同心度と同軸度の違いとは？深孔加工での意味と測定方法をわかりやすく解説

同心度は「特定の断面における中心点のずれ」、同軸度は「部品の全長にわたる軸線のずれ」を評価する指標です。深孔加工では穴が深くなるほど軸線がずれやすいため、入口の断面だけでなく全長での同軸度の管理が品質を左右します。本記事では、2つの違いを定義・公差域・測定方法の観点から整理し、深孔加工で精度を確保するための考え方を解説します。

同心度（Concentricity）とは

同心度とは、丸棒などの断面において、基準となる中心（たとえば外周の中心）に対して、評価したい形体の中心（たとえば内部の穴の中心）がどれだけずれているかを表す指標です。評価の対象は「点」で、ある1つの断面での位置関係を見ます。

JIS（日本産業規格）の幾何公差では、同心度の公差域は、データム（基準として指定した形体）の中心点を中心とする直径tの円で表されます。評価したい中心点がこの円の中に収まっていれば合格です。公差域が直径で表されるため、中心のずれ量（偏心量）の2倍が評価値になる点に注意が必要です。

• 定義：丸棒の断面における、外周の中心と内部の穴の中心とのずれ
• 測定方法：丸棒を回転させながら、外周の中心と内部の穴の中心のずれを測定する
• 重要性：同心度が良好（ずれが小さい）だと、丸棒の重量バランスがよくなり、高速回転時の振動抑制につながる

同軸度（Coaxiality）とは

同軸度とは、丸棒の全長にわたって、基準となる軸線（たとえば外周の中心軸）に対して、評価したい軸線（たとえば内部の穴の中心軸）がどれだけずれているかを表す指標です。穴の軸線が基準軸から平行にずれている場合だけでなく、傾いている場合や途中で曲がっている場合も、同軸度は悪くなります。

JISの幾何公差では、同軸度の公差域は、データム軸直線と同じ軸をもつ直径tの円筒で表されます。評価したい軸線が、全長にわたってこの円筒の中に収まっていれば合格です。

• 定義：丸棒の全長にわたる、外周の中心軸と内部の穴の中心軸との位置と傾きのずれ
• 測定方法：複数の断面で同心度を測定し、軸方向での変化を評価する
• 重要性：同軸度が良好だと、長尺部品の組立精度や動力伝達効率の向上につながる

図面記号はどちらも「◎」

同心度と同軸度は、図面上ではどちらも同じ記号「◎」で指示されます。中心点に対する指示であれば同心度、軸線に対する指示であれば同軸度として区別します。図面を読むときは、記号だけでなく、どの形体に対して指示されているかを確認することが大切です。

同心度と同軸度の主な違い

2つの指標の違いを表にまとめます。最も大きな違いは評価範囲で、同心度は特定の断面、同軸度は部品全体を評価します。

影響要因や重要な場面はあくまで一般的な傾向です。実際にどちらで管理するかは、部品の機能と図面の指示にもとづいて判断します。

深孔加工で同軸度が重要になる理由

深孔加工では、穴が深くなるほど工具のたわみや振れの影響を受けやすく、穴の軸線が少しずつずれていく「穴曲がり」が起こることがあります。入口付近の断面では同心度が良好でも、奥へ進むにつれて外周との位置関係がずれていれば、部品全体としての同軸度は悪くなります。

そのため、丸棒の中心に長い穴をあける部品では、1つの断面の同心度だけでなく、全長にわたる同軸度を評価することが重要です。L/D（穴の深さを穴径で割った値）が大きい深穴ほど、この傾向は強くなります。高L/Dの深穴加工で起こりやすい課題と対策は、L/D比が高い深穴加工の課題と解決策で詳しく解説しています。

同軸度を確保するための考え方

• まっすぐな穴を加工する：同軸度は穴の真直度（まっすぐさ）に大きく左右されます。深孔加工には、工具内部からクーラント（切削油剤）を送り、切りくずを排出しながらまっすぐな穴をあけられるガンドリルが使われます。
• 内外径の基準をそろえる：穴と外径を別々の基準で加工すると、それぞれの軸線がずれやすくなります。一般に、穴を加工した後にその穴を基準として外径を仕上げるなど、内外径の加工基準をそろえることで同軸度を確保しやすくなります。
• 測定で確かめる：1つの断面だけでなく、複数の断面で測定して軸方向の変化を確認します。

同心度・同軸度の測定方法と主な測定機

同心度・同軸度をはじめとする穴の精度は、目的に応じて複数の測定機を組み合わせて評価します。断面や軸方向の形状は真円度測定機、部品全体の寸法や位置関係は三次元測定機、穴の内面の品質は表面粗さ測定機というように、測定項目に合った機器を使い分けます。

真円度測定機による評価の流れ

真円度測定機では、ワークを回転テーブルに載せて回転させ、検出器で外周や穴の内面の形状を測ります。外周から求めた中心を基準に、穴の中心がどれだけずれているかを算出すれば同心度を評価できます。さらに複数の高さで同じ測定を行い、中心の位置の変化を見ることで同軸度を評価できます。

表面粗さもあわせて確認する

深孔の品質は、位置や形状の精度だけでなく、穴の内面の粗さでも評価されます。表面粗さの代表的な指標であるRaやRzの意味は、表面粗さRaとは？Rz・Rsとの違いや測定方法を解説で紹介しています。

ハイタックの測定設備

ハイタックでは、同心度と同軸度を含むさまざまな精度項目を評価するため、次の測定機を使用しています。

これらの測定機を組み合わせて使用することで、同心度と同軸度を含むさまざまな精度項目を総合的に評価し、深孔加工の品質を確認しています。

ハイタックの深孔加工と品質への取り組み

株式会社ハイタックは、ガンドリルマシンの製造販売と深穴の受託加工を行うメーカーです。対応穴径はφ0.5〜30mmで、φ1.0mmで深さ400mm（L/D 400）という世界初の深孔加工を実現しています。長さ3,000mmの長尺深孔加工にも対応し、試作1本から量産まで承っています。

• 小径（φ3mm未満）に特化したガンドリルマシンを国内で製造している唯一のメーカー
• 自社製ガンドリルマシン35台、1,000種類以上の工具を保有
• 外形加工・ホーニング加工まで内外径一貫で対応
• ISO 9001:2015 認証取得、医療機器製造業登録

同心度・同軸度が求められる部品では、深孔と外径の加工を一貫して行えることが、加工基準をそろえるうえで役立ちます。外径の仕上げについては外形加工、品質管理の取り組みについては検査・品質管理のページもご覧ください。

よくある質問

同心度と同軸度のいちばんの違いは何ですか？

評価する範囲が違います。同心度は特定の断面における中心点のずれを、同軸度は部品の全長にわたる軸線のずれを評価します。図面記号はどちらも「◎」で、中心点に対する指示か軸線に対する指示かで区別します。

深孔加工ではどちらを重視すべきですか？

丸棒に長い穴をあける部品では、穴が深くなるほど軸線がずれやすいため、全長にわたる同軸度の管理が特に重要です。一方、短い部品や特定の断面での位置関係が重要な部品では、同心度で管理することもあります。最終的には部品の機能と図面の指示にもとづいて判断します。

同軸度はどのように測定しますか？

複数の断面で同心度を測定し、軸方向での中心の変化を評価するのが基本です。真円度測定機で高さを変えながら測定する方法や、三次元測定機で各部の座標から位置関係を評価する方法があり、部品の形状や求める精度に応じて使い分けます。

まとめ

同心度は特定の断面での中心点のずれ、同軸度は全長にわたる軸線のずれを評価する指標です。深孔加工では、穴が深くなるほど軸線がずれやすいため、とくに同軸度の管理が品質を左右します。2つの違いを正しく理解し、適切な測定機で評価することが、高精度な機械部品づくりの基本です。

深孔の同軸度や内外径の精度でお困りの際は、お問い合わせページからハイタックへお気軽にご相談ください。