초급 #04 사이즈 피쳐의 분류와 의미
이 글에서는 사이즈 피쳐를 깊이 살펴보고 이를 어떻게 분류하고 그 분류는 어떤 의미를 가지고 활용할 수 있는지 알아본다.
ASME Y14.5에서의 정의
사이즈 피쳐는 크게 다음과 같이 분류된다. 사이즈 피쳐는 먼저 정형 사이즈 피쳐와 비정형 사이즈 피쳐로 나누어지고, 그리고 비정형 사이즈 피쳐는 다시 (a)타입과 (b)타입으로 나누어진다.
먼저 Y14.5에서 이를 어떻게 정의하고 있는지 살펴보자.
1) 사이즈 피쳐
feature of size
a general term that is used in this Standardto refer to instances in which both a regular and an irregular feature of size apply.
ASME Y14.5-2018 - para 3.35
사이즈 피쳐는 정형 사이즈 피쳐와 비정형 사이즈 피쳐 모두를 포괄하는 일반용어라고 정의하고 있다. 그렇다면, 정형 사이즈 피쳐와 비정형 사이즈 피쳐를 구체적으로 어떻게 정의하고 있는지 살펴보자.
2) 정형 사이즈 피쳐
regular feature of size
one cylindrical surface, a spherical surface, a circular element, or a set of two opposed parallel line elements or opposed parallel surfaces associated with a single directly toleranced dimension.
ASME Y14.5-2018 - para 3.35.2
정형 사이즈 피쳐는 공차가 직접 정의되고, 다음 형상 중 하나인 피쳐를 말한다.
- 하나의 원통 서피스
- 하나의 구 서피스
- 하나의 원주 성분
- 한 쌍의 평행 성분
- 한 쌍의 평행 서피스
원통 서피스와 평행 서피스가 가장 흔한 정형 사이즈 피쳐의 예이다.
3) 비정형 사이즈 피쳐
irregular feature of size
there are two types of irregular features of size, as follows:
(a) a directly toleranced feature or collection of features that may contain or be contained by an unrelated AME that is a sphere, cylinder, or pair of parallel planes.
(b) a directly toleranced feature or collection of features that may contain or be contained by an unrelated AME other than a sphere, cylinder, or pair of parallel planes.
ASME Y14.5-2018 - para 3.35.1
비정형 사이즈 피쳐는 두 종류가 있다. (a)는 구, 원통, 평행평면인 uAME를 포함하거나 포함되는 공차가 직접 정의된 하나의 피쳐 또는 피쳐 모임이고, (b)는 구, 원통, 평행평면이 아닌 uAME를 포함하거나 포함되는 공차가 직접 정의된 하나의 피쳐 또는 피쳐의 모임이다. 이 정의를 나란히 놓고 살펴보면, 공통점과 차이점을 이해할 수 있지만, 그러한 분류가 어떤 의미가 있고, 어떤 필요성이 있는지 와닿지 않는다. 따라서 정형 사이즈 피쳐, 비정형 사이즈 피쳐 (a), 비정형 사이즈 피쳐 (b)가 각각 어떤 기준에 의해 나누어지는지 단계별로 살펴본다.
사이즈 피쳐 종류에 따른 특징 단계별 분류
공차가 정의되었는가?
매우 기본적인 내용이라 당연해 보이지만, 그 의미를 다시 생각해볼 필요가 있다. ASME의 정의에서 정형 사이즈 피쳐와 비정형 사이즈 피쳐의 공통적인 특징은 공차가 정의되어 있다는 것이다. 문자 그대로 보면, 정형 사이즈 피쳐는 치수에 공차가 정의되고, 비정형 사이즈 피쳐는 피쳐 자체에 공차가 정의된다. 정형 사이즈 피쳐의 경우 사이즈 공차로 공차를 정의할 수 있기 때문에 치수에 공차가 정의되었다고 표현할 수 있다. 결국 정형이든 비정형이든 공통된 특징은 공차가 정의되어 있다는 것이며, 이는 해당 피쳐가 통제 대상임을 의미한다.
AME를 만들 수 있는가?
피쳐가 AME를 만들 수 있다면 사이즈 피쳐에 해당한다. AME는 엔밸로프를 확장하거나 축소해서 실제 피쳐의 서피스에 접촉하여 만든다. 엔밸로프의 형상을 구체적으로 알 수 없더라도 AME에 정의에 따라 특정 형상의 엔밸로프를 확장하거나 축소해서 실제 피쳐의 서피스에 접촉하게 할 수 있다면, 그것은 사이즈 피쳐에 해당한다. 사이즈 피쳐에 해당하면, 최대 재료 상태(MMC)와 최소 재료 상태(LMC)가 정의한 공차범위 안에서 정해진다. 따라서 MMC 상태와 LMC 상태가 정해지기 때문에, 이를 활용할 수 있게 된다. 해당 피쳐가 사이즈 피쳐라면, 특정재료상태를 공차조건으로 하여 공차를 정의할 수 있다. 반면 사이즈 피쳐가 아니라면 특정재료상태가 정해지지 않는다. 따라서 이를 공차조건으로 하여 공차를 정의할 수는 없다.
피쳐가 기본 형상이다.
피쳐 형상이 기본 형상이라면 이는 정형 사이즈 피쳐이다. 여기서 기본 형상은 기하학적으로 가장 단순한 형태의 점, 선, 면으로 만들어지는 형상을 의미한다. 원통 서피스, 구 서피스, 한 쌍의 평행 서피스가 가장 단순한 형태의 점, 선, 면으로 만들어지는 3차원 형상이다. 가장 단순한 형태의 점, 선, 면으로 2차원 형상도 만들 수 있는데, 원주, 평행선이 가장 단순한 형태의 점, 선, 면으로 만들어지는 2차원 형상이다.
기본형상
3차원 기본형상 : 원통 서피스, 구 서피스, 평행 서피스
2차원 기본형상 : 원주, 평행선
사이즈 피쳐가 위의 5종류 중 하나에 속한다면, 이를 정형 사이즈 피쳐라고 한다. 정형 사이즈 피쳐는 Rule #1이 적용될 수 있다. Rule #1이 적용되면, 사이즈 공차를 정의한 것만으로 피쳐의 모양까지 통제가 가능하다.
AME가 기본 형상이다.
피쳐 형상이 기본 형상은 아니지만 피쳐에 의해 만들어지는 AME가 기본 형상이라면, 이는 비정형 사이즈 피쳐 (a)에 해당한다. AME가 기본 형상이라면, 중심점, 중심축, 중심평면과 같은 중심요소를 도출해낼 수 있고, 이 때 중심요소는 단 하나로 도출된다. 따라서 비정형 사이즈 피쳐(a)의 경우에는 중심요소를 통제할 수 있고, 이 중심요소를 데이텀으로 사용할 수 있다.
반면 AME가 만들어는 지지만 기본 형상이 아닌 경우에는 중심요소가 단 하나로 도출되지 않고, 여러 개 있을 수 있다. 따라서 해당 피쳐를 대표하는 중심요소를 결정하는 것이 쉽지 않다. 그렇게 되면 중심요소를 통제하기 어렵고, 중심요소를 데이텀으로 사용할 수도 없다. 하지만, 단일한 중심요소를 도출해낼 수 없다고 하더라도 최대 재료 경계(MMB)와 최소 재료 경계(LMB)는 정의한 공차에 의해 정해진다. 이를 데이텀 피쳐로 참조하는 것은 가능하다.
결론
위에서 단계별로 사이즈 피쳐를 분류하고 그 의미를 살펴보았다. 이를 한 장으로 다시 정리하면 아래 그림과 같다.
