기하공차의 필요성

그림 M-1 (가)는 플레이트(plate)의 구멍이 잘못 가공된 경우를 설명하기 좋도록 과장되게 그린 것이다. 구멍의 크기는 끼워맞춤으로 제한되어 최소 허용 치수와 최대 허용 치수 안에 있다. 구멍은 끼워맞춤을 만족시키지만 여전히 기울어져 있다. 드릴 부시(drill bush)가 정확하게 조립될 수 없음은 물론이다. 이런 문제를 어떻게 방지할 것인가? 구멍의 중심 축선(axis)이 어느 한계를 벗어나서 기울어지지 않도록 규제할 필요가 있다. 그림 M1-1 (나)는 구멍의 중심 축선이 Ø0.007mm의 원통 안에 있도록 제한함으로써, 구멍의 기하학적 자세(직각)를 명확하게 표시하는 예이다. 기하공차(geometrical tolerance)는 부품의 크기에 관한 공차(치수공차)만으로 제한할 수 없는, 부품의 기하학적 형상, 자세, 위치 등에 대하여 분명하게 지시할 필요가 있는 부분에 사용된다.

<그림 M1-1>

그림 M1-2 (가)와 같이 치수공차로 제한한 경우의 공차 영역(tolerance zone)은 (다)의 정사각형과 같다. (나)는 공차를 적용하지 않는, 이론적으로 정확한 치수(theoretically exact dimension)에 기하학적 위치에 관한 공차를 부가하였다. 다시 말해서 위치 치수(53, 51)에는 공차를 허용하지 않고 구멍의 중심 위치에 대해서만 공차를 허용하는 것이다. 이 때의 공차 영역은 (다)의 원과 같다. 그림 M1-2 (다)에서 정사각형의 대각선 길이와 원의 지름이 0.28mm로 같다. 두 가지 방법 모두 최대로 발생할 수 있는 편차가 같다는 뜻이다. 그러나 원의 면적은 정사각형의 면적보다 해칭된 부분만큼 더 넓다. 즉 치수공차로 제한된 공차 영역보다 기하공차로 제한된 공차 영역이 더 넓다는 의미이다. 기하공차는 치수공차만으로 제한할 수 없는 기하학적 형상, 자세, 위치 등을 명확히 규제하고 더 넓은 공차 영역을 확보함으로써, 조립 불능이나 제 기능을 충분히 발휘하지 못하는 문제점을 보완하고 제품의 정밀도와 생산성을 높이는 데 그 목적이 있다.

<그림 M1-2>