CNC機械の精度がいかに高くても、作業や部品間の変動は避けられません。しかし、これらの変動に関わらず、部品やコンポーネントは計画通りに機能することが期待されます。これがCNC加工公差の本質です。
公差は許容できる誤差の範囲を定義するもので、量的にも質的にも性質を持ちます。公差はCNC加工において重要な意味を持ちます。なぜなら、部品のコストに直接影響を与えるからです。
CNC加工者は、幾何公差、寸法公差、角度公差、位置公差、振れ公差、表面仕上げ公差など、さまざまな公差を活用しています。
ここでは、これらの公差の種類と、これらの誤差範囲を使用する際のヒントについて説明します。
CNC加工公差とは？
CNC加工公差とは、理想的な設計図の寸法とCNC加工された部品の実際の寸法との間で許容される最大の変動を指します。この変動は±記号の後に値で示されます。
例えば、設計図のシャフト直径が50mmで公差が±0.05mmの場合、シャフト直径は49.95mmから50.05mmの範囲内であれば品質チェックに合格できます。
CNC加工公差の種類
加工公差は、限界公差、標準公差、片側公差、両側公差、幾何公差方式(GD&T)に分類できます。
標準公差
これは製造業者が一般的な部品に適用するデフォルトの公差です。精度レベルが最小限である場合に適用されます。パイプ、シャフト、ワッシャーなどの標準部品は、通常この種類のCNC加工公差に適合しています。
標準公差は、国際標準化機構(ISO)などの確立された工学組織に由来します。
製造業者がカスタム加工公差を設定することもありますが、標準加工公差が存在し、信頼できるガイドとなります。最も一般的なものはISO 2768で、以下の公差をカバーしています;
- 平面度
- 直角度
- 真円度
- 真直度
- 対称度
限界公差
限界公差は、寸法の許容される上限または下限を示します。限界内の任意の値が許容されます。限界公差は通常、プラスマイナス記号ではなく範囲を示すように記述されます。
例えば、20±2mmと表現される代わりに、18mm~22mmと記述されます。
両側公差
両側公差では、寸法が両方向(正と負)に変動できます。コンポーネントの寸法は、2つの限界内に収まっている限り許容されます。限界公差とは異なり、両側公差はプラスマイナス記号で表現されることに注意してください。
両側公差
したがって、限界が+0.05と-0.05の場合、両側公差は20.00±0.05mmと表現されます。
片側公差
両側公差とは異なり、片側公差は寸法が正または負のいずれか一方向にのみ逸脱できることを示します。+0.000/-0.004mmと表現される片側公差を考えてみましょう。
片側公差
これは、最終寸法が公称値より0.004mm小さくなることが許容されることを意味します。公称値より大きい寸法は許容されません。
幾何公差方式(GD&T)
GD&T(幾何公差方式)は、加工公差を表現し定義するより高度なレベルです。これはエンジニアが部品の形状、方向、および変動の位置を伝達するために使用する普遍的な言語です。
限界公差、片側公差、両側公差は総称して寸法公差と呼ばれ、基本的なCNC加工作業には十分です。GD&Tやその他は、作業が高精度で重要な場合に必要となります。
加工公差の重要性
最も先進的なCNC機械でも、切削工具が摩耗し、その他の要因も作用するため、ある程度の出力変動が生じます。したがって、製造業者は特に部品の嵌合や組立てがある場合に加工公差を適用します。
加工公差の重要性は多面的で、材料の無駄、ビジネスリソース、ダウンタイム、品質管理などの要素に関わります。
材料の無駄
正確な設計仕様に固執すると、多くの部品が無駄になります。つまり、多くの使用できないアイテムを生産することになります。加工公差は変動の余地を与えるため、無駄が最小限に抑えられ、より多くのアイテムが実用的になります。
ビジネスリソース
不必要に厳格な範囲から生じる厳しい加工公差は、回避可能なビジネス支出を引き起こす可能性があります。最小限のリソースを使用するために、加工精度の必要性と柔軟な公差範囲との間に健全なバランスが必要です。
ダウンタイム
ダウンタイムを最小限に抑えるため、部品の迅速な交換が推奨されます。部品の互換性は加工公差によって向上します。システムの部品が故障した場合、機能に影響を与えることなく別の部品と簡単に交換できます。この戦略はダウンタイムも防ぎます。
同一のCNC加工部品
品質保証
CNC加工チームは公差を利用して製品の許容性の限界を策定できます。これによりユーザーの満足度が向上し、企業の収益性に貢献する可能性があります。
CNC加工公差を選択する際の注意点
最適な加工公差を選択する際、製造業者はコスト、製造可能性、コンプライアンスルール、機能性を優先すべきです。加工材料の種類、業界固有の要件、予算、利用可能な時間、CNC加工の種類などの側面は優れたガイドとなります。
材料特性の決定
材料にはそれぞれ異なる特性があり、これらがCNC加工への独自の反応を決定することを理解することが重要です。例えば、チタンは軟鋼よりも硬いため、2つの金属に対するCNC加工アプローチは異なります。
CNC加工の種類を考慮する
CNC加工プロセスについても、選択されるプロセスの種類は公差に影響を与える可能性があります。製造業者は、期待される結果に照らして機械の長所と限界を考慮すべきです。
業界固有の要件が重要
公差の厳格性は、部品を使用する業界の種類に関連していることがあります。航空宇宙、医療、その他の重要な業界は、コンポーネントのスムーズな適合と機能のために、より厳しい公差で知られています。
厳格な公差のコンポーネント
クライアントと製造業者は、部品の正確な精度要件を常に確立すべきです。
検査期間
検査時間も重要な考慮事項です。より高い公差要件を達成するには、緩い公差よりも比較的長い時間がかかります。
予算
同様に、より厳しい加工公差を達成するには通常、より多くのコストがかかります。工具の品質、調整の回数、必要な専門知識のレベルが高くなるため、加工予算に影響します。
まとめ
ProleanMFGでは、CNC加工公差は部品製造の中核部分です。エンジニアはすべての公差と付随する要件に精通しており、高品質なCNC加工サービスでお客様をサポートする準備ができています。
