초급 #08. 사이즈 정의에서는 MMC와 LMC가 중요하다.

이제 사이즈 치수와 사이즈 공차에 관한 몇 가지 중요한 내용을 살펴보자. 우리는 노미널이라는 용어를 자주 사용한다. 이는 무엇을 의미하는 것일까? 노미널값은 어떻게 사용되는가?

 

ASME는 노미널에 대해 명확하게 정의하고 있지 않다. ASME Y14.5에서는 nominal size만 정의하고 있는데 이는 부품이나 기능을 일반적으로 식별하기 위해 명칭, 즉 이름인 사이즈라고 한다. 즉, 공차를 적용하기 전에 명목상 치수로, 제조 및 조립과정에서 참조되는 기준값이다.

 

예를 들어, 1/2인치 볼트의 경우, 실제 치수는 약 0.5인치보다 작거나 클 수 있지만, "1/2인치"라는 명칭은 해당 볼트를 식별하는 데 사용된다. 이러한 명칭은 부품의 실제 치수와는 다를 수 있으며, 설계 및 제조 문서에서 일반적인 식별자로 사용된다.

 

또한, ASME Y14.41-2012에서는 모델링된 치수와 도면에 표시된 치수가 일치해야 하며, 모델에서 표시되는 값은 도면의 공차방식에 따라 달라질 수 있다고 말한다. 이러한 규정은 모델 기반 정의(Model-Based Definition, MBD) 환경에서 치수의 일관성과 정확성을 유지하는 데 중요하다.

 

이러한 내용을 종합해봤을 때 노미널 값은 도면에 정의된 값 또는 표기된 값을 말하는 것 같다. 하지만 이렇게 정의된 값 또는 표기된 값은 무엇일까? 이 값은 중앙값일 수도 있고, 사이즈 한계값 중 하나 일 수도 있고, 심지어 범위 안에 있지도 않은 값일 수도 있다. 그냥 노미널 값은 정확하게 어떤 값이 아니라 그냥 이름처럼 부르는 값이다.

 

사실 설계자, 제작자, 검사자 입장에서 노미널 값에는 관심이 없다. 엄밀하게 이들은 사이즈 한계값에 관심이 있다. MMC와 LMC를 찾고, 해당 피쳐가 이 사이 어딘가에 있는지 확인한다. 예를 들어 사이즈 피쳐의 사이즈를 정의하는 방법 중 하나인 한계공차방법은 사이즈 한계를 나열하고, 노미널 값을 아예 표기하지 않는다. 이런 상황에서 설계자, 제작자, 검사자는 설계하고, 제조하고 검사할 목표값이 없는 것이다. 하지만 이는 아무 문제가 되지 않는다. 대부분의 가공엔지니어들은 사이즈 한계의 중앙값을 목표로 하지만, 꼭 그래야 한다는 규칙도 없다. GD&T에서 정의하는 사이즈는 노미널값과의 편차보다는 MMC와 LMC 사이에 있느냐에만 관심이 있다.

 

이제 실제로 사이즈 공차 정의 방식에 따라 MMC와 LMC가 어떻게 달라지는지 살펴보자.

 

대칭공차, ±공차라고도 하고, 가장 일반적으로 사용하는 방식이다. 허용가능한 모든 편차는 명시된 값의 2배이다. ∅20.3±0.2로 정의하고 있다. 따라서 노미널 값은 ∅20.3이고, MMC는 ∅20.1, LMC는 ∅20.5이다.

 

두 개의 사이즈 한계를 나열한다. 명목값은 표기되지 않는다. 이는 정밀가공부품에서 매우 일반적이며, 계산없이 바로 MMC와 LMC를 알 수 있기 때문에 가장 좋은 방법이고, 가공 엔지니어는 가공 목표값을 이 값의 중앙값으로 삼을 수 있다. ∅20.1-20.5로 정의하고 있다. 따라서 노미널 값은 모르고, MMC는 ∅20.1, LMC는 ∅20.5이다.

 

노미널 값이 표기되고 그 다음에 공차값 두 개가 표기된다. 하나는 0이고 다른 하나는 허용가능한 모든 편차의 크기를 나타낸다. 이 방법은 사이즈 한계 값 중 하나를 노미널 값으로 사용한다. 공차 계산이 쉽도록 최대 재료상태로 모델링하기도 한다. ∅20.1+0.4/0으로 정의하고 있다. 따라서 노미널 값은 ∅20.1이고, MMC는 ∅20.1, LMC는 ∅20.5이다.

편측공차와 유사하지만 편측공차는 한 쪽에 허용가능한 모든 편차가 할당되는 반면, 양측 불균등 공차는 양쪽으로 불균등하게 공차가 분배된다. 통계적 공정관리와 함께 자주 사용된다. ∅20.2+0.3/-0.1로 정의하고 있다. 따라서 노미널 값은 ∅20.2이고, MMC는 ∅20.1, LMC는 ∅20.5이다.

 

위의 방법들과는 다르게 간접적으로 공차를 정의하는 방법이다. 공차가 도면에 직접 정의되지 않는다. 도면의 노트나 타이틀 블록에 공차를 정의한다. 이는 꽤 일반적인 방법으로 도면의 복잡함을 줄이는 데 도움이 되고, 많은 치수에 동일한 공차를 할당하는 경우에 해당 공차를 표기하지 않고, 일반공차를 적용하게 한다.

 

사이즈 공차 정의 방식에 따라 노미널값이 모두 다르다.

 

하지만 사이즈 공차 정의 방식이 달라도 MMC와 LMC는 모두 동일하다. 따라서 노미널 값이 있든 없든. 공차가 양쪽으로 균등하든 불균등하든. 모든 방식이 동일하게 해석된다. 이 중에서 특히 선호되는 방법은 없다. ASME는 모든 방법을 허용하고 있으며, 필요에 따라 방법을 선택할 뿐이다.

 

GD&T는 사이즈 공차를 정의하는 방식에 대해서는 관심이 없다. 어떤 방식으로 하든 그 방식에 의해 정의된 사이즈 한계에만 관심이 있다. 다시 말해 최대 재료상태와 최소 재료상태라는 두 한계에만 관심이 있고, 두 한계 사이에 사이즈 피쳐가 있는지에만 관심이 있다.