同じ穴、三つの軸、まったく違う三つのはめあい

同じ穴、三つの軸

呼び 8 mm の形状を取ります。ISO 286 の 「6 を超え 10 mm 以下」の寸法区分で、H7 の穴は +15 から 0 µm、つまり 8.000 から 8.015 mm です。 そこへ標準の軸を三つ入れて、何が起きるかを読みます。

その三行が、三つの大きな分類です。g6 は常に緩く、p6 は決して緩まず、k6 はどちらにもなりえます。 どちらになるかは、二つの部品がそれぞれ公差のどこに落ちるかで決まります—— それが中間ばめで、二つのあいだの折衷ではなく、 境界の定まった、本物のコイン投げです。

では、何が変わっていないかに注目してください

まったく違う三つのはめあいで、穴は三回とも H7でした。 この例がたまたまそうなのではありません。どのはめあいの表を開いても同じです—— 左はずっと H7、H8、H9 で、変化はすべて軸の文字から来ています。

ISO 286 は両方の方式を定義しています。穴基準では穴が H——下の寸法差がゼロなので、呼びより小さくなることが決してありません—— はめあいを作るのは軸の文字です。軸基準では軸が h——上の寸法差がゼロ——で、その役目を穴の文字が担います。 どこまでいっても、大文字が穴、小文字が軸です。

ですから両方が存在し、そのうち一方が、あなたが実際に出会うほうです。

よくある説明と、当サイトが確認できなかった部分

現場でも教科書でもくり返される理由は、工具に関わるものです。 穴は、それ自体が決まった寸法をもつ工具から出てきます—— ドリル、リーマ、ブローチ。軸は旋盤や研削盤で、合わせた寸法がそのまま出ます。 ですから穴を H に固定して軸を動かせば、呼び寸法ごとにリーマは 1 本で済みます。 逆にすれば、はめあいの種類ごとに違うリーマが要ります。

これが ISO 286 の言っていることかどうかは、確認できませんでした。 規格は二つの方式とその表示法を定義しています。優先を宣言する条文も、この理由を述べる条文も見つからず、 この説明をその規格に帰している権威ある出典も見つかりませんでした。 ですからこれは広く流通している説明として扱ってください。規格が与える説明とは別のものです。

それに、書いておく値打ちのある現代的な反論が一つあります——CNC では 内径を補間で任意の寸法に削れるので、 「フライスで削った」あるいは「中ぐりした」穴については工具の論拠が弱まります—— 完全に当てはまるのは、ドリルで開けてリーマで仕上げる穴だけです。

あの件を決着させなくても成り立つ規則

歴史上の理由が何であれ、実際に問うべきはこれです。

この二つの面のうち、自分が動かせないのはどちらか。

動かせないほうを固定し、もう一方を動かします。たいていは両方の部品が自分の作るもので、 穴のほうが厄介なので、穴を H に固定して軸の文字を選びます。 それが穴基準で、それが既定である理由は、その前提がたいてい成り立つからです。

前提が成り立たないとき、答えは裏返ります。軸が作るものではなく買うものなら—— 転がり軸受の内輪、引抜きの丸棒、標準のアーバ—— その直径は部品と一緒に届き、選べるのは穴のほうだけです。 それが軸基準で、まったく珍しいものではありません—— 軸受を入れるために筐体の穴を中ぐりするたびに、あなたはそれをしています。

これが締結部品とつながるところ

同じ問いは ふつうのねじとばか穴では位置が決まらない理由の 下にも横たわっています——ノックピンは、誰かが両側に公差の代金を払った形状であり、 ばか穴は、誰かが意図的に払わなかった形状です。 ピンのために穴をリーマ仕上げすることは、上の練習そのものです—— そしてそのピンは m6 か h8 で買われているので、まさに動かせないほうの面です。 では、もう一方の面は誰が規定しているのか。答えは、誰も—— ノックピンの規格に、穴はありません。

図面にそもそも公差が書かれていないとどうなるかは 表題欄の普通公差（中国語）に。 寸法の決定が全体の順序のどこに入るかは ねじを指定するにあります。

参考資料

• ISO 286-1:2010 —— 寸法公差の記号体系：基準、表示法、およびすきま／中間／しまりばめの分類
• ISO 286-2:2010 —— 標準公差等級と寸法差の表（上の値は「6 を超え 10 mm 以下」の区分から）
• «How do you apply fits and tolerances when designing hole and shaft?»、Engineering Stack Exchange

この頁が説明しているのは、この体系がどう組み立てられているかです。 個々の部品の数値は、あなたの図面と、その図面が引用する規格が決めます。

この記事は手順 2、ねじを扱います。全体の順序は相手材、ねじ、頭部、駆動部、表面処理、書類で、これを崩すと微調整ではなく手直しになる理由はねじの決め方にあります。

よくある質問

8 mm の H7、g6、k6、p6 の寸法差はいくつですか。

ISO 286-2 の「6 を超え 10 mm 以下」の区分で、単位はマイクロメートルです。H7 の穴は +15 から 0、g6 の軸は −5 から −14、k6 の軸は +10 から +1、p6 の軸は +24 から +15、h6 の軸は 0 から −9。H7 の穴に合わせると、g6 は 5 から 29 のすきま、k6 は最大 10 のしめしろか最大 14 のすきま、p6 は 0 から 24 のしめしろになります。

中間ばめとは、結局なんですか。

二つの公差域が重なっているので、組んだ結果がすきまにもしめしろにもなりうるものです。どちらになるかは、二つの部品がそれぞれ公差のどこに落ちるかで決まります。二つのあいだの折衷ではなく、境界の定まった不確かさです。8 mm の H7/k6 は最大 10 マイクロメートルのしめしろにも、最大 14 マイクロメートルのすきまにもなりえます。

はめあいの表で、穴がいつも H なのはなぜですか。

それらの表が穴基準だからです。穴を H（下の寸法差がゼロ）に固定し、はめあいを作るのは軸の文字です。ISO 286 は軸基準も定義していて、そちらでは軸が h で、穴の文字が動きます。なぜ穴基準が好まれるのかについてよくある説明は工具です——穴は決まった寸法の工具から出て、軸は合わせた寸法がそのまま出る——けれども ISO 286 自身がそう述べているかは確認できなかったので、規格の説明ではなく、よくある説明として扱ってください。

軸基準に切り替えるべきなのは、どんなときですか。

軸が作るものではなく買うもので、その直径が部品と一緒に届き、選べるのが穴だけのときです。転がり軸受の内輪、引抜きの丸棒、標準のアーバが日常の例です。軸受を入れるために筐体の穴を中ぐりすることは、そう呼ばれていなくても軸基準です。

しまりばめで、しめしろがまったくないことはありえますか。

極限ではありえます。8 mm の H7/p6 の最小のしめしろはゼロです——穴が最大の 8.015 のとき、p6 の軸が最小で、やはり 8.015 だからです。その継手が位置決めではなく保持力に頼っているなら、この極限こそ設計で防ぐべき場合です。