공작물 관리 - 치수가감의 법칙/공차 환산/공차 관리도

★ 공작물 관리 - 치수가감의 법칙/공차 환산/공차 관리도 ★

 

▶ 치수가감의 법칙

 

제조공정 상에 공차 누적은 여러 가지 원인으로 나타나며 그것을 추적하는 것은 매우

어려운 일이다. 기계부품을 가공하거나 조립할 때 그 공차들은 어떤 원칙에 의해서

누적되어 지는데 이것은 치수를 가감했을 때는 공차의 누적을 반드시 고려해야 한다.

기본 원칙은 치수를 가감할 경우 공차는 반드시 더해져야 한다. 그것은 [그림 2-18(a)]

의 면A와 C사이의 치수를 구하기 위해서는 AB면 치수와 BC면 치수를 더해야 한다.

공차도 같이 더한다. 양쪽 방향의 한계치수를 고려하면 표면 A와 C사이의 치수 공차

는 0.08이 되는 것이다.

 

AB 치수 10±0.05

BC 치수 15±0.03

AC 치수 25±0.08 

 

만일 [그림 2-18(b)]와 같이 치수 공차로 표기 되면 AB치수는 10±0.11로 나타난다.

AC 치수 25±0.08

BC 치수 15±0.03

AB 치수 10±0.11 

 

▶ 공차 환산

 

기계설계 및 치공구 설계하는 과정에서 부품의 상호 조립관계를 고려하여 주어진 공

차는 일반적으로 구멍에 대해서는 동등 양측 공차를 편측공차로 거리의 누적공차를

방지하기 위해서는 편측공차를 동등 양측 공차로 바꾸어 나타내어야 능률적인 공차

환산이 되므로 실제적으로 효율적인 설계가 된다.

 

(1) 동등 양측 공차를 편측 공차로 변환 

예를 들어 동등 양측 공차 35.01±0.04의 치수를 편측 공차로 변환하면 다음과 같다.

1. a. 기준 치수에서 플러스(+)방향일 경우 아래 치수를 빼주고

35.01-0.04=34.97

b. 기준 치수에서 마이너스(-)방향일 경우 위 치수를 더해주고

35.01+0.04=35.05

3. a. 플러스(+)방향일 경우 (1)a의 치수에서 (2)의 치수를 위치수 공차로 한다.

34.97₀^+0.08

b. 마이너스(-)방향일 경우(1)b의 치수에서 (2)의 치수를 아래치수 공차로 한다.

35.05^0_-0.08

4. 도면으로 나타낼 때는 기준치수 35에서 계산하면

a. 마이너스(-)방향일 경우 :　35-35.05= +0.05

b. 플러스(+)방향일 경우 : 35-34.97= -0.03

그러므로 a를 위 치수로 b를 아래치수로 하면 35_-0.03^+0.05로 된다.

 

(2) 편측 공차를 동등 양측 공차로 변환 

예를 들어 편측 공차 35^_-0.03+0.05의 치수를 동등 양측 공차로 변환하면 다음과 같다.

1. 전체 공차량을 구한다.                         0.0.5+0.03=0.08

2. 구하여진 공차량을 2로 나눈다              0.08÷2=0.04

3. a. 상한 값에서 2로 나눈 공차를 뺀다     35.05-0.04=35.01

   b. 하한 값에서 2로 나눈 공차를 더한다  34.97+0.04=35.01

4. 3에서 구한 값을 기준값으로 하고,

   2의 값을 동등 양측 공차로 적용시킨다  35.01±0.04

 

▶ 공차 관리도

 

공차 도표란 전체 제조 공정에서 공작물의 가공이나 조립에서 치수 및 공차를 설정,

검토, 조정하여 어떻게 변하는가를 나타내는 방법이다. 이것은 부품의 초종치수를 규

제하기 위해서 공정상의 각 치수 공차를 검사 또는 분배하는 근거자료가 되는 것이

다. 공차 도표는 제품의 치수 문제를 검토하는데 사용되어 왔으며 조립 공정에도 유

용하게 이용된다. 제품의 제조과정에 있어 각 제조공정의 치수 및 공차를 합리적으로

부여하는 관리기법을 공차관리도라 한다.

 

1. 공차 도표의 모적 및 응용 

부품의 제조과정에서 공정치수 및 공차를 합리적으로 설정, 검토, 조정하는 데에 공

차관리도(공차 도표, 공차표)를 활용하는 것이 합리적이다. 공차 도표는 공정의 진행

과정에서 고작물의 치수나 공차가 설계자의 요구 되로 만족할 수 있는지 확인하는 중

간관리 시스템으로 부품의 치수와 공차를 설정, 검토, 조정하여 조립공정에서 발생

가능한 불합리한 요소를 사전에 제거하여 제조원가를 절감하여 최소비용으로 최대

양질의 제품생산 및 기능에 부합되는 제품설계에 주목적이 있다. 공차 도표의 이점은

다음과 같다.

(1) 공정설계기사가 가공에 앞서 부품의 도면(제품도)과 같이 만들어 질 수 있는가를

결정하는 참고자료가 되며 불량품을 사전에 방지하는데 유용하다.

(2) 효율적이고 합리적인 제조공정을 전개하는데 도움이 된다.

(3) 작업순서에 따른 각 공정에 적절한 가공 공차를 결정하는 방법을 제공해 준다.

(4) 매 공정마다 적절한 절삭량을 부여하고, 절삭량에 따라 적당한 공구를 결정하는

툴링(tooling)의 자료로 활용할 수 있다.

(5) 사용기계의 고유의 정밀도를 파악하였을 때, 부품의 원자재 규격을 결정 만족시

킬 수 있는지 여부를 나타내 준다.

(6) 제품도에서 제조규격이 비효율적으로 주어진 공차를 제품 설계 측과 협의하는 자

료가 된다.

(7) 공정 전개의 목적을 위하여 제품에 치수를 부여하는 방법에 대한 확인을 편리하게

해 나갈 수 있다.

(8) 공정 설계기사에게 제품이 최종작업까지 원하는 치수와 공차가 얻어질 수 있는가

를 결정하는데 도움이 된다.

(9) 복합공정의 실용성을 결정하는데 도움이 된다.(총형 공ㅇ구에 의한 가공이나 검사

게이지의 조합)

(10) 복잡한 형상의 제품을 제조하는 과정에서 발생될 수 있는 공정 간의 치수오차를

감소시키는 방법을 강구할 수 있다.

(11) 적당한 크기의 소재를 결정하고 주조품 및 단조품의 가공여유를 결정하는데 도

움이 된다.

(12) 공차 도표는 공정도와 함계 완전하고 정확한 공정 총괄을 작성하는데 큰 도움을

준다.

(13) 공통언어 및 의사전달이 확실하며 공정변경, 조합, 추가 검토가 용이하고 조립상

태에서 검토가 쉽다.

 

2. 공차 도표에 사용하는 기호와 용어 

공차 도표를 작성하는 경우에도 서로의 의사를 명확하게 전달하기 위하여 기호나 용

어를 약속한 것이 있다.

(1) 가공치수(Working Dimension) : 측정기준면과 가공면 사이으 치수, 작업자가 가공

하고자 하는 치수로 등가 양측 공차를 사용한다.

(2) 절삭량(Stock Removal) : 가공 전 치수에서 이번 공정 가공치수와의 차, 제거되는

량, 가공 전체 치수와 가공 후 치수의 차이를 말한다.

(3) 균형치수(Balance Dimension) : 절삭량을 계산하거나, 치수가 완성치수로 가공되

지 않았을 때 그부분의 공차와 가공치수를 결정하는데 활용되며, 누적 공차의 분

석이 용이하다.

(4) 결과치수(Resultant Dimension) : 공정의 가공에 의해 얻어지는 치수, 최종 공작물

상의 결과적인 치수를 말한다.

(5) 총 공차(Total Tolerance) : 공정과정에서 발생된 전체 절삭량의 변화량

 

[표2-1] 공차 도표에 사용되는 기호 예

 

 

 

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