「はめあい」の種類を徹底解説!隙間が必要な場合と圧入する場合の使い分け


機械設計において、軸と穴を組み合わせる作業を「はめあい(Fit)」と呼びます。単に「入れる」といっても、その目的は「スルスルと動かしたいのか」「絶対に動かないように固定したいのか」によって全く異なります。

この「目的に合わせた組み合わせのルール」を体系化したのが「はめあい公差」です。ここでは、現場でよく使われる3つの分類と、それぞれの使い分けを解説します。

1. はめあいの3つの基本分類

はめあいは、穴と軸の寸法の関係によって、大きく3つに分類されます。

① すきまばめ(Clearance Fit)

常に隙間がある状態です。軸が穴の中を自由に動いたり、回転したりする場合に使われます。

  • 特徴: 組み立てが簡単。

  • 用途: 回転軸、摺動(しゅうどう)部など。

  • 代表例: H7/g6, H7/f7など。

② 中間ばめ(Transition Fit)

条件や製造のバラつきによって、隙間ができることもあれば、わずかに締まり(圧入状態)になることもある状態です。位置決めが重要で、かつ取り外しが必要な場合に使われます。

  • 特徴: 手や木槌で軽く叩いて組み立てる程度。

  • 用途: 位置決めが必要な部品、頻繁に取り外す部品など。

  • 代表例: H7/k6, H7/n6など。

③ しまりばめ(Interference Fit)

常に軸の方が穴より大きく、隙間がゼロ以下の状態です。「圧入(あつにゅう)」や「焼きばめ」を用いて無理やり押し込みます。

  • 特徴: 非常に強力に固定される。分解は困難。

  • 用途: 永久固定したい部品、回転を確実に伝えたい軸など。

  • 代表例: H7/p6, H7/s6など。

2. 隙間が必要か、圧入が必要か?の判断基準

設計において、どの「はめあい」を選ぶべきかは、その部品に「動作」が求められるか、「固定」が求められるかで決まります。

判断基準推奨される「はめあい」考え方
滑らかに回転させたいすきまばめ摩擦を減らすための油膜が必要
精密な位置決めが必要中間ばめガタつきを最小限に抑える
分解・整備の必要があるすきまばめ or 中間ばめ圧入すると分解時に部品が壊れる
強い衝撃に耐えたいしまりばめ緩みが発生しないように一体化する

3. 表記の読み方(H7/g6 など)

図面でよく見る「H7/g6」のような表記には、以下のルールがあります。

  • 大文字のアルファベット(H): 「穴」の許容差の種類。

  • 数字(7): 穴の「等級」(数字が小さいほど精度が高い)。

  • 小文字のアルファベット(g): 「軸」の許容差の種類。

  • 数字(6): 軸の「等級」。

基本は「穴基準(H7)」

設計では、穴の加工が一番難しいため、まず穴を「H7」という標準的な等級に固定し、軸のアルファベットを変えることで「すきま」や「しまり」を調整するのが一般的です。

4. 使い分けの注意点:コストと現場の負荷

はめあいを選択する際は、以下の点に注意してください。

  1. 高精度はコスト高: 「g6」や「n6」といった等級は、旋盤だけでなく研削盤などでの仕上げが必要です。必要以上に厳しい公差を指示すると、製造コストが跳ね上がります。

  2. 組み付けの工夫: しまりばめを採用する場合、常温での圧入が難しいことがあります。その場合は、穴を熱して広げる「焼きばめ」や、軸を冷やして縮める「冷やしばめ」という手法が必要になります。

  3. 温度変化の考慮: 機械は運転中に熱を持ちます。軸が熱膨張すると、最初はちょうど良かった隙間が消えて焼き付く(固着する)ことがあるため、熱膨張まで考慮した設計が必要です。

まとめ:はめあいは「動き」と「固定」の調整弁

「すきまばめ」は動きを助け、「しまりばめ」は力を伝えます。「中間ばめ」はそのバランスをとるためのものです。

設計図面でこれらの表記を見たとき、「なぜここにこの公差が指定されているのか?」を考えると、その部品がその機械でどのような役割(回転するのか、それともガッチリ固定されるのか)を担っているのかが見えてきます。



公差(こうさ)とは?製造現場の「許容範囲」をわかりやすく解説




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