はじめに

ここまでの連載では、機械設計に必要な加工知識について解説してきました。

切削加工。
フライス加工。
旋盤加工。
穴加工。
タップ加工。
内角R。
深い溝。
薄肉部品。
公差。
面取り。
表面粗さ。
板金加工。
溶接構造。
製缶部品。
材料取り。
加工基準。
図面注記。

どれも、実際の機械設計や製図では避けて通れない内容です。

初心者のうちは、どうしても
CADで形を作ること
や
寸法を入れること
に意識が向きやすいです。

しかし実務の図面では、形が描けているだけでは不十分です。

加工者が見たときに、

どう加工するのか
どこを基準にするのか
どの面が重要なのか
どこまで精度が必要なのか
組立時に問題が出ないか

が伝わる図面にする必要があります。

今回は連載の最終回として、
「加工しやすい図面を描くために設計者が意識すること」
についてまとめます。

図面は加工者への指示書である

機械図面は、単なる形状説明ではありません。

加工者に対して、
この部品をどのように作ってほしいかを伝える指示書
です。

もちろん、図面には部品の形状、寸法、材質、公差などを示します。

しかし、それだけではなく、設計者の意図も伝える必要があります。

たとえば、

  • この面は相手部品と密着する
  • この穴は位置決めに使う
  • この寸法は組立時に重要
  • この角はワークに触れる
  • この溝は逃げのために必要
  • この面は黒皮のままでよい
  • この穴は現物合わせが必要

といった情報です。

加工者は図面を見て加工方法を考えます。

そのため、図面があいまいだと、加工者が判断に迷います。

加工しやすい図面とは、加工者が迷わず、必要な品質を安定して作れる図面です。

CADで作れる形と加工できる形は違う

3D CADでは、複雑な形状でも簡単に作ることができます。

薄い壁。
細い突起。
深い溝。
鋭い内角。
複雑なポケット。
曲げ部近くの穴。
細かい切欠き。
一体削り出しの大きな部品。

CAD上では、これらの形状は問題なく見えるかもしれません。

しかし、実際に加工する場合は、工具、材料、固定方法、加工順序、熱、ひずみ、測定方法などが関係します。

たとえば、内角は工具径の影響で完全な直角にはなりません。

深い溝や細い溝は、工具がたわみやすく、加工が不安定になります。

薄肉部品や細い突起は、加工中や使用中に変形しやすくなります。

溶接構造では、熱によるひずみが発生します。

つまり、CADで形が作れることと、実際に作りやすいことは別です。

設計者は、完成形だけでなく、
その形をどうやって作るか
を考える必要があります。

加工方法を想像してから形状を決める

加工しやすい図面を描くためには、形状を決める段階で加工方法を想像することが大切です。

たとえば、その部品はフライス加工で作るのか。
旋盤加工で作るのか。
板金で作るのか。
溶接構造にするのか。
製缶後に機械加工するのか。
標準材を使えるのか。
削り出しにする必要があるのか。

これを考えずに形状を決めると、後から加工しにくい図面になりやすくなります。

たとえば、単純なブラケットでも、切削で作るのか、板金で曲げるのか、溶接で作るのかによって、適した形状が変わります。

加工方法が変われば、

  • 板厚
  • 曲げR
  • 内角R
  • 穴位置
  • 公差
  • 表面粗さ
  • 面取り
  • 注記
  • 材料取り

も変わります。

設計者は、図面を描く前に、
この部品はどの加工方法で作るのが自然か
を考えるようにしましょう。

基準を考えることが図面の基本

加工しやすい図面では、基準が分かりやすくなっています。

基準とは、寸法や加工、組立、検査の出発点になる面や穴のことです。

図面で基準があいまいだと、加工者はどこを基準にすればよいのか迷います。

また、設計者の意図と違う基準で加工されると、組立時に不具合が出ることがあります。

たとえば、取付面が重要な部品であれば、取付面から穴位置や高さを考える必要があります。

位置決めピン穴が重要であれば、その穴と基準面の関係を明確にする必要があります。

製缶部品であれば、溶接後にどの面を加工基準にするのかも重要です。

図面を描くときは、

どの面が基準か
どの穴が基準か
どの面から寸法を追うのか
加工基準と組立基準は合っているか

を確認することが大切です。

基準が整理された図面は、加工者にも組立者にも伝わりやすい図面になります。

重要な面と重要でない面を分ける

加工しやすい図面では、重要な面と重要でない面が分かれています。

すべての面を高精度に仕上げる必要はありません。

すべての寸法に厳しい公差を入れる必要もありません。

すべての角に大きな面取りを入れる必要もありません。

大切なのは、
機能上重要な部分に必要な指示を入れること
です。

たとえば、

  • 取付面
  • 位置決め面
  • 摺動面
  • シール面
  • ベアリングやブッシュのはめあい部
  • ワーク接触面
  • 測定基準面
  • 組立基準面

などは、寸法、公差、表面粗さ、面取り、注記を慎重に考える必要があります。

一方で、逃げ面や外観に関係しない面、接触しない面などは、一般公差や一般仕上げでよい場合があります。

加工費を抑えながら機能を満たすには、
どこに精度を集中させるか
を考えることが大切です。

公差は必要な場所にだけ入れる

公差は、機械部品の機能を成立させるために重要です。

しかし、公差を厳しく入れればよい図面になるわけではありません。

公差を厳しくすると、加工方法が変わったり、検査工数が増えたり、加工費が上がったりします。

そのため、必要な場所に必要な公差を入れることが基本です。

たとえば、

  • はめあい部
  • 位置決め穴
  • ガイド取付面
  • ベアリング取付部
  • 摺動部
  • シール部
  • 組立精度に関係する寸法

には、公差を考える必要があります。

しかし、機能に関係しない外形寸法や逃げ寸法まで厳しくする必要はありません。

公差を入れるときは、
なぜその公差が必要なのか
を説明できることが大切です。

説明できない公差は、見直す価値があります。

加工者が測れる指示にする

図面の指示は、加工者や検査者が確認できる内容である必要があります。

たとえば、厳しい寸法公差を入れても、測定できない場所であれば意味がありません。

狭い溝の底面に細かい表面粗さを指定しても、加工や測定が難しい場合があります。

複雑な形状の奥まった面に厳しい指示を入れると、製作側に大きな負担がかかります。

もちろん、機能上必要であれば、加工方法や測定方法を含めて検討する必要があります。

しかし、何となく厳しい指示を入れるのは避けるべきです。

図面を描くときは、

この寸法はどう測るのか
この粗さは確認できるのか
この幾何公差は検査できるのか
加工者が判断できる指示になっているか

を考えることが大切です。

加工できる図面は、検査できる図面でもあります。

材料取りを考える

加工しやすい図面では、材料取りも考えられています。

材料取りとは、部品をどの材料から、どのように切り出すかという考え方です。

標準材を使える寸法にする。
板厚を流通しやすい寸法にする。
丸棒やフラットバーを活用する。
削り代を必要以上に増やさない。
端材が多く出る形状を避ける。

このような配慮は、材料費や加工費、納期に影響します。

たとえば、少し寸法を変えるだけで標準材が使える場合があります。

逆に、数mmの違いで一回り大きな材料が必要になることもあります。

設計者は、図面を描いたあとに一度、
この部品はどの材料から作るのか
を考えるとよいです。

材料取りを意識すると、加工者から見ても作りやすい図面になります。

加工後の変形を考える

加工では、部品が変形することがあります。

薄肉部品は削るとたわむことがあります。

深い溝や細い突起は、加工中にびびりやすくなります。

溶接構造や製缶部品では、熱によるひずみが発生します。

板金部品では、曲げによって穴が変形することがあります。

設計者は、完成したCAD形状だけではなく、加工中や加工後の状態も想像する必要があります。

特に、

  • 薄い部品
  • 長い部品
  • 細い突起
  • 深い溝
  • 大きく削り込む部品
  • 曲げ部付近の穴
  • 溶接部品
  • 製缶部品

では注意が必要です。

変形が問題になる場合は、形状を厚くする、リブを追加する、分割構造にする、後加工を入れる、加工基準を見直すなどの対策を考えます。

組立しやすさも加工図面に表れる

加工しやすい図面は、組立しやすい図面でもあります。

部品単体では加工できても、組立時に使いにくければ良い設計とは言えません。

たとえば、

  • ボルトが入らない
  • 工具が入らない
  • 穴位置に余裕がない
  • バリで部品が密着しない
  • 面取り不足でピンが入りにくい
  • ワークに接触する角が鋭い
  • 調整用長穴の方向が合っていない
  • 分解できない位置に部品がある

こうした問題は、加工図面の段階で防げるものもあります。

図面を描くときは、加工する人だけでなく、組み立てる人のことも考えます。

特に、穴、面取り、バリ取り、注記、長穴、逃げ形状、ボルト座面などは、組立性に大きく関係します。

加工図面は、部品を作るための図面であると同時に、組立のしやすさにもつながる図面です。

注記は必要なことを短く具体的に書く

図面注記は、寸法や記号だけでは伝わりにくい内容を補足するために使います。

ただし、注記を書きすぎると図面が読みにくくなります。

また、あいまいな表現は誤解の原因になります。

たとえば、

きれいに仕上げること
適当に逃がすこと
いい感じに調整すること

のような注記は避けた方がよいです。

注記は、

短く
具体的に
対象を明確に
書くことが大切です。

たとえば、

A面は機械加工のこと
溶接後、指示面加工のこと
配線通過部はバリなきこと
ワーク接触部はR1以上のこと
塗装不可範囲は図示のこと

のように書くと、加工者が判断しやすくなります。

注記は、設計者の不安を書き並べるものではありません。

加工者が迷わず作れるようにするための補助情報です。

加工者に相談することも設計力の一部

加工しやすい図面を描くためには、加工者との会話も大切です。

設計者がすべての加工条件や材料事情を一人で判断する必要はありません。

むしろ、迷う部分は加工者に相談した方が、よい設計になることが多いです。

たとえば、

「この溝幅は加工しやすいですか」
「この公差だと加工方法が変わりますか」
「この板厚は一般的ですか」
「この溶接後加工は可能ですか」
「この部品は一体物と分割、どちらが作りやすいですか」

といった相談です。

加工者の意見を聞くことで、図面だけでは見えない問題に気づけます。

良い設計者は、加工者に丸投げするのではなく、加工者と相談しながら、機能と作りやすさのバランスを取ります。

加工者と会話できることも、設計者の大切な能力です。

加工しやすい図面は安い図面ではない

ここで注意したいのは、加工しやすい図面とは、単に安く作るための図面ではないということです。

もちろん、加工しやすくすることで、結果的にコストを抑えられることはあります。

しかし目的は、安くすることだけではありません。

加工しやすい図面とは、

必要な品質を安定して作れる図面
加工者が迷わない図面
手戻りが少ない図面
組立時に問題が出にくい図面
必要以上に難しくしない図面

です。

つまり、加工しやすさは品質にも関係します。

難しい加工を無理に指定すると、不良や再加工のリスクが増えます。

必要な精度と、作りやすさのバランスを取ることが大切です。

初心者が確認したいポイント

加工しやすい図面を描くために、初心者が確認したいポイントをまとめます。

  • この部品はどの加工方法で作るのか
  • CAD上だけで成立している形状ではないか
  • 工具が入る形状か
  • 内角Rや逃げ形状を考えているか
  • 深い溝や細い溝になっていないか
  • 薄肉部品や細い突起が変形しやすくないか
  • 必要以上に厳しい公差を入れていないか
  • 表面粗さは必要な面だけに指定しているか
  • 面取りやバリ取りは用途に合っているか
  • 板金曲げで穴が変形しない位置か
  • 溶接ひずみや製缶後加工を考えているか
  • 標準材や材料取りを意識しているか
  • 加工基準が分かりやすいか
  • 注記は短く具体的か
  • 加工者や組立者が迷わない図面になっているか

このチェックを習慣にするだけでも、図面の実務性は大きく変わります。

まとめ

加工しやすい図面を描くためには、加工知識が必要です。

図面は、CADで形を作って寸法を入れれば完成ではありません。

加工者がその図面を見て、材料を手配し、加工方法を考え、部品を製作します。

そのため設計者は、

加工方法
工具の入り方
材料取り
加工基準
公差
表面粗さ
面取り・バリ取り
板金曲げ
溶接ひずみ
製缶後加工
図面注記
組立性

を意識する必要があります。

良い図面とは、ただきれいに描かれた図面ではありません。

加工者が迷わず、組立者が使いやすく、必要な機能を安定して満たせる図面

です。

初心者のうちは、完璧な図面を一度で描くことは難しいかもしれません。

しかし、図面を描くたびに、
これはどう加工するのか
どこが重要なのか
加工者が迷わないか
を考えることで、少しずつ実務に強い図面になっていきます。

加工知識は、設計者にとって単なる補助知識ではありません。

良い図面を描くための土台
です。

この連載で紹介した内容を、日々の設計や図面チェックに少しずつ取り入れていくことで、加工者にも組立者にも伝わる図面に近づいていきます。