CNC 가공 필수 심볼: GD&T 마스터로 정밀도 높이기

CNC 금속 가공과 머시닝은 엄격한 품질 관리를 요구하는 정밀 기술입니다. 부품을 조립해 하나의 시스템으로 만들 때, 1인치의 일부분 차이가 완벽하게 작동하는 시스템과 무용지물 사이를 가릅니다. 최종 부품 품질을 보장하기 위해 금속 가공자들은 기하공차(GD&T)라 불리는 머시닝 심볼 품질 관리 시스템을 고안했습니다. 총 14개의 GD&T 심볼, 알아야 할 핵심만 정리했습니다.

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GD&T 머시닝 심볼이란?

초심자를 위해 설명하면, GD&T는 엔지니어링 공차와 관계를 정의하고 전달하는 시스템입니다. 엔지니어링 도면에 있는 심볼 모음으로 최종 제품의 다양한 측면을 나타냅니다. 정해진 사양을 글로 쓰지 않고 14개 머시닝 심볼 각각이 사양을 대변합니다. 기하공차는 관리 프레임으로 형상에 적용됩니다. 가장 많이 쓰이는 공차 범주는 형상, 방향, 위치로, 이 3개 범주에 14개 심볼 중 10개가 속합니다.

1. 형상 공차(Form Tolerances)

형상 공차는 형상의 일반적인 '모양'을 제어하며 크기 보정용으로 자주 쓰입니다. 형상 공차 내 4개 GD&T 심볼:

• 평면도(Flatness): 기준면이나 형상과 무관하게 표면이 얼마나 평평한지 나타냅니다. 도면상 균일하게 평평해야 하는 형상 정의에 유용합니다.
• 직진도(Straightness): 표준 직진도는 2D 공차로 표면이나 형상이 균일한지 보장합니다. 블록 표면 같은 평평한 형상에도 적용 가능합니다.
• 원통도(Cylindricity): 간단히 말해 부품이 진정한 원통에 얼마나 부합하는지 지정합니다. 공차 관점에서 형상 전체 길이를 관통하는 두 동심 원통(내부, 외부)이 있으며, 부품 전체 길이가 그 사이에 있으면 규격 내입니다.
• 원도(Circularity/Roundness): 원통도와 유사하게 물체가 진정한 원에 얼마나 부합하는지 기술합니다. 원통도가 3D 실린더라면 원도는 2D 원에만 관심 있습니다.

2. 방향 공차(Orientation Tolerances)

방향 공차는 형상의 '기울기'를 제어하며 기본 각도 치수와 연관되고 위치 보정용으로 쓰입니다. 면에 적용 시 형상도 제어합니다. 방향 공차 3개 심볼:

• 직각도(Perpendicularity): 참조 면이나 선이 기준 면이나 선에 수직(90°)이어야 함을 요구합니다.
• 평행도(Parallelism): 참조 형상이 기준 면이나 선과 평행하도록 기술합니다.
• 경사도(Angularity): 평행도가 두 부품 정렬을, 직각도가 90° 모서리 만남을 기술한다면, 경사도는 한 형상이 다른 형상을 기준 각도로 향하도록 지정합니다.

품질 관리 시 CMM(3차원 측정기)이 GD&T 측정 검증에 도움을 줍니다.

3. 위치 공차(Location Tolerances)

위치 공차는 위치를 제어하며 기본 선형 치수와 연관됩니다. 위치는 크기 형상의 중앙면이나 축을 위치시키고 방향을 정합니다. 프로파일은 형상 면을 위치시킵니다. 프로파일이 가장 강력한데 방향과 형상 공차도 아우르기 때문입니다. 위치 공차 3개 심볼:

• 위치도(Position): 위치도(진위치)는 가장 유용하지만 가장 복잡한 GD&T 심볼 중 하나입니다. '형상 크기 무관' 또는 '최대 실체 조건' 두 방식으로 쓰이며, 항상 크기 형상과 함께 사용됩니다.
• 면 프로파일(Profile of a Surface): 면 프로파일은 면(보통 곡면) 주위 3D 공차대를 기술합니다. 곡면에 정의되면 반경이 있는 전체 면이 공차대 내에 있어야 합니다.
• 선 프로파일(Profile of a Line): 선 프로파일은 형상 내 임의 선(보통 곡선) 주위 공차대입니다. 2D 공차 범위로 임의 선형 공차에 적용 가능합니다. 면에 호출되면(예: 부품 반경) 단면이 진정한 곡선 반경에서 얼마나 벗어날 수 있는지 지정합니다.

금속 가공은 본질적으로 최고 정밀도를 요구합니다. 부품이 허용 공간 내에서 서로 맞물려야 하므로, 제조 공정 설계는 선반과 밀에서 소재를 깎는 것만큼 중요합니다. GD&T는 보편적으로 통용되는 언어로 시간과 비용을 아끼면서 고품질을 제공합니다.