모두의 기하공차

피쳐를 통제할 때, 기준이 되는 피쳐를 데이텀 피쳐로 참조한다. 동일한 피쳐를 데이텀 피쳐로 참조하더라도 순서를 다르게 참조하면 결과도 달라진다. 따라서 필요에 맞게 적절한 순서로 참조해야 한다.

다음은 위의 도면에 따라 제작된 서로 다른 파트 2개의 위치공차를 검증할 때 데이텀 피쳐 참조순서를 다르게 하면 결과가 달라지는 것을 보여준다.

어떻게 위와 같은 결과가 발생하는지 단계별로 살펴보자.

원형 평판에 보스가 있고, 원형 평판에는 홀이 4개 있다. 이 홀의 위치를 통제하려고 한다. 이를 위해 평판의 뒷면을 데이텀 피쳐 A로 참조하고, 보스를 데이텀 피쳐 B로 선정한다. 이렇게 선정된 데이텀 피쳐를 참조하여 홀의 위치를 통제해보자.

다음과 같이 실제로 제작된 파트 2개가 있다.

Case1과 Case 2에서 동일하게 파트의 보스는 평판의 뒷면에 대해 완벽하게 수직하지 않고, 약간 기울어진 상태로 제작되었다.

차이점은 Case 1의 홀은 평판의 뒷면에 대해서는 수직에 가까우면서 보스의 중심축에 대해서는 약간 기울어진 상태로 제작되었고,

Case 2의 홀은 평판의 뒷면에 대해서는 기울어진 상태이면서 보스의 중심축에 대해서는 평행에 가깝게 제작되었다.

먼저 첫번째 경우를 살펴보자.

데이텀 피쳐 A와 데이텀 피쳐 B를 참조할 때 순서를 다르게 참조할 수 있다.

1차 데이텀 피쳐로 데이텀 피쳐 A를 참조하고, 2차 데이텀 피쳐로 데이텀 피쳐 B를 참조한 경우를 "|A|B|"라고 하고,

1차 데이텀 피쳐로 데이텀 피쳐 B를 참조하고, 2차 데이텀 피쳐를 데이텀 피쳐 A를 참조한 경우를 "|B|A|"라고 하겠다.

1차 데이텀 도출

데이텀을 도출하기 위해서는 데이텀 피쳐와 시뮬레이터가 완전히 접촉해야 한다.

|A|B|의 경우 1차 데이텀 피쳐는 데이텀 피쳐 A로 평면 서피스이다. 따라서 데이텀 피쳐 A의 시뮬레이터는 평면 서피스의 역형상인 평면서피스가 된다. 데이텀 피쳐와 접촉할 때까지 시뮬레이터 평면을 이동시킨다.

|B|A|의 경우 1차 데이텀 피쳐는 데이텀 피쳐 B로 원통 서피스이다. 따라서 데이텀 피쳐 B의 시뮬레이터는 원통 서피스의 역형상인 원통서피스가 된다. 데이텀 피쳐와 접촉할 때까지 시뮬레이터 직경을 줄인다.

데이텀 피쳐와 시뮬레이터가 접촉하면, 두 파트의 자세가 서로 달라진다. 데이텀 피쳐 A의 모양편차에 따라 실제 자세가 약간 달라질 수 있겠지만 모양편차는 무시한다. |A|B|의 경우 시뮬레이터 평면에 안착하면서 데이텀 피쳐와 시뮬레이터가 접촉하게 된다. 파트는 자세가 달라지지 않는다. 이와 달리 |B|A|의 경우는 데이텀 피쳐 B의 자세편차 때문에 데이텀 피쳐와 시뮬레이터가 접촉할 때까지 시뮬레이터 직경을 줄이면, 파트가 회전하면서 데이텀 피쳐와 시뮬레이터가 접촉하게 된다. 결과적으로 파트의 자세는 달라진다.

데이텀 피쳐 A는 평면 서피스이기 때문에 데이텀으로 데이텀 평면이 도출되고, 데이텀 피쳐 B는 원통 서피스이기 때문에 데이텀으로 데이텀 축이 도출된다.

2차 데이텀 도출

2차 데이텀은 1차 데이텀에 의해 파트의 자세가 정해진 상태에서 2차 데이텀 피쳐와 시뮬레이터가 접촉해야 한다.

|A|B|의 경우 2차 데이텀 피쳐는 데이텀 피쳐 B로 원통 서피스이다. 따라서 데이텀 피쳐 B의 시뮬레이터는 원통 서피스의 역형상인 원통서피스가 된다. 1차 데이텀에 의해 자세가 정해진 상태에서 데이텀 피쳐와 접촉할 때까지 시뮬레이터 직경을 줄인다.

|B|A|의 경우 2차 데이텀 피쳐는 데이텀 피쳐 A로 평면 서피스이다. 따라서 데이텀 피쳐 A의 시뮬레이터는 평면 서피스의 역형상인 평면서피스가 된다. 1차 데이텀에 의해 자세가 정해진 상태에서 데이텀 피쳐와 접촉할 때까지 시뮬레이터 평면을 이동시킨다.

1차 데이텀을 도출할 때와 달리 피쳐의 자세는 변하지 않는다. |A|B|의 경우 2차 데이텀 피쳐인 데이텀 피쳐 B는 원통 서피스이기 때문에 데이텀으로 데이텀 축이 도출되고, |B|A|의 경우 2차 데이텀 피쳐인 데이텀 피쳐 A는 평면 서피스이기 때문에 데이텀으로 데이텀 평면이 도출된다.

DRF 구축

위와 같은 과정으로 도출된 데이텀에 의해 DRF가 구축된다. DRF는 세 평면으로 이루어진 좌표시스템이다. |A|B|의 경우 1차 데이텀 평면은 DRF의 첫번째 평면이 되고, 2차 데이텀 축은 첫번째 평면에 수직한 DRF의 두번째 평면과 세번째 평면이 교차하여 생기는 축이 된다. |B|A|의 경우 1차 데이텀 축은 DRF의 첫번째 평면과 두번째 평면이 교차하여 생기는 축이 되고, 2차 데이텀 평면은 그 축에 수직한 DRF의 세번째 평면이 된다.

데이텀 피쳐 A와 데이텀 피쳐 B의 순서를 다르게 참조하더라도 구축되는 DRF는 결과적으로 동일하다. 왜냐하면 DRF는 이론적인 좌표시스템이기 때문이다. 이론적인 좌표시스템은 모든 방향에서 동일하다. 이름을 다르게 부른다고 해서 달라지지 않는다. 예를 들면, xz평면을 yz평면으로 본다고 해도 x축을 y축이라고 해도 달라지지 않다. xz평면, x축은 편의상 좌표시스템의 특정 평면, 특정 축을 부르는 이름에 불과하기 때문이다.

VC경계 생성

VC경계는 데이텀에 의해 구축된 DRF에 위치한다.

VC경계는 데이텀 평면 A에 수직하고, 데이텀 축에서 14만큼 떨어진 곳에 위치한다. VC경계의 크기는 통제피쳐인 홀의 MMC 크기로 정해진다. 따라서 위와 같은 경우의 VC경계의 크기는 ∅4.1이다. |A|B|인 경우와 |B|A|인 경우 DRF가 동일하기 때문에 VC경계는 결과적으로 동일하게 생성된다. 데이텀 피쳐의 순서를 다르게 했을 때 차이는 실제 파트의 편차때문에 발생하고, 실제 파트를 DRF에 연관시킬 때 발생한다.

위치공차 검증

실제 파트를 DRF에 연관시킬 때 |A|B|의 경우에는 평판의 뒷면인 데이텀 피쳐 A에 먼저 접촉하고 그 다음에 데이텀 피쳐 B인 보스와 접촉한다. |B|A|의 경우에는 데이텀 피쳐 B인 보스가 먼저 접촉하고 그 상태에서 데이텀 피쳐 A인 평판의 뒷면이 접촉한다. 이 과정에서 차이가 발생한다. 주요한 원인은 홀이 평판의 뒷면에 대해 수직하고, 보스의 중심축에 대해서는 기울어져 있기 때문이다.

홀이 평판의 뒷면에 수직에 가깝게 제작된 동일한 파트를 각각의 조건에서 DRF와 연관시키면, 뒷면을 1차 데이텀 피쳐로 참조한 경우에는 홀이 VC경계를 침범하지 않지만 보스를 1차 데이텀 피쳐로 참조한 경우에는 홀이 VC경계를 침범한다.

이텀

정의된 위치공차를 만족하기 위해서 홀은 VC경계를 침범하지 않아야 한다. 따라서 평판의 뒷면을 1차 데이텀 피쳐로 참조한 경우에는 위치공차를 만족하지만 보스를 데이텀 피쳐로 참조한 경우에는 위의 그림과 같이 VC경계를 침범하는 영역이 있기 때문에 위치공차를 만족하지 않는다.