機械設計において、部品間の正確な嵌め合いを確保することは、機器の性能、寿命、信頼性に直接影響します。国際的に認められた技術規格であるISO公差システムは、穴と軸の嵌め合いに対して明確な寸法偏差と公差等級を提供し、互換性のある製造と品質保証の基盤として機能します。
ISO公差システムは、標準公差等級（IT等級）と基本偏差コードに基づいており、部品の許容寸法変動を規定しています。このシステムは、異なる製造業者によって製造された部品が、クリアランス嵌め合い、中間嵌め合い、または干渉嵌め合いを含む、意図された嵌め合い特性を組み立て中に達成することを保証します。ISO 286-2は、特に穴と軸の公差を詳細に規定しており、機械設計における不可欠な参照資料となっています。
穴の公差は、基本サイズ、公差域指定、および公差等級で構成されています。公差域指定は、基本サイズに対するゾーンの位置を示し、公差等級はゾーンの大きさを決定します。穴の一般的な基本偏差コードには、G、H、J、K、M、およびNがあり、それぞれ異なる偏差方向と値を表しています。
ISO公差等級（IT等級）は、寸法の精度を示す重要な指標であり、数値が小さいほど精度が高くなります。一般的な穴の公差等級には、IT6、IT7、IT8、およびIT9があります。選択には、機能要件、製造コスト、および組み立てに関する考慮事項のバランスが必要です。
限界偏差は、基本サイズからの最大許容変動を表し、基本偏差と公差値によって決定されます。エンジニアは、実際の寸法が仕様内に収まるように、適切な公差域指定と等級を選択する必要があります。
次の表は、さまざまな指定と等級の穴の限界偏差値（μm単位）を示しています。
| 公称穴サイズ（mm） | G7 | H6 | H7 | H8 | H9 | J6 | J7 | K7 | K8 | M7 | N7 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| >0 - 3 | +12/+2 | +6/0 | +10/0 | +14/0 | +25/0 | +2/-4 | +4/-6 | 0/-10 | 0/-14 | -2/-12 | -4/-14 |
軸の公差システムは、穴のシステムを反映しており、基本サイズ、公差域指定、および等級で構成されています。一般的な軸偏差コードには、e、f、g、h、j、k、m、n、p、およびrがあり、それぞれ特定の偏差特性を定義しています。
機械的性能には、適切な嵌め合いの選択が不可欠です。3つの主要な嵌め合いカテゴリがあり、それぞれが異なる用途に役立ちます。
穴の寸法が軸の寸法を超えることが特徴で、クリアランスが生じます。ベアリングや回転軸などの可動アセンブリに最適で、潤滑と運動精度を考慮する必要があります。
穴の寸法が軸の寸法よりも大きいか小さい場合があり、クリアランスまたは干渉のいずれかを許可します。位置決めピンやギアなど、分解可能な精密位置決めに使用されます。
軸の寸法が穴の寸法を超えることが特徴で、圧縮が生じます。圧入ベアリングやカップリングでのトルク伝達に不可欠であり、応力解析が必要です。
主なパラメータには、最大/最小クリアランス（または干渉）と嵌め合い公差が含まれ、次のように計算されます。
2つの主要な嵌め合いシステムが製造アプローチを支配しています。
穴の公差を固定（通常はH7）し、軸の公差を変化させて、目的の嵌め合いを実現します。利点には、穴加工の簡素化と標準化された生産が含まれます。
軸の公差を固定（通常はh6）し、穴の公差を変化させます。利点には、軸の種類の削減と在庫管理の簡素化が含まれます。
ISO規格以外にも、複数の変数が嵌め合いの品質に影響を与えます。
研削やホーニングなどの精密プロセスは、優れた寸法精度と表面仕上げを実現します。
弾性率と熱膨張係数は、負荷時の変形と応力に影響します。
温度変動による寸法の変化は、極端な環境での補償を必要とします。
粗さは摩擦と接触面積に影響し、高精度用途では特に重要です。
ISO公差システムは、機械設計に不可欠な技術仕様を提供し、穴と軸の嵌め合いに対する明確な寸法規格を確立します。これらの原則と実践的な応用を習得することにより、エンジニアは、多様な機能要件を満たす嵌め合いを開発し、最終的に製品の性能、耐久性、および信頼性を向上させることができます。設計目標を達成するには、製造プロセス、材料特性、環境条件、および表面特性を総合的に考慮することが成功の鍵となります。
