CNC加工における標準公差等級IT5-IT8

設計、形状、製造において、寸法はすべてです。寸法のわずかな誤差が、あらゆる用途で使用される製品の効率や精度に影響を与える可能性があります。こうした変化を特定の値に制限するために、公差が定義されています。これらの公差は国際標準化機構（ISO）によって定義されています。この記事では、設計と製造で使用される様々な公差の等級について説明します。

標準公差等級IT5～IT8とは

IT5～IT8の公差等級はISOで定義されており、寸法の許容範囲を規定しています。例えば、

• IT5公差等級は、寸法の許容変動が非常に小さいことを意味します。
• IT6はIT5に比べて高精度だが許容範囲が比較的緩いことを意味する。
• IT7は一般的な用途に緩い許容誤差を提供します
• IT8は許容される変動範囲が広い

工学的許容差の説明

工学における公差とは、あらゆる寸法においてどの程度のばらつきが許容されるかということを意味します。部品がアプリケーションにどれだけ適合し、どの程度の性能を発揮するかは、すべて工学公差によって決まります。

標準公差等級とはどういう意味ですか?

これらの標準公差等級は、寸法のばらつきに対する許容レベルを表します。公差等級が小さいほど、公差は狭くなります。例えば、IT8はIT5に比べて許容公差が広いことを意味します。

公差等級と寸法サイズ

公差等級は、寸法における最大許容変動を指定します。例えば、± 0.01 mmは公差等級によって規定される公差値です。

寸法サイズは、厚さ 1.5 mm など、設計上の部品のサイズです。

ISO 286システムのITグレード

ISO 286は、限界とはめあいのシステムを定義する国際規格です。主に機械工学で使用されます。ITグレードはISO 286によって定義され、部品の寸法の許容変動もさらに定義されています。

IT グレードの機械加工許容差を計算する方法は?

公差IT等級はISOによって定められています。これらの公差等級を規定する際には、適切な計算が行われます。ここでは、機械加工公差IT等級で使用される計算方法について解説します。

重要な用語

計算中は、次の重要な用語が使用されます。

1. 公称サイズ

公称寸法とは、部品の図面やエンジニアリングにおける寸法の代表的な値です。例えば、幅10mmは公称寸法ですが、実際の寸法は9.8mmになる場合があります。

2. 基本サイズ

これはエンジニアリングまたは設計段階における寸法の初期サイズですが、許容差が指定される基準となる正確な値です。

3. 実寸大

部品の実寸または寸法とは、製造後に計算される最終的な寸法のことです。例えば、シャフトを製造し、その直径が10mmの場合、それが実寸となります。

4. サイズの制限

エンジニアリングや寸法規定におけるサイズ制限とは、部品の最大サイズと最小サイズを指します。例えば、シャフトの直径は10.2mmを超えてはなりませんが、9.9mm未満であってはなりません。

5. 手当

公差とは、部品の寸法に許容されるばらつきのことです。例えば、上下0.2mmの公差が許容範囲となります。

7. 許容単位（i）

公差の単位は、部品の実際のサイズに応じてmmまたはµmになります。例えば、長さ10mの場合は±0.1mとなります。

8. 許容値（T）

公差値とは、部品の寸法の上限と下限の実際の差です。例えば、次のような場合です。

10/+0.01mm

10/-0.02 mm

• したがって、許容値は 0.03 mm になります。

標準公差単位i（µm）の計算

ISO 286 標準公差単位 i（µm）の計算式：

i = 0.45 * ∛D + 0.001 * D

どこ：

• i=標準許容差単位（µm）
• D = 幾何平均寸法（mm）（シャフト/穴の場合：√(D_max × D_min)）

例（簡単な計算）:

D=50mmの場合:

1. ∛50=3.6
2. 45 3.684のx = 1.658
3. 線形項を追加:001×50=0.05
4. 合計: i=1.658+0.05=1.708 μm

結果: i=1.71 μm

IT数値から数値許容度へ

IT番号ごとに許容差は異なります。IT番号がIT7の場合、数値は0.025mmになります。許容差の数値が小さいほど、求められる精度は高くなります。

IT5～IT8 サイズ範囲別の許容値

公差等級IT5からIT6は、基本寸法における特定の許容変動範囲を表します。様々な用途に応じて、これらのIT番号のサイズ範囲を計算してみましょう。

典型的なIT5およびIT6の範囲

たとえば、航空宇宙産業の穴にはより高い精度が求められるため、ここでは IT5 および IT6 の許容値が使用されます。

典型的なIT7およびIT8の範囲

IT7およびIT8の公差は、IT5およびIT6と比較して、寸法の許容変動が大きくなります。例えば、機械フレームの公差値がこれに該当します。

IT5～IT8グレードと穴軸システムにおけるはめあい

ISOは、穴および軸アセンブリの公差および嵌め合いに関するシステムを設計しました。すきま嵌め、移行嵌め、および干渉嵌めには、IT5、IT6、IT7、IT8などの公差等級が使用されます。

一般的なフィットタイプ

主なフィットタイプは以下の3種類です。

1. 締まりばめ
2. クリアランスフィット
3. トランジションフィット

これらの公差等級は、各はめあいタイプの精度レベルを制御します。IT5～IT8の公差等級は、精度を定義する上で不可欠です。穴の位置とシャフトの公差域によって、はめあいタイプが決まります。

一般的なH7/h6、H8/f7、および類似のペア

H7

• H=下側偏差に対する穴システム=0
• 7はIT許容度グレードを意味します。

h と f はシャフト公差文字です。

回転・摺動部品に適合

IT 公差グレードの H ベースのフィットにより、次のことが実現します。

• 許容可能な製造コスト
• スムーズな動き
• 制御されたクリアランス

そのため、回転部分や摺動部分に使われます。

• H7/g6:
• これは中間ばめであり、実際の寸法に応じて、わずかなクリアランスまたはわずかな干渉が生じる場合があります。
• 用途にはハブ、ギア、カップリングなどがある

機械加工プロセスとIT5～IT8の能力

公差等級は部品の要求精度を直接制御するため、加工プロセスに大きな影響を与えます。例えば、IT5公差等級が採用されている場合、それは超高精度が求められることを意味します。

旋削、フライス加工、研削

一般的なCNC/旋盤加工プロセスには、フライス加工、旋削加工、研削加工があります。例えば、シャフトを製造するには旋削加工が使用されます。これらのプロセスでは、要求される精度に応じてIT5～IT8の公差等級が使用されます。例えば、

IT5加工

IT5等級の公差は、超高精度が要求されることを意味し、計測機器部品、高精度シャフトや穴、ベアリング先端などの用途に使用されます。

IT6加工

この公差等級では、許容される寸法変動範囲がIT5よりも広いため、機械加工の精度はIT5よりも比較的低くなります。以下の用途に使用されます。

• ギアボアとギアシャフト
• 空気圧および油圧部品
• ベアリングシート

IT7加工

機械加工の精度はIT6よりも比較的低いため、寸法の許容変動幅は大きくなります。以下の用途に使用されます。

• 一般機械部品
• ポンプおよびモーター部品
• 自動車機械部品

IT8加工

ISO公差等級の中で、このIT番号は最も広い公差範囲を提供します。一般的な用途は以下のとおりです。

1. 製作および溶接アセンブリ
2. 農業機械部品
3. 商用機械アセンブリ

リーマ加工、ボーリング加工、ホーニング加工

• リーマ加工：高精度を実現するために、事前にドリルで穴を開けた穴を仕上げる
• 掘削：既存の穴を拡大する
• ホーニング：油を保持するクロスハッチ表面パターンを生成する

これらのすべてのプロセスでは、精度要件を満たすために許容等級 (IT5 ～ IT8) が使用されます。

IT5に到達するために研削が必要な場合

研削によりIT5公差等級に達することができる。

1. 他の切削操作が効果的でない硬化材料用
2. 幾何学的精度の厳密な管理が必要
3. 厳格な表面仕上げ要件

異なる業界における国際的寛容

• 精密自動車部品

IT6、IT7、IT8 は、精密 CNC 加工時に自動車部品のより高い精度を実現するために使用されます。

• 精密医療部品

IT5、IT6、IT7、IT8 公差等級は、医療部品など超精度が求められる場合に使用されます。

• 産業機械部品

IT7 および IT8 公差等級は、精度よりも機能的な適合性と耐久性が重視される産業機械部品に使用されます。

• ロボットコンポーネント

IT6およびIT7公差等級は、精密CNC加工におけるジョイントシャフト、ベアリングシート、ギアボックス／減速機ボア、カップリング、トランスミッション部品、エンドエフェクタインターフェースなど、動作が重要なロボット部品に一般的に使用されています。これらの厳格な等級は、クリアランスと同心度を制御し、バックラッシュと振動を低減し、組み立て後の再現性を向上させます。非動作構造部品（フレーム、カバー、取り付けブラケット、ガード）の場合、超精密性よりも安定した嵌合、耐久性、迅速な組み立てが優先されるため、IT7およびIT8で十分な場合が多くあります。

IT5、IT6、IT7、IT8の選択

一般的に、IT5、IT6、IT7、IT8のいずれかを選択する場合、用途によって異なります。これらのグレードの主な違いは、機械加工後の精度レベルです。例えば、IT5は超高精度に相当します。

ITグレードを選択する際の主な影響要因

設計および製造中に IT 番号を選択する際に影響する重要な要素は次のとおりです。

機能的な役割

インプラントのように非常に重要な用途の場合は、IT5を選択することが不可欠です。つまり、機能性はITグレードを選ぶ上で最も重要な要素となります。

フィットと組み立てタイプ

航空宇宙分野の嵌合・組立タイプでは、高精度な加工が求められるため、IT5またはIT6の公差が使用されます。

材料と加工プロセス

鋳鉄など、一部の材料は超高精度加工が非常に難しいため、それに応じてITグレードが選択されます。加工工程も同様です。

その他のカスタム機能

カスタム機能とは、部品の設計が標準設計と若干異なることを意味します。このような機能には、カスタム加工が必要です。

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一般的なCNC部品に推奨されるITグレード

機械加工工程においてITグレードを選択する際には、部品の機能性が非常に重要です。例えば、

図面にITグレードを使用するための設計のヒント

部品の設計や加工を行う前に、ITグレードの使用箇所や直接限界といった特定の要素を理解しておく必要があります。これらの要素は、高精度部品の実現に重要な役割を果たします。

ITグレードと直接制限の使用場所

製造が標準化された方法で指定されている場合、特に嵌合または大量生産の場合は、図面で IT グレードを選択することが重要です。

部品が標準ではないか、独自の設計であり、数量が少ない場合は、図面に直接制限が使用されます。

ISO 2768とGD&Tを組み合わせる

ITグレードだけでは機械加工の精度レベルを制御できません。そのため、図面では必ずISO 2768およびGD&Tと組み合わせて使用​​します。例えば：

• ITグレードはサイズのばらつきを制御
• ISO 2768は寸法の一般公差を規定している
• GD&Tは形状、方向、位置、振れを制御します

カスタムプロジェクトのデザインヒント

プロジェクトをカスタマイズするときは、次の要素に重点を置いてください。

• プロジェクト内の部品の機能を理解する
• 許容等級を階層的に使用する
• 単なるITグレードではなく、標準フィットを使用する
• プロセス能力に応じてITグレードを選択する
• 基本的なサイズ、制限、グレードを明確に定義する

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きつければきついほどいい？

はい、公差が厳密であればあるほど、部品は要求された図面通りに正確に製造されます。加工欠陥がないため、部品の効率が向上します。そのため、公差が緩い場合や緩い場合と比較して、公差が厳密な方が価値があります。

許容差が狭い方がよいのはなぜですか？また、そうでない場合もあるのでしょうか？

あらゆる設計において公差を厳しく設定しても、部品の効率は上がりません。公差を厳しく設定するには、より慎重で時間のかかる高度な加工が必要となり、費用が大幅に増加します。

厳しい公差は、はめあい、アライメント、互換性、そして安定した性能を管理する必要がある場合に役立ちます。特に、ベアリングシートや圧入など、干渉範囲が重要となる重要なインターフェースでは有効です。しかし、重要でない形状では、余分なセットアップ、加工時間の短縮、スクラップの増加、検査回数の増加を招く可能性があります。最良のルールはシンプルです。機能を守る部分は厳密な公差を、守らない部分は標準公差にすることです。

IT5～IT8材種の加工に関するヒント

IT5～IT8公差グレードの機械加工に実際に応用できるヒントをいくつか紹介します。

ITグレードと材料のマッチング

IT公差等級は材料によって異なります。例えば、焼入れ鉄や鋳鉄は切削性が悪いため、一般的にはIT 7またはIT 8が選択されます。

重要な機能については厳格に

IT5～IT8の公差等級を選択する際には、ワークピースの形状を考慮する必要があります。形状が重要な場合は、より小さい公差等級を選択してください。

公差コストと加工労力

不必要に厳しい公差は加工工数とコストを増加させます。したがって、公差は加工工数を考慮して選択する必要があります。

結論

部品の精度はIT等級によって直接制御されます。IT等級はISOによって定義されています。これらの等級は、寸法の許容変動の目安となります。公差の単位は部品の基本サイズによって異なります。例えば、基本サイズが50mmの場合、公差はmm単位で表されます。加工誤差を回避し、部品の効率を維持するために、公差等級に加えてISO 2768とGD&Tが使用されます。加工プロセスに応じてIT等級番号を選択するなどの要素は、部品の加工時に公差を達成する上で重要な役割を果たします。

ITグレードに関するよくある質問

IT5とIT6は実際には何を意味するのか

実際には：

• IT5は超高精度を意味します
• IT6は高精度を意味します

ITグレードはH7とh6の適合とどのように関係するか

• Hは穴を意味します
• hはシャフトを意味します
• 7と6はITグレードを定義する

たとえば、H7 は穴の許容度等級が IT7 であることを意味します。

標準的なCNC加工で達成できるITグレード

IT7 および IT8 の許容度グレードは、標準の CNC 加工によって実現できます。