真直度と平坦度: 製造現場で重要な GD&T の違い

ほぼ毎週、私たちの机には、ほとんど交換可能に見える 2 つの吹き出しが付いた図面が届きます。シャフトの上に描かれた短い直線と、面の上に描かれた小さな平行四辺形です。真直度と平面度はいずれも形状公差です。どちらもデータム参照を必要としません。通常、どちらもダイヤルインジケータと定盤で確認されます。それにもかかわらず、彼らはある部分についてまったく異なる質問をします。

GD&T を初めて使用するエンジニアからは、どれを使用すればよいかよく尋ねられます。簡単に言うと、真直度は線または軸を制御し、平坦度は表面全体を制御します。より長い答えが、この記事の残りの部分で説明する内容です。

ここでは、2 つのコールアウトをお客様にどのように説明するか、そしてその違いが実際の部分でどのように影響するかを説明します。

真直度が実際に制御するもの

真直度は 2 次元の制御です。平らな表面に適用すると、その表面上の個々の線要素は、許容値によって分離された 2 本の平行線の間になければならないことがわかります。ボルトのシャンク、ノックピン、光シャフトなどのサイズの特徴に適用すると、導出された正中線が制御され、公差ゾーンは直径が公差値と等しい円柱になります。

真直度を異常なものにする 2 つの特性:

• データムは必要ありません。公差ゾーンは、実際の特徴を可能な限り厳密に捕捉するまで自由に移動および回転できるため、検査官は方向や位置ではなく形状のみを測定します。
• 一度に一方向に動作します。長さに沿って適切に測定されたサーフェスでも、その幅全体で湾曲したり、カップ状になったり、ねじれたりする可能性があり、単一方向の真直度の吹き出しではそれを捉えることができません。

シャフトシャンク上の 0.02 mm の真直度コールアウトは、導出された正中線がフィーチャーの全長にわたって直径 0.02 mm の円柱の内側に収まる必要があることを意味します。図面で公差の隣に最大材料条件修飾子を追加すると、実際の直径が最大材料条件から離れるにつれて許容誤差が大きくなります。このボーナス公差のおかげで、わずかに小さめのシャフトがもう少し曲がっても検査に合格することができます。

真直度が本当に重要視されるのは、ガイド ロッド、スピンドル、エジェクター ピン、バルブ ステム、小型ギアボックスや回転機構内のシャフト コアなど、スライド、回転、または他のものを整列させる細長い機構です。

平坦性の本当の意味

フラットネスも同じ考え方で、サーフェス全体に広がります。公差ゾーンは、公差値によって分離された 2 つの平行な平面であり、制御されたサーフェス上のすべての点はそれらの間に位置する必要があります。真直度と同様に、平坦度にはデータムは必要なく、2 つの平面は表面をできるだけしっかりと捉えるまで自由に傾きます。

その自由こそが重要な部分なのです。平面度コールアウトでは、空間内でサーフェスがどのような方向を向いているかは関係ありません。表面自体が湾曲したり、皿状になったり、波打ったりしていないことのみを考慮します。パーツの底面に対して 3 度の位置にある完全に平らな面は、依然として平らです。

真直度と平坦度は相互に関係しています。平らなサーフェスは、線を引くことができるすべての方向に自動的に真っ直ぐになります。逆は当てはまりません。大きな円筒の周りにそっと巻かれた紙を想像してください。ロールに沿って走るすべての線は完全に真っ直ぐですが、シート全体は湾曲しています。真直度の吹き出しはそのシートを受け入れます。平坦性コールアウトはそれを拒否します。

平面度は、負荷がかかっているときに面が別の面に対してシール、スライド、または面一になるように配置する必要がある場合にも、より正確に表現できます。ワッシャーがハウジング上で揺れたり、バルブシートが均等に閉まらない場合は、真直度の問題ではなく、平面度の問題です。

真直度と平面度: テーブルの違い

線と面の区別は、人々を混乱させるいくつかの実際的な結果を生み出します。

1. 平面とは、全方向に真直であることを意味します。面が 0.05 mm 以内で平らであれば、その面に描かれた線も 0.05 mm 以内で真っ直ぐになります。
2. 一方向の真直度は、垂直方向については何も意味しません。部品は一方向の真直度チェックに合格しても、表面プレート上で揺れることがあります。
3. 軸の真直度と表面の真直度は、同じ名前で呼ばれ、同じ種類の吹き出しが表示されているにもかかわらず、動作が異なります。
4. どちらの吹き出しも、表面のテクスチャ、別のスケールでのうねり、またはデータムに対するフィーチャの方向を制御しません。代わりに、表面仕上げの注記、プロファイル、平行度、または直角度が必要です。

実際の図面上の各吹き出しが属する場所

実際には、2 つの吹き出しは印刷物の異なる隅に存在する傾向があります。

真直度は通常、

• ガイドロッド、スピンドル、プランジャーは、その長さに沿って正確に動く必要があります。
• 治具やプレートの位置を決めるダボ、テーパーピン、位置決めピン。
• 小型ロータリーアセンブリのシャフトコア、段付シャフト、光シャフト。
• 曲げるとジョイントの位置がずれる長いスタッドやネジ付きロッド。

平坦度は通常、

• バルブ本体、継手、油圧コンポーネントのシール面。
• クランプ荷重を均等に分散するワッシャー面、ナット座面、ボルトヘッド座面。
• フランジ面、ギア端面、取り付けパッドおよびカバー プレートはボルトで固定され、漏れがあってはなりません。
• 摩耗プレートやスライド カバーなど、別の面に対してスライドする面。

六角穴付きボルトは、両方のコールアウトが同じ部品に存在する良い例です。シャンクには、クリアランス ホールに引っかからないように軸の真直度のコールアウトが付いている場合があり、一方、クランプ荷重が 1 つの端に集中するのではなく均等に分散するように、ヘッドの下側には平坦度のコールアウトが付いている場合があります。

製造現場で両方を測定する方法

どちらの許容差もチェックするのは難しくありませんが、どちらも不良をチェックするのは簡単です。

真直度の測定

表面上の線の場合、部品は表面プレート上に置かれ、ダイヤル インジケータがフィーチャに沿ってスイープします。その 1 本の線に沿って取得した最高値と最低値の読み取り値の間の広がりが真直度誤差です。軸の場合、パーツは V ブロック内または中心間で支持され、回転され、長さに沿ってスイープされます。ハイスポットの方向は、そのサイズと同じくらい重要です。吹き出しが実際に参照しているのは、導出された正中線であり、触れることができる表面ではないからです。

平面度の測定

定盤上では、高さゲージまたはインジケーターが面全体のグリッドをスイープし、最高値と最低値の測定値の間の広がりが平面度誤差となります。ラップ仕上げまたは細かい研削面の場合、オプティカル フラットと単色光源は、表面の形状を数秒でマッピングする干渉バンドを示します。複雑な面や途切れた面の場合は、通常、CMM グリッド スキャンが実用的な方法です。

どちらの方法を使用する場合でも、その数字が意味を持つかどうかは 3 つの要素によって決まります。 3 点支持により、測定値が大きくなるような揺れが防止されるため、パーツをアセンブリ内に配置した状態でサポートします。 100 mm の鋼面は摂氏 1 度ごとに約 0.0012 mm 成長するため、部品とゲージが同じ温度になるようにします。定盤上の 1 つのチップの高さは簡単に数マイクロメートルになるため、表面をきれいにします。これらの変数を制御下に置くことは、寸法精度の作業のほとんどであり、それについては、次のメモで詳しく説明しています。 寸法精度をどのように管理するか .

許容範囲を超えた場合、許容範囲を下回った場合よりもコストが高くなります

私たちが後押しする習慣が 1 つあるとすれば、それは、平坦度または真直度の吹き出しを以前の図面から不要なパーツにコピーしたことです。

ワッシャー面の平面度を 0.05 mm から 0.01 mm に変更することは、スプレッドシート上の数値を変更するだけではありません。それはプロセスを変えます。これは、ラッピングまたは精密研削、より頻繁な砥石のドレッシング、追加の検査ステーション、選別、およびより高いスクラップ率を意味します。シャフトの真直度についても同じことが当てはまります。200 mm のシャンクに 0.01 mm の軸の吹き出しがあると、通常、旋削作業が研削作業に変わります。

お客様と印刷物を確認する際に使用するいくつかの経験則:

• その機能が実際に何をするのか尋ねてください。面のシール、スライド、位置決めにより、平坦度の評価が得られます。化粧品の顔はめったにそうではありません。
• 機能が許す限り許容範囲を広く保ちます。アセンブリが 0.1 mm の変動を許容する場合、0.05 mm の平坦度コールアウトはすでに必要な値の 2 倍厳密です。
• 軸と線には真直度を、領域には平坦度を使用します。これらを混同することは、まったく重要ではなかった部品が拒否される最も一般的な理由です。
• 平坦であることは真直であることを意味することに注意してください。両方を同じ面に配置するのは通常冗長です。

この会話が最も重要なのはカスタム作業です。 規格外のファスナーまたは機械加工部品 図面を作成し、実際に何を制御する必要があるかを決定することから始まります。

真直度と平坦度は競合するものではありません。彼らは、2 つの異なる形状のエラーを説明しています。それは、さまよった線と、その平面から離れた表面です。この区別が明確になると、どの公差ゾーンが適用されるかについて誰も議論する必要がなくなるため、図面の決定が容易になり、検査が短縮されます。

机上の印刷物があいまいに見える場合、または許容範囲が仕事の必要性よりも厳しいと思われる場合は、それを送信してください。私たちは、後で部品を分類するよりも、チップが飛ぶ前にそれについて話し合うことを希望します。