평행키 규격 및 설계 공차 적용(평행키 활동형, 보통형, 조임형) KS B 1311

평행키 규격 및 설계 공차 적용(평행키 활동형, 보통형, 조임형) KS B 1311

키(key)는 동력을 전달해주는 축(shaft)에 풀리(pulley), 기어(gear), 플라이휠(fly wheel), 커플링(coupling), 클러치(clutch) 등의 동력전달용 회전체를 고정시켜서 토크를 전달하는 경우, 축과 회전체가 미끄럼 없이 회전운동을 전달시키는데 많이 사용되는 기계요소 중의 하나이다. 일반적으로 축과 회전체의 보스(boss) 양쪽에 키 홈을 파서 키를 때려 박아 고정시키는 결합용과, 보스를 축에 고정시키지 않고 축 방향으로 이동이 가능하게 한 활동형(구 : 미끄럼키)이 있다. 시험 과제도면에는 흔히 베어링에 축을 끼워맞춤한 후 한쪽은 고정상태로 다른 한쪽은 회전체(기어, 벨트풀리, 스프로킷 등)를 평행키나 반달키로 고정한 도면이 많으므로 여러 가지 키의 사용용도와 그에 따른 KS규격을 찾아 치수공차를 적용할 수 있어야 하겠다.

 

1. 평행키의 종류 및 형상

평행키 KS B 1311

2. 평행키의 기준치수 및 축과 구멍의 KS규격 주요 치수

평행키의 기준치수 및 축과 구멍의 KS규격 주요 치수

3. 앤드밀로 가공된 축의 치수 기입 예

축의 키홈은 주로 밀링머신에서 앤드밀(endmill)이나 밀링커터(milling cutter)로 가공을 하며 회전체의 보소, 허브(구멍)의 키홈은 브로우치(broach)라는 공구나 슬로팅머신을 이용해서 가공한다. 슬로팅머신은 키홈, 스플라인 등 다각형 구멍의 가공에 편리하다.

앤드밀로 가공된 축의 치수 기입 예

4. 밀링커터로 가공된 축의 치수 기입 예

밀링커터로 가공된   축의   치수 기입 예

 

5. 구멍의 키홈 치수 기입 예

6. KS규격을 찾아 도면에 적용하는 법

위에 여러 가지 키홈의 치수 기입 예처럼 키홈의 치수를 KS규격에서 찾는 방법은 키가 조립되는 기준 축지름 d에 해당하는 규격을 찾아 축에는 키홈의 깊이 t₁과 폭인 b₁을 찾아 적용하고 구멍에도 키홈의 깊이 t₂와 폭인 b₂에 해당되는 허용차를 기입해 주면 된다. 평행키는 사용빈도가 높고, 실기시험 과제도면에도 자주 나오는 부분이므로 반드시 키가 조립되는 축과 구멍의 키홈 치수 및 허용차를 올바르게 적용할 수 있어야 한다. 키홈의 치수에는 조임형과 보통형이 있는데 특별한 지시가 없는 한 일반적으로 보통형(허용차 b₁: N9,b₂:Js9)를 적용해 주면 된다.

 

① 기어박스(Grar Box)에 설계 적용된 키(Key)치수 기입법

기어박스에서 평행키(보통형) 관련 KS규격의 주요 치수 및 공차를 찾아서 선정해 본다. 과제도면에는 축과 회전체를 고정시키기 위하여 일반적으로 평행키나 반달키를 주로 사용하므로 축과 구멍에 파지는 키 홈의 치수와 공차를 올바르게 적용할 수 있도록 해야 한다.

 

<기어박스 조립도 예>

기어박스

기어박스 3D  이미지

기어박스 3D

축에 조립되는 평행키

② 축에 파져 있는 키홈의 치수

축(shaft)에 관련된 키홈의 치수는 [KS B 1311:2009]에 의거([표9-1 참조]) 가장 먼저 적용하는 축지름 d에 해당하는 t₁과 b₁의 치수를 찾아 기입하면 된다.

적용하는 기준 축지름 ∅25mm, ∅45mm

③ 기어(구멍)에 파져 있는 키홈의 치수

구멍(hole)에 관련된 키홈의 치수는 축의 경우와 마찬가지로 [KS B 1311:2009]에 의거([표9-1 참조]) 가장 먼저 적용하는 축지름 d에 해당하는 t₂와 b₂의 치수를 찾아 기입하면 된다. 이때 주의 사항으로 구멍쪽의 키홈의 깊이인 t₂는 축지름 d와 합한 값을 기입하고 공차를 적용해주는 것이 바람직하다.

④ 구멍에 끼워지는 축지름이 기준이 된다. 구멍지름 : ∅25mm, ∅45mm

 

 

묻힘키 및 키홈에 대한 표준은 일반 기계에 사용하는 강제의 평행키, 경사키 및 반달키와 이것들에 대응하는 키홈에 대하여 아래와 같이 KS규격으로 규정하고 있다.

 

평행키의 KS규격 KS B 1311

키의 호칭 치수 b×h	키 의 치 수							키 홈 의 치 수								참 고
	b		h			c		b1 b2 의 기준 치수	조임형	보통형		r1 및 r2	t1 (축) 기 준 치 수	t2 (구멍) 기 준 치 수	t1 t2 의 허용 오차	적용하는 축지름 d (초과~이하)
	기 준 치 수	허용 차 (h9)	기 준 치 수	허용차					b1, b2	b1 (축)	b2 (구멍)
									허용차 (P9)	허용차 (N9)	허용차 (Js9)
2×2	2	0 -0.025	2	0 -0.025	h9	0.16 ~ 0.25	6~20	2	-0.006 -0.031	-0.004 -0.029	±0.0125	0.08 ~ 0.16	1.2	1.0	+0.1 0	6~8
3×3	3		3				6~36	3					1.8	1.4		8~10
4×4	4	0 -0.030	4	0 -0.030			8~45	4	-0.012 -0.042	0 -0.030	±0.0150		2.5	1.8		10~12
5×5	5		5			0.25 ~ 0.40	10~56	5				0.16 ~ 0.25	3.0	2.3		12~17
6×6	6		6				14~70	6					3.5	2.8		17~22
(7×7)	7	0 -0.036	7	0 -0.036			16~80	7	-0.015 -0.051	0 -0.036	±0.0180		4.0	3.3	+0.2 0	20~25
8×7	8		7	0 -0.090	h11		18~90	8					4.0	3.3		22~30
10×8	10		8			0.40 ~ 0.60	22~110	10				0.25 ~ 0.40	5.0	3.3		30~38
12×8	12	0 -0.043	8				28~140	12	-0.018 -0.061	0 -0.043	±0.0215		5.0	3.3		38~44
14×9	14		9				36~160	14					5.5	3.8		44~50
(15×10)	15		10				40~180	15					5.0	5.3		50~55
16×10	16		10				45~180	16					6.0	4.3		50~58
18×11	18		11	0 -0.110			50~200	18					7.0	4.4		58~65

 

[Key point]

적용하는 기준 축지름은 키의 강도에 대응하는 토크(Torque)에서 구할 수 있는 것으로 일반 용도의 기준으로 나타낸다. 키의 크기가 전달하는 토크에 대하여 적절한 경우에는 적용하는 축지름보다 굵은 축을 사용하여도 좋다. 그 경우에는 키의 옆면이 축 및 허브에 균등하게 닿도록 t1, t2를 수정하는 것이 좋다. 적용하는 축지름보다 가는 축에는 사용하지 않는 편이 좋다. 도면에 키가 적용되어 있는 경우 자로 재면 여러 가지 수치가 나오는데 키의 길이 “l

"의 치수는 키홈처럼 규격화 된 것이 아니라 표준으로 제작되는 범위 내에서 설계자가 선정해주면 된다. 키홈의 길이는 키보다 긴 경우가 많으며, 실제로 현장에서는 표준길이로 절단하여 판매하는 키를 구매하여 필요에 맞게 절단하고 거친 절단부를 다듬질하여 사용한다. 적용하는 축지름이 겹치는 경우가 있는데 예를 들어 20~25와 22~30과 같은 경우에는 키의 호칭치수(bxh)를 보고 (7x7)의 경우처럼 괄호로 표기한 것은 국제규격(ISO)에 없는 경우로서 가능하면 설계에 사용하지 않는 것이 좋다.

 

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