金属加工における面取りの種類と方法

I.面取りとは？

面取りは、精密金属加工工程のひとつで、ワークピースのエッジやコーナーに角度をつけたり、面取りしたりすることです。この技法は、2つの面の間の移行部を修正するために製造業で広く使用されており、通常は45度の角度で行われますが、特定の設計要件に基づいて他の角度を採用することもできます。

要するに、面取りとは、鋭利なエッジを角度のある平面や丸みを帯びた形状に変えるために材料を取り除くことです。面取りは、次のようなさまざまな形で行われます：

1. C面（正方形）：平らで角度のある面で、左右対称の面取りをする。
2. R面（ラウンド）：2つの面を滑らかにブレンドする曲線状のトランジション。
3. R状の突起：ワークから延びる丸い突起。

面取り加工は、金属加工において複数の目的を果たす：

• ケガの原因となる鋭利なエッジをなくし、安全性を向上
• 挿入を容易にすることで、部品の組み立てと適合性を向上
• コーナー部での応力集中を軽減し、構造的完全性を高める。
• 溶接やその他の接合工程のためのエッジの準備
• 特定の美的または機能的なデザイン要件を達成する

面取りは、材料、要求精度、生産量に応じて、機械加工、研削、ヤスリがけ、専用の面取り工具など、さまざまな製造方法で行うことができる。

II.面取りの種類

1. C 面取り

C面取りとは、材料の角に特定の角度をつけた面を加工すること。面取りという用語は、C型面取りを指すことが多い。

図面では、端の位置に←C0.5、あるいは「不特定面C0.5」などと表記される。

ここでC0.5とは、エッジから45°に加工された0.5mmの傾斜面を指す。勾配の長さではないことに注意。

2. R面取り

R面取りとは、材料の角を円弧状に加工すること。図面上では「R面取りを行うこと」などと指定される。

「R面取り」は「R加工」や「ラウンド加工」とも呼ばれることがある。

3. ライン面取り（バリ取り）

線面取りとは、肉眼では見えない素材の角の面を加工すること。

ライン面取りは一般的にC0.2～0.3程度とされているが、C面取りやR面取りと異なり、面取りの形状や大きさに明確な規定はない。

図面では、「線面取りをする不特定のコーナー」や「各エッジにバリがないこと」と記されていることが多い。

III.面取りの目的

安全性の向上

機械加工では、材料の端に鋭い角やバリが生じることがよくあります。これらは、適切な保護なしで取り扱った場合、裂傷を引き起こす可能性があり、重大な安全上のリスクをもたらす可能性があります。面取り加工は、面取りされたエッジを形成することにより、このような危険性を効果的に排除し、取り扱いや組み立て工程における怪我のリスクを大幅に低減します。

品質向上

鋭利なエッジやバリの存在は、さまざまな品質問題につながる可能性があります。部品が相互作用する際、これらの欠陥が表面の傷を引き起こし、美観と機能性の両方を損なう可能性があります。さらに、緩んだバリが動作中に剥離し、精密システムの汚染や機械的故障を引き起こす可能性もあります。

切断やスタンピングの作業中、ワークピースのエッジはしばしば塑性変形を起こし、エッジの反りや歪みが生じます。これは、強制的な組み立ての際に、適合公差不良や部品の損傷につながる可能性があります。面取り加工は、均一で制御されたエッジプロファイルを作成することにより、これらのリスクを軽減し、部品の適合性を向上させ、組み立てに関連する欠陥の可能性を低減します。

組み立てのパフォーマンス向上

面取りされたエッジは、組み立ての効率と精度を大幅に向上させます。テーパー状のリードインを形成することにより、面取りはガイドとして機能し、部品の嵌合をよりスムーズにし、組立時のミスアライメントのリスクを低減します。

円筒形状の部品を穴に挿入する用途では、穴の内径と部品の外径の間にわずかな不一致があっても、特にわずかなミスアライメントや角度偏差があると、スムーズな挿入が妨げられます。穴の入り口と部品の端の両方を面取りすることで、漏斗のような効果が生まれ、挿入時の初期係合とセルフセンタリングが容易になります。この面取り範囲内のミスアライメントに対する許容範囲は、組立速度を大幅に向上させ、無理な挿入による部品損傷のリスクを低減します。

IV.面取り加工方法

面取り加工にはフライス加工、旋盤加工、手作業など様々な方法があります。ここでは、フライスによる面取り加工方法を紹介する。

フライス加工は、スライドテーブル上に固定されたワークピースに回転するカッターを押し付ける加工である。

ワークの形状に合わせて設計された面取りカッタを使用することで、面取りを簡単に行うことができる。

C面取りの場合、工具や工作物を傾けて、一般的なフラットエンドミルを使用して面取りを行うこともできる。

処理のポイントは以下の2点である。

• 最大切削深さの条件下での加工を考慮すべきである。
• カット量が多い場合は、段階的にカットすることをお勧めする。

R面取りについては、以下を参照のこと。

理想的なのは、Ad方向とRd方向のカット量がほぼ同じであること。

荒加工と仕上げ加工では、異なる切削深さを使用すべきである。

• 荒加工：RdとAdの切削深さは、一度に0.2D（Dは切刃の直径）以下にする。何段階かに分けて行う。0.05mmの仕上げ代を残す。
• 仕上げ：RdとAdの切削深さは0.05mmとする。

V.面取りアノテーション

設計図に描かれている部品の面取りには、エッジ面取り、穴面取り、軸端面取り、面取りの除去など、いくつかの種類がある。 鋭角 とバリ。

1.エッジ面取り：

外縁面取りともいう。例えば、立方体には 12 個の外部エッジがあります。設計図がC0.5の面取りを示している場合、12個のエッジはすべて0.5*45°の面取りに処理される必要があります。

2.穴の面取り：

これには、円形の穴や不規則な穴が含まれます。設計図に穴の面取りがC0.5と記載されている場合は、部品のすべての穴を0.5*45°の面取りで加工する必要がある。特定の部品のみが必要な場合は、その旨を明記する。

3.軸端面取り：

シャフトの両端の面取りを指す。ステップシャフトの場合、テキストで指定する必要がある場合は、シャフトの肩の面取りと表示する必要があります。ステップ・シャフトの設計者が、すべてのシャフトの肩とシャフトの両端の面取りを0.5*45°にする必要があると仮定すると、シャフトの端と肩の面取りC0.5と書くことができます。

注）「軸端面取りC0.5」のみが記載されている場合、肩面取りがなくても返品可能な欠陥とはなりません。シャフト肩面取りC0.5」とだけ書かれている場合、端面取りがなくても返品可能な欠陥にはなりません。

4.円盤状部品の面取り：

円盤状部品の面取りは、軸端面取りと書くことはできない。図に書き、ラベルを付けなければならない。

5.ねじ穴とねじ端の面取り：

ねじの深さに合わせて面取りすることが合意されており、図面で説明する必要はない。特別な事情がある場合は、具体的に記載しなければならない。

6.バリ取り：

これはまた、面取りを表す表現でもあり、特に次のような工程で使われる。 板金 部品である。例えば、1mmの薄い板を面取りするという言い方は適切ではない。現在では、滑らかな手触りが要求される3mm以下の板材の面取り加工は、すべてバリ取りと呼ぶと規定されている。

7.角を削るのに使われる：

角を削る工程は、R<...（注：工程の観点から、Rはできるだけ大きな値を取ってください）と書くか、クリアランス・ホールを作る必要があります。

注：Cアングルの面取りは、Rアングルの面取り（外形輪郭用）よりも安価です。

以下の記述は正しい：

1.図面にはC1の不特定の面取りが示されているが、図面のどこにも面取りは明示的に描かれておらず、また描かれていないため、不特定の面取りという記載は意味をなさない。(この点は重大な注意を要する）。

2.部品の穴のエッジや角穴の直線エッジは、文字面取りとはみなされない。

3.部品の実態によっては、上記の面取り数が12を超えることもある。例えば、板材に溝を切った場合、溝の両端が追加の外面取りとなり、元の面取りは溝によって複数の外面取りに分割されるが、溝や凹部の底の面取りは外面取りとしてカウントされない。

4.凹部の底にある面取りは、外側の面取りとはみなされない。

5.面取りは外側の面取りにのみ使用される。

6.図面が面取りの数を示している場合、面取りされた外縁の形状を図面に描く必要はない。これは、穴の縁やシャフトの端の面取り、肩の面取りにも適用される。

7.エッジは通常直角であるため、鋭角や鈍角を設計図に記すべきでない（90°を鋭角と言うべきではない）。

8.面取りには鋭角の外縁も含まれる。

9.設計図の曖昧さをなくすため、たとえ寸法が記されていなくても、余分な図が描かれることが多い。