加工公差について知っておくべきこと

トレランスとは何ですか？

加工公差は、寸法精度とも呼ばれ、部品のサイズの許容可能な変動量です。 これは、パーツの最大および最小サイズ制限として表されます。 パーツのサイズがこれらの制限内にある場合、パーツは許容範囲内にあると見なされます。 ただし、部品の寸法がこれらの制限を超えると、部品は許容範囲を超え、使用できないと見なされます。

CNC機械加工に関しては、公差は2つの異なるコンテキストで使用されます。CNC機械の観点とCNC機械加工の設計の観点です。

CNC機械では、公差とは、部品を加工するときに機械が達成できる寸法精度を指します。 CNCマシンは非常に正確であり、一部のマシンは±0.0025mmの精度を生成できます。 ただし、異なるCNCマシンの公差は異なり、通常はメーカーによって指定されます。 たとえば、0.02mmは一般的な平均公差です。 CNC機械加工サプライヤーは、顧客が指定した公差を満たすように機械の公差を調整できます。

設計と製造において、公差は部品の寸法変化の許容範囲であり、それでも部品の完全な機能を可能にします。 公差は設計者によって決定され、部品の機能、用途、形状に基づいています。

公差タイプ

幾何公差

部品の寸法と公差を提供するだけでなく、平面度、真円度、円筒度、真直度、プロファイルなど、公差が適用される部品の正確な幾何学的特性も指定します。 これは、測定された要素の幾何学的形状の公差、つまり幾何学的形状の精度です。 参照にエラーはなく、独立したエラーです。

寸法公差

寸法公差とは、部品の製造工程において、加工や測定などの要因により、完成後の実寸に常に一定の誤差があることを意味します。 部品の互換性を確保するために、部品の実際のサイズを許容変動範囲内に制御する必要があります。 この許容寸法変動は、寸法公差と呼ばれます。

上限は最大許容寸法を指定し、下限は最小許容寸法を指定します。 これら2つの間の任意の値が許容されます。 基本サイズが同じ場合、寸法公差が小さいほど寸法精度が高くなります。

配向公差

方向公差は、平行度、垂直度、角度など、参照に対して参照の実際の要素の方向に許容される変更の合計量です。

平行度（∥）は、成形品の測定要素（平面または直線）の方向が参照要素（平面または直線）から0°ずれているという要件を制御するために使用されます。つまり、測定要素は次のことを行う必要があります。 参照から等距離にあります。

位置公差

位置の許容範囲とは、関連する要素によってデータム位置に許可される変更の合計量を指します。 データムに対する位置決め公差域のゾーンは固定されています。 位置公差域は、測定要素の位置誤差を制御するだけでなく、測定要素の方向誤差と形状誤差も制御します。

位置の許容範囲には、同心度、対称性、位置の3つのタイプがあります。

同心公差は、軸部の測定軸と基準軸の同軸誤差を制御するために使用されます。

対称公差は、測定された要素の中心面（または軸）と参照中心面（または軸）の共平面性（または同一線上）誤差を制御するために使用されます。

位置公差は、基準に対する測定要素（点、線、表面）の位置誤差を制御するために使用されます。 位置誤差は3つのタイプに分けることができます：1つの方向、2つの方向、および任意の方向が与えられると、後者が最もよく使用されます。

振れ公差

サーキュラーランアウトとフルランアウトに分けることができます。

円形振れ：測定される実際の表面が軸方向の動きなしに基準軸の周りを回転するときに、指定された方向にインジケータによって測定される最大読み取り差を指します。

フルランアウト：インジケータが基準軸に平行または垂直に移動しているときに、軸方向に移動せずに基準軸を中心に測定された実際の表面が回転することを指します。 プロセス全体でインジケーターによって測定された最大読み取り差。

情報が不足しているため、製造業者は最終設計に対する特定の寸法の重要性を知りません。 生産を開始する方法はありません。

公差が提供されているかどうかに応じて、次の可能性があります。

公差が提供されます：公差が提供された後、製造業者は、設計を受け取り、必要なサイズ制限を知った直後に部品処理を開始できます。 これにより、コストを最小限に抑え、ターンアラウンドタイムを短縮できます。

公差は提供されておらず、メーカーは製造を拒否しています。一部のメーカーは、顧客満足を確保し、再製造コストを削減するために、公差を提供せずに部品に取り組んでいません。 これによりターンアラウンドタイムが長くなる可能性がありますが、エンジニアの潜在的な再構築コストを節約できます。

公差は設けられておらず、メーカーは生産を継続します。この場合、メーカーは設計の下限を理解していないため、たとえば±0.005 “の標準公差が部品に適用される場合があります。 これは、直径が指定された直径より0.005インチ小さいか、指定された直径より0.005インチ大きい可能性があることを意味します。 整備士が設計した直径が必要な直径より0.005インチ小さい場合、部品をシャフトに取り付けることができず、再調整または再現する必要があります。 設計者とサプライヤーの時間とコストを大幅に浪費し、プロジェクトの遅延を引き起こす可能性もあります。

公差を正しく使用するということは、スライディングフィットでもプレスフィットでも、パーツがフィットすることを意味します。 他のコンポーネントと互換性のある部品を作成する場合は、絶対に公差を定義する必要があります。 わずかな測定ミスやサイズのばらつきでさえ、製品が機能的に役に立たなくなったり、互換性がなくなったりします。

不必要に厳しい公差を使用している場合、その部品の製造コストが高くなります。 +/- 0.002が適切に機能する場合、+ /-0.0002の許容誤差を適用する理由はありません。

加工公差に影響を与える要因

公差を決定する際に考慮すべき多くの要因があります。 これらには以下が含まれます：

材料：

材料は圧力下で異なる動作をし、一部の材料は他の材料よりも処理が簡単です。 公差を決定するときは、これらの材料特性を考慮する必要があります。

たとえば、材料の研磨性のために、これらの材料は、切断機を着用するときに設計公差に影響を与えます。

硬度と剛性：一般に、材料が柔らかいほど、切断中に材料が曲がるため、指定された公差を維持するのが難しくなります。 ナイロン、HDPE、PEEKなどのプラスチックは、特別な工具の考慮がなければ、鋼やアルミニウムほど厳しい公差を保持できない場合があります。

熱安定性：一部の非金属材料、特にプラスチックは、加熱すると反ります。 これにより、許容できる機械加工プロセスのタイプが制限され、部品の公差に影響します。

また、EDMが非導電性材料を処理できないなど、特定の処理操作と互換性がない材料もあるため、特定の処理プロセスを選択する際に使用する材料を検討することも重要です。

メッキと仕上げ：

部品の寸法と公差を決定する際には、めっきまたは仕上げプロセスを考慮に入れる必要があります。 メッキと仕上げによって部品の表面に少量の材料が追加されますが、これらの少量は最終製品の寸法を変更するため、製造前に考慮する必要があります。

厳しい公差を維持する方法

1.適切な職場を見つける

ワークショップを探すとき、コミュニティだけに集中することはできません。 また、どのフロアになりたいかを考慮する必要があります。 1階（1階）が唯一の選択肢です。 CNCショップの2階、3階、さらにはそれ以上の階では、CNCマシンが稼働していると振動を感じ、震えるワークショップでは精密なCNC部品を製造することはほとんど不可能です。

2.高品質のCNC工作機械を使用する

機械の公差は、部品の品質を確保するための最も重要な要素の1つです。 機械の公差が+/- 0.02 mmの場合、公差が+/- 0.01 mmであることを確認するにはどうすればよいですか？

3.（正しい）鋭利な切削工具を使用する

切削工具の品質と鋭さは、厳しい公差を達成する上で重要な役割を果たします。 鈍い工具は機械のエネルギーを消費するだけでなく、精度と精度を得ることができなくなります。

4.経験豊富なエンジニア：

経験豊富なエンジニアは、シンプルで正確な処理のために設計を変更する方法を知っているため、より良い結果が得られます。 経験豊富なエンジニアは、必要なCADファイルと公差を取得した後、どの方法が部品の製造に最適な方法であるかをすぐに理解します。

5.よく訓練されたオペレーター

熟練した機械オペレーターは、切削工具の選択方法、機械のプログラム方法、手動の機械加工と旋盤操作の実行方法を知っています。 また、切削工具の品質を認識し、必要に応じてパラメータを変更する方法も知っています。 また、優れたオペレーターが処理中および処理後に部品を保護する方法を知っていることも重要です。

6.強力な品質管理部門：

優れた品質管理によって公差が自動的に増加することはありませんが、許容公差を超える部品が誤って顧客に送られることはありません。

7. 良好なコミュニケーション:

顧客や従業員との良好なコミュニケーションは、店舗でより良い結果を達成することができます。 生産部門は、お客様のニーズを正確に理解し、実際の可能性をお客様に伝える必要があります。これは非常に重要です。

SANS Machiningは、10年以上にわたってカスタムCNC機械加工部品の製造を専門としています。 当社は、最も厳しい品質基準に基づいて業務を行い、出荷前にすべての部品を個別に検査して、部品が期待を超えていることを確認します。 関連するプロジェクトがある場合は、詳細な見積もりのために図面を送信できます。