加工公差について知っておくべきこと

寛容とは?

寸法精度とも呼ばれる加工公差は、部品のサイズの変動の許容量です。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、そのパーツは許容範囲内にあると見なされます。ただし、パーツの寸法がこれらの制限を超える場合、パーツは許容範囲を超えており、使用できないと見なされます。

CNC 機械加工に関して、公差は 2 つの異なるコンテキストで使用されます:CNC 機械に関して、および CNC 機械加工設計に関してです。

CNC 機械では、公差とは、機械が部品を加工するときに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、一部のマシンは ±0.0025mm の精度を出すことができます。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、機械の公差を調整して、顧客が指定した公差を満たすことができます。

設計および製造において、公差は部品の寸法変化の許容範囲であり、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、パーツの機能、用途、および形状に基づいています。

公差タイプ

G 幾何学 T 寛容

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

次元 T 寛容

寸法公差とは、部品の製造過程において、加工や測定などの要因により、完成後の実寸に必ず一定の誤差が生じることを意味します。部品の互換性を確保するためには、部品の実際のサイズを許容範囲内に抑える必要があります。この寸法の許容差を寸法公差といいます。

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。同じ基本サイズの場合、寸法公差が小さいほど寸法精度が高くなります。

O 向きの許容範囲

方向の公差は、平行度、垂直度、および角度を含む、基準に対する基準の実際の要素の方向に許容される変化の合計量です。

平行度 (∥) は、パーツ上の測定要素 (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。参照から等距離であること。

直角度 (⊥) は、パーツ上の測定要素 (平面または直線) の方向が参照要素 (平面または直線) から 90° ずれているという要件を制御するために使用されます。参照に対して 90° であること。

角度 (∠) は、パーツ上の特定の角度 (0°～90°) からの参照要素 (平面または直線) からの測定要素 (平面または直線) の偏差の程度を制御するために使用されます。つまり、測定要素が必要です 基準に対して特定の角度を作ります (90° を除く)。

場所 T 寛容

位置公差は、関連付けられた要素によって許容されるデータム位置への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ゾーンのゾーンは固定されています。位置公差ゾーンは、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。

位置公差には、同心度、対称性、および位置の 3 つのタイプがあります。

同心公差は、基準軸に対するシャフト パーツの測定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、参照中心面 (または軸) に対する測定要素の中心面 (または軸) の共平面性 (または共線性) 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 (ポイント、ライン、サーフェス) 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:与えられた 1 方向、与えられた 2 方向、および任意の方向で、後者が最も使用されます。

走る – 許容範囲外

円振れと完全振れに分けることができます。

円振れ:測定されている実際の表面が軸方向の移動なしで基準軸の周りを回転するときに、指定された方向でインジケーターによって測定される最大読み取り値の差を指します。

完全な振れ:指示計が基準軸に対して平行または垂直に移動している間、軸方向の動きを伴わない基準軸の周りの測定された実際の表面の回転を指します。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。

寛容の重要性

非公差寸法に対して標準公差を提供することはできますが、多くの製造業者はそれらを使用していません。多くのメーカーは、エンジニアがすべての機能を公差で定義するまで、部品の製造を開始できません。これは、部品が他の部品とどのように相互作用するかを理解するための参照枠が製造業者にないためです。

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:

公差が提供される:公差が提供された後、メーカーは、設計を受け取り、必要なサイズ制限を把握した後、すぐに部品の処理を開始できます。これにより、コストを最小限に抑え、所要時間を短縮できます。

公差が提供されず、製造業者は製造を拒否する:一部の製造業者は、顧客満足度を確保し、再生産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みません。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リストラ コストを節約できます。

公差は提供されず、製造業者は生産を継続します。この場合、製造業者は設計の下限を理解していないため、たとえば ±0.005 インチ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も 0.005 インチ小さい場合、パーツをシャフトに取り付けることができず、再調整するか、再現する必要があります。デザイナー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の原因にもなります。

公差を正しく使用するということは、スライド フィットでも圧入フィットでも、パーツが適合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している場合は、公差を必ず定義する必要があります。サイズのわずかな誤差やばらつきでも、製品が機能しなくなったり、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すると、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。

加工公差に影響する要因

公差を決定する際には、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挙動を示し、一部の材料は他の材料よりも処理が容易です。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、材料の摩耗性により、これらの材料は、切断機を磨耗した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、特殊なツールを考慮しない限り、スチール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、許容される機械加工プロセスの種類が制限され、パーツの公差に影響します。

EDM では非導電性材料を処理できないなど、一部の材料は特定の処理操作と互換性がないため、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。

処理タイプ:

使用される材料に加えて、部品の製造に使用される機械と処理の種類が、完成した部品の許容誤差に大きく影響します。右の画像は、一般的な加工機械と、SANS Machining でのそれらの公差です。 .

メッキと仕上げ:

部品の寸法と公差を決定する際には、メッキまたは仕上げプロセスを考慮する必要があります。めっき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、これらの少量によって最終製品の寸法が変化するため、製造前に考慮する必要があります。

厳しい寛容を保つ方法

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、どの階に行きたいかを検討する必要があります。 1階（ファーストフロア）のみのオプションです。 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きに振動を感じ、震える作業場で精密な 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

機械公差は、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