ガイド / 加工工程
形状の公差と位置の公差は、別々の問題である
2026年9月15日
大型部品の図面で最も高くつく行は、たいてい最も厳しい数値ではありません。組立が実際には必要としない距離にまで引き伸ばされた、位置公差です。
その理由を理解するには、紙の上では同じに見える2つの問いを分ける必要があります。
問い1: 機械はその形状を保てるか
420 mmの穴を、仕上げ面も良好にH7で中ぐりできるか。ほとんどの場合、できます。中ぐり盤が1つの穴で数百分の1 mmを保つのは日常の作業で、費用がかかるのはそこではありません。
形状の公差は、主軸、工具、切削条件、作業者によって決まります。重量物の機械はそのために作られており、加工会社はためらわずに見積を出します。
問い2: その形状は、翌日も正しい位置にあるか
その穴は、4 m離れた2つ目の穴から0.08 mm以内に位置できるか。部品がクレーンでテーブルに載せられ、クランプされ、加工され、反転され、再クランプされ、再び加工され、解放され、室温になったあとでもです。
これはまったく別の問題で、次の要素が関わります。
- 全移動量にわたる機械の幾何精度。 真直度と直角度は、距離とともに劣化します。500 mm以内で優れている機械も、4 000 mmにわたっては、せいぜい良好です。
- 熱による伸び。 鋼は、1 mあたり1度で約11～12 μm動きます。1シフトの間に3度温まる4 mの部品は、それだけで0.1 mm以上動いています。
- テーブルのたわみ。 重い部品はガイドウェイに荷重をかけます。機械はわずかに沈み、幾何形状も同様に変わります。
- 段取り。 再クランプのたびにデータムが設定し直され、新しい設定が古いものと同一になることはありません。
- 残留応力。 仕上げ加工の前の応力除去で扱っています。
- クランプ。 クランプは部品を歪めます。外すと、幾何形状がわずかに変わります。
300 mmの部品では、どれもあまり問題になりません。4 mでは、すべてが問題になります。
これが価格に表れる理由
全長にわたって厳しい位置公差が指定された図面を読む加工会社は、それに備えなければなりません。つまり、次のいくつかの組み合わせです。
- 3回ではなく1回の段取り。大きな機械か直角ヘッドが必要になります
- 工程に応力除去を入れる
- 仕上げの前の温度の安定化。ときには一晩
- インプロセスの測定と、測定で部品が動いたと分かった場合の再切削
- 結果を証明するレーザートラッカーまたはポータブルアーム
それぞれが何時間、何日にもなります。入力するだけなら費用のかからない位置の指示が、見積に3分の1を上乗せしうるのは、そのためです。
大型部品に適切に公差を付ける方法
重要なものと、引き継いだものを分ける。 図面を見直し、組立が本当に依存している寸法に印を付けてください。通常は2つか3つです。それ以外は緩められます。
部品が何と組み合わさるかを伝える。 「穴は2つの軸受で軸を支え、重要なのは軸の通りである」といった注記は、数値の表より多くを加工会社に伝え、より良い工程を提案する余地を与えます。
座標ではなく、関係に公差を付ける。 同軸でなければならない2つの穴には、4 m離れた角からの2つの位置寸法ではなく、同軸度の指示を付けてください。後者は保ちにくく、測定しにくく、お客様の意図したものでもありません。
データムの設定を、1回の段取りで届く範囲に収める。 データムが、部品を反転しなければ届かない3つの面にあるなら、意図したかどうかにかかわらず、複数回の段取りが必要な部品を指定したことになります。
測定条件を明記する。 どの温度で、どの向きで、クランプしたまま、それとも自由な状態でか。大型部品では、3つともが答えを変えます。治具の中で測定した部品と、床に横向きに置いて測定した部品は、別の部品です。
実例
溶接された機械のベースで、長さ3 800 mm、両端に軸受ハウジングが2つずつあります。
悪い図面: すべての穴が、角のデータムから0.05 mmで位置決めされ、上面全体で平面度0.05 mm、表面粗さは全体に一括で指定。
よい図面: 2つの軸受の穴は互いに同軸度0.05 mm以内、上面はリニアレールを取り付ける領域で平面度0.1 mm以内、それ以外はすべて±0.5 mmで、仕上げは指定した箇所のみ。
機械の機能は同じです。2つ目の図面は、より少ない段取りで、より多くの機械で、より多くの加工会社が加工でき、見積も明らかに安くなります。
見積依頼に添えるもの
1つしか守れないとしたら、守りたい位置関係はどれかを、加工会社に伝えてください。その一文で、図面を守りの姿勢で読む代わりに、お客様の要求を中心に設計された工程が得られます。
次は、大型部品の見積依頼に記載すべきことと、大型部品の検査のしかたをご覧ください。
よくある質問
重量物の加工会社は、数mにわたって実際にどんな公差を保てますか。
機械、温度、段取りの回数によりますが、数mにわたる位置関係の目安としては、最良で数百分の1 mm、0.1 mm以上も一般的です。個々の形状は、それよりはるかに厳しい公差で加工できます。
大型部品でGD&Tを使うべきですか。
はい。小さな部品よりも効果があります。すべての寸法を厳しくする代わりに、どの位置関係が重要かを示せるためです。ただし、データムの設定は、1回のクランプで段取りできるほど単純にしてください。
加工会社が、部品が何と組み合わさるのかを尋ねるのはなぜですか。
どの位置関係が本物かが分かるからです。図面は、組立が依存している寸法と、テンプレートから引き継がれた寸法をほとんど区別しません。加工会社は、お客様が守るよう伝えたものを守ります。