銅の切削部品で現実的な公差はどこまでか
2026年9月21日
銅は柔らかく、熱を自らに取り込み、クランプ圧でたわみます。この3つはどれも厳しい公差の妨げになります。ここでは、何が現実的なのか、その理由、そして必要な箇所にお金が使われるよう図面に公差を入れる方法を説明します。
現実的な公差の目安
特定の加工会社の約束ではなく、材料としての代表値です。お客様の形状で保持できる公差は、見積を出す加工会社が確認します。
| 形状 | 純銅（C101、C110） | 快削銅（C145、C147） |
|---|---|---|
| 一般寸法 | ±0.1 mmなら余裕あり | ±0.05 mmなら余裕あり |
| 通常の注意で加工する形状 | ±0.025 mm | ±0.015 mm |
| 重要な1形状、仕上げパスあり | ±0.01 mm達成可能 | ±0.01 mm達成可能 |
| ±0.01 mmより厳しい | 専門対応、温度管理が必要 | 専門対応、温度管理が必要 |
| 加工面の平面度 | サイズと厚さによる、別途指示が必要 | 同左 |
この表について2つ補足します。1つの形状で達成できることは、すべての箇所で達成できることと同じではありません。また、行ごとのコストの差は大きくなります。
柔らかい金属が寸法から外れる理由
熱。 多くの金属では、切削熱のかなりの部分が切りくずと一緒に出ていきます。銅は熱を部品に取り込みます。銅の熱膨張は1度あたり1メートルにつき約17マイクロメートルなので、5度温まった200 mmの部品は、検査台の上にあるときより、温かい間は約17マイクロメートル長くなります。厳しい部品では、どう測るかと同じくらい、いつ測るかが重要です。
クランプ。 銅は、鋼なら問題にならない圧力で降伏します。しっかり固定できるほど強く締めた部品は変形し、その変形した状態で平らに加工され、外したときに元に戻って公差から外れることがあります。加工会社が生爪、スリーブ、真空プレート、軽い多点クランプを使うのはこのためで、それが段取り時間を増やす理由でもあります。
工具の押し付け力。 薄い壁や高い形状は、カッターから逃げるようにたわみます。工具がたわんだ箇所の壁は厚く残り、加工会社はそれを修正するためにスプリングパスを入れる必要があります。
応力の解放。 圧延板や引抜棒は内部応力を持っています。片側から多くの材料を削り取ると、その応力が部品を変形させます。平面度の要求が厳しい平板部品では、これがよくある原因で、対策は応力除去の工程を入れるか、段階的に加工することです。
検査にとっての意味
部品の公差が厳しい場合は、検査条件を想定に任せず、合意しておいてください。
- 部品は冷却して安定した後に測定するのか、その時間はどれくらいか？
- 室温は管理されているか、何度に管理されているか？
- どの形状を、どの頻度で、どの測定機器で検査するのか？
- 初品検査報告書は必要か、どの規格に準拠するのか？
銅部品の測定をめぐる争いは、たいてい温度をめぐる争いだったとわかります。図面に2行書いておけば防げます。
図面の公差の入れ方
習慣ではなく機能で公差を決める。 部品を見直し、実際に相手部品と合わさる、位置決めする、シールする寸法に印を付けます。そこに本当の公差を入れ、それ以外には普通公差を適用します。
普通公差の欄を正しく使う。 妥当な普通公差に厳しい寸法を3つ加えるほうが、例外なしに厳しい普通公差を指定するよりはるかに安く、加工会社にどこに注意を払うべきかも伝わります。
形状とサイズを分ける。 平面度、平行度、直角度は、寸法を合わせるのとは別の作業です。必要な箇所、通常は接触面やシール面にだけ指示してください。
形状の役割を書く。 「接触面、熱界面のため平面度重要」のような注記があれば、加工会社はそれを満たす安価な方法を提案できます。数値だけではそうはいきません。
材種を検討する。 より厳しい公差が必要で、用途が許すなら、純銅で同じ数値を保持させるより、快削銅に変更するほうが安いことがよくあります。C101、C110、テルル銅の比較をご覧ください。
めっきを忘れない。 電気めっきの層は厚さを加えます。寸法がめっき前かめっき後かを、毎回明記してください。
加工会社に聞くべき2つの質問
1つ目は、アルミニウムではなく純銅でどの公差を保持できるかです。加工会社は扱い慣れた材料で能力を答えがちで、銅はその材料ではありません。
2つ目は、どのように、何度で検査するかです。その答えで、この問題に以前ぶつかったことがあるかどうかがわかります。
同じ問題の形状面については、銅の切削部品の設計ルール（英語）で解説しています。
よくある質問
銅は加工中になぜ伸びるのですか？
銅は熱を切りくずと一緒に逃がさず、切削部から部品へ伝えます。さらに1度あたり1メートルにつき約17マイクロメートル膨張します。5度温まった200 mmの部品は、温かい間は約17マイクロメートル長くなります。
銅でプラスマイナス0.01 mmを保持できますか？
適した形状で、専用の仕上げパスと管理された検査を行えば可能です。部品のすべての寸法で、となると、妥当な価格では無理です。本当に必要な2つか3つの形状を選んでください。
材種によって得られる公差は変わりますか？
変わります。C145などの快削銅は工具と相性がよく、同じ価格帯で純銅のC101やC110より厳しい公差を無理なく保持します。