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공차: 비용은 얼마나 들고, 어떤 공차를 지정해야 할까

공차는 도면에서 가격을 결정하는 치수이며, 템플릿에서 그대로 복사되는 경우가 가장 많은 치수이기도 합니다. 모든 곳을 엄격하게 지정한 부품은, 중요 형상 3개만 지정하고 합리적인 일반 공차를 적용한 같은 부품보다 몇 배 비쌀 수 있습니다. 그 숫자로 실제로 무엇을 사게 되는지 정리합니다.

공차가 비용을 늘리는 방식

공차를 엄격하게 하면 네 군데에서 따로따로 비용이 늘어나며, 그래서 효과가 누적됩니다.

  1. 정삭 패스. 마지막 수백분의 1 mm를 정확히 깎으려면 느리고 가벼운 절삭이 필요합니다. 그만큼 가공 시간이 듭니다.
  2. 공구 마모 관리. 커터가 마모되면 치수가 흐트러집니다. 공차가 엄격하면 공구를 더 자주 교체하거나 더 자주 보정해야 합니다.
  3. 검사. 엄격한 형상은 측정해야 하며, 대개 CMM으로, 샘플이 아니라 전수 측정하는 경우가 많습니다.
  4. 불량과 재작업. 범위가 좁을수록 벗어나는 부품이 늘어납니다. 누군가는 그 비용을 부담합니다.

공차를 완화하면 네 가지가 함께 개선됩니다. 도면에서 가장 효과가 큰 단일 변경이 공차 완화인 이유입니다.

가공업체가 특별한 노력 없이 유지하는 범위

일반적인 범위이며 보장 값이 아닙니다. 견적하는 가공업체가 귀사 형상, 소재, 크기에서 유지할 수 있는 값을 확인합니다.

형상 일반적으로 무리 없는 범위 비고
일반 치수 약 ±0.1 mm 가공 부품에서 흔히 쓰는 일반 공차
끼워맞춤 형상, 밀링 약 ±0.05 mm 대부분의 장비에서 일상적으로 가능
보어, 리밍 약 ±0.02 mm 표준 리머로 반복 재현 가능
엄격한 끼워맞춤 형상 ±0.01 mm 이하 비용 증가, 온도 관리와 CMM 검증 필요
가공면의 평면도 부품 크기와 단면에 따라 다름 얇은 부품은 변형되므로 숫자보다 크기가 중요
표면 거칠기, 가공 상태 Ra 1.6-3.2 µm 더 미세한 값은 추가 정삭 필요

큰 부품일수록 어렵습니다. 50 mm 길이에서는 일상적인 공차도 500 mm에서는 어려워지는데, 열팽창, 고정 방식, 장비 기하 정밀도가 모두 길이에 비례해 영향을 주기 때문입니다. 부품 전체에 일괄 규칙으로 적지 말고, 항상 형상별로 공차를 명시하십시오.

일괄 일반 공차가 위험한 이유

「별도 지시가 없는 한 모든 치수 ±0.02 mm」는 흔하지만 비싼 주기입니다. 모든 모서리, 모든 모따기, 기능과 무관한 모든 치수가 중요하다고 가공업체에 알리는 셈입니다.

두 가지 일이 생깁니다. 가격이 전반적으로 오릅니다. 그리고 가공업체는 어떤 형상이 실제로 중요한지 구분할 수 없으므로 주의를 고르게 분산시키고, 결국 정말 중요한 형상도 그렇지 않은 형상과 같은 수준의 관리밖에 받지 못합니다.

더 나은 방식은 다음과 같습니다.

  • 일반적인 부분을 모두 포괄하는 완화된 일반 공차
  • 명시적으로 공차를 지정한 소수의 형상, 각각 측정 기준 데이텀 포함
  • 그중 어떤 것이 기능상 중요한지 적은 짧은 메모

명확히 표시된 중요 치수 3개가, 같은 수준으로 지정된 치수 30개보다 더 잘 지켜집니다.

끼워맞춤, 그리고 숫자보다 의도가 잘 전달되는 이유

맞물리는 형상에는 숫자만 적은 공차보다 표준 끼워맞춤 기호가 더 많은 정보를 담습니다. 보어에 12H7이라고 적으면 호칭 치수, 공차 범위, 그리고 무엇보다 그곳에 축이 들어간다는 의도를 가공업체에 전달합니다.

일반적으로 쓰는 세 가지 계열은 다음과 같습니다.

  • 헐거운 끼워맞춤. 항상 틈새를 두고 조립됩니다. 회전하거나 미끄러지는 축, 볼트 관통 구멍에 사용합니다.
  • 중간 끼워맞춤. 약간 빡빡하거나 약간 헐거울 수 있습니다. 조립과 분해를 반복하는 위치 결정 형상에 사용합니다.
  • 억지 끼워맞춤. 압입하거나 가열해야 조립됩니다. 움직여서는 안 되는 베어링과 부싱에 사용합니다.

베어링용 보어를 지정한다면 끼워맞춤을 명시하십시오. H7을 본 가공업체는 리밍으로 가공해야 하며, 캘리퍼스가 아니라 보어 게이지로 측정해야 한다는 것을 압니다.

기하 공차, 한 문단으로

치수 공차는 크기를 관리합니다. 기하 공차는 형상, 방향, 위치를 관리합니다. 평면도, 직각도, 동심도, 위치도 등입니다. 개별 치수보다 형상 간의 관계가 더 중요할 때 의미가 있습니다.

실무에서 비용을 가장 많이 줄여 주는 것은 구멍 패턴의 위치도입니다. 보너스 공차를 적용한 위치도로 관리하는 구멍 패턴은, 모든 구멍 사이를 엄격한 ± 치수로 관리하는 같은 패턴보다 유지하기 쉽고 저렴하며, 실제로 필요한 것, 즉 볼트가 통과한다는 조건을 그대로 표현합니다.

공차와 검사는 같은 결정입니다

측정할 수 없는 공차는 지켜지는 것이 아니라 기대되는 것일 뿐입니다. 범위를 지정하기 전에, 가공업체에 이를 검증할 장비가 있는지, 그리고 귀사에 입고 시 검증할 장비가 있는지 확인하십시오.

가공업체의 가장 정밀한 측정 능력이 귀사의 가장 엄격한 공차보다 거칠다면, 부품이 정확하더라도 증명할 수 없습니다. 이런 불일치는 분쟁 중이 아니라 업체 검증 단계에서 찾아내는 것이 좋습니다.

이는 어떤 서류를 요청할지도 결정합니다. 중요 형상에 대한 초도품 검사가 모든 항목에 대한 전체 보고서보다 훨씬 가치가 있습니다.

아무도 언급하지 않는 온도

측정 규격은 섭씨 20도를 전제로 합니다. 32도인 작업장에서 잰 부품을 서늘한 검사실에서 다시 재면 같은 숫자가 나오지 않으며, 같은 온도 변화에 알루미늄은 강철보다 약 두 배 더 늘어납니다.

일반 공차에서는 무시할 수 있는 수준입니다. 긴 치수에 ±0.01 mm라면 그렇지 않습니다. 부품에 그 수준의 공차가 있다면, 가공업체가 어디서 몇 도에서 측정하는지 물어보시고 구체적인 답을 기대하십시오.

도면을 보내기 전에 정리하는 방법

  1. 공차가 지정된 모든 치수를 검토하며, 두 배로 움직이면 무엇이 문제가 되는지 자문합니다.
  2. 답이 「아무 문제 없음」인 것은 모두 완화합니다.
  3. 남은 치수에는 각각 측정 기준 데이텀을 명시합니다.
  4. 요구 조건이 조립이라면 구멍 사이의 엄격한 치수 공차를 위치도로 바꿉니다.
  5. 맞물리는 모든 부분에는 표준 끼워맞춤 기호를 사용합니다.
  6. 일반 공차는 부품이 허용하는 가장 느슨한 수준으로 정합니다.
  7. 측정과 보고를 원하는 형상을 표시합니다.

이 작업은 보통 한 시간 정도 걸리며, 어떤 가격 협상보다 가치가 있습니다. 나머지 수단은 설계 변경 가이드에 정리되어 있습니다.

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자주 묻는 질문

가공업체가 기본으로 유지할 수 있는 공차는 어느 정도입니까?

대부분의 가공업체는 대부분의 형상에서 ±0.1 mm 정도의 일반 공차를 무리 없이 유지하며, 특정 치수를 지정하면 더 좁은 범위도 가능합니다. 정확한 답은 형상, 소재, 부품 크기에 따라 달라지므로, 일괄적인 수치를 제시하기보다 가공업체가 귀사 형상에서 유지할 수 있는 값을 확인해야 합니다.

공차가 엄격할수록 항상 더 정밀합니까?

더 비싸고 검증하기 어려울 뿐, 반드시 더 좋은 것은 아닙니다. 측정할 수 없는 공차는 아무도 지키지 않는 공차입니다. 조립과 기능을 좌우하는 부분만 엄격하게 하고 나머지는 그대로 두십시오.

공차와 끼워맞춤은 어떻게 다릅니까?

공차는 하나의 치수가 변동할 수 있는 범위입니다. 끼워맞춤은 서로 맞물리는 두 부품의 관계이며, 두 공차가 합쳐져서 정해집니다. H7 같은 표준 끼워맞춤 기호를 지정하면 숫자만 적는 것보다 의도가 더 명확히 전달됩니다.

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