微細ミーリングと旋削における最小形状サイズ、工具、公差

Micropartz編集チーム · 公開 2026年10月26日

微細部品の設計では、通常のスケールには存在しない制約と向き合う必要があります。0.2 mmのエンドミルはしなり、5 μmのスピンドル振れは無視できず、バリが形状と同じ大きさになることもあります。このガイドでは、微細ミーリングと微細旋削における一般的な最小形状サイズ、工具サイズ、公差と、部品を加工可能に保つ設計ルールを紹介します。この分野が初めての方は、微細加工の発注ガイドから読み始めるのがおすすめです。

1 mm未満でルールが変わる理由

微細加工の限界を決めているのは、3つの物理的な効果です。

工具の剛性。 エンドミルの剛性は、直径のおよそ4乗に比例して低下します。直径が半分になると、工具の剛性は約16分の1になります。0.2 mmの工具は、2 mmの工具なら気にもならない力でたわみ、壁のテーパや形状の寸法不足として現れます。

最小切りくず厚さ。 どの切れ刃にも小さな丸みがあります。1刃あたりの切りくず量がその刃先の丸みと同程度の数ミクロンになると、工具はきれいに切れなくなり、押し込んでこするようになります。これにより仕上げ切削の細かさが制限され、バリが発生します。

振れと熱伸び。 6 mmの工具で5 μmの振れは軽微です。0.2 mmの工具では、1枚の刃が切削の大半を担い、早期に摩耗または折損することを意味します。スピンドルも暖まるにつれて数ミクロン伸びます。微細加工メーカーは、精密な焼きばめホルダやコレットホルダを使い、工具ごとに振れを確認し、重要な加工の前に暖機運転を行います。

一般的な最小形状サイズ

下の表は、微細加工メーカーでの一般的な量産上の限界です。専門メーカーはさらに先まで対応できますが、通常は費用が高くなります。

形状	量産での一般的な最小値	専門メーカーの限界	主な制約
ミーリング溝の幅	0.3 mm	約0.05 mm	工具径と深さ
内側コーナーの半径	0.1〜0.15 mm	約0.025 mm	工具の半径
あけられる穴	⌀0.2 mm	約⌀0.05 mm	ドリルの強度、切りくず排出
壁の厚さ(金属)	0.15 mm	約0.05 mm	たわみ、振動
壁の厚さ(樹脂)	0.3 mm	約0.15 mm	熱とクランプ
旋削径	⌀0.3 mm	短い長さで約⌀0.1 mm	たわみ、棒材の支持
ねじ	M0.8 / 0-80 UNF	M0.3	工具の形状、ゲージの入手性
部品全体の外形	1 mm	1 mm未満	取り扱いと工作物保持

特記のない限り金属での一般的な値であり、保証ではありません。最小形状0.3 mm、⌀0.2 mm以上の穴、0.15 mm以上の壁が、ほとんどのRFQで実用的な計画値です。

微細工具、深さ、アスペクト比

直径だけが問題ではありません。深さによって、その形状が現実的かどうかが決まります。

工具径	標準工具での一般的な最大深さ	一般的なスピンドル回転数
1.0 mm	3 mm	20,000〜40,000 rpm
0.5 mm	1.5 mm	30,000〜50,000 rpm
0.3 mm	0.6〜0.9 mm	40,000〜60,000 rpm
0.2 mm	0.3〜0.6 mm	40,000〜80,000 rpm
0.1 mm	0.15〜0.3 mm	60,000 rpm以上

金属での一般的な値です。ロングネック工具や特殊な加工方法で、送りを下げれば深さを延ばせます。

穴あけでは、同様の目安が深さと直径の比です。直径の約5倍までは日常的で、10倍はステップ送りのドリル加工で可能、それを超えると特殊なドリル、ガンドリル方式、放電加工が使われます。⌀0.2 mmで深さ2 mmの穴は、通常の量産の限界付近です。同じ穴で深さ5 mmになると、専門的な仕事になります。

微細ミーリングと旋削の公差

微細加工の公差は、3つの段階に分けて読むのが適切です。

段階	寸法公差	適用箇所	コストへの影響
一般	±0.02〜±0.05 mm	機能に関係しない形状	基準
量産での精密	±0.01 mm	寸法を指示するほとんどの形状	中程度
選定した形状	±0.005 mm	はめあい、基準、光学・流体の形状	追加切削と全数測定
専門	±0.002 mm以下	穴、フェルール、ゲージ部品	研削、ラッピング、恒温環境での作業

数値は一般的なもので、保証ではありません。

旋削はミーリングよりも直径を厳しく保てます。旋削径は主軸の回転によって生成されるためです。スイス型での加工では、直径±0.005 mmと軸のはめあいh5が日常的であることは、スイス型自動旋盤による加工のガイドで説明したとおりです。ミーリングでは、位置公差は機械の精度、温度、段取りに左右されるため、穴位置の±0.005 mmは、選定した形状の公差です。

表面仕上げも同じ考え方です。微細ミーリングした面ではRa 1.6 μmが一般的で、仕上げ切削ならRa 0.8 μmを達成できます。それより細かい面には、通常、研磨、ラッピング、電解研磨が加わります。

ISO 286では、3 mmを超え6 mm以下の寸法の標準公差は、IT5で5 μm、IT6で8 μm、IT7で12 μmです。これは便利な目安になります。ミーリング加工した形状にIT5を求めているなら、それは専門的な加工を求めていることになります。

微細部品を加工可能に保つ設計ルール

微細部品のコストの大半は、図面の段階で決まります。以下のルールは、DFMのフィードバックで繰り返し挙がるものです。

• 内側コーナーには半径を付ける。 ポケットの深さまで届く工具の半径以上にし、余裕を加えます。鋭い内側コーナーには放電加工が必要です。
• ポケットの深さは最小工具径の約3倍までにする。 それより深いポケットには、ロングネック工具、遅い送り、スクラップのリスクが伴います。
• 薄い壁を支える。 0.15 mmの壁は短くするか、加工中は材料で裏打ちされているようにします。背の高い薄い壁はびびります。
• 厳しい公差は機能が必要とする箇所だけにする。 それ以外には、ISO 2768か普通公差のブロックを使います。
• エッジの状態を定義する。 エッジをバリなしにするか、指定サイズに面取りするか、鋭いまま残すか、そしてどう検査するかを明記します。
• 測定できる基準を選ぶ。 微細部品は、通常の部品なら触れられる場所にプローブを当てられないことがよくあります。三次元測定機や画像測定機が届く旋削径や面に基準を置けば、あとでの揉め事が減ります。
• 穴の公差は機能で決める。 逃げ穴には、ノックピンのはめあいと同じ公差は必要ありません。

仮の例を挙げます。6061製の8 x 8 x 6 mmの光学マウントに、位置公差±0.005 mmの⌀0.4 mm穴が4つ、幅0.2 mm深さ1 mmの溝、鋭い内側コーナーがあるとします。DFMのフィードバックでは通常、溝を0.3 mmに広げるか深さを減らすこと、0.1 mmのコーナー半径を付けること、4つの穴のうち2つの位置を±0.01 mmに緩めることが提案されます。どの変更も、機能を損なわずにサイクルタイムと検査を減らします。

微細スケールでの工作物保持と取り扱い

形状の精度は、切削中に部品をどう保持するかで決まります。微細スケールでは、クランプが設計上の制約になります。

• クランプによる変形。 薄肉の5 mmのハウジングをバイスで固定すると、公差を超えて変形し、外すと元に戻ることがあります。メーカーは、ソフトジョー、専用治具、真空、低融点の接着剤などを使って、部品をやさしく保持します。
• 大きな素材からの加工。 多くの微細ミーリング部品は、大きな素材につながったまま加工され、最後の工程で切り離されます。部品の剛性は保たれますが、切り離した箇所に痕が残ります。痕が許される場所をメーカーに伝えてください。
• タブとフレーム。 1枚の板から複数の小さな部品をミーリングし、プラモデルのランナーのような小さなタブで保持することがあります。タブは取り除いて、その箇所を仕上げる必要があり、取り扱いが増えます。
• 部品の回収。 スイス型旋盤では、完成した部品は受け皿に落ちます。受け皿がないと、小さな部品は切りくずコンベヤの中で失われたり、落下で傷ついたりします。

保持方法	向いている部品	注意点
精密コレット	旋削部品と丸い部品	クランプした直径の跡
専用ソフトジョー	小さな角形部品	段取りコスト、締めすぎによる変形
真空治具	薄い平らな部品	保持力に限りがある、小径工具のみ
親素材に付けたまま保持	複雑な5軸の微細部品	切り離し箇所の痕
板にタブで保持	同じ平らな部品を多数	タブの除去と仕上げ

目安となる一般的な方法です。

発注者にとっては、2つの意味があります。クランプ痕、切り離しの痕、タブの残りが許されない面を明示してください。そして、メーカーが部品を保持するために平面やボスのような小さな形状の追加を求めることがあるのを受け入れてください。それによって、ほかの公差が満たしやすくなることがよくあります。

指示した形状を測定する

測定できない形状は、受け入れることができません。およそ0.5 mm未満の形状では、標準的な三次元測定機のスタイラスが入らないことがあり、接触力で薄い壁がたわむ可能性もあります。その場合は、画像測定機、測定顕微鏡、ピンゲージが代わりに使われます。微細部品の測定方法については、別のガイドで詳しく説明しています。ここでは、ルールは単純です。生産を始める前に、重要な形状すべてについて測定方法を合意しておいてください。

次のステップ

公差と材料のリファレンスで、図面を一般的な値と照らし合わせてください。準備ができたら、最小の形状と最も厳しい公差を明記してRFQを送信してください。Micropartzは、条件に合う最大3社の微細加工メーカーとマッチングし、24営業時間以内にご返信します。

よくあるご質問

参照した規格・資料

• ISO 286-1:2010, ISO code system for tolerances on linear sizes
• ASME Y14.5-2018, Dimensioning and Tolerancing
• Wikipedia: Engineering tolerance

このガイドの数値は、目安となる一般的な値です。実際の値は、図面、材料証明書、マッチングしたメーカーによって決まります。

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