[위치공차] 기하 공차 실무 적용에 대한 완벽 정리.

이번 페이지는 위치 공차에 대해 설명 하겠다.

 

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

 위치공차 : 축 선 등을 갖는 크기형체에 적용하는 공차.

위치공차의 규제 시기 및 특성
구멍, 축, 슬롯, 돌출부 등의 크기 형체간의 거리규제
단일 또는 복수의 데이텀에 대해 상기 형체가 그룹(패턴)으로 관련될 때의 위치규제
데이텀 축선에 관련된 형체 또는 형체간의 동축도
데이텀중심평면에 관련된 비원통 형상의 형체 또는 형체간의 대칭도
위치공차는 중심선, 축선, 중심평면 등과의 관계를 포함하는 바, 특히 끼워맞춤 호환성을 구현한다.

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위치도: Position

정의: 데이텀참조 또는 다른 형체와 관련하여, 대상형체의 점, 선 또는 평면(통상 중심)의 이론상 정확하게 완전한 위치. 
위치도 공차역: 형체의  진위치로부터의 변동허용전량.원통형체의 공차역은 지름이며, 그 중심이 진위치가 되고, 대상형체의 축선은 그 영역내에 있어야 한다. 기타형체(슬롯 등)에 대한 공차역은 어떤폭의 전량이며, 그 중심이 진위치가 되고, 대상형체의 중심평면은 그 영역내에 있어야 한다.

주요특성
구멍과 축이 결합하는 경우, 직각좌표 치수공차역으로는 실제 조립가능한 공차역을 낭비한다. 위치도 원통공차역으로 회복하면, 같은 조립조건에서 공차값으로 41% (=√2 –1배), 면적으로 약57% 증가한다.
조립관계에서는 위치도공차가 가장 적절: MMC(조립최악조건)의 최소틈새량이 위치공차 전량으로, 대응 구멍형체와 축형체에 각각 배분된다. (부동패스너와 고정패스너로 구분)

 

위치도 (부동패스너)

부동패스너의 경우: 구멍패턴을 갖는 2개의 부품들을 독립된 볼트/리벳/핀 등으로 조립하는 경우 (3개 이상의 부품간), 패스너와의 최소틈새량 전량이 구멍형체 부품들의 위치도공차로 각각 부여된다.

 

위치도 (고정패스너)

고정패스너의 경우: 돌출 고정형체(탭구멍, 조립핀 등)의 패턴을 가진 부품(2)을 구멍패턴만을 가진 다른 부품(1)과 조립하는 경우 (2개 부품간), 구멍형체와 축형체의 MMC 차이 전량이 2개 부품들의 위치도공차의 합으로, 임의 배분된다.

 

위치도 (동축형체)

샤프트의 축선은 데이텀축선 A에 대해 공차역내에 있어야 한다.  9.95가 MMC를 벗어난 만큼, 또 데이텀 19.95가 MMC를 벗어난 만큼 동적공차가 추가된다.
구멍의 축선은 데이텀축선 A에 대해 공차역내에 있어야 한다.  0.0가 MMC를 벗어난 만큼, 또 데이텀 20.0가 MMC를 벗어난 만큼 동적공차가 추가된다.

 

대칭도: Symmetry

정의: 데이텀 형체의 중심면에 대하여,형체의 질량이 같은 양으로 위치하는 상태. 
위치도 공차역: 대칭형체가 위치해야 할 요소로부터의 중심면 양측에 같은 양으로 배치된 폭 전량 공차역.
대칭기호: ANSI Y14.5M-1992에서 위치도기호로 개정되고 RFS의 사용이 규정됨
비원통형의 대칭도 적용예: RFS기준 필요

슬롯치수무관하게 슬롯의 중심면은 데이텀치수무관하게 데이텀중심면으로부터 각 0.06간격을, 끼리는 0.12간격을 갖는 2 평행평면 사이에 있어야 한다

대칭도 (MMC)

비원통형에 대한 대칭도용의 MMC 위치도공차 적용예

 

동심도: Concentricity

정의: 회전형체표면의 모든 횡단면 요소중심이 데이텀축선과 공통 상태.
동심도 공차역: 이상 동심위치로부터 변동허용치 전량.
동심도는 “2개 이상의 회전형체 또는 대칭형체가 임의조합하면서 공통의 축선을 갖는 상태”로 정의된다. 동심도공차는 회전시의 질량균형이 요구될 때 축선대 축선에 대한 유효한 규제방법이다.
형체의 축선을 확립하려면, 그 표면을 이용한다. 따라서 축선확립에는 형체표면의 불규칙성이나 형상오차를 고려해야 한다. 
동심도규제가 필요한 경우로는, 고속 회전체, 원심력 변형이 우려되는 얇은 벽두께의 회전체 등이다. 그러나, 동심도는 위치 공차방식으로서, 가능하면 기능을 고려하여 보다 경제적인 MMC원리에 의한 위치도공차 또는 흔들림공차로 대체함이 더 좋다. 
동심도공차는 표면오차의 영향으로 인해 “지시계 흔들림전량” (TIR/FIM, Total/Full Indicator Reading/Movement)이 허용공차를 초과했더라도 실제 동심도공차 자체를 초과했다고 판단할 수 없다.
동심도공차는 항상 RFS기준이거나 RFS기준을 암시한다. 만일 MMC를 필요로 하면 위치도공차 방식으로 변경한다. 
모든 크기 치수공차는 동심도공차를 포함하고 있다.

 

동심도 (적용예)

데이텀형체가 RFS일 때, RFS 축형체의 적용예
동심도 검증에서 형체축선을 결정하기 위해, 각 해당형체 표면의 반대측 요소에 대한 차이를 측정해야 하는데, 이들 차이가 동심도공차역내에 있으면 검증이 손쉬워진다.

 

동심도 (표면오차)

그림에서 0.05 동심도공차를 요구하는데; 
형체의 0.025 편심오차는 전량 0.05 원통공차역으로 포착되고,형체의 진직도오차 또는 축선 평행도오차도로 인한 요인과형체의 원통도오차로 인한 요인도 같은 량으로 포착됨을 보인다.
V블럭에 의한 인디케이터 흔들림방식에서 TIR이 동심도공차를 초과했더라도 결정적인 것은 아닐 수 있다.

 

동축도: Coaxiality

정의: 2개 이상의 회전표면을 갖는 형체의 축선이 일치하는 상태.*동축도는 2개 이상의 형체가 조합된 공통축선을 갖는 경우에 적용.
동축도 공차역: 이상 동축위치로부터 변동허용치 전량.
동축도공차의 적용 : 다음 3가지 규제방법중 효과적 방식을 선택.
흔들림공차 : RFS 데이텀축선에 대해, 축류의 다양한 지름의 원형 횡단면 요소만 규제할 필요가 있을 때 적용. 만일 원통전체나 윤곽표면전체를 복합규제시는 온흔들림공차 적용.(진원도, 원통도, 진직도, 경사도, 평행도 등의 복합오차 영향규제)*흔들림공차는 항상 RFS를 적용한다. MMC 필요시 위치도공차로.
위치도공차 : MMC 데이텀축선에 대해, 조립성을 위해 원통전체 또는 윤곽표면전체 및 그 축선을 규제하는 경우에 적용.
동심도공차 : RFS일때 데이텀축선에 대해, 회전체 균형 등을 위해서 회전체 축선을 규제하는 경우에 적용.*동심도는 항상 RFS가 암시적으로 적용됨.

 

동축도 (적용예)

그림에서; 대상형체는 데이텀 지름 A, B에 의해 확립되는 공통축선에 대해 0.1 공차역 이내에서 동축이어야 한다. 지름의 가공치수는 별개의 측정에 의해 점검한다.