円周振れと全振れの違い：精密加工のためのGD&T重要知見

GD&Tにおける振れ（Runout）とは？

小さな金属部品製造の世界では、幾何公差（GD&T）システムがシンボルとGD&T公差の組み合わせを用いて、部品の形状と機能に不可欠な特徴をどのように生産すべきかを伝えます。

このブログでは、エンジニアリング図面で指示されることがある2つの関連するGD&T特徴を見ていきます。私たちのように小さな金属部品を切削・加工する者にとって、円周振れ（Circular Runout）と全振れ（Total Runout）の概念は、一見単純そうに見えて実はそうではありません。

そして、私たちが作る部品を自社製品のコンポーネントとして使用するメーカーにとって、円周振れと全振れの違いを理解することは、最良の結果をもたらす仕様を作成する上で重要です。

円周振れの定義

名前が示す通り、円周振れは通常、肩部、テーパ、フィレットなど、部品の円形特徴の変動を管理するために使用されます。GD&Tシステムでは、円周振れシンボルは矢印で表されます。

しばしば単に振れ（Runout）と呼ばれる円周振れは、部品を軸を中心に回転させたとき、基準点に対する特徴の変動量を指定します。基本的には、部品の特徴が基準点に対してどれだけ「ブレ（ワブル）」ているかを見るものです。

振れシンボルとともに、図面には通常円周振れ公差域が示されます。これは、特徴面上のすべての点が収まらなければならない二次元領域です。

全振れの定義

一方、全振れは、部品が軸を中心に回転する際、回転部品の表面上のすべての点の変動を基準点に関連付けて管理します。

これは一般的に、部品が中心軸を中心に回転し、部品の全表面上のすべての点が仕様内に収まる必要があるときに指示されます。GD&Tでは、全振れシンボルは二重矢印で表されます。

全振れ公差域は、基準点を中心とする三次元の円筒形領域で、回転部品上のすべての点がこの内側に収まらなければなりません。

円周振れと全振れの違い

では、振れと全振れを最も簡単にどう考えればよいでしょうか？ 円周振れは部品の特定の円形断面のみを管理し、全振れは部品の全表面を管理します。

つまり、全振れは部品表面特性の配列にわたる累積変動を制限しようとするもので、以下のような特性が含まれます。

• 直線度
• 真円度
• 同軸度
• 円筒度
• 同軸度（コアキシャルリティ）
• テーパ
• 角度
• 直角度
• 平行度
• プロファイル

振れと全振れを指定するタイミング

円周振れと全振れは、ドリル、ギア、シャフト、アクスルなど、高速回転するコンポーネントで頻繁に使用されます。ただし、全振れ公差は部品の全表面に厳しい制約を課すため、それほど頻繁には指定されません。

しかし、大型ポンプシャフト、トランスミッションシャフト、複雑なギアなど、大きな面積で接触して回転する部品の振動、振れ、表面テーパを防ぐために、全振れ公差は依然として非常に重要です。

GD&Tにおける振れとTIRの測定

振れは、インジケータゲージで関連する表面全体の測定値を取りながら部品を回転させることで測定します。円周振れを測定する場合は断面、全振れを測定する場合は部品全表面で行います。

この方法で全指示振れ（TIR：Total Indicated Runout）、つまりゲージが動いた総量を求められます。たとえば、ゲージが部品上で0.001インチ（0.0254mm）動き、その値が許容公差内であれば、その部品はその仕様を満たします。

加工における累積TIR

立フライス盤でも旋盤でも、目標は回転装置がどれだけバランスよく、正確で、正しいかを判断することです。課題は、加工業界のすべてのものにTIRがあることです。

たとえば、回転装置を使って何かを作るとき、通常3つの異なるブレの源泉があります：スピンドル、コレット（またはチャック）、切削工具またはドリル自体。これらのいずれか、またはすべてが部品に誤差を生じさせる可能性があります。

したがって、根本的な概念は、部品のTIR値は、それを作るために使用されるすべての工具の累積TIRを超えることはできないということです。さらに、工具のTIR値は加算されます。互いに打ち消し合うことはなく、すべてがブレを増大または悪化させる可能性があります。

たとえば、完璧なスピンドルがあっても、ブレのあるコレットの影響を消すことはできません。不良ドリルは、最も完璧な工作機械の精度を台無しにします。したがって、工具の累積TIRに振れTIRが加わるため、本質的に呼び出し値を超えるTIRになりやすいのです。

適切なGD&T振れシンボルを忘れずに

もう一つの問題は、機械加工担当者がTIR値を指定したエンジニアリング図面を受け取っても、それが具体的に何を意味するか不明確なことが多いことです。例：

• 部品全表面のTIR（全振れ）か？
• 部品の特定の円形特徴のみのTIR（円周振れ）か？
• 部品とそれを作る工具の両方のTIRを考慮した最大総合値か？

エンジニアリング図面に、振れまたは全振れのシンボルと公差を含むすべての詳細を記載することで、混乱を軽減できます。

TIR補正の専門知識

Metal Cuttingでは、毎日数千個の小さな金属部品を製造しています。円周振れと全振れのTIR値が記載された図面を見たとき、まず行うのは、お客様が指定した値を当社の設備で達成可能かどうかの評価です。

図面のTIRが当社の機械仕様、および使用する工具やアクセサリのTIRよりも低い場合、お客様に警告し、前進するための最善の策を協議します。

結論として、全振れは部品全体の3D表面全体を管理し、円周振れは特定の円形2D断面のみを管理します。どちらの特徴が用途に最適であっても、指定公差を満たし、製品が望む機能を達成するためには、最適な生産方法を選択することが不可欠です。

Metal Cuttingのようなパートナーがいれば、お客様と協力して仕様を満たす高品質な精密部品を提供しつつ、生産コストを予算内に抑えることができます。

プロジェクト見積もりの精度を高めるヒントについては、無料ガイド『How to Fine-Tune Your Quote Request to Your Maximum Advantage: Frequently Asked Questions in Small Parts Sourcing』をダウンロードしてご覧ください。