전통적인 공차정의방법을 치수공차체계라고 하자. 치수공차체계에서는 모든 공차를 치수에 적용한다. 공차는 치수 옆에 표기할 수도 있고, 노트를 사용하여 정의할 수도 있다. 오랫동안 치수공차로 공차를 정의해왔다. 대량으로 생산하지 않고, 다른 파트와 조립하지 않는 경우에는 대체로 문제가 없다. 정확도가 높게 요구되는 파트가 아니라면 치수공차를 사용해도 크게 문제되지 않는다. 하지만 파트에 대한 정확도가 높게 요구되면 치수공차를 사용하는 것은 몇 가지 문제가 있다.
그림의 파트는 공차가 치수공차로 정의되어 있다. 도면에는 각각의 피쳐의 위치를 계산하기에 충분한 치수가 있다. 모든 치수에 공차가 정의되어 있다. 설계 의도는 명백해 보이고, 대부분 잘 제작할 수 있을 것이다. 하지만 이 도면에는 많은 문제가 있다.
치수가 어디서부터 어디까지인지 정확하게 알 수 없다.
실제로 검사하는 동안을 상상해보자. 모든 면은 완벽하게 평평하지 않을 것이다. 모든 모서리도 완벽하게 직각이 아닐 것이다. 모든 홀도 완벽한 원이 아닐 것이다. 파트를 완벽한 형상으로 제작하는 것은 불가능하기 때문에 이는 흔한 일이다.
이렇게 완벽하지 않은 파트의 치수를 측정하는 방법이 명확하지 않다는 것이다. 예를 들면 홀의 중심은 파트의 모서리로부터 20만큼 떨어져 있다. 홀이 완벽한 원이 아니라면, 20은 어디를 기준으로 측정해야 하는가? 바닥의 코너? 상면의 코너? 가까운 모서리?
1) 계단형상의 거리
그림은 계단형상의 공차와 공차를 해석하는 문제를 보여준다. ISO와 ASME에서는 이러한 공차를 어떻게 해석해야 하는지 정의하고 있지 않다. 따라서 측정 방향이 두 서피스 중 어느 서피스를 따르면 서피스를 떠러 어디에서 측정을 해야 하는지 불분명하다.
2) 모서리와 홀의 거리
그림은 모서리에서 홀까지의 거리에 대한 공차와 공차를 해석하는 문제를 보여준다. ASME에서는 이 공차는 해석하는 데 대한 정의를 제공하지 않는다. 따라서 서피스와 홀을 통과하는 중간선(예:최소자승법) 사이의 거리인지, 재료의 경계에 완전히 위치한 피쳐 사이의 거리인지, 가장 가까운 지점까지의 거리인지 불분명하다.
3) 반경의 크기
반경 공차와 그 공차를 해석하는 문제를 보여준다. ASME에서는 이러한 공차를 해석하는데 대한 정의를 제공하지 않는다. 따라서 이것이 찾을 수 있는 가장 작은 반경인지, 가장 큰 반경인지 또는 원을 맞춰 모서리를 전체를 덮고 완전히 내부에 있어야 하는지 완전히 외부에 있어야 하는지 불분명하다.
정사각형 또는 직사각형의 공차영역만 정의할 수 있다.
부품의 홀의 위치에 대한 공차영역을 살펴보자. 홀의 위치에 대한 공차영역은 수직 및 수평 치수의 최대값과 최소값에 의해 생성된다.
그림에는 0.5의 정사각형 공차영역이 생성된 것을 보여준다. 이는 합리적이지 않다. 왜냐하면 원형인 홀은 대각선방향으로 수직 및 수평 방향보다 더 멀리 있을 수 있기 때문이다. 더 합리적이고 기능적인 접근은 모든 방향에서 원형의 홀에 모든 방향으로 동일한 공차를 허용하는 것이다. 그려면 원형의 공차영역이 생성된다. 이것이 논리적이다. 왜냐하면 원형 핀이 원형 홀에 들어갈 때 모든 방향에서 동일한 여유가 생기기 때문이다.
검사자에 따라 검사결과가 달라질 수 있다.
치수공차는 검사에 대한 지침이 모호하다.
그림은 위의 파트의 홀을 검사하기 위해 검사자가 사용할 수 있는 방법 중 두 가지를 보여준다. 검사자는 파트를 먼저 면에, 두번째로 긴 측면에 세번째로 짧은 측면에 올려놓을 수 있다. 아니면 검사자는 파트를 먼저 면에 두번째로 짧은 면에 세번째로 긴 면에 올려놓을 수 있다.
부품을 검사할 때 여러 가지 방법으로 부품을 놓을 수 있기 때문에 두 명의 검사자는 동일한 부품에서 다른 측정값을 얻고 다른 판정을 내릴 수 있다. 이는 두 가지 문제를 발생시킨다. 양품이 불량판정을 받을 수 있다. 더 나쁜 경우는 불량품이 합격판정을 받을 수 있다는 것이다. 문제는 도면이 검사자에게 파트의 서피스를 검사 장비에 어떤 순서로 접촉해야 하는지 전달하지 않는다는 것이다. 치수공차를 사용한다면 검사자에게 이 정보를 전달하기 위해 노트를 추가적으로 작성해야 한다.
피쳐간의 기하학적 관계를 정의하지 못한다.
치수가 서로 정렬되거나 수직으로 위치하도록 않도록 보장하지 않는다는 것이다. 도면에는 수직이나 정렬된 것으로 보일 수 있지만 실제 제품은 그렇지 않을 수 있다. 그림은 이 문제를 설명한다. 모든 치수가 공차범위 안에 있지만 파트는 정사각형에서 벗어날 수도 있다. 치수공차는 공차들 사이의 관계를 통제하지 못한다.
모든 치수가 공차안에 있어서 도면의 요구사항을 만족하여도 기하학적으로 불완전한 형상 때문에 파트를 사용하지 못할 수 있다.
치수공차를 사용해서는 올바른 파트를 만들어낼 수 없다. 형상에 대한 요구사항을 명확하게 정의하지 못하고 있을 뿐만 아니라 요구사항을 모두 만족한다고 해도 파트가 원하는 기능을 수행할 수 있는지 보장할 수 없다.
많은 경우에 이런 문제들을 간과한다. 왜냐하면 종래의 방법도 충분하다고 생각하기 때문이다. 하지만 현대의 생산은 더 높은 효율성과 비용절감을 요구한다. 이를 위해 파트를 제작하는 쪽에서는 가능한 한 더 많이 정당하게 생산유연성을 확보하고 싶어 한다. 이러한 생산의 요구는 파트를 필요한 만큼 올바르게 그리고 필요한 만큼만 충분히 정의해야 한다는 결론에 이르게 한다. 파트는 기능적인 요구사항을 만족하면 충분하다. 따라서 불필요한 수준까지 완벽을 요구해서는 안된다. 이 두 가지 측면에서 적절한 균형을 이루면 비용은 줄이면서 기능은 충실한 파트를 만들 수 있다.
파트가 기능, 생산, 품질의 다양한 측면에서 하나로 일관성 있게 해석되고 이에 따라 제작되고 검증되도록 분명하고 명확하게 파트를 정의할 필요가 있다. 결과적으로 파트를 정의할 때는 사이즈 뿐 아니라 형상의 기하학적인 속성인 모양, 자세, 위치도 고려해야 한다는 것을 의미한다.
'일반' 카테고리의 다른 글
| 도면에 없으면 없는 것이다. (2) | 2024.02.16 |
|---|---|
| 비교를 한다는 것 (0) | 2024.02.02 |
| 기하공차의 장점 (0) | 2024.01.26 |
| 체계로서의 GD&T (2) | 2024.01.12 |
| 공차가 필요한 이유, 그리고 기하공차가 필요한 이유. (0) | 2024.01.03 |
