テーパーコーンのはめあいと安定性

そろそろ問題を整理しましょう。

テーパーで位置決メしたいが、姿勢が不安定。（玉の上に載っているような挙動）
（荷重50kgf時、偏荷重（追加）で、姿勢変化してしまう。）

テーパーサイズ（D=Φ120　L=20）は所与であって変更できない。（とする。）
偏荷重は、制御できない。（とする。）
テーパー角度は、変更可能である。
荷重50kgfは、変更できない。（とする。）
部品精度は、変更可能である。

変形でなく、姿勢変化するということは、すべりが発生していると理解する。
すべりをなくすには、荷重を大きくする、または、L寸法を大きくし、接触面積を大きくする。
となるが、どちらも、変更の余地がない。（とする。）

要求精度、部品精度の提示がないので、部品精度の件はパス。
まさか、一般公差で製作しているということではないと思いますが。
まずは、部品精度を測ってください。
テーパーはめあいで機能的に使おうということでしたら、
角度公差の議論になるでしょう。
その上で、常識的に、（指示）公差内で、「雄側角度＞雌側角度」、口元あたりを強くということになります。注意点として、使い勝手がわかりませんので、確定的な表現ではありません。負荷側のアタリを強くするということになるでしょうか。

質問者さん、ほかの回答者さんも、（いかにも）L寸法が小さい、荷重が小さいというのは共通認識となっていると思いますので、
設計的アドバイスということで、、、

?テーパー角度を小さくする。
テーパー40度をどの程度小さくすればよいか？
姿勢変化を、スイングのような動きと想定すれば、
その回転中心はテーパー断面内になく、偏荷重によるすべりを助長している。
私は、とりあえずも、回転中心をテーパー断面内に持ってくること、（テーパー角度換算　約20度以内）を勧める。
できれば、テーパー角度を10度以下まで小さくすることで改善されるのではないかと思います。（結論では、回答（７）さんと同じ。）

?　テーパー角度の変更で、問題が解決しない場合、とりあえず、変更不能としていたL寸法のサイズアップ、荷重アップの順になるでしょうか。　

感想として、
テーパーはめあいで位置決メ、保持したいという意図と思います。が、
試作過程なのかもしれませんが、
L寸法、荷重、角度では、当初の意図からかなり外れた状態になっていると思います。
設計的に、外した（外れた）部分の補填についての処置が見えてきていません。

回答（１）再出
＞やっぱりこの話題は噛合わないのかな？

まあ、
＞想像ですが、、、
となら無理でしょう。

＞回答（4）旋盤主軸端面チャック
これを調べてみました。

JIS B6109 工作機械－旋盤の主軸端及びチャックの接続寸法
　　φＤ：82.563　+0.010／０　←　IT4級
　　Ｅ：14.288　０／-0.025
　　勾配角：７°7′30″+30″／０
　　　〃　　　チャック　　０／-30″
テーパだから仮想寸法なのに４級公差。角度公差もどうやって検査？
日頃やっておられる方のみが言える話。私ではない。況や７級公差あたりでウロウロするようでは論外。

＞それよりは、雄側角度＞雌側角度　気味に調整した方がベター
1/2の確率だから一致はしているが、逆であってもジャストでも安定性には寄与しにくい。

旋盤主軸端では公差もさりながら、10ton位のネジ固定することのほうが重要。
その力で底部を強く当てることで垂直度を規正し安定するのであって、テーパは嵌合近傍での同芯度を規正するのみ。

主題と比較参照するにテーパー角度の違いもあるが、それよりも底部（ツバ部）押当ての重要性とクランプ力が１、２桁違うことでしょう。


＞材質・硬度・形状 等によっては ＨＳＫ(2面拘束)のツールみたいに弾性変形を積極的に利用
　　http://www.kuroda-precision.co.jp/products/Tlg/tool_osusume/too01.htm

これは重要な考え方。落着についてはテーパは補助的でツバ部の面アタリが本命。
＞長さが短いこと
従来のＮＴなどより短い。

回答 2)です

別に絡むつもりは無いのだが・・・・

＞若干の雄側角度＜雌側角度なら、光明丹による当たり検査をしても、
＞実施方法が誤りだと
＞若干の雄側角度＜雌側角度が解らない場合があります。
＞それよりは、雄側角度＞雌側角度　気味に調整した方がベターでしょう。

光明丹やブリューで微細な角度の勘合を見る以外の方法は？
検査治具やマスターを作ってダイヤルで測定でしょうか？

ツーリングやゲージなら寸法を測定後に
最終的にはブリューを塗ってマスターとの勘合を確認するのが定石だが・・・

やっぱりこの話題は噛合わないのかな？

角度を変更するなら

ＭＴテーパーの角度（約3度）～ 10度以下 が良いと思う

荷重が低いので緩めの角度で十分でしょう

回答（５）です。

想像ですが、光明丹による当たり検査っていうより、テーパー角度40°にて
“玉の上に載っている挙動”であれば、テーパー角度40°の雄側雌側の角度が
微妙に合っていないと思います。
そして、若干ですが雄側角度＜雌側角度となっているように思います。
ですから、若干角度が合っていない分が倒れるようになり、“玉の上に載っている挙動”
の感じがするのでしょう。
テーパー角度40°位であり、且つ軸方向に50kgfの荷重位なら、雄側角度＞雌側角度
にて調整するが望ましいでしょう。
若干の雄側角度＜雌側角度なら、光明丹による当たり検査をしても、実施方法が誤りだと
若干の雄側角度＜雌側角度が解らない場合があります。
それよりは、雄側角度＞雌側角度　気味に調整した方がベターでしょう。

通常のテーパー式ホルダーは、テーパーの角度が数度と小さく、そのことにより軸方向の
力が楔効果で軸方向と垂直又は雌側テーパー面に軸方向力の数倍から数十倍の力が加わり、
より接触を安定させるものです。
（大きな力による弾性力と、軸方向のある程度の長さで）
今回は、それに該当しないので、角度の微妙な相違だと想像します。
ですから、雄側角度＞雌側角度　気味の調整がベターでしょう。

最初は、テーパーの雌側が薄く強度不足で、“玉の上に載っている挙動”をしていると
推測していました。
楔（テーパー）効果にて、50kgfの数倍の力がテーパー雌側を拡げようとする力なり、
そのような現象になっていると推測。

しかし、部品はテーパー角40°で直径D:φ120mm、軸方向長さL:20mmであるので、
テーパー角40°、直径D:φ120mm、軸方向長さL:20mmの雌側部品に、50kgのテーパー角40°
雄側部品が乗っている状態に酷似していて、“玉の上に載っている挙動”を示すなら、
◆ テーパー角40°と大きい
◆ 荷重が50kgfと小さい
　 （φ120mm＆L:20mmから受圧面積を計算し、50kgf/受圧面積の応力も小さい）
から、若干の雄側角度＜雌側角度が“玉の上に載っている挙動”の原因と推測する。
因って、◆印の理由により、雄側角度＞雌側角度　気味に調整した方がベターでしょう
とのアドバイスになっています。

テーパーシャンクのような使用方法でないことは明白になりました。
（テーパー角が40°でもあるし）
後は、より安定的にセットできる方法のアドバイスです。
“より安定的”が、どの程度の荷重で“玉の上に載っている挙動”を示さないかが
プワーなので、現状の仕様のままで先ず調整してみては如何でしょうと、アドバイスを
記述しています。

一見して、気になることがあります。

> 軸方向に50kgfの荷重をかける設計
> 部品は、テーパー角20°（鋭角側）、直径D:φ120mm、軸方向長さL:20mm
にて、
> 多少の偏荷重でもすぐに傾いてしまい、玉の上に載っているような挙動を示す
多少の偏荷重にもよりますが、軸方向に50kgfの荷重にて、玉の上に載っているような挙動
はイメージが湧きません。
直径D:φ120mmは、内径と思うのですが、その外径はφ何mmでしょうか？
少し気になります。

また、その外径の保持方法はどのような内容でしょうか？

それと、“テーパー角20°（鋭角側）”の記述もです。
“テーパー角**°（鈍角側）”の記述だとテーパー角は20°でないのですか？
“勾配角”と“テーパー角”の指示方法は、JISで規定されています。
勘違いの記述だと思うのですが、確認したいです。
テーパー角20°は、＞形状の左側角度が20°です。
（それを半分にすると、上の勾配10°と下の勾配10°となります）
>形状のようなイメージで左側角度が180°－（20°＋20°）＝140°ではないでしょうね

失礼は承知しておりますが、“玉の上に載っているような挙動”の記述が気になっています。

回答（１）は、何を記述しているかが全く理解不能。
軽率すぎる。
だから、皆さんがそれを引きずる。（迷惑な話だ）