[형상공차] 기하 공차 실무 적용에 대한 완벽 정리.

기하공차라 함은 크게 3가지로 분류 할 수 있다.

 

1. 형상공차 : 단독형체에 적용하는 공차.

• 직진도
• 평면도
• 진원도
• 원통도

2. 자세공차 : 관련형체에 적용하는 공차.

• 경사도
• 직각도
• 평행도
• 윤곽도

3. 위치공차 : 축 선 등을 갖는 크기형체에 적용하는 공차.

• 위치도
• 대칭도
• 동심도
• 동축도

이번 페이지는 형상공차에 대해 설명 하겠다.

1. 형상공차 : 단독형체에 적용하는 공차.

- 형상공차의 규제 시기 및 특성
단독표면, 단독요소, 또는 사이즈형체에 대한 규제로서,
부품 호환성상 필요. 설계요구 임계 형체를 규제.
종래의 치수공차만으로 규제가 불충분할 때의 보완.
특성상 데이텀을 적용할 수 없다.
일반적으로 MMC, RFS 등을 적용할 수 없다.

진직도 (원통부품 표면 요소)

형체는 치수공차 및 MMC (12.58) 형상의 완전 경계범위내에 있어야 한다.
표면상의 임의의 길이방향 요소는, [공통평면상에 있는 형체의 공칭축선을 지나는 (수직) 단면상에서] 규정된 2줄의 평행직선(간격 0.05) 사이에 있어야 한다.
진직도공차는 일반적으로 치수공차의 1/2 이내.
표면요소의 진직도는 MMC, RFS원리를 비적용한다.

 

진직도 (평면부품)

진직도공차는 치수공차 보다 작아야 한다.
형체는 치수공차 (25 ±0.1) 범위내에 존재.
그림에서 길이방향 각 요소는 각단면에 적용.
길이방향 진직도 요소(0.08)는 측정단면의 수직방향에서 크기공차(±0.1) 범위내에서 변동할 수 있다.
*절삭방향을 진직도규제 방향으로 한다.

진직도 (RFS)

RFS(형체치수무관) 및 MMC(최대실체조건)에 대한 진직도 적용
크기를 갖는 형체와 기능관계에 있는 부품의 경우에는 실효치수(기하공차=0 경우)로 이해되고 있는 부품의 형체크기 및 형상변동에 관한 종합적 효과가 허용된다. 실효치수는 끼워맞춤 형체간의 틈새를 결정할 때 고려할 치수와 형상 양자 공차에 의해 상호보완을 허용하는 효과를 발휘한다.
이 경우 부품은 MMC일 때의 완전형상에 대한 제한이 없다. 부품의 모든 단면 요소는 규정된 크기공차 범위내에 있어야 하지만, 부품표면은 진직도공차 허용범위내에서 MMC 완전형상 크기를 넘는 것을 허용한다. 곧,진직도공차가 영일 때 형체 크기치수는 MMC크기를 넘어 실효치수가 된다.
이 원리는 길이방향 요소가 크기 치수공차에 관하여 독립되어 있는 진직도공차(RFS)이거나, 동적 추가공차가 허용되는 진직도공차(MMC)에 의해 규정될 핀, 샤프트, 바 등의 개개 치수 형체에 대해 적용할 수 있다.

RFS일 때의 축선에 대한 진직도 적용

형체의 각 원형 요소는 규정 치수공차내에 있어야 한다.
축선은 형체치수무관으로 0.4 원통공차역 범위내 있어야 한다
*   M 표시가 없으면 S를 의미.

 

진직도 (MMC)

MMC일 때의 축선에 대한 진직도 적용
핀, 샤프트, 구멍 등의 형체와 기능관계를 갖는 원통형체의 경우에는 MMC적용이 바람직하다. 핀의 크기 및 진직도 공차는 구멍의 최소크기와의 관계로부터 실효상태로 고려되어야 한다. 
그림에서, 모든 형체 요소는 크기 치수 경계내에 있어야 한다. 그러나 축선이 기준으로 되는 이 진직도의 경우에는 부품이 MMC일 때에 한하여 치수공차내에 있으면 된다.  이는 진직도공차 0인 12.98 극한상태로 전개된 부품도 그 기능을 수행할 수 있음을 의미한다. (동적선도)
형체관리 테두리는 크기치수와 함께 배치하거나 치수선에 근접시키고, 진직도공차 앞에 를 붙이고공차값뒤에 MMC 규제기호를 붙어야 한다. 이로써 최대제작공차를 얻을 수 있다.

 

MMC일때 0.4공차역 내에서 축선은 진직이어야 함

형체의 각 원통 요소는 규정 치수공차내에 있어야 한다.
축선은 최대실체조건으로 0.4 원통공차역 + 동적공차 범위내.

 

진직도 (MMC Gage)

MMC일 때의 축선에 대한 진직도 적용 (계속)
진직도가 MMC로 규정된 경우에는, 기능게이지가 유용하게 적용된다.

 

 

평면도: Flatness

정의: 모든 요소가 동일한 이론 평면상에 있는 상태 
평면도 공차역: 실 표면의 모든 요소가 그 영역안에 있어야 할, 2개의 평행평면에 의해 규정된 공차역

 

평면도 공차란 부품의 모든 표면요소를 기하적으로 완전한  가상 평면 형상과 비교하는 것으로,데이텀참조가 필요치 않다.
공차역(0.05)은 표면의 극한 최고점을 채우는 한 평면과 최저점을 채우는 다른 평행한 평면으로 결정.
표면요소만의 규제방법으로 RFS, MMC 적용불가.
단독표면에 적용하는 것으로, 공차역은 치수공차 허용범위 내라야 한다.
필요에 따라 “오목하면 안됨” 등으로  테두리 상/하에 주기추가.

 

진원도: Circularity

정의: 모든 표면요소가 공통중심인 점/축선에서 같은 반경에 있는 상태 
진원도 공차역: 모든 표면요소가 그 영역 안에 있어야 할, 반경차이를 갖는 2개의 동심원으로 둘러싸인 공차역.

진원도 공차의 적용예

진원도 공차역은 한쪽 반지름이 규정된 공차값만큼 큰 2개의 동심원에 의해 형성된 환상 영역.
이 환상 공차역의 중심은 대상형체의 축선과 일치.
공차값은 형체의 반지름 치수공차보다 작아야 한다.
대개 형체 치수공차로만 진원도규제가 충분하나, 이 보다 정밀도를 높이려면 진원도공차 방식을 사용.
진원도공차는 측정단면에만 적용하고, 그 위치의 치수공차가 동시 적용된다.
진원도공차는 기하적으로 완전한 형상과 비교하는 것으로 데이텀참조를 적용할수 없고, 또 부품표면 요소만에 대한 규제로서 MMC를 적용하지 못한다.

축선에 수직인 임의 단면에서;원주표면은 치수공차내에 있어야 하며, 한쪽이 다른 한쪽보다 0.05 큰 반지름을 갖는 동심원 사이에 있어야 한다.

 

원뿔형 진원도 공차의 적용예

구의 진원도 적용예

축선에 수직인 임의 단면에서;원주표면은 치수공차내에 있어야 하며, 

한쪽이 다른 한쪽보다 0.05 큰 반지름을 갖는 동심원 사이에 있어야 한다.

 

원통도: Cylindricity

정의: 모든 표면요소가 공통축선에서 같은 반경에 있는 상태 
원통도 공차역: 모든 표면요소가 그 영역 안에 있어야 할, 반경차이를 갖는 2개의 동심원으로 둘러싸인 공차역.

 

원통도 공차의 적용예

형체는 치수공차범위내이고, 0.05R차이의 2개의 동심원통사이에 존재한다.

원통도 공차역은 한쪽 반지름이 규정된 공차값만큼 큰 2개의 동심원통에 의해 형성된 환상 영역.
공차값은 형체의 반지름 치수공차보다 작아야 한다.
이 환상 공차역의 중심은 대상형체의 축선과 일치.
원통공차역은 표면전체의 원주 및 길이 방향 표면 양자에 대해 동시 적용한다. 곧, 진원도 및 진직도를 포함하는 형상의 복합규제이다.
대개 형체 치수공차로만 원통도규제가 충분하나, 이 보다 정밀도를 높이려면 원통도공차 방식을 사용.
진원도공차는 측정단면에만 적용하고, 그 위치의 치수공차가 동시 되지만, 원통도공차는 원통 전표면의 원주 및 길이 방향 요소에 대해 동시 적용한다. 그림에서 원통도를 만족하려면 0.05폭공차역 내라야 함.
원통도공차는 기하적으로 완전한 형상과 비교하는 것으로 데이텀참조를 적용할수 없고, 또 부품표면 요소만에 대한 규제로서 MMC를 적용하지 못한다.