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CNC加工の公差の理解（GD&Tの基礎＋実際の工場での例）
CNC加工の公差の理解（GD&Tの基礎＋実際の工場での例）
エンジニアが「精度」について話すとき、しばしば公差を指していますが、実際には公差の要求は部品の形状、加工方法、材料の安定性によって大きく異なります。当社のCNC工場では、加工ミスではなく、明確でない公差指示が原因で、廃棄される部品の 62%以上 が発生しています。
しました。本記事では GD&Tの基本 , 一般的なCNC公差レベル および 実際の工場での事例 を通じて、高額な手直しを回避するための知識を提供します。
CNC加工における公差とは何ですか？
CNC加工の公差とは、部品の公称寸法に対して許容されるずれの範囲を定義するものです。「±0.01 mmで全て解決」と考えるのではなく、機能要件と加工能力に合った公差設計を行うことがより賢明です。
一般的な公差の種類には以下のようなものがあります：
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寸法公差（±） — サイズのばらつき
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幾何公差（GD&T） — 形状、姿勢、位置
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表面輪郭公差 — 複雑な表面
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ランアウト — 回転関連の特徴
なぜエンジニアが過剰に厳しい公差を指定するのか
当社の機械加工記録（2024–2025年）によると、厳しすぎる公差が以下のコストを増加させました：
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単価を18–32％
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納期が2～4日短縮
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歩留まり率が8%向上 （特にアルミニウムの薄肉部品において）
理解しておくべき基本的なGD&T記号
以下は、当社が日常的に機械加工している内容に基づいた簡略化された概要です：
| シンボル | 意味 | 実際の工場での事例 |
|---|---|---|
| ⌀ | 直径 | シャフトジャーナル ±0.01 mm が一般的 |
| ⟂ | 垂直性 | 溶接治具用CNCフィクスチャ |
| ⌖ | 位置（真位置度） | ギアボックスハウジングの穴位置の整列 |
| ⌯ | プロフィール | 曲面およびタービン部品 |
| ↗ | 角度性 | 面取り ±0.2° 標準的 |
実際の機械加工における幾何公差（GD&T）
例えば、ある顧客がかつて指定したのは 直角度 0.005 mm (0.0002") この要求仕様は、以下の対応後でなければ機械加工可能ではなかった：
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二工程用バイスへの切り替え
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4枚刃超硬工具によるフェースフライス加工
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最終的な表面仕上げを0.2 mmの深さで実施
この最適化を行う前は 部品の36%がCMM検査に不合格であった .
標準CNC公差範囲（実際の工場データに基づく）
異なるCNC工程では、精度のレベルも異なります。
1. CNCミリング
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一般的な公差： ±0.05mm
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精密アルミニウムフライス加工： ±0.01–0.02 mm
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薄肉部（<1.5 mm）： ±0.10～0.20mm （材料のたわみ）
工場での事例：
1.2 mmの壁を持つ6061アルミニウム製ブラケットで±0.05 mmの平面度が要求されました。実際に達成可能な値は ±0.10 mm 、送り速度を低下させても。根本的な原因は工作機械ではなく、治具の剛性にありました。
2. CNC旋盤加工
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標準シャフト: ±0.01 mm
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軸受の嵌合: ±0.005 mm
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同心度: 0.01 mm 程度（典型的）
例：
ステンレス鋼304製シャフト（Ø12 mm）の場合、当社は Ra 0.8 μm と 0.004 mm の円周精度 を達成したが、これは Cbn インサート に切り替えた後のことであった。初期の超硬インサートでは、熱膨張による誤差が 0.01–0.02 mm .
3. 材料が公差に与える影響
| 材質 | 機械加工の安定性 | 一般的な公差 |
|---|---|---|
| アルミニウム 6061 | 非常に安定しています | ±0.01–0.05 mm |
| ステンレス鋼304 | 熱膨張 | ±0.02–0.05 mm |
| チタン Ti-6Al-4V | 低熱伝導率 | ±0.03–0.07 mm |
| POM / デルリン | 高い熱膨張率 | ±0.05–0.10 mm |
| ナイロン | 水分を吸収する | ±0.20 mm以上 |
実例：ナイロン製ギアは加工直後は寸法が完璧だったが、その後大きくなった 0.12 mm 60%の湿度で48時間経過後。プラスチックの場合、常に安定化後に再測定を行います。
正しいCNC公差の選び方（ステップバイステップ）
ステップ1：機能面を特定する
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軸受？ → ±0.005～0.01 mm
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外観面？ → ±0.10 mm
ステップ2：公差を加工工程に合わせる
120mmのプレートで平面度0.01mmが必要な場合、単独のCNCフライス加工では達成できません。 磨き 必要なものです
ステップ3：連鎖的な公差を避ける
公差の累積を最小限に抑えるため、寸法を統合したり、単一の基準点を参照することがよくあります。
ステップ4：必要に応じてGD&Tを追加する
加工したギアボックスハウジングにおいて、13個のGD&T表記のうち7個が非機能的であった。それらを削除することで：
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コストを27%削減
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生産時間を3日短縮
ステップ5：検査方法に応じて公差を決定
顧客が要求する場合 CMM＋プロファイル は、以下の方法を使用する場合よりも厳しい公差を確保可能である 手動のノギス .
一般的な公差に関する問題（および現実的な解決策）
1. 組立後に穴がずれる
原因: 真の位置が厳しすぎるか、無視されている
対処方法：
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GD&Tの位置指示を追加
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CNC穴あけ後にホーニングを追加
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4軸加工に切り替え
2. 薄肉アルミ部品の反り
原因: 荒取りによる内部応力
対策（当社で実績のあるワークフロー）:
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荒取り工程（0.5～0.8 mmの余肉を残す）
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応力除去処理（2～3時間）
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最終仕上げ
反りを以下に低減 0.30 mm → 0.08 mm .
3. 表面仕上げのムラ
原因: 工具のチャタリングまたは摩耗した工具
対処方法： ステップオーバーを8～12％にまで低減し、バランスの取れたツールホルダーを使用してください。
一般的なCNC部品の推奨公差
| 部品タイプ | 推奨公差 | 備考 |
|---|---|---|
| 軸 | ±0.005～0.01 mm | ベアリング嵌合用 |
| 括弧 | ±0.05mm | 一般用途 |
| 歯車 | ±0.01–0.02 mm | 歯形精度が重要 |
| アルミのホイス | ±0.02–0.05 mm | 耐熱性あり |
| プラスチックカバー | ±0.10～0.20mm | 変形リスク |
チェックリスト：CNC図面を工場に送る前の確認事項
✓ 明確なGD&Tを記載する
位置、直角度、平面度。
✓ 重要寸法と非重要寸法を区別して記載する
最大でコストを削減可能 30%.
✓ 検査方法を指定する
ノギス／マイクロメータ／CMM。
✓ 材料の寸法安定性を確認する
特にプラスチックや不鋼は
✓ DFM 耐受性分析を依頼する
容認可能な可能性に関する報告書を 通常 24時間 .
まとめ
できるだけ緊密に 可能な限り緊密に 可能な限り緊密に 可能な限り緊密に 可能な限り緊密に 可能な限り緊密に 可能な限り緊密に 可能な限り緊密に 可能な限り緊密に 可能な限り緊密に 機能 , 物質 的 な 行動 および 機械加工能力 .
GD&Tが正しく適用されると,製造者は再加工を削減し,一貫性を向上させ,コストを大幅に削減することができます.
容認の可行性を確認する,私はまた,生成することができます 作業管理報告 設計をベースに