엔지니어링 공차, 종류 및 끼워맞춤: 종합 가이드

기계 제조에서 부품 호환성 충족 위해 생산 부품 크기 필요 공차 범위 내 있어야 함. 부품 형상, 크기, 정밀도, 성능에 통일 표준 필요. 유사 제품도 크기 합리적 분류로 제품 시리즈 축소 필요. 이것이 제품 표준화. 따라서 엔지니어링 공차와 끼워맞춤 규정 개념 탄생.

기계 공학에서 공차는 지정된 크기에서 허용 편차 설정. 공차 사용은 최종 제품 사용 용이성 보장, 특히 큰 조립체 일부일 때 중요.

중요 영역 공차 미설정 시 부품이 설계 의도대로 사용 불가. 각 제조 방법 일정 부정확도 있기 때문.

그러나 적절한 공차 결정으로 제조사가 생산 중 특정 문제에 더 주의 기울이게 함. 작동 부품 간 관계: 자유 회전, 자유 종운동, 클램핑 작용, 영구 고정 위치. 정밀도는 부품 예상대로 작동 보장 필요 정밀도. 공차는 적정 기능 달성 위한 주어진 크기 허용 변동.

엔지니어링 공차란?

엔지니어링 공차는 기본 치수에서 파생된 측정 허용 편차.

100mm 금속 봉 가공 가정. 모든 강봉 동일 형상 의도이나 크기와 방향 차이로 모든 강봉 100.00mm 정밀도 제조 불가. 설계/제조 현장 노력에도 편차 제로 제어 불가.

이 크기/형상 편차 기본적으로 목표값 위아래 변동. 따라서 금속 봉 용도 기반 목표 크기 상대 상한값과 하한값 결정. 두 값 차이(허용 범위) "공차"라고 함.

공차는 다양한 단위 적용 가능. 예: 작업 조건 온도(°C), 습도(g/m³) 공차. 기계 공학에서 주로 선형, 각도 등 물리 치수 공차 다룸. 단위 불문 공차는 기준점(공칭값)에서 허용 측정 범위 나타냄.

엔지니어링 공차 종류

엔지니어링 공차는 치수 공차, 형상 공차, 위치 공차 포함.

치수 공차 (Dimensional Tolerance)

치수 공차는 크기 허용 변동량. 엔지니어링 공차 기초. 최대 허용값 최대 치수, 최소값 최소 치수.

공차는 최대 상한 치수와 최소 상한 치수 대수 차이 절대값, 상한 편차와 하한 편차 대수 차이 절대값.

하한 편차 (Lower Deviation)

하한 편차 추가는 제조사에 특정 측정값 얼마나 작아질 수 있는지 알림. "-" 기호 표시.

상한 편차 (Upper Deviation)

상한 편차는 하한 편차 반대. 측정값이 공칭값보다 얼마나 더 클 수 있는지 표시.

쌍방 편차 (Bilateral Deviation)

공차 범위 부여 세 번째 방식 쌍방 편차 사용.

동일 기본 크기에서 치수 공차 작을수록 치수 정밀도 높음. 지정된 공차는 제조 정밀도 요구사항 나타내며 가공 난이도 반영.

형상 공차 (Shape Tolerance)

(1) 직진도 (Straightness)

직진도는 부품 선 요소 실제 형상 이상적 직선 유지 조건. 직진도 공차는 실제 직선 이상적 직선 최대 허용 편차.

(2) 평면도 (Flatness)

평면도 부품 평면 요소 실제 형상 이상적 평면 유지 표현. 평면도 공차 실제 표면 평면 상대 최대 허용 변동량.

(3) 원통도 (Roundness)

원통도 부품 요소 실제 형상 중심에서 등거리 조건. 원통도 공차 동일 단면 내 실제 원 이상적 원 최대 허용 편차.

(4) 원통도 (Cylindricity)

원통도 부품 원통면 윤곽 점들 축에서 등거리 유지. 원통도 공차 실제 원통면 이상적 원통면 최대 허용 변동.

(5) 선 윤곽도 (Line Profile)

선 윤곽도 부품 주어진 평면 임의 형상 곡선 이상적 형상 유지. 선 윤곽도 공차 비원형 곡선 실제 윤곽 허용 변동.

(6) 면 윤곽도 (Surface Profile)

면 윤곽도 부품 임의 형상 표면 이상적 형상 유지. 면 윤곽도 공차 비원형 표면 실제 윤곽 이상적 윤곽 허용 편차.

위치 공차 (Position Tolerance)

위치 공차는 특정 요소가 기준에 상대적으로 허용되는 위치 총 변동량. 엔지니어링 공차 또 다른 중요 매개변수.

(1) 방향 공차 (Orientation Tolerance)

방향 공차는 기준 관련 특정 요소 허용 방향 총 변동량. 평행도, 수직도, 각도 반영.

(2) 위치 공차 (Position Tolerance)

위치 공차는 실제 요소가 기준과 연관 허용 위치 전체 변동 범위. 동심도, 대칭도, 위치도 포함.

(3) 런아웃 공차 (Runout Tolerance)

런아웃 공차는 특정 시험 방법 따른 공차 항목. 원주 런아웃과 총 런아웃으로 분할.

끼워맞춤 (Fit)

축과 구멍 끼워맞춤 다양한 옵션, 올바른 끼워맞춤 위해 공차 필수. 기계 조립에서 동일 기본 크기 구멍과 축 공차대 관계 끼워맞춤. 구멍/축 실제 크기 달라 조립 후 클리어런스나 간섭 발생. 구멍-축 끼워맞춤에서 구멍 크기 마이너스 축 크기 대수차 양수면 클리어런스, 음수면 간섭.

축-구멍 엔지니어링 끼워맞춤 3가지 유형.

클리어런스 끼워맞춤 (Clearance Fit)

축 직경 구멍 직경보다 작음 요구. 두 사이 항상 간극 존재.

엔지니어링 솔루션 두 부품 독립적 슬라이드/회전 필요 시 이 방식.

따라서 축과 구멍 공차 비중첩 보장 가능.

전이 끼워맞춤 (Transition Fit)

최대 축 크기 최소 구멍 크기보다 큼. 동시에 최소 축 크기 최대 구멍 크기보다 작음.

클리어런스 끼워맞춤도 간섭 끼워맞춤도 아님. 최종 측정 결과 따라 공차 두 상황 허용, 극단 상황 진입 안 함.

간섭 끼워맞춤 (Interference Fit)

축 직경 항상 구멍보다 큼. 축 최소 직경, 구멍 최대 직경에서도 마찬가지.

간섭 끼워맞춤 두 부품 간 움직임 없음 보장. 물리적 조립 시 힘 가해져야 함. 구멍 가열, 축 냉동, 윤활유 사용 모두 과정 단순화 도움.