치공구 - 치수관리, 공작물치수관리(Dimensional Control)

 

<기출 정리> 

 

• 21-1-6 공작물의 치수관리란 제품도에서 요구하고 있는 치수를 정확하게 가공될 수 있도록 위치결정면(기준면)과 위치결정구(기준홀)의 위치를 선정하는 공작물 관리를 말한다. 대표적인 치수관리 5가지를 설명하시오.

 

1. 개요

 

2024.04.05 - [Mechanical Engineering Study/측정] - 데이텀 (Datum)

치공구 기본 이론, 위치결정면, 위치결정구(locator), 클램프(clamp)

 

1) 치수 관리 정의

 치수관리(Dimensional Control)란 제품도에 요구하는 치수가 정확히 가공될 수 있도록 위치 결정구의 위치를 선정하는 공작물의 관리를 말함 

치수관리를 우수하게 하면 공차 누적이 발생하지 않고, 공장물 변위량이 치수 공차의 변위를 벗어나지 않고, 공작물의 불 균일한 형상이 치수 공차의 범위를 벗어나지 않음. 

치수 관리를 하지 않으면 가공할 공차의 범위가 더욱 작아져 비경ㅇ제적임 

• 치수관리와 형상관리가 동일 조건일때는 치수 관리가 우선적 고려 필요 
• 허용공차 내에서 치수 관리 및 형상 관리가 불가능한 제품은 제품도의 도면을 변경하여야 함 
• 정확한 면에 위치결정구가 잘 접촉해야 함 
• 선택된 면에 위치 결정구가 정확히 유지되어야함 

2) 우수한 치수 관리의 조건

• 공정상에 공차 누적이 생기지 않을 때
• 공작물 치수 변화가 고차 안에 들어가는 치수를 얻는데 지장을 주지 않을 때 
• 위치결정구 배치에 알맞은 표면을 선택하였을 때
• 선택된 표면상에 위치 결정구를 정확히 배치하였을때
• 치수관리는 제품도에 주어진 치수에 대한 중심선 양쪽에 위치결정구를 배치하는게 제일 좋응며, 제품도에 나타나있는 두 표면 중 하나에 위치 결정구가 배치되었을때 가장 양호함 
• 평행도, 직각도, 동심도에 엄격한 공차 요구시 공차가 적용되는 면 중 한 면에 한 개 이상의 위치 결정구 배치 필요 

 

3) 치수 관리 요소 

• 적절한 위치 결정면의 선택
• 중심선 관리 
• 위치 결정구의 간격 관리
• 평행도 관리 

 

2. 치수 관리 방법 

 

1) 위치 결정면의 선택 

정확한 위치 결정면의 선정은 공정상의 공차 누적을 제거할 수 있음 
치수가 나타나있는 두 표면 중 하나에 위치결정구가 배치되어야 가장 양호함  

위치결정면에 따른 공차 누적의 예시, HRD

(1) 위와 같이 허브의 끝 면에 위치결정구(핀이라 가정)를 배치했을 경우 

• 해당면 기준으로, 치수 3의 공차와 치수 9의 공차가 누적되어 9 ± 0.3의 공차가 나와서 누적 공차로 인한 치수 불량 여지가 생긴다
  (위치결정면 기준 3±0.1 + 9±0.1 = 12 ±0.2, 여기서 자리파기작업 3치수 고려하면 12±0.2 - 3±0.1 = 9±0.3)
  • 이를 해결하기 위해 위치결정면 그대로 이용시 치수 공차를 줄이거나 (±0.05)
  • 위치결정면을 아래와 같이 이동하면 치수공차를 ±0.1로 관리할 수 있다
    (치수 관리는 제품도 치수가 나타나있는 두 면 중 하나의 면에 위치결정구가 배치되었을 때 가장 양호)  

위치 결정구의 적절한 배치, HRD

 

 

2) 중심선 관리 

원통형 공작물의 위치 결정은 보통 외경을 기준으로 이루어짐 
따라서 부적합한 위치결정구 설치시 공작물의 외경의 변화에 따라 공작물의 중심선이 변화할 수 있음 
이 중심선 변화를 최소화하는 것이 중심선 관리 

원주의 위치결정구 4개를 아래에만 배치하면 중심선의 위치가 바뀔 여지가 생겨, 가공위치를 고려 중심선의 위치가 바뀌지 않도록 위치결정구를 선정한다

 

3) 위치 결정구의 간격 관리 

위치결정구가 중심선 양쪽에 대칭하게 배치되어도 불안정한 위치결정이 될 수 있음 
기준은 90도 간격 (중심선 기준 양쪾 45도)이며, 일반적으로 많이 사용된다. 

수평과 수직 두 가지를 동시에 중심선 치수 관리하는 것은 원주상에 배치된 두개의 위치 결정구로 관리할 수 없다 
(수직을 안정하게 하면 수평이 불안정, 수평을 안정하게 하면 수직이 불안정) 

 

① 60도 간격 (중심선 기준 좌우 30도) 

수직 중심 : 위치결정구가 너무 가까워 형상관리가 어려움 (안정성이 없고 흔들림이 발생) 

수평 중심 : 변위량이 적어 우수한 치수관리가 된다 (한 평면이라 보면 됨   

 

② 90도 간격 (중심선 기준 45도) 

평균적, 가장 많이 사용

 

③120도 (중심선 기준 좌우 60도) 

수직중심 : 안정된다 (흔들림이 적다) 

수평중심 : 최대 변화가 되어 치수 관리가 불안정함 

위치결정구 간격의 영향 차이, HRD

 

 

4) 평행도 관리 

평행도를 관리하는 경우가 많은데, 평행도를 유지하기 위해 위치결정구 배치에 유의해야한다 
평행도, 직각도, 동심도에 엄격한 공차가 요구될 떄는 공차가 적용되는 면 중 한 면에 한 개 이상의 위치 결정구를 배치해야함 

일반적인 밀링가공시 (엄격한 평행도 관리시), HRD

(1) 위와 같이 일반적인 방법으로 3-2-1 위치 결정 하였을 경우

• 평행도 공차가 없을때는 좋은 방법이다 (가장 넓은 면부터 3,2,1) 
• 평행도 주기가 있을시, 왼쪽 끝 면은 밑면에 대하여 직각이 아닐수도 있기 때문에 한개의 고정구로는 부족하다 
  (위에 보이는 옆면은 2개의 위치고정구로 결정이 되어 제대로 위치결정됨) 
• 따라서 정확한 평행도 관리를 위해 왼쪽 위치 결정구의 갯수를 증가시켜야한다 
  (아래와 같이 세 개의 위치결정구를 끝 면상에 배치함으로써 위치 결정)