位置決めピンを溝に圧入するときの変形量を計算で求…

質問

位置決めピンを溝に圧入するときの変形量を計算で求める方法を教えてください。

φ4.980mm(実測)のピン を 幅4.977mm(実測)のワークのトラック穴に圧入して使用しています。
しかし、うまく位置決めが出来ません。
原因として、トラック穴側が弾性変形していると推測しています。
この変形量を計算で求めることができますでしょうか？
ヤング率と圧入荷重から計算できそうな気はするのですが、知識不足でわかりません。

ピンの材質は超硬です。
トラック穴のワーク材質は、スチール焼鈍材でHv170前後です。

補足ですが、ピンは2本使用して位置決めをしています。
うち1本は、丸ピンを丸穴に圧入しています。
もう1本は、丸ピンをトラック穴に圧入して回転方向の位置決めをしていますが、回転方向のズレが出て困っています。 実測では0.06mmくらいの変形と見ていますが、理論値と照らし合わせてみたいです。

回答No.1

noname#230359 · ベストアンサー

問題点は、
? 圧入が上手くいかない、圧入できない
? 回転方向にズレが生じ、それを矯正したらトラック穴が変形し、ガタになった
の予想では、?に近いのでしょうね。

最近は、SMCさんやIAIさんの製品は、穴が丸穴＆長穴(トラック穴)構成が多いようですが、
組み合わせは、しまり嵌めではなく、すきま嵌めです。

さて、本来精度が良い位置決めピンの組み合わせは、穴＆穴と穴＆穴の組み合わせで、そのピッチ
精度は ±0.02mm～±0.01mmです。<予想では、精度 ±0.05mmでしょうか？>

そして、穴はH7かH6で、ピン径はh6かh5で、2個のピンの内挿入部が丸ピンが1個とダイヤ形状ピン
が1個の組み合わせが、加工精度上でもベストでしょう。
ダイヤ形状ピンへは廻り止め機構を用いまして、回転方向へはダイヤ形状の長辺を向け
回転方向のズレを抑制する手法を用います。

長穴(トラック穴)加工は、加工時にワークに掛かる負荷が高く、精度確保が難しくなり、加工後の
計測も計測が難である理由等で、精度を±0,05mmにする場合が多く、実際の加工精度もラフになり
易い傾向となります。
また、精度±0,05mmとしていれば、加工機や加工条件もラフに考えますし、加工室の恒温や加工機
の恒温にも注意が払われません。

以上のことを、先ず確認し、考察してみることが大切と考えます。

ピンの圧入力の計算や、長穴(トラック穴)の平面部とピン円筒の変形はヘルツの公式で導けます。
但し、穴や軸芯と直交する方向に対しての力です。
あですから、穴や軸芯方向から、それと直交する方向に変換が必要です。
それは、楔力と同じ計算方法です。

ピンの先が面取りなら45°、30°や15°のカットならその角度をθとします。
そして、摩擦係数を例えば 0.15とすると、actan0.15＝φとします。
すると。穴や軸芯方向の力＝穴や軸芯と直交する方向の力÷tan(θ＋φ)として計算します。

以上が計算の手法です。

ピンの先が30°や15°のカットで且つ円筒部分との接触が円弧(アール)しょりであれば、圧入代での
接触は数°で5°以下の可能性が高いので、6倍以上の力が掛かると一般的になります。
ですから、6倍で計算しても可です。

お礼

アドバイスありがとうございます。
ご教示いただいたヘルツの公式が、まさに求めていたものです。
ヘルツの公式を使って求めた理論値は、実測値に近い数値を得ることが出来ました。
ありがとうございました。

回答No.2

noname#230359

計算ファクターの選び方により異なるので、実際の組み合わせで確認する必要があると思います。
以下参照ください。

円筒の圧入計算（エクセル）
www.page.sannet.ne.jp/hanamaru/compcy.xls
過去ログ
http://www.nc-net.or.jp/knowledge/morilog/detail/38112/
荷重計算
http://www.hajimeteno.ne.jp/engineer/calclib/press2-1.html
技術資料
http://www.jp.nsk.com/services/basicknowledge/technicalreport/03fitting.html

お礼

アドバイスありがとうございます。
ただどちらかというと、圧入するために必要な荷重ではなく、圧入後のピンと穴との間にかかる荷重を簡単に求められる方法を知りたかったです。
求めていたものとは少し違っていましたが、新しい知見を得ることが出来ましたことに感謝いたします。