회전 서피스를 통제하는 공차영역의 자유도 제한방법

회전 서피스를 통제하는 공차영역의 자유도 제한방법

회전 서피스는 어떻게 통제해야 할까?

 

어떤 기하공차를 사용하느냐에 따라 통제하는 내용이 달라진다. 기하공차의 종류에 따라 어떻게 달라지는지 살펴보자.

회전서피스는 진통공차, 수직공차, 윤곽공차를 사용하여 통제할 수 있다. 세 공차가 모두 회전서피스를 통제할 수 있다. 하지만 공차의 종류에 따라 통제하는 내용이 달라진다.

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먼저 진통공차를 살펴보자.

 

그림의 진통공차는 폭이 0.5인 공차영역을 생성한다. 진통공차는 피쳐 자신의 모양만을 평가한다. 따라서 다른 피쳐와 비교할 필요가 없다. 그래서 데이텀 피쳐를 참조하지 않는다. 진통공차에 의해 생기는 공차영역은 모든 자유도가 구속되지 않는다. 따라서 진통공차에 의해 생기는 공차영역은 공간상에서 모든 방향으로 자유롭게 움직일 수 있다. 모든 방향으로 자유롭게 움직일 수 있다는 것은 어떻게 나타나는지 살펴보자.

먼저 공차영역의 내경과 외경의 크기는 정해져 있지 않다. 내경과 외경 사이의 거리가 0.5이기만 하면 된다. 따라서 이상적인 피쳐를 기준으로 하여 공차영역이 양방향으로 동일하게 있으면서 내경과 외경 사이의 거리가 0.5일 수 있다. 하지만 내경과 외경의 크기가 작을 수도 있고 클 수도 있다. 진통공차는 공차영역의 폭이 0.5일 것만을 요구한다. 내경과 외경의 크기가 얼마여야 한다는 요구사항은 없다.

 

또한 공차영역이 다른 피쳐에 대해 바닥면에 대해 자세가 수직할 수 있지만, 꼭 수직해야 하는 것은 아니다. 진통공차는 자유도가 구속되지 않기 때문에 회전할 수 있다. 따라서 동일한 바닥면을 기준으로 보았을 때 반시계방향으로 기울어질 수도 있고, 시계방향으로 기울어질 수도 있다.

 

진통공차는 내경과 외경의 크기가 고정되지 않고, 자세가 고정되지 않는다. 따라서 위의 경우를 조합하여 공차영역을 생성할 수 있다. 실제로 제작된 피쳐의 공차를 최대한 수용할 수 있는 방향으로 내경과 외경을 키우거나 줄일 수 있고, 바닥면을 기준으로 하여 기울어 질 수도 있다. 따라서 내경을 키우거나 줄여서, 기울어져서라도 파트의 모양편차를 수용할 수 있다면, 파트는 정의된 진공공차를 만족한 것이다.

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다음으로 수직공차를 살펴보자.

그림의 수직공차는 너비가 0.5인 공차영역을 생성한다. 자세공차는 피쳐의 자세를 평가한다. 따라서 다른 피쳐와 비교가 필요하다. 그래서 항상 데이텀 피쳐를 참조한다. 자세공차는 데이텀 피쳐가 구속할 수 있는 능력 중에서 병진자유도를 구속할 수 있는 능력을 사용하지 않는다. 따라서 자세공차는 데이텀 피쳐가 구속할 수 있는 능력 중에서 회전자유도를 구속할 수 있는 능력만을 사용한다. 그림의 데이텀 피쳐 A는 평면 서피스로 회전자유도 2개와 병진자유도 1개를 구속할 수 있는 능력을 가지고 있다. 하지만 자세공차는 회전자유도를 구속할 수 있는 능력만을 사용하기 때문에 데이텀 피쳐 A에 의해서 회전자유도만 2개 구속된다. 

결과적으로 자세공차에 의해 생기는 공차영역은 데이텀 A에 대해 기울어질 수는 없다. 하지만 진통공차와 마찬가지로 공차영역의 내경과 외경의 크기는 고정되지 않는다. 따라서 피쳐의 자세편차를 수용하기 위해 공차영역의 내경과 외경을 키우거나 줄일 수 있다.

따라서 내경을 키우거나 줄여서 파트의 자세편차를 수용할 수 있다면, 파트는 정의된 수직공차를 만족한 것이다.

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마지막으로 윤곽공차를 살펴보자

그림의 윤곽공차는 너비가 0.5인 공차영역을 생성한다. 윤곽공차는 앞서 살펴본 진통공차, 자세공차와 달리 공차영역의 내경과 외경이 고정된다. 왜냐하면 윤곽공차는 베이직 프로파일을 기준으로 공차영역의 경계가 양방향으로 동일한 너비만큼 떨어져 있어야 한다. 따라서 ⌀20을 기준으로 양방향으로 동일한 너비만큼 떨어진 곳에 공차영역의 내경과 외경이 생성된다.

그리고 윤곽공차는 데이텀 피쳐 A에 대해 병진자유도와 회전자유도가 모두 구속된다. 따라서 공차영역은 데이텀 A에 대해 기울어질 수 없다.

따라서 윤곽공차에 의한 공차영역은 내경을 키우거나 줄일 수 없고, 데이텀 A에 대해 기울어질 수 없다. 고정된 크기와 자세로 생성된 공차영역에 파트의 윤곽편차를 수용해야 한다. 만약 정의된 공차영역에 윤곽편차를 수용할 수 있다면, 파트는 정의된 윤곽공차를 만족한 것이다.

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따라서 동일한 피쳐이지만 어떠한 공차로 정의하여 어떤 편차를 평가하느냐에 따라 파트는 합격될 수도 있고 합격되지 않을 수도 있다. 치수공차는 요구사항을 값으로만 표현하지만 기하공차는 데이텀 피쳐를 참조하여 공차영역의 회전과 병진이동에 대한 구속까지 표현할 수 있다. 실제로 경우에 따라 피쳐는 회전과 병진이동이 허용될 수도 있고 허용되지 않을 수도 있다. 이러한 내용은 치수공차로는 절대로 표현할 수 없다.