同軸度とは、複数の円筒形状や穴・軸が、基準となる軸に対してどれだけ同じ中心軸上にあるかを管理する幾何公差です。

例えば、シャフトの外径部と別の外径部が同じ中心軸上にあるか、段付き軸の各段がずれていないか、ベアリング穴とシール穴の中心軸が一致しているかを確認する際に使われます。

同軸度は、回転部品、軸受部品、ピン穴、ブッシュ穴、スピンドル、ローラー、フランジなど、中心軸の一致が重要な部品で使われます。

■同軸度の基本情報

■同軸度の特徴

同軸度の特徴は、対象となる軸線が、基準軸とどれだけ一致しているかを評価することです。

円筒部の直径寸法が公差内であっても、中心軸がずれていれば、回転時に振れや偏心が発生します。同軸度は、このような「中心軸のズレ」を管理するための公差です。

同軸度は、幾何公差の中では位置公差に分類されます。対象形体そのものではなく、基準となるデータム軸に対する中心軸の位置関係を評価します。

■同軸度が必要な理由

同軸度が必要な理由は、軸同士や穴同士の中心ズレが、回転精度・組立精度・摺動性・寿命に大きく影響するためです。

例えば、段付きシャフトでベアリング部とギア取付部の同軸度が悪いと、回転時に振れが発生し、異音、振動、偏摩耗、寿命低下につながります。

また、ハウジング部品で複数のベアリング穴の同軸度が悪いと、軸がスムーズに通らず、組立不良や回転抵抗の増加が発生します。

■同軸度のメリット

■同軸度のデメリット・注意点

同軸度を厳しく指定すると、加工・測定の難易度が高くなります。

特に長尺シャフト、深穴加工、薄肉ハウジング、複数工程で加工する部品では、基準軸と対象軸を高精度に一致させることが難しくなります。

また、同軸度は中心軸を評価する公差であるため、測定には三次元測定機、真円度測定機、専用治具などが必要になる場合があります。簡易測定だけでは正確な評価が難しいことがあります。

■同軸度の主な用途

■同軸度と同心度の違い

現場では同軸度と同心度が混同されることがありますが、同軸度は「軸線の一致」を管理するため、円筒部品や回転部品では同軸度の方が実用的に使われることが多いです。

■同軸度と円周振れの違い

同軸度は、対象軸がデータム軸に対してどれだけ一致しているかを評価する公差です。

一方、円周振れは、データム軸を基準に部品を回転させたとき、外周面や端面がどれだけ振れるかを評価します。

回転機能を重視する部品では、同軸度よりも円周振れや全振れの方が実際の性能に近い評価になる場合があります。

■同軸度と位置度の違い

位置度は、穴や軸などの中心が、理論的に正しい位置からどれだけずれてよいかを管理する公差です。

同軸度は、対象軸がデータム軸と同じ軸上にあるかを管理します。つまり、同軸度は軸同士の位置関係を管理する公差であり、位置度は穴や軸の位置をより広く管理できる公差です。

近年の図面設計では、同軸度の代わりに位置度や振れ公差を使うケースもあります。測定性や機能要求に応じて使い分けることが重要です。

■同軸度で発生しやすい不良

同軸度に関係する不良には、偏心、芯ズレ、段付き軸のズレ、穴軸の傾き、回転振れ、片当たりがあります。

旋盤加工では、チャックのつかみ替え、芯押し不良、工具摩耗、ワークの曲がりによって同軸度が悪化することがあります。

穴加工では、下穴の曲がり、ボーリング工具のたわみ、加工機の芯ズレ、治具の位置決め不良によって、複数穴の軸が一致しない場合があります。

■同軸度の測定方法

同軸度の測定には、三次元測定機、真円度測定機、同軸度測定治具、ダイヤルゲージ、Vブロック、センター支持などが使われます。

高精度な評価では、データム軸と対象軸を測定し、その軸線同士のズレを算出します。三次元測定機を使えば、穴や外径の複数断面を測定して軸線を求めることができます。

簡易的には、基準軸でワークを支持し、対象外径の振れをダイヤルゲージで確認する方法もあります。ただし、この場合は真円度や表面状態の影響も含まれるため、厳密には円周振れに近い評価になります。

■同軸度の注意点

同軸度では、データム軸の設定が非常に重要です。

実際に回転する軸、ベアリングが入る穴、位置決めに使う円筒部など、機能上重要な軸をデータムに設定する必要があります。

また、同軸度は測定が難しい公差の一つです。図面で指定する場合は、加工業者や検査担当者がどのように測定するかを考慮することが重要です。

量産品や現場検査では、同軸度そのものよりも、振れ測定で管理した方が実用的な場合もあります。

■図面指示で注意すべきこと

図面で同軸度を指定する場合は、対象となる軸と基準となるデータム軸を明確にします。

例えば、段付きシャフトでは、ベアリングが入る外径をデータムAとし、別の外径部に対して同軸度を指定します。ハウジングでは、基準穴をデータムAとし、別の穴の同軸度を指定することがあります。

ただし、回転部品では、同軸度だけでは真円度や円筒度の影響を十分に管理できない場合があります。機能によっては、円周振れ、全振れ、円筒度、位置度との使い分けを検討します。

■まとめ

同軸度とは、複数の円筒形状や穴・軸が、基準軸に対してどれだけ同じ軸上にあるかを管理する幾何公差です。シャフト、段付き軸、ベアリング穴、ブッシュ穴、スピンドル、ローラーなどで使用されます。

同軸度が悪いと、回転振れ、偏摩耗、組立不良、軸受寿命低下、異音や振動につながる場合があります。

一方で、同軸度は測定が難しく、厳しい指定は加工・検査コストを高めます。高品質な部品設計では、機能上重要な軸をデータムに設定し、必要に応じて円周振れ、全振れ、位置度などと使い分けることが重要です。