90년대의 일반적인 도면에는 기하 공차는 그다지 많이 기재되어 있지 않았지만, 최근의 도면은 기하 공차가 상당히 많이 이용되게 되었습니다. 그 배경에는 부품을 해외(아시아 등)에서 주문하는 경우가 많아진 것과 밀접한 관계가 있습니다. 기하 공차란 무엇인가, 해외 생산으로 어떻게 복잡화되고 있는지에 대해 설명하겠습니다.
목차
기하 공차란?
치수 공차는 부품의 각 사이즈 허용 범위를 말하며, 기하 공차는 부품 형상의 정밀도를 의미합니다. 예를 들어, 홀이 진원이라는 것을 지시하고자 할 경우에는 진원도의 기하 공차를 이용합니다. 기하 공차가 정의되어 있지 않으면 제조된 홀이 변형되어도 도면상에는 문제가 없게 됩니다. 제조업에서는 기하 공차가 적은 도면이 사용되어 왔습니다. 필자도 설계자 시절에는 최소 한도의 기하 공차만 기입해 도면을 그렸지만, 문제없이 제품을 생산한 기억이 있습니다. 당시에는 기하 공차를 넣지 않아도 원은 진원도로 하여 부품이 납품되었습니다. 그러나 최근에는 주문처가 해외가 되어 부품 품질의 문제가 급증하게 되었습니다. 그 원인은 기하 공차가 없는 도면입니다.
짐작으로 완성된 기존의 도면
우선 기존의 도면에 대해 살펴 보겠습니다.
기존의 도면 예
단순한 사각 블록 도면입니다. 일본의 부품 제조업체에 제조를 의뢰하면 모든 각이 수직으로, 4변이 모두 직선인 부품이 만들어집니다. 도면에서는 각의 각도가 수직으로 지정되어 있지 않지만, 일본의 제조업체는 도형이 수직으로 그려져 있으면 “짐작”으로 수직으로 제조해 줍니다. 그 이유는 일본 국내 제조업체에 주문할 때에는 도면과 “합의”가 이루어져 있기 때문입니다. 가공 공정이나 측정 방법을 도면 이외의 방법으로 전달하는 경우가 있기 때문에 고품질 부품을 제조할 수 있습니다.
동일한 도면을 해외에서 제조하면
도면이 짐작되지 않아 기하 공차가 없는 이상, 제조업체는 각을 수직으로 제조할 책임이 없습니다. 따라서 기대한 형상이 아닌데도 도면상은 OK 제품이 될 수 밖에 없습니다. 따라서 도면에 그려진 것은 준수하는 반면, 그려지지 않은 것은 “짐작”해 주지 않습니다.
기하 공차가 있는 도면
기하 공차로 부품의 형상을 규정했기 때문에 기대한 부품이 제조됩니다. 이 도면이라면 변형된 형상의 부품을 NG로 할 수 있습니다. 그러나 이 도면에서도 기하 공차 지시가 완벽하지 않습니다. 기대한 부품이 제조되려면 보다 많은 기하 공차를 지시할 필요가 있습니다. 이에 따라 계약서로서의 도면이 완성되므로 정밀도가 높은 부품이 제조됩니다. 기하 공차에 의해 가공 방법이나 측정 방법이 도면에서만 지시됩니다.
복잡화하는 기하 공차
기하 공차는 부품 형상의 정밀도를 지시하는 중요한 것이지만, 사용 방법을 잘못하면 도면의 기하 공차가 복잡해지는 경우가 있습니다. 자주 있는 예로, 하나의 형상에 2개 이상의 기하 공차가 중복되어 정의되어 의도치 않게 제조 불가능한 고정밀도가 요구되는 경우가 있습니다. 그러한 경우에는 일반적으로 Ⓜ︎ 마크라 불리는 최대 실체 공차 방식을 적용하면 피할 수 있지만, 해석이 난해해 익숙하지 않으면 제대로 사용하기 어렵습니다. 설계자는 기하 공차를 제대로 사용할 필요가 있습니다. 홀의 위치는 치수로 지시하는 것이 아니라 “위치도”의 기하 공차를 사용해야 합니다.
