공작물 관리 - 공차 분석

★ 공차 분석

 

1. 공작물의 치수변화 원인 

공작물 편차는 여러 가지 복합적인 요인에 의해서 공작물이 치수변화에 의해서 발생

한다.

(1) 공작기계 고유의 부정확도(기계자체의 오차) : 주축의 흔들림, 베어링의 틈새, 강성(변

형)등이 원인이다.

(2) 공구마모, 치핑(chipping), 파손, 재 연삭 등으로 치수변화의 원인이다.

(3) 재료변화(재료성분의 차이) : 주물의 경우 하드 스풋(hard spot)은 표면가공 중 공구

의 파손 및 마모의 원인이다.

(4) 인적 요소(human element) : 작업자의 불완전한 세팅 등 작업자의 개성 및 숙련되

지 않은 것도 관계가 있다.

(5) 우연에 의한 오차(온도 습도 환경의 영향) : 열팽창 등 원인파악 곤란한 경우이다.

 

2. 공작물 치수결정의 사용용어 

(1) 호칭치수(normal dimension) : 공차 개념이 없는 치수를 말하며 어떤 표준치수에

아주 가까운 근사 치수를 나타낸다.

(2) 기준 치수(basic dimension) : 정확한 이론치수를 나타낸다. 기준 치수는 제품의

제조할 때 허용치수와 공차가 있을 때 얻어질 수 있다.

(3) 허용치수(allowance) : 결합부품의 최대 재료 한계 사이드의 의도적인 치수차이다.

허용치수는 양수(+)이거나 음수(-)일 수도 있다.

ㄱ. 위 치수허용차 = 최대 허용 한계치수 -기준 치수

ㄴ. 아래 치수허용차 = 최소 허용 한계치수 -기준 치수

(4) 공차(tolerance) : 제품의 표시된 기준 치수로부터의 허용치수의 변화량이다.

(최대 허용 한계 치수-최소 허용 한계치수), (위 치수허용차-아래 치수허용차)

(5) 한계치수(limit of dimension) : 제품에 허용할 수 있는 최대 또는 최소치수이다.

(최대 허용 한계치수), (최소 허용 한계치수)

 

3. 공차의 표시법 

모든 부품의 치수는 공차와 함께 표시되고 그 중에 공차는 기준 치수에 대하여 양측

공차(bilateral tolerance)로 표시되거나, 편측 공차(unilateral tolerance)로 표시하여 나

타낸다.

 

(1) 편측 공차(unilateral tolerance)

한쪽 방향으로만 허용하는 치수이다, 기준 치수에서 +혹은 -방향으로 된 것을

말하고 양쪽으로 된 것은 아니다. 기능적인 결합표면에 적용한다.

(2) 양측 공차(bilateral tolerance)

양측 방향으로만 허용하는 치수, 기능적인 결합표면이 아닌 경우에 적용한다.

 

4. 선택조립의 문제 

요구되는 끼워 맞춤이 지나치게 엄격한 공차를 갖는 끼워 맞춤으로 공차가 작아서 호

환성제품의 생산이 아주 어려운 경우 선택 조립을 하는데, 이런 경우에 선택 조립만이

이 문제에 대한 경제적인 해결책이 될 수 있다. 선택 조립이 필요한 것은 결합부품 간

여러 가지 끼워 맞춤 정도가 생기므로 치수에 따라 검사하여 등급을 설정할 필요가 있

다. 그러므로 제품의 기능 유지가 가능하고 공차 누적 방지로 저렴한 비용이 든다.

 

(1) 헐거운 끼워 맞춤(Clearance fit) 

조립하였을 때 항상 틈새가 생기는 끼워 맞춤. 즉, 도시된 경우에 구멍의 공차 역

이 완전히 축의 공차 역이 위쪽에 있는 끼워 맞춤이다.

 

(2) 억지 끼워 맞춤(Transition fit) 

조립하였을 때 항상 죔새가 생기는 끼워 맞춤. 즉, 도시된 경우에 구멍의 공차 역

이 완전히 축의 공차 역이 아래쪽에 있는 끼워 맞춤이다.

 

(3) 중간 끼워 맞춤(Interference fit) 

조립하였을 때 구멍. 축의 실 치수에 따라 틈새 또는 죔새의 어느 것이나 되는 끼

워 맞춤. 즉, 도시된 경우에 구멍. 축의 공차 역이 완전히 또는 부분적으로 겹치는

끼워 맞춤이다.