図面のすべての寸法には公差が必要です。それらすべてに個別に公差を指定するのは手間がかかり、図面を煩雑にするため、明示的に公差が指定されていないすべての項目をカバーする一般的な公差規格が存在します。
ISO 2768はこれらの規格の中で最も広く使用されており、タイトルブロックには「ISO 2768-mK」のように表示されます。多くのエンジニアは、それが何を意味するのかを知らずに以前の図面からその表記をコピーしますが、それは意図よりも緩い部品、または実際には必要とされていないよりも厳しい一般的な公差という2つの相反する問題を引き起こします。
このガイドでは、規格の意味、機械加工で現実的に達成可能な公差レベル、および公差の選択がコストにどのように影響するかを説明します。
ISO 2768の機能
ISO 2768は、個別の指示がない寸法と形状のデフォルトの公差を提供します。2つのパートがあります。
ISO 2768-1線形寸法と角度寸法をカバーします。4つのクラスを定義します。
| クラス | 説明 |
| f | 精密 |
| m | 中 |
| c | 粗 |
| v | 極粗 |
各クラス内の公差値は、寸法のサイズによって異なります。寸法のサイズが大きくなるにつれて、比例して公差が広くなります。これは製造上の現実を反映しており、長い寸法で絶対値を保持することは、短い寸法で保持することよりも困難です。
ISO 2768-2直線度、平面度、直角度、対称性、振れなどの幾何公差をカバーします。最も厳しいものから最も緩いものまで、H、K、Lの3つのクラスを定義します。
したがって、ISO 2768-mKという指示は、中程度の線形公差とクラスKの幾何公差を指定します。
クラスの選択
精密 (f)ほとんどの寸法が重要な精密部品に適しています。指定されていないすべての寸法が厳密に管理されるため、部品全体のコストが上昇します。
中 (m)一般的な機械加工部品で最も一般的に使用されるクラスであり、妥当なデフォルトです。
粗 (c)寸法に十分な機能上の余裕がある構造部品や非クリティカルな部品に適しています。
極粗 (v)粗い加工作業に適しています。
重要な原則は、一般的なクラスは、最も要求の厳しいフィーチャーではなく、指定されていない寸法の大部分が必要とするものを反映すべきであるということです。クリティカルなフィーチャーには個別の公差を指定する必要があります。
少数のクリティカルな寸法をカバーするために精密な一般的なクラスを指定することは、一般的で高価な間違いです。それは、目的を果たさないフィーチャーを含むすべてに厳密な制御を適用し、そのコストは、それが必要だった少数の寸法ではなく、部品全体に現れます。
機械加工で実際に保持できるもの
一般的な金属に対する標準的な機械加工では、特別な対策なしに約±0.005インチ、または約±0.127 mmを保持できます。これは、通常の送り速度と切削速度で、ルーチン的な治具と検査で達成可能です。
より厳しい能力は段階的に利用可能であり、各段階でプロセスが変化します：
約±0.001インチ（±0.025 mm）より慎重なセットアップ、より良い治具、制御された工具、およびより多くの検査が必要です。標準的な設備で、能力のある工場で、より高いコストで達成可能です。
約±0.0005インチ（±0.0127 mm）精密機器、温度安定性、および厳格なプロセス制御が必要です。コストは大幅に上昇します。
それよりも厳しい通常、フィーチャーをフライス加工や旋盤加工から研削、ホーニング、ラップ、またはワイヤーEDMに移し、温度管理された環境で検査します。
これらの数値は一般的であり、材料、フィーチャーの種類、部品のサイズによって異なります。アルミニウムの小さな穴は、ステンレス鋼の長いスロットとは異なる挙動をします。これらを参考として扱い、特定のフィーチャーに対する能力を確認してください。
公差がコストを駆動する理由
いくつかのメカニズムが複合的に作用します。
切削パラメータ。厳しい公差では、より軽い切削と遅い送りが必要となり、サイクルタイムが長くなります。
治具。部品を精密に加工するために十分に剛性を持って保持するには、標準的なワークホルダーではなくカスタム治具が必要になる場合があります。
工具の摩耗。切削工具が摩耗すると、寸法がずれます。厳しい公差は、工具が摩耗して公差帯を消費する前に、より頻繁に交換する必要があることを意味します。
熱的影響。機械加工は熱を発生させ、金属は膨張します。厳しい公差では、これは重要になり、最終パスや検査の前に部品を安定させる必要がある場合があります。
検査。厳しい公差では、より多くの測定、より良い機器、および校正された環境が必要になります。測定の不確かさも公差帯の一部を消費するため、測定システムの能力に近い公差は、見た目よりも実質的に厳しくなります。
スクラップ。公差が厳しくなると、公差外となる部品の割合が増加します。そのスクラップは、合格した部品の価格で賄われます。
この関係は線形ではありません。公差を半分にすると、特に特定のプロセスの限界に近いフィーチャーのコストは2倍以上になる可能性があります。
材料は達成可能な公差に影響します
アルミニウム予測可能に加工でき、公差をよく保持しますが、鋼よりも温度による膨張が大きいため、厳しい作業では重要になります。
鋼およびステンレス鋼寸法安定性に優れていますが、工具には厳しいため、摩耗によるドリフトを管理する必要があります。
チタン熱を発生させ、加工硬化するため、厳しい公差はより困難になります。
プラスチック温度や湿度によって大きく移動し、場合によっては水分を吸収し、切削力下での剛性が低くなります。金属で達成可能な公差は、プラスチックでは達成できないことが多く、それにもかかわらず指定することは頻繁な間違いです。
プラスチックの場合、金属の仕様を転送するのではなく、常にサプライヤーに達成可能な公差を確認してください。
実践的な公差戦略
1.ほとんどの寸法が必要とする一般的なクラスをデフォルトにする。通常、機械加工部品の場合は中程度。
2.機能的なフィーチャーのみを個別に公差指定する。軸受穴、嵌合面、シール面、組み立てを制御するフィーチャー。
3.各厳しい公差について、それがなければ何が失敗するかを問う。答えられない場合は、緩和する。
4.公差スタッキングを考慮する。連鎖する寸法は公差を累積します。複数の寸法がクリティカルな関係を制御するために組み合わされる場合、その関係を直接公差指定するか、共通の基準に対してフィーチャーを参照するためにGD&Tを使用します。
5.方向が重要な場合は、片側公差を使用する。シャフトをクリアする必要がある穴は、±0.025ではなく+0.05/-0.00と公差指定でき、機械加工工に同じ総帯域幅を役立つ場所に配置させることができます。
6.公差と検査を一致させる。検証できない公差は仕様ではなく、希望です。サプライヤーが指定したものを測定できることを確認してください。
標準参照公差
ISO 2768以外にも、図面に表示される他の規格があり、認識する価値があります。
ISO 286H7、g6スタイルの表記を使用して、シャフトと穴の限界と嵌合をカバーします。これは、嵌合する円筒部品間の嵌合を指定するための標準的な方法であり、プラスマイナス値を発明するよりも正確で経済的です。
ねじ規格ねじフィーチャーの公差クラスを定義します。標準クラスを指定することは、ねじを個別に寸法指定するよりも優れています。
確立された規格が存在する場合は、両当事者がそれらを理解し、検査方法が確立されているため、カスタム公差指定よりも一般的に優れています。
一般的な間違い
タイトルブロックをレビューせずにコピーする。不適切な一般的な公差の最も一般的な原因。
少数のクリティカルなフィーチャーをカバーするために一般的なクラスを厳しくする。必要な場所にではなく、どこにでもコストを適用する。
プロセスが保持できないよりも厳しい公差を指定するそして、コストや拒否率に驚く。
金属の公差をプラスチック部品に転送する実現可能性を確認せずに。
連鎖する寸法にわたる公差スタッキングを無視する。利用可能な検査機器で検証できない公差を指定する。
要件が片側である場合に、対称公差を指定する使用可能な帯域幅を無駄にする。
バランスを正しく取る公差仕様は機械加工コストに影響する最大の単一レバーであり、完全に設計者の制御下にあります。リリース前にコストを考慮してレビューされた図面は、要件ではなく習慣によって厳密に公差指定されたいくつかのフィーチャーを頻繁に明らかにします。
そのレビューは午後の時間を要し、通常、サプライヤーを切り替えるよりも大きな価格変動をもたらします。CNC機械加工コストドライバーに関するガイドは、見積もりを動かす他の設計上の決定をカバーしています。
Elite Mold Techは、見積もり前にDFMレビューを提供しており、コストを駆動している公差と、機能的な結果なしにどこで緩和できるかについての具体的なコメントが含まれています。図面を送信すると、価格だけでなく、そのフィードバックが見積もりとともに提供されます。
よくある質問
Q: ISO 2768-mKとはどういう意味ですか？
A: ISO 2768-1に基づく中クラスの一般的な線形公差と、ISO 2768-2に基づくクラスKの一般的な幾何公差の組み合わせです。個別の公差指示がない寸法に適用されます。
Q: CNC機械加工は標準でどのくらいの公差を保持できますか？
A: 一般的な金属で通常の切削パラメータで約±0.005インチ、または約±0.127 mmが達成可能です。より厳しい能力も存在しますが、より慎重なプロセス制御が必要であり、コストが上昇します。
Q: 公差を厳しくすると、なぜそれほどコストが増加するのですか？
A: いくつかの効果が複合的に作用します：切削速度の低下、より良い治具、より頻繁な工具交換、熱管理、より多くの検査、およびより高いスクラップ率。特にプロセスの限界に近い場合、この関係は線形ではありません。
Q: 精密な一般的な公差クラスを使用すべきですか？
A: 指定されていない寸法のほとんどが実際にそれを必要とする場合にのみ使用してください。少数のクリティカルなフィーチャーをカバーするために一般的なクラスを厳しくすることは、必要な場所にではなく、部品全体にコストを適用します。
Q: プラスチック部品は金属と同じ公差を保持しますか？
A: 一般的にいいえ。プラスチックは温度や湿度によって移動し、一部は水分を吸収し、切削力下での剛性が低くなります。金属の仕様を転送するのではなく、サプライヤーに達成可能な公差を確認してください。