기하 공차를 지정하는 이유는 무엇입니까? 또한 기하 공차를 지정하고 있는 도면과 지정하지 않은 도면에서는 구체적으로 어떤 차이가 있는 것일까요?
국내 제조업에서는 중요시되어 오지 않았던 기하 공차가 최근 몇 년 동안 중요한 위치가 되어 가공 도면에는 많은 기하 공차가 지정되게 되었습니다.
목차
기하 공차란?
치수 공차는 부품의 각 크기 허용 범위를 나타내지만 기하 공차는 부품 형상의 정확도를 나타냅니다. 예를 들어 홀이 진원인 것을 지시하고 싶은 경우에는 진원도의 기하 공차를 이용합니다. 기하 공차가 정의되어 있지 않으면 제조된 홀이 왜곡되어도 도면상으로는 문제없게 되어 버립니다.
기하 공차의 종류와 표기
기하 공차는 치수만으로는 표현할 수 없는 공차를 정하는 것으로, 도면상에 치수 등과 함께 기재합니다.
| 분류 | 기호 | 이름 | 정의 |
|---|---|---|---|
| 모양 |  |
직진도 | 올바른 직선에 대한 오차 범위 |
 |
평면도 | 올바른 평면에서 가장 낮은 위치와 가장 높은 위치의 오차 범위 | |
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진원도 | 올바른 원에 대한 어긋난 오차 범위 | |
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원통도 | 올바른 원통에 대해 원통 양단의 원 사이즈 오차 범위 | |
| 윤곽 |  |
선의 윤곽도 | 이론적으로 올바른 윤곽에서 실제 형상의 오차 범위 |
 |
면의 윤곽도 | 이론적으로 올바른 윤곽에서 실제 면의 오차 범위 | |
| 자세 |  |
평행도 | 기준의 직선 또는 평면에 평행해야 하는 선과 면의 오차 범위 |
 |
직각도 | 기준에 직각이어야 하는 면이나 직선의 오차범위 | |
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경사도 | 기준에 대해 지정된 각도의 오차 범위 | |
| 위치 |  |
위치도 | 기준에 대한 위치 오차 범위 |
 |
동축도 동심도 |
2개의 원통 축의 오차 범위 | |
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대칭도 | 기준에 대해 대칭인 오차 범위 | |
| 흔들림 |  |
원주 요동 | 올바른 축으로 회전할 때 표면이 위치가 변하는 범위 |
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전체 요동 | 올바른 축으로 회전할 때 원통 전체의 위치가 변하는 범위 |
기하 공차는 적극적으로 사용할 필요가
기하 공차를 적극적으로 사용하는 큰 이유 중 하나는 2016년에 개정된 일본공업규격(JIS)의 개정이다. 이 개정에서는 기하 공차의 사용이 필수로 되어, 이것에 수반해, 종래의 도면과는 완전히 다른 도면을 그리는 것이 필요해지고 있습니다.
이 개정은 작성자도 놀라운 개정이며, 설계 현장에서는 혼란을 초래하고 있습니다. 또 이 개정을 모르는 기업도 많이 존재합니다.
치수 공차의 표현과 기하 공차의 표현의 차이
아래 그림은 이전 JIS 도면과 새로운 JIS 도면을 보여줍니다. JIS 개정 전후의 표기의 차이를 확인해 봅시다.
- 구 JIS 도면
많은 설계자는 위화감 없이 이 도면을 볼 수 있다고 생각합니다. 구멍 위치는 XY 치수와 치수 공차로 완전히 정의됩니다.
- 신 JIS 도면
많은 설계자는 이 도면에 위화감을 느낀다고 생각합니다. 기존의 도면과 비교하면 완전히 다른 치수 표기가 되어 있습니다. 그러나 현재는 이 도면이 JIS 규격상의 정식 도면이 됩니다.
새로운 JIS 도면의 특징은, 형체끼리의 위치에 관한 지시에는 치수 공차가 아니라, 기하 공차를 사용하는 것입니다. 따라서 기호 투성이의 도면이 되어 버립니다. 또한 구멍의 직경 치수에 “둥근 마크”가 붙어 있지 않은 것을 깨달았다고 생각합니다만, 이것도 신 JIS 도면에서는 올바른 표기가 됩니다.
기하 공차로 부품의 형상을 규정한다
도면에서 크기는 치수로 표현되고 부품 형상은 선화로 표현됩니다. 치수는 치수 공차로 정밀도를 지시할 수 있습니다만, 부품 형상의 정밀도는 치수만으로는 지시할 수 없습니다. 선화로 원을 그려도 진원이라고 명시되어 있지 않고, 왜곡된 원의 부품이 납품되어도 도면과 다르면 돌출할 수 없습니다.
명시되어 있지 않더라도 부품 업체는 도면의 선화를 납득하여 원이 그려져 있으면 진원으로 해석하고 수직선이 그려져 있으면 각도는 수직으로 해석했기에 문제가 발생하지 않았습니다. 그러나 해외에서는 사정이 달라 도면을 납득해 주지 않기에 기하공차로 부품 형상을 엄밀히 규정하는 것이 필요합니다.
도면이 갈라파고스화되지 않도록
기하 공차는 부품 형상의 정밀도를 지시하는 중요한 것입니다만, 사용법을 잘못하면 도면의 기하 공차가 복잡해져 버리는 일이 있습니다. 자주 있는 것이 하나의 형상에 2개 이상의 기하 공차가 겹쳐서 정의되어 제조 불가능한 고정밀도가 의도치 않게 요구되는 경우입니다. 그 경우는 통칭Ⓜ︎마크라고 불리는 최대 실체 공차 방식을 적용하는 것으로 회피할 수 있습니다만, 생각이 난해하고 익숙하지 않으면 잘 사용할 수 없습니다.
도면이 갈라파고스화되지 않도록 설계자는 기하공차를 잘 다룰 필요가 있습니다. ISO 규격에 준하여 JIS 규격도 기하공차에서의 표현을 규칙화하고 있어 기존의 도면은 JIS 규격에 준거할 수 없게 되어 있습니다. 예를 들어 구멍의 위치는 치수로 지시하는 것이 아니라 “위치도”의 기하공차를 사용해야 합니다. 설계자로서 JIS의 개정을 조사하고 실천하는 것이 좋습니다.
