기하공차 해석하기 6 - MMC에서 정의된 원통 피쳐

기하공차 해석

기하공차 해석하기 6 - MMC에서 정의된 원통 피쳐

윤선임 2025. 9. 10. 08:00

원하는 기능을 위해 피쳐를 적절하게 규제하는 도면을 "쓰는" 능력은 연습이 많이 필요하지만, 도면을 "읽는" 기본적인 능력은 약간의 연습을 통해 얻을 수 있다. 도면이 복잡해보이더라도 하나씩 차례로 각 표기의 의미를 파악하고, 각 표기들간의 관계를 이해하면 결국 전체 도면을 이해할 수 있게 될 것이다.

도면에서 가장 먼저 찾아야 할 것은 FCF이다. 기하공차 해석은 FCF에서 시작한다. 도면에 많은 기하공차 기호들이 있겠지만, 언제나 시작은 FCF이다. 해석하고자 하는 FCF를 정한다. 그리고 그 FCF에 정의된 규제 내용을 살펴보자.

1) 통제 대상

가장 먼저 확인해야 할 것은 무엇을 통제하는지 확인하는 것이다. 이 FCF가 서피스를 통제하는지 사이즈 피쳐를 통제하는지 확인한다. 서피스를 통제하는지 사이즈 피쳐를 통제하는지는 FCF가 도면에 어떻게 표현되었느냐에 따라 달라진다. 서피스를 통제하는 경우에는 서피스의 표면요소를 통제하고, 사이즈 피쳐를 통제하는 경우에는 사이즈 피쳐의 중심요소를 통제한다. 그리고 사이즈 피쳐는 사이즈 피쳐 종류에 따라 통제하는 중심요소가 달라진다. 너비형 사이즈 피쳐라면 중심평면을 원통형 사이즈 피쳐라면 중심축을 구형 사이즈 피쳐라면 중심점을 통제한다. 무엇을 통제하느냐에 따라 통제요소가 달라지기 때문에 무엇을 통제하는지 확실히 확인할 수 있어야 한다.

위 그림의 FCF는 사이즈 치수 아래 FCF가 표기되어 있다. 이는 사이즈 피쳐를 통제할 때 도면에 표현하는 방법이다. 따라서 이 FCF는 ∅6.8-7.2인 원통 사이즈 피쳐를 통제한다. 원통형 사이즈 피쳐이기 때문에 피쳐의 중심축이 통제요소가 된다. 이 사이즈 피쳐의 사이즈와 모양은 사이즈 공차와 Rule #1에 의해 통제된다.

2) 통제 목표

그 다음으로 공차종류를 확인한다. 공차 종류는 12가지가 있다. 각각의 공차는 피쳐의 어떤 기하학적 특성을 통제하려고 하는지 직관적으로 알려준다. 예를 들면 진직공차는 직선에 가까운 정도를 통제한다. 진통공차는 원통에 가까운 정도를 통제한다. 면윤곽공차는 특정 윤곽에 가까운 정도를 통제한다.

위 그림의 FCF는 위치공차이다. 위치공차는 특정 위치에 가까운 정도를 통제한다. 그 특정 위치는 데이텀 피쳐와 베이직 치수로 정의한다. 이는 이후 4단계에서 살펴볼 것이다. 지금까지 내용으로 알 수 있는 것은 원통서피스의 중심축을 통제할 것인데, 그 중심축의 위치가 특정 위치에 있도록 하는 것이 목표다.

3) 통제정도 : 공차영역의 형상과 사이즈

그 다음으로 어느 정도로 통제해야 하는지 확인한다. 이는 공차영역으로 통제정도를 전달한다. 공차영역의 형상은 무엇이고, 공차영역의 크기는 무엇인가? 이 피쳐의 중심축은 FCF에 정의한 공차영역 안에 있어야 한다.

그림의 FCF에는 "∅"가 있기 때문에 원통형 공차영역을 정의한다. 공차값 앞에 심볼이 없다면, 이는 너비형 공차영역을 나타낸다. 그리고 "∅"대신에 "S∅"가 있다면, 그것은 구형 공차영역을 나타낸다. 공차영역 형상을 통해 중심축, 중심평면, 중심점 중 무엇을 통제하는지 알 수 있다. 그리고 공차영역의 크기를 통해 위치편차를 얼마나 통제해야 하는지 알 수 있다.

그림의 FCF는 ∅0.5가 정의되었다. 여기서 "∅"는 원통형 공차영역을 나타내고 "0.5" 공차영역의 크기를 나타낸다. 따라서 공차영역은 직경이 ∅0.5인 원통형 공차영역이다. 홀이 위치편차가 있을 때 빨간색으로 나타낸 공차영역 안에 있어야 함을 의미한다. 해당 피쳐의 중심축이 공차영역 안에 있다면, 그 피쳐는 위치공차를 만족하는 것이다.

그림의 FCF에는 공차조건을 수정하는 모디파이어 Ⓜ︎이 있다. 이는 FCF에 정의된 공차 ∅0.5는 피쳐가 Ⓜ︎, MMC, 최대재료상태일 때 적용된다는 것을 의미한다. 피쳐의 사이즈 공차 범위는 ∅6.8-7.2이다. 피쳐는 내부가 비어있는 내피쳐이기 때문에 재료가 최대가 되는 상태는 피쳐의 사이즈가 가장 작을 때인 ∅6.8일 때이다. 따라서 정의된 공차 ∅0.5는 실제 피쳐의 사이즈가 ∅6.8일 때 적용된다.

하지만 피쳐의 사이즈 공차 범위가 ∅6.8-7.2이기 때문에 피쳐는 사이즈 공차 범위안에서 다양한 사이즈로 제작될 수 있다. 피쳐의 상태가 MMC에서 멀어지면, 멀어지는 만큼 공차가 추가로 허용된다. 따라서 피쳐가 가장 클 때, 즉 사이즈가 가장 작을 때, 재료가 최소가 되는 상태인 ∅7.2일 때는 위치공차가 ∅0.4가 추가로 허용되어 결과적으로 위치공차는 ∅0.9가 허용된다. 실제로 제작된 부품의 피쳐가 이러한 공차요구조건을 만족하는지를 어떻게 검증하는지는 뒤에서 살펴본다.

이제 공차영역의 형상과 크기는 정해졌다. 이제 공차영역의 자세와 위치를 정의해야 한다. 공차영역의 자세와 위치를 정의하기 위해서는 공차영역이 있는 공간이 필요하다. 이 공간은 FCF에서 참조하고 있는 데이텀 피쳐에 의해 구축된다.

앞서 위치공차는 특정 위치에 가까운 정도를 통제한다고 하였다. 그렇다면, 공차영역의 위치를 정의해야 한다. 공차영역의 위치는 데이텀 피쳐와 베이직 치수로 정의한다. 만약 위치공차를 정의했는데 데이텀 피쳐를 참조하지 않았다면 어떻게 될까? 데이텀 피쳐 없이 위치를 정의할 수 있을까? 위치는 관계이다. 따라서 항상 관계 정의를 위한 상대가 필요하다. 위치공차는 반드시 데이텀 피쳐가 필요하다.