皆さんこんにちは！

有限会社三陽鉄工所の更新担当の中西です。

 

さて今回は

～“精度は設計図の中にある”～

 

精密部品加工は「材料×設備×段取り×計測×記録」の総合格闘技。とくに鉄工所では鋼・ステンレス・アルミ・銅合金・工具鋼など多品種材を扱い、旋削・フライス・研削・放電・ブローチ・ホブ・ワイヤー・レーザー…と工程が多段化します。本稿では誤差を最小化して再現性を高める基本戦略を、現場の言葉で解説します。

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1｜精度の“設計”を読み解く：図面の要点とGD&T

• 基準（Datum）：A/B/Cの取り方で検査基準が決定。加工基準≒測定基準に揃えると後工程の補正が軽くなる。

• 幾何公差（GD&T）：位置度・同軸度・円筒度・平面度・輪郭度・直角度。許容差とボーナス公差の理解はコスト直結。

• 面粗さ（Ra/Rz）：切削でRa1.6、仕上げ研削で0.4、ラッピングで0.05といった狙いの段取りを図面段階で合意。

• 熱処理歪み：焼入れ後の膨張/収縮を見越した仕上しろの設計（例：浸炭焼入れ→研削0.2〜0.4mm残し）。

Tips：最初の打合せで「基準・測定方法・合否判定」を3点セットで決めると、後の“もめ事”が消える。

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2｜材料のクセを味方につける：被削性と調達

• 炭素鋼（S45C等）：切削性良好、熱処理でHRC50近傍まで。黒皮はスケール除去を忘れず。

• 合金鋼（SCM/SCr）：強度と耐摩耗性、ただし熱伝導低くバイトに熱が残る→クーラント最適化。

• ステンレス（SUS304/316/420J2）：加工硬化しやすい→切れ味優先の工具＆切削抵抗を途切れさせない送り。

• アルミ（A5052/6061/7075）：高能率切削、ただし溶着対策で高ポリッシュ刃とミスト。

• 銅合金：バリ管理と刃先欠けに注意、微量切削油＋微少送り。

調達はミルシート/熱処理証明/ロット追跡をQR化して現場端末で閲覧できるように。トレーサビリティ＝信頼

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3｜プロセス設計の黄金則：粗→中→仕上の“段差”を作る

1. 荒加工：高送り・高切り込みで形出し（旋削/ミーリング）。基準面はこの工程で一発で作る。

2. 熱処理・時効：必要に応じて中間熱処理。

3. 中仕上：歪みの“顔出し”を見極める工程。クランプ力を弱めて自由状態に近づける。

4. 仕上加工（研削・ホーニング・ラップ）：温度管理（20±1℃）と同一基準クランプで最終公差へ。

5. 表面処理：窒化・硬質クロム・黒染め・アルマイト等。膜厚と寸法の相互作用を計算に入れる。

温度差は敵：鋼で1mあたり10℃で約0.12mm伸縮。小物でも測定室環境とワーク温調は必須。

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4｜切削条件の決め方：勘からデータへ

• 切削速度Vc（m/min）＝πDN/1000、送り量f、切込apの三点最適化。

• 工具材種：超硬（P/M/K）、**コーティング（TiAlN/AlCrN/DLC）**の組合せで被削材ごとの最適点を持つ。

• びびり対策：突出長さL/Dを3以下、工具ホルダは防振、切削条件は周波数帯を外す。

• クーラント：ステンレスは高圧クーラントで切屑分断、アルミはミスト/エアブローで付着抑制。

**実験設計（DoE）**で“1ロット犠牲にしてでも最適点を掴む”と、以降の総コストは必ず下がる

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5｜段取りと治具：再現性の源

• ゼロ点治具で交換時間を短縮。

• 真空チャック/コレット/マンドレルの使い分け。薄物は負圧、長物は芯押し＋定圧。

• 誤装着ポカヨケ：キー溝・ピン・QR読取で“置き間違い”ゼロ。

• 熱変位補正：主軸温調＋機上計測（プローブ）で自動補正。

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6｜検査と記録：合格の“証拠”を残す

• CMM（三次元測定機）、形状測定機、粗さ計、投影機。

• **MSA（測定システム解析）**で繰返し性/再現性（R&R）を評価。

• SPCで工程能力（Cp/Cpk）をモニタし、予防保全へ。

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7｜まとめ

精密加工の本質は「どの基準で、どの温度で、どう再現するか」。次回は実際の工程設計（旋削→フライス→研削→放電）をケースで分解し、コストと精度の両立を掘り下げます