ジョークラッシャー偏心シャフト

ジョークラッシャーの偏心軸部品の詳細な紹介

I. 偏心軸の構成と構造

1. シャフトネック：主軸ネックと偏心軸ネックに分かれています。主軸ネックはフレームのベアリングハウジングと一体化した円筒状の部品で、回転中心となるため、高い円筒度と面精度が求められます。偏心軸ネックはスイングジョーベアリングに接続され、その軸は主軸ネックの軸から偏心量（通常、軸径の1/4～1/3）だけオフセットされています。この偏心量によって、回転運動が可動ジョーのスイング運動に変換されます。
2. シャフト本体メインシャフトネックとエキセントリックシャフトネックを接続する中間部品。段付きまたは円筒形であることが多い。大型のエキセントリックシャフトでは、シャフト本体に軽量化のための溝が設けられることがある（強度を損なうことなく軽量化）。フライホイールやプーリーのキーを位置決めするためのキー溝が設けられたシャフトもある。
3. 遷移フィレットメインシャフトネック、偏心シャフトネック、およびシャフト本体間の接続には、大きな半径の遷移フィレット（通常、R ≥ 5 んん）を使用して、応力集中を軽減し、疲労破壊を防止します（これらは構造的に弱い領域です）。
4. 端面シャフトの両端面は、フライホイールやプーリーの位置決め基準となるように平面加工されています。一部の端面にはセンター穴が設けられています（加工時のシンブル位置決め用）。

II. 偏心軸の鋳造工程

1. 型の準備

• 砂型鋳造（樹脂砂）を用います。シャフト構造に基づき、木製または金属製の型を製作します。鋳造収縮とその後の加工を考慮して、8～12mmの鍛造・切削代を確保します。

• 鋳型キャビティには、溶融金属の完全な充填を確保するための適切な湯口と押湯システムが備わっています。大型シャフトでは、引け巣や巣の発生を防ぐため、段階的な注湯方式を採用しています。

2. 溶かして注ぐ

• リンや硫黄の含有量が少ない高品質の銑鉄とスクラップ鋼を中周波炉で溶解し、化学成分（C：0.32～0.40％、Cr：0.8～1.1％、モ：0.15～0.25％）を制御した合金鋳鋼（例：ZG35CrMo）を製造します。

• 注湯温度は1520～1560℃に制御され、底注湯により安定した充填が確保され、ガスの巻き込みや介在物の混入が防止されます。

3. シェイクアウトと熱処理

• 鋳物は300℃以下まで冷却された後、砂出しされます。押湯は取り外され、鋳造応力を除去するために焼鈍処理（650～700℃に加熱し、4～6時間保持した後、徐冷）が行われます。

• 粗加工後、焼入れと焼戻しが行われます。油焼入れのために 850 ～ 880 °C に加熱し、続いて 550 ～ 580 °C で焼戻し、硬度 220 ～ 260 HBW、引張強度 ≥ 700 MPa の焼戻しソルバイト構造を得ます。

3. 偏心軸（鍛造部品）の製造工程

1. 鍛造工程

• 高品質の合金構造用鋼ビレット（例：40CrNiMo）は、1100～1200°Cに加熱され、引き抜きおよび据え込み工程を使用して形状を形成する自由鍛造にかけられ、内部密度が確保され、鍛造割れが発生しないことが保証されます。

• 鍛造後に球状化焼鈍（780～800℃に保持し、ゆっくり冷却）を行うことで硬度を下げ、切削性を向上させます。

2. 荒加工

• メインシャフトネック、偏心シャフトネック、シャフト本体は旋盤またはCNC旋盤で荒削りされ、仕上げ代は3～5mm残され、直径公差は±1mmに管理されています。

• 後続の加工の位置決め基準として、シャフトの端にセンター穴をあけます。

3. 半仕上げ

• 位置決めにセンター穴を使用し、メインシャフトと偏心シャフトのネック部分をほぼ設計寸法（研削代残り 0.5～1 んん）まで仕上げ旋削し、円筒度 ≤ 0.1 んん、偏心偏差 ≤ 0.05 んん を確保します。

• キー溝はフライス加工されています。シャフト本体または端部に幅公差±0.05 んん、深さ公差±0.1 んん、溝底粗さRa≤6.3 μmで機械加工されています。

4. 仕上げ

• メインシャフトと偏心シャフトのネックの研削：外部円筒研削盤を使用して、IT6 寸法公差、表面粗さ ラ ≤ 0.8 μm、真円度 ≤ 0.005 んん、軸真直度 ≤ 0.01 んん/m を実現します。

• 端面の精密研削：軸に対する垂直度≤0.02mm/100mmを確保。

IV. 偏心シャフトの品質管理プロセス

1. 材料検査

• 鍛造／鋳造前に原材料のスペクトル分析を実施し、化学組成の適合性を確認します。サンプルの引張試験と衝撃試験を実施し、機械的特性が規格を満たしていることを確認します（例：40CrNiMoの場合、焼戻し後の衝撃エネルギーは60J以上が必要です）。

2. 内部品質テスト

• 鍛造品は全数超音波探傷検査（ユタ州）を実施し、φ2mm以上の内部欠陥を防止しています。また、シャフトネックの移行フィレットなどの応力集中部には磁粉探傷検査（MT）を実施し、表面割れがないことを確認しています。

3. 機械加工精密検査

• シャフトのネック径はマイクロメーターで測定し、真円度／円筒度はダイヤルゲージで測定します。偏心度は偏心ゲージで検査し、設計値からの偏差は±0.03 mm以内である必要があります。

• 座標測定機はキー溝の位置精度を検証し、軸との対称誤差が 0.05 んん 以下であることを確認します。

4. 組み立て前検証

• 動的バランス試験（回転速度1500 r/min以上）を実施し、残留アンバランスは10 g·cm以下です。ベアリングとフライホイールを組み付けた試作組立により、適切な嵌合クリアランス（メインシャフトネックとベアリングはH7/js6）が確保されています。