります。これらのゲージは、中心間距離が長いものと短いものがあり、それぞれ規定の許容範囲内です。この場合、穴の直径が規定の許容範囲内に保たれている限り、2つの穴の間隔は、どちらの制限ゲージも入らない限り、許容範囲内になります。そして、制限ゲージが入るようになったら、ブッシュiとjを修復する必要があります。

ただし、穴の直径のばらつきはこれらの規格に影響を与えることに注意する必要がある。穴が十分に大きければ、穴の軸とゲージのピンの軸が適切な距離を保っていても、どちらのゲージも入ってしまうからである。したがって、長さの測定は、直径の測定精度にある程度依存する。

図1701および1702に示すリンクの穴あけ用治具の構造について次に説明します。ベースピースには、リンクが載る2つの短いハブrとsが設けられています。これらのハブはベースの底面と正確に面取りされている必要があり、リンクもネジeとfで締め付けたときに水平になり、曲がったりたわんだりしないように面取りされている必要があります。ハブ rとsは省略でき、リンクはベースプレート上に平らに置くことができますが、これではリンクを安定して保持することは難しく、表面を清潔に保つためにより注意が必要になります。また、図示の治具の形状では、ネジe とfが[I-440] 部品dを曲げる必要はありませんが、例えば長さが 8 インチを超えないような小さな部品の場合は、部品d は曲げずにネジの圧力に耐えられるほど十分に強く作ることができます。ただし、リンクが例えば 18 インチの長さである場合は、ハブr、sの代わりに突起を設け、これらの突起をリンクの両端に沿ってある程度伸ばし、4 本の固定ネジを使用して部品dをハブh gの内側にクランプする方が好ましいでしょう。リンクを治具キャップ部品に素早く挿入および取り外せるように、dはネジfを支点として回転し 、もう一方の端にはスロットvが切られているため、2 本のネジe、fを緩めると、キャップ部品dを完全に外さずに邪魔にならないように振り出すことができます。

図1704
図1704。

図1705
図1705。

図1706
図1706。

図1707
図1707。

図1704には、一方の端にピンから一定の距離に穴を開けるリンクが示されており、穴あけ用の治具（ジグ）は、断面図（図1705）、側面図（図1706）、および上面図（図1707）に示されています。ピンpとリンクの面wは真円に仕上げる必要があり、ピンpを受け入れるためにハブに焼き入れ鋼製のブッシュを配置できることは明らかです。ネジ eはキャップdの一端を固定し、つまみナットf付きのアイボルトがもう一方の端を固定します。これらのボルトは下端で回転し、dのスロットを通過するため、ナットfを緩めるとすぐにボルトをキャップから外すことができ、キャップはピンnを支点として片側に回転させることができます 。

図1708
図1708。

図1709
図1709。

図 1708には、互いに、また面aに対して特定の位置にドリル加工される 3 つの穴が開いた部品があります。このことから、すべての場合において、ワークは、穴が真である必要がある面によってチャックまたは真に保持されなければならないという点を考慮する必要があります。この場合、それは面aであるため、治具は、ワークをaによって真に保持するように作られなければなりません。その構造は、上面図と断面側面図を表す図 1709のようになります。上部プレート dには、ドリル工具を受け入れるための3 つの硬化鋼ブッシュ a、b、cが取り付けられており、これにより、穴が互いに適切な位置にドリル加工されることが決定されます。また、面nが設けられており、この面 ( a、図 1708 ) をネジhで固定することで、その面に対する穴の位置を決定できます。 e 、 f、gは、ワークをキャップとベースプレートの間に挟み込むためのアイボルトです。ベースプレートは、ドリルマシンのテーブル上に安定して置けるように大きく作られています。ナットe、f、gとネジhを緩めると、キャップdを持ち上げ、ワークを取り外すことができます。

穴の位置を、ワークの一方の端面とワークの面aに対して非常に正確にする必要がある場合は、2 つのネジkが必要になります。1 つはキャップをベースの突起mに固定し、もう 1 つはワークの端面を同じ突起に固定します。

治具や固定具の有用性は、主に多数の複製部品を作成する小規模な作業に限られ、その設計には綿密な検討と創意工夫が求められます。もちろん、あらゆる種類の小規模な作業に適用できますが、一般的には、作業物の穴やピンを固定点として利用します。

しかしながら、多数の複製部品を製作する場合など、かなり大きなサイズの作業においては、穴あけ治具を非常に有利に適用することができる。この種の例として、機関車のシリンダーにボルト穴などをあけるための治具が挙げられる。

図1710
図1710。

図1711
図1711。

図1712
図1712。

シリンダーカバーとシリンダーのタッピング穴をドリル加工するために、次の装置または治具が使用されます。シリンダーカバーのフランジはすべて同じ直径に旋削され、リングが作られます。このリングの内径は、たとえばシリンダーのボアより 1 インチ小さく、外径は、たとえばカバーの直径より 1 インチ大きくなります。リングの外側には、図 1710に示すように、カバーに嵌合する突出フランジがあります。aは シリンダーカバー、b はリングの一部で、穴が設けられています。リング内の穴の位置は、カバーとシリンダーの穴の必要な位置に対応しています。これらの穴 (リング、またはテンプレートと呼ばれる) の直径は、シリンダーのクリアリング穴の必要な直径より少なくとも 1/4 インチ大きくなります。テンプレートの穴には 2 つのブッシュが取り付けられます。1 つのブッシュの中央にはタッピングドリルに必要なサイズの穴があり、もう 1 つのブッシュの中央にはクリアリングドリルのサイズの穴があります。図1711に示すように、これらのブッシュは両方ともテンプレートに出し入れするためのハンドルが付いており、ドリルによる切削やドリルの穴が徐々に大きく摩耗するのを防ぐために焼き入れされています。操作は、カバーをシリンダーに置き、[I-441] テンプレートをカバーに置き、カバーとテンプレートの両方が適切な位置にあるように注意しながら、それらを一緒にクランプします。テンプレートには円周の一部に平らな部分または深い線があり、これはカバーの内側の切り欠き部分と一直線になるように配置され、蒸気が自由に流入できるようにします。カバーは、切り欠き部分がシリンダーのポートの反対側になるようにシリンダー内に配置され、これにより、カバーの穴はすべて、シリンダーの特定の部分（たとえば、上部または下部、または蒸気ポート）に対して同じ相対位置になります。これは、特定のナットにレンチを適用できるようにし、ナットがフレームの突出部分またはその他の障害物に接触しないようにするために、非常に重要な場合があります。シリンダー、カバー、テンプレート、およびブッシュの位置は、上記のように配置された場合、図 1712 に示すとおりです。aはシリンダー、b は蒸気ポート、 c はシリンダーカバー、d は テンプレート、e は所定の位置に配置されたブッシュです。クリアランス穴と同じサイズの穴が開いたブッシュを最初に使用し、ドリル（クリアランスサイズ）をブッシュに通してカバーを貫通させ、ドリル先端でシリンダー面に皿穴を切削します。カバーの周囲全体にクリアランス穴をあけ、次にタッピングサイズの穴が開いたブッシュを使用します。タッピングドリルをドリルマシンにセットし、図1712に示すように、ブッシュをガイドとしてシリンダーフランジにタッピング穴をあけます。これにより、カバーの穴とシリンダーの穴が完全に一致します。シリンダーの蒸気箱面と蒸気箱自体に穴をあけるために、同様のテンプレートとブッシュが用意されています。ただし、シリンダーが蒸気箱スタッド用の穴をあける位置にある間に、シリンダーポートを次のように切削することができます。

図1713
図1713。

シリンダーの蒸気室面に穴を開けてタップ加工した後、その上に偽面またはプレートをボルトで固定します。このプレートには、シリンダーの蒸気ポートの完成幅と長さよりも約 3/8 インチ広く、3/4 インチ長い偽のポートまたはスロットが設けられています（幅と長さの余剰分は、ダイの厚みを考慮したものです）。これらの偽のポートまたはスロットには、スロットの端から端までスライドする（ぴったりと嵌まる）ダイが取り付けられています。このダイには穴が開いており、その直径はシリンダーの蒸気ポートの必要な完成幅と同じです。シリンダーポートの切り出し作業を開始する位置にある装置全体は、図 1713 に示すようになります。aはシリンダー、bは偽プレート、cはスライドダイ、d はダイcが嵌まるスロットまたは偽のポートです。ダイcの穴には、端面に切削刃があり、側面を約 1 インチ上まで伸び、ダイ c の深さよりやや長い、平らな円形の平行な本体で終わるリーマが取り付けられています。作業は、リーマが正確に回転するように注意しながら、ドリルマシンにリーマをセットすることです。図 1713に示すように、ダイをポートの一端に配置し、リーマをダイを通して巻き下げ、シリンダーの一端のポートを切削します。次に、ドリルを駆動するスピンドルを一緒に巻き上げます。このようにして、リーマはダイを一緒に運び、偽面の溝がダイのガイドとして機能します。

排気口の場合、一度に切り出すのは片側のみです。上記の作業を行うには、ドリルマシンにスライドヘッドまたはスライドテーブルが必要であり、スライドヘッドの方が好ましいことは明らかです。

図1714
図1714。

リーマをダイとシリンダーポートに巻き込むときにダイを配置しなければならないスロットの端、つまり、切削作業を開始しなければならないポートの端は、シリンダーのポートのどちら側で最も多くの金属を切削する必要があるかによってのみ決まります。これは、リーマ、またはより正確にはカッターと呼ばれるものが、最も大きな切削の下を切削する必要があるため、最も大きな切削がリーマを押し戻すことになるからです。これは図 1714 に示されています。aはカッターの断面図、bはポート用にシリンダーに鋳造された穴、c は最も多くの切削が行われたポートの側面、d はカッターa が回転する方向、矢印e はカッターaが切削に向かって移動する方向です。ポートの側面fで最も多くの金属を切削する必要がある場合、カッターa は端fから開始し、矢印gの方向に移動する必要があります。切削深さとカッターの移動方向に関するこれらの条件を遵守する必要がある理由は、リーマにかかる切削圧力が、片側ではリーマを前方に押し出し切削部に進入させる方向、もう片側では後方に押し出し切削部から離れる方向に作用し、切削深さが大きい側ほど圧力が大きくなるためです。したがって、この圧力がカッターを前方に押し出す方向にカッターを送ると、カッターはわずかに前方に跳ね上がり、結果としてカッターの歯が深く切削され、切削が深くなるにつれて跳ね上がりが大きくなり、最終的には歯がカッターから折れてしまうほどの圧力が生じます。

しかし、図1714に示すように、リーマに最も強い圧力をかける側が常にカッターを押し戻す側となるようにすると、カッターが切削位置まで移動する方向によって、リーマは過度の圧力から反発して切削位置からも反発し、前者の場合のように裂けたり折れたりすることはありません。

排気ポートを切り出す際、その極端な幅のため、一度に切り出せるのは片側だけである。したがって、[I-442]図1713に示す スロットdのうち2つは、排気ポート用の偽プレートまたはテンプレートに設けられている。この場合、カッターaは、切削圧力がカッターを切削位置から後退させる方向に作用するように切削を行わなければならない。上記の装置を用いて通常の機関車シリンダーのポートを切削するのに要する時間は30分であり、この作業によりポートは可能な限り真直ぐで平行かつ直角に加工される。

ボール盤用ドリルとカッター。—ボール盤では、旋盤と同様に、ツイストドリルはあらゆる通常の作業に使用できる最良の工具です。なぜなら、最小限のスキルで最高の仕上がりを実現でき、最終的には最も安価だからです。しかし、ツイストドリルについては旋盤作業での使用に関して十分に説明されているため、ボール盤で使用する場合、旋盤で使用する場合よりもさらに大きな利点があることを述べるだけで十分でしょう。ドリルが垂直に立つため、平ドリルは切削屑を排出できず、深い穴では切削屑を取り出すために時折穴から引き抜く必要があり、この作業は切削作業に必要な時間よりも多くの時間を要することがよくあります。さらに、平ドリルはめったに真円にならないため、ボール盤のスピンドルに過度の摩耗を与え、ベアリングの摩耗を引き起こし、機械に大きな損害を与えます。

図1715
図1715。

図1715は、ツイストドリルでは容易に穴あけできるが、平ドリルでは穴あけできないワークピースを示しており、このようなワークピースはキー溝の切削に非常に有利である。必要なのは、まず3つの穴bをドリルで開けることだけであり、ドリルが正確に回転し、ワークピースが適切に保持され、高速回転中にドリルがゆっくりと送られれば、作業は容易に完了する。

ツイストドリルの速度と送り速度は旋盤でのドリルの使用に関連して示されていますが、ここで述べておくべきは、ドリルを自動送りするよりも手動送りの方がより耐久性が高いということです。手動送りでは送り動作の抵抗がドリルにかかる圧力を示し、軟金属などの条件が許せば送り速度を上げ、硬い部分や箇所では送り速度を下げることでドリルを保護できるからです。さらに、手動送りではドリル刃先の摩耗がよりはっきりと分かります。

テーパーシャンクおよびストレートシャンクのツイストドリルの市販サイズは以下のとおりです。

直径。 長さ。 直径。 長さ。 直径。 長さ。 直径。 長さ。
1/4​​ 6 1/8​​ 25/32​​ 9 7/8​​ 1 5/16​​ 14 1/4​​ 1 27/32​​ 16 3/8​​
9/32​​ 6 1/4​​ 13/16​​ 10 1 11/32​​ 14 3/8​​ 1 7/8​​ 16 1/2​​
5/16​​ 6 3/8​​ 27/32​​ 10 1/4​​ 1 3/8​​ 14 1/2​​ 1 29/32​​ 16 1/2​​
11/32​​ 6 1/2​​ 7/8​​ 10 1/2​​ 1 13/32​​ 14 5/8​​ 1 15/32​​ 16 1/2​​
3/8​​ 6 3/4​​ 29/32​​ 10 5/8​​ 1 7/16​​ 14 3/4​​ 1 31/32​​ 16 1/2​​
13/32​​ 7 15/16​​ 10 3/4​​ 1 15/32​​ 14 7/8​​ 2 16 1/2​​
7/16​​ 7 1/4​​ 31/32​​ 10 7/8​​ 1 1/2​​ 15 2 1/32​​ 16 1/2​​
15/32​​ 7 1/2​​ 1 11 1 17/32​​ 15 1/8​​ 2 1/16​​ 17
1/2​​ 7 3/4​​ 1 1/32​​ 11 1/8​​ 1 9/16​​ 15 1/4​​ 2 1/8​​ 17
17/32​​ 8 1 1/16​​ 11 1/4​​ 1 19/32​​ 15 3/8​​ 2 3/16​​ 17
9/16​​ 8 1/4​​ 1 3/32​​ 11 1/2​​ 1 5/8​​ 15 1/2​​ 2 1/4​​ 17 1/2​​
19/32​​ 8 1/2​​ 1 1/8​​ 11 3/4​​ 1 21/32​​ 15 5/8​​ 2 5/16​​ 17 1/2​​
5/8​​ 8 3/4​​ 1 5/32​​ 11 7/8​​ 1 11/16​​ 15 3/4​​ 2 3/8​​ 18
21/32​​ 9 1 3/16​​ 12 1 23/32​​ 15 7/8​​ 2 7/16​​ 18 1/2​​
11/16​​ 9 1/4​​ 1 7/32​​ 12 1/8​​ 1 3/4​​ 16 2 1/2​​ 19
23/32​​ 9 1/2​​ 1 1/4​​ 12 1/2​​ 1 25/32​​ 16 1/8​​
3/4​​ 9 3/4​​ 1 9/32​​ 14 1/8​​ 1 13/16​​ 16 1/4​​
ツイストドリルは、スタブス線ゲージに合わせて以下のように製造されます。

ゲージ別の数値。 長さ。 ゲージ別の数値。 長さ。
1 に 5 4 31 に 35 2 5/8​​
6 「 10 3 11/16​​ 36 「 40 2 7/16​​
11 「 15 3 1/2​​ 41 「 45 2 1/4​​
16 「 20 3 1/4​​ 46 「 50 2 1/16​​
21 「 25 3 1/16​​ 51 「 60 1 3/4​​
26 「 30 2 13/16​​ 61 「 70 1 1/2​​
図1716
図1716。

図1716は、3つの切削刃（ a、b、 c）を持つ平ドリルを示しています 。平ドリルの利点は、ツイストドリルよりも過酷な使用に耐え、より速く送り込むことができ、製造も容易であることです。さらに、加工対象物が特に硬い場合、平ドリルは加工条件に合わせて容易に形状や焼き戻しを行うことができます。

ドリルは平らに成形され、点cで最も細くなっている。ドリルの直径を形成する側面の縁は、粗加工の場合はクリアランスが確保されているが、より精密な加工の場合は図のようにほぼ円筒形になっている。

平らに加工する目的は2つあります。1つ目は、ドリルの先端を適切な薄さにすることで、加工対象の金属に容易に食い込むことができるようにすること、2つ目は、切削屑が上方に流れ、穴の上部から排出されるようにすることです。

切削刃は、図示のように端面をある角度で研磨することによって形成され、この角度は鋼鉄などの硬質金属を加工する場合は5°、真鍮や銅などの軟質金属を加工する場合は20°となる。

図1717
図1717。

切削刃の角度は、鋼の場合は45°、軟金属の場合は約35°または40°まで変化します。この2つの角度の変化の目的は、硬金属では歪みと摩耗が最大となり、角度が小さいほど切削刃が強くなるのに対し、軟金属をドリル加工する場合は歪みが少ないため、切削刃をそれほど強くする必要がなく、角度をより鋭角にすることができ、ドリルが金属に容易に食い込むことができるからです。ドリルの中で最も不完全な切削刃は、図1717のaで示されているように、先端を斜めに横切る刃です。これは他の切削刃よりも角度が小さいためですが、図中の点線で示されているように、それを構成するファセットの角度が大きくなるにつれて、より鋭角になり、したがってより効果的になります。しかし、これらの角度が鋭角になるほど切削刃が弱くなることは明らかであるため、通常は約5°の角度が使用されます。

図1717のaの部分の切削刃をできるだけ短くすることは有利であり、これはドリル先端を薄くすることで実現できます。しかし、薄すぎると、折れたり、（特に真鍮の場合）飛び飛びに動作したりして、真の円ではなく多角形の穴を開けてしまう可能性があります。

切削刃は、ドリル軸に対して等しい角度を持つだけでなく、長さも等しくなければなりません。そうすることで、ドリルの先端がドリル軸と一直線になります。ドリルが正確に回転すれば、先端は回転軸上にあり、開けられる穴の直径はドリルの直径と等しくなります。

[I-443]しかし、片方の刃先がもう一方よりも長い場合、ドリルで開けられる穴は、ドリルの直径によるものよりも大きくなります。

図1718
図1718。

例えば、図1718のように研削されるドリルを考えてみましょう。切削刃fが最も長く、角度が最小の場合、ドリルの先端gは、加工物から離れると、ドリルの回転軸hの周りを自然に円を描いて回転します。しかし、穴あけが始まると、ドリルの先端が最初に金属に接触し、自然に回転の中心になろうとします。その結果、まっすぐな円錐形のくぼみが掘られ、加工物はドリルの先端とともに回転します。加工物の動きが妨げられると、ドリルが跳ね返るか曲がるかのどちらかになり、ドリルの先端は（最初は）ドリルの先端の回転中心にとどまります。そうでなければ、ドリルによって掘られたくぼみは図のようになり、穴の直径はドリルの直径よりも大きくなります。

図1719
図1719。

図1720
図1720。

しかし、ドリルが図 1719に示すように研磨され、エッジ eがドリルの軸線hに対して直角に最も近い場合、ドリル加工は図に示すように行われ、エッジe が 円錐lを切断し、エッジfはeによって開けられた穴を拡大する役割を果たします。ここでも、ワークが動かないように保持されている場合、ドリルの先端は円を描いて回転し、いずれの場合も、ドリルの先端が出てくるとすぐにドリルで開けられた穴の直径は小さくなり、完成した穴は図 1720のaに示すように円錐形になります。

作業者の目は（タッピングや穴あけなどの粗作業の場合）ドリルを十分に正確に研削するための十分なガイドとなり、これら２つの図（説明を分かりやすくするために誤差を拡大している）に示すような状態を部分的に回避できる。なぜなら、誤差がドリルの先端の厚さよりも小さい場合、ドリルがワークに最大直径まで入ったときのドリルの先端の動きの中心は、ドリルの先端でも直径の中心でもなく、その中間になるからである。

図1721
図1721。

図1722
図1722。

したがって、図 1721では、a はドリルの直径の中心ですが、切削刃cがdより短いため、ドリルの先端はeの方向に振られます。そのため、切削する凹部の傾斜面に対するdの余分な圧力は、 cによって加えられる同様の圧力よりも大きくなり、回転中心をeの方向に振る傾向があり、ドリルの先端が凹部の中心に押し込もうとする自然な動きが同じ方向に作用します。これはドリルの強度によって部分的に抵抗されるため、回転中心は図のbのように中間になります。点線の円はドリルの軸線を中心として描かれ、実線の円はbを中心として描かれています。この結果、ドリルの先端はその厚みによる以上の役割を果たし、切削された凹部の底には図 1722 のoに示すように平らな面ができます。これは、ドリル先端を斜めに横切る刃先の鋭さが不足しているため、ドリルの切削性能が低下し、駆動と送りにより多くの動力が必要になるためである。

図1723
図1723。

図 1723のa、 aのように、ドリルの平らな端のエッジは、切削刃からわずかに後退している必要がありますが、a、aのように完全な円周のままにしておくこともできます。しかし、いずれにしても、図 1723 の b 、 b のように十分な後退があってはなりません。なぜなら、その場合、側面のエッジc、c が穴の側面を切断してしまうからです。特に大きなドリルでは、エッジの後退を最小限にし、後退の形状を図 1044に示すようにする必要があります（ツイストドリルを参照）。エッジの後退がまったくない場合、エッジはある程度ドリルのガイドとして機能しますが、ドリルが完全に正確に研磨されていない場合、ドリルのエッジと穴の側面との間に大きな摩擦が生じます。

いずれの場合も、研磨が不適切な場合、ドリルの側面と穴の壁との間に不適切な摩擦が生じるため、ドリルを駆動するために必要な動力が増加します。

図1724
図1724。

図1725
図1725。

図 1724に示すリップ ドリルは、鋼、錬鉄、鋳鉄に使用するのに非常に効率的な工具です。これは平ドリルに似ていますが、刃先が前方に曲がっています。ツイスト ドリルの鋭さと平ドリルの強度を兼ね備えていますが、鍛造と手研削によって直径が復元されたすべてのドリルと同様に、粗い作業にのみ適しており、真直ぐに回転し、両方の刃先が常に機能するようにするには細心の注意が必要です。図 1725のaのように、前面に凹みを研削して平ドリルの切削角度を大きくしようとする試みもありますが、これはあまり良い方法ではありません。

図1726
図1726。

図1726は、いわゆるティットドリルを示しています。これは穴の底を平らにするために使用され、安定させるためのティットtが付いています。このドリルのエッジa、bは真円に仕上げてクリアランスをなくすことで、ドリルを安定させることができます。ティットtは図のように先端に向かってテーパー状にすることで、送り出しが容易になり、切削もスムーズになります。ドリルの回転速度は、通常の平ドリルと同じかそれ以上遅く、ツイストドリルの3分の1以下にする必要があります。

ドリルが目的の場所に穴を開け始めることができるようにするには、[I-444] その位置の中央にあるセンターポンチ用のくぼみは、ドリルの先端が入るのに十分な直径を上部で確保する必要があります。つまり、くぼみの上部の直径は、ドリルの先端の厚さよりも小さくなってはいけません。

図1727
図1727。

ドリルが正確に進入しない場合は、図 1727 に示すように変更が行われます。図では、a は 加工対象、b はドリルで開ける穴のサイズの円、c はドリルで切り取られた凹部を表し、dは丸い先端のノミで切り取られた凹部で、この凹部によってドリルはその方向に通過します。

図1728
図1728。

穴の位置を非常に正確に決める必要がある場合は、図1728に示すように2つの円を描き、センターポンチで印を付けるのが良い方法です。こうすることで、切削屑や油で印が消えてしまうのを防ぐことができます。線だけでは印が消えてしまう可能性があります。外側の円はドリルで開ける穴のサイズと同じで、内側の円はドリル加工のガイドとしてのみ機能します。

加工物を作業台に固定する場合は、加工物を移動させることで、ドリル先端で切削した凹部の位置を調整できます。この場合、ドリル先端を上方に動かし、穴を開ける位置の中心に付けたセンターポンチマークに押し当てます。ドリルが正確に回転すれば、加工物はクランプできるほど正確に位置決めされます。穴を正確な位置に開けるためにドリルで切削した凹部の位置調整は、ずれが判明したらすぐに行うべきです。凹部が浅いほど、調整が容易になるからです。

時には、できる限り正確な位置に小さな穴を開けてテストし、見つかった誤差をやすりで修正する。次に、より大きなドリルを使用して位置を再度テストする、というように繰り返す。このようにして、非常に高い位置精度を得ることができる。

切削刃同士がなす角度が鋭角であればあるほど、言い換えれば、一定の直径のドリルにおいて切削刃が長ければ長いほど、図1727のように凹部の片側を切り抜いた場合にドリルは容易に移動します。ウィリアム・セラーズ社が行ったいくつかの実験から、一方の切削刃と他方の切削刃の角度が104°を超えるとドリルは移動しなくなることが判明しました。

錬鉄や一般的な鋼材に穴を開ける際は、ドリルに水または油を十分に供給する必要がありますが、純水よりも石鹸水の方が適しています。こうすることでドリルが冷却され、刃先が清潔に保たれます。そうでなければ、送り速度が速い場合、粗い送り速度では切削屑がドリルの先端に固着しやすくなります。さらに、過負荷がかかるとドリルが過熱して軟化する恐れがあります。

鋳鋼の場合は油を使用するのが望ましいが、鋼材が非常に硬い場合は、低速かつ高圧で乾式切削するのが最適である。

真鍮や鋳鉄の場合、ドリルは空運転で回転させる必要があります。そうしないと、切削屑が穴の中で詰まってしまいます。ドリルからキーキーという音がする場合は、刃先が鈍っているため研磨が必要か、切削屑が穴の中で詰まっているかのどちらかです。どちらの場合も、すぐに対処する必要があります。

ドリルの先端が加工対象物を貫通したらすぐに送り速度を落とす必要があります。そうしないと、ドリルが弱くなった金属を無理やり貫通してロックし、ドリルが折れたりねじれたりする危険性があります。ドリルマシンのスピンドルにエンドプレイがある場合は、ドリルの先端が穴の底を貫通したらすぐに送り速度を緩める方向に送り動作を操作し、スピンドルの自重でドリルを駆動させることで、この問題を解決できます。ただし、スピンドルの自重がカウンターバランスされているドリルマシンでは、ドリルが穴の底を貫通している間に送り速度を落とすだけで済みます。

通常の硬度のドリルは、オレンジがかった紫色に焼き戻しされますが、切削する金属が非常に硬い場合は、麦わら色が好ましいか、またはドリルを水から取り出した時の硬さのまま、つまり焼き入れはするが焼き戻しはしないままにしておくこともできます。これらの場合、ドリルの回転速度を落とす必要があります。

硬い金属にドリルが食い込むのを助けるには、ノミで金属の表面に切り込みを入れるのが効果的です。他の方法がすべて失敗した場合でも、ノミを使えばドリルが切削を開始できることがよくあります。これまでの説明から明らかなように、ドリルが硬いほど、先端の角度は小さくなります。

極めて硬い材料の場合、同じ穴に2本のドリルを交互に使用すると有利になることがあります。一方のドリルの刃先は、もう一方のドリルよりも鋭角に研磨する必要があります。こうすることで、ドリルの刃先の長さは短くなりますが、強度は維持されます。[I-445] 直径を調整することで、最大限の圧力をかけることができます。一方のドリルが刃先全体が作用するほど深く切削したら、そのドリルを取り外し、もう一方のドリルを使用する、というように繰り返します。

（硬鋼用の）ドリルは、切削を開始するまでは乾燥した状態に保っておくべきであり、切削を開始したらごく少量の油を使用してもよい。ただし、冷間鋳鉄の場合は、ドリルは乾燥した状態に保っておくべきである。

水平テーブル上に置いた状態で穴あけ加工を行う小型のワークは、一般的に手で保持できるため、チャックやテーブルに固定する必要はありません。ドリルの圧力によってワーク面がテーブルに押し付けられ、ワークがドリルと一緒に回転しないように十分な摩擦が生じるからです。ただし、大きな穴を開ける場合は、旋盤や平削り加工の場合と同様に、チャックやボルトとプレートでワークを固定するか、万力で保持する必要があります。

以下のタップ穴のサイズ表は、Morse Twist Drill and Machine Co. が発行したものです。同社は、この件に関する問い合わせに対し、次のように述べています。「当社の見積もりで、完全なねじ山を切るために必要なタップドリルの直径が1/64インチに最も近い場合は、ドリルのサイズを 64/1インチ単位で示します。32/1インチに最も近い場合は、32/1インチ単位で示します。」

以下の表は、完全なねじ山を切るためのタッピングドリルのサイズを示しています。直径は実測値であり、小数点以下の精度ではありません。

蛇口の直径。
糸の番号
をインチ単位で示す。
Vネジ用の穴を開ける。 米国製ネジ用の穴を開ける
。
ウィットワースねじ用のドリル
。
1/4​​ 16 18 20 5/32​​ 5/32​​ 11/64​​ — — 3/16​​ — — 3/16​​
9/32​​ 16 18 20 3/16​​ 13/64​​ 13/64​​ — — — — — —
5/16​​ 16 18 — 7/32​​ 15/64​​ — — 1/4​​ — — 15/64​​ —
11/32​​ 16 18 — 1/4​​ 17/64​​ — — — — — — —
3/8​​ 14 16 18 1/4​​ 9/32​​ 9/32​​ — 9/32​​ — — 9/32​​ —
13/32​​ 14 16 18 19/64​​ 21/64​​ 21/64​​ — — — — — —
7/16​​ 14 16 — 21/64​​ 11/32​​ — 11/32​​ — — 11/32​​ — —
15/32​​ 14 16 — 23/64​​ 3/8​​ — — — — — — —
1/2​​ 12 13 14 3/8​​ 25/64​​ 25/64​​ — 13/32​​ — 3/8​​ — —
17/32​​ 12 13 14 13/32​​ 27/64​​ 27/64​​ — — — — — —
9/16​​ 12 14 — 7/16​​ 29/64​​ — 7/16​​ — — — — —
19/32​​ 12 14 — 15/32​​ 31/64​​ — — — — — — —
5/8​​ 10 11 12 15/32​​ 1/2​​ 1/2​​ — 1/2​​ — — 1/2​​ —
21/32​​ 10 11 12 1/2​​ 17/32​​ 17/32​​ — — — — — —
11/16​​ 11 12 — 9/16​​ 9/16​​ — — — — — — —
23/32​​ 11 12 — 19/32​​ 19/32​​ — — — — — — —
3/4​​ 10 11 12 19/32​​ 5/8​​ 5/8​​ 5/8​​ — — 5/8​​ — —
25/32​​ 10 11 12 5/8​​ 21/32​​ 21/32​​ — — — — — —
13/16​​ 10 — — 21/32​​ — — — — — — — —
27/32​​ 10 — — 11/16​​ — — — — — — — —
7/8​​ 9 10 — 45/64​​ 23/32​​ — 23/32​​ — — 23/32​​ — —
29/32​​ 9 10 — 47/64​​ 3/4​​ — — — — — — —
15/16​​ 9 — — 49/64​​ — — — — — — — —
21/32​​ 9 — — 51/64​​ — — — — — — — —
1 8 — — 13/16​​ — — 27/32​​ — — 27/32​​ — —
1 1/32​​ 8 — — 53/64​​ — — — — — — — —
1 1/16​​ 8 — — 55/64​​ — — — — — — — —
1 3/32​​ 8 — — 57/64​​ — — — — — — — —
1 1/8​​ 7 8 — 29/32​​ 15/16​​ — 15/16​​ — — 15/16​​ — —
1 5/32​​ 7 8 — 15/16​​ 31/32​​ — — — — — — —
1 3/16​​ 7 8 — 31/32​​ 1 — — — — — — —
1 7/32​​ 7 8 — 1 1 1/32​​ — — — — — — —
1 1/4​​ 7 — — 1 1/32​​ — — 1 1/16​​ — — 1 1/16​​ — —
1 9/32​​ 7 — — 1 1/16​​ — — — — — — — —
1 5/16​​ 7 — — 1 3/32​​ — — — — — — — —
1 11/32​​ 7 — — 1 1/8​​ — — — — — — — —
1 3/8​​ 6 — — 1 1/8​​ — — 1 5/32​​ — — 1 5/32​​ — —
1 13/32​​ 6 — — 1 5/32​​ — — — — — — — —
1 7/16​​ 6 — — 1 5/32​​ — — — — — — — —
1 15/32​​ 6 — — 1 3/16​​ — — — — — — — —
1 1/2​​ 6 — — 1 15/64​​ — — 1 9/32​​ — — 1 9/32​​ — —
1 17/32​​ 6 — — 1 9/32​​ — — — — — — — —
1 9/16​​ 6 — — 1 9/32​​ — — — — — — — —
1 19/32​​ 6 — — 1 5/16​​ — — — — — — — —
1 5/8​​ 5 5 1/2​​ — 1 9/32​​ 1 5/16​​ — — 1 3/8​​ — 1 23/64​​ — —
1 21/32​​ 5 5 1/2​​ — 1 5/16​​ 1 11/32​​ — — — — — — —
1 11/16​​ 5 5 1/2​​ — 1 11/32​​ 1 3/8​​ — — — — — — —
1 23/32​​ 5 5 1/2​​ — 1 3/8​​ 1 13/32​​ — — — — — — —
1 3/4​​ 5 — — 1 13/32​​ — — 1 1/2​​ — — 1 1/2​​ — —
1 25/32​​ 5 — — 1 7/16​​ — — — — — — — —
1 13/16​​ 5 — — 1 15/32​​ — — — — — — — —
1 27/32​​ 5 — — 1 1/2​​ — — — — — — — —
1 7/8​​ 4 1/2​​ 5 — 1 17/32​​ 1 17/32​​ — — 1 5/8​​ — 1 37/64​​ — —
1 29/32​​ 4 1/2​​ 5 — 1 9/16​​ 1 9/16​​ — — — — — — —
1 15/16​​ 4 1/2​​ 5 — 1 19/32​​ 1 19/32​​ — — — — — — —
1 31/32​​ 4 1/2​​ 5 — 1 5/8​​ 1 5/8​​ — — — — — — —
2 4 1/2​​ — — 1 21/32​​ — — 1 23/32​​ — — 1 45/64​​ — —
ドリルをドリルマシンのスピンドルのソケットに直接挿入して駆動するには、すべてのドリルのシャンクがドリルマシンのソケットに適合するようにする必要があります。これは、ドリルの製造に多大な追加作業を必要とします。なぜなら、マシンのスピンドルのソケットは、マシンで使用される最大のドリルを駆動するのに十分な強度を持つシャンクのサイズに適合するのに十分な大きさでなければならないため、小さなドリルは最大のドリルのシャンクの全直径と同じ大きさの鋼から鍛造する必要があるからです。この困難を回避するために、旋盤での穴あけに関して既に説明したソケットが使用されます。

これらのソケットを使用することで、ドリルスピンドルへのシャンクの挿入と取り外しの必要性が大幅に減少し、ドリルスピンドルの穴の精度が維持されます。これは、各ソケットに複数のサイズのドリル（旋盤加工を基準として示されている）が装着されているため、ソケットの交換頻度が少なくて済むからです。

図1729
図1729。

ドリルシャンクは、図1729のaのように、締め付けネジの圧力を受けるための平らな面を持つ平行な形状に作られることがある。シャンクが正確に回転するためには、ソケットにぴったりと嵌合し、長さは約5直径である必要がある。この形状の欠点は、締め付けネジの圧力とソケット穴の摩耗によってドリルがずれてしまう傾向があることである。

これらの問題点は、ドリルシャンクをソケットにしっかりと嵌め込むほどに軽減されることは明らかであり、ドリルをソケットに容易に挿入および取り外せるようにするには、まずドリルシャンクをソケットの穴にしっかりと嵌め込み、次に平らな面の側の半円周に沿って緩め、図の端面図の点線bの下に示されているもう一方の半円周に沿って嵌め込むようにすればよい。止めねじも、レンチの使用が必要であり、邪魔になり、作業者の衣服に引っかかる可能性があるため、好ましくない。

しかしながら、ツイストドリルに止めねじを用いる利点が一つあります。それは、ツイストドリルの前縁すくい角によって、ドリルの先端が加工物を貫通するとすぐに、ドリルが加工物に向かって前進し、食い込んでロックされる傾向が強いことです。これは、駆動スピンドルに軸方向の遊びがある場合に特に起こりやすい現象です。切削時の圧力によってスピンドルが切削部から押し戻されるからです。しかし、ドリルの先端が加工物を貫通して圧力が軽減されると、スピンドルの重量とドリルの前縁すくい角が連動してスピンドルが落下し、失われた動きを反対方向に取り戻します。さらに、同じ原因で加工物がドリルを持ち上げて上昇し、ドリルを破損させるのに十分な負荷が増加することがよくあります。

スピンドルに遊びがなく、加工物がテーブルまたはチャックにボルトで固定されている場合、テーパーシャンクのみを持つドリルは、時に前方に回転して駆動ソケット内で緩むことがあります。しかし、ドリルの先端が加工物を貫通した後、ドリルを非常にゆっくりと送り込むことで、この問題を回避できます。

図1730
図1730。

[I-446]ドリルの円筒形シャンクを駆動する別の形態を図1730に示す。シャンクには直角に曲がった長手方向の溝が設けられており、その端部には先端が突出してシャンクの溝に嵌合するねじが設けられている。ドリルを挿入して右に回すと、ねじの先端がドリルを駆動し、ドリルが抜け落ちたり前進したりするのを防ぐ。

平ドリルは通常、図1730に示すような角型テーパーシャンクを備えており、平均的なテーパー量は1 フィートあたり1 1/4インチである。

角シャンクを使用することには、いくつかの欠点がある。

1. シャンクに対してドリルを真直かつ真っ直ぐに鍛造するのは難しい。
2. 正方形のソケットを機械の主軸の軸線と正確に一致させ、かつ端から端まで同心円状にすることは困難である。
3. ドリルのシャンクをソケットに合わせ、その直角側面をドリルの軸線と正確に一致させるのは難しい。
4. これは高価なシャンクの形状です。しかし、大径の穴を加工するカッターを装着する材料のように、切削負荷が非常に高い場合には必要不可欠です。

角シャンクをソケットに正しくはめ込むには、シャンクをソケットに手で押し込み、角の各辺の方向に横方向に押し込む必要があります。横方向の動きがなければシャンクははめ込まれており、スピンドルを回転させてドリルがまっすぐ回転するかどうかを確認できます。ドリル本体がシャンクに対して真円であれば、ドリルはまっすぐ回転するはずです（正しい結果を得るには、常にこの状態である必要があります）。ドリルは、円筒形のドリル本体の両端でまっすぐ回転するかどうかを確認する必要があります。この円筒形本体は角シャンクに対して真円であるため、ドリルを研削する際の真円度の基準として使用できます。したがって、駆動スピンドルの穴が真円で、ドリルシャンクが適切にはめ込まれていると仮定すると、ドリルはどちらの方向に挿入してもまっすぐ回転します。ドリル本体が真円でない場合、特にクリアランスが小さい場合や穴が深い場合は、切削屑が穴の側面に擦れて押し付けられるため、大きな摩擦が発生します。

図1731
図1731。

シャンクを取り付ける際は、シャンクを軽く押し込んだときに、嵌め合いマークまたはベアリングマークが最も正確に表示されます。強く押し込みすぎると、金属の弾性によりベアリングマークが伸びすぎてしまうためです。スピンドルの穴がスピンドルの軸線と真直ぐでない場合、または穴の側面が真の正方形でない場合、あるいはスピンドルの軸線から等距離でない場合は、ドリルの正方形シャンクの一方の側面が常にソケットの正方形の同じ側に配置されるようにドリルを取り付ける必要があります。そのため、ドリルをソケットで試すことなく挿入する方法を示すために、これらの2つの側面にマークを付ける必要があります。通常、図1731のeのように、ドリルにセンターポンチマークを付け、 fのようにカラーにもう1つマークを付けます。

ドリルをソケットから取り外せるように、図cに示すように、ソケットにはスロットが設けられている。このスロットはスピンドルを貫通しており、ドリルの先端がスロット内に突き出ている。そのため、スロットにキーを差し込むと、ドリルがソケットから押し出される。この目的で使用するキーは、真鍮や硬質の真鍮などの軟質金属でできているべきである。キーがキー溝の金属を圧縮したり、押し付けたりしないようにするためである。また、キーを挿入した後は、キー溝を貫通させるのではなく、スピンドルの方向に沿ってハンマーで軽く叩くべきである。

ドリルをスピンドルから外すために、叩いたり軽く叩いたりしてはいけません。そうすると、いずれソケット穴が歪んでしまうからです。

図に示されているドリルスピンドルの端にあるねじ山は、ドリルを保持して駆動するためのチャックを取り付けるためのものです。

旋盤チャックに関連して図示された様々な形状の小型ドリルチャックは、ボール盤でドリルを駆動するのにも同様に適しています。

図1732
図1732。

しかし、図1732は、ドリルを駆動するための優れた3爪チャックを示しており、噛み合い部分が非常に狭く、ドリルをしっかりと保持します。

図1733
図1733。

図1733は、 2爪ドリルチャックを示しており、[I-447] ネジは、平行シャンクドリルを把持するための一対のダイスを駆動し、それぞれのネジは独立して作動する。

他の類似チャックでは、バイトはチャック軸に平行なV字型の凹部であり、ドリルマシン用のドリルチャックと旋盤用のドリルチャックの唯一の違いは、前者の場合、ジョーに外側バイトを必要とせず、またリバーシブルである必要もないという点である。

ドリルマシンで平行、直線、円筒状に正確に加工される穴は、旋盤加工の場合と同様にリーマで仕上げられます。旋盤加工の場合と同様に、リーマで穴を同じ直径に仕上げるためには、毎回同じ深さの仕上げ切削を行う必要があることがわかっています。この目的は、3つのリーマを使用することで最もよく達成されます。最初のリーマでドリル穴の不規則性を取り除き、2番目のリーマで3番目のリーマによる軽い仕上げ切削の準備をします。

旋盤加工におけるリーマの使用に関して述べたすべての考察は、ボール盤におけるリーマの使用にも同様に当てはまります。

図1734
図1734。

穴を滑らかにし、正確なサイズにカットするために非常に軽い切削を行うもう1つのツールは、図1734に示すシェルリーマーです。これはテーパーマンドレルに取り付けられ、そのマンドレルを通して四角いキーがシェルリーマーに示されている四角いスロットに嵌合します。

図1735
図1735。

リーマはドリルチャックで駆動することもできますが、非常に正確で平行な加工が求められ、リーマを使用する前に穴を真円に仕上げる必要がある場合は、横方向への移動を可能にするソケットで駆動する方が望ましいです。特にローズビットの場合はそうです。 図1735は、 『アメリカン・マシニスト』誌からの引用で、駆動側またはシャンク側でピボットされ、反対側は2つの小さな螺旋ばねで支えられた、このようなソケットを示しています。この効果により、ソケットが完全に真円でなくても、リーマは穴の壁に擦れて固着するのではなく、リーマ加工中の穴の中でまっすぐ正確に調整されるため、穴の開口部が広がり、平行度が損なわれるのを防ぐことができます。

コッタードリル、スロッティングドリル、キーウェイドリルは、いずれも同じ工具を指す名称で、キー溝、ほぞ穴、またはスロットを切り出すために使用されます。

図1736
図1736。

図1737
図1737。

図1736は、一般的な割りピンまたはキー溝ドリルの形状を示しており、切削刃はa、aの位置にあり、クリアランスは線cで示される曲線を研削することによって得られます。場合によっては、図1737のように、ストックsと2つの着脱可能なビットまたはカッター c、cが使用されます。ビットは、ストックの溝に止めねじで固定された単純な工具であり、幅を調整できるため、異なる幅のキー溝を切削するために使用できます。

図1738
図1738。

キー溝ドリルの送りは軽くする必要があり、特に2つのスピンドルを使用する場合は、それらが一直線になるように注意しなければなりません。そうしないと、図1738に示すように、キー溝がきれいに仕上がりません。図1738では、側面aからドリル加工された半分と側面bからドリル加工された半分が、 接合点cできれいに仕上がっていないことが示されています。これは、深いキー溝を両側から半分ずつドリル加工する場合に起こりやすくなります。したがって、このような場合は、ワークを正確に仕上げるために細心の注意を払う必要があります。なぜなら、このようなキー溝を削り出す作業は、手間がかかるだけでなく、費用もかさむからです。

図1739
図1739。

直径が約2インチ以上の穴を開ける場合、図1739に示すようなカッターを使用することができます。aは、キーcで固定されたカッターbを取り付けたストックです。まず、ピンdを受け入れるための穴が開けられます。このピンdは、ストックを安定させるためのガイドとして機能します。切削量は、ピンを受け入れるための穴の加工と、カッターによって切削された溝から除去される金属の量に限定されるため、カッターによる加工が完了すると、ワークから切り出されたフェルールまたは環状リングが得られます。

図1740
図1740。

図1741
図1741。

錬鉄や鋼に使用する場合、カッターの前面は、点線eで示すように傾斜をつけることができ、カッターを後退させると、より滑らかで迅速な作業が可能になります。これは、図 1740のように、切削刃が線 aとほぼ一直線になるように配置することで実現できます。この場合、前面はbのようにくり抜くことができ、カッターを後退させないと大きな穴で起こりがちな食い込みや跳ね上がりを起こさずに、良好な切削を行うことができます。加工物の直径が大きいほど、切削刃を後退させる必要性が高まります。図 1741では、カッターは、例えばボイラー板のマンホールのように、板pから大きな円を切り出すために使用されます。カッターcは、ネジでストックaに固定されたバーbに取り付けられており、カッターを十分に後退させないと、加工物に食い込んで破損する可能性があります。[I-448]

図中のピンeは、カッターがプレート表面に接触して切削を開始する前に、プレートの穴に挿入できる十分な長さでなければならないことは明らかです。これにより、ピンはカッターを安定させるためのガイドとして機能します。また、すべてのカッターまたはカッター駆動ストックにおいて、シャンクは、ドリル加工よりも大きなてこの力で切削できるように、大径であるか、または正方形に作られていなければなりません。

図1742
図1742。

このような管板カッターでは、ピンdを受け入れるための穴を開ける必要があります。しかし、図 1742 に示すようなカッターを使用すれば、この必要性はなくなります。図 1742は、このようなカッターの一例として示されています。aは、2 つのカッターb がスロットに取り付けられ、ボルトで固定されたカッター ストックです。cは、 aの穴に挿入され、円錐形の先端を持つピンdを押している螺旋ばねです。加工物には、切削する穴の中心を示す深いセンター ポンチ マークが設けられています。d の先端はカッターの切削刃よりわずかに突き出ており、加工物のセンター ポンチ マークに入ると、回転するカッターを安定させるためのガイド ポイントとなります。カッターが切削位置まで送られると、ピンd は螺旋ばねcを圧縮し、カッター ストックをさらに上方に進みます。このように、 dの先端は穴とピン ガイドの役割を果たします。

図1743
図1743。

図1743および 1744に、調整可能なカッターの簡単な例を示します。これは 、シャンクbを備えたストックaで構成されており、シャンクbはボーリングマシンまたはドリルマシンのソケットに適合するようにテーパー状に作られています。ストック本体にはキー溝またはスロットがあり、そこにカッター cが配置されます。カッターcの上端の中央には切り欠きまたは凹部が設けられています。このスロットには、ピンeを支点として回転する部品dの端がはめ込まれます。dの半径方向の縁 には雌ウォーム歯があります。fは、dの半径方向の縁と噛み合うウォームねじです。fの外端にはハンドルを受け入れるための四角い突起があり、ねじfを回転させると、カッターcがストックのスロットを通って移動し、したがって、ねじfを操作することで、ストックaの1回転でカッターが描く円の大きさを決定できることは明らかです。したがって、このツールはさまざまなサイズの作業に合わせて調整可能であり、滑ったり形状が変わったりする傾向が全くなく、あらゆるサイズにしっかりと固定されます。ピン は[I-449] 工具の絶対的に必要な部分ではありませんが、工具を安定させるため、貴重な追加部品です。これは、使用する機械のスピンドルのベアリングに遊びがある場合に必要であり、これはボーリング盤やドリル盤で非常によくあるケースです。g の使用目的は、ワークを保持するテーブルに固定されたガイドとして機能し、工具が切削から跳ね返るのを防ぎ、よりスムーズな作業を可能にすることです。カッターの幅cは、大量のワークに合わせて作られるのが一般的です。カッターがストックの中心にある場合、両方の刃が切削作業を行うことができ、その場合、カッターをより大きな直径で使用して片方の刃のみが作動する場合よりも、工具を切削に 2 倍の速さで送ることができます。工具は旋盤の中心の間に配置して回転させることができ、ワークは旋盤のサドルに固定されます。このようにして、ハーフ コア ボックスのプレーン コアを切り出すのに非常に役立ちます。

図1744
図1744。

この装置は、調整可能な穴あけ工具としての価値に加えて、曲線やカーブを切削するためにも使用でき、特にダブルアイの切削に適しています。この操作を図 1744 に示します。図中、 dはダブルアイ、a は工具ストック、fは調整ネジ、cはカッターです。コネクティングロッドストリップの円形端部やその他の同様の加工もこの工具の適用範囲に含まれ、回転するには長すぎるロッドの加工の場合、このような加工は現在では最も遅く扱いにくい工作機械であるスロッティングマシンに頼らざるを得ないため、この工具は重要なアイテムとなります。

この素材には、一般的な形状のカッターであればどれでも使用できることは明らかです。

図1745
図1745。

穴を一定距離だけ拡大するには、カウンターボアが使用されます。図1745はカウンターボアまたはピンドリルを示しており、ピンはリーマのように切削され、穴をリーマ加工してピンが正確に嵌合するようにします。側面にはわずかなクリアランスと鈍いエッジが残されているため、切削は行われません。切削エッジはe、cにあり、クリアランスは端面にあります。

図1746
図1746。

小さな穴の座ぐり加工や、穴の端の金属面仕上げ加工には、図1746に示すような形状の座ぐり穴が使用されます。ピンは穴に正確に適合する必要があり、1つの工具で様々なサイズの穴に対応できるように、ビットは交換可能になっています。ストックには、座ぐり穴を固定するネジの圧力を受けるための平らな面があり、ストックの端は直径が小さくなっているため、座ぐり穴が肩部に当たり、送り圧力でストックが押し上げられることはありません。座ぐり穴の端にはピンを受け入れるための穴が開けられており、ピンを交換して同じ座ぐり穴で様々なサイズのピンを使用できます。

図1747
図1747。

図1748
図1748。

木工用ツイストドリルは、旋盤ドリルで説明したように円錐形の先端を持ち、穴を皿穴加工する場合は、図1747に示すようなアタッチメントを使用できます。これは分割されたねじ付きテーパーなので、ナットを一方の方向に回すとドリルに固定され、もう一方の方向に回すと緩められ、 図1748に示すように、ドリルの先端から必要な距離に調整できます。

図1749
図1749。

より大きなサイズの穴の場合は、図 1749に示すようなストックとカッターを 使用し、カウンターボーリングカッター ( aなど) または皿穴ビット ( bなど) のフェーシングを受け入れることができます。ビットは、工具が対象とする最小サイズの穴に適した直径にすることで、さまざまなサイズの穴に合うように作ることができ、より大きな直径に合わせてフェルールを取り付けることでサイズを調整できます。

図に示すように、カッターは小さなキーまたはくさびでストックに固定されます。カッターをストックとは別の部品にすることで、刃先をより容易に研磨できるだけでなく、1つのストックで様々なサイズのカッターに対応できます。ストックの溝は、キーと同じテーパー量になるように設計する必要があります。これにより、すべてのカッターの幅または深さを平行にすることができ、製作が容易になります。同時に、上端はガイドとして機能し、刃先をストックの軸に平行に研磨することで、刃先がストックの軸に対して直角になるようにし、両方の刃先が均等に切削作業を担うようにします。

この種のカッターを使用して大径の穴を拡大する場合、ピンが機械のテーブルに設けられたブッシングまで貫通し、その端で棒材または材料を安定させるのに十分な長さが必要である。

図1750
図1750。

図1751
図1751。

穴の口を円錐形にするには、皿穴加工機が用いられる。[I-450]図1750 に示すようにピンが設けられており、ピンにはブッシングやフェルールが取り付けられていることは明らかである。小型の皿穴は 図1751のように作られる場合もあり、円錐状の端部は軸よりわずかに下側で削り取られ、切削刃にクリアランスが確保されている。

図1752
図1752。

図 1752 は、正方形の穴を開けるための装置を示しています。ドリルを駆動するチャックは、ドリルにある程度の横方向の動きを許容するように構成されています。これは、ドリルの切削刃が固定された中心点を中心に回転するのではなく、穴の大きさに比例して横方向に広がるという特殊な動きによって必要となるものです。チャックのために、金属円筒の空洞の上部が駆動スピンドルに合うように穴あけされています。この穴の下に正方形の凹部が作られ、そのさらに下、正方形の凹部の直径内に収まる位置に、チャックの端を貫通する円形の穴があります。ドリルホルダーまたはソケットは別の部品で、その下部にはドリルシャンクを保持するための正方形または円形の凹部が設けられており、止めねじによってソケットにしっかりと固定されています。ソケットの上部は、まずsの位置にねじ (図 1752 )があります。第二に、四角い肩部bがあり、第三に、円筒形の肩部dと円形部分eがあり、ドリル シャンクは hに挿入される。nはドリル ソケットをチャックに固定するナットである。ソケットをチャックに挿入すると、長方形のスロットが設けられた緩い四角いカラーcがソケットの四角い部分の上を通るように挿入される。次にナットn を締め付け、eの面をチャックの面に合わせるが、cは固定されない。これは、 c が収まる凹部よりも薄いためである。この操作を行うと、ソケットは緩いカラーcの両側と凹部の 2 面との間の遊びが許す範囲で水平面内を容易に移動し、反対方向には、ソケットの四角い肩部の両側と緩いカラーcの長方形スロットの端との間の遊びが許す範囲で水平面内を移動する。この水平方向の移動量は、ドリルで開ける四角い穴のサイズに合わせて調整される。ドリルの下端または切削刃の近くに、加工対象物の上方に、加工対象物と同じサイズの正方形の穴が開いた金属製ガイドプレートfが固定されている。ドリルは図示のように三面体で、その三面の寸法は、三角形の底辺から頂点までの距離が、加工対象物の穴の辺の長さと等しくなるように設定されている。ドリルはガイドfを介して回転させることで、正方形の穴を加工することができる。

操作方法は以下のとおりです。三面ドリルを自動調整チャックに固定し、ガイドバー（四角形のガイド穴付き）を加工対象物の穴あけ位置より上方にしっかりと固定します。チャックドリルを取り付けたドリルスピンドルを回転させ、ねじ込むか押し下げると、ドリルはガイドバーに沿って四角形のガイド穴を貫通して下方に進み、ガイドバーと同程度の大きさ・形状の穴をあけます。加工対象物が重すぎず、かつ静止していない場合は、自動調整ドリルチャックを使用せず、通常のチャックに三角ドリルを取り付けて、四角形の穴をあけることもできます。この場合、ドリルの横方向の動きの代わりに、ドリルの横方向の動きが加工対象物に伝達されます。

長方形の角が直角の穴を開ける場合、加工対象物が一方の方向に他方の方向よりも大きく動くようにするか、ガイドプレートの穴を必要な形状に加工し、ドリルチャックをドリルが一方の方向に大きく動くように設計する必要がある。

[I-451]ドリルやボーリングマシンで使用されるボーリングバーとカッターは、通常、固定されたカッターを備えたソリッドバーであり、バーが切削部に送られる。

図1753
図1753。

図1754
図1754。

図1755
図1755。

図1756
図1756。

図1753、1754、1755、および 1756は、ドリル加工機またはボーリング加工機でテーパーをボーリングするための装置を備えたバーを示しています。この装置は、バーsに固定されたスリーブaと、バー軸に対して角度をなすスライドウェイで構成されています。このスライドウェイには、切削工具を保持するスライドがあり、その上端には星形送り機構を備えた送りねじがあります。図1753はボーリングバーのない状態の装置を示し、図1754 はボーリングバーのある状態の装置を示しています。aは、 切削工具tを保持するスライドdのためのスライドウェイcを提供するリブbを備えたスリーブです。送りねじfには、 2つのラグhkの間に星形gが設けられています。ワークにボルトで固定された固定ピンが、バーが1回転するごとに星形の1つのアームを引っ掛け、送りを行います。工具保持スライドの摩耗を吸収するために、ジブmと止めねじp が設けられており、装置をボーリングバーに固定するために、ボーリングバーはqで分割され、ねじrが取り付けられている。さらに、ボーリングバーsの上部にはカラー、下部にはナットnが設けられている。工具はしっかりと保持され、ガイドされることがわかる。穴のテーパーの度合いは、スライドウェイcとスリーブ軸との角度によって決まる。

[I-452]
第20章―手動ドリルおよびボーリング工具と装置
手動ドリルおよびボーリングツール。—木材に穴を開けるために使用されるツールは一般にボーリングツールと呼ばれ、金属用のツールは、固体金属から穴を切り出す場合はドリルツール、既存の穴を拡大する場合はボーリングツールと呼ばれます。木材ボーリングツールは、木材の繊維を切断してから取り除くように刃先を成形する必要があります。そうしないと、刃先が繊維に食い込んでしまいます。これは、木材の木目に垂直に切断する場合、2 つの方法で達成されます。まず、穴の壁の周囲とボーリングツールの軸線に平行な線に沿って繊維を切断し、その後、ボーリングツールの軸に直角な 2 番目の刃先でそれを取り除きます。あるいは、長さ方向に湾曲した刃先を用いて、中心から切削を開始し、穴の壁面に沿って徐々に穴を広げていく方法もある。これは、後述するグッドのオーガビットの場合と同様で、木材の木目や繊維の端から連続的に層を切り取ることで穴を削り取る。直径が4分の1インチ以下の非常に小さな穴を掘る工具は、通常この2番目の原理に基づいており、ネイルビットやスプーンビット、ジャーマンビットなどの大型工具も同様である。

図1757
図1757。

図1758
図1758。

木材に穴を開ける最も単純な道具は、図1757および1758に示す錐（あご錐）である。その刃先は楔形に先細りになっており、その幅は柄と平行な場合もあれば、図のcdのように広がっている場合もある。刃先が広がっている場合、柄は穴をまっすぐに開けるためのガイドとしてあまり役に立たないことは明らかである。

錐の作用は、切断というよりはむしろ楔を打ち込んで引き裂く作用であることは明らかであり、特に木目の端面に対して作用する場合はなおさらである。

図1758には、右側で木目に垂直に、左側で木目に垂直に作用する錐が示されています。前者の場合、錐は木目を垂直に割り、後者の場合、木目を楔のように広げます。錐は、直径約3/16インチまでの穴を開けるのに使用されます。

図1759
図1759。

図1759は、 fに螺旋状の溝、 s s に螺旋状の突起を持つ錐のビットを示しています。この突起は、ねじの原理で作用し、ビットを前方に引き込み、切削します。これらのビットは、1 / 16 インチから1/2インチまでのサイズで使用されます。螺旋状の溝の縁が切削を行い、円錐形の穴を作り、穴の直径全体が形成されるまで繊維の層を順次切断します。溝付き先端の上部は、穴の壁に擦れて摩擦が生じ、工具の駆動が困難になるのを避けるために、直径が小さくなっています。

図1760 図1761
図1760。 図1761。

図1760と1761は、直径1/16インチから3/8インチ までの穴あけに使用されるドイツ式ドリルビットを示しています。このドリルビット、および他のすべてのドリルビットやオーガーは、ブレースで駆動するためのテーパー状の四角形を備えています。nで示されている切り欠きは、ドリルビットを所定の位置に保持するブレースのバネ式キャッチを受け入れるためのものです。aとbの切削刃は、その背後の金属を削り取ることによって形成されます。

図1762
図1762。

図1762は釘ビットを表しており、木材の木目に垂直に穴を開けるために使用されます。その刃先は穴の壁の周りの繊維を切断し、中心の芯は切断されずに残ります。そのため、穴が完全に貫通しない限り、芯は穴の中に残ります。[I-453] 材料。木材の繊維または木目に沿って、または平行に端から穴を開ける場合、木材の中に楔のように食い込みます。

釘ビットの溝は、図中の点線で示されているように、先端まで伸びています。釘ビットは、1/16インチから3/8インチまでのサイズで使用 されます。

図1763
図1763。

図1763は、点線cで示されているように、溝が先端近くまで伸びているスプーンビットを表しています。

図1764
図1764。

図1764は、ポッドビットまたはノーズビットと呼ばれるもので、刃先が先端の半分まで伸びているため、繊維の層を連続的に切断します。この特性により、木口の穴あけに特化しており、まっすぐで滑らかな穴を開けることができます。最大で4インチ（約10cm）までのサイズがあり、主に木製のパイプやポンプの穴あけに使用され、非常に長い穴、時には丸太の全長を貫通する穴を開けることができます。

図1765
図1765。

図1765はオーガビットを示しており、円錐形のねじsが付いていて、これによってオーガビットが木材の中に引き込まれます。2つの翼wにはd、 dの位置に切削刃があり、切削刃a、bよりも前方に位置しているため、木材の繊維を切断します。切断された木材は、その後、円錐sのねじピッチに等しい厚さの層状に切り取られます。翼wの側面は、ねじ部の頂部tと同様に、オーガを穴の中で安定させます。この工具は、木目に垂直に穴を開けるのに適していますが、木目に垂直に穴を開ける場合は、翼wが木材の繊維の間に挟まってしまうため、木目に垂直に穴を開けるよりも適しています。

図1766
図1766。

図1766に示すクックのオーガビットでは、この問題は解消されています。このオーガビットは刃先が湾曲しているため、木目に対して垂直に使用しても垂直に使用しても、刃先が皿状の座面を形成し、繊維を端から切断しながら、材料を螺旋状に除去します。刃先の湾曲は、角付近ではオーガの軸に他の部分よりも平行に近くなるように設計されており、穴の壁面を滑らかにする効果があります。この工具は木目に対して垂直に使用しても非常に便利ですが、特に木材の木口面に使用する場合に有利です。

図1767 図1768 図1769
図1767。 図1768。 図1769。

小型のオーガビットでは、図 1767に示すように、スパイラルのねじれが粗くなっています。これは、工具に十分な強度を与えるために必要なものです。大型のオーガビットでは、図 1765のフルートの上部 ( t )、またはランドと呼ばれる部分の幅が、図 1768に示すように狭くなっています。これは、穴の直線性がそれほど正確である必要がないためです。一方、直線性と滑らかさが求められる穴の場合は、図 1769のdに示すように幅が広くなり、図中の翼 a、b がフルートに沿ってさらに上方に伸びて、工具を穴の壁で安定させ、壁をより滑らかにします。円錐ねじは木材に押し込んだり楔のように食い込ませたりする必要があることは明らかであり、薄い木材の場合、特に通常のように二重ねじ山が設けられている場合（図1765の一方のねじ山の頂部が切削刃aに接し、もう一方のねじ山の頂部が切削刃bに接する）、木材が割れる傾向がある。

図1770
図1770。

木材の木口面、つまり木目の長手方向に穴を開ける場合、ねじ山が木材から剥がれたり抜け落ちたりして、オーガーのねじ山が詰まることが非常に多い。特に硬材ではこの傾向が顕著である。図1770に示すように、ねじ山に沿って螺旋状の溝を刻むことで、この問題を大幅に回避できる。これにより、ねじ山が最初に木材に食い込むことができるようになる。[I-454] 始動時にネジ山が潰れるのを防ぎ、清掃も容易になります。また、溝によってネジが結び目を切り裂き、オーガーがまっすぐに穴を開けることができます。

木材の木目や繊維に平行な穴をあける場合、オーガーを切削位置まで押し上げ、オーガーの先端で切削されたねじ山が木材から抜け落ちたり、剥がれたりするのを防ぐために、より大きな圧力が必要になります。ねじ山が抜け落ちると、オーガーの先端のねじ山が詰まり、特に硬材の場合は、それを清掃するのが非常に困難になります。

図1771
図1771。

図1772
図1772。

さらに、ねじ山が一度なめてしまうと、オーガーを再び切削させるのは非常に困難です。これらの困難を回避するために、図のようにねじに溝が刻まれています。また、この溝によってある程度の切削作用が与えられ、ねじのくさび作用が軽減されるため、通常のオーガーよりも薄いワークを割ることなく穴あけできることも明らかです。しかし、非常に薄いワークはそれでも割れてしまうため、そのようなワークや、穴の深さが直径の約2倍以下で済むあらゆる種類の木材の穴あけには、図1771および1772に示すセンタービットが使用されます。これは、木目に沿って穴あけする場合にも、木目に直交して穴あけする場合にも優れた工具です。センターbは三角形であるため、ワークに食い込み、スパーまたはウィングaは切削刃 cよりも下方に伸びており、その角度のために非常に鋭く切削します。

図1773
図1773。

図1773は、木工職人が鉄に穴を開ける際に使用するツイストドリルを示しており、その先端は大工のブレースに合うように四角く加工されている。

図1774
図1774。

図1775
図1775。

図1774は延長ビットを示しており、その切削刃がホルダーまたはステム内で前後方向に移動可能な部品上にあるため、直径を調整できます。この部品の表面には必要なサイズに設定できるように線が刻まれています。上端には溝が刻まれており、そこに皿ネジまたはウォームがかみ合うため、ウォームを回転させるとビット部品がスパー側または翼側または端でさらに外側に移動します。スパーは穴の壁に接する必要があることは明らかです。木材の木口用のより優れた延長ビットが図1775に示されており、切削刃は木口の繊維を切断するのに適応するように湾曲しており、グッド のオーガビットを参照して説明しました。

図1776
図1776。

図1776は石材加工用のドリルを示しており、刃先は安定性を高めるために湾曲している。この工具はハンマーで叩くことで切削を行い、打撃ごとに軸を中心にわずかに回転する。そのため、刃先の湾曲した形状によって、加工対象物に皿状のくぼみができ、その先端が安定する。工具の先端が広がっているのは、特に硬い石材に使用する場合、角が急速に摩耗するためである。また、この広がりによる隙間がないと、ドリルの側面が曲がったり、穴の壁に詰まったりする。過度の摩耗を防ぐために水が使用される。

柔らかい石材の場合、ハンマーの打撃は軽く行わなければならず、そうしないと刃先が穴の底に波状の跡を作り、打撃のたびに回転して同じ凹みに落ち込むため、チッピング作用が損なわれ、最終的には停止してしまう。[I-455] これを防ぐために、切削刃は長手方向に湾曲している場合があり、ドリルを回転させると溝が交差するようになっている。これによりドリルの能力は大幅に向上するが、鍛造や研削がより困難になる。

図1777
図1777。

金属加工に用いられる最もシンプルな手動ドリル装置は、図1777に示すような弓型ドリルである。これは、弾力性のある弓 bと、リールrに巻き付けられた紐cから構成され、リールrの一端にはドリルdがあり、もう一端には円錐形の中心点を持つ軸があり、湾曲した胸当ての円錐形のくぼみに嵌合する。作業者はこの胸当てを押してドリルを切削させ、弓を前後に動かすことで紐がドリルを回転させる。

図1778
図1778。

弓ドリルは、弓が通過するたびに回転方向が反転するため、どちらの方向に回転しても切削できるように刃先を成形する必要があります。このために必要な形状は、図版の下部にある拡大された側面図と縁図に示されています。このような装置は、直径が 1/8 インチ以下の小さな穴にのみ適していることは明らかです。しかし、このサイズでは、軽量でドリルの圧力に非常に敏感であるため、優れたツールとなります。オペレーターは、ドリルに与える抵抗に合わせて圧力の量を調整できるため、過剰な送りによってドリルが破損するのを防ぐことができます。胸当ての代わりに、図 1778のようなフレームを使用して弓ドリルを使用することもできます。フレームは万力で固定され、ピンまたはネジaが付いています。ピンを使用する場合は、その重さで送りを与えるか、指で押し下げることができます。一方、ネジを使用する場合は、送りをかけるために時々回転させる必要があります。

図1779
図1779。

図1779は、手動ドリル装置を示しています。この装置では、コードがコイルばねを内蔵したドラムに巻き付けられ、そのコイルばねがコードを巻き上げます。巻き付けられたコードはドリルのスピンドルに巻き付けられ、コードを引くとスピンドルとドリルが回転し、ドラムとらせんばねがドリルを逆方向​​に回転させます。

図1780
図1780。

図1780は、ドリルがスピンドルの端にあるチャックに取り付けられ、そのチャックには左右の螺旋状の溝が刻まれており、樽型のナットが備えられているドリル装置を示している。このナットをスピンドル上で上下に操作すると、スピンドルが前後に回転する。

ナットまたはスライドは、片側に右ねじナット、もう片側に左ねじナットを備え、これらはスピンドルの溝に嵌合し、その表面にはラチェット状の切削が施されている。これらの間にはスリーブがあり、これもラチェット状の切削が施されているが、十分に短いため、一方のナットがかみ合うと他方のナットが解放され、その結果、ドリルは往復運動ではなく一方向に連続的に回転し、図1777に示したような形状ではなく、通常の平型ドリルとして成形することができる。ドリルは、上部のハンドルまたはノブを手で押すことで切削位置に送られる。

図1781
図1781。

図1782
図1782。

図1781は、ドリルビットやオーガなどを駆動するためのバッカス式チャックを示しており、チャックの構造は図1782に示されています。2つの舌状部は、内側の端がバネで保持され、外側の端が円錐形になっています。ねじ付きスリーブにも対応する円錐形があり、このスリーブをねじ込むことで工具のシャンクがしっかりと掴まれ、駆動する内側の舌状部に嵌合する四角い端部とは無関係に、シャンクが正確に保持されます。

図1783
図1783。

図1784
図1784。

図1785
図1785。

別の形態では、このブレースにはラチェットが付属しています。[I-456]図1783 に示すように、チャックとクランクハンドルを備え、ラチェットの構造は図1784に示されている。リングの内縁には3つの切り欠きが設けられており、リングを引き戻して必要な切り欠きにセットすることで、ラチェットはチャックをどちらの方向にも操作したり、通常のブレースとして使用するためにロックしたりすることができる。ラチェットにより、クランクを1回転させるスペースがない隅でも工具を使用できる。ただし、この目的は、図1785に示すバックアス特許の角度レンチを使用することでより良く達成できる。このレンチは、フレームとチャックの間にボールジョイントを備えた構造になっている。

図1786
図1786。

図1787
図1787。

図1786および1787は、歯車を任意に接続または切断できるように構成されたブレースを示しており、この追加目的は、有利な場合にチャックを素早く回転させることを可能にすることである。

図1788
図1788。

金属に小さな穴を開けるには、図1788に示すような胸当てドリルが用いられる。これは、先端の胸当て板にジャーナルベアリングを備えたスピンドルと、スピンドルに固定された2つのギアピニオンと噛み合うベベルギアホイールをフレームに取り付けた構造になっている。このフレームとベベルギアホイールは、右側に示すハンドルによって固定されている。スピンドルの下端には、ドリルを保持して駆動するためのチャックがあり、これは大きなベベルギアに固定されたハンドル付きクランクを回転させることで操作される。送りは、本体を胸当て板に押し付けることで行われる。

ベベルピニオンは1つだけでも十分であることは明らかですが、1つだけを使用するとスピンドルが摩耗して真円度が失われやすく、片側だけに負荷がかかるため歯車の内径が急速に拡大することがわかっています。これを回避するため、図のように、駆動ギアの両側に1つずつ、合計2つのピニオンでスピンドルを駆動します。

胸当てドリルは、直径約4分の1インチ以上のドリルを駆動するのに十分な動力を備えていないため、そのようなドリルには様々な形状のドリルクランクが用いられる。

図1789
図1789。

[I-457]図1789はドリルクランクを示しており、 a でドリルを受け入れ、bでねじ山が切られており、 dで向きを変えた 送りねじcを受け入れるようになっている。eには、クランクを回転させたときに作業者の手に擦れるのを防ぐための緩いチューブまたはスリーブがある。

図1790
図1790。

このようなドリルクランクを使用するには、図1790に示すフレームaを使用します。フレームaは万力に固定され、その上部tにはワークwを置くためのテーブル があります。送りは、図中のネジ sをフレームaの上部ジョーに対して緩めることで行います。この装置では、直径約1/2インチ以下の穴を開けることができます。

図1791
図1791。

ドリルマシンが手元にない場合に手作業で穴あけを行うための非常に古く、かつ非常に優れた装置として、図1791に示すドリルフレームがあります。これは、支点レバーと昇降レバーを受け入れてガイドするのに十分な間隔を空けて並べて配置された2本の直立支柱aと2本の支柱bで構成されています。支点レバーはcで回転し、 eに鉄板があり、その端に送りをかけるための重りが吊り下げられています。昇降レバーはdで回転し、fで支点レバーに引っ掛けられます。もう一方の端にはロープとアイgがあり、支点レバーにかかる重りの影響はgに加えられる圧力によって相殺されることは明らかです。したがって、作業者がgに足をかけることで、穴のサイズと使用するドリルの強度に合わせてドリルの送りの重さを調整できます。作業対象はベンチに置かれ、ドリルクランクやラチェットブレースなどの装置を使用してドリルを駆動できます。このドリルフレームは直径約2インチまでの穴を開けることができますが、ドリルがワークに進入する際に、支点またはドリル装置の上端が円弧hを描いて動くという欠点があります。円弧hの中心はピンcです。支柱aにはピン c用の多数の穴が設けられており、支点レバーをその端で上下させて、ワークベンチ上のワークの高さに合わせることができます。この装置のもう一つの欠点は、作業スペースをかなり占有することです。

ラチェット式ドリルは、ねじ込み式ドリルでは穴を開けられないほど内径が大きい穴や、ドリルマシンに持ち込むのが難しい穴を開けるために使用されます。

図1792
図1792。

図1792には、自動送り式ラチェットブレースが示されています。aは ブレース本体で、その端にはドリルの角シャンクを受け入れるためのテーパー状の四角穴があります。lはaを支点とするレバーで 、 aに設けられたラチェット歯に作用する爪またはキャッチbを備えています。レバーlを後方に動かすと、支点となる爪 bがラチェット歯の上を滑りますが、lを前方に引くとbがラチェット歯に噛み合い、aを回転させ、それによってドリルも回転します。fはaにねじ込まれたネジで、その尖った端が何らかの固い部品に当たっているため、fを緩めるとドリルが前方に押し出され、切削箇所に到達します。これらの特徴はすべてのラチェットブレースに共通していますが、このブレースの特異な点は、非常にシンプルな自動送り機構にあります。通常のブレースでは、ドリルを送る必要があるときに送りネジfを手動で操作する必要があります。

自動送り装置の構造と動作は以下のとおりです。送りねじfには、フェザーウェイまたはスプラインと、爪eによって操作される送りカラーcが設けられています。送りカラーcはdに溝があり、そこに爪eのフランジが嵌合します。また、側面には溝があり、レバーlの面にある環状リングが嵌合します。これら2つの爪によって送りカラー cは所定の位置に保持されます。爪eはダブル爪であり、cを反対方向に操作して送りまたはドリルを解放したり、送りをキャンセルするために後方位置に配置したりできます。これらの操作はすべて、レバーlが動いている間に容易に実行できます。カラーcは、円周上にgとhの2組の切り欠きが設けられているため、実質的にダブルラチェットです。各切り欠きは円周上に等間隔に配置されていますが、一方の切り欠きは他方よりも間隔が粗く、両方とも爪bによって操作されるラチェットよりも間隔が細かくなっています。ここで、レバー l が後退行程の終わりにあり、爪eが送りラチェットの側面gの切り欠きのいずれかに落ち込むとします。レバーl が前進行程に移動すると、送りラチェットが作動して前進し、爪b がaのラチェットの歯に当たるまでaは静止します。送りねじfには左ねじが切られており、送りラチェットには送りねじのスプラインに突き出た羽根があります。したがって、lの前進運動の開始時、つまりaが作動する前に送りラチェットを動かすと、送りがかかります。この送りの量は、爪e が落ちる切り欠きの細かさが爪bが落ちる切り欠きの細かさよりもどれだけ細かいかによって決まります。なお、送りはレバーの行程の開始時に行われ、爪b がa を 作動させてドリルが切削を開始するとすぐに停止します。

図に示すように、送りカラーは大きなドリル（小さなドリルよりも粗い送りに耐えられる）用に設定されている。これは、gのノッチの間隔がhよりも細かいためである。小さなドリルと細かい送りの場合は、カラーをネジから外し、反転させて、[I-458] 側面hはeの下に位置し、ノッチの間隔が細かいほど、ストロークごとに送り量が増えることは明らかです。間隔は、大小のドリル両方に対して非常に穏やかな送り量に合うように設定されています。これは、オペレーターが送りラチェットの間隔とは完全に独立して、任意のストロークで送り量を増やすことができるためです。オペレーターはレバーハンドルを短くストロークするだけで、送り量を増やすことができます。さらに送り量を増やしたい場合は、もう一度短くストロークすればよく、これを繰り返します。最も長いストロークを行うと、送り量は最小限になります。いずれにしても、ストロークの長さが等しい場合、ストロークごとに一定量の平均送り量が得られます。間隔は、日常的な作業で遭遇する通常のストロークの変動に合うように設定されています。送りを完全に停止したい場合、またはドリルを切削から完全に解放したい場合は、送り爪 eをトリップさせるだけで（レバーの動きを止めずに）、送りネジが反対方向に十分に作動し、レバーを1回後ろに引くだけでドリルが解放されます。単一の送りラチェットで得られる送り速度の範囲は、実用上十分なものですが、特別な用途で必要となる場合は、非常に細かい送り速度または粗い送り速度に対応する専用の送りラチェットを製作することも可能です。送りラチェットは非常に簡単に操作できるため、送りねじには角頭や通常のピン穴は設けられていません。これらの穴とそれに付随するレンチやピンは不要です。

図1793
図1793。

図1794
図1794。

図1793および1794は、手動ドリル用の自動送りラチェットブレースを示しており、送りは次のように行われます。ドリルスピンドルにねじ込まれる内側または送りスリーブbには、摩擦スリーブまたは外側スリーブaが取り付けられており、そのヘッドには鋼製のノミ状のピンcが固定されています。ピンcの下端は尖っており、内側スリーブbのヘッドに固定された硬化鋼製のベアリングdの上に載っています。このスリーブは、ベアリングdとともに、ピンcの先端を中心に、摩擦スリーブ a内で回転します。このように構造を説明しましたので、次に自動送り装置の動作について説明します。ピンcのヘッドは ノミ状であるため、ピンと外側スリーブaが回転するのを防ぎます。つまみネジまたは摩擦ネジfを緩めると、内側スリーブbはピンcのベアリングを中心に、摩擦スリーブ a内で自由に回転 できるようになります。ねじfを締め付けると、内側スリーブbにかかる摩擦が増加し、スリーブbが静止した状態になります。その結果、ドリルスピンドルのねじがドリルを送り出し、ドリルにかかる摩擦がスリーブbにかかる摩擦よりも大きくなるまで送り続けます。すると、ドリルは外側スリーブa内で再び回転し始め、切削を開始した切りくずがなくなるまで回転を続けます。切りくずがなくなると同じ動作が繰り返され、連続的な送りが実現します。摩擦ねじfを締めたり緩めたりすることで、内側または送りスリーブbにかかる摩擦を増減させ、送り速度を必要に応じて瞬時に速くしたり遅くしたり調整できます。

図1795
図1795。

鑿片c、または一般的なラチェット式送りねじで使用される尖った中心に支点または抵抗点を与えるために、さまざまな支持アームまたはスタンドが使用されます。図1795[30]はボイラーシェルaを表し、これにアングルフレームまたはニーbが取り付けられ、アングルピースc （図示のボルトによってb上で垂直高さを調整可能）が取り付けられ、フィードスリーブdの支点となる。このスリーブは、レンチを差し込むため、またはフィード時に手で保持するために、外側が六角形になっている場合があり、また、中央端付近に小さなピンやワイヤーを差し込むための穴が開いている場合もある。eは、bをボイラーに固定するためにボイラーの周囲に回すチェーンであり、これはfの装置によって行われる。

[30]『アメリカン・マシニスト』誌より。

多くの用途においては、直立した円筒形のバーにアームを取り付け、そのアームを任意の高さに設定し、止めネジでバー上の必要な位置に固定できるシンプルなスタンドで十分であり、スタンドのベースはクランプなどの便利な装置で作業対象物に固定される。

図1796
図1796。

図1796は、ドリルマシンではアクセスできない穴をドリル加工するためのフレキシブルシャフトを示しています。これは、ラチェットブレースを使用する必要があるような状況や条件下で使用されます。このシャフトは、任意の曲線や角度に曲げても回転運動を伝達できるように構成されています。ラインシャフトから駆動される丸ベルトが溝付きプーリーを回転させ、シャフトは回転運動を可搬式ドリルフレーム内のベベルホイールに伝達します。送りの支点は、ラチェットドリルで使用される方式と同様のドリルポストによって提供されます。シャフトは、複数の層のワイヤ（左図参照）で構成されており、層の数は必要なシャフトのサイズと強度に応じて異なり、ワイヤはらせん状に重ねて巻かれています。各層は、互いに平行な3～8本のワイヤのグループで巻かれ、各層には異なる数のワイヤのグループが含まれているため、各層のらせんのピッチが異なり、各ねじれまたはらせんの方向は、それが巻かれているらせんの方向とは逆になっています。このようにシャフトを組み立てる際、両端のワイヤーを短い距離にわたってしっかりとろう付けし、この固められた端部に、プーリーと駆動する工具を取り付けるための穴あけ金具を固定する。

この構造は、横方向の弾性がかなり大きいシャフトを生み出す一方で、ねじり歪みに対しては大きな抵抗力を持つ必要があることが容易にわかる。[I-459] らせん状の構造が一種のらせんトラスを形成し、ねじれを効果的に抑制する。回転するケースは、革などの適切な素材で作られた弾性チューブで、その内側にぴったりと収まるようにワイヤーのらせんが1本巻かれている。らせんの内径はシャフトの外径よりわずかに大きく、シャフトの外側のらせんとは逆方向に巻かれている。これにより、シャフトの連続的なベアリングが形成される。あるいは少なくとも、使用時に全体が様々な方向に曲がる際に生じるシャフトとケースの接触点において、ベアリングとして機能する。

装置に可能な限りの横方向の弾性を持たせるため、プーリーを取り付けるシャフトの端部には羽根が設けられており、プーリーがケースに固定された状態でも、シャフトがプーリー内で前後方向にスライドできるようになっている。ただし、ケースはプーリーと一緒に回転しない。装置の使用に伴う曲線の変化によってシャフトとチューブの相対的な長さに差が生じるため、これは必要な予防措置であることが容易に理解できるだろう。

管内のシャフトの摩擦は非常に大きく、装置の成功を妨げるほどであると推測されるかもしれないが、実際には、これを判定するための試験において、シャフトを直角に曲げて回転させたときに発生する摩擦は、直線で使用した場合の摩擦の15パーセントを超えることはないことがわかった。

曲げた状態で運転する場合、シャフトとチューブの間に摩擦が生じるだけでなく、シャフト内部のワイヤー層同士もわずかに動く必要があります。このような摩耗や摩擦を防ぐために、両端のベアリングに油を差すだけでなく、チューブ内部にも少量の油を封じ込める仕組みが設けられています。これにより、ワイヤー同士の動きや、シャフトとチューブ内部の動きが、十分に潤滑されることでスムーズになります。

図では、シャフトの先端に木材穿孔用のオーガーが取り付けられた状態のシャフトが示されています。同様の構造で非常に軽量なシャフトは、歯科医が歯科用ドリルやプラグツールを駆動するために使用されており、その多くはシャフトの回転運動を利用した巧妙な機械的機構を備えています。

図1797
図1797。

図1797には、蒸気ボイラーの内側から穴を開けるためのドリル装置が示されています。aは、ジャーナルスタッドbを備えたベースピースを表しています。このベースピースには、a2に示すように、ねじ山付きの端部と円錐形の突出端部を持つナットを備えた放射状アームaが設けられています。都合の良いときは、これらの部品の1つを機械の両端で使用し、フレームのセンタリングと保持に使用します。2つ使用するのが都合の悪いときは、図に示すように、または他の方法でフレームの一方の端を支えます。鋳造部品bは2つの部品で構成され、ピンb用のベアリングを備え、ロッドcの端部を保持します。駆動軸gには、側面図でより明確に示されているベベルホイール gが取り付けられており、ドリルスピンドルを駆動します。ドリルスピンドルの両端は、さまざまな距離に届くように長さが異なります。クロスヘッドeは必要に応じてロッドに沿ってスライドさせることができ、回転フレームとドリルは異なる位置に回転させることができる。

図1798
図1798。

図1798は、作業台に固定する小型の手動ドリルマシンを示しています。適切なフレームが直立スピンドルにジャーナルベアリングを提供し、その上にベベルギアgが取り付けられています。ベベルギアgは、ホイールwと同じシャフト上のギアによって駆動されます。スピンドルはsでねじ切りされており、ねじsにねじ込まれたハンドホイールfによって送り込まれます。ハンドホイールfはキャップcにジャーナルベアリングを備えています。

図1799
図1799。

図1799は、支柱に固定するための手動ドリルマシンを示しており、大きい方のホイールはフライホイールとして機能し、小さい方のホイールは送り出し用である。

スロッティングマシン― スロッティングマシンでは、切削工具は垂直方向に動作するラムまたはスライドに取り付けられ、作業台は水平にラムの下に配置されます。

図1800
図1800。

図1800はスロッティングマシンを表しており、図1801は同じマシンの断面図である。

円錐軸には平歯車を駆動するピニオンが取り付けられている。[I-460] 上部の水平軸上に、平歯車が配置されている。この平歯車の内面には送り動作を行うためのカム溝があり、軸のもう一方の端には、シェーピングマシンに関して既に説明したようなウィットワース式クイックリターン機構が設けられている。クイックリターン機構からのコネクティングロッドはラムに接続され、ラムはメインフレームの上端に設けられた通路を通るガイド上を移動し、フレーム本体の前面にボルトで固定される。この構成の目的は、ガイドの高さを加工物の高さに合わせて調整することで、ラムを加工物の高さが許す限り加工物の上面に近づけてガイドすることである。一方、ラムのガイドをフレームに固定した場合、ラムは厚い加工物を扱うときと同じ距離だけガイドを通過するため、加工物に対して必要なほど近くにガイドされないことになる。

ラム（またはスロッティングバーと呼ばれることもある）は、図示されている重り付きレバーによってバランスが取られているため、ラムは常に上方に保持され、ツールポストが加工物に接触したときに跳ね上がることはありません。これは、ツールの動きが常にレバーによって吸収されるためです。

図1801
図1801。

加工対象物は、軸を中心に回転可能な円形テーブル上に保持され、切削部に送り込まれる。このテーブルは、互いに直角な2つの水平方向の動きを持つ複合スライド上に支持されている。下側の水平方向の動きは、図1801の断面図に示すように、機械の中心を通るロッドによって作動する。上側の水平方向の動きは、図1800の機械の全体図に示すように、機械の側面にある2つの歯車のうち大きい方によって作動する。これらの歯車のうち大きい方と小さい方は、円形テーブルの外周に切削されたウォーム歯と噛み合うウォームを駆動し、円形テーブルを回転させる。これらの送り動作は、いずれか一方またはすべてを同時に作動させることも、すべてを停止させて手動で送り動作を行うこともできる。

多くの場合、工具はスロッティングマシンのラムまたはバーに固定されているため、送りは工具がストロークの最上点にあり、加工物に接触する前に行われることが望ましい。そうすることで、戻り行程で工具が擦れて急速に摩耗するのを防ぐことができる。

図1802
図1802。

図1802は、スロッティングバーまたはラムのガイドウェイが固定されており、送り動作がすべて機械の外側で行われるスロッティングマシンを示しています。この場合、ウォームギアピニオンは、図には示されていない機械の側面にあります。

スロッティングマシンの切削工具は、以下のいずれかの方法で取り付けられます。1つ目は、スロッティングバーまたはラムに直接ボルトで固定する方法で、この場合、工具は垂直に立てられます。2つ目は、ラムの端にボルトで固定された箱の中に水平に立てて収納する方法です。3つ目は、ツールバーに取り付ける方法で、この場合、工具は水平または垂直のどちらでも立てることができます。

図1803
図1803。

図1803は、頑丈な棒aに設けられた穴に止めねじcで固定された工具bを示している。この場合、工具はしっかりと固定されているため、上向きのストローク中に切削刃が加工物に擦れて急速に摩耗する傾向がある。これを回避するため、様々な工夫がなされてきたが、それらを説明する前に、工具の形状がこの点に重要な影響を与えることを指摘しておくとよいだろう。

図1804
図1804。

図1805
図1805。

例えば 図1804では、ツールtがスライドsの端にあるボックスbにボルトで固定されています。wは切削cが除去され たワークピースです。ここで、 aがツールのバネが発生する運動中心または支点であると仮定します（そして、大きな切削では必ず少しバネが発生します）。すると、ツールの先端は矢印eの方向にバネがかかり、バネの分だけ深く切削されます。しかし、上昇ストローク中はツールは圧力から解放されるためバネがかからず、したがって部分的に[I-461] または、バネの量に応じて切削面を完全にクリアにする。この望ましい動作は、図 1805 に示すように、切削面に接する工具の面にわずかな横方向の傾斜をつけることによって増大させることができる。図 1805では、s はスライド、t は工具、b はボックス、f は工具バネの方向であり、この場合、切削面が直線から曲がるのに対する抵抗力による圧力によって発生する。

図1806
図1806​​。

図1806​​は、この欠陥をある程度解消するための装置を示しています。a は工具箱またはバーで、 cを支点として回転する工具保持部品が収められており、工具は止めねじe bによって固定されています。らせんばねが回転部品と工具の重量を支えています。下降行程中は、らせんばねが回転部品を箱またはバーaに押し付け、上昇行程中は、回転部品が工具を支点cから揺動させることを可能にします 。[I-462] 矢印dで示されるように。この場合、工具の刃先にかかる摩擦は、バネの抵抗を克服することによるものだけです。

図1807
図1807。

丸刃工具は、刃先の長さが最大であるため、非常に弾力性があり、わずかに丸みを帯びています。図1807の点線bで示されているように、工具の背面を膨らませることで、工具に強度を追加することができます。

図1808
図1808。

図 1808に示すような形状の工具を使用すれば、非常に深い切削を行うことができます。図では、a が工具、b が工具箱、c が加工対象物であり、切削深さはdからeまで で、必要に応じて 2 1/3 インチにすることができます。工具の 面fはiの方向に角度をつけて研磨されているため、工具は徐々に切削を行い、工具の刃先全体が同時に切削対象物に接触することはありません。これは、工具または機械自体の一部が破損する恐れのある急激な応力が発生するのを防ぐためです。同様に、工具は切削対象物から離れる際も、急激に離れることはありません。図に示すように、切削刃のごく一部が最初に加工対象物に接触し、機械のすべての作業部品をベアリングまで持ち上げるのに十分な圧力と抵抗を一時的に加えます。そして、工具が下降するにつれて (矢印gで示されるように)、工具の刃先全体が作用するまで応力が増加します。このような過酷な作業に耐えられるよう、工具は強度を高めるために紫色に焼き入れされている。

[I-463]
第21章—ねじ切り—ブローチプレス
図1809は、直径6インチまでのパイプにねじ切り加工を行うための特許ダイストックの正面図を示しています。この図では、3つのビット（またはチェイサー）がフェースプレートによって所定の位置に固定されている様子が示されています。フェースプレートは図1810で取り外された状態で示されています。図1811は、フェースプレートを取り外した状態の機械を示しています。ビット（またはチェイサー）にはピンがあり、フェースプレートのスロットに嵌合するため、プレートを回転させることでチェイサーのサイズを調整できます。

図1809
図1809。

図1810
図1810。

図1811
図1811。

図1812
図1812。

チェイサーを装着したヘッドは、歯車とピニオンによって回転し、図1812はピニオンを回転させるためのラチェットレバーを示しています。これは、パイプが地面に埋まっている状態で、ダイストックを使用してパイプを切断し、ねじ切り加工を行う際に、パイプをその位置から持ち上げずに済む場合に便利です。

図1813
図1813。

パイプを把持する方法は図1813に示されており、この図では機械はベルト動力で動作するように構成されており、ピニオンはウォームとウォームギアによって駆動される。

図1814
図1814。

図に示すように、パイプ把持バイスでは、機械の背面に把持ジョーがスライドするための経路が設けられています。下ジョーは、加工するパイプのサイズに合わせて高さを調整でき、調整された位置でしっかりと固定されます。下ジョーにはインデックスポインターが設けられており、スライドウェイの表面にはパイプの直径に応じて線が引かれているため、このジョーを適切な高さにすぐに設定して、パイプをビットの中心に合わせることができます。下ジョーが設定されたら、あとはハンドルを使って上ジョーを操作し、パイプをしっかりと把持するだけです。図1814は、ベルト駆動用に構成された機械の前面を示しています。

No.1ダイスねじは直径1～2インチのパイプ用ですが、切断加工は施されていません。大型ギアは切削歯で、ピニオンは鋼製で、砲金製のベアリングで支持されています。把持爪には鋳鋼製の面が取り付けられ、焼き入れ処理が施されています。

簡単な変更を加えるだけで、この工具は右ねじだけでなく左ねじの切削にも使用できます。変更内容は、左ねじ用のビットを取り付け、右ねじ用のリングを左ねじ用のリングに交換するだけです。パイプにねじ切り加工を施した後は、ヘッドを反対方向に回すだけでビットがパイプのねじ山から外れるため、パイプをすぐに引き抜くことができます。これにより、ビットの刃先が摩耗するのを防ぎ、ダイスを巻き戻すのにかかる時間を節約できます。

ねじ切り機では、ボルト（またはパイプ、場合によっては）を回転させ、ダイスを固定するか、ダイスを回転させ、パイプの回転を阻止するかのいずれかの方法があり、この2つのシステムの違いは以下のとおりである（『アメリカン・ マシニスト』誌より）。

図1815
図1815。

図1816
図1816。

図1815は、パイプを保持して金型を回転させる機械を表しており、図1816は、パイプを回転させ、金型をヘッドに保持する機械を表している。このヘッドにより、金型はパイプの形状に合わせて横方向に移動できるが、回転は防止される。

前者の図では、ボルトまたはパイプがダイ駆動スピンドルと一直線上にない状態になっており、その結果、ねじ山がパイプの軸と平行にならないことが示されています。一方、 図1816では、ワークが回転するため、ねじ山はワークの軸と平行になります。また、ダイにはより大きな横方向の動きが許容されるため、ワークが正確に回転しない場合でも、ワークの偏心運動に合わせてダイが移動することができます。

パイプの端が直角に切断されておらず、ダイが動く余地がある場合、ダイはパイプの円周のうち最も長い部分を最初にねじ込むか掴み、ダイは直角からずれることはありません。[I-464] パイプ軸とねじ切り加工の位置が一致しない。

ねじ切り盤を操作する上で重要な2つのポイントは、ダイスを常に鋭利に保つことと、油で十分に潤滑することです。ダイスを最高速度で連続運転する場合は、1日に1回、または負荷が大きい場合は2回研磨する必要があります。研磨はごく少量で十分です。

ナットタッピングでは、オイル潤滑が極めて重要ですが、切削屑がタップ溝を詰まらせ、オイルが切削歯に流れ込むのを妨げる可能性があるため、より困難になります。

蛇口を垂直に立て、ナットを上端（蛇口の先端が上を向く位置）に取り付けると、切削屑が上方に流れ上がり、下降する油による十分な潤滑が妨げられる可能性があります。蛇口を水平に立てると、重力によって油がナットに流れ込むのを助けず、油が蛇口から急速に落下してしまうため、蛇口は先端を下向きにして垂直に立て、油と水に浸かるようにするのが望ましいです。

ボルトのねじ山をソリッドダイで切削する機械では、ボルトに所定の距離までねじ山が切削された後、ボルトまたはダイの回転方向を反転させてボルトをダイから取り外す必要があることは明らかであり、この回転方向の反転中に、ボルトのねじ山がチェイサーまたはダイの歯の切削刃に擦れて損傷を与える可能性がある。

動力機械におけるこの問題を解決するため、ボルトを所定の距離までねじ込んだ際に金型が開くように設計されている場合があり、これにより加工済みのワークを瞬時に取り外すことが可能になり、時間の節約になるだけでなく、金型やチェーサーの刃先を保護することにもつながります。

ボルトが回転するタイプの機械では、完成したボルトを1本ずつ取り出して新しいボルトを挿入するために機械を停止させる必要があるが、ボルトが静止している場合は、ボルトが必要な距離までねじ込まれるとすぐに金型が自動的に開き、ボルトを保持しているキャリッジがすぐに引き抜かれて新しいボルトが挿入されるため、このような停止は不要となる。

金型が自動的に開くと、作業者が注意を払うことなく、すべてのボルトが均等な距離または長さにねじ込まれるというさらなる利点が得られます。

図1817
図1817。

図1817には、直径1/4インチから3/4インチまでのボルトにねじを切るための手動機械が示されています。この機械は、機械の右端に示されているレバーによって手動で回転する回転スピンドルを備えたヘッドで構成されています。このレバーはセットスクリューによって回転スピンドルに固定されているため、ハンドルを切削するねじのサイズに合わせて、より大きなまたはより小さなてこの力で使用できます。このスピンドルの前端には、スピンドルから容易に取り外せるコレットに保持された4つのチェイサーからなるダイスがあり、スプリングボルトによって保持されています。このボルトを押し下げると、コレットがスピンドルから解放されます。

ワークは図示のハンドルで操作される一対のバイスジョーで保持され、このバイスは図示の垂直レバーによってベッド上のスライドウェイに沿って軸方向に移動します。ボルトは固定されているため、ダイスの直径が小さいため、ステープルなどの曲がったり歪んだりした部品にもねじ切り加工が可能です。

手動レバーでは加えられないほどの大きな力が必要な、直径の大きいボルトには、ギア式の手動ボルトカッターが使用される。

図1818
図1818。

[I-465]図 1818は、手動ボルトカッターを示しています。このカッターでは、ボルトは適切なチャックに固定され、回転します。回転するスピンドルは、任意の長さのロッドを受け入れるために中空になっており、図示のようにベベルホイールによって駆動されます。これにより、回転速度を落とすことでスピンドルの駆動力が増加します。ベベルピニオンとホイールの直径による回転速度よりも速い回転速度を実現するために、レバーはピニオン内をスライドするように設計されており、図1817に示す機械と同様の目的と利便性を実現しています。

ねじ切りダイスは、ラックアンドピニオン機構によってベッド上を移動可能なキャリッジに水平に取り付けられたヘッドまたはシリンダーに保持されたコレットに保持されます。ラックアンドピニオン機構は、図示のようにベッド側面を通るハンドルによって操作されます。シリンダーには、タッピング用に様々なサイズの四角ナットまたは六角ナットを受け入れるための凹型プレート用のコレットも備えられており、タップは回転チャックに保持されます。コレットは容易に個別に取り外すことができ、作業中のコレットの反対側のコレットを取り外すことで、必要に応じてボルトの端部をヘッドまたはシリンダーを完全に通過させ、ワークを任意の長さまたは距離までねじ切りすることができます。

金型が回転するスピンドルに対して軸方向に正確に保持されるようにするため、シリンダーの下部にボルト穴が開けられ、ピンがヘッドを保持するキャリッジを貫通してこれらの穴に突き出ます。これらの穴は、ピンの先端が穴に突き出てヘッドを固定したときに、コレットがスピンドルと一直線になるように配置されています。

ダイスは、コレットの放射状スロットに挿入された4つのチェーサーで構成され、平らな鋼製リングによって所定の位置に保持され、結合されています。このリングは、コレットの面とチェーサーの外側放射状面に挿入され、ネジでコレットに固定されています。1つのチェーサーのみが放射状に動き、ダイスが切削するねじの直径を調整できます。このチェーサーは、コレットの外周にあるネジによって調整および設定されます。

リング内に固定された他の２つのチェイサーは、バックレストとして機能し、製造時の直径またはサイズ、あるいは最初のチェイサーの調整に応じて切削を行う。コレットのシャンクは、ボルトとキー、または止めねじによって円筒形のヘッドに固定される。

刀身を研ぐ刃は、普通の砥石やエメリーホイールで表面を研磨することによって研ぎ澄まされる。

チェイサーは番号が振られており、3つのチェイサーのうち1つを交換する必要が生じた場合でも、残りの2つに適合するチェイサーを製造元から入手できるように設計されている。つまり、一方のチェイサーのねじ山が他の2つのねじ山と完全に一致するように作られている。一方、他の金型では、1つのチェイサーを交換すると、金型全体を交換する必要がある。[I-466] 金型に含まれる番号。これは、各セットで同じチェイサー（No.1）からねじ山が始まるように金型にねじ山を切ることによって実現されます。

図1819
図1819。

図1819には、直径3/8インチから1インチまでのねじ加工を目的とした、これらの機械の1つが示されています。この機械はベルト駆動方式で、3段のプーリーを備えています。このプーリーのスピンドルにはピニオンが取り付けられており、図に示すように、このピニオンがダイ駆動スピンドル上の歯車を駆動します。

油と切削屑は機械のベッドに設けられた樋に落ちるが、油はストレーナーを通ってベッドの下にある円筒形の受器に流れ込み、そこから取り出して再利用することができる。

図1820
図1820。

図1820は、直径3/16インチから1インチまでのボルト用に設計されたボルトねじ切り機を示しています。

ねじ切りするボルトは、手動ハンドルmで操作される万力lに把持され、機械の背面にあるラック内のピニオンを操作する手動ハンドルqによって、ヘッドdまで手動で移動されます 。ダイスまたはチェーサーがボルトを所定の距離まで切削またはねじ切りすると、ねじ切りダイスは次のように自動的に開きます。

hには、ねじ切りチェーサーを開閉するためのクラッチリングがあり、nには、クラッチリングの溝にあるシューを操作するレバーがあります。このレバーは、機械を横切るシャフト上にあり、その端にはキャッチピースpがあります。z には、機械のベッドの下にあるバネの圧力に抗してp を垂直に保持するためのキャッチがあり、このバネはキャッチピースpと同じシャフト上のアームを押します。バイスlの背面ジョーには、 ロッドrを支えるブラケットがあり、ボルトまたはワークは、ロッドrの端がキャッチzを持ち上げるまでねじ込まれます。このとき、前述のバネがレバーnとクラッチリングh を前方に引っ張り、ダイスを開いてねじ切り作業を停止します。ワークに切削されるねじの長さは、ロッドrがvを貫通する距離を調整することによって決定されます。ハンドルwは、キャッチピースpおよびクラッチレバーnと同じシャフト上にあり、ダイスを手動で開く手段を提供します。

この機械の操作は、明らかに、ワークを万力lで把持し、 ハンドルqでヘッドdまで移動させ、ボルトが所定の長さにねじ込まれたときにロッドrをセットして金型を開き、次のワークを受け入れるために万力を元の位置に戻すことから成ります。

ヘッドd、クラッチ、リングhの構造を図1821および図1822 に示す。

図1821
図1821。

図1822
図1822。

本体fはフランジiによって機械のライブ スピンドルまたはシャフトのフェース プレートにボルトで固定され、この本体のスロットを通して、チェーサーまたはダイを収容するホルダーまたはケースcが通過します。 fには 、ダイ ケースを受け入れるためのスロットと、それらを移動するための舌部を備えた部品dが取り付けられています。このスロットと舌部は、 e′で示されており、 fの軸に対して角度が付けられています。したがって、 d をf上で端方向に移動させると、ケースとダイは本体 f 内または本体fを介して半径方向に動作します。d をf上で横方向または端方向に動作させるために、クラッチ リングhとトグルgが設けられています。後者は本体f内で枢動し、h は全体図(図 1820 ) のnで示されるレバーによってf上で端方向に動作します。ダイの閉じる量は、調整ネジeによって調整可能であり、調整ネジ e はセット スクリューr (図 1821 )によって調整位置に固定されます。 hがgの肩 sに当たってトグルの端を押し下げると、ヘッドdが右に移動し、gの端がeに当たったときに金型が閉じ、gがf に収まってeを動かせなくなったときに閉じなくなることは明らかである。クラッチリングhの後退運動、したがって金型の開き具合は、図1822のネジbとストッパーaによって調整され、 bがaに当たったときにhとdのf上での左方向へ の動きが止まり、金型が完全に開くことは明らかである。したがって、金型の開き具合はネジbによって調整可能である。j は単に金型とケースを所定の位置に保持するためのキャップである。

図1823
図1823。

[I-467]図1823の端面図において 、e、eは金型の閉鎖量を調整するネジであり、b、bは金型の開口量を調整するネジであり、tは金型および金型ケースの挿入および取り外しのために取り外されるキャップjのネジを表している。

図1824
図1824。

金型pとケースcの構造を図1824 に示す。nの位置にある2本のネジで金型をケースに固定し、ネジmで金型の軸方向を調整して、再切削時に金型が前方に突き出るようにする。金型をケースに挿入することで、ケースは単純な長方形の鋼板で作ることができ、摩耗して短くなった場合の交換コストを削減できる。

図1825
図1825。

図1825は、直径2～ 2 1/2インチのボルト用のバックギアを備えた機械を示しており、基本的な構造原理は図1820と同じです。

図1826
図1826。

図1827
図1827。

図1826には単段式、図1827には二段式の「高速」加工機が示されており、いずれも直径5/8インチまでのサイズに対応している。二段式加工機には金型に油を供給するポンプが備えられている。このポンプは円錐プーリーの軸端にある偏心カムによって作動する。

図1827a
図1827a。

この機械のヘッドの構造を図1827 aに示す。zは回転軸または駆動軸であり、その上にヘッドaが固定されている。aでは、ダイス dを保持するレバーlがmで枢動しており、ダイスdは止めねじbによってレバーに固定され 、ねじeによって必要な直径に切削するように調整される。レバーlは、ばねrとsによって クラッチcに閉じられており、これらのばねはそれぞれ直径方向に対向する2つのレバーに作用するため、ばねの作用はダイスdを開くことである。クラッチcはt に円錐部を持ち、回転軸z上を軸方向に摺動する。クラッチレバーとクラッチシューはシャフト上に配置されている。[I-468] 機械を横切って走るレバーは、図 1820のロッドrに対応するロッドによって作動する。クラッチとレバーl が図に示す位置にあるとき、ボルトをねじ切るためにダイスが閉じられ、このねじ切りがワークに沿って必要な距離まで進むと、前述のロッドとレバーによってクラッチc が矢印wの方向に移動され、スプリングr、s がレバーlの両端p をクラッチ 本体xに押し付け、ダイスを開いてねじ切りを停止させる。

図1828
図1828。

図1828は、直径4インチまでのねじ切り加工に対応する「ダブル」高速ねじ切り機を示しており、十分な動力を供給するためにバックギアを備えている。この図では、キャリッジからのゲージロッドが、図示された長いレバーの端にあるベルクランクを解除し、それによってバネがクロスシャフトを作動させてダイスを開くのを防ぐ。

図1829
図1829。

図1829には、ボルトねじ切り機またはボルトカッターが示されています。この機械は、回転スピンドルを備えたヘッドと、そのスピンドル上に取り付けられた4つのビットまたはチェーサーを備えたヘッドから構成されています。これらのビットまたはチェーサーは、ワークを必要な直径に切断するように設定でき、ワークを必要な長さにねじ切り、ボルトを引き抜いた後に展開されます。これにより、ダイがワークを解放するために逆回転する際に発生する時間を無駄にすることなく、また、ダイビットまたはチェーサーの切削刃がワーク上で逆回転する際に発生する摩耗や損傷を防ぐことができます。このヘッドは、図に示す垂直レバーによって操作され、このレバーは回転スピンドル上のクラッチに接続されています。クラッチとヘッドの構造の詳細は、図1830、1831、1832、および1833に示されています。ねじ切り加工するワークは、図示されている大きなハンドルで操作されるジョーの間に挟まれ、バイスは、図に明確に示されているように、機械のベッドの両側にあるラックとギアで連結されたピニオンを操作する小さなハンドルによって、ワークをヘッドに向かって上下に移動させます。

図1830
図1830。

図1831
図1831。

図1830はヘッドの縦断面図であり、図1831は ヘッドの端面図である。pはねじ切りダイスまたはチェーサーであり、環状のフェースプレートkによって本体aのスロットに保持されている。ダイスの両端にはT字型のキャップtが設けられており、ダイスリングbの対応する溝またはスライドウェイに嵌合する。キャップの頭部は角度をなしているため、リングbをaに沿って図に示す位置より右方向にスライドさせると、ダイスpがヘッドaの中心または軸に向かって同心円状に閉じることは明らかである。cにはa上をスライド可能なリングがあり、図1829の全体図に示す直立レバーによって操作される。

図1832
図1832。

図1833
図1833。

ダイリングbとクラッチリングcの接続は図 1832および1833に示されており、前者はヘッドの縦断面図でもあるが、図 1830とは異なる平面で描かれている。ヘッドのバレルまたは本体a aには、直径方向に対向する 2 つの湾曲した揺動レバーが設けられており、これらはa aの凹部に枢動する。クラッチリングcは本体aを包み込み、これらの揺動レバーの湾曲した端部の間を通る。図に示されている 2 つの揺動レバーのうち上側のレバーは、レバーeに接続されており、レバー e はスタッドまたはプランジャーpに接続されており、このスタッドまたはプランジャーpには調整ネジiがねじ込まれており、このネジ i はダイリング bにねじ込まれている。明らかに、c がaに沿って右に移動すると、揺動レバーが作動し、b が右に移動して、金型がワークに閉じられる。ダイの閉じ具合、つまりダイがワークにねじを切る直径は、調整ネジiによって調整できます。このネジはbに粗いねじ、 p に細かいねじが切られています。したがって、 iを締めるとb が左に引き寄せられ、プランジャーpのさらに上に移動します。これにより、湾曲したレバーの中心間の距離が短くなり、bの右方向への動きが制限されます。一方、i を緩めるとb が右に移動します。このとき、図 1830のキャップtがbの溝によって押し下げられ、ダイが軸a aに向かって端方向に移動する、つまり閉じられることは明らかです。

より多くの電力が必要になることは明らかだろう[I-469] ダイをカット位置に保持するため、ダイをカット位置から解放するよりも、その位置を保持する方が重要である。そのため、下側の湾曲した揺動アームd は、 eを介して ソリッド プランジャーgに接続され、ねじhはg の端に当接し 、ねじ込まれていない。これは、 gはpと連動してb を前方に押し出すためだけに作動し 、pはb を後方に引っ張るため、その負荷は軽いからである。しかし、調整ねじiを操作してダイを適切な直径にカットするように設定した後、調整ねじhを操作してリングb をa a上に正確に合わせ、そうでなければ発生する可能性のある横方向の歪みを防止する必要があることは明らかである。

これら２つの調整を行った後、クラッチリングcを左方向に最大可動範囲まで動かして金型を開き、右方向に最大可動範囲まで動かして金型を閉じます。

ロッキングレバーdのピボットピンを通るようにマークされた線からわかるように、図1832の2でマークされたジョイントは これらの線の下にあり、その結果、リンクeは実質的にトグルジョイントを形成し、それらにかかる張力が大きいほどロックが強くなります。

図1834
図1834。

図1834は、直径1/2インチから1 1/2インチまでのボルトをねじ切りできる2つのヘッドを備えたボルトねじ切り機を示しています。

クラッチリングを操作するためのレバーはここに配置されています[I-471] 水平に配置されているため、機械の端まで伸びて操作しやすく、ポンプを使用して金型に油を供給する。

この種の二連式機械の生産能力は、10時間稼働で1日あたり約1トンの鉄道線路ボルトである。

アメリカではボルトねじ切り盤のヘッドに4つの切削ダイ、ビット、またはチェーサーを使用するのが一般的であるのに対し、ヨーロッパでは3つしか使用しないのが一般的である。歯に与えられるクリアランスの量とは別にこの問題を考慮すると、次のようになる。

図1835
図1835。

共通の中心からすべての切削点が等距離にあるダイまたは内径リーマを、図 1835に示す鉄棒などの加工物の上に置き、断面の外側の円で示すように特定の切削を行うように設定した場合、回転させても横方向に自由に動けるように、つまり「揺れる」ようにすると、カッターは常に切削負荷を均等にするように調整される傾向があることは明らかです。つまり、ダイに 2 つの対向する切削刃または切削点があり、加工対象物が円形でない場合、一方のカッターが円形でない部分に到達すると、以前よりも切削量が多くなるか少なくなり、反対側のカッターも同じ量になるため、2 つの切削刃が移動して切削量を均等にし、圧力を均等にする傾向があります。3 つの切削点があり、2 つが対向していない場合は、常に 3 つすべての切削量を均等にする傾向があります。 4つの刃が等間隔に配置されている場合、常に直径方向に対向する刃の切削量を均等にする傾向があり、5つの刃の場合は、それぞれの刃にかかる負荷を均等にする傾向があり、以下同様です。このように、偶数個の刃を持つダイと奇数個の刃を持つダイでは、実際の切削刃の数（または、ここで考えている切削点の数）の違いとは無関係に、動作原理に違いがあることがわかります。

図1836
図1836。

例えば、図1835には、円形断面の鉄片の上に、平らな部分を除いて4つの切削点を持つ金型が配置されている様子が示されています。この位置では、切削点a、 b、c、dのそれぞれが、加工物の真の円筒部分のみに接触しています。したがって、金型が図示された切削量を取るように設定されている場合、各切削点は鉄に等距離だけ食い込み、切削点を通る内円が金型の最小直径となります。矢印で示された方向にダイを回転させると、均等な切削が継続され、円形の形状が維持されます。カッターd が平面の 端xに到達するまで、反対側のbはyに位置し( a はr、cはv )、d がxからa に向かって移動するにつれて、その切削負荷は継続的に減少し、圧力も低下しますが、反対側の点 b をその切削に保持するのは d の切削圧力であるため、 dがxに到達した後 、圧力が継続的に減少すると、ダイは徐々に移動してd を中央に運び、より多くの切削を行うようになります。一方、反対側のb は対応する距離だけ外側に移動し、切削量が少なくなります。このようにして、カッターd が平面の最下部h に到達するまで切削負荷は均等に保たれます。h に到達すると、ダイは中心から最も離れた位置に移動し、点線で示された位置になります。したがって、hの切削点は 、すべてのカッターがたどるようになった真の円の内側を通過し、f は外側を通過しました。一方、hとf がずれると、eとgも当然同じ量だけ同じ方向に移動しますが、eとgの直径はhと fの直径 と直角であるため、eとgの中心からの距離はごくわずかしか変化しません。したがって、他のペアのずれに関わらず、 eとg は事実上真の円に沿って進み続けます。サイコロが回転を続け、hがaに向かって進むと、横方向の動きが反転し、ダイは元の中心位置に戻ろうとします。そして、dから始まったカッターがhを経て最終的にaに到達した とき、さらに 4分の 1 回転すると、ダイは元の中心位置に戻ります。これで、鉄の円周全体から切削が除去され、図 1836 に概略的に示す形状になります。ここで、a z、b y、c v、d xは、平坦な場所に到達する前に、点a、 b、c、dによってそれぞれ切り取られた 4 つの真の円形部分です。平坦な場所に到達した後、x aはdによって切り取られた窪み、y c はb によって形成された隆起、z bとv dは、 aとcによって切り取られた真の円形とほとんど区別がつかない円弧です。

図1837
図1837。

図1838
図1838。

図1837は、4つの切削点ではなく3つの切削点を持つダイを表しています。つまり、図1835の点cが省略され、残りの点a、b、dは等間隔に配置されています。これを同様の棒の上に置いて均等に切削すると、dがxに達するまでは真円の形状が生成されます（ aとbはzとyの位置にあります）。その後、ダイは横方向に移動し、dをワークの中心に向かって、aとbをワークの中心から遠ざけるようにして、3つすべての切削を均等にします。したがって、dがhに達し、3つの切削ダイが図1837の点線で示された位置に達すると、hは真円の内側に凹みを作り、eとfは真円から離れて移動し、突起を形成します。hからaまでは横方向の動きが反転し、最終的に 3 回転が完了すると、ダイが再び中央に戻り、バーの周囲に完全にカットが施され、図 1838に示すようになります。これを図 1836と比較すると、図 1836の 4 つではなく、 3 つの真に円筒形の部分、すなわちa z、b y、およびd x があることがわかります が、それぞれが長くなっています。また、図1836と同じ長さの凹みx aと、図 1836の ( y c )と同じ長さの2 つの隆起、z bとy dがあります。

図1839 図1840
図1839。 図1840。

図1841 図1842
図1841。 図1842。

図1843 図1844
図1843。 図1844。

さて、棒の反対側に同じ大きさの平らな面があると仮定すると、図 1839 に示すような断面になります。金型を適用し、同様の推論を行うと、4 つの刃先を持つ金型は棒を図 1840 に示すような大きさと形状、つまり真の円筒形に縮小します。一方、3 つの刃先を持つカッターは図 1841に示すような形状、つまり六角形のようなものを作り出します。この形状は、a、 z、b、y、d、xの 6 箇所で真の円と一致します。ただし、 aとzの間、および反対側のyとdの間には隆起があり、zからbの間、および dからxの間にも隆起があります。[I-472] 部分a xと、反対側の同様の部分b yによって、プロファイルが完成します。ここで、図 1842に示す形状の棒を用意し、反対側にない 2 つの平坦な場所があるとして、4 枚刃ダイと 3 枚刃ダイを適用したとします。4 枚刃ダイによる結果は図 1843に、3 枚刃ダイによる結果は 図 1844に示されています。4 枚刃ダイで切断した断面は、4 つの点a、b、 c、dで真の円と一致し、 z、y、v、xではほとんど認識できないほどわずかに異なります。a とbの間とb とcの間に2 つの隆起があり、 cと dの間とdと aの間に2 つの凹みがあります。 3 枚のカッターダイによる断面は、 a z、 b y、d xの間の完全な円形であり、 zからbへの突出部と、 yからdおよびxからaへの 2 つの凹みがあります。図 1845のように 3 つの平面を持つ断面に 4 枚のダイを適用すると、図 1846が生成されます。これは、どの点においても真の円と完全に一致するわけではありませんが、a、z、y、c、 v 、およびxにおける差はごくわずかです。等間隔の 3 つの断面a z、y c、およびv xは隆起し、交互の 3 つの断面は凹んでいます。

図1845 図1846
図1845。 図1846。

図1847
図1847。

この場合、3枚刃の金型は図1847のような完全な円形を切り出すことになる。

図1848
図1848。

さて、両方のダイスが特定の直径に作られている、あるいは設定されていると仮定しましょう。実際には、必要な直径、例えば 1 インチの丸い穴が開いた鋼鉄のリングを取り、図 1848 の点線で示された金属を取り除き、一方のケースでは 4 つの切削点のみを残し（もう一方のケースでは 3 つの切削点のみを残し）、ダイスを製作したと仮定します。すると、両方のダイスが同じ直径であり、同様に仮定した直径、つまり 1 インチであることは明らかです。したがって、どちらかのダイスでちょうど切断されたプラグまたはセクションは、ダイスと同じ直径の丸い穴に入るはずだと推測するのは妥当です。しかし、図 1848 の 2 つだけが、 1840と 1847 はそうなりますが、残りのすべては形状の不規則性からかなり大きすぎます。4 枚のカッターでカットされたものの直径はダイの直径を超えることは決してありませんが、3 枚のカッターでカットされた形状のいずれにおいても、等距離で取られた等半径の 1 つはダイの半径を超えることはありません。さて、6 つのピースはダイのサイズの丸穴の標準と比較すると大きすぎ、2 つのピースは正しいサイズであるため、たとえば図 1846をカットした 4 つのダイを十分に小さくして図 1843がちょうど標準に入るようにすると、現在サイズと形状がちょうど正しい図 1840は、カットするとまったく小さすぎることは明らかです。3 枚のカッターのダイの場合も同様です。

次に、要求を満たす2 つの製品 (図 1840と1847 )、それらが切り出された2 つの異なるセクション (図 1839と1845 )、および同じ棒から同時に切り出された他の 2 つのピース (図 1841と1846 ) について考えてみましょう。図 1839の一般的な形状は楕円形または四角形であり、4 つのカッターが完全な円形の作品を作成するために作業する一方で、3 つのカッターは、図 1841 が明確に示しているように、最初に作成した一般的な形状をわずかに修正しただけで再現しました。図 1845のブランクでは、一般的な形状が三角形であるため、まったく逆のことが起こります。3 つのカッターは完全な円を作成する一方、4 つのカッターは作業を開始した形状のみを修正します。

あらゆる不規則な形状は正方形、正三角形、または一般的には平行四辺形または正多角形で近似できることを考慮すると、平らな、楕円形の、または正方形の金属片からは 4 つのカッターで真の円が作られ、三角形の金属片からは 3 つのカッターで真の円が作られ、七角形からはどちらも作られず、六角形からは 3 つのカッターと 4 つのカッターの両方で真の円が作られることがわかります。同様の方法で辺を増やしていくと、すべての辺が等しいかどうかにかかわらず、すべての平行四辺形からは 4 つのカッターで真の円が作られ、辺の数が 3 の倍数であるすべての正多角形からは 3 つのカッターで真の円が作られることがわかります。つまり、4 つのカッターは 4、6、8、10、12 などの平行な辺を持つ図形に対して正しく動作し、3 つのカッターは 3、6、9、12、15 などの等しい辺を持つ図形に対して正しく動作します。したがって、これら2つの系列の間で変化する規則的な形状の場合、どちらの系列も適していません。つまり、作業の一般的な形状が最初の系列で表される場合は、4つのカッターが最適です。加工する材料の一般的かつ平均的な形状が2番目の系列に対応する場合は、最初に述べた2つの動作原理に関して、3つのダイスが最適です。したがって、加工する材料または金属棒が円形から無差別に変化すると考えられる場合は、その理由だけで偶数と奇数のどちらかを選択する必要はありません。

これら6つの不規則な図形をカットしたのと同じ金型をそれぞれの作品に当てはめても、その形状を修正することはできません。例えば、図1846をカットした金型をその周りで回転させた場合、たとえカットするために直径を調整したり縮小したりしても、周囲から均等に削り取られ、同じ図形が残るだけです。同様に、例えば3つの金型でカットされた図1841についても同じことが言えます。しかし、4つの金型でカットされた図1846の上に3つの金型を当てると、誤差を修正する傾向があり、同様に、図1841の上に4つの金型を当てると、それをカットした3つの金型によって生じたずれを修正する傾向があります。

図1849
図1849。

図1850
図1850。

図1851
図1851。

切断点の数に関して、図1849に示すように、3つの切断点があり、すべてが均等に切断すると仮定します。すると、点線で示された位置では、[I-473]カッターh が切断し終わる 位置に達すると、全体の作業量は元の作業量の 3 分の 2 だけになり、ダイは矢印の方向に横方向に移動して、この少ない作業量を 3 つすべてで均等にするか、h、 e、dがそれぞれ最初の作業量の 3 分の 2 だけを切断します。図 1850に示すように 4 つの場合、 hが切断し終わる窪みに達すると、全体の作業量は最初の作業量の 4 分の 3 になり、ダイは矢印の方向に横方向に移動して、h とf 、 e と g にかかる圧力を均等にします。図 1851に示すように 5 つの場合、同様の位置では全体の作業量は 5 分の 4 になり、6 つの場合は 6 分の 5 になります。このように、切断する最小量と全量との間の変動は、分割される切断点の数が多いほど相対的に小さくなり、したがって横方向の移動も小さくなることがわかります。したがって、切断点の数を増やすという一般的な傾向は、真の作業を促進することになるだろう。

したがって、これらの考察から、単に奇数か偶数かという理由だけで、その数が奇数か偶数かは重要ではないように思われる。つまり、4は3より1つ多いという理由だけで好ましいのであり、同様に5は4より、6は5より優れている、といった具合である。しかしながら、棒鉄は通常楕円形になりやすく、そのため偶数が好ましいことがわかっている。

これまで、金型の切削刃は円周上に等間隔に配置された点であると想定されてきた。つまり、金型には絶対的なクリアランスがあり、切削深さによってのみその動きが制御されると仮定されてきた。これは、切削刃の数が奇数か偶数か、多いか少ないかによって生じる誤差の傾向を検証するためであった。もちろん、この誤差の傾向は、クリアランスの量によってそれぞれ異なる。

図1852
図1852。

図1853 図1854
図1853。 図1854。

ボルト切削機では、ヘッド内のダイスの位置と加工物との関係が非常に重要であり、いずれの場合も、ダイスはホブ加工（つまり、ホブまたはマスタータップで歯を切削する）の際に、実際に加工する際と同じ位置に保持されなければならず、ホブの直径はヘッド内のダイスの位置によって決定されなければなりません。図1852のように配置する場合、ホブの直径は、ダイスがねじ切りを行うボルトの直径より1/32インチ大きくなければなりません。これは、先端または切削刃が最初に加工物に接触し、かかと部分にクリアランスが確保されるようにするためです。歯の曲率の違いにより、歯の上部のクリアランスは下部よりも小さいことに注意してください。この位置では、歯は鋭利でありながら強度を保ち、チェイサーのような働きをします。図 1853に示す位置に配置する場合、歯にクリアランスを確保するために、ホブまたはマスタータップは、ねじ切りするボルトの直径より 1/32 インチ小さくする必要があります 。この場合、ダイスを切削部に送り込むのがやや難しくなり、切削もそれほどスムーズではありませんが、ボルトのガイドが良くなるため、より安定して動作し、同じヘッドで左ねじダイスを使用できます。図 1854 のように配置する場合は、 歯の曲率が加工物よりも小さくなり、クリアランスが確保されるように、ねじ切りするボルトの直径より1/32インチ大きいホブで切削する必要があります 。この位置では、ダイスは図 1852ほどスムーズに切削できません。

金型は、ボルトの直径と同じ長さのボルトに含まれる歯の数以上を収容できる十分な幅を持ち、切削時の圧力に耐え、目立ったたわみや変形が生じないだけの厚みを持つ必要がある。

図1855
図1855。

図1855に示すようにダイスを成形することで、ダイスの切削刃を最適な切削位置に合わせ、ダイスをヘッドの放射状スロットに配置することができます。面xはダイス鋼の先端面または前面に対して18°の角度で、ヒールは45°の角度で削り落とされ、ダイスの中心線まで伸びています。これにより、丈夫で鋭利なダイスが得られ、切削するボルトの直径より1/32インチ小さいホブを使用することで、クリアランスを十分に維持できます。

図1856
図1856。

ダイのかかと部分は、切削刃が前面にあるときにワークの軸を超えて伸びてはならず、図1856の 点線gで示されているように、ワークの軸で終わるように切断されなければならない。

図1857
図1857。

ダイスをホブ加工する際には、ホブが各ダイスに同じ深さまで切削できるように、すべてのダイスの長さを等しくする必要があります。そうすることで、安定して加工でき、ダイスを正確なホブ加工できます。ダイスのホブ加工後、図1857に示すように、テーパーリーマでダイスの前端をリーマ加工し、3山以下のネジ山を面取りします。面取りした歯は、前端がちょうど面取りされるようにヤスリで削る必要があります。[I-474] 刃先を刃先まで削るが、何も削り落とさず、リーマ加工された面取り部分をガイドとして削る。

これにより、各歯が適切な切削量を担うようになり、歯の摩耗を防ぎ、ダイスが安定した切削を行うようになります。切削刃から歯のかかとに向かってクリアランスが徐々に大きくなるため、かかとが加工物に接触して摩擦が生じることはありません。

チェイサーまたはダイスはボルトの直径ごとに変更されることは明らかであり、チェイサーはすべてヘッドの同じスロットに適合するため、切断するボルトの直径に関係なく、すべて同じサイズの鋼で作られている必要があり、これによって次の考慮事項につながります。

仮に、この機械の加工能力が直径1/4インチから1 1/4インチまでのボルトに対応し、チェーサーまたはダイのサイズが幅1 1/4インチ、厚さ1/2インチであるとします。

ダイまたはチェーサーの幅は、ねじ切りするボルトの直径より小さくなってはいけません。そうすることで、ボルトの直径と同じ長さのボルトに含まれるねじ山の数と同じ数のねじ山を収容できます。1 1/4 インチのチェーサーは、幅が切削するボルトの直径、つまり 1 1/4インチと同じです。しかし、 1 / 4インチのボルト 用のチェーサーを平行にねじ切り、全幅のままにしておくと、ボルトの直径の 5 倍の幅になり、ねじ山の切削は不完全になります。これは、タップに関して説明したように、チェーサーは焼き入れ工程でピッチが変化するためです。焼き入れで生じる誤差は量も方向も変化することがわかります。したがって、4 つのチェーサーのうち 3 つは膨張してピッチが粗くなり、それぞれが他の 2 つと程度が異なり、残りの 1 つはそのまま、または収縮してピッチが細かくなります。

図1858
図1858。

一般的にダイスは拡張しますが、その拡張は均等ではありません。ダイスの歯数が多いほど、焼き入れによるピッチ誤差が大きくなります。言い換えれば、長さが 0.5 インチの場合よりも、1 インチの場合の方が明らかに誤差が大きくなります。ここで、1 インチあたり 20 スレッドのダイスがあり、チェーサーの幅が 1 1/4インチだとすると、25 個の歯があり、長さが 1 1/4インチである ことによるピッチ誤差が生じます。この誤差はすべてのチェーサーで均等ではないため、結果としてダイスはねじ山の側面を削り取り、上部は鋭利になりますが下部は広くなり、図 1858に示すようにねじ山が弱くなり、耐久性が低下するとともに、ダイスと機械に過度の負荷がかかります。

図1859
図1859。

図1860
図1860。

図1861
図1861。

これを回避する一般的な方法は、図1859に示すように、ボルトの直径に等しい幅のダイスを残して、すべての歯を削り取ることです。同様に効果的で、はるかに簡単な方法は、図1860のようにダイスを成形することです。この場合、後端bの直径 は口端aの直径よりもわずかに大きくなり、後端の歯は切削作業から解放されます。これにより、ダイスをさらに研磨しても十分な歯数を維持できます。例えば、aの面取りをbに向かってさらに研磨しても、ボルトの直径に等しい幅の歯数を残すことができます。このようにダイスにねじ切り加工を施すために、ねじ切り加工に使用するホブまたはマスタータップは図1861のように成形され、ボルトの異なるサイズに対応するマスタータップの寸法は次の表のとおりです。

ボルトの直径。 —— ——
A点における長さ。
B点における長さ。
C点での長さ。
D点での長さ。
E地点での長さ。
1/4​​ 直径 GからH 15/64​​ Jで 7/32​​ 1/2​​ 1 1 1 1/2​​ 1/2​​
5/16​​ 「 「 19/64​​ 「 9/32​​ 1/2​​ 1 1 1 1/2​​ 1/2​​
3/8​​ 「 「 23/64​​ 「 11/32​​ 1/2​​ 1 1 1 1/2​​ 1/2​​
7/16​​ 「 「 27/64​​ 「 13/32​​ 1/2​​ 1 1 1 1/2​​ 1/2​​
1/2​​ 「 「 31/64​​ 「 15/32​​ 1/2​​ 1 1/2​​ 1 1/2​​ 1 1/2​​ 3/4​​
5/8​​ 「 「 39/64​​ 「 19/32​​ 1/2​​ 1 1/2​​ 1 1/2​​ 1 1/2​​ 3/4​​
3/4​​ 「 「 47/64​​ 「 23/32​​ 1/2​​ 1 1/2​​ 2 1 1/2​​ 3/4​​
7/8​​ 「 「 55/64​​ 「 27/32​​ 1/2​​ 1 1/2​​ 2 1 1/2​​ 3/4​​
1 Gにおける直径 31/32​​ J では1/100少ない​ 1/2​​ 4 4 1 1/2​​ 1
1 1/8​​ 「 1 3/32​​ —— 1 4 4 1 1/2​​ 1
1 1/4​​ 「 1 7/32​​ —— 1 4 4 1 1/2​​ 1
1 3/8​​ 「 1 11/32​​ —— 1 4 4 1 1/2​​ 1
1 1/2​​ 「 1 15/32​​ —— 1 4 4 1 1/2​​ 1 1/4​​
1 5/8​​ 「 1 19/32​​ —— 1 5 5 2 1 1/2​​
1 3/4​​ 「 1 23/32​​ —— 1 5 5 2 1 1/2​​
1 7/8​​ 「 1 27/32​​ —— 1 6 6 2 1 3/4​​
2 「 1 31/32​​ —— 1 6 6 2 1 3/4​​
すべて2インチ以上の長さで、2インチのシャンクJと同じ長さで、最後のネジ山の底まで回します。
ダイスとタップの切削速度は以下の表に示すとおりです。ボルト工場の速度は機械工場の速度よりも速いことがわかります。これは、作業員の経験が豊富であるとともに、ダイスの潤滑と切れ味維持に細心の注意が払われているためです。

ボルトの直径。 機械工場
向け金型の革命。

ボルト工場
向け金型の革命。

ボルトの直径。 機械工場
向け金型の革命。

ボルト工場
向け金型の革命。

インチ。 インチ。
1/8​​ 450 600 1 5/8​​ 33 48
1/4​​ 230 300 1 3/4​​ 30 45
3/8​​ 150 200 1 7/8​​ 28 40
1/2​​ 100 150 2 25 38
5/8​​ 75 125 2 1/8​​ 23 36
3/4​​ 65 100 2 1/4​​ 22 34
7/8​​ 55 85 2 3/8​​ 21 32
1 45 75 2 1/2​​ 20 30
1 1/8​​ 42 65 2 5/8​​ 18 25
1 1/4​​ 40 60 2 3/4​​ 15 20
1 3/8​​ 38 55 2 7/8​​ 12 18
1 1/2​​ 35 50 3 10 15
ダイと同じ速度でタップする。
図1862
図1862。

[I-475]図1862には 、ナットねじ切り機またはタッピング機が示されています。垂直スピンドルには、タップを保持するバネ式ソケットがあり、機械を停止することなくタップを挿入または取り外すことができます。ナットは、円形ベースの上面に示されている傾斜板のスロットに沿って供給され、スピンドルは図示されているピボットレバーによって上下します。ナットは、タップが熱くなり直径が膨張するのを防ぐために、ナットの底まで水が入った皿に置かれます。水面には、タップの切削刃を潤滑する深さ約1/2インチの油が浮いています。これらの機械は、4本ではなく6本のスピンドルを備えたものもあり、どちらの機械でも、異なるサイズのナットに合わせてスピンドルが異なる速度で回転し、中央の中空柱またはフレーム内に吊り下げられた重りによってバランスが取られています。

図1863
図1863。

図1863はタップを駆動するためのソケットを示しており、タップを所定の長さにナットで張ると、上部のナットがタップ自体を解放するように設計されている。その構造は次のとおりである。s は機械の駆動スピンドルに嵌合するソケットである。タップのステムに容易に嵌合するその穴には、2本の頭なしネジb、スライド嵌合するピンp、およびネジaが挿入される。rはソケットに容易に嵌合するリングまたはスリーブであり、ネジaによって脱落が防止される。タップには環状の溝gが設けられている。タップの平らな端は、ネジbの端の間を通って上方に押し上げられ、カラーリングまたはスリーブrの重みによってピンpが 溝gに押し込まれ、タップが保持される。タップにナットが満載されると、上部のナットがリングrの面vに接触し、ソケット上のリングが持ち上がり、ピンpにかかるrの重量が軽減されます。すると、タップとナットの重量によってタップが解放されます。この構造により、機械が動作中でもタップを挿入または取り外すことができます。

第1巻 ナットタッピングマシン 図版XXIII。
図1864 図1865
図1864。 図1865。

図1866 図1867
図1866。 図1867。
図1864には回転ナットタッパーが示されており、図1865には同じ機械の断面図も示されている。

タップ駆動スピンドルは 、ベベルギアbによって駆動される中央の垂直軸sから駆動される。水平駆動軸はウォームcを作動させ、垂直軸内のウォームホイールを駆動する。ウォームホイールはピニオンaを駆動し、ピニオンaはスピンドルヘッドの基部にある平歯車wを駆動する。これにより、スピンドルヘッドが回転し、連続するスピンドルが作業者の前に現れる。 タップがナットを通過した後、油と水でタップを冷却するための樋がtに設けられている。

図1866は、軽作業用に設計されたナットタッピングマシンを示しており、図示されているフットレバーとロッドによって各ナットがタッピングされた後にスピンドルが持ち上げられ、後者はスピンドルの駆動プーリーの真下にあるカラーの溝に嵌合するシューに接続されています。

図1867は、3軸ナットタッピングマシンを示しています。このマシンでは、スピンドルは水平に配置され、ナットは3つの独立したヘッドまたは水平スライドウェイに保持され、図示のボールレバーによって移動します。また、自動ポンプによってオイルが供給されます。3つのスピンドルは、タップの直径に合わせて4段階の速度調整が可能な円錐プーリーによって駆動されます。

図1868
図1868。

図1869
図1869。

パイプねじ切り機械。—図1868には、大径パイプのねじ切りと切断を行う機械が示されています。この機械は、旋盤の主軸台に相当する駆動ヘッドで構成されていますが、パイプが通過できる中空のスピンドルを備えています。パイプは3爪チャックによって駆動され、ねじ切り工具と切断工具は、通常の長さのパイプ用のねじ切りヘッドと、ニップルなどの短い部品用のねじ切りヘッドを備えたキャリッジに取り付けられています。後者は使用しないときは邪魔にならないようにスイングします。この2つの間には、パイプを固定するための一対の爪があります。キャリッジの前面の側面図は、図1869、h h、などに示されており、ニップルに使用されるねじ切りダイスを表しています。これはスライドウェイeに沿って移動可能で、スライダーを支点として回転します。ダイスはチャックgに取り付けられており、レバーnによって開閉されます 。lには、ガイド爪a aを操作するネジのハンドルがあります。

図1870
図1870。

図1871
図1871。

[I-476]図1868の右端にあるねじ切りヘッドhは、図1870に示されており、パイプを取り外せるように邪魔にならないように旋回できるようになっている。ダイスcは、ハンドルbによって開閉され、ヘッド本体上のウォームホイールのセグメントに噛み合うウォームを作動させる。この動きの量は、ストップスクリューfによって調整され、それによってダイスを閉じることができるサイズ、つまりダイスが切削するねじの直径が調整される。切断ヘッドの構造は図1871に示されており、tはハンドルk によって操作される切削工具を表している 。キャリッジは、図1868のwに示されている6つのハンドルを持つホイールによって操作される2つのピニオンによって送り込まれ、または移動する。これらの2つのピニオンは、キャリッジの下、および近くのラックに噛み合っている。[I-477]ベッドの内側の縁。そのうちの1つは図1868 の右端に見られる。

図1872
図1872。

図1872は、蒸気管やガス管の継手にねじ切り加工（タップ加工）を行う機械を示している。タップは垂直スピンドルの先端に取り付けられており、加工対象物は作業台上の万力に固定するか、加工対象物が大きすぎる場合は作業台を横にずらして固定することができる。

この機械の全体的な設計は、ドリル加工機の設計とある程度類似している。

ブローチ加工プレス。ブローチ加工とは、キー溝や開口部を通してカッターを押し込み、側面を成形する加工方法である。

図1873
図1873。

図1873にはブローチプレスが示されている。ボックスフレーム内部にある駆動ギアは、重いフライホイールにもかかわらず、瞬時に始動および停止できるように設計されている。

[I-478]図1874～1877は、ブローチ加工によってキー溝を切り出す方法を示している。

図1874
図1874。

図1874 において、aは連結棒の端部を表しており、b、c、 dの3つの穴が貫通している。これらの穴の直径は、必要なキー溝の完成幅とほぼ等しい。まずパンチd′を押し込むことで、3つの穴が1つに統合される。

図1875
図1875。

切削パンチd′の先端のV字形状は、動作中にパンチを安定させ、切削を次の穴に押し出し、穴が詰まるのを防ぎ、パンチにかかる応力が徐々に始まり徐々に終わるようにする傾向がある。したがって、切削パンチの進入時と退出時の激しい動作を防ぐ。この荒削り工程では、ハ​​ンマーとノミの使用が不要になり、プレスの一回のストロークで行われるため、大幅な時間短縮となる。工程の次の段階は、図1875に示すような一連のブローチの導入であり、その原理は次のとおりである。このようなブローチの周囲全体に広がる単一の歯が持つ切削刃の量が大きいことから、一度に多くの切削を行うことは実際的ではないことは明らかである。したがって、一連のブローチが使用され、そのうちのいくつかは側面のみ、いくつかは端部のみで機能するが、最後のブローチと[I-479] 最終ブローチは通常、全体的に非常に細かい切削加工ができるように作られています。これらのブローチはすべてわずかにテーパー状になっています。つまり、図1875のaにおける下側の歯の幅はbにおける歯 の幅よりも狭く、許容される幅はキー溝の寸法と深さに応じて変化します。

ブローチのセットの中で最も小さいものを最初に挿入し、先端が加工物の上面と水平になるまで押し込みます。各ブローチには、一方の端に円錐形の突起、もう一方の端に対応する円錐形の凹部が設けられているため、2番目のブローチを最初のブローチの上に重ねると、突起が下の凹部に収まり、2つのブローチが互いに中心に位置するように保持されます。

各ブローチの先端はやや円錐形またはテーパー状になっており、機械の駆動ヘッドにある対応する凹部に収まるようになっている。そのため、ブローチ同士が平行に保持される。これらのブローチは連続して使用され、それぞれをキー溝に押し込むにはプレスを1回、押し出すにはもう1回押す必要がある。

図1876
図1876。

図1877
図1877。

以下はブローチ加工の一例であり、図1876のブローチに点線で示されているのは、歯の深さと形状を示しています。各ブローチの小さい方の端は、その前のブローチの大きい方の端に対応しており、これはブローチが容易に挿入できるようにするために必要なことです。使用される10個のブローチのうち、最初の2個は穴の側壁をまっすぐにするために使用され、No.3は円形の角に最初に作用します。これらの角は、No.8が通過するまで長方形にカットされません。しかし、角をカットする作業が減るにつれて、穴の壁と端が加工されてサイズが仕上げられます。したがって、ブローチNo.3は、幅1 1/8インチまたは1.125インチ、長さ2.7501インチの穴を残し、No.4はこれを幅1.1354インチ、長さ2.7605インチに拡大します。この幅と深さ、あるいはより正確には幅の増加は、最後の、つまり10番目のカッターまで続きます。このカッターは、9番目のカッターの大きな端と平行で、同じ寸法です。図1877は、 10番目のブローチの2つのビューを示しています。

ブローチは、穴の壁を傷つけないように、また容易かつスムーズに切削できるように、十分な潤滑が必要です。そのため、歯を切削した後、ブローチの長手方向に溝または通路を切削し、歯の底部近くまで伸ばすことが非常に有利であることがわかっています。これにより、切削が容易になるだけでなく、必要な潤滑も得られます。しかし、仕上げ用カッターには、このような油路があってはならないことは明らかです。

　《完》