CNC 加工における公差

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CNC加工の公差とは、寸法や物理的パラメータが事前に定義された値から逸脱することが許容される範囲を指します。これには主に高さ、幅、厚さ、奥行き、角度などの物理的寸法が含まれますが、温度、応力、湿度などの物理的パラメータも除外されません。

公差とは、CNC で部品を加工する際の許容誤差です。許容誤差は上限値で表され、どの程度の正の偏差が許容されるかを示します。

この記事は一般的な加工公差、いくつかの公差タイプ、影響要因、公差のヒント、公差と表面仕上げの関係について説明します。

一般的な加工公差

機械加工コンポーネントの技術仕様

機械加工公差とは、機械加工部品の指定寸法からの許容偏差を指します。公差は、機械の種類、カットの種類も私、加工中の材料、パーツの複雑さ。

一般的な製造プロセスの一般的な機械加工公差は次のとおりです。

旋削加工：±0.005インチ～±0.015インチフライス加工: ±0.005インチ～±0.015インチ穴あけ加工：±0.005インチ～±0.015インチ研削：±0.001インチ～±0.005インチワイヤー放電加工: ±0.001インチ～±0.002インチ

旋削加工：±0.005インチ～±0.015インチ
フライス加工: ±0.005インチ～±0.015インチ
穴あけ加工：±0.005インチ～±0.015インチ
研削：±0.001インチ～±0.005インチ
ワイヤー放電加工: ±0.001インチ～±0.002インチ

これらは一般的なガイドラインであり、公差はジョブの特定の要件や使用される製造プロセスによって異なる場合があります。公差が非常に厳しい用途では、超仕上げなどの追加の精密技術を使用して、より厳しい公差を達成することもあります。

CNC 加工公差

CNC 加工における公差には XNUMX つの状況があります。XNUMX つは設計に関するもので、もう XNUMX つは機械に関するものです。

設計公差: コンピュータの設計で指定された精度の許容レベル。

機械公差: CNC 機械の種類によっては、加工中に達成可能な精度の独自の制限と範囲もあります。一般に、CNC マシンは ± 0.0025mm の公差を維持できます。（ファンJ、2021年）

公差は、後で部品を組み立てて特定の製品を製造するときに重要です。部品の使用により、CNC 加工プロジェクトでの公差がどの程度正確でなければならないかが決まります。設計エンジニアは、必要な機能と部品の取り付けに基づいて公差を修正しました。たとえば、台所用品には、防衛部品や航空機部品のように厳しい公差が要求されない場合があります。

公差の種類

CNC 機械部品で使用される公差は主に XNUMX 種類あります。それぞれを詳しく見てみましょう。

1. 限界公差

限界公差の例

限界公差は XNUMX 次元値の範囲であり、CNC 加工部品の測定はその範囲内に収まる必要があります。大きい数値は最大許容寸法を示し、小さい数値は最小許容寸法を示します。

たとえば、部品の限界公差 (幅) が 0.82 ～ 0.90 mm である場合、許容可能な幅は 0.82 ～ 0.90 mm です。製造時に幅が範囲内に収まらない場合、その部分は受け入れられません。

2.一方的な公差

片側許容差の例

片側公差は、一方向のみの許容寸法の範囲を規定し、負または正のいずれかになります。たとえば、部品の穴の直径公差が 3 mm+ 0.007/ – 0.00 である場合、直径は 3 ～ 3.007 mm までしか許容されないことを表します。

後でフィッティングが必要なコンポーネントで使用されます。たとえば、シャフトの製造では、片側の公差が適用されます。ここでは、シャフトの直径が穴のサイズよりわずかに大きい場合、適合しないため、マイナスの公差のみを使用することで、時間と材料の無駄を節約できます。

3. 両側性許容差

片側公差とは異なり、両側公差は基準寸法に対してプラス側とマイナス側の誤差が同じ値だけ許容されます。基本値は、許可された測定値よりわずかに高いか低い場合があります。

たとえば、± 0.005 mm の両側公差により、製造業者は規定の値よりも 0.005 mm 短くても長くてもよい部品を作成するように指示されます。

4. 標準公差

標準公差は、CNC 加工やその他の金属製造方法で使用される最も一般的な公差です。

これにより、製品の幅広い機能が可能になります。標準公差は要件の種類によって異なる場合があります。最も一般的に使用される規格は ISO 286-1:2010 です。ただし、公差は CNC マシンのグレードによって異なります。穴、ねじ、パイプ、ピン、その他のフィーチャーの作成に適用できます。

標準公差

標準公差は、角度寸法、直線寸法、丸みのある部分、面取りなどに対して定義されています。標準公差には、細、中、粗、極粗の XNUMX つのクラスがあります。

各寸法の公差範囲はすべて、EN 20286、JIS B 0401、ISO 286、ISO 1829、ISO 2768、ANSI B4.1、および ANSI B4.2 の規格に基づいています。

5. 幾何寸法と公差 (GD&T)

CNC 加工では、他のどの製造方法よりも GD&T が多用されています。 GD&T は、位置決め、平面度、真円度、同心度などの寸法のさらなる特性を保証します。 CNC 加工される部品のすべての物理的寸法を定義します。

GD&Tの例

GD&Tシステムには、基準線、修飾子、公差など、部品の幾何学的特性を定義するさまざまな記号が含まれています。基本寸法からの偏差を定義するのではなく、仕様の公差を規定します。GD&Tを使用すると、 CNC加工メーカー特定の精度範囲内でさまざまな機能を生成します。

真の位置: フィーチャの真の位置は、データムライン (基準線) の位置によって決まります。たとえば、座標 (X, Y) は穴の実際の位置を表す場合があります。データムラインは、公差プロセスの開始時に固定されます。
フラットネス：平面度の公差は、フライス加工面内の XNUMX つの平行な平面によって定義されます。クランプ力の応力が反りを引き起こし、平面度に影響を与える可能性があるため、フライス加工の際にはこれが非常に重要です。
円筒度 : 加工穴が内側に存在する XNUMX つの同心の円柱が円柱の特徴です。
同心：円形ボスまたは同軸ザグリ穴は同心性によって保証されます。たとえば、車の車輪は常に車軸と同心です。
直角度: 直角度は、CNC 加工部品内の隣接する垂直面に対する水平面の偏差によって測定されます。直角度は直角度の調整にも役立ちます。

上記の基準に加えて、角度、真直度、平行度などの追加の基準もあります。

公差を選択する際に考慮すべき要素

CNC 加工プロジェクトの公差を選択する際には、考慮すべきことがたくさんあります。部品の精度やその他の要件によって、必要な公差が決まります。

公差の選択に影響を与えるいくつかの重要な要素についてさらに詳しく見てみましょう。

1. 材質の種類

CNC 加工用に選択された材料の種類は、達成可能な公差に影響します。硬度、密度、摩耗性、熱安定性、機械加工性などのさまざまな特性は、機械加工中に工具がワークピースに応力を加えるときの応答性に影響します。これらの材料特性によって、機械加工の難易度や達成可能な公差の範囲が決まります。

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2. 要求性能

フィッティング、航空宇宙、防衛などの一部のコンポーネントは、非常に正確である必要があります。

したがって、公差も特定の部品の要件によって異なります。調理器具、窓枠、ドアハンドルなどの一部のコンポーネントは、厳密な公差を必要としない場合があります。

3。コスト

厳しい公差が必要な場合は、高度な CNC マシン、調整された設定、およびさまざまなツールのセットアップが必要になります。そのため、より正確な部品を作成するにはより多くの時間がかかり、最終製品のコストが高くなります。

厳しい公差によるコストの増加

通常、公差が 0.1 mm を超えると、製造コストが増加します。したがって、公差が厳しくなると、生産コストが高くなります。

4. 検査に利用できるリソース

公差の選択は、検査に利用できる技術やリソースにも依存します。厳しい公差（わずかな偏差）をチェックするには、より高度な検査装置が必要になります。公差を定義する際には、事前に定義した範囲内に収まる部品を作成するための検査方法を考慮する必要があります。

表面仕上げと公差

高い表面粗さは公差に影響します、これは意図した精度に影響します。パーツのフィーチャを許容する前に、粗さを修正する必要があります。平面または垂直な表面の粗さは少なくとも 63 μ、曲面の場合は 125 μ インチに設定するのが最適です。

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CNC 機械加工部品の公差に関するヒント

公差測定は、許容誤差を許容して部品の寸法を決定するプロセスです。設計のヒントについてアイデアを得ることで、公差による誤差を最小限に抑えることができます。設計のヒントをいくつか説明しましょう。

設計に存在するすべてのフィーチャが公差である必要はない場合があります。したがって、どの機能が重要で、どの機能を許容する必要があるかを定義します。たとえば、相手や干渉に対する許容性は、他のどの機能よりも重要です。
すべてのフィーチャーに対して厳密な公差を維持する必要はないため、不必要な部分で厳しい公差を維持することは避けてください。不必要な公差により、時間と加工コストが増加しました。
部品を設計する際には、CNC マシンの公差能力を考慮してください。場合によっては、厳しい公差で部品を設計しても、入手可能な CNC マシンではそれを達成できない場合があります。
機械にかける材料の種類を考慮してください。材料の種類も許容誤差の範囲に影響します。たとえば、柔らかい素材では厳しい公差を維持するのが困難です。

より厳しい CNC 加工公差を達成する方法

高品質のツールを使用する: CNC 加工で厳しい公差を達成するには、作業に適したツールを選択することが重要です。鋭いエッジと正確な形状を備えた高品質の工具は、よりきれいな切断を実現し、工具のたわみのリスクを軽減します。
適切なワーク保持: 加工プロセス中のワークの保持方法は、最終的な公差に大きな影響を与える可能性があります。加工中にワークが動かないように、ワークが適切にクランプまたは固定されていることを確認してください。
最適な切削条件: 速度や送り速度などの適切な切削条件は、誤差を減らし、より厳しい公差を達成するのに役立ちます。 CNC マシンのオペレーターと協力して、各ジョブに最適な切断条件を決定します。
手入れの行き届いた設備 : 厳しい公差を達成するには、CNC マシンを良好な状態に保つことが不可欠です。機械の定期的なメンテナンスと校正は、機械が最高のパフォーマンスを発揮できるようにするのに役立ちます。
工具のたわみを最小限に抑える: 工具のたわみは最終部品に大きなずれを引き起こす可能性があるため、これを可能な限り最小限に抑えることが重要です。これは、切削抵抗を減らすか、高品質の工具を使用するか、工具経路を調整することによって実現できます。
温度制御: ワークピースとツールを一定の温度に保つと、エラーが減少し、最終部品の精度が向上します。これは、クーラントの使用、環境の制御、または加工時間の短縮によって実現できます。
シミュレーションソフトウェアを使用する: シミュレーションソフトウェアを使用すると、切削プロセスの動作を予測できるため、実際に部品を加工する前に調整を行うことができます。これは、潜在的な問題を特定し、最終パーツの精度を向上させるのに役立ちます。

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結論

公差はあらゆる種類の CNC 加工において重要な要素です。寸法およびその他の物理的特性の最大許容偏差を定義します。あらゆる機械加工プロジェクトにおける公差の選択は、機械の能力、要求される精度、および材料の種類によって異なります。

多くの場合、単純な CNC マシンで必要な公差を達成できますが、公差を厳しくするには、より高度な機械とツールの構成が必要です。プロレアンでは、最先端の多軸CNC装置あらゆる公差に必要な高精度を実現します。さらに、品質管理部門の専門家がプロセスの各段階を注意深く監視し、製造された製品を検査します。デザインをお送りいただく場合は、すべての公差を指定することを強くお勧めします。数日以内に正確な部品をお手元にお届けいたします。

よくある質問

公差とはどういう意味ですか?

寸法または物理的特性の基本値からの最大許容偏差は、公差と呼ばれます。たとえば、幅 6 ± 0.05 mm の場合、基本値は 6 mm ですが、公差は 0.05 mm で表されます。 5.95 ～ 6.05 mm の値のみが許可されると記載されています。

一般的な公差の種類は何ですか?

製造では通常、限界公差、片側公差、両側公差、標準公差、幾何学寸法公差 (GD&T) の XNUMX 種類の公差が使用されます。ただし、CNC 加工プロジェクトでは GD&T が最も一般的に使用されます。

公差の選択に影響を与える変数は何ですか?

公差の選択は、原材料の種類、最終用途の要件、コスト、検査リソースの利用可能性など、さまざまな変数の影響を受けます。 .

すべての部品に厳しい公差が必要ですか?

すべての CNC 機械加工部品に正確な公差がある必要はありません。それは、特定のコンポーネントと機能の必要性と機能によって異なります。たとえば、シャフトには非常に厳しい公差が必要ですが、ドアハンドルにはその必要はありません。