時計を作ろう

■　材料のこと

どの Clock を見ても Gear は真鍮、Pinion は鉄というのが定石です。

「基礎時計読本」 p94 に拠れば、もし輪列に潤滑油を注油した場合、油膜にキャッチされた雰囲気中のダストが 柔らかい真鍮に喰い込み、そのダストが噛み合う歯面を磨耗させるのだそうで、これが故に注油はしないとあり ます。

ここから考えられることは、ある一定時間内に噛み合いに関与する歯数は、カナ(Pinion)の方が歯車(Gear)に対 し歯数比だけ厳しい条件にあるので、ダストが存在する限りカナには歯車よりも硬い材料を使うのが定石となる ことがわかります。例えて言えば、レコードとダイヤモンド針の関係に似ています。

■　ブランクの切り出し

使用材料はSUS303で、快削ステンレスと称する物です。

今までSUSはその粘りで苦心惨憺した経験があり、使いたくない材料の一つでしたが、以前快削鋼で作った10T のピニオン表面に薄っすらと錆が生じてきたので、今回意を決して使ってみました。

入手はこちらです。 「とくきん」はアマチュアの小ロット素材購入に大変力になってくれるオンラインショップです。

「その切削性は３０４のネバリを経験した者を狂喜させるほどで、旋盤では低炭素鋼と同じ切り込み量、一段低い 回転数でサクサクいけるため表面の仕上がりも抜群。」との解説に惹かれました。使ってみればその通り！、快 削鋼と同じ切れ味です。

歯車と同様に「Richards of Burton Home Page」に拠りブランクの外径を求め、旋盤で必要の径に切削し中心穴 を開けリーマーで仕上げます。10Tピニオンでは12mmφのSUS303を旋盤で外径を11.61mmφに、センターには 2.9�oφの貫通穴をあけ3.00�oφのリーマー仕上げです。

外径を確認します。

目標値よりも7μ大きくなりましたが実害なないでしょう。これで良しとします。

■　歯切り

フライス盤上にセットした割出盤で歯を切ります。ワンスルーでカットします。サイクロイドカッターは「P. P. Thornton Ltd.」のカッターを使いました。

ここでカッターとブランクの芯出しをします。非常に重要な工程です。

具体的には写真をご覧ください。

チャックを取り付ける前のロータリーテーブルに固定センターを挿し、カッターの芯を合わせました。この方法が 最も確実で簡単です。芯出しが終わったら四爪チャックを取り付けブランクを把持します。

切削の様子をご覧ください。以前行った三爪チャックでの加工動画です。

最終的には動画と異なり四爪チャックを使いましたので、芯ブレは0.01mm以下、恐らく2μm程度に収まっていま す。

いずれにせよ、いきなり本番加工ではなく、テストピースを切削して芯ズレが無いか確認します。

問題なさそうですが、一応拡大撮影をして確認します。

左右側面のラインとセンターが見事に整合しています。上出来です。

このセッティングで次々に切削を進めます。

右に横になっているのが切削前のブランク、一番上にあるのがテストピース、下の5個が切削完了のピニオンで す。

■　仕上げ加工

仕上げ加工(磨き)を行います。

木の円盤を歯型に成型しラッピング用ホイールとします。

回転させながらヤスリで粗整形をした後、失敗作のピニオンをあてがって、歯形にします。

このディスクに研磨剤を塗布してピニオンを磨きます。

この時はピカールを使いました。

結果は以下の通り。

右が磨く前、左が磨いた後。この時点では鏡面研磨は出来ませんでした。いきなり仕上げ用のようなピカールで は無理があるようです。そこで、一度この方法で予備品を含め全てのピニオンを磨いた後、メッシュの荒いコンパ ウンドを使って肌を整えるところから再出発しました。

使ったコンパウンドはこちら。

これを切削油ステンコロリンで溶いて塗布して磨きます。

結果はツヤは無くなったものの、噛み合わせ試験での騒音は減っていました。

そして最終磨きを行います。青棒での磨きです。

歯型に成型したディスクも少しづつ摩耗して適当なアガキがとれますので、磨く位置を加減できるようになりまし た。

磨き加減は重要です。

歯の噛み合わせ面を爪で撫でます。その時ゴリゴリ感があるなら磨き不足です。ツルツルになるまで磨きます。

こんな作業をひたすら繰り返します。一回で噛み合わせ面一面しか磨けませんので、10Tのピニオンなら20回の 作業になります。

一通り磨き終えたら噛み合わせを確認します。

切削しただけの時と比較するとかなり騒音が減っています。

仕上がりの姿を確認します。日の裏に使う12Tです。

歯の谷間の切削痕が磨き上げた側面に写っています。上出来です。

このような工程を踏んで予備も含め全てのピニオンを磨きあげました。