テーパー嵌合のノッキング現象について

Question

樹脂製品の嵌合品において質問させて頂きます。
ポリカーボネート樹脂のテーパー穴にポリアセタール樹脂のテーパー軸を
圧入しています。
ポリアセタール樹脂の軸は上部にレバー状のハンドルがあり回転します。
テーパー面での接合状態ですが、強嵌合になります。
（10?f程度で圧入し、テーパー軸に抜け止め形状があり、止まる構造）
回転時には接合面にオイルを塗布し摺動性を考慮しています。
現状試作で組み込んだ時に低速で回転した時にノッキング（引っかかり）が
見られます。

真円度や表面粗さも確認していますが、要因はテーパー角度差ではないかと
想定しています。
この組合せ状態でテーパー角度に差があるとき、このような問題が想定できる
でしょうか。
（テーパー角度差は片側0.15°）
それとも違った箇所に要因がありますでしょうか。

詳しい情報があればご教授御願い致します。

情報が少なかったので追記します。

製品は射出成形品
テーパー片側　PC　穴0.5°程度　POM　軸0.3°程度
嵌合している長さは5?程度
嵌合している径は７?程度
嵌合代は片側0.05?前後
シリコンオイルは粘度10万cs 穴内面塗り
嵌合は手作業でハンドプレス式

Answer

どういう使いかたでしょうか

レバーがあって回るコック栓は1/10テーパー
　　http://vidtec.net/2060.html
これは納得いくが

＞テーパー角度差は片側0.15°

はるかに緩いテーパでは僅かな径誤差で嵌まる位置のバラツキが大きくなるため

＞10?f程度で圧入し、テーパー軸に抜け止め形状があり、止まる構造

難しいのでは。圧入にならず隙間になったり、逆に圧入力が過大となったりする。バネを使うと力は安定するが位置はばらつく。

くさびの計算式
　　http://www.egparts.jp/wp-content/themes/egparts/calculation/keisan/keisan10.htm
角度は微小で効かず摩擦係数が左右。摩擦係数0.1なら、逆数の10倍位の面圧（合計）になる計算。
オイルで摩擦係数を下げたなら、嵌め合う面積が小さければ、面圧が過大となり割れになるかも。

Answer

テーパー穴が複数ある場合は、ピッチが出ていない。
理由は、母材がポリカーボネート樹脂なので、温度変化が大きいため。
(穴加工時のピッチと組付時の穴のピッチが異なっている等)

テーパー穴が単数ある場合は、加工基準端面(嵌合時のセット基準端面)と穴のピッチが出ていない。
理由は、母材がポリカーボネート樹脂なので、温度変化が大きいため。
(穴加工時の加工基準端面と穴のピッチと組付時のセット基準端面と穴のピッチが異なっている等)

それにより、ゆっくり圧入しているなら、樹脂クリープ現象でピッチ間が塑性変形をしているか、
嵌合時のセット押さえ部がズレや変形を起こしているのではないでしょうか？

少ない情報なので、推論が多々入っております。

それと、“ノッキング（引っかかり）圧入”した後に、テーパー軸を抜いて面の変形が見うけ
られたら、そこが塑性変形しています。
ピッチ違い等で、面圧が高くなり、軸に対して直角方向に極小塑性変形し引掛かり、それから、
更に力が加わり、軸に対して併行方向に塑性変形し引掛かりが解け軸方向に進むを繰返し、
微妙な段差模様があれば、それが原因です。

追記内容が正解かな？？。

Answer

固形潤滑剤というものは御存知かと思われますが、低速時には殆どが油切れの
状態になり易いものです。ワックスと言われていたりもしますが、このような
潤滑は色々な環境ファクタにより大きく左右されることが多いので、実際には
やってみることが何よりだろうと思われます。オイレスブッシュのようなモノ
も固形潤滑材ですし、アノように穴に埋め込むことも場合によっては可能かも
更に先の回答者も言われていましたがオイルは流動性があり、ましてシリコン
スプレーなどは即効性はあろうが長持ちしないでしょう？温度も重要な要素だ
テーパーの角度がフィットしていなければ尚更に悪い条件になっているだろう

Answer

私が担当であれば・・・
・既出で丁寧な回答がされてますが潤滑材を変えてみます。
　ただし、ケミカルクラックが怖いので液体油系は避け、タルクやテフロンなどドライ系で探します。
・嵌合時の温度を検討します。
　当然高めがいいですが、作業性、強度保証の面で上限が決まると思うのでその範囲内で温度を変えてみます。

着眼されているテーパー角度ですが、成形収縮がネックになり制御しづらいのではないでしょうか。
同じく表面粗さについても嵌合時に生じる応力変形の影響が大きく制御しにくいのではないでしょうか。

逆要望です。テーパー角度差0.15°について実測されたのであれば手段について情報ください。

レスありがとうございます。

圧入時に界面に生じる圧力は相当高く高い圧力下で油膜切れしにくいグリスでも解決しない可能性が高い。液体の密封という点で問題が生じるかもしれませんが圧力が高い環境でも摺動性が確保できる材料としてタルク、テフロンを推奨しました。

温度について、樹脂類は数十℃のレベルで特性が変化します。クリーンルームとのことで熱源はご法度、20℃固定かもしれませんが・・・

再検討の余地はないでしょうか。

テーパー角度差0.15°について相当高いレベルの精度を実現されてると思います。これを更に精度アップを追求する方向はコストに折り合いがつかないと考えます。
私がテーパー角度をいじる場合は思い切って軸を鋭利に変更しますが気軽には選択できないです。

PCとPOMは成形収縮率が異なり精密なテーパー角度修正、管理が難しい。
PCとPOMは圧力がかかった時の変形量が異なり、無負荷状態のテーパー角度差がそのまま圧入時と圧入後の角度差にはならない。

Answer

オイル塗布しても、静止時には油膜切れが発生します。それを動かしだすと油膜が形成され、摩擦抵抗地が急激に下る為に発生している現象ではないでしょうか。

二硫化モリブテンを固体の状態で潤滑剤として使用してみてはどうでしょう。

https://www.sumico.co.jp/qa/qa_l_sl_j.html

ポリアセタールの樹脂グレードを変えてみるのも一案ですね。

TECAFORM HPV 13
PTFE配合ポリアセタール・ホモポリマー摺動グレード

http://www.ensinger.jp/item/pom.html

テーパー嵌合のノッキング現象について