生産技術 #05：あなたが書く公差が加工費用をどう決めるか — IT7からIT9まで

先に結論を述べます。厳しくする各公差等級は費用の等級です。工場に加工法の変更、工程の追加、検査の追加を強いるためです。IT9（18〜30 mmの寸法で公差幅約0.052 mm）に残した寸法は一回のフライスで済みますが、IT7（約0.021 mm）に強いると研削やリーマが要り、IT6より下は精密研削やワイヤ切断が要ります。（注意：IT等級は総公差幅を規定し、±の値ではありません。具体的な数値は寸法範囲で調べます。下の表を参照。）加工費用を下げる最も安い方法は、正確に機能的な寸法だけに厳しい公差を示し、残りを一般公差にすることです。これは工場に値引きを迫るよりはるかに価格を下げます。本記事は、IT公差等級の体系、加工法と費用への対応、過剰な費用を避ける図面の書き方を説明します。

公差等級を加工法と費用に対応させる表

下の表は例として18〜30 mmの寸法の公差幅を使います（ISO 286／JIS B 0401による標準IT値）：

IT等級	公差幅（18〜30 mm）	達成する方法	相対費用	用途の例
IT6	0.013 mm（13 µm）	研削、精リーマ、精ワイヤ切断	非常に高	精密な軸受取付穴、位置決めピン
IT7	0.021 mm（21 µm）	リーマ、研削、丁寧な精旋削・精フライス	高	軸受取付穴、精密な合わせ面
IT8	0.033 mm（33 µm）	精旋削・精フライス	中	通常の合わせ面
IT9	0.052 mm（52 µm）	一回のフライス・旋削	低	厳しくないはめあい寸法
IT10〜IT11	0.084〜0.130 mm	荒加工、板金切断	非常に低	自由寸法、隙間

IT公差等級と加工費用の関係の図

同じIT等級の公差幅は寸法で変わるため、次の表はいくつかのよくある寸法範囲での幅（µm）を示します（ISO 286／JIS B 0401）：

寸法範囲（mm）	IT6	IT7	IT8	IT9
3〜6	8	12	18	30
6〜10	9	15	22	36
10〜18	11	18	27	43
18〜30	13	21	33	52
30〜50	16	25	39	62
50〜80	19	30	46	74
80〜120	22	35	54	87

単位：µm（0.001 mm）。出典：ISO 286／JIS B 0401、MISUMIカタログの技術表と照合。

IT公差等級とは

標準公差体系（ISO 286、JISに相当）は精度を、IT（国際公差等級）と呼ぶ等級に分けます。IT01、IT0、IT1…からIT18までです。数が小さいほど公差が厳しくなります。通常の機械加工では、よく使う範囲はIT6からIT11です。

重要な点は、IT等級の公差は寸法に依存することです。同じIT7でも、10 mmの穴は100 mmの穴と異なる公差を持ちます。寸法が大きいほど絶対公差が広くなります。したがって「IT7」と言うのは相対的な難しさを言い、具体的なミリの数値は寸法範囲で調べる必要があります。これはまた、小さな絶対公差を保つ大きな部品が、同じ数値の小さな部品よりはるかに高価であることを意味します。IT換算でははるかに厳しいためです。

なぜ各等級を厳しくするほど高くなるか

費用は線形ではなく段階的に上がります。あるしきい値で、現在の加工法では達成できず、より高価な別の方法に切り替える必要があるためです。

方法の変更。 精フライスはIT8を容易に達成します。穴で安定したIT7を得るには、通常リーマや研削の工程を加えます。工具、段取り、時間が増えます。
機械時間の増加。 厳しい公差の達成には、軽い切削を何度も（多くの仕上げパス）、遅い速度、多くの工程内測定が要ります。
検査の増加。 IT7以下の寸法は通常、精密機器（マイクロメータ、ダイヤルゲージ、三次元測定機CMM）で測り、検査記録を書く必要があります。IT10の寸法はノギスだけで済みます。
不良の増加。 公差が厳しいほど、公差幅を外れる部品の率が高くなり、単価を上げます。
熱と変形の制御。 高い精度等級では、加工中の熱膨張とクランプの変形が影響し始め、工場の温度制御とクランプの配慮が要ります。隠れているが実際の費用です。

どの公差を選ぶか：感覚ではなく機能に従う

核心の原則は、機能が厳しさを必要とする所だけ厳しくすることです。各寸法を一つずつ問います。「この寸法がより広い範囲でばらついても、部品はまだ嵌まり正しく動くか」。そうなら、広い公差を残します。

通常、本当に厳しさを必要とする寸法：

軸受・ブッシュの取付穴：振れ回りと軸受寿命を決める → 通常H7。
位置決めピンと穴：組立位置を決める → H7/g6または同等。
密封接触面、摺動面：良好な平面度と粗さが要る。
多部品の組立連鎖（積み上げ）内の寸法：累積誤差。

通常、厳しさを必要としない寸法：

何とも合わない外形寸法。
縁までの距離、隙間のあるボルト穴の位置（穴にはすでに隙間がある）。
非接触部の厚さ、高さ。

厳しさを必要としない群には、個別の公差を示さないこと。図面の隅に一度宣言する一般公差（例：JIS B 0405中級、またはISO 2768-m）に任せます。これは図面を整え、大部分の寸法が精度への投資を必要としないことを工場に伝えます。

公差とはめあい：H7/g6の記号を読む

日本と国際の図面では、はめあい公差は通常、H7、g6、k6のような文字＋数字の記号で書きます。大文字は穴、小文字は軸で、数字はIT等級です。文字の位置がはめあいの種類を決めます。

すきまばめ： 常に隙間がある。例：H7/g6 — 回転する軸、自由な摺動。
中間ばめ： 隙間かわずかに締まりになり得る。例：H7/k6 — 精密な位置決め、取り外せる。
しまりばめ： 常に締まりで、圧入が要る。例：H7/p6 — 固定、頻繁に外さない。

はめあいの種類を理解すると実際の要求を示せます。ブッシュ内で滑らかに回るべき軸にはすきまばめを示し、必要より厳しくしないこと。誤ったはめあいの種類は、費用がかかり機能も損ないます（回転が必要な所にしまりばめは固着します）。

例：自らを高くする図面

200 × 150 mmのベース板に20の寸法があります。設計者は「念のため」に20すべてに±0.01 mmを示します。実際には、軸受取付穴と位置決めピンで±0.01が要るのは4寸法だけで、残り16は外形と隙間のボルト穴で、±0.1 mmでも正しく動きます。

「念のため」の図面の結果：工場は20寸法すべてを高精度で仕上げ加工し測定する必要があり、価格が2〜3倍になり得ます。正しく分ければ — 4寸法H7、16寸法を一般公差 — 部品はまったく同じに動き、価格は大きく下がります。これは典型的な例です。費用は部品にあるのではなく、公差の書き方にあります。

気づく人が少ない隠れた費用があります。厳しい公差の各寸法は、測定と記録の費用も引き起こします。日本の客に納める部品では、重要な寸法は通常CMMで測り、検査成績書を付ける必要があります。H7の寸法一つをCMMで測り記録を書くのは、ノギスで測る自由寸法の何倍もかかります。厳しい寸法が多いほど、検査記録が長くなり、納期が長くなります。したがって厳しい寸法の数を減らすことは、加工費用を下げるだけでなく、検査と納品の時間も短くします。

厳しい公差の費用を払うべきときは。その寸法が本当に機能を決めるときです。軸受穴は寿命と騒音を、位置決めピンは組立精度を、摺動面は摩耗を決めます。ここで公差を節約するのは誤った所で節約することです。機能が失敗した安い部品ははるかに高くつきます。鍛えるべき技は、投資に値する機能寸法と、手放すべき自由寸法を区別することです。

寸法公差だけでは不十分：幾何公差もある

多くの部品はすべての寸法が正しくても嵌まりません。幾何の拘束 — 平面度、平行度、直角度、同心度、穴の位置 — が欠けているためです。これはGD&T（幾何公差）の部分で、日本の図面は通常、データムを参照する記号枠で書きます。

わかりやすい例：正しい直径と正しい相対間隔の四つの穴を持つ板ですが、四つの穴の組全体が基準の縁から0.3 mmずれています。図面が穴間の間隔だけを示しデータムに対する位置を示さないなら、部品は寸法では「合格」でも相手部品と合いません。データムに対する位置公差を示すと、この誤りを防げます。

幾何公差も費用を左右します。大きな面に高い平面度を要求すると平面研削が要り、二面の厳しい平行度を要求すると丁寧なクランプと加工が要ります。したがって「機能が要る所だけ厳しく」の原則は幾何公差にも当てはまります。平面度と平行度は必要な面だけに示し、図面全体に散らさないこと。幾何公差の記号の集合（真直度、平面度、真円度、円筒度、平行度、直角度、傾斜度、位置、同心度、対称度、振れ）はJIS B 0021によります。

公差の積み上げ

多くの部品が直列に組まれると、各部品の誤差が組立の総誤差に足し合わさります。五部品の組立で各部品±0.1 mmなら、最悪の場合、合計で±0.5 mmずれ得ます。組立が動かないのに十分です。これが、部品自体は個別に要求しなくても、積み上げの連鎖内にあるために部品の公差を厳しくする必要があることの理由です。

賢い扱い方は、すべてを一律に厳しくするのではなく、公差の連鎖を分析し、総誤差に最も寄与する寸法を見つけ、それだけを厳しくすることです。または、連鎖内の環の数を減らすよう再設計します（直列の部品を減らす、共通の位置決め部品を使う）。積み上げを減らすことは、各環を厳しくするよりはるかに安いことが多いです。

公差と表面粗さは一緒に行く

寸法公差と表面粗さ（Ra）は異なるが関連する二つの要求です。しまりばめの面や摺動面は、良好な寸法公差と十分に細かい表面の両方を要します。厳しい公差を示し粗さを忘れると、面が粗く速く摩耗し得ます。逆に、非接触面に細かすぎるRa（例：Ra 0.2 µm）を示すのは無駄です。より細かい粗さの各等級も、公差と同様に費用の追加です。原則は依然として、面の機能で粗さを示すことです。合わせ面と摺動面は細かく、自由面は荒加工の仕上げに残します。

よくある失敗

「念のため」に一律に厳しい公差を示す。 機能を加えずに価格を上げる。
一般公差を宣言しない。 工場が問い合わせるか推測し、誤りやすく遅い。
大きな部品に厳しすぎるITを示す。 同じIT等級で、大きな部品ははるかに高価。慎重に検討する。
はめあいの種類を混同する。 回転が必要な所にしまりばめ、位置決めが必要な所にすきまばめ。
幾何公差（平面度、平行度、位置）を無視する。 機能が寸法公差より幾何に依存することがある。省くと、寸法が正しい部品でも嵌まらない。

公差記入のチェックリスト

[ ] 各寸法に「より広くばらついても正しく動くか」を問うたか。
[ ] 図面の隅に一般公差（JIS B 0405／ISO 2768）を宣言したか。
[ ] 機能寸法だけに個別の厳しい公差を示すか。
[ ] 回転・位置決め・圧入の必要に応じて正しいはめあい記号（H7/g6…）を使ったか。
[ ] 大きな部品では、IT等級に機械的に従うのではなく絶対公差を検討したか。
[ ] 機能が要るなら、幾何公差（平面度、位置）を検討したか。

機能を正しく保ちつつ加工費用を下げるよう図面を最適化するには、MINATAは図面上の公差を見直し、緩めるべき所と保つべき所を提案できます。MINATAの技術・製造サービスをご覧ください。

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