제 11 장. 기하공차 - 치수공차 : 치수 (dimension) 의정밀도를규정하는공차 - 기하공차 : 부품을구성하는선, 면, 축선등의기하학적인형상 (geometry) 의정밀도를규정하는공차 ( 예 ) 진원도, 직각도, 동심도등 치수공차 어떠한제작자도이론적으로참값의치수를가진부품만을대량으로만들수없다. 기하공차 어떠한제작자도이론적으로완벽한형상을가진부품만을대량으로만들수없다.
11-1 치수공차와기하공차의독립적관계 - 치수공차와기하공차는서로독립이다. - 유리판의경우, 두께는보통공차로규제하지만, 앞판과뒷판의평행도는매우중요하므로, 필요하다면, 기하공차로규제한다. 즉, 밑면기준으로부품윗면의평행도는0.02 mm 이내로정밀하게규제되어있는반면, 부품의높이는 ± 0.1 mm 라는상대적으로낮은정밀도의치수공차로규제되어있다.
11-2 기하공차의중요성및의미 - 회전하는스핀들축 - 그림 (b) 는축회전시, 전단부흔들림의크기와관계되는주요부품을보여줌 기준치수 140 및 100에 H6/h5 치수공차부여 정밀급헐거운끼워맞춤 위치수공차선정과별도로스핀들축이회전할때흔들림의크기에영향을미치는요소가또있다
- 스핀들축의흔들림에영향을주는또다른요소 베어링하우징의외부 / 내부측면의직각도 축과내외부측면이 ( 오차에의해 ) 직각이아닌베어링하우징에베어링을끼우고, 베어링캡을볼트체결을통해서완전하게밀착조립을하였을경우 스핀들축이미세한변형을할수있어서스핀들축의흔들림이커짐
- 따라서, 베어링하우징에대한기하공차를규제해야한다. - 베어링하우징의모든부품에기하공차부여 입체도
부여된기하공차의의미 1 - 우선 A 라는기호가지시선을통해서지름 100mm 인원의치수보조선에까만삼각형기호로붙여져있다. 이것은 A 가 지름 100mm인원통의축선 이라는뜻이다. 입체도에서 A 가가리키는것을참조하면쉽게이해할수있다. -그림에서 0.002 숫자왼쪽에있는 원 기호가의미하는것은 A 로대표되는원통표면의진원도가 0.002mm가되어야한다는뜻이다. 입체도를보면좀더확실한실감을얻을수있을것이다. 원통안쪽면과바깥면각각한곳씩진원도규제가되어있다. 진원도 라는것은기하학적으로완벽한원에대해서얼마나벗어나있느냐를말한다. - 0.003 숫자왼쪽에있는 원 좌우에 평행선 이그어져있는기호가의미하는것은 A 로대표되는원통표면의원통도가 0.003mm가되어야한다는뜻이다. 입체도를참조하기바란다. 원통안쪽면과바깥면각각한곳씩원통도규제가되어있다. 원통도 라는것은기하학적으로완벽한원통에대해서얼마나벗어나있느냐를말한다.
부여된기하공차의의미 2-0.003 003 및 0.01 01 숫자왼쪽에있는 기호가의미하는것은이기호가지시하는면과축선 A 와의직각도가각각 0.003mm 및 0.01mm가되어야한다는뜻이다. 입체도에보면색깔이입혀진도넛모양의평면을 2개찾을수있다. 하나는안에있고, 하나는바깥에있다. 이도넛모양의평면과축선 A 와의직각도를규제하는것이다. 축선 A 에대해서직각도를 0.003mm로규제하는평면이하나더있는데, 입체도에서는숨어있어서보이지는않는다. 왜직각도를규제해야하는지는앞의슬라이드의그림 11-4 를이용해서설명하였다. 직각도 라는것은기준형체와직각인기하학적으로완벽한평면에서얼마나벗어나있느냐를말한다. - 0.003 숫자왼쪽에있는 동심원 기호가의미하는것은이기호가지시하는축선과축선 A 와의동축도가 0.003mm가되어야한다는뜻이다. 입체도에서축선 A 와떨어져있지만서로동일한직선위에있는것으로보이는또다른축선을찾아보기바란다. 동축도 라는것은하나의축선을기준으로다른축선이얼마나벗어나있는가를말한다.
11-3 기하공차와공차역 - 치수공차에서는위 / 아래치수허용차로구체적인허용범위를숫자로규정한다. - 실제제품의형상은이상적인형상과비교하면구불구불하고삐뚤삐뚤하다. 따라서점, 선, 면, 원, 축선등의실제형상은이상적인형상과비교하여오차가필연적임. 이때, 실제형상이이상적인형상에서벗어나오차가있더라도, 허용되는오차영역을 공차역 이라고하고, 공차역을대표하는값으로공차역의크기를숫자로규정한다. - 공차역은규정하고자하는부품의모서리를모두포함해야하며, 부품의모서리는공차역을넘어가지않는한공차역내부에서어떠한형상이나자세를가져도괜찮다.
11-4 기하공차의종류와기호
11-5 진직도 (straightness) - 물체형상의 ( 허용되는 ) 휘어진정도 - ( 그림 11-9) 투상면에평행하게임의의평면으로부품을절단하였을때, 그절단면에나타난부품의외형선이화살표방향으로 0.1mm 만큼떨어진 2개의평행한직선사이에있어야한다는것을의미 - ( 그림 11-10) φ50인원통의축선은 φ0.08 mm인원통을벗어나면안됨 축선가리킴
11-6 평면도 (flatness) - 진직도를확장한개념 - 즉, 부품의특정평면이완벽한평면으로부터어느정도이상벗어나면기능이나호환성에문제가되는경우에부여한다. 부품의평면이임의의거리만큼떨어진 2 개의평행한완벽한임의의평면사이에있어야한다는것을의미한다. 즉, 울퉁불퉁휘어진정도가 0.08 까지만허용된다는공차를나타냄
11-7 진원도 (roundness) - 부품의원의형태가진원 (true circle) 과비교하여 ( 허용되는 ) 찌그러진정도 - 즉, 축에직각인단면으로부품을절단하였을때그절단면에나타난부품의외형선이그림과같이반지름방향으로일정거리만큼떨어진 2 개의동심원사이에있어야한다는것을의미한다. - 이때, 2개의동심원은서로의반지름방향거리가가장작게나오도록설정한다.
11-8 원통도 (cylindricity) - 진원도를확장하면원통도가된다. - 원통형태의부품의원통면이완벽한원통면으로부터얼마나벗어나있는지를규정하는기하공차이다. - 원통도는그림과같이기입하며, 부품의원통면이반지름방향으로임의의거리만큼떨어진 2개의동축인원통면사이에있어야한다는것을의미한다.
11-9 윤곽도 (profile) - 자유곡선 (or 자유곡면 ) 에대한 선의윤곽도 (or 면의윤곽도 )
11-10 평행도 (parallelism) - 2 개의형체가서로평행해야하는경우에부여한다. - 2개의형체사이의상대적인자세를규정하기때문에, 1개의형체를기준으로다른형체의자세가어떻게되어있는지를따져야한다. - 여기서기준이되는형체를 데이텀 (datum) 이라고한다. 지름 20인원통의축선은데이텀 A와 밑면 ( 데이텀 A) 에대하여 완벽하게평행한축선을가진지름 윗면은평행도 0.01을만족 0.0303 mm 인원통안에있어야한다 해야한다 Datum A 기준이되는형체
11-11 직각도 (perpendicularity) - 2 개의형체가서로직각을유지해야하는경우에부여한다. - 직각도는각도단위가아니라길이단위로규정된다. - 실제 90도와비교하여 ( 허용되는 ) 벗어난정도
11-12 경사도 (angularity) - 직각도를임의의각도개념으로확장한것 공차 0.08 은각도가아니라두평행평면 ( 직선 ) 사이의거리이다.
11-13 위치도 (true position) - 부품이가지고있는점, 선및면의위치에대한정밀도. - 그림 11-24에서위치도기호가가리키는점은직선데이텀 A로부터참값 60 mm, 직선데이텀 B로부터참값 100 mm 떨어진정확한위치에있는점을중심으로하는지름 003mm 0.03 의원안에있어야한다. 참값
- 그림 11-26 (a) 에서위치도기호가가리키는구멍의축선은데이텀 A 위에있으면서, 데이텀 B로부터참값 85 mm, 데이텀 C로부터참값 100 mm 떨어진정확한위치를지나고, 데이텀 A에직각인직선을축선으로하는지름 0.08 mm인원통안에있어야한다. - 그림 11-26 (b) 에서위치도기호가가리키는 8개의지름 15H7 구멍들의축선은그림에서도시된것과같이참값 30 mm씩떨어진정확한위치를축선으로하는지름 0.0808 mm 인원통안에각각있어야한다.
11-14 동축도 (concentricity) - 전기모터와변속기의회전축의축선이서로편심이많이되어있으면동력전달과정에서회전이한번씩될때마다진동이일어나게된다. 따라서이러한편심량을규제하기위하여전기모터의축과변속기의회전축이고정되는커플링케이스의양쪽구멍을어느정도이상의편심이발생되지않도록제작하여야한다. 이때 동축도 라는기하공차를사용한다. 동축도기호가가리키는축선은데이텀 A-B 를축선으로하는지름 0.08 mm 인원통안에있어야한다.
11-15 대칭도 (symmetry) - 중심선이나중심면의자세를규정정도 - 대칭도기호가가리키는중심면, 즉양쪽에파져있는두평면들의중심면은축선데이텀A에대칭으로0.1mm 간격을갖는평행한2개의평면사이에있어야함 ( 왼쪽그림 ) - 키홈의가공오차관리 ( 오른쪽그림 )
11-16 흔들림공차 (run-out) - 회전축이회전할때반지름방향으로얼마나변하는지를규제하는것을흔들림공차 (run-out) 라고한다. 흔들림의양은인디케이터를사용하여간단히측정할수있다. - 흔들림의양은회전축바깥면의진원도와회전축중심의회전정밀도가복합적으로결합되어결정된다.
Example 해독가능? 축선 1 가리킴 ( 축선 1 을 A 라고지정 ) CNC 공작기계용주축의정삭가공공정도면예 축선 1 을기준으로직각도 0.01 인평면 3 축선 1 을기준으로직각도 0.005 인평면 2 축선 4 가리킴. 단, 축선 1 을기준으로동축도 0.012 ( 축선 4 를 B 라고지정 )