끼워맞춤공차 적용 방법

끼워맞춤공차 적용 방법

끼워 맞춤공차를 적용하기 위해선 먼저 끼워 맞춤공차를 적용할 수 있는 조건이 성립되는지 확인을 해야 한다.

 

(1) 끼워 맞춤공차 적용의 조건

① 구멍과 축이 있어야 한다.

구멍 : 안쪽 면을 가지고 있는 형상을 말하고, 끼워질 때 구멍의 안쪽면이 축의 바깥쪽면과 접촉한다.

축 : 바깥쪽면을 가지고 있는 형상을 말하며, 끼워질 때 축의 바깥쪽면이 구멍 안쪽면과 접촉한다.

 

여기서 구멍이란, 원통형 구멍일 수도 있고, 사각형의 구멍일 수도 있다.

 

구멍과 축

 

② 구멍과 축의 기준 치수가 같아야 한다.

구멍과 축의 기준 치수가 같아야 끼워 맞춤이라 할 수 있고, 끼워 맞춤공차를 적용할 수 있다.

 

기준치수가 같아야 끼워맞춤이 성립된다.

 

기준 치수라는 것은 공차의 기준이 되는 치수를 말하며, 공차를 붙이지 않았을 때는 일반공차(KS B ISO 2768)가 적용된다. 아래 Ø10을 기준 치수라고 한다.

 

공차 없는 치수는 일반 공차가 적용된다.

 

원통 구멍은 Ø10인데 축이 Ø9이거나 사각 구멍의 폭이 15인데 축의 폭이 14인 경우는 구멍과 축의 기준 치수가 달라 끼워맞춤이 아니며, 끼워맞춤공차를 적용할 수 없다.

 

끼워맞춤이 아니다.

 

 

 

(2) 끼워맞춤공차 종류

① 헐거운 끼워 맞춤 ( 고정용, 운동용  )

구멍보다 축이 작아 틈새가 있는 끼워 맞춤

a. 구멍과 축 간의 틈새를 크게 하여 원활한 운동을 하게 할 수 있다.

b. 분해가 가능하여 손상된 부품을 교환할 수 있다.

c. 구멍과 축의 표면거칠기는 틈새의 크기에 따라 (x 나 y)가 된다.

 

틈새가 있는 끼워맞춤 -= 헐거운 끼워 맞춤

 

② 억지 끼워 맞춤 ( 고정용  )

 

구멍보다 축이 커  죔새가 있는 끼워 맞춤

 

a. 구멍과 축을 끼울 때, 큰 힘이나 방법이 필요하며, 끼운 후에 구멍과 축은 고정된다.

b. 구멍과 축이 되는 부품 중 한 부품이라도 손상이 되면 둘 다 폐기한다. 

c. 구멍과 축의 표면거칠기는 (x)가 된다.

 

죔새가 있는 끼워맞춤 = 억지 끼워맞춤

 

(3) 끼워 맞춤공차 표현 방법

끼워 맞춤이 되는 구멍이나 축의 공차는 치수와 공차를 보았을 때, 서로 어떤 끼워 맞춤을 하는지 알 수 있도록 특별한 방법으로 지시한다.

 

 

치수공차의 부호( + , - , 0 )와 정밀도를 알파벳 문자와 숫자로 표현

 

• 구멍 : 알파벳 대문자를 사용한다.
• 축 : 알파벳 소문자를 사용한다.

 

IT공차 등급 : 알파벳 문자 뒤에 숫자는 IT공차 등급을 의미하며, IT공차 등급의 숫자가 낮을수록 공차의 정밀도가 높아진다.

 

 

끼워맞춤공차와 치수공차

 

위의 그림처럼 기준치수와 끼워 맞춤공차(알파벳 문자 + IT공차 등급)에 따라 치수공차의 부호와 공차가 적용된다.

현업에서는 보통 위 그림처럼 끼워 맞춤공차(치수공차)를 주는 경우도 많지만, 국가기술자격 CAD시험(일반기계기사, 기계설계산업기사, 전산응용기계제도기능사)에서는 치수공차를 별도로 주지 않아야 된다.

 

끼워맞춤공차와 치수공차의 비교

 

위 그림에서 알 수 있는 것처럼 기준치수가 같을 때,  끼워 맞춤공차의 알파벳 문자가 의미하는 것은 구멍(대문자)은 치수공차의 "아랫치수 허용차와 부호"를 정하는 문자이며, 축(소문자)은 "윗 치수 허용차와 부호"를 정하는 문자라는 것을 알 수 있다.

알파벳 문자 뒤에 붙는 숫자는 (IT공차 등급) 기준치수에 따라 공차역의 크기를 결정하는 것을 알 수 있다.

 

위의 그림은 예를 든 것이며, 정확한 공차값을 알기 원한다면 끼워 맞춤공차표를 보는 것이 좋다.

 

끼워맞춤 공차표

 

 

 

(4) 국가기술 CAD자격시험에서 끼워 맞춤공차 적용하는 방법

이제 본론으로 들어가서 시험에서 어떻게 공차를 적용해야 하는지 알아보자.

KS기계제도 규격을 보면 2페이지에 끼워 맞춤공차표가 있다.

 

끼워맞춤공차 표

2개의 표가 있는데, 왼쪽은 구멍을 기준으로 할 때, 보아야 하는 표이고, 오른쪽은 축을 기준으로 할 때 보아야 하는 표이다. 각각 '구멍 기준식 끼워 맞춤'   '축 기준식 끼워 맞춤'이라고 한다.

 

 

앞서 우리는 치수공차의 기준치수에 대해 알아봤다. 치수공차의 기준은 치수이다.

 

 

끼워 맞춤공차는 구멍과 축의 크기의 관계 공차로 구멍과 축, 둘 중에 하나가 기준이 되어야 한다.

 

다음 글을 보고 헐거운 끼워 맞춤과 억지 끼워 맞춤을 생각해 보자.

 

(1) 구멍보다 축이 작다.

(2) 축 보다 구멍이 크다.

(3) 구멍보다 축이 크다.

(4) 축보다 구멍이 작다.

 

위의 4가지 경우를 보면 (1), (2) 번은 헐거운 끼워 맞춤이 되며, (3), (4) 번은 억지 끼워 맞춤이 된다.

그러면 같은 끼워 맞춤을 표현하는 말인데, (1), (2)의 차이와 (3), (4)의 차이는 무엇인가?

 

기준이 다르다.

~보다 앞에 있는 구멍이나 축이 다음에 나오는 구멍과 축의 크기의 기준이 된다는 것이다.

따라서 서로 상대적 관계를 갖는 끼워 맞춤에서 그 크기의 기준이 구멍이 되거나 축이 되어야 한다는 것이다.

 

①  끼워 맞춤공차의 기준 선정

아래 그림에 동그라미 안에 품번이 있는 것은 만들어야 하는 부품 (제작품)을 뜻하고, 숫자로만 품번을 나타내고 있는 부품은 규격품(기성품)이라고 생각해 보자.

 

① , ②는 제작품, 1, 2는 기성품(규격품)

 

왼쪽에 있는 조립품에서는 두 개의 부품이 모두 제작품이다. (두 개의 부품 모두 새로 만들어야 한다.)

가운데 있는 조립품에서는 1번이 제작품이며, 2번이 기성품이다. (1번 부품은 만들고 2번은 사 와서 사용한다.)

오른쪽에 있는 조립품에서는 1번이 기성품이며, 2번이 제작품이다. ( 1번은 사 오고, 2번 부품은 만든다.)

 

기성품이 기준

 

위 그림의  기성품과 조립되는 경우에는 기성품이 구멍이든, 축이든 기준이 되어야 한다.

다시 말하면, 미리 만들어져 있는 부품에 맞추어 제작하는 부품을 맞추어야 하는 것이다.

이럴 때는 우리가 끼워 맞춤공차를 정하는 것이 아니라, 부품을 판매하는 회사에서 자기들의 부품을 조립하려면 상대되는 구멍이나 축을 어느 정도의 크기로 만들어야 하는지 회사 카탈로그에서 알려준다.

이 기성품이 KS규격에 정한 규격품이라면 모든 회사에서 만드는 사이즈가 동일하므로 우리는 KS규격을 보면 된다.

 

평행키의 규격

베어링의 끼워맞춤공차

 

※ 그럼 우리가 끼워맞춤공차를 고민하여 적용해야 하는 것은 이 경우 밖에는 없다.

구멍과 축 모두를 제작해야 할 때 만이다.

 

구멍이 되는 부품과 축을 모두 제작할 때

 

위의 경우 기준은 구멍일까, 축일까.

구멍은 축보다 정밀하게 가공하기 어렵고 측정도 불편하다.

따라서 구멍과 축을 모두 제작할 때, 설계자가 끼워 맞춤을 결정할 때에는 '구멍 기준식 끼워맞춤"을 사용한다.

즉 만들기 어려운 구멍의 치수를 먼저 정하고, 거기에 따른 축의 치수 정하여 헐겁거나 억지 끼워맞춤을 한다는 것이다.

 

구멍의 기준일 때, 구멍에 알파벳 대문자 H를 사용하는데, 이것은 아랫치수 허용차가 0되는 치수로 기준 치수에 가장 근접하게 만드는 구멍에서의 방법이다.

 

②  기준 구멍(H7)에 대한 축의 공차 

일반적으로 많이 사용하는 IT공차의 등급은 구멍은 7등급, 축은 6등급을 사용하므로 아래의 구멍기준식 끼워 맞춤공차표에서 색칠한 부분은 시험에 적용할 필요가 없다. 

 

 

또한 f6~r6까지 모두 적용해야 할 필요가 없으니 사용하는 용도별로 3개만 남긴다.
중간 끼워 맞춤공차와 헐거운, 억지 끼워 맞춤에서 가장 크고, 작은 축의 공차를 뺀다.

 

시험에 적용하는 공차 찾기

 

구멍이 기준일 때 구멍은 H7, 축은 g6, h6, p6 만 사용하자.

 

위 그림을 보면 g6, h6은 헐거운 끼워 맞춤공차 범위에 p6는 억지 끼워 맞춤공차 범위에 있으므로, g6, h6은 구멍보다 작은 축이 되어 조립과 분해가 가능하지만, p6은 구멍보다 큰 축이 되어 분해가 어렵다.

 

g6은 h6보다 더 작은 축을 만드는 공차이므로 구멍과 축이 상대적 운동이 필요할 때 사용하고, p6은 고정용으로 사용한다.

g6은 운동용, p6은 고정용

h6은 윗치수 허용차가 0인 공차로 이론적으로 기준 구멍과 같을 수도 있다.

따라서 틈새가 많이 없는 끼워 맞춤으로 h6도 고정용으로 사용한다. 그런데 틈새가 없는 것은 아니므로 완전 고정은 어려워 볼트나 핀, 키 체결용 부품으로 끼워진 후에 고정시켜 준다.

 

h6은 다른 부품의 도움으로 고정된다.

 

● 끼워맞춤공차 정리

정리하면 다음과 같다.

 

구멍 기준식 끼워맞춤 정리

결국 고정용이냐 운동용이냐는 것이며, 거기에 따른 표면거칠기도 함께 생각하면 도면의 이해와 작업이 훨씬 수월할 것이다.

 

③  축 기준식 끼워 맞춤 공차

그럼 축 기준식 끼워 맞춤공차표는 언제 볼까? 

바로 핀(pin)과 기어펌프에서의 스퍼기어와 구멍에 대한 끼워 맞춤공차를 찾을 때 보면 된다.

평행핀

 

평행핀의 끼워 맞춤공차가 KS규격에 별도로 주어지지 않았으므로 이때 보고 사용한다.

 

 

아래치수 허용차가 0인 축 h6이 기준이 되며, 구멍 기준과 같이 알파벳 문자는 동일하게 G, H, P를 사용하지만 구멍의 끼워 맞춤공차는 P7을 사용하지 않고, N7을 사용하므로 정리하면 아래와 같다.

 

축이 기준일 때 구멍의 적용하는 구멍의 공차들

 

평행핀의 용도별 끼워맞춤공차는

고정핀, 위치 결정핀 : N7, H7

힌지핀 : N7, G7

으로 정리를 해두고 도면을 보면 편하다.

 

이상으로 끼워 맞춤공차를 정리하였습니다.

자세히 다루기는 광범위하고 다양한 끼워 맞춤이 적용되지만 국가기술 CAD자격시험에서는 이 정도 범위 안에 적용하시면 문제가 없습니다.  적용하는 공차의 종류가 많지는 않으니 천천히 도면을 보며, 적용해 보시기 바랍니다.

 

 

일반기계기사, 기계설계산업기사, 전산응용기계제도기능사 시험에서 끼워 맞춤공차 적용 순서와 방법은 다음 글을 참고하시면 좀 더 명확히 이해가 되실 것입니다.

 

끼워맞춤공차 적용 순서 ( 시험 실전 )