끼워맞춤, IT기본공차, 정밀도, 공차 (tolerance), 일반공차

끼워맞춤, IT기본공차란?

 

<기출 정리> 

• 20-1-9 끼워맞춤에서 틈새와 죔새에 대하여 설명하시오
• 18-1-13 끼워맞춤의 종류 3가지에 대하여 설명하시오 

 

1. 개요

 

1) 끼워맞춤의 정의

구멍과 축이 서로 적당한 틈새나 죔새를 가지고 끼워맞추어지는 관계 

 

2. 끼워맞춤

끼워맞춤이란, 도면이나 3D 데이터 상 치수는 똑같은데 그차이를 공차로 관리하여 움직임을 주거나, 완전 구속을 시키는 방법을 뜻함. (치수의 허용 범위를 공차(tolerance)라 함)
 구멍과 축을 기본으로 하며, 조립 전 치수의 차이에서 생기는 관계. 틈새와 죔새로 구분된다 

 

 

1) 틈새(clearance)와 죔새(interference)

틈새(clearance) : 구멍의 치수가 축의 치수보다 클 때 구멍과 축과의 치수 차이
죔새(interference) : 구멍의 치수가 축의 치수보다 작을때 조립 전 구멍 사이 치수 차이

공차 수준에 따라 (구멍과 축의 최소 허용치수와 최대 허용치수) 최대틈새, 최소틈새, 최소죔새, 최대죔새로 구분이 가능하다 

- 최소 틈새 : 헐거운 끼워맞춤에서 구멍 최소 허용치수와 축의 최대허용치수의 차 
- 최대 틈새 : 헐거운 끼워맞춤 or 중간끼워맞춤에서 구멍의 최대허용치수와 축의 최소허용치수의 차 
- 최소 죔새 : 억지끼워맞춤에서 조립 전 축의 최소 허용 치수와 구멍의 최대 허용 치수의 차 
- 최대 죔새 : 억지끼워맞춤에서 조립 전 축의 최대 허용치수와 구멍의 최소 허용 치수의 차 

틈새와 죔새, NCS학습모듈

 

 

2) IT 기본공차 (KS B ISO 2768)

가공되는 부품은 정확한 치수로 가공될 수 없기 때문에 범위로 지정되야 하고, 모든 치수를 일일히 다 지정할 수 없기 때문에 (매우 비효율적이기 때문에) 특별한 정밀도르 요구하지 않는 부분은 표준에 따라 일괄적으로 공차를 지정하게 된다. 
이를 보통공차 또는 일반공차라고 하며, 도면의 주기란에 
"가공부 : KS B ISO 2768-m (보통급)" 등으로 표기한다 
 해당 규격은 KS B ISO 2768-1이며, 정밀급, 보통급, 거친급으로 나뉘고 각각 적용하는 일반공차가 다름 (거칠수록 공차가 커짐) 가공품, 주조품에 따라 기준이 달라지며 주조품의 경우 KS B 0250 표준번호를 참고하면 됨

전체의 기준치수에 대하여 동일 수준에 속하는 치수공차의 한 무리를 IT (ISO Tolerance) 공차등급이라 하며, KS규격에서는 IT01부터 IT0, IT1 ~ IT18까지 총 20등급으로 구분한다 

 

(1) IT 공차 등급의 적용

• IT01 ~ IT4 : 게이지류, 고정밀 기능 부품
• IT5 ~ IT10 : 끼워맞춤 부품 
• IT11~ IT18 : 끼워맞춤이 필요 없는 부품 

(2) IT 공차 등급 

가본적으로 등급 숫자가 작아질수록 정밀(숫자가 작아짐) 

IT 공차등급, KS규격

기본적으로 사용하는 공작기계에 따라서, 기본 IT등급이 구분된다 
IT 등급 숫자가 작을수록 정밀 가공이 필요하고 (미립자가공), 클수록 주조나 단조등으로 제작이 가능하다 

- 5등급 이하 : 래핑, 수퍼피니싱 등
- 6등급 이상 ~ 8등급 이하 : 연삭, 정밀 기계가공
- 9등급 이상 ~ 11등급 이하 : 일반 기계가공, 다이캐스팅
- 12등급 이상 : 다이캐스팅, 프레스, 단조, 주조, 쉘몰드 등

가공 방법별 IT공차등급, NCS학습 모듈

 

 

밀링, 밀링머신의 종류, 밀링 특징, 상향절삭, 하향절삭, 밀링 채터링, 밀링 분할법

고진공 다이캐스팅 (High Level Vacuum Die Casting), 다이캐스팅 열처리가 안되는 이유

사형주조 (Sand Casting), 주조 결함, 도형제, 이형제, 사형 주조 순서, 주물사 세부 이론

슈퍼피니싱 (Super Finishing), 정밀연삭, 특수가공, 정밀입자가공

래핑가공 (Lapping)

 

 

3) 끼워맞춤의 종류 

끼워맞춤에는 헐거운 끼워 맞춤 (clearance fit), 억지 끼워 맞춤 (interference fit), 중간 끼워 맞춤 (transition fit)이 있음 

① 헐거운 끼워 맞춤

항상 틈새가 생기는 끼워맞춤 

가장 두꺼운 축과, 가장 작은 구멍이 연결되어도 반드시 틈새가 생긴다 
끼워 맞춤이 된 두 부품 사이 항상 상호 움직임 (변위, 회전 등)이 허용되어야 할 경우 적용

헐거운 끼워맞춤

② 억지 끼워 맞춤

항상 죔새가 생기는 끼워맞춤
가장 얇은 축과, 가장 큰 구멍이 연겨되어도 반드시 죔새가 생긴다. 
두 부품간에 외력이 작용하여도 빠지거나 움직임이 발생하지 않아야하는 부품에 적용되며, 가벼운 억지 끼워맞춤과 강력한 억지끼워맞춤으로 구분이 가능함  

억지 끼워맞춤

 

③ 중간 끼워 맞춤 

조립시 축과 구멍의 실 치수에 따라, 틈새가 생길수도 있고 죔새가 생길 수도 있는 끼워맞춤 

중간 끼워맞춤

 

4) 끼워맞춤의 적용

구멍 기준 끼워맞춤의 예시, 네이버

일반적으로 구멍을 가공하기 어렵기 때문에 보통 구멍 기준 끼워맞춤을 함 
가공이 어려운 구멍을 가공시, 구멍의 아래 치수 허용차 (더 작아지면 조립이 불가능할 수 있으니)가 0인 H 등급 구멍을 기준으로 끼워맞춤한다 

또한, 기성품이나 구매품에 따라 축 기준 끼워맞춤을 하기도 하고 (구매품이 축이고,  구매품이 구멍일때), 하나의 전동축에 여러 개의 구멍을 조립해야할 때 축 기준 끼워맞춤을 사용한다. 
축의 위 치수 허용차가 0인 h축을 기준으로 끼워맞춤한다

이 알파벳을 공차역이라 하고, A부터 ZC까지 대문자, 소문자가 있으며 I, L, O, Q, W 문자는 사용하지 않음 

쉽게 보면, Z로 갈수록 더 빡빡하게 조립이 되는 방향이고 A쪽으로 갈수록 더 쉽게 조립이 되는 방향
(축 기준 a로 갈수록 기준 치수보다 최대 허용치수, 최소허용치수 둘 다 작음. 즉 같은 치수의 구멍에 쉽게 체결됨) 
(구멍 기준 Z로 갈수록 기준 치수보다 최대 허용치수, 최소 혀용치수 둘 다 작음. 즉 같은 치수의 축에 어렵게 체결됨) 

공차역 위치 구분

일반적인 끼워맞춤은 사용 부품 (축, 베어링, 기어 등), 분해 필요 여부 등에 따라 예시로 구분지어 놓았으며 
끼워맞춤 조합은 일반적으로 아래 조합을 사용한다 

또한, 상용하는 부품들 (베어링, 기어, 키 등에 따라서 끼워맞춤 공차역은 표준화되어있다 

아래 숫자들이 정해지는 규칙이 있는데, 기본적으로 
구멍의 공차역 클래스 : 위치수 허용차 = 아래치수 허용차 + IT 등급
(ex. H8의 3mm 이하 치수의 IT기본공차는 14미크론, 이때 구멍의 아래치수 허용차는 0이므로 0+14 = 14인 것) 

축의 공차역 클래스 : 아래치수 허용차 = 위치수 허용차 - IT 등급
(ex. h8의 3-6mm 치수의 ITrㅣ본 공차는 18미크론, 따라서 위치수 허용차 0 - 18 = -18

끼워 맞춤 공차 조합 구분

(1) 상용하는 구멍 기준 끼워맞춤 공차역 클래스

구멍의 공차역 클래스, KS B0401

(2) 상용하는 축 기준 끼워맞춤 공차역 클래스

축의 공차역 클래스, KS B 0401

 

5) 끼워맞춤의 예시 

(1) 평행키의 끼워맞춤 (키 홈 치수) 

키를 구매하고, 키 홈을 가공하기 때문에 구멍 기준 끼워맞춤 적용 
활동형은 키가 키 홈에서 움직일 수 있는 것이고, 보통형은 덜 움직이는 것임. 
따라서 공차역이 활동형이 더 A에 가깝고 (헐거운 쪽이고) 보통형이 Z에 가까운 쪽 (빡빡한 쪽) 

평행키와 키홈의 끼워맞춤

 

(2) 베어링의 끼워맞춤 (베어링 자리면 치수)

베어링의 끼워맞춤은 내륜회전인지 내륜정지인지에 따라 허용차 등급이 나뉘며, 베이링이 축에 껴지는지 하우징에 껴지는지에 따라 등급이 구분이 된다 

 

최대실체조건(MMC), 최소실체조건(LMC), 실효치수(VS), 형체치수무관계(RFS), 데이텀 형체 최대실체조

데이텀 (Datum)

한계게이지 (limit gauge), 한계게이지 설계, 한계게이지 재료 및 공차

공차 도표

누적공차 (Tolerance Stacks), 공차 누적의 종류