樹脂の切削加工を発注するとき——素材の指定、測る温度（JIS K 7100）、穴の縮みと溶着

削り出しにするか、成形にするか

JIS K 6900（プラスチック－用語）は、機械加工を「穴あけ，研削，フライス削り，打抜き，ルータ加工，サンディング，のこ引き，ねじ立て及びねじ切りのような加工操作」と定義している^[5]。この記事で扱うのは、このうち板や丸棒などの素材から部品を削り出して買う場合である。

樹脂の切削加工が必要になる理由として、1960 年の高分子学会誌の解説は、成形品は相当多量につくらない限り高価であることと、成形や積層のままでは使う目的に応じた精度が出ないことを挙げている^[1]。いまでもこの二つは発注の判断の基準になる。数量が少ない試作や補修部品、金型をつくるほどの数がない部品は削り出し、数量が多く形が決まった部品は成形、というのがおおよその分かれ目である。射出成形品の寸法の決め方は樹脂成形品の寸法公差の決め方で扱った。

削り出しの部品を成形品に切り替えるときは、同じ材料名でも別の部品になると考える。素材の板や丸棒と、射出成形の材料とでは、製法も、同じ名前の材料のグレードも違うことがある。材料ごとの違いの例として、MC ナイロンと射出成形の PA66 の違いはMC ナイロンと PA66 の選び方で扱った。

素材を、種類と形と規格で指定する

図面の材質欄に「POM」「アクリル」とだけ書くと、仕入先は手に入る素材で削る。素材の種類と形（板・丸棒・パイプ）、製法（押出・キャスト・圧縮成形など）、規格やメーカーのグレードまで書かないと、同じ図面で別の材料の部品が届きうる。材料ごとの指定は、次の記事で扱った。

1. 板の規格がある材料
アクリル板はアクリル板（PMMA）の発注、塩ビ板は塩ビ板（硬質 PVC）の発注、ポリカーボネート板はポリカーボネート部品の発注、フェノール樹脂の積層板はフェノール樹脂（ベークライト）部品の発注にある。

2. 削り出しが多いエンジニアリングプラスチック
POM、PTFE、PEEK、超高分子量ポリエチレンの記事に、それぞれの材料の注意点をまとめた。

ここで押さえておきたいのは、素材の規格が保証するのは素材（板や棒）の性質と寸法で、削った部品の寸法ではないということである。たとえばフェノール樹脂の積層板では、規格の厚さの許容差やそり率は素材の板についての規定である（先のフェノール樹脂の記事で扱った）。削った部品の寸法は、図面と発注書で別に決める。

削った樹脂は、戻る・熱を持つ・溶ける

先の 1960 年の解説は、樹脂の切削で金属と違って現れる現象を整理している^[1]。発注で効くのは次の三つである。

1. 弾性で戻る量が大きい
工具の刃先の前と下の材料は大きく弾性変形し、切削の力から解放されたあとで変形の大部分が戻る。この影響として、工具の逃げ面の摩耗が大きくなることと加工精度の低下が挙げられ、穴あけした穴の径が使ったドリルより小さめになることや、切断した材料がのこを挟みつけることは、実際の作業でよく認められる現象だとされている^[1]。

2. 熱がこもる
樹脂は鋼に比べて熱伝導率がはるかに小さく、熱膨張係数は約 2〜5 倍である。発生した熱が加工物の中に逃げず、表面の温度が上がりやすい。熱膨張で工具を締めつけるように働くので、のこ切断や穴あけではさらに温度が上がる^[1]。

3. 熱で傷む
工具の形や条件が合わないと、熱硬化性の樹脂では面の焦げや変色が、熱可塑性の樹脂では変色や溶けてくっつく現象が起きる。水をかけて冷やしながら切断すると、切断面の変質がほとんど見られなかった例が示されている^[1]。

1964 年の精密工学の研究も、金属用のドリルで樹脂に穴をあけると、熱の影響で切りくずが仕上げ面に溶着し、き裂や真円度の狂いが出ると書いている^[2]。この研究は樹脂用に刃の形を工夫したドリルを試作し、切削の温度が比較的低く仕上げ面がよいことを報告している^[2]。

ここから発注で言えることは、工具と条件の選び方が仕上がりに直結するということである。工具を指定する必要はないが、仕上がりの基準（溶着・白化・焦げ・き裂がないこと）は図面か仕様書に書き、樹脂の切削に慣れた仕入先を選ぶ。

寸法は、測る状態まで決める

JIS B 0405 は使えるが、測る状態は別に決める

JIS B 0405（普通公差）は、金属の除去加工または板金成形によって製作した部品の寸法に適用する規格で、備考で、これらの公差は金属以外の材料に適用してもよいとしている^[3]。削り出しの樹脂部品に「普通公差 JIS B 0405 中級」と書くこと自体は、規格の枠内である。等級の選び方は普通公差（JIS B 0405）の等級指定で扱った。

問題は、樹脂の寸法が温度と湿度で動くことである。熱膨張が鋼の数倍あり^[1]、材料によっては水を吸って寸法が変わる。仕入先の工場と受入の検査室で温度が違えば、同じ部品でも測った値が違う。そこで、どの温度・湿度で測るかを決めておく。JIS K 7100（プラスチック－状態調節及び試験のための標準雰囲気）は、特に規定がない場合の標準雰囲気を温度 23 ℃・相対湿度 50 % とし、温度と湿度の許容差の違う級を定めている^[4]。

規格は、関連する規格に状態調節の時間がない場合、雰囲気 23/50 なら 88 時間以上、18〜28 ℃ の周囲温度なら 4 時間以上置くとしている^[4]。厚い部品や吸水しやすい材料では、この時間で平衡に達しないこともある。精度が要る寸法は、「どの雰囲気で、何時間置いてから測るか」を図面か仕様書に書く。吸水で寸法が動く材料の判定の状態の決め方は、先の MC ナイロンの記事で扱った。

公差そのものは、損失から決める

JIS K 7109（プラスチックの寸法許容差の決め方）は、表から公差を引く規格ではなく、寸法が外れたときに使う側・組み立てる側で生じる損失を見積もって許容差を計算し、加工能力と計測能力が足りるかを検討する手順を定めている^[6]。能力が足りなければ改善を検討し、改善が不可能で許容差が満たされない場合には全数検査をする、としている^[6]。樹脂の削り出しで厳しい公差を付けるときは、仕入先に「その公差を、その測る状態で、安定して出せるか・測れるか」を見積の段階で回答させる。

穴とはめ合いは、測り方まで書く

ドリルであけた穴がドリルより小さめになることがある^[1]ので、穴の径に公差を付けるなら、何で測るか（ピンゲージ・内側マイクロメータ・三次元測定機など）と、加工後どれだけ置いてから測るかを書く。ピンゲージで合否を見る場合の考え方はピンゲージと限界ゲージで扱った。軸受のブッシュのように、はめ合いで機能が決まる部品は、どの状態の寸法を狙うかで加工の寸法そのものが変わる。これは発注側の設計の判断で、仕入先に任せない。

樹脂のような柔らかい材料に強いねじ穴をつくることは、インサートを使う代表的な理由とされている。樹脂に直接ねじを立てるか、インサートを入れるかの判断と指定はねじ穴とインサートの図面指示と受入で扱った。

使ってはいけない条件——冷却に使う液と、洗う液

加工の熱を抑えるには冷却が効く^[1]。ところが、樹脂によっては、切削に使う液や洗浄に使う溶剤が付いた状態で応力がかかると、あとから細かいひびが入る（環境応力割れ）。ポリカーボネートやアクリルはこの割れが起きやすい材料として知られ、それぞれの記事で原因の例を挙げた（ポリカーボネート・アクリル）。削った部品は加工の残留応力を持った状態で届くので、組み立てたあとで割れが出ることもある。

そこで、割れやすい材料の部品では、切削に使う液と洗浄に使う液を仕入先の判断に任せず、材料に合うものを使うこと、使う液を変えるときは連絡することを仕様に書く。部品の清浄度（付いていてよい異物や油の程度）を決める場合は部品の清浄度を仕入先に指定するを参照してほしい。

図面・発注書に書くこと

ここまでを、発注書と図面に書く項目にまとめる（発注側の進め方の提案である）。

1. 素材
材料名、規格またはメーカーとグレード、素材の形と製法（板・丸棒、押出・キャストなど）。代替の素材にするときは事前承認を要すること。

2. 寸法と測る状態
普通公差の等級、機能に効く寸法の個別の公差、測る雰囲気（JIS K 7100 の表し方など）と置く時間。

3. 穴・はめ合い・ねじ
穴の径の測り方、はめ合いの狙う状態、ねじを直接立てるかインサートにするか。

4. 削った面の状態
溶着・白化・焦げ・き裂がないこと、表面粗さの指定（表面粗さの指定と測定条件）、エッジとバリの扱い（図面のエッジ・バリ・面取り指示）。

5. 使う液と梱包
割れやすい材料では切削液と洗浄液、傷つきやすい材料では梱包の方法。

受け入れるときに確かめること

1. 素材の証明
素材の材料名とグレードが注文どおりかを、素材の証明書やラベルで確かめる。

2. 寸法
決めた雰囲気と時間で測る。仕入先の測定値と受入の測定値が合わないときは、まず測った状態（温度・置いた時間）が同じかを確かめる。

3. 面とエッジ
穴の内面や切断面の溶着・白化・き裂、バリを見る。透明な材料では、細かいひびが光にかざすと見えることがある。

よくある質問

樹脂の削り出し部品の穴が、図面より小さく測られました

樹脂は削ったあとに弾性で戻る量が大きく、穴が使ったドリルより小さめになることは実際によく見られる^[1]。加えて、温度と湿度でも寸法が動く。まず仕入先と受入で、測った雰囲気・置いた時間・測り方が同じかを確かめる。同じ条件で外れているなら、加工の条件（工具・送り・仕上げの工程）を仕入先と見直す。

金属の切削品の図面を、そのまま樹脂の部品に使ってもよいですか

形と寸法はそのまま使えることが多いが、材料の指定、測る状態、穴やはめ合いの測り方、削った面の状態の基準は書き足す。JIS B 0405 の普通公差は金属以外にも適用してよいとされているが^[3]、樹脂の寸法は温度で動くので、測る状態を決めないと合否が決まらない。

数量が増えてきたので、成形品に切り替えたいのですが

成形品は相当多量でない限り高価になる、というのが削り出しが選ばれる理由の一つである^[1]。数量と金型の費用を比べて判断する。切り替えるときは、材料のグレード、寸法の決め方（成形収縮を含む）、外観の基準が変わるので、別の部品として試作と承認をやり直す。

まとめ

樹脂の削り出し部品は、金属の切削品と同じ図面の書き方では足りない。素材を種類・形・製法・グレードで指定し、素材の規格は素材の性質と寸法の保証であって、削った部品の寸法ではないことを押さえる。樹脂は削ったあとに弾性で戻り、熱がこもって溶けやすく、金属用のドリルでは溶着・き裂・真円度の狂いが出ることがある。JIS B 0405 は使えるが、寸法は温度と湿度で動くので、JIS K 7100 の標準雰囲気などで測る状態を決め、公差は JIS K 7109 の考え方で機能と損失から決める。割れやすい材料では、切削液と洗浄液を仕入先任せにしない。

同じ束では、インサート成形、二色成形、樹脂の押出成形（異形押出）、樹脂金型の鋼材（NAK80・HPM）の発注も扱う。

出典・参考資料

1. 小林昭「プラスチックスの切削加工上の問題点」高分子 9 巻 3 号（高分子学会／1960 年 2 月）
2. 鴨川昭夫「プラスチックの穴あけに関する研究」精密機械 30 巻 349 号（精密工学会／1964 年 2 月）
3. JIS B 0405:1991 普通公差－第 1 部：個々に公差の指示がない長さ寸法及び角度寸法に対する公差（日本産業標準調査会 JIS 検索で閲覧／1991 年 2 月 1 日改正・2025 年 6 月 20 日確認）
4. JIS K 7100:1999 プラスチック－状態調節及び試験のための標準雰囲気（日本産業標準調査会 JIS 検索で閲覧／1999 年 7 月 20 日改正・2023 年 10 月 20 日確認）
5. JIS K 6900:1994 プラスチック－用語（日本産業標準調査会 JIS 検索で閲覧／1994 年 1 月 1 日改正・2025 年 10 月 20 日確認）
6. JIS K 7109:1986 プラスチックの寸法許容差の決め方（日本産業標準調査会 JIS 検索で閲覧／1986 年 3 月 1 日制定・2023 年 10 月 20 日確認）

WHITE PAPER

この記事の理解を深める
無料ホワイトペーパーをプレゼント

製造業の現場で使える実務資料（PDF）を無料でお届けします。"こんな資料が届きます" ↓ 下のボタンからどうぞ。

🔒 全文は無料ダウンロードで