CNC加工の公差：0.005mmが部品に与える影響

2026年8月3日

CNC加工の公差：0.005mmが部品にとって実際に何を意味するのか

ベアリング座が0.02mmオーバーサイズで製造された。製品は出荷された。3か月後、負荷がかかった状態でベアリングがずれてしまい、現場で使用中に部品が故障した。コネクタハウジングの嵌合穴が0.03mmアンダーサイズで届き、組み立てが全くできないため、そのままスクラップとなった。どちらの部品を見ても、一見して異常は見当たりません。問題のすべては、0.02ミリメートルに起因していたのです。.

公差とは、何かが壊れるまでは誰も疑問を抱かない、図面上のたった一つの数値のことです。そして、エンジニアが特定の公差を満たすためにどれほどの製造コストがかかるかを正確に把握していない場合、結果はたいてい次の2つのうちのいずれかになります。公差が厳しすぎて本来よりも2倍のコストがかかる部品、あるいは公差が甘すぎて組み立て時や実使用時に不具合が生じる部品です。どちらの場合も解決策は同じだ。その数値が何を意味するのかを理解し、規格が実際に何を要求しているのかを把握し、公差を0.1mmから0.005mmに狭めることでコスト曲線がどのように変化するかを理解することである。.

このガイドでは、その点について詳しく解説します。 ISO 2768の公差クラスが、指定しなかったすべての寸法をどのように扱うか、GD&Tが「±」の数値では制御できない形状をどのように管理するか、両側公差と片側公差の違い、各公差レベルがコストに与える影響、そして部品に不要な精度にコストをかけることなく機能を確保するための、精度指定に関する簡単なルールについて解説します。.

簡単な回答: CNC加工の公差とは、公称寸法からの許容寸法偏差を規定したものです。標準的なCNC加工では、指定のない寸法について、追加費用なしで0.05mm～0.1mm（ISO 2768 中級）の精度を実現します。ベアリング座、シール面、締まり穴などの精密部品については、適度なコスト増で0.01mm～0.02mmの公差が確保されます。 0.005mmという厳格な公差の加工には、専用のセットアップ、高級工具、低速送り、およびすべての部品に対するCMM検査が必要となり、標準公差の2～4倍のコストがかかります。一般的な部品の形状のうち、真に厳格な公差を必要とするのはわずか20％に過ぎません。残りの80％に対して過剰な公差を設定することは、回避可能なCNC加工コストの最も一般的な要因である。.

CNC加工の公差とは何か、そしてなぜ存在するのでしょうか？

CNC加工の公差とは、部品が公称値（目標値）に対して許容される寸法変動の範囲であり、その範囲内であれば合格とみなされます。これは「±」の帯状の範囲とイメージしてください。 25.000mmを公差0.05mmで指定した場合、24.950mmから25.050mmの範囲内の測定値であれば合格となり、この範囲を外れると不合格となります。.

そもそもなぜ公差が必要なのでしょうか？それは、どの工程においても、すべての部品に対して、すべてのサイクルでまったく同じ寸法に切削することは不可能だからです。工具の摩耗、被削材と工作機械の両方における熱膨張、治具位置のわずかなずれ、振動、切削力によるたわみ――これらすべてが、完成品の寸法をプログラムした値から少しずつずらしてしまうのです。公差とは、組み立て、機能、あるいは信頼性に悪影響が出始める前に、そうした避けられないばらつきをどの程度まで許容できるかという、単にあなたの判断に過ぎないのです。.

ここで見落とされがちな点があります。公差の設定は、精度の好みではなく、機能上の判断によるものです。この数値は、寸法がずれた場合に製品に実際にどのような影響が出るかを反映すべきです。もし0.1mmのばらつきによって、組み立て上の問題も、漏れも、性能の低下も生じないのであれば、0.1mmこそが適切な公差です。その同じ寸法を0.01mmまで厳しくしても何のメリットもなく、かえって実際のコストがかかってしまいます。.

ISO 2768では何が規定されており、未指定の寸法にはどのように適用されるのでしょうか？

ISO 2768は、機械加工部品に関する国際的な一般公差規格であり、1つの極めて重要な役割を果たしています。すなわち、図面上の寸法で個別の公差指定がないものは、すべてタイトルブロックに記載されたクラスに準拠することになります。実際には、これは、一般的な部品における寸法の大部分がISO 2768によって暗黙のうちに規定されていることを意味します。というのも、通常、個別の公差指定が行われるのは、重要な嵌合部や機能部のみだからです。.

この規格の第1部では、直線寸法および角度寸法について規定しており、これらは f（精密）、m（中精度）、c（粗精度）、v（極粗精度）という4つのクラスに分類されています。許容範囲は特徴のサイズが大きくなるにつれて広がりますが、これは理にかなっています。200mmの特徴に5mmの特徴と同じ絶対公差を適用しようとすれば、正当な理由もなくはるかに高い精度が必要になってしまうからです。.

公称寸法範囲	クラス f（良好）	クラス m（ミディアム）	クラスC（粗目）	クラスV（非常に粗い）
0.5mm～3mm	0.05mm	0.1mm	0.2mm	0.5mm
3mm～30mm	0.05mm	0.2mm	0.5mm	1.0mm
30mm～120mm	0.1mm	0.3mm	0.8mm	1.5mm
120mm～400mm	0.15mm	0.5mm	1.2mm	2.5mm
400mm～1000mm	0.2mm	0.8mm	2.0mm	4.0mm
1000mm～2000mm	0.3mm	1.2mm	3.0mm	6.0mm

中精度クラスであるISO 2768-mは、商業用CNC加工の主力です。標準的な3軸加工機であれば、特別なセットアップを必要とせずにこの規格を満たすことができ、注文書やタイトルブロックに明確な公差規格が記載されていない場合は、常にこの規格が基準となります[1]。精密クラスであるISO 2768-fは、より慎重な加工を必要とし、精密アセンブリに適しています。クラスcおよびvは、板金、鋳物、および緩やかな管理で全く問題ない非機能的な形状に適用されます。.

「両側公差」と「片側公差」の違いは何ですか？

「両側公差」と「片側公差」は、許容変動範囲が公称値に対してどこに位置するかを表現する2つの方法に過ぎません。この区別を正しく理解することで、機能要件を推測するのではなく、その特徴の真の機能要件を確実に管理することができるようになります。.

両側公差

両方向公差は、公称値からの両方向へのばらつきを許容するものであり、ほとんどの機械加工部品のデフォルト設定となっています。 20.000mmのシャフトを±0.05mmで指定した場合、19.950mmから20.050mmまでの範囲であればすべて合格となります。部品がわずかに上回っていても、わずかに下回っていても、合格となるのです。公称値を基準とする許容範囲内に収まればよいという要件の場合は、常に両側公差が適切な手段となります。.

片側公差

片側公差では、一方向へのみ許容されます。シャフトの寸法を「20.000mm、＋0.000～－0.050mm」と指定した場合、そのシャフトは公称寸法またはそれ以下に収まることはあっても、公称寸法を超えることはありません。これは、機能限界が一方方向にのみ設定される場合、つまり典型的な「軸と穴の嵌合」においてまさに求められる仕様です。この場合、軸が太すぎると組み立て自体が不可能になりますが、細すぎてもクリアランスがわずかに広がるだけです。機能上は片側公差が必要な場面で両側公差を使用すると、検査には合格しても実際には組み立てられない部品を出荷することになってしまいます。.

許容誤差の累積

公差の積み上げとは、複数の個別の公差が1つの最終組立寸法に積み重なる現象のことです。それぞれ0.1mmの公差が設定された3つの部品を一直線に並べた場合、最悪の場合、3つの公差がすべて同じ方向に加算されると、組立品は0.3mmずれてしまう可能性があります。嵌合部品が多いアセンブリでは、スタックアップ解析を行うことで、各部品の公差が、生産全工程を通じてアセンブリの機能を保証するのに実際に十分厳格であるかどうかを判断できます。ここでトレードオフが生じます。各フィーチャーの公差を厳しくすることは、スタックアップを修正する上で最もコストのかかる方法なのです。最初から積み重なる寸法を少なくするように再設計する方が、ほとんどの場合、コスト面で有利です。.

プラス・マイナスの公差では不可能な、GD&Tによる管理とはどのようなものか？

プラスマイナスの公差は、その形状が許容サイズの範囲内に収まっているかどうかという、寸法を規定するものです。 GD&T（幾何寸法公差、北米ではASME Y14.5、国際的にはISO 1101）は、形状、向き、位置、振れといった、各要素間の関係を規定します。これらは、寸法公差だけでは表現できない事項です。.

CNC加工に関連する主要なGD&T管理項目

平坦度は、空間内のどの位置にあっても、表面がどれほど平らであるかを規定するものです。0.02mmという平坦度の規定は、表面全体が0.02mmの間隔を空けて並行する2つの平面の間に収まらなければならないことを意味します。これは、シール面、取付面、および精密な基準面などで見られます。.
垂直度は、表面や軸が基準面に対して90度にどれだけ近いかを規定するものです。これは、軸が引っかかることなく垂直に挿入される必要がある穴や、締め付け荷重の下で平らに嵌合する必要がある嵌合面において重要です。.
「真の位置」とは、特徴（通常は穴や突起）が基準座標系に対してどの位置にあるかを規定するものです。これは、穴の位置を指定する際に通常必要となる個別のX軸およびY軸の±指定に代わるものであり、正方形の公差領域ではなく円形の公差領域を定義します。この円形の許容帯域は57パーセント広いため、部品の組み付けを確実に保証しつつ、実際の製造におけるばらつきをより多く許容することができます。.
ランアウトとは、基準軸を中心に回転する際に、表面が真の円形度および同心度からどれだけずれるかを表す指標です。これは、回転部品、軸受軸、および回転中も接触を維持しなければならないシール面に適用されます。.
円筒度により、円筒形状の全体的な形状が一括して制御され、その形状が丸みを帯び、真っ直ぐで、全長にわたって適切なテーパーが保たれます。これは、シールが円筒状の接触面の全長にわたって接触する精密ベアリングの穴や油圧シリンダーの穴において、極めて重要です。.

GD&Tの規定は、寸法公差に優先するものではなく、その上に追加されるものです。穴には、直径公差と基準面に対する垂直度の指定の両方が設けられる場合があります。GD&Tを適切に指定することで、加工や検査における曖昧さを排除でき、その結果、寸法上は問題がないにもかかわらず、寸法公差では検出されなかった幾何学的誤差が原因で組立時に不合格となる部品の発生確率を低減できます。.

公差を厳しくすると、CNC加工コストにどのような影響があるか？

公差とコストは直線的に変化するのではなく、指数関数的に変化します。ISO 2768-m（形状サイズに応じておおよそ0.1mm～0.3mm）から0.05mmへと公差を狭めると、コストはわずかに上昇します。この場合、送り速度を落とし、工具の状態をより注意深く監視する必要があります。 0.05mmから0.01mmへと下げる段階になると、専用の高精度セットアップ、一部の形状における温度安定化加工、高級工具、および工程内測定が必要となります。 0.005mmを下回ると、通常は標準的なフライス加工や旋盤加工の範疇を完全に超え、研削やラッピングの領域に入り、重要な形状については100％のCMM検査が必要となります。.

許容レベル	典型的な範囲	達成可能者：	コスト乗数と標準値の比較	検査方法	代表的なアプリケーション
スタンダード	0.1mm～0.5mm	3軸CNCの標準セットアップ	1.0倍（ベースライン）	キャリパーまたはCMMによるサンプリング	筐体、ブラケット、嵌合しない形状
精密	0.02mm～0.1mm	3軸CNC（精密加工用）または5軸	1.3倍から2.0倍	重要寸法に関するCMM	組立公差、ハウジングの穴径、位置決め要素
タイト	0.005mm～0.02mm	高精度CNC加工、低送り速度、高品質な切削工具	2.0倍～4.0倍	100% CMMによる微小形状の測定	軸受座、シール溝、精密軸
超タイト	0.005mm未満	CNC加工後の研削、ラッピング、ホーニング	4.0倍～24倍	トレーサブルな校正機能を備えた100%型CMM	ゲージブロック、精密スピンドル、基準具

この曲線は、Tormach社およびオハイオ大学が発表した研究結果と一致しています。公差を0.030インチ（0.76mm）から0.001インチ（0.025mm）に厳格化すると、加工コストは約4倍に跳ね上がり、0.0001インチ（0.0025mm）を目指す場合は、標準的な手法に比べて約24倍のコストがかかる [2]。ここから得られる教訓は明快だ。公差を厳しく設定するのは、寸法が許容範囲を外れた場合に部品が実際に機能しなくなる場合に限るべきである。ほとんどの部品において、そのような寸法は全体の10～20％に過ぎず、残りの80～90％についてはISO 2768-mや適度な精度指定で十分である。.

機能を確保しつつ、無駄なコストをかけずに公差をどのように設定すればよいでしょうか？

公差の設定は、製造コストに直接影響する設計上の判断です。以下の5つのルールは、精密工学の実践およびElite Mold Techが数千件に及ぶ新規部品プログラムに対して実施しているDFMレビューから導き出された、当社が拠り所としている指針です。.

ルール1：タイトルブロックにISO 2768-mを記載する。これにより、指定されていないすべての寸法に対して妥当なデフォルト値が設定され、各形状に呼び出し記号を散りばめることなく、加工担当者に期待される基準精度を伝えることができる。.
ルール2：部品が実際に規格範囲外で不具合が生じる場合にのみ、厳格な公差指定を追加してください。率直に自問してみましょう。この寸法が公称値から0.2mm外れた場合、その部品は組み立て不能になったり、漏れが生じたり、荷重がかかった際に破損したりするでしょうか？そうでない場合は、ISO 2768-mの規定で対応可能です。.
ルール3：形状・寸法の関係性については、単にその寸法だけでなく、GD&Tを活用しましょう。X軸とY軸のプラスマイナス公差のみが指定された穴の場合、四角形の公差領域が形成され、実際には組み立てられないような部品の隅の部分まで合格としてしまいます。真位置（True Position）を指定することで、正しい円形の公差領域が得られ、嵌合性を確保しつつ、製造の余裕を57％増やすことができます。.
ルール4：個々のフィーチャーの公差を確定する前に、アセンブリの積み上げ分析を行うこと。積み上げの問題を解決するために1つのフィーチャーの公差を50％引き締めることは、アセンブリを再設計して積み上がる寸法を少なくするよりも、多くの場合、コストがかかってしまう。.
ルール5：図面を外部に出す前に、Elite Mold TechによるDFMレビューを受けてください。私たちが最も頻繁に指摘するのは、習慣や慎重さから、機能とは無関係な形状に厳しすぎる公差が設定されているケースです。部品1つにつき、こうした公差を3～4箇所緩めるだけで、部品の機能に全く影響を与えることなく、加工コストを20～40％削減できます。.

ご自身の部品に実際にどのような公差が必要なのか、お悩みではありませんか？ STEPまたはIGESファイルと2D図面をElite Mold Techにアップロードしていただければ、12時間以内に無料のDFMレビューをご提供いたします。当社のエンジニアリングチームが、各フィーチャーの機能要件に対してすべての公差指定を精査し、公差幅が広すぎる寸法を特定した上で、組立や性能に影響を与えることなく部品単価を削減できる修正公差案をご提案いたします。すべてのアップロードは安全に処理され、ご要望に応じて秘密保持契約（NDA）の対象となります。.elitemoldtech.com にアクセスして、図面をアップロードし、公差の確認を開始してください。.

よくある質問

通常の生産において、CNC加工で達成できる最も厳しい公差はどれくらいですか？

安定したアルミニウムや鋼の場合、標準的な3軸フライス加工および旋盤加工では、通常の工具とセットアップを用いても、角柱状の形状において0.05mmの公差を余裕を持って確保できます。専用の精密セットアップ、高品質な工具、温度管理された環境、および工程内測定を組み合わせれば、最新のマシニングセンターでは、生産工程における特定の重要形状で0.005mmの精度を達成できます。これは、その後の仕上げ加工を行わない標準的なCNC加工において、実質的な限界値と言えます。 0.005mmよりも厳しい公差（例えば、精密ベアリングの穴、ゲージ面、高精度スピンドルジャーナルなど）が必要な場合は、通常、CNC加工後に研削、ホーニング、またはラッピングを行い、最終寸法に到達させます。. 5軸CNC加工サービス 再位置決めによる誤差の累積を避け、1回のセットアップで切削を行うことで、複雑な多面形状の部品においても0.005mmの精度を実現しています。エリート・モールド・テックでは、アルミニウム、ステンレス、チタン5級において、重要形状の精度を0.005mmに維持することを通常生産として行っています。.

なぜ、公差を厳しく設定すると、CNC加工のコストがこれほど劇的に高くなるのでしょうか？

厳しい公差は、互いに相乗効果をもたらす5つの要因を通じてコストを押し上げます。まず送り速度が低下します。送り速度を下げて切削量を減らすと、1個あたりの加工時間が長くなります。次に、加工パス数が増加します。標準的な加工では1回のパスで済んでいたものが、荒加工、半仕上げ、仕上げと複数回に分かれるためです。工具のコストも高騰します。振れが小さく切れ味の鋭い工具が使用され、交換頻度も増え、1本あたりのコストも高くなります。検査コストも上昇します。厳密な寸法特性はすべて測定・記録する必要があるため、各部品ごとにCMMの稼働時間とオペレーターの作業時間が積み重なるからです。さらに、規格外となる部品が増えるためスクラップ率も上昇し、そのスクラップコストが見積もりにおけるすべての良品に転嫁されることになる。オハイオ州立大学とTormach社の研究結果もこれを裏付けています。公差を標準から0.001インチ（0.025mm）に厳格化するとコストはおよそ4倍になり、0.0001インチ（0.0025mm）にすると約24倍に跳ね上がります。.

ISO 2768-m とは何ですか？また、どのような場合にこれを指定すべきですか？

ISO 2768-m は、ISO 2768 一般機械加工規格における中公差級です。これをタイトルブロックに記入すると、個別の公差表記がないすべての寸法に対してデフォルトの公差となります。 30mmから120mmの範囲にある部品の公差は0.3mm、3mmから30mmの範囲では0.2mmがデフォルトとなります。標準的な3軸加工機であれば特別なセットアップなしでこの精度を維持でき、これは市販のCNC加工の多くを支える基本精度です。より厳しい一般公差を設定する正当な理由がない図面では、これをタイトルブロックの標準として使用してください。これにより、図面が整理され、加工担当者に期待される基準が明確に伝わり、商用および工業用部品の大部分を構成する構造部品や筐体部品に対して十分な精度が確保されます。.

「公差の累積」とは何ですか？また、それは部品の設計にどのような影響を与えますか？

公差の積み重ねとは、アセンブリ内の複数の部品の公差を組み合わせることで生じる、寸法変動の合計を指します。部品を順番にボルトで組み立てると、重要な接合部における実際の寸法は、その変動に寄与するすべての部品の公差の代数和となります。最悪の場合、それらの公差がすべて一度に同じ方向に加算されることになります。 5つの影響を与える寸法があり、それぞれが0.1mmの公差を持つアセンブリを例にとると、最終インターフェースにおける最悪ケースのスタックアップは0.5mmになります。したがって、その隙間が機能するために0.2mm以内に収まらなければならない場合、各部品が個別に検査に合格していたとしても、スタックアップによって要件を満たせなくなります。選択肢としては、個々の寸法を厳しくする（コストがかかる）、積み重なりに寄与する寸法の数を減らすよう再設計する（当社が推奨する方法）、あるいは統計的手法を用いて予想されるばらつきを予測し、ごく一部の組立品が目標範囲外になることを容認する、といった方法があります。Elite Mold TechのDFMレビューでは、ご要望に応じて、重要な界面における積み重なりについて検証を行います。.

CNC加工の公差と表面粗さ（Ra）は、どのように異なるのでしょうか？

公差と表面仕上げは、同じ形状について異なる2つの側面を表しており、これらは別々に規定されます。公差は、ミリメートルまたはインチ単位の「±」で表され、サイズと位置に関するものです。つまり、その形状がどの程度の大きさ、どの程度の位置ずれ、どの程度の真直度、どの程度の平坦度まで許容されるかを示します。表面粗さはRa（マイクロメートル単位の算術平均粗さ）で表され、切削工程によって残る微細な山と谷といった質感に関するものです。寸法が完全に合致していても、表面が粗すぎて早期に摩耗したり、密閉性が低下したりする部品があります。逆に、Ra 0.4マイクロメートルの美しい鏡面仕上げを施していても、寸法が許容範囲外であれば不良品となります。これら両方は、別々に指定され、別々に検査されます。標準的なフライス加工の表面粗さは、Ra 0.8～3.2マイクロメートル程度です。精密仕上げでは、アルミニウムへのボールノーズ工具の使用や送り速度の最適化により、Ra 0.4～0.8まで低減されます。研削やラッピングでは、最も厳しい要件が求められるシール面や軸受面において、Ra 0.1以下を実現します。.

ISO 2768とGD&Tの違いは何ですか？また、両方が必要なのでしょうか？

これらはそれぞれ異なる役割を担っており、ほとんどの精密図面では両方が併用されています。ISO 2768は寸法規格であり、長さ、直径、深さ、角度など、各寸法がどの程度変動し得るかを定めています。つまり、「どの程度大きく、あるいは小さいか」という基準を示すものです。 GD&T（米国ではASME Y14.5、国際的にはISO 1101）は、各要素間の幾何学的形状がどの程度許容されるかを規定します。つまり、どの程度平坦か、垂直か、真円か、基準座標系に対してどの程度正確に位置決めされているかを定めます。これは「どのような形状か」および「どこにあるか」という問いに答えるものです。ほとんどの商用図面では、タイトルブロックにおいて、指定されていないすべての線寸法をデフォルトでISO 2768-mに準拠させ、形状や位置が実際に重要なフィーチャーにはGD&Tのフィーチャー管理枠を適用します。軸受穴には円筒度、取付面には平坦度と直角度、穴の配列には真位置が適用されます。機能を持たない壁やポケットには、単にISO 2768-mが適用されます。これらを併用することで、どちらか一方のみに依存する場合よりも、より完全で、曖昧さが少なく、コストも抑えられます。.

著者について:

アレックス・モーガン 精密製造分野の技術コンテンツを専門としており、特にCNC加工、射出成形、ダイカスト、3Dプリンティング、板金加工、およびカスタム金型製造に注力しています。B2B製造コンテンツおよびSEOにおいて10年以上の経験を持ち、エンジニア、製品開発者、調達チーム、製造部門の意思決定者を対象とした、技術的に正確なコンテンツを作成しています。彼の仕事は、世界中の製造業者が、複雑な生産能力、材料の選択肢、公差、金型加工プロセス、品質基準などを、米国、欧州、アジア太平洋地域の顧客に明確に伝える一助となっています。彼は、技術的な専門知識、精度、信頼性が重視される製造企業向けに記事を執筆しています。.