치수 공차와 치수 기입 — 치수 허용차·공차역·직렬과 병렬·공차 누적 | 기계공작법 10.1
기계공작법Chapter 10 공차와 끼워맞춤 › Section 01
10.1 치수 공차와 치수 기입
치수 공차는 부품 가공에서 허용되는 가장 큰 치수와 가장 작은 치수의 차이. 호환성을 위해 오차의 한계를 미리 약속하며, 치수 기입 방식에 따라 공차 누적 여부가 갈림.
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01호환성과 치수 공차교재 208p
- 9.4 의 한계 게이지가 통과측·정지측으로 재던 「허용되는 범위」, 1.2 에서 한 번 나온 「허용되는 치수의 범위」가 바로 공차.
- 기계 부품은 대부분 단독이 아니라 다른 부품과 결합하여 조립. 원활한 작동과, 마모·파손된 부품을 같은 규격의 새 부품으로 갈아 끼우는 호환성이 필요.
- 치수 공차(dimensional tolerance)는 부품 가공에서 허용되는 가장 큰 치수와 가장 작은 치수의 차이. 아무리 정밀한 공작 기계로도 똑같은 치수의 부품을 무한정 만들 수 없으므로 기능에 문제가 없는 범위에서 오차의 한계를 미리 약속.
02치수 공차의 다섯 용어교재 208p
- 기준 치수는 공차 적용 전의 이론적인 기본 치수로 도면에 크게 적히는 치수. 허용 한계 치수는 가공된 부품이 가져도 되는 한계로 최대 허용 치수와 최소 허용 치수의 두 가지.
- 치수 허용차 = 허용 한계 치수 − 기준 치수. 최대 허용 치수 쪽이 위 치수 허용차, 최소 허용 치수 쪽이 아래 치수 허용차이며 기준 치수보다 작은 쪽이면 음(−)의 값.
- 치수 공차 = 최대 허용 치수 − 최소 허용 치수 = 위 치수 허용차 − 아래 치수 허용차로 언제나 양(+). 공차역은 두 한계 사이의 띠 모양 영역으로 폭(치수 공차)과 위치(기초가 되는 치수 허용차)로 결정.
- 구멍은 크게 파일수록 헐거워지고 축은 굵게 깎일수록 빡빡해지는 반대 방향. 그래서 기준 구멍은 공차역을 기준 치수보다 큰 쪽에, 기준 축은 작은 쪽에 배치.
「공차 ±0.1」과 치수 공차 0.2 mm
- 20 ± 0.1 에서 ±0.1 은 엄밀히 위·아래 치수 허용차이고 치수 공차는 (+0.1) − (−0.1) = 0.2 mm.
- 도면과 기출에서는 ±0.1 을 그대로 「공차 ±0.1」이라 부르는 일이 많음. ± 꼴로 물으면 ± 꼴로, 「치수 공차를 구하시오」처럼 값 하나를 요구하면 위 허용차에서 아래 허용차를 뺀 값으로 답함.
03직렬 치수 기입법과 병렬 치수 기입법교재 209p
- 치수 기입 방식은 부품의 최종 정밀도에 큰 영향. 여러 치수가 잇달아 배열되면 방식에 따라 공차가 쌓여 예상하지 못한 오차가 발생.
- 직렬 치수 기입법(chain dimensioning)은 치수를 나란히 이어 적는 방식으로 구간마다의 길이 관리에 편리. 기준면에서 멀어질수록 공차가 더해지는 공차 누적(tolerance stack-up)이 결정적 단점.
- 병렬 치수 기입법(parallel dimensioning)은 하나의 기준면(datum)에서 모든 치수를 직접 기입. 각 치수가 서로 독립이라 공차가 누적되지 않으며 정밀도가 필요한 부품에 주로 사용.
04누진·좌표 치수 기입법교재 210p
- 누진 치수 기입법은 기준면에 기점 기호(○)를 찍고 기준면에서 잰 길이를 하나의 치수선 위에 차례로 기입. 병렬처럼 공차가 쌓이지 않으면서 치수선이 하나로 줄어 도면이 간결.
- 좌표 치수 기입법은 같은 모양의 구멍이 여러 개일 때 기준점에서 잰 X·Y 좌표를 표로 정리. 치수선이 필요 없어 구멍이 많은 판재 도면에 사용.
| 기입법 | 공차 누적 | 쓰임 |
|---|---|---|
| 직렬 | 있음 | 누적이 문제 되지 않는 곳 |
| 병렬 | 없음 | 공차가 쌓이면 안 되는 정밀 부품 |
| 누진 | 없음 | 치수선 하나로 간결한 도면 |
- 네 가지 중 공차가 쌓이는 것은 직렬 치수 기입법뿐.
05공차 누적의 계산교재 211p
- 각각 ±0.1 mm 인 7·8·20 mm 를 직렬로 이으면 기준면에서 셋째 구멍 중심까지 35 ± 0.3 mm. 개별 공차의 세 배로 늘어난 최종 공차.
- 같은 자리를 병렬로 적으면 35 ± 0.1 mm 로 한 번에 지시되어 공차가 커지지 않음.
- 최종 치수를 요구 범위 안에 넣으려면 각 구간의 공차 = 최종 공차 ÷ 구간의 수. 최종 공차 ±0.15 mm 이면 세 구간 각각 ±0.05 mm.
- 구간이 늘어날수록 구간마다 필요한 정밀도가 가혹해지므로 조립에서 중요한 치수는 처음부터 기준면에서 직접 기입. 공차의 용어와 기입법을 봄 — 그 크기를 등급으로 정한 것이 다음 편 IT 기본 공차와 치수 허용차.
이 절의 핵심 정리
- 치수 공차는 호환성을 위해 허용되는 최대 치수와 최소 치수의 차이를 미리 약속한 것이다.
- 치수 허용차는 허용 한계 치수에서 기준 치수를 뺀 값이고, 치수 공차는 언제나 양의 값이다.
- ± 꼴로 물으면 ± 꼴로 답하고, 치수 공차 값 하나를 요구하면 위 허용차에서 아래 허용차를 뺀다.
- 직렬 치수 기입법은 공차가 누적되고, 병렬·누진·좌표 치수 기입법은 누적되지 않는다.
- ±0.1 mm 세 구간을 직렬로 이으면 최종 공차가 ±0.3 mm 가 되므로 중요한 치수는 기준면에서 직접 기입한다.
강의 자료10.1 치수 공차와 치수 기입
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1. 7.4-2 나사 가공용 공구와 보링 머신 (표지)
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