기초 #05 기하공차는 기하학적 속성 4가지를 통제한다.

GD&T가 심볼이 많고 복잡해 보여도 실제로는 단 4가지 속성만을 통제한다. 사이즈, 모양, 자세, 위치다. 모든 피쳐는 기하학적으로 이 4가지 속성에서 편차가 생기기 때문에 어떤 기하공차를 사용하든 결국 이 속성들만을 통제하게 된다. 각 속성의 차이점을 명확히 이해하고, 각각의 기하공차가 어떤 속성을 통제하는지 파악할 수 있다면, GD&T는 훨씬 이해하기 쉬워진다.

 

위 그림은 기하공차가 통제하는 4가지 속성을 보여준다. 사이즈는 피쳐가 얼마나 큰지 작은지를 나타낸다. 홀의 직경, 평판의 두께, 축의 길이와 같은 것이 사이즈이다. 모양은 피쳐의 울퉁불퉁함을 나타낸다. 사이즈와 모양은 다른 피쳐와의 관계를 고려하지 않는 피쳐 자체의 속성이다. 자세는 어떤 기준에 대해 피쳐가 얼마나 기울어져 있는지를 나타낸다. 위치는 어떤 기준에 대해 피쳐가 어디에 있는지를 나타낸다. 자세는 피쳐의 회전에 관한 것이고, 위치는 피쳐의 이동에 관한 것이다. 모양, 자세, 위치는 기하공차로, 사이즈는 사이즈 공차로 통제한다.

 

서피스 피쳐라면 사이즈를 제외한 나머지 속성을 통제할 수 있고, 사이즈 피쳐라면 사이즈를 포함한 모든 속성을 통제할 수 있다. 어떤 기하공차는 속성 중 일부를, 어떤 기하공차는 속성 전부를 통제하기도 한다. 예를 들면 평면공차는 피쳐가 얼마나 평면에 가까워야 하는가를 통제하는데 이는 피쳐 자체의 모양만을 통제하는 것이다. 평면공차가 서피스 피쳐를 통제할 때는 사이즈는 통제하지 않고, 어떤 것을 기준으로 통제하는 위치와 자세도 통제하지 않는다.

피쳐의 속성 : 사이즈

사이즈는 사이즈 피쳐만 가지고 있는 속성이다. 그렇다면 먼저 사이즈 피쳐가 무엇인지 알아야 한다.

 

사이즈 피쳐는 대응점이 있어 사이즈가 측정된다. 홀, 핀, 슬롯, 레일과 같은 피쳐는 대응점이 있어 사이즈를 측정할 수 있다. 따라서 이들은 사이즈 피쳐에 해당한다. 버니어 캘리퍼스로 이를 쉽게 이해할 수 있다. 버니어 캘리퍼스의 머리부분으로 측정할 수 있다면, 그 피쳐는 사이즈 피쳐이다. 버니어 캘리퍼스의 끝부분으로 치수를 측정해야 한다면, 그 피쳐는 사이즈 피쳐가 아니다. 버니어 캘리퍼스의 끝부분으로 측정하는 피쳐는 대응점이 없기 때문이다.

 

버니어 캘리퍼스의 끝부분으로 측정하는 치수는 사이즈 치수가 아니라 위치 치수이다. GD&T는 사이즈  치수만 치수공차를 정의할 수 있다. 위치 치수, 자세 치수에는 치수공차가 아니라 기하공차를 정의해야 한다. 하지만 GD&T를 준수해야 하는 도면임에도 불구하고 위치 치수와 자세 치수에 치수공차가 정의되어 있는 경우가 많이 있다. 이는 엄밀하게 잘못된 도면이다.

 

사이즈는 피쳐가 얼마나 큰지 작은지를 나타낸다. 사이즈는 다른 것과 비교하지 않고 피쳐 자체를 평가한다. 사이즈를 평가하기 위해 사이즈 편차를 구한다. 사이즈 편차를 측정하기 위해 피쳐의 어느 한면을 기준으로 측정하는데, 기준면이 도면에 표기되지 않았다면, 어느 면을 기준으로 하든 상관없다. 사이즈 편차는 도면에 정의된 값과 버니어 캘리퍼스로 측정한 값의 차이다.

피쳐의 속성 : 모양

 

모양은 피쳐의 울퉁불퉁한 정도, 반듯한 정도, 완벽한 모양에 가까운 정도를 나타낸다. 모양은 다른 것과 비교하지 않고 피쳐 자체를 평가한다. 모양을 평가하기 위해 모양편차를 측정한다. 모양편차를 측정하려면 피쳐의 가장 높은 점과 가장 낮은 점을 지나도록 두 개의 평행선을 긋는다. 모양편차는 이 평행선의 너비값이다.

피쳐의 속성 : 자세

 

자세는 피쳐가 기울어진 정도를 나타낸다. 자세는 기준인 데이텀과 비교하여 평가한다. 자세를 평가하기 위해 자세편차를 구한다. 피쳐의 가장 높은 점과 가장 낮은 점을 각각 지나도록 두 개의 평행선을 긋는다. 이 때 평행선은 기준면에 대해 정의된 기울기로 긋는다. 자세편차는 이 평행선 사이의 너비값이다.

피쳐의 속성 : 위치

 

위치는 피쳐가 어디에 있는지를 나타낸다. 위치는 기준면과 비교하여 평가한다. 위치를 평가하기 위해 위치편차를 구한다. 피쳐의 가장 높은 점과 가장 낮은 점을 각각 지나도록 두 개의 평행선을 긋는다. 이 때 평행선은 기준면에 평행하게 긋는다. 위치편차는 정의된 거리만큼 떨어진 위치에서 더 멀리 있는 평행선까지의 거리의 2배가 된다.

마무리

어떠한 종류의 공차로 통제하든 피쳐의 사이즈, 모양, 자세, 위치를 통제한다. 각 편차는 서로 위계가 있다. 자세편차는 피쳐의 모양편차를 포함한다. 따라서 자세를 통제하면 모양도 통제된다. 위치편차는 피쳐의 자세편차와 모양편차를 포함한다. 위치를 통제하면 자세와 모양도 함께 통제된다. 이는 이후에 자세히 설명한다.

 

공차를 올바르게 정의하였는지, 올바르게 해석하였는지를 알려면 4가지 속성이 각각 어떻게 통제되고 있는지 살펴봐야 한다.