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1.1 기하 공차 시스템 (GD & T : Geometric Dimensioning & Tolerancing) 개요
1.1.1 기하 공차 시스템 개요 정확한 치수(Just Size 또는 Theoretically Exact Dimension)로 가공하는 것이 쉽고 비용이 많이 들지 않는다면, 공차라는 개념은 불필요하다고 할 수 있다. 그러나 현실에서는 정확한 치수로 가공하는 것이 거의 불가능하고, 약간 더 정확한 치수로 가공하기 위해서는 훨씬 많은 비용과 시간이 소요되는 경우가 많다.
정확하지 않은 치수로 만들어진 부품들로 조립된 제품은 조립성이나 호환성 문제가 있을 수 있으며, 성능이나 품질도 열악할 수밖에 없다. 반면에 너무 정확한 치수를 요구하다 보면 제조 원가가 상승한다. 따라서, 각 기계 부품의 용도와 기능에 따라 허용되는 치수 편차를 규제할 필요가 있으며, 이 편차를 치수 공차라 한다.
이 치수 공차는 부품의 치수 편차 규제를 위해 아주 오래전부터 사용되어 왔다. 그러나. 이 치수 공차만으로는 부품의 기능적 요구 조건을 도면에 적절히 표현하는 것이 불가능하고, 설계자의 의도를 명확하게 제조, 검사부문 또는 외주 공장에 전달하는데 한계가 있다. 더우기, 조립성과 호환성 확보를 위해서는 부품에 필요 이상으로 정밀한 공차가 요구되므로, 제조상 문제가 발생하거나, 제조 비용이 증가하는 원인이 된다.
기하 공차 시스템은 이런 문제점들을 해결하기 위해 50년대말 미국에서 개발되었으며, 채택시 아래와 같은 유리한 점이 있다.
① 데이텀 시스템 적용으로 부품에 요구되는 기능에 관련된 치수공차를 도면에 지정 가능 - 가공 및 조립 공정 설계, 검사 방법 등에 대한 기준 제시 예) 조립 기준면을 데이텀으로 도면에 지정하고, 가공 및 검사 시 동일기준을 적용.
② 최대 실체 공차 방식 적용으로 조립시의 누적공차 방지 및 완벽한 호환성 보장 - 기능게이지 제작 치수를 도면상의 부품 치수에서 바로 계산 가능 - 치수 공차와 자세 또는 위치 공차 등과의 복합적 기능을 기능게이지로 쉽게 검증 가능
③ 국제적으로 통용되는 기술 도면 정보 시스템 - 도면의 공차 표시와 해석 방법에 대해 규격화된 명확한 기준 제시로 설계자와 제작자, 검사자 간의 정보 전달 오류 방지 - 국내 또는 국제 기업 사이의 도면 정보 전달시 도면 해석에 따른 논쟁 감소
1.1.2 기하 공차 시스템 관련 규격 및 특성 기호 비교 ◆ 미국 공업 규격 (ANSI) - ANSI Y14.5-1956 - ANSI Y14.5M-1982 ◆ 국제 표준 규격 (ISO) - ISO/R 1101-1969 ◆ 한국 공업 표준 (KS) - KS B0425 / B0608 / B0243 / B0242 : ISO 규격을 기준으로 1986, 87년 제정
1.1.3 공차의 종류
1.1.4 직각 좌표 치수 공차 표기 방식과 위치도 공차 표기 방식 비교 조립을 고려한 직각 좌표 공차 표기 방식은 정사각형의 공차역이 발생한다. 구멍의 축선은 공차역 내에서 어느 위치에 있어도 합격이며, 대각선 방향의 끝에 있을 때가 허용되는 극한 위치이다. 직각 좌표 공차 표기 방식으로 지정된 공차역 내의 부품이 기능적으로 간섭 없이 조립된다면, 그 대각선을 지름으로 하는 영역 내에 구멍의 축선이 있을 경우, 마찬가지로 기능적으로 간섭 없이 조립된다는 것을 보장할 수 있다. 이와 같이 대각선을 지름으로 한 원을 공차역으로 지정하는 방식이 위치도 공차 표기 방식이다. 위치도 공차 표기 방식 적용시, 공차역은 직각 좌표 공차 표기 방식에 비해 공차값은 41%, 공차 영역은 57% 확대가 가능하다.
공차값 확대 : (1.414-1)/1 = 0.414 ≒ 41% 공차 영역 확대 : (3.14*2/4-1)/1 = 0.57 ≒ 57%
즉, 동일 조건에서 부품이 합격이 될 확률이 그만큼 높아진다.
구멍 형체의 축선은 항상 깊이를 가지므로, 실지로는 구멍의 축선을 중심으로 원통 공차역을 형성하고, 구멍 형체의 축선은 이 원통 공차역 내에 있어야 합격이 된다. 즉, 참조하는 데이텀에 따라 위치도 공차 표기 방식은 위치도 외에 진직도, 직각도, 평행도, 경사도 등을 포함한다고 볼 수 있다.
1.1.5 데이텀의 확립 3차원 공간상의 부품 위치는 데이텀 확립을 통해 결정된다. 조립을 고려한 설계, 치공구 설계 등에 중요한 개념이므로 확실하게 이해해 둘 필요가 있다.
① 데이텀 표면 / 형체에서의 데이텀 평면 확립 3개의 데이텀 평면 확립으로 공간상의 부품 위치가 결정된다. 가능한 한 조립시 기준면을 데이텀 평면으로 도면상에 지정하고, 특별한 문제가 없을 경우 가공, 검사시 모두 이 데이텀 평면을 기준으로 한다.
- 3점 (A1, A2, A3)을 지나는 평면 - 또는 신뢰할 수 있는 평면 (예 : 정반에 접촉하는 면) - 3점 (A1, A2, A3) 사이 간격은 멀수록 유리하며, 가급적 3점이 이루는 삼각형 내부에 부품의 무게 중심이 위치하도록 하는게 좋다. - 가능한 한 부품에서 가장 넓고, 조립시 기준이 되는 면을 1차 데이텀 평면으로 지정한다.
- 1차 데이텀 평면 A 에 직각(또는 일정 각도)이며, 2점 (B1, B2)을 지나는 평면 - 또는 1차 데이텀 평면 A 에 직각(또는 일정 각도)인 신뢰할 수 있는 평면 (예 : 정반 위에 있는 직각자에 접촉하는 면) - 2점 (B1, B2) 사이 간격은 멀수록 유리하다. - 가능한 한 부품에서 가장 길고, 조립시 기준이 되는 면을 2차 데이텀 평면으로 지정한다.
- 1차 및 2차 데이텀 평면 A, B 에 직각(또는 일정 각도)이고, 1점 (C1)을 지나는 평면 - 또는 1차 및 2차 데이텀 평면 A, B 에 직각(또는 일정 각도)인 신뢰할 수 있는 평면 - 조립시 기준이 되는 평면으로 지정한다.
② 데이텀 형체에서의 데이텀 원통 확립 원통 형상 부품의 데이텀으로 지정된 원주부와 단면으로 공간상의 부품 위치를 결정한다.
- 일반적으로 기계 가공되는 외경부로 하는 것이 측정시 편리하다.
- 일반적으로 1차 데이텀 A에 직각인 조립시 기준이 되는 단면부로 지정 - 데이텀 A의 축선에 직각인 단면으로, 가장 많이 돌출된 최소 한점이 접촉하는 면
1.1.6 최대 실체 상태 (MMC : Maximum Material Condition) 부품에 존재하는 실체의 중량이 가장 무거운 상태일 때를 최대 실체 상태에 있다고 말한다. 예를 들면 구멍의 경우는 가장 작을 때, 축의 경우는 가장 클 때가 최대 실체 상태이다. 좀 더 쉽게 말하면 가장 조립하기 어려운 상태로 생각하면 된다.
MMC 공차 방식 적용시 위치, 형상, 자세 등의 공차값은 최대 실체 상태일 때 적용한다. 최종 가공 완료된 치수가 MMC에서 벗어날 경우, 벗어난 양 만큼이 추가 공차로 허용된다. 예를 들면 구멍이 MMC보다 크게 가공되면, 그 치수만큼 구멍 위치가 틀려져도 조립이 될 수 있다. 즉, 크게 가공된 치수만큼 위치 공차가 추가로 허용된다. 단, 이 추가 공차는 실효치수(Virtual Condition Size)를 벗어나지 않는 범위 내에서만 적용된다. 호환성을 보증하는 부동 화스너 및 고정 화스너 조립시 공차값을 결정하기 위한 기본 조건이 된다.
MMC 공차 방식 적용시, 공차값은 일반적으로 지름값을 사용한다.
1.1.7 최소 실체 상태 (LMC : Least Material Condition) MMC와 반대로 부품에 존재하는 실체의 중량이 가장 가벼운 상태일 때를 말한다. 예를 들면 구멍의 경우는 가장 클 때, 축의 경우는 가장 작을 때가 최소 실체 상태이다.
LMC 공차 방식 적용시 위치, 형상, 자세 등의 공차값은 최소 실체 상태일 때 적용한다. 최종 가공 완료된 치수가 LMC에서 벗어날 경우, 벗어난 양 만큼이 추가 공차로 허용된다. 예를 들면, 구멍이 LMC보다 작게 가공되면, 그 치수만큼 구멍 위치가 더 틀려져도 합격이 된다.
'Least'보다 'Minimum'이 좀 더 정확한 단어라고 할 수 있지만 약어가 'MMC'로 같아지므로 'Least'라는 용어를 사용하고 있다. KS 와 ISO 규격에는 지정되어 있지 않으며, 별로 많이 활용되지는 않는다.
주로 Edge Margin 이 얼마 이상으로 유지되어야 하는 항공기 기체의 리벳 구멍 등에 적용된다. 구멍 치수가 작아질수록 위치도 공차역이 확대되므로 기능게이지 적용은 불가능하다.
1.1.8 부동 화스너 조립 (Floating Fastener Ass'y) 리벳 또는 보울트 등의 화스너로 다른 2개 이상의 부품을 각 부품에 가공되어 있는 구멍을 이용해 조립하는 상태를 밀한다. MMC는 헐거운 끼워 맞춤(Clearance Fit)에 적용되며, 억지 끼워 맞춤(Interference Fit)에는 적용되지 않는다.
◆ 부동 화스너 조립 공식
단, H1 = H2, T1 = T2 일 경우 : H - F = T
H : 관통된 구멍의 최소 지름 (MMC) F : 화스너의 최대 지름 (MMC) T : 위치도 공차 전량(구멍 형체에 배분) H1 : 부품 #1의 관통된 구멍의 최소 지름 (MMC) H2 : 부품 #2의 관통된 구멍의 최소 지름 (MMC) T1 : 부품 #1의 위치도 공차 T2 : 부품 #2의 위치도 공차
위치도 공차 전량은 구멍 형체와 축 형체의 MMC 차이와 같고, 그 공차 전량은 구멍 형체에 배분된다. 부품의 두께 차이, 재질 차이 등으로 가공 난이도가 서로 다를 경우 공차 배분이 가능하다.
예) T = 0.2, 부품 #1의 두께 10 mm, 부품 #2의 두께 50 mm 일 경우 위치도 공차 배분 : T1 = 0.15, T2 = 0.25 로 위치도 공차를 배분할 수 있다.
부품이 3개 이상일 경우도 마찬가지로 적용할 수 있다.
1.1.9 고정 화스너 조립 (Fixed Fastener Ass'y) 부품 #2에 가공된 탭 구멍을 이용해 부품 #1을 보울트로 고정하거나, 부품 #2의 구멍에 핀이 억지 끼워 맞춤되고 부품 #1이 핀에 조립되는 경우 등에 적용한다.
◆ 고정 화스너 조립 공식
H : 관통된 구멍의 최소 지름 (MMC) F : 화스너의 최대 지름 (MMC) T : 위치도 공차 전량(TH + TF) TH : 관통 구멍의 위치도 공차 TF : 고정 구멍 형체의 위치도 공차
위치도 공차 전량은 구멍 형체와 축 형체의 MMC 차이와 같고 그 공차 전량은 구멍 형체와 축 형체에 임의의 비율로 배분된다. 부품의 두께 차이, 재질 차이 등으로 가공 난이도가 서로 다를 경우 공차 배분이 가능하다.
예) H - F = 0.3, 관통 구멍 부품의 가공이 쉬울 경우, 위치도 공차 배분 : TH = 0.1, TF = 0.2 로 위치도 공차를 배분할 수 있다.
1.1.10 동적 공차 선도 (Dynamic Tolerance Diagram) MMC가 적용된 형체의 실지 가공된 치수와 위치도 공차와의 관계를 그림으로 나타낸 것으로 최대 실체 조건의 원리를 이해하는데 유용하다. 이가라시씨가 고안했으며, ISO에는 1977년, KS에는 1986년 채택되었다 (KS B 0242).
동적 공차 선도에서 각 영역 및 기호의 의미는 아래와 같다. - VC (실효 치수) : 기능 게이지의 표준 사이즈 - MMC : 한계 게이지의 통과측 사이즈( Go Size) - LMC : 한계 게이지의 비통과측 사이즈( Not-Go Size) - V 영역 : 실효 치수 공차역 (호환성은 확보되나 치수 공차 불만족) - M 영역 : 추가 공차역 (MMC 적용으로 추가된 합격 영역) - S 영역 : RFS 영역 (형체치수 무관계 적용시 합격 영역)
1.1.11 직각 좌표 공차 방식과 최대 실체 공차 방식 비교 여러개의 구멍을 가진 부품에 각각 적용되는 직각 좌표 공차 방식과 최대 실체 공차 방식의 표시 방법과 특징은 다음과 같다.
① 직각 좌표 공차 방식 직각 좌표 공차 방식 적용시 누적 공차는 피할 수 없다.
- 체인식 표시 (Chain Dimensioning) 기준면에서 첫 번째 구멍, 첫 번째 구멍부터 두 번째 구멍, 다시 두 번째 구멍부터 세 번째 구멍, 계속 이런 방법으로 치수와 공차를 표시하는 방식으로 누적 공차가 가장 크게 발생함.
예)
- 기준면식 표시 (Base Line Dimensioning) 기준면에서 첫 번째 구멍, 기준면부터 두 번째 구멍, 다시 기준면부터 세 번째 구멍, 계속 이런 방법으로 치수와 공차를 표시하는 방식으로 기준면으로부터의 누적 공차는 발생하지 않으나, 구멍들 사이에는 발생함.
예)
- 직접 표시 (Direct Dimensioning) 구멍과 구멍 사이의 치수와 공차를 직접 표시하는 방식으로 해당 구멍 사이에는 누적 공차가 발생하지 않으나, 직접 지정되지 않은 구멍들 사이나 기준면으로부터의 치수에는 발생함.
예)
② 위치도 공차 방식 위치도 공차 방식 적용시 누적 공차는 발생하지 않는다.
- 체인식 표시 (Chain Dimensioning) 기준면에서 첫 번째 구멍, 첫 번째 구멍부터 두 번째 구멍, 다시 두 번째 구멍부터 세 번째 구멍, 계속 이런 방법으로 치수와 공차를 표시하는 방식.
예)
- 기준면식 표시 (Base Line Dimensioning) 기준면에서 첫 번째 구멍, 기준면부터 두 번째 구멍, 다시 기준면부터 세 번째 구멍, 계속 이런 방법으로 치수와 공차를 표시하는 방식.
예)
1.1.12 게이징 (Gaging) ① 기능 게이지 (Functional Gage or Reciver Gage) 기능 게이지는 실효 치수를 표준 치수로 하고 게이지 제작 공차와 마모 여유를 고려해 제작하며, 양산 제품에 대한 호환성 검사를 위해 사용된다. 호환성을 만족하는지에 대한 검사를 아주 쉽고 빠르게 할 수 있다. 단, 기능 게이지를 이용한 검사는 치수 공차에 대한 측정이 아니므로, 치수는 한계 게이지 등을 이용한 별도의 측정을 필요로 한다. 바꿔 말하면, 기능 게이지 검사에 합격한 제품은 호환성은 확실하게 보장되지만, 치수 공차를 만족하는 제품이라는 것이 보장되지는 않는다.
예)
② 페이퍼 게이지 (Paper Gage) 양산 제품이 아닌 치공구(Jig, Fixture 등), 시제품 등의 경우는 극히 소량만 제작하기 때문에 비교적 고가인 기능 게이지를 만들어 검사하기는 어렵다. 이런 경우 3차원 측정기(CMM) 등을 이용해 측정하고, 결과를 분석해 합격 여부를 결정하게 되는데, 이 측정 결과를 종이에 그려서 시각적으로 쉽게 판정할 수 있도록 한 것을 페이퍼 게이지라고 한다.
기능 게이지를 적용할 수 없는 최소 실체 조건(LMC), 형체 치수 무관계(RFS)로 지정된 형체에도 적용이 가능하며, 위치의 정밀도 경향을 알 수 있다. 또한, 측정 결과가 기록으로 남기 때문에 일정 기간 사용후 다시 측정해 결과를 이전 상태와 비교해 볼 수 있다는 장점이 있다. 단, 측정 및 결과 분석에 많은 시간이 소요되기 때문에 양산 제품에는 적용하기 어렵다.
예) 구멍 치수 : 2 - φ16.0 ±0.5, 위치도 공차 : 0.5 MMC 이고, 각 구멍 치수와 구멍 실측 위치가 아래와 같을 때의 페이퍼 게이징
비고) 가공한 구멍의 위치도 공차역 계산 공식 : 2*Sqrt(X2 + Y2)
1.1.13 끼워 맞춤에 대한 여유와 공차 (Allowance & Tolerance for Fit) 축과 구멍 사이의 끼워 맞춤은 대부분의 기구에서 조립성이나 성능을 좌우하는 아주 중요한 부분이다. KS 규격에서는 끼워 맞춤을 크게 아래의 3가지로 구분하고 있다.
① 틈새와 죔새를 기준으로 한 끼워 맞춤 구분
② IT 기본 공차 ISO 규격에서는 01, 0, 1,....., 18 급의 20등급으로 치수에 따라 기본 공차 범위를 구분하고 있다.
◆ 치수 500 이하에 적용되는 IT 공차 (단위 : mm, ㎛)
비고) IT 01~16의 단위는 ㎛, IT 17,18의 단위는 mm임.
끼워 맞춤에 적용되는 IT 공차 등급은 일반적으로 구멍의 경우 6급~10급, 축의 경우 5급~9급이 적용된다.
◆ 치수 500 초과, 3150 이하에 적용되는 IT 공차 치수 500 초과, 3150 이하까지는 IT 6급~18급까지로 구분된다. (단위 : mm, ㎛)
비고) IT 6~10의 단위는 ㎛, IT 11~18의 단위는 mm임.
③ 구멍 기준식 / 축기준식 끼워 맞춤 ◆ 구멍 기준식 일정한 공차를 가진 기준 구멍을 정하고, 여기에 결합되는 상대방 축의 직경을 크거나 작게 한 여러 가지 조합으로 적용하는 끼워 맞춤 방식을 말한다. 구멍 기준식의 구멍의 기호는 A에서 Z까지의 영문 대문자로 표시한다. 단, 다른 문자와 혼동하기 쉬운 I, L, O, Q, W 는 사용하지 않는다. 일반적으로 구멍 가공이 축에 비해 어려우므로 현장에서는 주로 구멍 기준식이 사용된다.
◆ 축 기준식 구멍 기준식과 반대로 일정한 공차를 가진 기준 축을 정하고 여기에 결합되는 상대방 구멍의 직경을 크거나 작게 한 여러 가지 조합으로 적용하는 끼워 맞춤 방식을 말한다. 축 기준식의 축의 기호는 a에서 z까지의 영문 소문자로 표시한다. 단, 다른 문자와 혼동하기 쉬운 i, l, o, q, w 는 사용하지 않는다. 전동축과 같이 한 개의 축에 여러 종류의 구멍을 가진 부품을 결합시킬 때 적용된다.
④ 상용하는 끼워 맞춤
◆ 상용하는 구멍 기준 끼워 맞춤
비고) 1.치수에 따라 예외가 있을 수 있음. 2. 끼워 맞춤 구멍 치수 허용차는 KS B 0401 참조
◆ 상용하는 축 기준 끼워 맞춤
비고) 1. 치수에 따라 예외가 있을 수 있음. 2. 끼워 맞춤 축 치수 허용차는 KS B 0401 참조
◆ 구멍과 축 조합 끼워 맞춤 표시법 구멍 기준식, 축 기준식 관계없이 구멍을 나타내는 기호를 앞에 적어준다. 예) φ 20 H7g6, φ 20 H7/g6 등
⑤ 강제 끼워 맞춤 방식 구분 죔새가 있는 억지 또는 중간 끼워 맞춤의 결합 방법은 크게 아래의 3가지로 구분할 수 있다.
◆ 외력을 가해 결합시키는 방법 (Forced Fits) 유압, 공압 또는 망치를 이용한 물리적 타격 등의 방법으로 외력을 가해 조립하는 방법이다. 최대 죔새(구멍의 최소 허용치수와 축 최대 허용치수의 차이값)는 일반적으로 직경의 0.002배 수준으로 하되, 직경이 커질수록 줄일 필요가 있다. 예) 직경 50 mm 일 경우 : 허용 최대 죔새 0.1 mm 직경 200 mm 일 경우 : 허용 최대 죔새 0.25 mm 조립에 필요한 압력은 접촉 표면적과 죔새에 비례하며, 재질에 영향을 받는다. 주로 소형의 핀 조립 등에 적용된다.
◆ 축을 냉각해 수축시켜 결합하는 방법 (Expansion Fits) 축 또는 부시(Bush) 등 내부에 끼워지는 부품을 서브제로 냉각으로 수축시켜 조립하고, 상온으로의 온도 상승에 의한 팽창으로 결합이 되도록 하는 방법이다. 냉각을 위해서는 주로 드라이 아이스, 액체 질소 등이 사용된다. 단, 드라이 아이스 사용시 충분한 수축을 얻기 어렵고, 냉각에 비교적 긴 시간이 소요되는 단점이 있다. 액체 질소는 취급이 어려운 단점이 있지만 빠른 시간 내에 충분한 수축을 얻을 수 있으며, 특별한 설비 필요없이 간단한 용기만으로 사용이 가능한 장점이 있다. 부품을 액체질소 안에 완전히 잠기도록 한 상태로 담궈 두면, 부품이 액체질소 비등점(끓는 온도 : 영하 196°C)으로 냉각될 때까지 표면에서 계속 기포가 발생하게 되므로, 기포가 생기지 않으면 냉각이 완료된 것으로 보면 된다.
- 냉각 가능 온도 비교
일반적으로 상온에서 약 -160 ℃까지 냉각될 때, 강은 직경의 약 0.0025배, 알루미늄 합금은 약 0.0042배 만큼 수축된다.
◆ 구멍을 열로 팽창시켜 결합하는 방법 (Shrinkage Fits) 구멍 형체를 가진 부품을 가열 팽창시켜 조립하고, 상온으로의 온도 하강에 의한 수축으로 결합이 되도록 하는 방법이다. 외력에 의한 조립에 비해 결합의 강도가 훨씬 강한 특징이 있다. - 축방향 잡아당김에 대해 약 3.7배, 비틀림에 대해 약 3.2배
축 형체를 가진 부품이 커서 냉각이 어려울 경우 주로 적용된다. 대표적인 예로 철도 차량 구동 휠 타이어 조립 등의 경우이다. 단, 죔새가 너무 클 경우, 수축시 허브가 깨질 수도 있으므로 적용 치수 선정에 유의할 필요가 있다.
1.1.14 표면 거칠기 (표면 조도 : Surface Roughness) 평면이나 원통 등의 표면을 완전하게 만드는 것은 현실적으로 불가능하며, 모든 기계 가공 표면은 가공 방법, 절삭 조건, 공작기계 정밀도, 공작물 재질 등에 따라 어느 정도의 기복을 가지게 된다. 표면 오차의 형태는 거칠기(Roughness), 파상도(Waviness), 형상(Form)의 3가지로 구분할 수 있다. 이중 파상도와 형상은 평면도, 원통도 등으로 규제가 가능하지만, 거칠기는 일반적인 치수나 기하 공차 방식으로는 규제가 어려우며, 별도로 규제할 필요가 있다.
① 표면 거칠기의 종류 (KS B 0161) KS 규격에서는 표면 거칠기를 중심선 평균 거칠기, 최대 높이, 10점 평균 거칠기의 3가지로 구분하고 있다. 이중 중심선 평균 거칠기가 전세계 대부분의 나라에서 가장 많이 사용되고 있으며, 일반적으로 표면 거칠기라고 하면 중심선 평균 거칠기를 말한다.
이외에도 제곱평균 거칠기(RMS : Root Mean Square, Rg ) 등이 있으나 많이 사용되지 않는다. - 제곱평균 거칠기 : 중심선으로부터 거리 제곱을 적분한 값을 기준 길이로 나누고 다시 제곱근을 구해 계산한 값으로 일반적으로 Ra보다 약 10% 커진다
② 표면거칠기의 도면 기입법 (KS B 0617) 표면 거칠기를 도면에 표시하는 방법은 표면 거칠기 기호와 다듬질 기호 2가지가 KS 규격에 규정되어 있다. 단, 다듬질 기호(~ 또는 ∇)는 국제 표준 (ISO 규격)에는 규정되어 있지 않으며, 일본등 일부 나라에서만 사용하고 있다. KS 규격에서는 완전히 폐지하지는 못하고 KS 0617 부속서 형식으로만 남겨 두었으며, 비고란에 다듬질 기호보다 면의 지시 기호를 따를 것을 권장하고 있다. 다만, 아직까지는 일본의 영향으로 국내의 많은 기업에서 다듬질 기호를 사용하고 있으므로, 알아 둘 필요는 있으나, 향후 설계시는 국제 규격을 따르는 것이 좀 더 유리할 것으로 생각된다.
일반적으로 표면 거칠기 규제는 중심선 평균 거칠기가 주로 사용되므로 여기서도 중심선 평균 거칠기 도면 기입 방법 위주로 설명하기로 한다.
◆ 중심선 평균 거칠기 기입 방법 ⓐ 면의 지시 기호와 기입위치
ⓑ 거칠기는 표준수열값 중 선택하여 표시 - 0.013 / 0.025 / 0.05 / 0.1 / 0.2 / 0.4 / 0.8 / 1.6 / 3.2 / 6.3 / 12.5 / 25 / 50 / 100 - 표준수열을 안 지킬 경우, 최대치는 Ra ≤ 10
ⓒ Cut-off 값 (λc) - 감쇄율이 12 dB/oct 의 고역 필터 사용시 75%가 되는 주파수의 파장 - 값은 0.08 / 0.25 / 0.8 / 2.5 / 8 / 25 (mm) 의 6종중 선택 - 표준값
- 측정 길이(l) : λc의 3배
ⓓ 중심선 평균 거칠기 값 뒤에 'a'는 표시하지 않는다. - 혼동을 피하기 위해 거칠기 값 뒤에 최대 높이 거칠기는 's', 10점 평균 거칠기는 'z' 를 붙여 표시한다.
ⓔ 거칠기 값은 허용 최대값만을 적거나, 허용 상한과 하한을 같이 적어 표시한다. - 허용 최대값만을 적어 표시하는 것이 일반적이다. - 허용 상한과 하한을 같이 적어줄 경우 상한이 위쪽에 오도록 한다. 예)
ⓕ 여러 곳에 반복해서 같은 표면 거칠기 기호를 적어줄 경우 또는 적을 자리가 모자라 모든 정보를 적기 어려울 경우, 면의 지시 기호에 알파벳 소문자만 적어주고, 거기에 대한 상세 정보는 품번 옆이나 주투상도 옆, 주기란 또는 표제란에 적어 준다. 예)
ⓖ 제거 가공 필요 여부의 표시 - 표면 가공을 반드시 해야 될 경우, 면의 지시 기호 짧은 쪽 끝에서 가로선을 연결하여 표시한다. - 소재면을 그대로 두고 가공을 하면 안될 경우, 면의 지시 기호에 내접원으로 표시한다. - 표면 가공을 해도 되고, 안해도 될 경우, 별다른 표시 없이 그대로 둔다. 예)
ⓗ 가공 방법을 지시하는 기호 - 지시 기호의 긴쪽을 가로 방향으로 연장하여 그리고 가공 방법 약호를 적어준다. 예)
ⓘ 원통 형체의 지름 치수 또는 호칭을 지시선을 이용하여 표시하는 경우 - 지름 치수 뒤에 표면 기호를 적어준다. 예)
ⓙ 별도로 지정하지 않은 부품 표면에 동일하게 적용되는 표면 거칠기 - 주 투영도 근처, 부품 번호 근처 또는 주기란에 적어 준다. - 이 때 공통이 아닌 일부는 괄호 안에 기입해 구분한다. 예)
◆ 최대 높이 및 10점 평균 거칠기 기입 방법 ⓐ 거칠기는 표준수열값 중 선택하여 표시 - 0.05 / 0.1 / 0.2 / 0.4 / 0.8 / 1.6 / 3.2 / 6.3 / 12.5 / 25 / 50 / 100 / 200 / 400
ⓑ 기준 길이의 결정
③ 다듬질 기호와 표면 거칠기 상관 관계
④ 가공 방법의 약호 (KS B 0107)
⑤ 가공 모양의 기호 (KS B 0610)
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