공차가 설계, 생산, 비용에 미치는 영향

부품 설계 시 고려해야 할 또 다른 포인트

과거에 일반적인 소싱 문제와 그런 문제를 애초에 부품에 설계하지 않는 방법에 대해 블로그를 썼습니다. 이는 종종 공차와 그것이 공정에 미치는 영향, 궁극적으로 비용에 미치는 영향을 이해하는 것으로 귀결됩니다.

최근 한 고객이 "Metal Cutting 웹사이트에서 1000만분의 1 공차를 유지하고 CNC 선반을 한다고 읽었는데, +/- 0.000010을 유지하는 CNC 선반을 보고 싶어요!"라고 말했습니다.

제가 "네, 할 수 있습니다!"라고 말하고 싶었겠지만, 진실은 공차는 항상 부품을 생산하는 데 필요한 특정 공정이나 공정들에 달려 있다는 것입니다. Metal Cutting이나 다른 회사가 마케팅 목적으로 역량을 설명할 때, 그 역량이 모든 기계와 모든 공정에 동일하게 적용되지 않을 수 있음을 기억하는 게 중요합니다.

엄격한 공차는 여러 공정을 의미할 수 있습니다

도면에서도 공차 누적이 오해되는 경우가 많습니다. 현실은 모든 제조 부품이 여러 공정을 필요로 할 수 있고, 그 공정들이 모두 같은 역량을 가진 건 아니라는 것입니다. 예를 들어 Metal Cutting에서는 부품 OD를 연삭할 때 +/- 0.000010의 엄격한 공차를 유지할 수 있지만, 그런 엄격한 공차는 현재 절단 역량을 벗어납니다. (부품을 매우 엄격한 크기로 선별할 순 있지만, 그래도 아마 +/- 0.000010까지는 안 될 겁니다.)

핵심은 도면 전체에 하나의 공차나 하나의 공정만 쓸 수 없다는 겁니다. 어떤 공급업체도 — Metal Cutting 포함 — 감산 금속 가공 역량을 하나의 공차로만 설명할 수 없기 때문입니다. 다른 공차는 달성하기 위해 다른 공정을 필요로 할 수 있고, 모든 공정이 같은 공차로 결과를 낼 수 있는 건 아닙니다.

엄격한 공차 + 여러 공정 = 더 높은 비용

공차와 비용의 관계도 잊지 맙시다. 이전 블로그에서 지적했듯, 공차를 소수점 한 자리만 더 늘려도 비용이 2~3배 증가할 수 있습니다. 특정 공정의 역량 내에서 '정상적'이지 않은 엄격한 공차라면, 공차가 엄격할수록 생산 비용이 높아집니다.

가능한 가장 엄격한 공차를 기본 선택으로 삼고 싶을 수 있습니다. 하지만 구매자가 '가능한 한 엄격한' 공차를 요청하면 우리는 보통 이렇게 반문합니다. 얼마를 지출할 의향이 있으신가요? 몇 개 부품이 필요하신가요? (밥이 말하길, "지불할 의향 이상으로 요구하지 마세요!") 다시 말하지만, 공차는 완성 부품을 생산하는 데 몇 개 공정이 필요한지 결정하고, 각 공정은 자체 최솟값을 가집니다. 특정 치수에 매우 엄격한 공차가 필요하지 않다면, 거기서 공정을 제거하고 비용을 절감할 수 있습니다.

엄격한 공차 지정 전 고려사항

인정하건대, 엄격한 공차가 작동하는 제품과 실패하는 제품의 차이를 만드는 때가 있습니다. 불충분한 공차는 부품 성능과 품질을 저하시킬 수 있습니다. 특히 복잡한 조립품에서는 각 부품 치수의 작은 변이가 곱해져 공차 누적과 의도한 설계에서 벗어난 허용 불가 변이를 초래할 수 있습니다.

다시 한 번, 매우 엄격한 공차에 커밋하기 전 고려할 질문들을 추천합니다:

• 부품이 최종 용도에서 어떻게 기능하는가?
• 부품이 사용될 환경에서 중요한 공차는 무엇인가?
• 부품이 다른 부품과 상호작용하는가? 그렇지 않다면 그렇게 엄격한 공차가 필요 없을 수 있다. 그렇다면 공차 누적을 인지해야 한다.
• 같은 부품에 공차가 필요한 서로 다른 속성이 있다면, 어느 치수가 더 중요한가?
• 부품 내부 상호작용으로 상쇄될 수 있는 매우 엄격한 공차가 있어 비현실적이고 완화해야 하는가?
• 약간 아웃오브스펙 부품을 테스트해 더 느슨한 공차가 응용 분야에 맞는지 확인할 의향이 있는가?

불필요하게 엄격한 공차로 부품을 과도하게 엔지니어링하지 않으면 비용을 통제하는 데 도움이 됩니다. 그리고 좋은 공급업체는 항상 귀사의 부품과 예산에 가장 적합한 공차를 식별하는 데 기꺼이 도와야 합니다.