軸受ハウジングの Ø60 内孔は、なぜ加工のあとに楕円になるのか？

Ø60 の内孔が楕円になるのは、残留応力の残る鋳物をクランプが締め付けるためで、爪を開けた瞬間に内孔が戻る。ボーリングは、クランプがすでに曲げた形を削っているだけであり、対策は刃先を替えることではなく、CNC 加工の工程の側にある。

部品は A356-T6 の分割ハウジングで、120×95×70 mm、内孔は Ø60 H8。どちらも設計目標の値だ。A356（AlSi7Mg、GB/T 1173 ZL101A）は溶体化処理と時効を経て T6 になり、その熱サイクルが、のちにクランプが解放する応力を残す。

加工のあと、軸受の内孔が楕円になるのはなぜか？

残留応力は鋳造の時点で入っており、機械が後から加えたものではない。内孔のまわりの 5–8 mm の壁はフランジと違う速さで冷えるため、薄い環が先に固まり、厚いフランジがまだ熱い金属を引く。内孔はその荷重を抱えたままになり、クランプが自分の力を上乗せしたときに初めて表に出る。

削った穴そのものは丸い。楕円が現れるのは爪を開けたあとで、環を潰していた力が消え、鋳物が戻るからだ。刃先が鈍れば内孔の寸法と面は変わる。一つの穴の長軸と短軸の差は変わらない。

クランプは、ハウジングのどこを締め付けるのか？

爪は四つの取付耳とフランジに当たり、内孔はその間にくる。120×95×70 mm の範囲にかかる圧力は環を伝わるため、薄い断面の上に置いた爪は、壁を潰すのと同じだけ内孔も潰す。分割線をまたいで締めると、二つの半割は内へだけでなく外へも押される。

クランプの計画は、基準と一緒に段取り票へ書く。作業者は爪の向こうの壁厚を見られないからだ。フランジの上に爪を置き、内孔の下を支え、クランプを緩めたあとに軽い仕上げ削りを入れる。この三つで戻りは小さく抑えられ、判定の範囲に収まる。

楕円は、どこまでなら合格するのか？

内孔の楕円は 0.03 mm 以下なら合格で、一つの断面で測った最大径と最小径の差として読む。それを超えたものは図面に対する廃却で、この限界は前面から背面までのどの断面にも当てはまる。最もよく出た一点だけを見るのではない。

この数字は軸受の外輪から来ている。外輪は丸い座に座る必要がある。記録の一例では、ボルトで締めたハウジングが 0.05 mm の楕円を示し、同じハウジングが、応力除去と二つの半割を合装した状態でのボーリングを工程に加えたあと、0.02 mm になった。どちらの測定も、爪を閉じた状態では行っていない。

鋳物の応力除去は、いつ入れるのか？

応力除去は、荒ボーリングと仕上げボーリングの間に入れる。155–165 °C で 4–6 h の時効という、鋳造工場の承認待ちの一般的な範囲が、最後の削りの前に抱え込んだ荷重の一部を抜く。クランプはいったん緩め、すでに削った面に掛け直す。

時効を一回入れるには、炉の枠と二つ目の治具が要る。それを省いた工程が紙の上で安く見えるのは、そのためだ。0.03 mm の判定が付いた Ø60 の内孔に、その節約の余地はない。戻りはどこかへ行くしかなく、行き先は最終の削りのあとに廃却されるハウジングだからだ。

楕円を捕まえるのは、どの測定器か？

楕円を捕まえるのは内径マイクロメータで、三点、二つの深さで読む。ノギスでは捕まらない。ノギスは直径を一つしか取らないため、一方の軸で 0.05 mm 外れた内孔が、もう一方では正しく読める。楕円の穴が検査台では通り、軸受のなかで駄目になるのは、こうして起きる。

読みは、断面を明記して初品の報告書に載せる。ボルトで締めたハウジングでもう一度測る。二つの半割を寄せると分割面が内孔を動かすからで、この二度目の読みは、検査の一工程ではなく見積の別の一行になる。

内孔の断面、0.03 mm の判定、応力除去の工程を記した図面を送る。そうすれば見積は、追加の段取りとボーリングそのものを分けて出す。