공차, 편차 및 끼워맞춤 용어와 끼워맞춤 계산

공차, 편차 및 끼워맞춤 용어와 끼워맞춤 계산

제1부 : 공차, 편차 및 끼워맞춤의 기본 KS B ISO 286-1

1. 기본 용어(Basic terminology)

용어	영문	정의
몸체 형체	feature of size	어떤 크기를 선 치수(linear dimension)또는 각도 치수(angular dimension)로 정의한 기하학적 형상
공칭 통합 형체	nominal integral feature	기술 도면이나 그 외의 방법에 의해 정의된 이론적으로 정확한 통합 형체
구멍	hole	가공품의 내부 몸체 형체로, 원통형이 아닌 내부 몸체 형체를 포함한다.
기준 구멍	basic hole	구멍 기준식 끼워맞춤 시스템에 대한 기준으로 선정된 구멍 [비고] ISO 코드 시스템의 목적에 따라 기준 구멍은 아래 한계 편차가 0인 구멍이다.
축	shaft	가공품의 외부 몸체 형체로, 원통형이 아닌 외부 몸체 형체를 포함한다.
기준 축	basic shaft	축 기준식 끼워맞춤 시스템에 대한 기준으로 선정된 축 [비고] ISO 코드 시스템의 목적에 따라 축 기준은 위 한계 편차가 0인 축이다.

2. 공차 및 편차와 관련된 용어(Terminology related to tolerances and deviations)

용어	영문	정의
호칭 치수	nominal size	도면 명세에 의해 정의된 완전한 형태의 형체 치수 [비고 1] 호칭 치수는 위 한계 편차와 아래 한계 편차를 적용하여 한계 치수의 지정(위치)을 위해서 사용된다. [비고 2] 이전에는 ‘기준치수(basic size)로 불렸다.
실 치수	actual size	연관 통합 형체의 치수 [비고] 실 치수는 측정을 통해서 얻어진다.
한계 치수	limits of size	몸체 형체에 대한 극한(최대)허용 치수 [비고] 요구사항의 충족을 위하여, 실 치수는 위 한계 치수와 아래 한계 치수 사이에 있어야 한다. 한계 치수도 포함된다.
위 한계 치수(ULS)	upper limit od size	몸체 형체에 대한 최대(가장 큰)허용 치수
아래 한계 치수(LLS)	lower limit of size	몸체 형체에 대한 최소(가장 작은)허용 치수
편차	deviation	어떤 값에서 기준 값을 뺀 값(기준 치수 값과의 차)
한계 편차	limit deviation	호칭 치수로부터 위 한계 편차나 아래 한계 편차
위 한계 편차	upper limit deviation	ES(내부 몸체 형체에 사용) es(외부 몸체 형체에 사용) 위 한계 치수에서 호칭 치수를 뺀 값 [비고] 위 한계 편차는 부호가 있는 값이며 +, 0, -일 수도 있다.
아래 한계 편차	lower limit deviation	EI(내부 몸체 형체에 사용) eI(외부 몸체 형체에 사용) 아래 한계 치수에서 호칭 치수를 뺀 값 [비고] 아래 한계 편차는 부호가 있는 값이며 +, 0, -일 수도 있다.
기본 편차	fundamental deviation	호칭 치수와 관련된 공차 구간의 설정을 정의하는 한계 편차 [비고 1] 기본 편차는 호칭 치수에 가장 근접한 한계 치수를 정의하는 한계 편차이다. [비고 2] 기본 편차는 문자로 식별된다(예를 들면 B, d)
Δ값	Δvalue	내부 몸체 형체의 기본 편차를 얻기 위해 고정 값에 더하는 변수 값
공차	tolerance	위 한계 치수와 아래 한계 치수 사이의 차 [비고 1] 공차는 부호 없는 절대 값이다. [비고 2] 공차는 위 한꼐 편차와 아래 한계 편차 사이의 차이기도 하다.
공차 한계	tolerance limits	허용 값에 대한 상하 경계를 지어주는 특성에 대한 특정 값
표준 공차(IT)	standard tolerance	선 치수의 공차에 대한 ISO 코드 시스템에 속하는 임의의 공차 [비고] ‘IT'는 국제 공차(International Tolerance)를 말한다.
표준 공차 등급	standard tolerance grade	공통의 식별자에 따라 구분되는 선 치수에 대한 공차군(group) [비고 1] 선 치수의 공차에 대한 ISO 코드 시스템에서는, 표준 공차 등급의 구분 기호는 IT와 숫자로 구성된다(예를 들면 IT7) [비고 2] 특정 공차 등급은 모든 호칭 치수에 대해 같은 수준의 정확도에 대응한다고 간주한다.
공차 구간	tolerance interval	공차 한계 사이 및 공차 한계를 포함하는 치수의 변동 값 [비고 1] 선 치수와 관련하여 사용되었던 이전의 용어 ‘공차 영역’(KS A ISO 286-1:1999에 따라)은 ‘공차 구간’으로 변경되었다. 왜내하면 구간은 척도(치수)에서 범위를 나타내지만 GPS에서 공차 영역은 공간이나 면적을 나타내기 때문이다(예를 들면 KS A ISO 1101에 따른 공차넣기) [비고 2] 이 표준의 목적에 따라, 구간은 위 한계 치수와 아래 한계 치수 사이가 들어있다. 구간은 공차의 크기와 호칭 치수에 관련된 배치에 의해 정의한다. [비고 3] 공차 구간은 반드시 호칭 치수를 포함하지는 않는다. 공차 한계는 양쪽(호칭 치수의 위의 값과 아래의 값)또는 한 쪽(호칭 치수의 위의 값 또는 아래의 값)이 될 수도 있다. 하나의 공차 한계가 한 쪽의 것일 경우, 다른 한계 값은 0이며, 이는 한 쪽에 대한 표시의 특별한 경우이다.
공차 등급	tolerance class	기본 편차와 표준 공차 등급의 조합 [비고] 선 치수의 공차에 대한 ISO 코드 시스템에서 공차 등급은 기본 편차의 식별자와 공차 등급의 번호로 구성된다(예를 드렴 D13, h9 등)

3. 끼워맞춤 관련 용어(Terminology related to fits)

용어	영문	정의
틈새	clearance	축 지름이 구멍 지름보다 작은 때, 구멍 크기와 축 크기 사이의 차 [비고] 틈새를 계산하여 얻은 값은 양(+)이다.
최소 틈새	maximum clearance	[헐거운 끼워맞춤이나 중간 끼워맞춤의 경우] 구멍의 위 한계 치수와 축의 아래 한계 치수 사이의 차
죔새	interference	축 지름이 구멍 지름보다 클 때, 구멍 크기와 축 크기 사이의 맞춤 이전의 차 [비고] 죔새를 계산하여 얻은 값은 음(-)이다.
최소 죔새	minimum interference	[억지 끼워맞춤의 경우] 구멍의 위 한계 치수와 축의 아래 한계 치수 사이의 차
최대 죔새	maximum interference	[억지 끼워맞춤이나 중간 끼워맞춤의 경우] 구멍의 아래 한계 치수와 축의 위 한계 치수 사이의 차
끼워맞춤	fit	조립되어야 할 외부 몸체 형체와 내부 몸체 형체(같은 종류의 축과 구멍)사이의 관계
헐거운 끼워맞춤	clearance fit	조립될 때 구멍과 축 사이에 항상 틈새를 제공하는 끼워맞춤, 즉 구멍의 아래 한계 치수가 축의 위 한계 치수보다 크거나 극단적인 경우 같다.
억지 끼워맞춤	interference fit	조립될 때 구멍과 축 사이에 항상 죔새를 제공하는 끼워맞춤, 즉 구멍의 위 한계 치수가 축의 아래 한계 치수보다 작거나 극단적인 경우 같다.
중간 끼워맞춤	transition fit	조립될 때 구멍과 축 사이에 틈새나 죔새를 제공하기도 하는 끼워맞춤 [비고] 중간 끼워맞춤의 경우, 구멍과 축의 공차 구간은 완전히 또는 부분적으로 겹친다. 따라서 틈새나 죔새는 구멍과 축의 실 치수에 따른다.
끼워맞춤의 범위	span of a fit	끼워맞춤을 구성하는 2개 몸체 형체의 치수 공차의 산술 합 [비고 1] 끼워맞춤의 범위는 부호가 없는 절대 값이며 끼워맞춤의 가능한 호칭 변수를 나타낸다. [비고 2] 헐거운 끼워맞춤의 범위는 최대 틈새와 최소 틈새 사이의 차이다. 억지 끼워맞춤의 범위는 최대 간섭과 최소 간섭 사이의 차이다. 중간 끼워맞춤의 범위는 최대 틈새와 최대 죔새의 합이다.

 

4. ISO 끼워맞춤 시스템 관련 용어(Terminology related to the ISO fit system)

 

용어	영문	정의
ISO 끼워맞춤 시스템	ISO fit system	선 치수에 대한 공차의 ISO 코드 시스템에 의한 공차를 기입한 축과 구멍을 구성하는 끼워맞춤 시스템 [비고] 끼워맞춤을 구성하는 형체에 대해 선 치수의 공차에 대한 ISO 코드 시스템 적용의 사전 조건은 구멍과 축의 호칭 치수가 동일하다는 것이다.
구멍 기준식 끼워맞춤 시스템	hole-basis fit system	구멍의 기본 편차가 0인 끼워맞춤, 즉 아래 한계 편차가 0이다. [비고] 구멍의 아래 한계 치수가 호칭 치수와 동일한 끼워맞춤 시스템. 요구되는 틈새나 죔새는 다양한 공차 등급의 축과 기본 편차가 0인 공차 등급의 기준 구멍을 조합하여 계산한다.
축 기준식 끼워맞춤 시스템	shaft-basis fit system	축의 기본 편차가 0인 끼워맞춤, 즉 위 한계 편차가 0이다. [비고] 축의 위 한계 치수가 호칭 치수와 동일한 끼워맞춤 시스템. 요구되는 틈새나 죔새는 다양한 공차 등급의 구멍과 기본 편차가 0인 공차 등급의 기준 축을 조합하여 계산한다.

 

5. 표준 공차 등급

표준(기준) 공차 등급은 문자 IT와 등급 번호로 명명한다. 예를 들면 IT7과 같다.

[표 : 호칭 치수 3150mm 까지의 표준 공차 등급 값]은 표준 공차 값을 나타낸다. 각각의 세로줄(열)은 표준 공차 등급 IT01에서 IT18까지의 하나의 표준 공차 등급에 대한 공차 값을 나타낸다. 표의 각 가로줄은 치수의 하나의 범위를 나타낸다. 치수 범위의 한계는 표의 첫 번째 세로줄에 나타낸다.

[비고]

1. 표준 공차 등급이 공차 등급을 구성하는 기본 편차를 나타내는 문자와 관련될 때는, 문자 IT는 생략한다. 즉, H7과 같다.

2. 등급 IT6~IT18에서, 표준 공차는 매 5단계마다 인수 10을 곱한다. 이 규칙은 모든 표준 공차에 적용되며 표1에 나타나지 않은 IT 등급에 대한 값을 추정하는데 이용될 수 있다.

[보기] 호칭 치수의 범위 120mm에서 180mm까지에 대해, IT20 값은 다음과 같다.

 

IT20 = IT15×10=1.6mm×=16mm

 

6. 공차 등급 지정(기입 규칙)

공차 등급은 기본 편차를 인식하는 구멍에 대한 영문 대문자와 축에 대한 영문 소문자 및 표준 공차 등급을 나타내는 숫자의 조합으로 표시한다.

[보기] H7(구멍), h7(축)

a) 치수와 공차

치수와 그 공차는 호칭 치수 다음에 요구 공차 등급 표시로 나타내야 하거나, 또는 호칭 치수 다음에 + 및 또는 -한계 편차로 나타내야 한다.(ISO 14405-1 참조)

다음 보기에서는 표시된 한계 편차와 표시된 공차 등급이 대등하다.

[보기 1]

KS B ISO 286	ISO 14405-1
32 H7	32 +0.025 0
80 js15	80±0.6
100 g6 Ⓔ	100-0.012 -0.034 Ⓔ

 

[비고] 공차 등급에서 결정된 + 또는 - 공차를 기입할 때, 공차 등급은 보조 정보 목적으로 괄호 안에 추가할 수 있고 그 반대로도 한다.

[보기 2]

32 H7(+0.025 0) 32+0.025 0(H7)

 

7. 끼워맞춤의 계산 예

[보기 1] 끼워맞춤 36H8/f7 의 계산

구멍 36H8에 대한 KS B ISO 286-2의 표로부터의 결과 :

ES=+0.039mm	위 한계 치수=36.039mm
EI=0	아래 한계 치수=36.000mm

축 36f7에 대한 결과 :

es=-0.025mm	위 한계 치수=35.975mm
ei=-0.050mm	아래 한계 치수=35.950mm

 

따라서,

구멍의 아래 한계 치수-축의 위 한계 치수=36.000-35.975=0.025mm

구멍의 위 한계 치수-축의 아래 한계 치수=36.039-35.950=0.089mm

계산 결과는 2개의 양의 값이다. 이것은 끼워맞춤이 0.089mm의 최대 틈새와 0.025mm의 최소 틈새를 가지고 있으며 헐거운 끼워맞춤이라는 것을 의미한다.

 

정의에 의한 헐거운 끼워밪춤의 범위 : 최대 틈새-최소 틈새(0.089mm-0.025mm=0.064mm)

 

[보기 2] 끼워맞춤 36H7/n6 의 계산

구멍 36H7에 대한 KS B ISO 286-2의 표로부터의 결과 :

ES=+0.025mm	위 한계 치수=36.025mm
EI=0	아래 한계 치수=36.000mm

 

축 36n6에 대한 결과 :

es=+0.033mm	위 한계 치수=36.033mm
ei=+0.017mm	아래 한계 치수=36.017mm

 

따라서,

구멍의 아래 한계 치수-축의 위 한계 치수=36.000-36.033=-0.033mm

구멍의 위 한계 치수-축의 아래 한계 치수=36.025-36.017=+0.008mm

계산 결과는 양 또는 음의 값이다. 이것은 끼워맞춤이 0.008mm의 틈새와 0.033mm의 죔새를 가지고 있으며 중간 끼워맞춤이라는 것을 의미한다.

 

정의에 의한 중간 끼워밪춤의 범위 : 최대 틈새+최대 죔새(0.008mm+0.033mm=0.041mm)

 

[보기 3] 끼워맞춤 36H7/s6 의 계산

구멍 36H7에 대한 KS B ISO 286-2의 표로부터의 결과 :

ES=+0.025mm	위 한계 치수=36.025mm
EI=0	아래 한계 치수=36.000mm

 

축 36s6에 대한 결과 :

es=+0.059mm	위 한계 치수=36.059mm
ei=+0.043mm	아래 한계 치수=36.043mm

 

따라서,

구멍의 아래 한계 치수-축의 위 한계 치수=36.000-36.059=-0.059mm

구멍의 위 한계 치수-축의 아래 한계 치수=36.025-36.043=-0.018mm

계산 결과는 2개의 음의 값이다. 이것은 끼워맞춤이 0.059mm의 최대 죔새와 0.018mm의 최소 죔새를 가지고 있으며 억지 끼워맞춤이라는 것을 의미한다..

 

정의에 의한 억지 끼워밪춤의 범위 : 최대 죔새-최대 죔새(0.059mm-0.018mm=0.041mm)

 

8. 계산된 끼워맞춤으로부터 특정 공차 등급의 결정

a) 공차의 크기

계산된 끼워맞춤의 값을 한계 편차 및 공차 등급(가능한 경우)으로 변환하기 위해서, 먼저 다음의 식에 따라 이 표준의 [표 : 호칭 치수 3150mm 까지의 표준 공차 등급 값]을 이용하여 공차의 크기를 설정해야 한다.

 

계산된 끼워맞춤의 범위 ≥ 구멍의 IT 값 + 축의 IT 값

 

[보기] 계산된 끼워맞춤의 값

호칭치수 40mm

최소 틈새 24㎛

최대 틈새 92㎛

헐거운 끼워맞춤의 범위 68㎛

선정된 2개의 표준 공차 값의 합은 계산된 끼워맞춤의 범위와 같거나 작아야 한다.

끼워맞춤 범위의 절반은 34㎛(68㎛/2)이다. [표 : 호칭 치수 3150mm 까지의 표준 공차 등급 값]의 30mm에서 50mm까지의 호칭 치수의 범위에서, 34㎛은 25㎛과 39㎛사이에 위치한다. 표에 있는 값의 68㎛보다 작은 64㎛이다.

따라서, 첫 번째 표준 공차는 25㎛이고 표준 공차 등급은 IT7이다.

두 번째 표준 공차는 39㎛이고 표준 공차 등급은 IT8이다.

b) 편차와 공차 등급의 결정

먼저 구멍 기준식 끼워맞춤 시스템(구멍 H)이나 축 기준식 끼웜자춤 시스템(축 h)또는 기본 편차의 다른 조합의 채택 여부를 결정한다.

아래 예에 대해 구멍 기준식 끼워맞춤 시스템이 선택되었다. 따라서, 공차 등급의 식별자는 H이고 [표 : 구멍의 기초가 되는 치수 허용차]를 공차 등급의 결정에 적용한다.

[보기] 호칭 치수 40mm

선택된 끼워맞춤 시스템 구멍 H

c) 구멍에 대한 공차 등급의 결정

구멍에 대해 선택된 표준 공차 등급 : IT8

[표 : 구멍의 기초가 되는 치수 허용차]에서 기본 편차는 세로 줄 H에서 선택할 수 있다.

아래 한계 편차 EI=0

위 한계 편차 ES=EI+IT=0+39(IT8)=+39㎛

따라서, 구멍의 아래 한계 치수는 40mm

구멍의 위 한계 치수는 40.039mm

구멍에 대한 공차 등급은 H8이고 형체의 치수는 40H8이다.

 

d) 축에 대한 공차 등급의 구분 결정

최소 틈새의 정의로부터 :

최소 틈새=구멍의 아래 한계 치수-축의 위 한계 치수

계산된 최소 틈새 24㎛=0.024mm

구멍의 아래 한계 치수는 40mm

따라서 0.024mm=40mm-축의 위 한계 치수

그리고 축의 위 한계 치수=40mm-0.024mm=39.976mm

위 한계 편차의 정의로부터

es=위 한계 치수-호칭 치수

es=39.976-40=-0.024mm=-24㎛

표4의 30mm에서 50mm까지 범위의 호칭 치수에서 -25㎛가 es값이 된다.

따라서, es=-25㎛, 공차 등급 식별자 ‘f', 그리고

최소 편차 ei=es-IT7=-25-25=-50㎛이고,

축의 공차 등급은 f7, 형체의 치수는 40f7이다.

e) 끼워맞춤의 관리

지정된 끼워맞춤은 40H8/f7이다.

최소 틈새 25㎛, 최대 틈새 89㎛

기능적 요구사항으로부터, 다음과 같이 계산된다.

실제 계산된 최소 틈새 24㎛

실제 계산된 최대 틈새 92㎛

짝이 되는 부품의 기능에 대한 책임자는 원래 계산된 끼워맞춤의 편차에 공차를 적용할 것인지 또는 정확한 최소 및 최대 틈새를 준수할 것인지를 결정해야 한다.

어떤 경우에, 구멍이 있는 부품에 대해, 공차기입 치수는 ‘40H8'이 선택될 것이다. 축이 있는 부품에 대해, 치수 40, 공차 등급’f7(-0.025/-0.050)'또는 개별 편차 ‘-0.024/-0.053’이 선택될 것이다.