3-2-1 の位置決め原則と、締めてはいけない 3 か所

空間の剛体には 6 つの自由度があります。X・Y・Z 方向の並進 3 つと、各軸まわりの回転 3 つ。位置決めとは、この 6 つを 1 つずつ取り除く作業です。クランプはその状態を保つだけで、位置決めはしません。

1. 主基準面は 3 点。Z 方向の並進と、X・Y 軸まわりの回転を拘束し、自由度 3 つを取ります。3 点はできるだけ離し、囲む三角が大きいほど安定します。
2. 第二基準面は 2 点。Y 方向の並進と Z 軸まわりの回転、自由度 2 つを拘束します。
3. 第三基準面は 1 点。残る X 方向の並進を止めます。

3＋2＋1 で 6、ちょうど完全拘束です。支持点を 1 つ増やせば過拘束になります。4 点は完全でない平面に同時には当たらず、ワークは浮いてがたつき、置くたびに姿勢が変わります。剛性がどうしても必要なら、位置決めと固定を済ませてから当てる調整支持・フローティング支持を使います。

• 宙に浮いた部分を押さえない。クランプ力は真下の支持で受け止める必要があります。さもないとワークは曲がり、緩めると戻り、加工面が変形します。
• 加工面を押さえない。これから切り落とす部分も同様です。
• 切削力でワークを基準面から引き離さない。道具の進行方向は、ワークを基準へ押し付けるようにとります。

クランプ力はどれくらいか

クランプ力は、切削力による滑りや倒れを上回りつつ、ワークが変形する力を下回らなければなりません。薄肉・アルミ・樹脂は上限が低いため、1 点の力を上げるのではなくクランプ点数を増やすか、真空チャックや磁気治具で力を分散させるのが定石です。

治具の位置決め基準は、図面のデータム A・B・C に対応させるべきです。別の面で位置決めすれば、加工寸法にはデータム変換の誤差が乗ります。この誤差は公差幅の半分以上を平気で食います。