기하공차의 개념-전산응용기계제도(CAD), 기계설계 산업기사등 실기시험 도면에서

시험과제 도면에서 지정하는 부품 즉, 본체나 축, 기어, 풀리, 커버 등의 부품을 어떤 공작기계에서 어떤 방식으로 소재 상태의 공작물(work piece)을 고정시키고 어떤 방식으로 위치결정을 시키느냐에 따라서 가공을 할 때 도면에 규제된 기하공차의 공차값 범위 내에서 합격품을 제작할 수가 있게 된다.

축과 같이 축심(축직선)을 가지는 원통 형태의 공작물은 보통 선반(lathe)이라는 공작기계에서 가공을 하게 되는데 길이가 비교적 짧은 축인 경우 주축대의 척(chuck)에 공작물을 고정한 후 공작물을 회전시키고 공구대에 바이트를 고정하여 평행 및 직각으로 이송시키며 가공을 하게 된다. 길이가 긴 축의 경우는 양단에 센터 구멍가공을 하여 공작물을 주축대와 심압대의 센터로 고정시켜 가공하므로 공작물의 축심이 기준 데이텀이 되어 기능부의 외경이나 내경에 대해 동심도나 흔들림 공차 등으로 규제해 주는 것이 일반적이다. 이 때 축은 선반가공만으로 완성되는 것이 아니라 보통 기능적인 부분이나 열처리가 된 부분 등은 다시 원통연삭기와 같은 공작기계에서 더욱 정밀하게 가공을 하여 요구하는 치수공차와 기하공차의 범위내에 들 수 있도록 한다.

주물품의 본체(몸체)나 강제의 비교적 큰 부품들은 평면 가공이나 구멍가공을 해야 하는 부분이 많은 데 이런 부품들은 선반에서 가공하기가 곤란하다. 주로 밀링머신이나 보링머신, 플레이너, 세이퍼, 슬로터 등에서 T홈이 있는 테이블 상에 바이스나 가공지그에 공작물을 고정하고 조립이나 측정의 기준이 되는 기준면부터 깨끗하게 가공한 후 기준면을 데이텀으로 하여 다시 고정한 후 그 본체 바닥면을 기준으로 하여 축이나 베어링등이 설치되는 구멍을 가공하는 것이다. 바닥면과 구멍이 정확하게 평행이나 직각이 되어야 하는데 사람이 하는 일이다 보니 작업자의 기술숙련도나 공작기계의 성능에 따라 오차가 발생할 수도 있다. 지그보링머신 같은 기계는 특히 정밀도를 요구하는 공작물이나 지그(jig)의 제작 및 정밀한 구멍가공 등에 사용하며 기계의 허용오차가 ±0.002~±0.005 정도의 정밀도를 가지고 있다. 따라서 드릴지그의 부시가 설치되는 정밀한 구멍과 구멍간의 거리공차가 중요한 경우 지정 공차에 따라 지그보링머신에서 가공하게 되는 것이다.

이처럼 오차의 허용범위를 규제해 주는 것이 기하공차라고 보면 되는데 본체 바닥면을 데이텀으로 하여 구멍에 평행도를 규제해 준 경우 바닥면을 기준으로 평행한 축직선에서 지정한 공차값 이상으로 벗어나지 않도록 가공을 하라는 의미와 같은 것이다. 실제 현장에서 직접 기계 가공을 하는 기술자들의 경우 기하공차가 적용된 도면을 보고 해석하여 요구하는 정밀도를 가진 합격품을 만들기 위해 노력하므로 가공방식이나 측정방식을 잘 모르는 기계설계 기술자보다 오히려 기하공차의 개념에 대한 이해도가 더 높을 수도 있을 것이다.

설계 기술자들도 가공이나 측정에 관련한 지식을 풍부하게 가지고 있다면 설계도면에 치수공차나 기하공차를 규제하는 경우 한층 유리할 수도 있게 되는 것이다.

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