CNC加工の公差は、単に「小さければ小さいほど良い」というものではありません。真に価値のある公差基準は、設計、加工、検査、購買の各部門が同じ言語でコミュニケーションを取ることを可能にします。つまり、どの寸法が一般的な加工要件に過ぎないのか、どの穴と軸の嵌合を制御する必要があるのか、どの形状誤差や位置誤差が組み立てに影響を与えるのか、どの表面粗さがシール性、摺動性、または疲労寿命に影響を与えるのかを明確にするのです。
この規格集は、国際的に認められた規格、中国国家規格、日本規格JIS、ドイツ規格DIN、米国規格ASME/ANSI、および英国規格BSに準拠しています。CNC部品の見積もり、図面レビュー、海外顧客向け図面変換、およびサプライヤーとの品質コミュニケーションに適しています。この文書に記載されている値は、エンジニアリング上の選定参考値であり、正式な承認は、顧客図面、契約書、および元の規格テキストに基づいて行う必要があります。
I. CNC公差規格は主に何を対象としていますか？
機械加工図面における公差は、一般的に以下の5つのカテゴリに分類されます。
- 寸法公差：長さ、幅、高さ、溝幅、段差、穴径、軸径などの寸法における許容偏差。
- 一般的な許容誤差：図面に許容差が別途指定されていない場合は、ISO 2768-m などのタイトルブロックに一律に適用されるデフォルトの規則に従うものとします。
- 嵌合公差：穴とシャフト、ピンと穴、ベアリングハウジングとベアリング外輪の間におけるすきまばめ、移行ばめ、または干渉ばめ（例：H7/h6）。
- 幾何公差：平面度、直角度、同軸度、位置、形状、円周振れなどは、一般的にGD&TまたはISO GPSと呼ばれます。
- 表面の質感と粗さ：Ra、Rz、加工テクスチャ方向、バリ取り、面取り、鋭利なエッジの処理など。
II. ISO許容差システム：グローバル貿易における最も一般的な基本言語
ISO 2768 ISO 2768-1は、CNC加工における一般的な部品の公差規格として最も広く用いられています。これは、個別に指定されていない直線寸法および角度寸法に使用されます。一般的な等級にはf、m、c、vがあり、それぞれ精密、中程度、粗、極粗と理解できます。多くの図面では「ISO 2768-m」または「ISO 2768-mK」と表記されます。ここで、mは直線寸法および角度寸法を制御し、Kは通常、旧バージョンのISO 2768-2における幾何公差等級に対応します。
ISO 286 これは、穴と軸の嵌め合いおよびIT公差等級に関する基本規格です。公差域の位置を示すために文字を、公差等級を示すために数字を使用します。例えば、H7、g6、h6などです。一般的な組み合わせとしては、H7/h6は精密位置すきま嵌め、H7/g6は小すきますき滑り嵌め、H7/k6は中間嵌め、H7/p6は干渉嵌めなどがあります。ベアリングハウジング、位置決めピン、ガイドシャフト、ブッシュ、カップリングを製造する際には、一般公差のみを記載するのではなく、嵌め合いの指定または上限寸法と下限寸法を明確に指定する必要があります。
ISO 1101 これはISO幾何公差の中核となる規格であり、形状、向き、位置、振れ公差に関する記号表現と解釈規則を規定しています。多穴プレート部品、ポンプバルブ本体、治具、精密ハウジング、多参照アセンブリなどでは、単に正負の寸法公差を用いるだけでは曖昧さが生じやすくなります。位置、平面度、直角度、形状の方が、機能要件をより適切に表現できる場合が多いのです。
ISO 8015 これはISO GPSの基本原則規格であり、幾何学的製品仕様の基本概念と解釈原則を統一するために用いられます。寸法、形状、向き、位置に関する要求事項は明確に定義されるべきであり、単一の寸法公差によってすべての幾何学的誤差が自動的に解決されるわけではないことを設計者に改めて認識させるものです。
ISO 22081 これは、一般的な幾何学的仕様および寸法仕様の定義と解釈に使用される、より新しい一般幾何学仕様規格です。ISO 22081はISO 2768-2に取って代わったものであることに注意することが重要です。新しいプロジェクト、ヨーロッパの顧客、またはISO GPSの新バージョンに厳密に準拠する図面については、古いISO 2768-2を使い続けるのではなく、顧客がISO 22081を受け入れるかどうかを確認することが不可欠です。
ISO 14405 線形寸法の定義と測定解釈に注意してください。穴径、軸径、スロット幅、2つの平行面間の距離などの「寸法要素」については、測定が2点寸法、包絡寸法、最小外接寸法、または統計的な意味での寸法であるかを明確にすることで、設計と検査に役立ちます。
III. 中国のGB/T公差システム：国内CNC加工で一般的に使用される対応関係
中国の機械加工図面の一般的な規格には以下が含まれる。 GB/T 1804、GB/T 1184、GB/T 1800/1801、GB/T 1182、GB/T 4249 GB/T 1804は主に、指定のない線形および角度寸法公差に使用され、そのエンジニアリングアプローチはISO 2768-1に類似しています。GB/T 1184は、指定のない幾何公差に使用され、そのエンジニアリングアプローチはISO 2768-2の旧バージョンに対応しています。GB/T 1800およびGB/T 1801シリーズは、限界およびはめあいに使用されます。
国内サプライチェーンにおけるコミュニケーションでは、「公差はGB/T 1804-mに準拠」「幾何公差はGB/T 1184-Kに準拠」「面取りC0.5、鋭利なエッジのバリ取り」といった表現がよく用いられます。欧米の顧客に部品を輸出する場合は、顧客の元の規格を維持し、加工前にASMEやISOの図面をGB/T規格に恣意的に変更することは避けることをお勧めします。
IV.共通規格：JIS、DIN、ASME/ANSI、BS
JIS B 0405 これは日本の図面で一般的に用いられる公差規格であり、個別に表記されない直線寸法や角度寸法に使用され、そのシステムはISO 2768-1に近い。JIS B 0401 ISO規格で使用される寸法公差や嵌め合いは、ベアリング、シャフト、金型、精密機器部品などによく見られます。
DIN ISO 2768 これはドイツやヨーロッパの図面では非常に一般的で、古い図面の多くは今でもDIN 7168またはDIN ISO 2768-mKを使用しています。CNC加工工場では、DIN ISO 2768-mKを見た場合、線形寸法に基づいて価格を提示するだけでなく、一般寸法公差と一般幾何公差の両方を理解することが重要です。
ASME Y14.5 ASMEは、アメリカのエンジニアリング図面およびGD&Tの中核となる規格であり、記号、データム、形状、向き、位置、プロファイル、および振れに関する規則を網羅しています。ASMEシステムは多くの記号においてISO GPSと類似していますが、デフォルトの原則、修飾子、および解釈方法は完全に同じではなく、特に最大物理的条件、包括原則、位置度、およびプロファイル度の解釈においては、図面に規定された規格に従って実装する必要があります。
ASME B4.1 この規格は、シャフト、穴、ブッシュ、ピンなどの円筒嵌め合いに適した、ヤード・ポンド法または米国単位系における円筒部品の公差および嵌め合いの選定に使用されます。この規格とISO 286はどちらも「穴とシャフトの嵌め合い」を目的としていますが、単位、等級システム、および表を単純に1対1で置き換えることはできません。
BS 8888 BS 8888は、英国の技術製品文書および設計図面の枠組みとなる規格であり、多くのISO技術製品仕様を単一の英国規格体系に統合したものです。英国の顧客から提供された図面を扱う場合、BS 8888は単一の寸法公差表を提供するのではなく、図面全体を解釈するためにどのISO/GPS規則に従うべきかを指示します。
V．主要許容誤差規格の比較表
| 標準システム | 共通基準 | 主な用途 | CNC加工に焦点を当てる | 標準的な図面フォーマット |
|---|---|---|---|---|
| ISO国際規格 | ISO 2768-1 | 線形寸法公差および角度寸法公差は指定されていません | 一般的な加工寸法には適していますが、重要な嵌合寸法に関しては、これだけに頼ることはできません。 | ISO 2768-m |
| ISO国際規格 | ISO 286 | 穴と軸の制限および嵌め合い | H7/h6、H7/g6などで使用する場合は、表を参照するか、顧客の制限に応じて処理する必要があります。 | Ø20 H7 / Ø20 h6 |
| ISO国際規格 | ISO 1101 | 幾何公差の記号と説明 | 位置、平面度、垂直度、形状などの機能誤差を制御する。 | 位置度⌀0.05 ABC |
| ISO国際規格 | ISO 22081 | 一般的な幾何学的仕様および一般的な寸法仕様 | 新しい図面が旧規格ISO 2768-2に取って代わるかどうかを判断するには、それらの図面を検証する必要がある。 | 一般GPS ISO 22081 |
| 中国GB/T | GB/T 1804 | 線形寸法公差および角度寸法公差は指定されていません | 国内の機械加工で一般的に使用されるグレードとしては、m、c、vなどが一般的です。 | 公差未指定 GB/T 1804-m |
| 中国GB/T | GB/T 1184 | 幾何公差は記載されていません | 平面度、垂直度、対称性などに関する一般的な制御。 | 無印の幾何学的形状 GB/T 1184-K |
| 日本JIS | JIS B 0405 | 一般的な寸法公差 | 日本の顧客による図面は一般的であり、その設計コンセプトはISO 2768-1に類似している。 | JIS B 0405-m |
| ドイツDIN規格 | DIN ISO 2768 | 一般的な寸法公差および幾何公差 | 古いヨーロッパの設計図では、mKとfHといった組み合わせがよく使われている。 | DIN ISO 2768-mK |
| アメリカASME | ASME Y14.5 | GD&T図面言語 | この用語はISO GPSと混同しないでください。タイトルバーを参照してください。 | ASME Y14.5に準拠 |
| アメリカASME | ASME B4.1 | 円筒形部品の好ましい嵌合 | インチ規格の穴と軸の嵌合によく使用されます。ISO 286とは直接嵌合できません。 | クラス適合性／制限 |
| 英国BS規格 | BS 8888 | 技術製品ドキュメントフレームワーク | 図面は通常、ISO/GPS規格に基づいて解釈される。 | BS 8888に準拠した図面 |
VI. ISO 2768レベルの選び方
| 学年 | 共通理解 | 適用部品 | 見積もりと処理に関する提案 |
|---|---|---|---|
| f / ファイン | より正確に | 位置決め面、精密支持部、および組み立て関係が密接な部品 | 安定した切削工具、治具、検査ソリューションが必要となるため、従来の機械加工よりもコストが高くなる。 |
| m / 中 | 中等度、最も一般的 | 一般的なCNC加工によるアルミニウム、鋼、ステンレス鋼部品 | 寸法が指定されていない場合のデフォルトの許容値としては適切ですが、重要な穴については個別に指定する必要があります。 |
| c / 粗い | 粗い | 非重要形状、溶接後加工、粗加工部品 | コスト削減には適していますが、組み立て寸法は使用しないでください。 |
| v / 非常に粗い | 非常に粗い | 大型部品、非嵌合輪郭、およびブランク関連寸法 | 非機能的なサイズ要件には適していますが、接合部での誤用は避けるべきです。 |
VII. 一般的に使用されるCNC加工における実用的な公差基準
顧客による強制的な規格がない場合、工場では加工能力と用途に基づいて経験値を設定することがよくあります。アルミニウム合金部品の一般的な3軸CNCフライス加工では、重要度の低い寸法は一般的に±0.10 mm～±0.20 mmを参照します。より重要な位置決め面、溝幅、穴間隔は、約±0.05 mmに制御できます。精密穴、ベアリングハウジング、シール面は、嵌合、公差域、検査方法に応じて個別に確認する必要があります。ステンレス鋼、チタン合金、薄肉部品、長尺シャフト、溶接後加工部品については、変形や熱影響部がより顕著であるため、アルミニウム部品の経験値をそのまま適用することは推奨されません。
調達においては、適切な見積依頼書（RFQ）パッケージには、少なくとも3Dモデル、2D図面、材料グレード、熱処理条件、表面処理、重要寸法、受入基準、試験報告書の要件、およびバッチ数量が含まれている必要があります。公差基準のないSTEP文書のみを提供すると、サプライヤーは標準的な加工能力に基づいて見積りを行うことになり、材料は製造できても組み立てられないといった問題が容易に発生します。
VIII．一般的なラベル表示方法の例
- 寸法公差が指定されていない場合：一般公差 ISO 2768-m。
- 寸法および幾何公差が指定されていない場合：一般公差 ISO 2768-mK は、古い図面でよく見られます。新しいプロジェクトでは、ISO 22081 に切り替える必要があるかどうかを確認する必要があります。
- 国内図面の場合：指定のない線形および角度寸法公差はGB/T 1804-mに準拠し、指定のない幾何公差はGB/T 1184-Kに準拠するものとする。
- 穴と軸のはめあい：Ø10 H7、Ø10 h6、Ø20 H7/g6。
- アメリカの図面：ASME Y14.5 に基づく寸法および公差。
- 表面粗さ：Ra 1.6、Ra 3.2、およびバリ取り、面取り、テクスチャ方向、または引っ掻きが禁止されているかどうかを示します。
9. 描画レビュー中に最もよくある間違い
- 一般公差を嵌め合い公差として扱う：穴付きシャフト、ピン穴、ベアリング座、およびシール溝は、それぞれ個別にラベルを貼付する必要があります。
- 寸法のみが指定されており、基準面は指定されていません。複数の穴がある部品の場合、基準点A、B、Cを明確に定義する必要があります。そうしないと、検査座標系に矛盾が生じる可能性があります。
- ASME規格とISO規格の混在：記号が似ているという理由だけで、両システムが同等であるとみなすべきではありません。タイトルブロックに規定された基準に従って解釈する必要があります。
- 材料および加工時の変形は無視する。薄肉アルミニウム部品、ステンレス鋼溶接部品、および熱処理部品については、変形制御計画を策定する必要がある。
- 試験方法は明記されていなかった。CMM、プラグゲージ、リングゲージ、マイクロメーター、および表面粗さ計による測定結果は、それぞれ異なる焦点を持つ可能性があるため、重要な寸法の検査方法について合意しておく必要がある。
- 過剰な許容誤差がコストの急増につながった。機能に関係のない寸法は、一律に±0.01 mmと表記すべきではありません。高精度は、組み立てや性能に真に影響を与える寸法に限定すべきです。
10．要約：許容差規格の選択に関する推奨事項
一般的な輸出用CNC部品の場合、通常はISO 2768-mがより理解しやすいコミュニケーションの出発点となります。穴軸嵌め合いが関係する場合は、ISO 286またはASME B4.1を使用する必要があります。組立位置、平面、直角度、同軸度、または形状が関係する場合は、ISO 1101またはASME Y14.5を使用する必要があります。国内プロジェクトの場合は、GB/T 1804、GB/T 1184、およびGB/T限界嵌め合いシステムに従うことができます。日本、ドイツ、または英国の顧客からの図面については、JIS、DIN、またはBS 8888の元の解釈規則を維持する必要があります。
CNC加工工場にとって、公差基準は単なる受入基準ではなく、コストを左右する重要な要素です。一般寸法、重要な嵌め合い、幾何公差、表面精度を明確に区別することは、加工コストを妥当な範囲に抑えつつ、組立の信頼性を確保するために不可欠です。
参照標準物質および材料
- ISO 2768-1：一般公差、個別の公差表示のない線形寸法および角度寸法。
- ISO 286-1：線形寸法の公差、公差の基準、偏差および嵌め合いに関するISOコードシステム。
- ISO 1101：幾何公差、形状、向き、位置及び振れの公差。
- ISO 8015：GPSの基本、概念、原則および規則。
- ISO 22081：一般幾何学的仕様及び一般寸法仕様。
- ASME Y14.5：寸法および公差。
- ASME B4.1：円筒形部品の推奨限界値およびはめあい。
- BS 8888：技術製品文書および仕様。
