초급 #09 가공의 시작(MMC)과 가공의 끝(LMC)

사이즈 피쳐의 가장 중요한 특징은 대응요소 있다는 것이다. 일반적인 사이즈 피쳐로는 홀, 핀, 슬롯, 레일이 있다. 홀은 원형홀이 있을 수도 있고, 사각형홀이 있을 수도 있다. 무엇이 되었든 모두 반대요소가 있기 때문에 사이즈 피쳐로 볼 수 있다.

 

사이즈 피쳐는 내피쳐와 외피쳐로 나눌 수 있다. 내피쳐는 홀과 같이 대응요소 사이에 재료가 없는 것이다. 반면 외피쳐는 핀과 같이 대응요소 사이에 재료가 있다. 이를 구분하고 이해하는 것이 사소해 보일 수 있겠지만 이후 피쳐의 형상이 복잡해지면 이를 구분하여 이해하는 것이 매우 중요해진다.

내피쳐와 외피쳐는 사이즈 치수와 사이즈 공차가 함께 정의된다. 사이즈 공차에 의해 해당 피쳐에 대한 두 개의 사이즈 한계가 정해진다. 부품을 완벽하게 만들 수 없기 때문에 허용할 수 있는 사이즈 한계로 사이즈 범위를 정의한다.

 

내피쳐와 외피쳐를 구분할 수 있는 또 다른 방법은 캘리퍼를 사용하는 것이다. 캘리퍼로 이들을 측정한다고 상상해보자. 외피쳐는 캘리퍼의 하단 집게를 사용하고, 내피쳐는 캘리터의 상단 집게를 사용해야 한다. 보통 사이즈 한계를 상한과 하한, 큰 치수와 작은 치수라고 표현지만 이는 약간 모호하다. 홀에서 “상한”은 무엇일까? "큰 치수"인가? 핀에서 “상한”은 무엇일까? 역시 "큰 치수"인가? 그렇다면, 홀의 “상한”과 핀의 “상한”이 의미가 같은가?

 

외피쳐든 내피쳐든 같은 의미로 사용할 수 있는 용어가 필요하다. 이를 통해 모든 사람들이 동일하게 의사소통을 할 수 있도록 해야 한다. 이러한 소통의 모호함을 없애기 위해 ASME는 이를 재료상태로 표현한다. 이제 모든 사이즈 피쳐는 두 개의 사이즈 한계가 아니라 두 개의 재료상태 한계를 가진다. 하나는 최대 재료상태 한계이고, 다른 하나는 최소 재료상태 한계이다. 지금은 FCF에 표기하는 모디파이어 MMC, LMC를 설명하고 있는 것이 아니다. 이 점을 확실히 해야 한다.

 

지금은 훨씬 더 간단한 개념만을 설명한다.

 

모든 사이즈 피쳐는 최대 재료상태와 최소 재료상태가 있다. 이는 사이즈 공차를 정의함과 동시에 정해지는 것이다.

 

최대 재료상태를 시각화해보자.

이름에서 알 수 있듯이 최대 재료상태는 부품에 재료가 최대인 상태이다. 더 이상 재료를 더할 수 없는 상태까지, 사이즈에 의해 정의된 한계에 도달할 때까지 피쳐에 재료가 더해지는 것을 생각해보자.

 

내피쳐라면 사이즈 범위에서 가장 작은 사이즈일 때이다. 왜냐하면 내피쳐는 재료가 없는 상태이기 때문에 작아질수록 재료가 늘어나기 때문이다. 외피쳐라면 사이즈 범위에서 가장 큰 사이즈일 때이다. 왜냐하면 외피쳐는 재료가 있는 상태이기 때문에  커질수록 재료가 늘어나기 때문이다. 

 

요약하자면 재료가 가장 많은 상태이지만 여전히 정의된 사이즈 범위에 있는 상태가 최대 재료상태이다. 이는 보통 조립조건이 최악인 상태로 간주된다.

 

MMC인 피쳐를 조립한다고 생각해보자. 이는 조립되는 파트 사이의 여유가 가장 적은 상태이다. 조립되는 부품 사이에 재료가 가장 많기 때문에  조립조건이 최악이 된다. 최대 재료상태를 이해하는 또 다른 방법은 부품의 부피나 무게를 생각해보는 것이다. 이 부품은 MMC에서 가장 무거울 것이다.

 

이제 최소 재료상태를 시각화해보자.

짐작했겠지만, 최소 재료상태는 부품에 재료가 최소인 상태이다. 더 이상 재료를 제거할 수 없는 상태까지, 사이즈에 의해 정의된 한계에 도달할 때까지 피쳐에 재료가 제거되는 것을 생각해보자. 간단하게 MMC의 반대를 생각해보는 것이다.

 

내피쳐라면 사이즈 범위에서 가장 큰 사이즈 일 때이다. 왜냐하면 내피쳐는 재료가 없는 상태이기 때문에 커질수록 재료가 줄어들기 때문이다. 외피쳐라면 사이즈 범위에서 가장 작은 사이즈 일 때이다. 왜냐하면 외피쳐는 재료가 있는 상태이기 때문에 작아질수록 재료가 줄어들기 때문이다.

 

요약하자면 재료가 가장 적은 상태이지만 여전히 정의된 사이즈 범위에 있는 상태가 최소 재료상태이다. 이는 보통 두께가 가장 얇은 상태로 간주된다.

 

설계자는 LMC 값을 재료가 최대로 제거되었을 때 부품의 최소 벽두께가 얼마인지 계산할 때 사용한다. 이를 상상하는 것은 어렵지만 가공 엔지니어 입장에서 생각해보면 쉽게 이해된다. 부품에서 재료가 제거되는 것을 상상하는 것이다. 재료가 부품에 제거될 때 사이즈 피쳐는 MMC에서 LMC로 변한다. 외피쳐든 내피쳐든 엔드밀로 재료를 제거하는 것을 생각해보자. 재료를 제거할 때 부품은 MMC에서 시작해서 노미널을 지나 결국 LMC가 된다. 외피쳐에서 LMC는 최소 크기이고, 내피쳐에서 LMC는 최대 크기이다. 이러한 재료조건은 사이즈 치수에 의해 바로 정해지는 것이다. LMC는 가공을 시작할 때이고, MMC는 가공을 끝낼 때이다. 가공은 항상 LMC와 MMC 사이에서 끝날 것이다.