기하공차 종류 및 뜻 – 데이텀 타겟 공차 재료조건 표기방법

기하학적 치수 설정 및 공차 기법(GD&T)은 제품의 설계 및 제조 과정에서 중요한 역할을 합니다. 제품의 품질과 정밀도를 확보하기 위해 필수적인 이 기술은 형상, 윤곽, 방향, 위치 등을 정밀하게 제어하여, 제조 공정의 일관성을 높이고 제품의 신뢰성을 보장하기 위해 사용됩니다.

그럼 기하공차 즉 GD&T의 기본 표기법과 주요 용어에 대해 자세히 설명하고, 실제 적용 예시를 통해 이해해해 보도록 하겠습니다.

기능 제어 프레임(Feature Control Frame)

기능 제어 프레임은 기하공차의 기본적인 표기 방법으로, 공차의 종류와 크기, 관련 데이텀을 나타냅니다.

기호	영문 명칭	한국어 명칭	설명
⌀	Diameter	직경	원형 피처의 직경을 나타내는 기호입니다.
Ⓜ	Maximum Material Condition	최대 재료 조건	부품이 규정된 치수 범위 내에서 재료의 최대량을 가지는 조건을 나타냅니다.
Ⓛ	Least Material Condition	최소 재료 조건	부품이 규정된 치수 범위 내에서 재료의 최소량을 가지는 조건을 나타냅니다.
℗	Projected Tolerance Zone	예상 공차 영역	볼트, 핀, 스터드 등의 장착된 부품을 위한 공차 영역을 나타냅니다.
─	Depth	깊이	피처의 깊이를 나타내는 기호입니다.
Ⓒ	Controlled Radius	제어 반경	반경이 정확히 제어되어야 함을 나타내는 기호입니다.
↔	Between	사이에	두 점 또는 피처 사이의 거리를 나타냅니다.
☐	Statistical Tolerance	통계적 공차	제조 공정에서 통계적 방법에 기초한 공차를 적용합니다.
Ⓡ	Regardless of Feature Size	형체 치수 무관계	치수 공차 범위 내에서 기하공차나 데이텀 참조가 형체의 어떠한 치수에도 영향을 받지 않습니다.
Ⓣ	Tangent Plane	접평면	피처가 이루는 접평면을 나타냅니다.
↗	Conical Taper	원추형 테이퍼	원추형 피처의 경사를 나타냅니다.
Ⓟ	Profile	프로파일	피처의 윤곽을 나타내는 공차입니다.
Ⓒ	Concentricity	동심도	두 피처가 같은 축을 공유하는 정도를 나타냅니다.
Ⓢ	Symmetry	대칭도	피처가 대칭을 이루는 정도를 나타냅니다.
Ⓕ	Flatness	평탄도	표면이 이상적인 평면에 얼마나 가까운지 나타냅니다.
Ⓡ	Roundness	원형도	원형 피처가 완벽한 원을 얼마나 잘 이루는지 나타냅니다.
Ⓛ	Line Profile	선 프로파일	선의 윤곽을 나타내는 공차입니다.
Ⓢ	Surface Profile	표면 프로파일	표면의 윤곽을 나타내는 공차입니다.
Ⓐ	Angularity	경사도	피처가 참조 데이텀에 대해 유지하는 특정 각도를 나타냅니다.
Ⓟ	Perpendicularity	직각도	피처가 참조 데이텀에 대해 직각을 이루는 정도를 나타냅니다.
Ⓟ	Parallelism	평행도	피처가 다른 피처 또는 데이텀에 대해 평행을 이루는 정도를 나타냅니다.
Ⓒ	Circular Runout	원형 런아웃	회전 피처의 원주 방향 변형을 나타냅니다.
Ⓣ	Total Runout	전체 런아웃	회전 및 비회전 피처의 표면 전체에 걸친 변형을 나타냅니다.

예를 들어, 평탄도를 나타내는 기능 제어 프레임은 해당 표면의 평탄도 공차를 정의합니다.

데이텀 피처 기호(Datum Feature Symbol)

데이텀 피처 기호(Datum Feature Symbol)는 GD&T(기하학적 치수 설정 및 공차 기법)에서 중요한 역할을 수행합니다.

이 기호는 제품의 조립, 검사 및 측정 시 참조점으로 사용되는 이론적으로 정확한 피처(특성)를 도면에서 식별하기 위해 사용되며 데이텀 피처 기호를 사용하는 것은 정밀 제조에서 부품의 정확한 위치와 방향을 설정하는 데 중요합니다.

데이텀 피처 기호의 기능

1. 참조 기준 설정: 데이텀 피처 기호는 제조 및 조립 과정에서 부품이 참조해야 하는 기준점이나 기준선, 기준면을 명확히 합니다. 이 기준은 부품의 정밀한 조립과 측정을 위해 필수적입니다.
2. 정확도 보장: 데이텀을 설정함으로써, 부품 간의 정확한 정렬과 적절한 맞물림이 이루어질 수 있습니다. 이는 전체 조립체의 기능과 성능에 직접적인 영향을 미칩니다.
3. 통일된 측정 기준 제공: 데이텀 피처 기호는 측정 시 일관된 기준을 제공하여, 부품의 치수 및 형상을 일관되게 측정할 수 있게 합니다. 이는 제품의 품질을 일정하게 유지하는 데 중요합니다.

데이텀 피처 기호의 표기 방법

데이텀 피처 기호는 일반적으로 삼각형 모양으로 표기되며, 해당 삼각형 안에는 데이텀을 나타내는 문자가 포함됩니다.

데이텀 기호는 특정 피처 옆이나 아래에 위치하여 그 피처가 참조 데이텀으로 사용됨을 나타냅니다.

예시: 평면, 축, 또는 구멍 등 특정 기준을 데이텀으로 설정할 때, 해당 기준 옆에 데이텀 기호를 배치하여 그 기준이 측정과 조립의 기준점으로 사용됨을 명시합니다.

데이텀 피처 기호의 적용 예

구멍을 데이텀으로 사용: 구멍 C를 데이텀으로 사용할 경우, 구멍의 식별 부분 옆에 ‘C’ 문자와 데이텀 기호를 함께 표기합니다.

평면을 데이텀으로 사용: 평면 A가 데이텀으로 사용될 경우, 해당 평면 옆에 ‘A’ 문자를 포함한 데이텀 기호를 배치합니다.

축을 데이텀으로 사용: 축 B를 데이텀으로 사용할 경우, 축을 나타내는 도면 부분에 ‘B’ 문자를 포함한 데이텀 기호를 표시합니다.

데이텀 타겟(Datum Target)

데이텀 타겟(Datum Target)은 기하학적 치수 설정 및 공차 기법(GD&T)에서 사용하는 중요한 요소입니다.

특히 복잡한 형태나 크기를 가진 부품에서 일반적인 데이텀으로 사용하기 어려운 경우, 데이텀 타겟을 통해 조립이나 측정의 정밀한 기준점을 설정하며 이를 통해 제품의 정밀도를 높이고, 제조 및 조립 과정의 일관성을 보장할 수 있습니다.

목표 데이텀 타겟의 종류

데이텀 타겟은 크게 세 가지 유형으로 구분됩니다.

1. 점 데이텀 타겟 (Point Datum Target): 특정 점을 데이텀으로 지정하여 부품의 정확한 위치를 설정합니다. 이는 작은 부품이나 정밀한 위치 결정이 필요할 때 사용됩니다.
2. 선 데이텀 타겟 (Line Datum Target): 선을 따라 데이텀을 설정하여, 긴 부품의 조립이나 정렬을 위한 기준을 제공합니다. 예를 들어, 파이프나 봉 형태의 부품에 적합합니다.
3. 면 데이텀 타겟 (Area Datum Target): 특정 면적을 데이텀으로 설정하여, 넓은 면을 가진 부품에서의 정확한 조립을 도와줍니다. 이는 판금 부품이나 대형 부품에 주로 사용됩니다.

데이텀 타겟의 설정 방법

데이텀 타겟을 설정할 때는 다음과 같은 절차를 따릅니다:

1. 부품의 특성 파악: 부품의 형태와 기능을 파악하여, 데이텀 타겟으로 적합한 위치를 결정합니다.
2. 데이텀 타겟 지정: 점, 선, 면 중에서 부품의 조립이나 측정에 가장 적합한 데이텀 타겟 유형을 선택하고, 도면에 명확하게 표시합니다.
3. 도면에 표기: 선택된 데이텀 타겟을 도면에 기호와 함께 정확하게 표기하여, 제조 및 조립 과정에서 참조할 수 있도록 합니다.

데이텀 타겟의 효과

데이텀 타겟을 적절하게 설정함으로써 제품의 조립 정밀도를 높이고, 제조 공정의 일관성을 유지할 수 있습니다. 또한, 정확한 위치 결정을 통해 제품의 기능적 성능을 최적화하며, 품질 문제를 사전에 방지할 수 있습니다.

데이텀 타겟은 복잡한 형태의 부품에서 정밀 조립과 정확한 측정을 가능하게 하는 핵심 요소입니다. 이를 통해 제조 공정의 효율성을 향상시키고, 최종 제품의 품질을 보장할 수 있습니다.

공차(Tolerance) 및 그 유형

공차는 부품의 치수가 변할 수 있는 허용 범위를 나타냅니다.

특성	양측공차 (Bilateral Tolerance)	편측공차 (Unilateral Tolerance)
정의	규정된 치수에서 양 방향(양쪽)으로 허용되는 공차입니다.	규정된 치수에서 한 방향으로만 허용되는 공차입니다.
적용 예	치수가 50mm로, 양측공차가 ±0.1mm인 경우, 실제 치수는 49.9mm에서 50.1mm 사이로 변동될 수 있습니다.	치수가 30mm로, 편측공차가 +0.0mm/-0.2mm인 경우, 실제 치수는 29.8mm에서 30mm 사이로 변동될 수 있습니다.
특징	– 두 방향 모두에서 공차를 허용함으로써 제조 공정의 유연성을 제공합니다.	– 한 방향의 공차만을 허용함으로써 특정 조건(예: 최소 간섭)에 대한 더 엄격한 제어가 가능합니다.
주요 사용	– 일반적인 기계 부품 제조에 널리 사용됩니다.	– 샤프트와 구멍의 조립 등, 조립 공차가 중요한 경우에 주로 사용됩니다.
설계 고려사항	– 양측공차는 부품의 기능성을 유지하면서 제조 오차를 효율적으로 관리할 수 있도록 합니다.	– 편측공차는 특정 부품의 최소 또는 최대 한계를 엄격히 관리해야 할 때 유용합니다.

양측 공차(Bilateral tolerance)는 치수가 지정된 값에서 양 방향으로 일정 범위 내에서 변동할 수 있음을 의미합니다.

반면, 편측 공차(Unilateral tolerance)는 한 방향으로만 공차가 적용되어, 치수가 증가하거나 감소하는 한 방향의 변동만을 허용합니다.

기하공차(Geometric Tolerance)

기하공차는 부품의 형상, 윤곽, 방향, 위치 등을 규제하는 데 사용되는 공차로, 제품의 정밀 조립성과 기능을 확보하기 위해 필수적입니다.

예를 들어, 부품의 평행도 기하공차는 두 평면 간의 정확한 평행 정도를 정의하며, 이는 부품이 다른 부품과 정확히 맞물리도록 합니다.

재료조건(Material Condition)

재료조건은 부품의 치수가 재료의 최대량(Maximum Material Condition, MMC) 또는 최소량(Least Material Condition, LMC)을 갖는 조건을 말합니다.

특성	최대 재료조건 (MMC)	최소 재료조건 (LMC)
정의	부품의 치수가 주어진 공차 범위 내에서 재료의 최대량을 포함하는 상태입니다.	부품의 치수가 주어진 공차 범위 내에서 재료의 최소량을 포함하는 상태입니다.
적용 예	축의 직경이 최대 허용치를 가질 때 (예: 축의 지름이 10mm인 경우 10.2mm까지)	축의 직경이 최소 허용치를 가질 때 (예: 축의 지름이 10mm인 경우 9.8mm까지)
기능적 효과	조립시 부품 간의 공차가 가장 타이트하게 적용되어 정밀한 맞물림을 요구합니다.	조립시 부품 간의 공차가 더 넉넉하게 적용되어 조립 용이성이 증가합니다.
기하공차의 영향	기하공차가 MMC를 기준으로 적용될 경우, 부품의 실 치수가 MMC에서 벗어나는 만큼 공차가 더욱 확장됩니다.	기하공차가 LMC를 기준으로 적용될 경우, 부품의 실 치수가 LMC에서 벗어나는 만큼 공차가 더욱 축소됩니다.
검증과 측정	MMC 상태에서는 부품이 가장 큰 치수를 가지므로, 조립 또는 기능 검증시 가장 엄격한 조건에서 검증해야 합니다.	LMC 상태에서는 부품이 가장 작은 치수를 가지므로, 조립 또는 기능 검증시 가장 관대한 조건에서 검증할 수 있습니다.
설계 및 제조 고려사항	MMC는 특히 정밀 기계 부품이나 고성능 제품에서 중요하며, 설계 초기 단계에서 엄격한 공차 분석이 필요합니다.	LMC는 대량 생산 또는 조립의 용이성을 높이는 제품에 유용하며, 생산 비용 절감에 도움을 줍니다.

이는 조립 및 기능적 맞물림을 최적화하기 위해 중요하며, 예를 들어 MMC에서는 부품이 최대 재료 상태일 때, 기하공차가 가장 작게 설정됩니다.

용어	설명	예시
공차(Tolerance)	부품의 치수가 변할 수 있는 허용 범위	축의 직경 ±0.01mm
양측공차(Bilateral tolerance)	규정된 치수에서 양 방향으로 허용되는 공차	10mm ±0.2mm
편측공차(Unilateral tolerance)	한 방향으로만 공차가 적용되는 경우	50mm +0.0mm/-0.5mm
기하공차(Geometric Tolerance)	형상, 윤곽, 방향, 위치 등을 정밀하게 제어하기 위해 사용되는 공차	평행도, 직각도, 위치도 등
데이텀(Datum)	조립이나 측정의 기준이 되는 이론적으로 정확한 점, 축, 또는 평면	특정 기계 부품의 평면
재료조건(Material Condition)	부품의 치수가 최대 또는 최소 재료 상태를 갖는 조건	최대 재료조건(MMC), 최소 재료조건(LMC)

이러한 기본적인 기하공차의 표기법과 용어를 정확히 이해하고 적용하는 것은 제품의 정밀도와 품질을 보장하는 데 매우 중요합니다. 각 용어와 표기법을 올바르게 사용하여 설계 도면을 해석하고, 제품의 품질을 높이는 데 필수적인 역할을 합니다.