기계 제도 (형상공차, 맞춤공차, 표면거칠기) (*퍼온글입니다)

1. 기하 공차 시스템 (GD &T)   특성 KS B 0608 ANSI Y14.5M ISO/R 1101  진직도 (Straightness)  — — —  평면도 (Flatness)        경사도 (Angularity) ∠  ∠  ∠  직각도 (Perpendicularity, Squareness)  ⊥  ⊥  ⊥  평행도 (Parallelism) //  //  //  동심도 (Concentricity), 동축도 (Coaxiality) ◎ ◎ ◎  위치도 (Position)        진원도 (Circularity, Roundness) ○ ○ ○  대칭도 (Symmetry)   없음     선의 윤곽도 (Profile of a Line)        면의 윤곽도 (Profile of a Surface)        원주 흔들림 (Circular Runout)        온 흔들림 (Total Runout)        원통도 (Cylindricity)        데이텀 형체 (Datum Feature)        최대실체상태 (Maximum Material Condition)        최소실체상태 (Least Material Condition) 없음   없음  형체치수무관계 (Regardless of Feature Size) 없음 1992년 폐지 없음  데이텀 표적 (Datum Target)        돌출 공차역 (Projected Tolerance Zone) ⓟ ⓟ ⓟ      1.1.3 공차의 종류   공차 구분 공차 설명 및 적용 치수 공차   - 2차원적 규제   - 길이, 두께, 높이, 직경 등 형상 공차   - 3차원적 규제   - 진직도 / 평면도 / 진원도 / 원통도 / 윤곽도   - 단독 형체에 적용 자세 공차   - 3차원적 규제   - 직각도 / 평행도 / 경사도 / 윤곽도 등   - 관련 형체에 적용 위치 공차   - 3차원적 규제   - 위치도, 대칭도, 동심도   - 축선 또는 중심면을 갖는 사이즈 형체에 적용 흔들림 공차   - 형상 공차와 위치 공차 복합 부품 형체 상의 원주 흔들림   구분 설명 비고 헐거운 끼워 맞춤 Clearance Fit - 항상 틈새가 생기는 끼워 맞춤 - 구멍의 최소 허용 치수 >축의 최대 허용 치수 - MMC 적용 가능 중간 끼워 맞춤 Transition Fit - 구멍과 축의 실제 치수에 따라 틈새가 생길 수도   있고, 죔새가 생길 수도 있는 끼워 맞춤   억지 끼워 맞춤 Interference Fit - 항상 죔새가 생기는 끼워 맞춤 - 구멍의 최대 허용 치수 <축의 최소 허용 치수       ③ 구멍 기준식 / 축 기준식 끼워 맞춤   ◆ 구멍 기준식 일정한 공차를 가진 기준 구멍을 정하고, 여기에 결합되는 상대방 축의 직경을 크거나 작게 한 여러 가지 조합으로 적용하는 끼워 맞춤 방식을 말한다. 구멍 기준식의 구멍의 기호는 A에서 Z까지의 영문 대문자로 표시한다. 단, 다른 문자와 혼동하기 쉬운 I, L, O, Q, W 는 사용하지 않는다. 일반적으로 구멍 가공이 축에 비해 어려우므로 현장에서는 주로 구멍 기준식이 사용된다.    ◆ 축 기준식 구멍 기준식과 반대로 일정한 공차를 가진 기준 축을 정하고 여기에 결합되는 상대방 구멍의 직경을 크거나 작게 한 여러 가지 조합으로 적용하는 끼워 맞춤 방식을 말한다. 축 기준식의 축의 기호는 a에서 z까지의 영문 소문자로 표시한다. 단, 다른 문자와 혼동하기 쉬운 i, l, o, q, w 는 사용하지 않는다. 전동축과 같이 한 개의 축에 여러 종류의 구멍을 가진 부품을 결합시킬 때 적용된다.    ④ 상용하는 끼워 맞춤    ◆ 상용하는 구멍 기준 끼워 맞춤   기준 구멍 축의 종류와 등급 헐거운 끼워 맞춤 중간 끼워 맞춤 억지 끼워 맞춤 H 6           g5 h5 js5 k5 m5                         f6 g6 h6 js6 k6 m6   n6 p6           H 7         f6 g6 h6 js6 k6 m6 n6   p6 r6 s6 t6 u6 x6       e7 f7   h7 js7                     H 8         f7   h7                             e8 f8   h8                           d9 e9                             H 9     d8 e8     h8                         c9 d9 e9     h9                       H 10 b9 c9 d9                               비고) 1.치수에 따라 예외가 있을 수 있음.          2. 끼워 맞춤 구멍 치수 허용차는 KS B 0401 참조   ◆ 상용하는 축 기준 끼워 맞춤   기준 축 구멍의 종류와 등급 헐거운 끼워 맞춤 중간 끼워 맞춤 억지 끼워 맞춤 h 5             H6 JS6 K6 M6   N6 P6           h 6         F6 G6 H6 JS6 K6 M6 N6   P6                   F7 G7 H7 JS7 K7 M7 N7   P7 R7 S7 T7 U7 X7 h 7       E7 F7   H7                               F8   H8                       h 8     D8 E8 F8   H8                           D9 E9     H9                       h 9     D8 E8     H8                         C9 D9 E9     H9                       B10 C10 D10                               비고) 1. 치수에 따라 예외가 있을 수 있음.          2. 끼워 맞춤 축 치수 허용차는 KS B 0401 참조   ◆ 구멍과 축 조합 끼워 맞춤 표시법 구멍 기준식, 축 기준식 관계없이 구멍을 나타내는 기호를 앞에 적어준다. 예) φ 20 H7g6, φ 20 H7/g6 등     ⑤ 강제 끼워 맞춤 방식 구분 죔새가 있는 억지 또는 중간 끼워 맞춤의 결합 방법은 크게 아래의 3가지로 구분할 수 있다.   구분 설명 비고   Forced Fits  - 외력을 가해 결합     Expansion Fits  - 축을 냉각해 수축시켜 결합     Shrinkage Fits  - 구멍을 열로 팽창시켜 결합     ◆ 외력을 가해 결합시키는 방법 (Forced Fits) 유압, 공압 또는 망치를 이용한 물리적 타격 등의 방법으로 외력을 가해 조립하는 방법이다. 최대 죔새(구멍의 최소 허용치수와 축 최대 허용치수의 차이값)는 일반적으로 직경의 0.002배 수준으로 하되, 직경이 커질수록 줄일 필요가 있다.   예) 직경 50 mm 일 경우 : 허용 최대 죔새 0.1 mm        직경 200 mm 일 경우 : 허용 최대 죔새 0.25 mm 조립에 필요한 압력은 접촉 표면적과 죔새에 비례하며, 재질에 영향을 받는다. 주로 소형의 핀 조립 등에 적용된다.   ◆ 축을 냉각해 수축시켜 결합하는 방법 (Expansion Fits) 축 또는 부시(Bush) 등 내부에 끼워지는 부품을 서브제로 냉각으로 수축시켜 조립하고, 상온으로의 온도 상승에 의한 팽창으로 결합이 되도록 하는 방법이다. 냉각을 위해서는 주로 드라이 아이스, 액체 질소 등이 사용된다. 단, 드라이 아이스 사용시 충분한 수축을 얻기 어렵고, 냉각에 비교적 긴 시간이 소요되는 단점이 있다. 액체 질소는 취급이 어려운 단점이 있지만 빠른 시간 내에 충분한 수축을 얻을 수 있으며, 특별한 설비 필요없이 간단한 용기만으로 사용이 가능한 장점이 있다. 부품을 액체질소 안에 완전히 잠기도록 한 상태로 담궈 두면, 부품이 액체질소 비등점(끓는 온도 : 영하 196°C)으로 냉각될 때까지 표면에서 계속 기포가 발생하게 되므로, 기포가 생기지 않으면 냉각이 완료된 것으로 보면 된다.     - 냉각 가능 온도 비교   구분 냉각 가능 온도 비등점 드라이 아이스 약 -42 ℃     액체 질소 약 -160 ℃     일반적으로 상온에서 약 -160 ℃까지 냉각될 때, 강은 직경의 약 0.0025배, 알루미늄 합금은 약 0.0042배 만큼 수축된다.   ◆ 구멍을 열로 팽창시켜 결합하는 방법 (Shrinkage Fits) 구멍 형체를 가진 부품을 가열 팽창시켜 조립하고, 상온으로의 온도 하강에 의한 수축으로 결합이 되도록 하는 방법이다. 외력에 의한 조립에 비해 결합의 강도가 훨씬 강한 특징이 있다.  - 축방향 잡아당김에 대해 약 3.7배, 비틀림에 대해 약 3.2배   축 형체를 가진 부품이 커서 냉각이 어려울 경우 주로 적용된다. 대표적인 예로 철도 차량 구동 휠 타이어 조립 등의 경우이다. 단, 죔새가 너무 클 경우, 수축시 허브가 깨질 수도 있으므로 적용 치수 선정에 유의할 필요가 있다.     1.1.14 표면 거칠기 (표면 조도 : Surface Roughness) 평면이나 원통 등의 표면을 완전하게 만드는 것은 현실적으로 불가능하며, 모든 기계 가공 표면은 가공 방법, 절삭 조건, 공작기계 정밀도, 공작물 재질 등에 따라 어느 정도의 기복을 가지게 된다. 표면 오차의 형태는 거칠기(Roughness), 파상도(Waviness), 형상(Form)의 3가지로 구분할 수 있다. 이중 파상도와 형상은 평면도, 원통도 등으로 규제가 가능하지만, 거칠기는 일반적인 치수나 기하 공차 방식으로는 규제가 어려우며, 별도로 규제할 필요가 있다.   구분 정의 특기 사항 거칠기 표면의 거친 정도 주로 절삭 공구에 의해 표면에 남겨진 흔적  - 절삭 조건, 공구 마모 정도 등 파상도 거칠기 간격보다 큰 간격으로 나타나는 표면의 굴곡 주로 공작기계 특성에 의해 나타난 흔적  - 공작 기계의 내진동 강성, 정밀도, 공구    호울더 강성 등의 영향 형상 거칠기와 파상도를 무시한 표면의 일반적인 형상    ① 표면 거칠기의 종류 (KS B 0161) KS 규격에서는 표면 거칠기를 중심선 평균 거칠기, 최대 높이, 10점 평균 거칠기의 3가지로 구분하고 있다. 이중 중심선 평균 거칠기가 전세계 대부분의 나라에서 가장 많이 사용되고 있으며, 일반적으로 표면 거칠기라고 하면 중심선 평균 거칠기를 말한다.   구분 기호 특기 사항 최대 높이 Rmax - 측정 구간(기준 길이) 내의 모든 표면 요소를 포함하는, 측정 구간    평균선에 평행한 두 직선의 간격을 미크론 단위로 표시 - 표면의 흠이라고 볼 수 있는 너무 높은 산이나 깊은 골은 제외 10점 평균 Rz - 측정 구간(기준 길이) 내의 모든 표면 요소중, 측정 구간 평균선을   기준으로 가장 높은 산부터 순서대로 5개, 가장 깊은 골부터 순서   대로 5개씩을 찾아, 각각의 5개 점의 평균선으로부터의 거리값   평균을 구하고 그 차이값을 미크론 단위로 표시 중심선 평균 Ra - 측정 구간(기준 길이)의 중심선에서 위쪽과 아래쪽 전체 면적의    합을 구하고, 그 값을 측정 구간의 길이로 나눈 값으로 표시 - 손으로 면적을 계산하기 어려우므로, 중심선 평균 거칠기 측정기   로 측정기에서 계산한 결과치를 사용   이외에도 제곱평균 거칠기(RMS : Root Mean Square, Rg ) 등이 있으나 많이 사용되지 않는다.  - 제곱평균 거칠기 : 중심선으로부터 거리 제곱을 적분한 값을 기준 길이로 나누고 다시    제곱근을 구해 계산한 값으로 일반적으로 Ra보다 약 10% 커진다    ② 표면거칠기의 도면 기입법 (KS B 0617) 표면 거칠기를 도면에 표시하는 방법은 표면 거칠기 기호와 다듬질 기호 2가지가 KS 규격에 규정되어 있다. 단, 다듬질 기호(~ 또는 ∇)는 국제 표준 (ISO 규격)에는 규정되어 있지 않으며, 일본등 일부 나라에서만 사용하고 있다. KS 규격에서는 완전히 폐지하지는 못하고 KS 0617 부속서 형식으로만 남겨 두었으며, 비고란에 다듬질 기호보다 면의 지시 기호를 따를 것을 권장하고 있다. 다만, 아직까지는 일본의 영향으로 국내의 많은 기업에서 다듬질 기호를 사용하고 있으므로, 알아 둘 필요는 있으나, 향후 설계시는 국제 규격을 따르는 것이 좀 더 유리할 것으로 생각된다.   일반적으로 표면 거칠기 규제는 중심선 평균 거칠기가 주로 사용되므로 여기서도 중심선 평균 거칠기 도면 기입 방법 위주로 설명하기로 한다.    ◆ 중심선 평균 거칠기 기입 방법   ⓐ 면의 지시 기호와 기입위치     ⓑ 거칠기는 표준 수열 값 중 선택하여 표시       - 0.013 / 0.025 / 0.05 / 0.1 / 0.2 / 0.4 / 0.8 / 1.6 / 3.2 / 6.3 / 12.5 / 25 / 50 / 100       - 표준수열을 안 지킬 경우, 최대치는 Ra ≤ 10   ⓒ Cut-off 값 (λc)     - 감쇄율이 12 dB/oct 의 고역 필터 사용시 75%가 되는 주파수의 파장     - 값은 0.08 / 0.25 / 0.8 / 2.5 / 8 / 25 (mm) 의 6종중 선택     - 표준값   0.8 mm 12.5 μm Ra 이하   2.5 mm 12.5 ∼ 100 μm Ra 이하     - 측정 길이(l) : λc의 3배     ⓓ 중심선 평균 거칠기 값 뒤에 'a'는 표시하지 않는다.      - 혼동을 피하기 위해 거칠기 값 뒤에 최대 높이 거칠기는 's', 10점 평균 거칠기는 'z'        를 붙여 표시한다.     ⓔ 거칠기 값은 허용 최대값만을 적거나, 허용 상한과 하한을 같이 적어 표시한다.      - 허용 최대값만을 적어 표시하는 것이 일반적이다.      - 허용 상한과 하한을 같이 적어줄 경우 상한이 위쪽에 오도록 한다.    예)     ⓕ 여러 곳에 반복해서 같은 표면 거칠기 기호를 적어줄 경우      또는 적을 자리가 모자라 모든 정보를 적기 어려울 경우,      면의 지시 기호에 알파벳 소문자만 적어주고, 거기에 대한 상세 정보는 품번 옆이나      주투상도 옆, 주기란 또는 표제란에 적어 준다.    예)     ⓖ 제거 가공 필요 여부의 표시      - 표면 가공을 반드시 해야 될 경우, 면의 지시 기호 짧은 쪽 끝에서 가로선을 연결하여        표시한다.      - 소재면을 그대로 두고 가공을 하면 안될 경우, 면의 지시 기호에 내접원으로 표시한다.      - 표면 가공을 해도 되고, 안해도 될 경우, 별다른 표시 없이 그대로 둔다.    예)     ⓗ 가공 방법을 지시하는 기호      - 지시 기호의 긴쪽을 가로 방향으로 연장하여 그리고 가공 방법 약호를 적어준다.    예)     ⓘ 원통 형체의 지름 치수 또는 호칭을 지시선을 이용하여 표시하는 경우      - 지름 치수 뒤에 표면 기호를 적어준다.    예)     ⓙ 별도로 지정하지 않은 부품 표면에 동일하게 적용되는 표면 거칠기      - 주 투영도 근처, 부품 번호 근처 또는 주기란에 적어 준다.      - 이 때 공통이 아닌 일부는 괄호 안에 기입해 구분한다.      ◆ 최대 높이 및 10점 평균 거칠기 기입 방법   ⓐ 거칠기는 표준 수열 값 중 선택하여 표시       - 0.05 / 0.1 / 0.2 / 0.4 / 0.8 / 1.6 / 3.2 / 6.3 / 12.5 / 25 / 50 / 100 / 200 / 400    ⓑ 기준 길이의 결정 최대 높이 범위 십점 평균 높이 범위 기준길이 (mm)   초   과 이   하 초    과 이    하   - 0.8 s - 0.8 z 0.25   0.8 s 6.3 s 0.8 z 6.3 z 0.8   6.3 s 25 s 6.3 z 25 z 2.5   25 s 100 s 25 z 100 z 8   100 s 400 s 100 z 400 z 25     ③ 다듬질 기호와 표면 거칠기 상관 관계 다듬질 기호 Rmax Rz Ra ~ 특별히 규정하지 않음 ∇ 100 s 100 z 25 ∇∇ 25 s 25 z 6.3 ∇∇∇ 6.3 s 6.3 z 1.6 ∇∇∇∇ 0.8 s 0.8 z 0.2    ④ 가공 방법의 약호 (KS B 0107) 가공 방법 약호 가공 방법 약호 Ⅰ Ⅱ Ⅰ Ⅱ 선반 가공 L 선반 벨트 연마 SPBL 벨트샌드 드릴 가공 D 드릴 호닝 다듬질 GH 호닝 보링 가공 B 보링 액체호닝 다듬질 SPLH 액체호닝 밀링 가공 M 밀링 배럴 연마 SPBR 배럴 평삭반 가공 P 평삭 버프 다듬질 SPBF 버프 형삭반 가공 SH 형삭 블라스트 다듬질 SB 블라스트 브로치 가공 BR 브로치 랩 다듬질 SB 래프 리머 가공 DR 리머 줄 다듬질 FF 줄 연삭 가공 G 연삭 스크레이퍼 다듬질 FS 스크레이퍼 페이퍼 다듬질 FCA 페이퍼 주조 C 주조    ⑤ 가공 모양의 기호 (KS B 0610) 〓 ⊥ × M C R 가공으로 생긴 줄의 방향이 기호를 기입한 그림의 투상면에 평행 가공으로 생긴 줄의 방향이 기호를 기입한 그림의 투상면에 직각 가공으로 생긴 선이 2방향으로 교차 가공으로 생긴 선이 여러 방향으로 교차 또는 무방향 가공으로 생긴 선이 거의 동심원 가공으로 생긴 선이 거의 방사상