あらゆる寸法に「±0.01 mm」と書いた図面は、必要以上に高くつく図面である。良い公差指定は、機能を損なわずに CNC コストを下げる最も手軽な方法だ。
あらゆる寸法に「±0.01 mm」と書いた図面は、必要以上に高くつく図面である。良い公差指定は、機能を損なわずに CNC コストを下げる最も手軽な方法だ。
結論
図面全体に一般公差(ほとんどの形状には ISO 2768-m)を指定し、嵌め合い・シール・位置決めを制御する機能にのみ厳しい公差を適用する。HC-Mold は、形状・材料・部品サイズにより最高 0.005 mm の公差、最低 Ra 0.4 µm の表面粗さを実現できる。1段階厳しくするごとに、機械加工時間・検査・リスクが増えるため、公差はコストの決定事項でもある。
ポイント
- 一般公差を1つ決め、例外だけを個別指定する。
- 公差は機能のため、習慣のために付けない。
- 材料、サイズ、温度が実現可能性に影響する。
- どのように検査するか、表面処理の前か後かを明記する。
公差とは
公差は寸法の許容変動幅である。嵌め合いと機能を保護し、検査員が合否を判定する基準となる。寸法公差(長さや径)、幾何公差(平面度・位置度・同心度などの GD&T)、表面に関わる公差(表面粗さ)に分類できる。
一般公差:ISO 2768
ISO 2768 は、個別指定のない寸法のデフォルト公差を定める。「f(fine:精密)」と「m(medium:中)」の等級の代表的な線形値を以下に示す。完全な表は規格本体を参照されたい。
| 基本サイズ | ISO 2768-f | ISO 2768-m |
|---|---|---|
| 0.5 ~ 3 mm | ±0.05 mm | ±0.1 mm |
| 3 ~ 6 mm | ±0.05 mm | ±0.1 mm |
| 6 ~ 30 mm | ±0.1 mm | ±0.2 mm |
| 30 ~ 120 mm | ±0.15 mm | ±0.3 mm |
| 120 ~ 400 mm | ±0.2 mm | ±0.5 mm |
タイトルブロックに「一般公差 ISO 2768-m」のように等級を記入し、例外のみを個別指定する。
嵌め合いと公差域:ISO 286
組み合わせる軸と穴には、適当な上下限ではなく嵌め合い等級を使う。たとえば H7 穴は下偏差が 0 で、上偏差はサイズとともに大きくなる。
| 穴サイズ | H7 公差域(概略) |
|---|---|
| 6 ~ 10 mm | 0 ~ +0.015 mm |
| 10 ~ 18 mm | 0 ~ +0.018 mm |
| 18 ~ 30 mm | 0 ~ +0.021 mm |
| 30 ~ 50 mm | 0 ~ +0.025 mm |
相手の軸には、必要なすきまに応じて g6 や h6 などの等級を与える。正確な値は規格を確認すること。
公差がコストに与える影響
一般則として、公差が厳しくなるほどコストは急上昇する:
- 仕上げ切削が遅く、工具交換が増える
- より慎重な段取りが必要で、1セットあたりの加工数が減る
- 検査時間が増え、最も厳しい値では CMM と温度管理が必要
- 不良率リスクが高まる
コスト曲線は非線形であるため、±0.1 から ±0.05 mm への移行より、±0.02 から ±0.005 mm への移行の方が大きい。公差が他のコスト要因とどう関わるかは CNC コストガイドを参照。
実現可能な公差に影響する要因
| 要因 | 理由 |
|---|---|
| 材料 | アルミ、ステンレス、チタン、PEEK は切削時と応力解放時で挙動が異なる |
| 部品サイズ | 大物は熱変位が大きい |
| 肉厚 | 薄肉は切削力で変形する |
| 形状 | 深穴、細長いシャフト、薄い底面は保持しづらい |
| 段取り回数 | 異なる段取りで加工した形状は基準精度に依存する |
| 表面処理 | 陽極酸化やメッキは厚みを増すため、寸法が処理前か後かを明記 |
HC-Mold は 3/4/5 軸設備で 50 種類以上の材料を加工する。5 軸機では関連形状を1回の段取りで保持できる。 OEM 向け 5 軸 CNCを参照。
公差を適切に指定するには
- 一般公差を設定する。
- 機能形状を特定する:嵌め合い面、穴、シール面、基準。
- 位置度・平面度・同心度が ±よりも機能を表せる場合は GD&T を使う。
- 部品の使用・検査方法と一致する基準を定義する。
- 必要な箇所にのみ表面粗さを記入する。
- 測定方法が重要な場合は測定手法を明記する(例:指定形状の CMM レポート)。
- 表面処理のある形状には処理前/後を明記する。
よくある公差の間違い
- すべての寸法に一律厳公差
- 材料・サイズ・工程が保持できないほど厳しい公差
- 基準欠落により検査員が推測するしかない
- 射出成形品や鋳物の公差を機械加工品にそのまま転用
- 表面処理厚の忘却
- 機能に必要な以上に細かい表面粗さ
計算例(架空、顧客案件ではない)
アルミ製軸受ハウジングは、20 mm 軸受を収める穴、4つの取付穴、平面のシール面が必要である。適切な図面の例:
- タイトルブロックに一般公差 ISO 2768-m
- 軸受穴 Ø20 H7(概略 0 ~ +0.021 mm)、軸受位置に表面粗さ指示
- 4つの取付穴に、穴軸に対する位置度(各穴に ± を付けない)
- シール面に平面度、その面にのみ粗さ指定
- その他はすべて一般公差
結果として、1つの精密嵌め合い、1つの幾何制御、1つの表面要求となり、数十個の厳しい寸法は不要になる。コストが下がり、検査も容易になる。
検査とレポート
供給者に、どの形状の測定レポートが必要か、何個測定するか(全数・サンプル・初物のみ)、どの手法を用いるかを伝える。指定形状の CMM レポート、初物検査レポート、材料証明書は一般的な要求である。HC-Mold の CNC 試作には検査レポートが付属する。すべての寸法にレポートを求めるとコストが上がるため、重要形状に限定すること。
RFQ に含めるべき項目
一般公差等級と重要寸法を記載した 2D 図面、STEP モデル、材料、数量、表面処理、検査/レポート要件。 CNC RFQ チェックリストを参照。HC-Mold の検査方針は検査ページに記載。CNC 納期は 5~10 日、試作は 3~5 日(部品による)。
よくある質問
HC-Mold はどの程度の CNC 公差を保持できるか?
最高 0.005 mm。形状・材料・部品サイズによる。
CNC 部品の一般公差は何が適切か?
ISO 2768-m が多くの非機能形状に適する。機能上必要な場合のみ ISO 2768-f やより厳しい値を用いる。
厳しい公差は常に高くつくか?
はい。より遅い切削、より慎重な段取り、より多くの検査が必要で、最も厳しい値ではコストは急上昇する。
陽極酸化の前か後か、どちらに公差を適用するか?
図面に明記する。表面処理は厚みを増すため、答えによって機械加工寸法が変わる。
どの程度の表面粗さを実現できるか?
最低 Ra 0.4 µm。形状と材料による。必要な面にのみ指定すること。
発注前に公差を確認する
重要寸法を記載した図面をアップロードされたい。エンジニアが必要な公差と緩和できる公差を審査する。12 時間以内に返信する。
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Free DFM · reply ≤12h · quote ≤24h on complete RFQ · ISO 9001:2015 · Dongguan, China
