CNC加工における公差：設計者が知っておくべきこと

CNC機械加工における公差は、製造する部品を設計する際に最も重要でありながら、あまり理解されていない要素のひとつです。物理的寸法の許容誤差は公差と呼ばれ、公差の正しい選択は、製造コスト、製造時間、最終的な製造品の性能に大きく影響します。

このガイドでは、以下の公差について説明します。 CNC加工:標準値、適切な公差の選択方法、適合性と機能への影響など、設計者が知っておくべきことを解説します。また、CNCとEDMの公差能力を比較し、GD&T、寸法公差と幾何公差などの重要な概念にも踏み込みます。

CNC加工の公差とは？

CNCマシニングの公差は、機械加工された部品のサイズと形状において許容される偏差として理解されます。どのような機械でも、完璧な寸法の部品を作ることはできません。理想的な寸法から外れても、公差が許容する範囲内に収まるだけです。

通常のCNC標準公差は、一般的な加工限界としてプラスマイナス0.005インチと0.010インチの範囲である。特殊な工程を伴う精密加工では、公差が±0.0002インチ以内になることもあります。

CNC加工における公差の重要性。

正確なCNC加工公差を使用することは、加工に不可欠です：

ThomasNetによる2023年の技術調査によると、公差の過不足が原因の部品設計問題の80％近くを占めていた。

CNC加工公差の選び方

適正な公差を定めるには、価格と精度や機能性のバランスを取る必要がある。

1.ユーザビリティを学ぶ

その部品は何をするのか？クリティカルフィットでは公差を小さくする必要がありますが、一般的な形状では公差を大きくする必要があります。

2.マシンができることを理解する

機械の能力と設計公差を常に考慮してください。例として、平均的なCNCミルは+/- 0.005インチの完璧な公差を保持することができます。これより低い、より厳しい値が予想される場合は、生産に時間がかかるか、EDMに変更する必要があります。

3.コスト対便益スコア

公差が厳しいということは、検査や時間、工具の摩耗が増えることを意味する。精度がわずかに向上するだけで、価格は指数関数的に上昇する。

必要な部分には、必要な時に、厳しい公差を使うべきです。残りの部分は、コストとリードタイムを管理するために、標準的なCNC公差値±0.005″±0.010″を使用する必要があります。

標準CNC公差値とは何ですか？

エンジニアのためのCNC加工公差ガイドのクイックリファレンスです：

上に示したように、工程によって精密工学の能力は異なります。すべての工程が同じ寸法精度を達成できると思わないでください。

CNCとEDMの公差能力比較

CNCとEDMの公差能力を比較する際に知っておくべきことがあります：

• 一般的な部品は、CNC機械加工で作る方が早くて安価であり、通常は+/-0.005 2の範囲内である。
• 放電加工（EDM）は、複雑な形状や加工が困難な形状に適用するために、非常に厳しい公差（±0.0001インチ）を提供します。
• EDMは、複雑な内部コーナーや細かすぎるディテールを特徴とするデザインであれば、望ましい選択肢かもしれない。ただし、より高価で時間もかかる。

CNCにおける寸法公差と幾何公差

寸法公差

これらは、例えば10.00mm、10.00mm+0.01mmの穴のような値の制限である。

幾何公差

これらは、形状、方向、位置、振れです。これらは、CNC加工公差（Geometric Dimensioning & Tolerancing）のGD&Tを使用して指定されます。

GD&Tを使用すれば、寸法を過度に制約することなく、部品の形状をより正確に制御することができます。これにより、製造性を向上させ、コストを削減することができます。

一般的なGD&T記号は以下の通りである：

• 平坦性
• パラレリズム
• 真の位置
• 円筒度

CNC加工におけるGD&Tの適切な使用 公差 は、生産効率を維持しながらアセンブリの品質を大幅に向上させることができる。

CNC耐性がフィット感と機能に与える影響

粗雑なスペックに十分な制限がないことが、結果として招いたことだ：

• アセンブリーのズレ
• 摩擦や緩みが大きすぎる、または小さすぎる
• 不必要な手直し

シャフトと穴のシステムの場合と同様だ：

• 密着（干渉）には厳密な管理が必要で、公差の積み重ねが重要になる。
• ルーズフィット（クリアランス）があれば、生産はより迅速で低コストとなる。

CNC公差がはめあいや機能にどのように影響するかを理解することは、エンジニアが部品の不具合を防ぎ、組み立て時間を短縮するのに役立ちます。

機械能力と設計公差

設計者は、経済的に加工できる公差よりもはるかに狭い公差を設定する傾向があります。製造用の図面をリリースする前に、機械の能力と設計公差を常にチェックすること。

厳しすぎるスペックには問題がある：

• 二次機能が必要
• スクラップ率を上げる
• 配達遅延

製造エンジニアと協力して、正確かつ実用的な公差を設定する。

公差と素材への配慮

材料によって膨張、収縮、変形は異なる。アルミニウムの場合、+-0.002の公差は可能かもしれませんが、プラスチックの場合は熱膨張や可鍛性があるため、あまりよくありません。

また、考えてみてほしい：

• 機械加工性： ほとんどの素材は、チタンのように寸法を保持するのが難しい。
• ストレス解消： 加工中に、公差の安定性に影響する残留応力を誘発する可能性がある。
• ベスト・デザイナー・プラクティス
• 厳しい公差が必要な場合は、それを使用する
• 形状や方向が重要な場合はGD&Tを使用する。
• 設計における機械工との早いコミュニケーション
• 重要な機能とそうでない機能の比較
• 公差の吹き出しに同じ形式を採用する

実例

ある精密ロボット企業は、ベアリングポケットの公差が±0.0005のギアハウジングを必要としていた。初期の設計では、通常のCNC技術を採用していたため、部品の無駄が30％もあった。

EDM加工に変更し、GD&Tの助けを借りて公差戦略を再設計することで、不合格品を3%未満に減らし、フィット性能を向上させました。

結論

CNC加工における公差：設計者が知っておくべきことは、これに尽きる：

• すべての機能が超精密公差を必要とするわけではない。
• を考えてみよう。 CNC加工 コストと性能のバランスをとるためのエンジニアのための公差ガイド。
• CNCにおける寸法公差と幾何公差の違いを学ぶ。
• CNC公差がフィット感と機能にどのように影響するかを理解する。
• 設計レビューでは、機械の能力と設計公差を常に一致させる。
• 設計者のキャリア 公差の選択をマスターすることで、性能の向上、ミスの減少、生産スケジュールの短縮が保証される。

CNC加工の公差に関するFAQ

1.最も使用されている標準的なCNC加工公差は何ですか？

最も一般的な標準CNC公差値である±0.005″±0.010″は、高精度を必要としない一般的な形状に使用されます。

2.GD&TはCNC加工をどのように強化しますか？

CNC加工公差におけるGD&Tは、不必要に寸法公差を厳しくすることなく、形状を正確に制御し、適合性と製造性の両方を向上させます。

3.CNCの代わりにEDMを使用しなければならない状況とは？

超精密公差（±0.0001″）や複雑な内部形状が必要な場合、特にCNCとEDMの公差が異なる場合はEDMをお選びください。

4.過剰な設計公差の危険性とは？

過大な公差は、より大きなコスト、遅延、無駄を生む。公差を機能や機械の能力と設計公差に合わせる。

5.CNCマシンはmm公差に対応していますか？

しかし、±0.001は機械とセットアップに応じて定期的に維持しなければならない。 材料.ショップの実際の機能を参照してください。