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5軸加工の試作品の公差と検査：何を指示し、何を依頼すべきか
2026年10月6日
図面上の公差は要求です。部品が仕様どおりに仕上がるかどうかは、加工会社が何を保持できるか、どう測定するか、そして実際に何を書いたかで決まります。このガイドでは、能力のある5軸の加工会社が一般的に加工する数値、5軸部品で重要な幾何公差の指示、それぞれの指示の検証方法、部品とともに依頼すべき書類を説明します。
以下の数値はすべて参考値であり、保証ではありません。能力は機械、材料、部品サイズ、段取りによって異なります。数値は話し合いの出発点として使い、図面に照らして各加工会社に確認を依頼してください。
5軸試作の加工会社の一般的な能力
| 項目 | 参考値 | 加工会社に確認を依頼すべきこと |
|---|---|---|
| 直線公差、最良の場合 | 約 ±0.005 mm | この水準で保持する形状と、その測定方法 |
| 直線公差、一般的 | ±0.01 mm | 部品サイズ全体にわたって適用できるか |
| 穴と軸のはめ合い | H6 / h5、軸はIT5級 | はめ合いをボーリング、リーマ、研削のどれで仕上げるか |
| 角度形状 | 約 ±10 分 | クランプを外した後に複合角度をどう確認するか |
| 表面粗さ、最良の場合 | Ra 0.8 μm | 専用の仕上げパスが必要な面はどこか |
| 表面粗さ、一般的 | Ra 1.6 μm | これが加工したままの標準か |
| 普通公差の標準 | ISO 2768 fH | 図面に記載がない場合にどの等級を想定するか |
ISO 2768 fH は、長さ寸法と角度寸法が等級f（精級）、平面度、真直度、直角度などの幾何公差が等級Hであることを意味します。5軸加工の試作には妥当な標準です。2768より厳しい指示は、製造性検討（DFM）の後に形状ごとに見積もるべきです。そうすれば、厳しい指示がそれぞれ時間の面でどれだけの費用になるかを、加工会社が説明できます。
5軸部品で重要な幾何公差の指示
5軸部品には、傾斜面、滑らかにつながる面、複数の方向を向いた形状が多くあります。こうした部品では、プラスマイナスの公差はすぐにあいまいになります。幾何公差（GD&T）は、各形状をデータムに結び付けることで推測をなくします。
形状公差
- 平面度： シール面や取付パッド。
- 真直度： 長い軸、レール、ガイドエッジ。
- 真円度： 形状は重要だが軸線は重要でない丸い断面。
- 円筒度： 全長にわたって丸くまっすぐでなければならない軸受座やピン穴。
姿勢公差
- 平行度： すき間や積み上げ高さを決める向かい合った面。
- 直角度： 取付データムに対して直角でなければならない穴や面。
- 傾斜度： 5軸加工の中心となる指示です。傾斜した面や穴をデータムに対して規制します。単純な角度寸法ではこれがうまくできません。
輪郭度公差
- 線の輪郭度： カムのエッジや翼断面など、2Dの断面。
- 面の輪郭度： 3Dの面全体をCADモデルと比較します。同時5軸加工で削る自由曲面や滑らかにつながる面には、これが自然な指示です。
振れ公差
- 円周振れ： 回転する形状の各断面を、その軸線に対して規制します。
- 全振れ： 面全体を一度に規制します。高速で回転する軸やハブに使ってください。
データム体系
データムは、クランプしやすさではなく、部品が組立品に取り付けられる方法に合わせて選んでください。一般的な体系では、主な取付面を第1データム、位置決め穴やエッジを第2データム、もう1つのエッジや溝を第3データムにします。1回のクランプで加工する5軸部品では、そのクランプで加工した形状同士の関係はよく保たれます。タブで保持していた側など、2回目の工程で加工する形状は、加工会社が部品をどれだけ正確に再位置決めできるかに左右されます。どの形状がどの工程に含まれるかを尋ねてください。
最大実体状態（MMC）によるボーナス公差
最大実体状態（MMC）の修飾記号を付けた位置度の指示では、形状がMMCから離れるにつれて追加の公差が得られます。例：Ø6.00 +0.05/0 の穴に、MMCで位置度 Ø0.05 を指示した場合。穴が Ø6.00 なら、穴は Ø0.05 以内に位置しなければなりません。Ø6.03 なら Ø0.08 以内で構いません。すきま穴では、このボーナスにより組立に影響を与えずに加工会社が速く加工できるため、機能が許す限りMMCを使ってください。
各指示の検証方法
検証方法がわかれば、どのような報告書が届くか、どの加工会社がお客様の部品に対応できるかがわかります。お客様の具体的な指示にどの設備を使うかを、各加工会社に尋ねてください。
| 指示または要求 | 一般的な検査方法 |
|---|---|
| 長さ寸法 | 工程内はマイクロメータとハイトゲージ、最終報告はCMM |
| 穴径とはめ合い | シリンダーゲージとマイクロメータ、複雑な部品ではCMM |
| 平面度、真直度、平行度 | CMM、または定盤上でハイトゲージとダイヤルゲージ |
| 直角度、傾斜度 | CMM |
| データムとMMCを伴う位置度 | CMM |
| 線の輪郭度 | 投影機またはCMM |
| 面の輪郭度 | CMMでCADモデルと比較 |
| 真円度、円筒度 | CMM |
| 円周振れと全振れ | 回転させた部品にダイヤルゲージ、またはCMM |
| ねじ | ねじゲージ、プロファイルは投影機 |
| 表面粗さ（Ra） | 表面粗さ測定機 |
5軸部品の幾何公差の測定は、大部分をCMMが担います。投影機はエッジのプロファイルやねじ山の形状に適しています。ハイトゲージ、マイクロメータ、シリンダーゲージは、部品が機械から降りる前に、オペレーターが加工の合間に形状を確認するための手段です。Raの値を確実に確認できるのは表面粗さ測定機だけであり、重要な面では目視用の比較板は代わりになりません。
材料によって保持できる公差がどう変わるか
同じ図面でも、合金が違えば結果は変わります。「ステンレス」や「樹脂」だけでなく、正確なグレードを加工会社に伝えてください。
- アルミニウム 6061 と 7075： 厳しい公差を最も保持しやすい材料です。7075は内部応力が解放されると薄肉部が変形することがあるため、薄い部品では荒加工、応力除去のための放置、仕上げ加工の手順について尋ねてください。
- ステンレス 304、316、316L： 加工硬化し、発熱します。厳しい穴も実現できますが、遅い仕上げパスが必要です。
- チタン Grade 2 と Grade 5： 剛性が低いため、薄い壁はカッターから逃げます。Grade 5はGrade 2より強度が高く、削りにくい材料です。
- 真鍮： きれいに削れ、少ない手間で厳しい公差と細かい仕上げを保持できます。
- 銅： 柔らかく粘りがあります。寸法よりも、バリと表面仕上げに注意が必要です。
- 工具鋼 D2、H13、SKD11： 通常は焼入れ前に荒加工し、熱処理後に高硬度切削や研削で仕上げます。熱処理で部品がひずむため、厳しい形状は焼入れ後に仕上げます。
- 炭素鋼： 安定していて、予測しやすく削れます。組立までに部品を保管する場合は、コーティングや防錆油を指示してください。
- PEEK： 妥当な公差を保持できますが、温度で寸法が変わります。厳しい部品では、アニール処理済みの素材が役立ちます。
- POM（Delrin）： 加工性が良く、樹脂としては寸法安定性に優れます。はめ合い確認によく選ばれる材料です。
- PTFE： クランプ力でクリープし、温度による膨張はアルミの数倍です。機能が許す限り、PTFEの公差は緩めてください。
InconelやMonelなどの特殊合金に対応する加工会社は少なく、厳しい公差での加工には時間がかかります。見積の数が少なく、納期も長くなると考えてください。
樹脂の場合は、図面に測定温度を記載してください。ISOの基準温度は20 °Cであり、温かい状態で測定した樹脂部品は、実際には問題がなくても公差外と判定されることがあります。
公差を厳しくするとかかる費用
公差を1段階厳しくするごとに時間が増えます。穴を ISO 2768 fH から ±0.01 mm にすると、仕上げパスとCMMでの確認が追加されることがあります。±0.01 mm から ±0.005 mm にすると、温度ならし、2本目の仕上げ工具、繰り返しの測定が追加されることがあります。表面粗さも同じ傾向です。Ra 1.6 μm は加工したままで得られることが多く、Ra 0.8 μm は通常、より遅い最終パスが必要になります。
実用的なルールは単純です。厳しい公差は重要な形状にだけ指示してください。軸受やピンが入る穴、シールや位置決めを担う面、他の部品と接する面です。それ以外はすべて普通公差に任せてください。すべての寸法が ±0.005 mm の図面には、高い見積、長い納期、または丁寧な辞退が返ってきます。公差がプログラミング、段取り、材料とどう並ぶかについては、5軸加工の試作費用を左右する要素をご覧ください。
依頼すべき書類
書類の取り決めは、部品の出荷後ではなく、見積を依頼する時点で行ってください。試作や小ロットの注文でよく依頼されるものは次のとおりです。
- 初品検査（FAI）： 新しい部品番号や改訂ごとに、最初の部品について作成する完全な寸法報告書。
- PPAPレベル3： 自動車や航空宇宙分野の顧客が要求する場合のみ。書類と時間が増えます。
- ミルシート： 素材をヒートやロットまでさかのぼれる材料証明書。
- 出荷に同梱する検査報告書： 受入検査で、メールを待たずに部品を確認できます。
- RoHS宣言書： 電気・電子製品に組み込まれる部品向け。
- REACH SVHC宣言書： EUに出荷する部品向けに、ご要望に応じて。
いずれも不要な場合は、その旨を伝えてください。加工会社は、お客様が必要とするかもしれないと考えた書類の分を価格に含めます。
DFMのフィードバックは見積の前に
図面が不明確な場合、それが判明すべきタイミングは部品を加工した後ではなく、価格が決まる前です。図面を丁寧に読む加工会社は、質問を返してきます。届かないデータム、材料と相性の悪い公差、特殊工具が必要な角度などです。そのフィードバックには、早い見積以上の価値があります。部品を保持しやすくする形状の変更については、5軸加工向けの部品設計をお読みください。
チェックリスト：図面に記載すべきこと
- 同じ改訂のSTEPファイルとPDF図面
- 材料の系統だけでなく、材料のグレードと質別
- ISO 2768 fH などの普通公差の注記
- 重要な形状にだけ厳しい公差を、それぞれ明確に指示
- 部品の取り付け方法に合ったデータム体系
- 傾斜した形状、輪郭形状、回転する形状への幾何公差の指示
- 機能が許す箇所では、すきま穴の位置度にMMCの修飾記号
- 面ごとの表面粗さと、それ以外の面の標準Ra
- 等級と深さを含むねじの仕様
- 樹脂部品の測定温度
- 必要な書類：FAI、ミルシート、RoHS、REACH、PPAP
- 改訂あたりの数量と実際の期限
見積依頼フォームではこれらの各項目を入力できます。送信前に同時5軸か3+2かを確認することもできます。
図面を送る
図面の準備ができたら、STEPファイルとPDFを添えて見積依頼を1回送信してください。同時5軸または3+2の5軸加工を行い、改訂あたり1個から約200個の試作と小ロットを見積もる加工会社を最大3社までマッチングします。各加工会社から直接見積が届き、発注者は無料で、ご希望に応じてNDAにも対応します。24営業時間以内にご返信します。発注の前に、このガイドの公差、検査方法、書類について、お客様の部品に照らして各加工会社に確認を依頼してください。
よくあるご質問
5軸の加工会社は試作品でどのくらいの公差を保持できますか？
能力のある加工会社は、直線寸法では一般的に約 ±0.01 mm で加工し、選定した小さな形状では約 ±0.005 mm まで対応できます。H6 / h5 のようなはめ合いや、約 ±10 分の角度がよく使われる目安です。図面と材料に照らして、各加工会社に確認を依頼してください。
試作図面にISO 2768を記載すべきですか？
はい。ISO 2768 fH のような普通公差の注記は、個別の公差がないすべての寸法をカバーします。加工会社が推測する必要がなくなり、重要な形状にだけ厳しい値を指示できます。
試作品にCMM報告書は必要ですか？
輪郭度、位置度、振れなどの幾何公差の指示がある部品では、CMM報告書が適合を示す通常の方法です。単純な形状とはめ合いの確認用の試作品であれば、重要な形状をハンドゲージで測定した初品検査報告書で十分なことが多くあります。
PPAPはいつ依頼すべきですか？
自動車や航空宇宙分野の顧客が要求する場合に限ります。PPAPレベル3では書類と時間が増えます。ほとんどの試作品では、初品検査報告書とミルシートで設計部門が必要とする内容をカバーできます。