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1. 표준규격의 필요성
만일 컴퓨터용 플로피디스켓이 만드는 회사에 따라 그 크기와 모양이 서로 다르다면, 우리는 항상 자신의 컴퓨터에 맞는 디스켓만을 구입해서 사용해야 하고, 다른 사람과 서로 디스켓을 교환할 수 없으므로 매우 불편할 것이다.용도가 같은 제품은 그 크기, 모양, 품질 등을 일정한 규격으로 표준화하면 제품 상호간 호환성이 있어서 사용하기 편리할 뿐만 아니라, 제품을 능률적으로 생산할 수 있고 품질을 향상시킬 수 있다.따라서 대부분의 국가에서는 국가 표준규격(standards)을 제정하고 품질 개선, 생산성 향상 및 소비자 보호 등에 힘쓰고 있다.또 국가와 국가 사이의 호환성을 유지하기 위하여 국제표준화기구(ISO, international organization for standardization)에서는 국제 표준규격을 제정하고 있으며, 국가간 기술 교류가 활발해지면서 세계의 여러 국가들은 자기 나라의 국가 표준규격이 국제 표준규격에 부합되도록 노력하고 있다.표 B1-1은 주요 국가의 표준규격을 나타낸 것이다.
국가 표준화 기구 표준규격 약호
한국 KATS(Korean Agency for Technology and standards) KS
미국 ANSI(American National Standards Institute) ANSI
일본 JISC(Japanese Industrial Standards Committee) JIS
영국 BSI(British Standards Institution) BS
프랑스 AFNOR(Association francaise de normalisation) NF
독일 DIN(Deutsches Institut fur Normung) DIN
중국CSBTS(China State Bureau of Quality and Technical Supervision) GB
국제 ISO(International Standardization Organization) ISO
<표 B1-1>
2. 제도 관련 KS규격
제도에 관한 표준규격은 설계자의 의도를 제작자에게 정확하게 전달할 수 있도록 도면에 사용하는 도형, 문자, 기호 등에 대하여 그 표시 방법을 표준화한 것이다.표 B1-2는 기계 제도, 건축 제도, 선박 제도 등 모든 제도에 적용되는 KS규격의 일부분이다.표 B1-3은 기계 제도 관련 KS규격의 일부를 나타낸 것이다. KS B 0001은 표 B1-2의 규격들을 기계 제도에 알맞게 하나로 모아서 다시 규정한 것이다.
규격번호 규격명
KS A 0005 제도 통칙
KS A 0106 도면의 크기 및 양식
KS A 0107 제도에 사용하는 문자
KS A 0108 제도-길이치수 및 각도치수의 허용한계 기입 방법
KS A 0109 제도-표시의 일반원칙 (선에 대한 기본 사항)
KS A 0110 제도-척도
KS A 0111 제도에 사용하는 투영법
KS A 0111-1 공업 제도-투상법-1:개요
KS A 0111-2 공업 제도-투상법-2:직각 투상
KS A 0111-3 공업 제도-투상법-3:평행 투상에 의한 3차원상 표시(액소노메트리)
KS A 0111-4 공업 제도-투상법-4:중심 투상
KS A 0112 제도에 있어서 도형의 표시 방법
KS A 0113 제도-치수의 기입방법(일반원칙, 정의, 실행방법, 특별한 지시 방법)
KS A 3007 제도 용어
KS A ISO10135 제도-주조, 단조 부분의 단순화 표현
KS A ISO10578 제도-자세 및 위치의 공차 표시 방법(돌출공차역)
KS A ISO128-21 제도-표시의 일반원칙-CAD에 사용하는 선
KS A ISO128-22 제도-표시의 일반원칙-지시선과 기입선의 기본 규정 및 적용
KS A ISO128-23 제도-표시의 일반원칙-건설 제도에 사용하는 선
KS A ISO128-24 제도-표시의 일반원칙-기계 제도에 사용하는 선
KS A ISO128-25 제도표시의 일반원칙-조선 제도에 사용하는 선
KS A ISO13715 제도-미정의 모서리의 모양-용어 및 지시
KS A ISO3098-3 제도에 사용하는 문자-3:그리스 문자
KS A ISO3098-4 제도에 사용하는 문자-4:라틴 문자의 특수 표기
KS A ISO3098-5 제도에 사용하는 문자-5:CAD용 문자, 숫자 및 기호
KS A ISO4069 제도에 있어서 도형의 표시 방법-건축과 토목공학 도면-단면과 투시도의 표현
KS A ISO5261 제도에 있어서 도형의 표시 방법-봉과 종단면도의 간략 표시 방법
KS A ISO6414 제도에 있어서 도형의 표시 방법-유리 제품
KS A ISO6428 제도-마이크로 카피 요구사항
KS A ISO6433 제도-부품번호
KS A ISO7083 제도-기하공차 기호-비율과 크기치수
KS A ISO7200 제도-표제란
KS A ISO7573 제도-부품란
KS A ISO9175-1 제도에 사용하는 문자-트레싱용지에 잉킹할 때-1:정의, 치수, 명칭과 표시하기
KS A ISO9175-2 제도에 사용하는 문자-트레싱용지에 잉킹할 때-2:실행, 실험변수, 시험조건
<표 B1-2>
규격번호 규격명
KS B 0001 기계 제도
KS B 0002 기어 제도
KS B 0003-1 제도-나사 및 나사 부품-1:통칙
KS B 0003-2 제도-나사 및 나사 부품-2:나사 인서트
KS B 0003-3 제도-나사 및 나사 부품-3:간략 도시 방법
KS B 0004-1 구름 베어링 제도-1:일반적인 간략 도시 방법
KS B 0004-2 구름 베어링 제도-2:상세한 간략 도시 방법
KS B 0005 스프링 제도
KS B 0006-1 제도-배관의 간략 도시방법-1:통칙 및 정투영도
KS B 0006-2 제도-배관의 간략 도시방법-2:등각투영도
KS B 0006-3 제도-배관의 간략 도시방법-3:환기계 및 배수계의 끝부분 장치
KS B 0007 제도-치수 및 공차의 표시방법-비강성 부품
KS B 0008 제도-스플라인 및 세레이션의 표시 방법
KS B 0008-1 치수공차 및 끼워맞춤 방식-1:공차, 치수차 및 끼워 맞춤의 기초
KS B 0008-2 치수공차 및 끼워맞춤 방식-2:구멍 및 축의 공차 등급과 치수 허용차의 표시
KS B 0009 제도-문자-0:통칙
KS B 0009-1 제도-문자-1:로마자 숫자 및 기호
KS B 0009-2 제도-문자-2:그리스 문자
KS B 0146 보통공차-2:개별적인 공차의 지시가 없는 형체에 대한 기하공차
KS B 0147 제도-공차 표시 방식의 기본 원칙
KS B 0148 제도-기하공차 표시 방법:위치도 공차 방식
KS B 0161 표면거칠기 정의 및 표시
KS B 0162 표면거칠기 용어-1:표면 및 거칠기 매개변수
KS B 0242 최대 실체 공차 방식
KS B 0243 기하공차를 위한 데이텀
KS B 0401 치수공차 및 끼워맞춤
KS B 0412 보통공차-1:개별적인 공차의 지시가 없는 길이 치수 및 각도 치수에 대한 공차
KS B 0425 기하편차의 정의 및 표시
KS B 0608 기하공차의 도시 방법
KS B 0610 표면 파상도의 정의와 표시
KS B 0617 제도-표면의 결 도시 방법
KS B 0618 센터 구멍의 도시 방법
KS B 6081 제도 기계
KS B 6082 제도 기계용 스케일
KS B 7090 CAD 용어
KS B 7091 CAD 제도
KS B ISO5845-1 제도-체결 부품의 조립 간략 표시-1:일반 원칙
KS B ISO5845-2 제도-체결 부품의 조립 간략 표시-2:항공용 장치의 리벳
KS B ISO6411-1 제도-센터구멍의 간략 도시 방법
KS B ISO8015 제도-공차 표시의 기본원칙
KS B ISO9222-1 제도-씰(동적환경에 적용)-1:일반 간략 표시
KS B ISO9222-2 제도-씰(동적환경에 적용)-2:상세 간략 표시
<표 B1-3>1. 조립도
조립도(assembly drawing)는 제품의 전체적인 조립 상태를 나타내는 도면이다.
그림 B2-1은 캐스터(caster)의 조립도이다. 캐스터는 쇼핑카트(shopping cart) 등 여러 가지 운반 기구의 바퀴로 사용된다.복잡한 기계는 매우 많은 부품들로 이루어져 있으므로 조립도 하나에 모든 부품의 조립 상태를 표시하기가 어렵다. 따라서 여러 부분으로 나누어 조립 상태를 나타내는 부분조립도(partial assembly drawing)가 사용된다.
<그림 B2-1>
2. 부품도
부품도(part drawing)는 제품을 구성하는 각 부품을 개별적으로 상세하게 그린 도면이다.부품도는 각 부품의 모양, 크기, 표면 상태, 가공 방법 등 부품 제작에 필요한 모든 정보가 표시되어 있으며, 일반적으로 도면이라고 하면 부품도를 말하는 것이다.그림 B2-2는 캐스터의 ②번 부품인 지지대(bracket)의 부품도이다.
<그림 B2-2>
3. 설명도
설명도(explanation drawing)는 제품의 구조, 기능, 작동 원리, 취급 방법 등을 설명하기 위한 도면이다. 그림 B2-3은 캐스터의 조립 방법을 설명하기 위하여 등각투상도법으로 그린 설명도이다.
<그림 B2-3>
4. 전개도
전개도(development drawing)는 입체의 표면을 평면 위에 펼쳐 그린 도면이다. 전개도는 주로 판재를 자르고 구부려서 만들거나 면으로 구성되는 제품의 전개된 모양을 나타낼 때 사용한다.그림 B2-4는 비스듬히 잘린 육각뿔의 전개도이다.
<그림 B2-4>B. 제도의 개요
3차원의 물체를 2차원의 종이 위에 정해진 규칙에 따라 도형, 문자, 기호로 표시하여 나타내는
것을 제도라 한다.
표준규격은 용도가 같은 제품의 크기, 모양, 품질 등을 일정한 규격으로 표준화함으로써 제품
상호간 호환성을 유지하고, 품질을 개선하며 생산성을 향상시키는 데 그 목적이 있다.
KS A 0005는 공업 분야의 모든 제도에 적용되는 총괄적인 사항을, KS B 0001은 기계 제도에
관한 기본적인 사항을 규정한 것이다.
도면은 기계의 모양, 구조, 치수, 재료, 가공 방법 등 모든 정보를 도형, 문자 및 기호로 표시한
것이다.
조립도는 제품의 전체적인 조립 상태를 나타내는 도면이다.
부품도는 제품을 구성하는 각 부품을 개별적으로 상세하게 그린 도면이다.
설명도는 제품의 구조, 기능, 작동 원리, 취급 방법 등을 설명하기 위한 도면이다.
전개도는 입체의 표면을 평면 위에 펼쳐 그린 도면이다.
우리가 반드시 갖추어야 할 제도용구는 컴퍼스, 제도용 샤프 연필, 원 형판, 지우개 등이다.
디바이더, 삼각자, 문자 형판, 지우개 판 등을 사용하면 좀 더 정확하고 깨끗한 도면을 그릴 수
있다. 모든 도면에는 KS A 0106(도면의 크기 및 양식) 규격에 따라 윤곽선, 중심마크, 표제란 및 부품란을 반드시 그려야 한다.
1. 도면의 크기와 윤곽선
기계 제도에서는 KS B 0001 규격에 따라 도면의 크기를 A 열(series) 중에서 선택하여야 한다.윤곽선(border line)은 0.5mm 이상의 굵은 실선으로 그린다. 표 C1-1과 그림 C1-1에 도면의 크기 및 윤곽선을 그리는 방법이 나타나 있다.원도는 접지 말고 둥글게 말아서(안지름 40mm 이상) 보관하는 것이 좋다.복사도를 접을 때에는 그 크기를 A4 크기로 한다.
호칭 A0 A1 A2 A3 A4
크기(a × b) 841×1189 594×841 420×594 297×420 210×297
윤곽선
c 20 20 10 10 10
d철하지 않을 때 20 20 10 10 10
철할 때 25 25 25 25 25
<표 C1-1>
<그림 C1-1>
2. 중심마크
중심마크(center mark)는 그림 C1-1과 같이 각 변의 중앙에 0.5mm 이상의 굵은 실선으로 그린다.중심마크는 도면을 마이크로필름으로 촬영하거나 복사할 때 기준이 된다.
3. 표제란과 부품란
표제란(title block)은 그림 C1-1과 같이 도면의 오른쪽 아래에 그리며, 원칙적으로 도면 번호, 도면 이름, 회사 이름, 책임자 서명, 도면 작성 연월일, 척도, 투상법 등을 기입하도록 되어 있다.부품도에서 사용하는 부품란(part block)은 일반적으로 표제란 위에 그린다. 그림 C1-2 (가)는 학교에서 사용하는 표제란의 예이고, (나)는 표제란 위에 그려진 부품란을 나타낸 것이다.
<그림 C1-2>1. 척도의 종류
도면에서의 크기와 물체의 실제 크기의 비를 척도(scale)라 하며 다음의 세 가지가 있다.
축척(contraction scale)은 실물보다 작게 축소해서 그리는 것이며
현척(full scale)은 실물과 같은 크기로 그리는 것이고
배척(enlarged scale)은 실물보다 크게 확대해서 그리는 것이다.척도는 KS B 0001 규격에 따라 표 C2-1의 값 중 하나를 선택해서 사용하여야 한다.
척도 축척 현척 배척
값 1:2, 1:5, 1:10, 1:20, 1:50, 1:100, 1:200 1:1 2 :1, 5 :1, 10 :1, 20 :1, 50 :1
<표 C2-1>
2. 척도의 표시법
척도는 그림 C2-1과 같이 A : B의 형식으로 표시한다.같은 도면에서 서로 다른 척도를 사용할 때에는 각 그림 옆에 적용된 척도를 기입하여야 한다.그림이 치수와 비례하지 않을 경우, 치수 밑에 밑줄을 긋거나 비례가 아님 또는 NS(not to scale) 등의 문자를 기입하여야 한다.
1. 굵기에 따른 선의 종류
선은 그 굵기에 따라 그림 C3-1 (가)와 같이 가는 선, 굵은 선, 아주 굵은 선으로 나눈다.
가는 선(thin line): 굵기가 0.18~0.5mm인 선. 일반적으로 0.25mm를 많이 사용한다.
굵은 선(thick line): 굵기가 0.35~1.0mm인 선. 주로 0.5mm를 많이 사용한다.
아주 굵은 선(extra thick line): 굵기가 0.7~2.0mm인 선. 주로 1mm를 많이 사용한다.
가는 선 : 굵은 선 : 아주 굵은 선의 비율은 1 : 2 : 4 로 한다. 예를 들어 가는 선을 0.25mm로
했으면 굵은 선은 0.5mm, 아주 굵은 선은 1.0mm를 사용한다.
2. 모양에 따른 선의 종류
선을 그 모양에 따라 나누면 그림 C3-1 (나)와 같이 실선, 파선, 1점 쇄선, 2점 쇄선 등이 있다.
실선(continuous line): 끊어짐 없이 연속되는 선
파선(dashed line): 3∼5mm의 짧은 선이 일정하게 반복되는 선. 선과 선 사이의 간격은
0.5mm에서 1mm 정도이다.
1점 쇄선(chain line): 긴 선과 짧은 선이 반복되는 선으로 긴 선의 길이는 10∼30mm, 짧은
선의 길이는 1∼3mm, 선 사이의 간격은 0.5∼1mm 정도이다.
2점 쇄선(chain double-dashed line): 긴 선, 짧은 선, 짧은 선이 반복되는 선. 선의 길이와 선
사이의 간격은 1점 쇄선과 같다.
<그림 C3-1>
3. 용도에 따른 선의 종류
제도에 사용되는 선은 같은 굵기, 같은 모양의 선이라도 용도에 따라 이름이 다르다.(그림 C3-2)
외형선(visible line): 물체의 보이는 부분을 나타낸다. 굵은 실선으로 그린다.
숨은선(hidden line): 물체의 보이지 않는 부분을 나타낸다. 굵은 파선 또는 가는 파선으로
그린다.
중심선(center line): 주로 도형의 중심을 표시할 때 사용한다. 가는 1점 쇄선으로 그린다.
치수선(dimension line): 치수를 기입할 때 쓰인다. 가는 실선으로 그린다.
치수보조선(extension line): 치수를 기입할 때 쓰인다. 가는 실선으로 그린다.
가상선(phantom line): 부품의 동작 상태나 가상의 물체를 나타낼 때 사용한다. 가는 2점
쇄선으로 그린다.
파단선(break line): 물체의 일부를 잘라낸 경계선으로 사용된다. 가는 실선(프리핸드)으로
그린다.
해칭선(section line): 물체의 단면을 표시할 때 사용한다. 가는 실선으로 그린다.
지시선(leader line): 개별 주(specific note), 치수, 참조 등을 기입할 때 사용한다. 가는
실선으로 그린다.
<그림 C3-2>도면에 사용하는 문자(letter)는 KS A 0107(제도에 사용하는 문자)과 KS B 0001에 따른다.
문자의 모양은 고딕체로 하며 바르게 쓰거나 15°기울여 쓰는 것을 원칙으로 한다.
문자의 크기(호칭)는 문자의 높이로 나타낸다.
문자의 크기는 2.24mm, 3.15mm, 4.5mm, 6.3mm, 9mm의 5 종류로 한다. 다만, 특별히
필요한 경우는 다른 치수를 사용하여도 좋다.그림 C4-1은 문자의 호칭에 따른 한글, 알파벳 및 아라비아 숫자의 크기를 나타낸 것이다. 용도별로 적절한 문자의 크기가 표 C4-1에 나타나 있다.(표 C4-1의 12.5mm, 18mm는 KS A 0107에 따른 것)
<그림 C4-1>
쓰이는 곳 높이(mm) 쓰이는 곳 높이(mm)
공차 치수 문자 2.24∼4.5 도면 번호 문자 9∼12.5
일반 치수 문자 3.15∼6.3 도면 이름 문자 9∼18
부품 번호 문자 6.3∼12.5
<표 C4-1>
C. 척도 선 문자
모든 도면에는 윤곽선, 중심마크, 표제란이 반드시 있어야 한다.
윤곽선과 중심마크는 0.5mm 이상의 굵은 실선으로 그린다.
척도에는 축척, 현척, 배척이 있다.
척도는 A : B의 형식으로 표시하는데 A는 도면에서의 크기, B는 실물 크기이다.
그림이 치수와 비례하지 않을 때에는 치수 밑에 밑줄을 긋거나 "비례가 아님" 또는 NS 등의
문자를 기입한다.
굵기에 따른 선의 종류에는 가는 선, 굵은 선, 아주 굵은 선이 있다.
가는 선 : 굵은 선 : 아주 굵은 선의 비율은 1 : 2 : 4로 한다.
모양에 따른 선의 종류에는 실선, 파선, 1점 쇄선, 2점 쇄선이 있다.
외형선은 굵은 실선으로 그린다.
숨은선은 굵은 파선 또는 가는 파선으로 그린다.
중심선은 가는 1점 쇄선으로 그린다.
치수선, 치수보조선, 해칭선, 지시선, 파단선은 가는 실선으로 그린다.
가상선은 가는 2점 쇄선으로 그린다.
도면에 사용하는 문자는 문자의 높이로 그 크기를 표시한다.
일반적으로 문자는 2.24mm, 3.15mm, 4.5mm, 6.3mm, 9mm의 다섯 가지를 사용한다.
1. 정투상도의 원리
그림 D1-1 (가)의 경우 물체로부터 나온 투상선(projecting line)은 모두 정점(station point)에 모아진다. 따라서 투상면(projection plane)이 물체로부터 멀어지면 투상도의 크기도 점점 작아진다.정투상법에서는 (나)처럼 물체로부터 나온 투상선이 투상면에 수직이며 서로 평행한 것으로 가정한다. 따라서 투상면이 어느 위치에 있든지 투상도의 크기는 항상 일정하다.
<그림 D1-1>
정투상법(orthographic projection)은 서로 다른 방향에서 투상된 몇 개의 투상도를 조합하여 3차원의 물체를 2차원의 평면 위에 정확하게 표현하는 방법이다.그림 D1-2에서 보는 것처럼 정투상법에서 가상의 투상면은 항상 물체와 평행하고, 투상선은 항상 투상면에 수직이다. 정투상법으로 그려진 투상도를 정투상도(orthographic view)라 한다.
<그림 D1-2>
2. 3개의 기본 투상면
정투상법에 사용되는 3개의 기본 투상면은 입화면, 평화면, 측화면이다.입화면(frontal plane)은 그림 D1-2와 같이 물체의 특징을 가장 잘 나타낼 수 있는 쪽에 수직으로 세워진 투상면이며, 이 입화면에 투상된 정투상도를 정면도(front view)라 한다. 그러므로 정면도는 물체의 모양, 크기, 기능 등을 가장 잘 표현한 정투상도이다.평화면(horizontal plane)은 그림 D1-3 (가)처럼 입화면의 위쪽에 수평으로 놓여 있는 투상면이며 이 평화면에 투상된 정투상도를 평면도(top view)라 한다.측화면(profile plane)은 (나)와 같이 입화면의 오른쪽 또는 왼쪽에 세워진 투상면이다. 측화면에 투상된 정투상도를 측면도(side view)라 한다.
<그림 D1-3>
입화면, 평화면, 측화면은 그림 D1-4 (가)와 같이 서로 직각으로 연결되어 있다. 평화면과 측화면을 입화면과 같은 평면이 되도록 회전시키면, (나)와 같이 정면도, 평면도, 측면도가 하나의 평면 위에 놓이게 된다. 이것은 제도용지에 정투상도를 그릴 때 정면도와 평면도, 정면도와 측면도의 모든 대응점이 일직선 위에 있어야 한다는 것을 의미한다. 정면도, 평면도, 측면도는 서로 다른 물체를 나타낸 것이 아니라 하나의 물체를 각각 다른 방향에서 투상한 것이다.
<그림 D1-4>
1. 제1각법
수직으로 교차하는 2개의 가상 평면으로 하나의 공간을 4등분하였을 때, 오른쪽 위의 공간을 제1각(1st angle) 또는 1사분면(1st quadrant)이라 하며, 제1각을 기준으로 반시계 방향으로 제2각(2nd angle), 제3각(3rd angle), 제4각(4th angle)이라 한다.제1각법(1st angle projection)은 그림 D2-1 (가)와 같이 물체를 제1각에 놓고 정투상 하는 방법이다. 따라서 물체는 눈과 투상면 사이에 있게 된다. 평화면, 측화면을 입화면과 같은 평면이 되도록 회전시키면 (나)와 같이 정면도의 왼쪽에 우측면도가 놓이고, 평면도는 정면도의 아래쪽에 놓이게 된다.
<그림 D2-1>
2. 제3각법
제3각법(3rd angle projection)은 그림 D2-2 (가)와 같이 물체를 제3각에 놓고 정투상 하는 방법이다. 따라서 눈과 물체 사이에 투상면이 있게 된다.평화면, 측화면을 입화면과 같은 평면이 되도록 회전시키면 (나)와 같이 정면도의 위에 평면도가 놓이고, 정면도의 오른쪽에 우측면도가 놓이게 된다. 이것은 정투상도의 원리에서 설명한 것과 같다.제3각법은 제1각법에 비하여 도면을 이해하기 쉬우며, 치수기입이 편리하고, 보조투상도를 사용하여 복잡한 물체도 쉽고 정확하게 나타낼 수 있다.한국산업규격(KS)은 기계 제도에 원칙적으로 제3각법을 사용하도록 규정하고 있다.
<그림 D2-2>
3. 제1각법 기호 및 제3각법 기호
원칙적으로 같은 도면에서 제1각법과 제3각법을 혼용하지 않도록 되어 있지만 도면을 이해하는 데 필요할 경우 혼용할 수도 있다. 이 때에는 제1각법 기호(그림 D2-3-가) 또는 제3각법 기호(그림 D2-3-나)를 투상도 부근에 도시하거나, '제1각법' 또는 '제3각법'이라 표기하여야 한다.우리 나라, 미국, 캐나다 등은 제3각법을, 독일은 제1각법을 사용하며, 일본, 영국 및 국제 표준규격은 제1각법과 제3각법을 혼용하고 있다.
<그림 D2-3>1. 정면도의 선정
물체의 특징을 가장 잘 알 수 있는 방향에서 투상한 것을 정면도로 한다는 것은 이미 앞에서 논의되었다.캐스터(caster)를 구성하는 부품 중 하나인 지지대(bracket, 그림 D3-1)의 모양을 가장 잘 나타내는 투상도는 방향 (가)에서 투상한 것이다. 따라서 방향 (가)에서 투상한 것을 정면도로 하고 방향 (나)에서 투상한 것을 평면도, 방향 (다)에서 투상한 것을 우측면도로 한다.
<그림 D3-1>
그림 D3-2 (가)의 캐스터 바퀴(wheel)처럼 둥근 물체는 방향 (B)에서 투상한 것을 정면도로 하는 것이 좋다. 방향 (A)에서 투상한 것을 정면도로 하게 되면 치수 기입이 어려울 때가 많다.그림 D3-2 (나)의 부시(bush)와 같은 모양의 물체를 선반(lathe)으로 가공할 때에는 방향 (B)에서 보는 것과 같은 상태로 놓고 가공한다.축(shaft), 부시와 같은 물체는 가공할 때와 같은 방향으로 놓인 상태를 정면도로 하는 것이 좋다.
<그림 D3-2>
2. 투상도의 조합
물체의 모양을 완전히 나타내기 위해서는 6개의 투상도가 필요하지만 대부분의 물체는 1∼3개의 투상도로 물체를 이해할 수 있다. 투상도의 수를 적게 하면 그만큼 시간과 노력을 덜 수 있으므로 투상도의 수는 가급적 적게 하는 것이 좋다. 그러나 꼭 필요한 투상도를 빠트리게 되면 물체의 모양을 잘못 이해할 수 있으므로 주의해야 한다.그림 D3-3 (가)의 축과 (나)의 부시는 정면도와 평면도의 모양이 같으므로 평면도는 그릴 필요가 없다. Ø16, Ø22처럼 치수 수치 앞에 붙은 Ø는 지름 치수를 나타낼 때 사용하는 치수 보조 기호로서 그 부분의 모양이 둥근 원임을 뜻한다. 따라서 우측면도가 없어도 그 모양을 이해할 수 있다.단순한 모양의 축, 부시, 바퀴 등은 정면도 하나로 나타내는 경우가 많으며 치수 보조 기호나 단면도 등을 함께 사용한다.
<그림 D3-3>
그림 D3-4의 캐스터 베이스(base)는 정면도와 저면도 또는 정면도와 평면도, 2개의 투상도만으로 그 모양을 이해하는 데 충분하다.
<그림 D3-4>
그림 D3-5의 캐스터 지지대는 정면도, 평면도, 우측면도가 모두 필요하다. 정면도와 우측면도는 숨은선을 적게 사용하고 구멍의 모양을 명확하게 나타내기 위하여 부분단면도를 함께 사용하고 있다.실제로 대부분의 도면에서는 투상도의 수를 적게 하고 물체를 좀 더 명확하게 표현하기 위하여 하나 또는 두 개의 정투상도에 보조투상도, 확대도, 단면도 등을 함께 사용한다.
<그림 D3-5>
캐스터를 구성하는 다섯 가지 부품에 대한 정면도 투상 방향과 필요한 투상도가 그림 D3-6에 정리되어 있다.
<그림 D3-6>도면을 작성하는 속도와 정확성은 선을 그어 나가는 방법에 달려 있다. 일반적으로 파선보다는 실선을, 직선보다는 원과 원호를 먼저 그린다.
1. 투상도 배치
척도, 정면도, 필요한 투상도 등을 결정한다.(그림 D4-1-가)
굵은 실선으로 윤곽선, 중심마크를 그린다.
치수 기입 여백과 표제란, 부품란 등이 들어갈 공간을 고려해서 투상도를 배치하고 기본 윤곽을
엷게 그린다.(그림 D4-1-나)
<그림 D4-1>
2. 외형선(원, 원호) 그리기
대칭인 도형, 원, 구멍 등의 중심선을 가는 1점 쇄선으로 그린다. 중심선은 외형선 밖으로
2∼3mm 정도 나오게 그리는 것이 좋다.(그림 D4-2-가)
원, 원호 등을 컴퍼스 또는 원 형판을 이용하여 그린다.(그림 D4-2-나)
<그림 D4-2>
3. 외형선(직선) 그리기
그림 D4-3 (가), (나)와 같이 수평선을 먼저 그리고 수직선은 나중에 그린다.
정면도를 다 그린 다음 평면도, 우측면도를 그리는 것이 아니라 세 개의 투상도를 동시에 그려
나가야 한다. 각 투상도는 서로 다른 물체를 나타낸 것이 아니라 하나의 물체를 각각 다른 방향에서 본 것이므로 각 대응점의 위치가 같아야 한다.
<그림 D4-3>
4. 숨은선 그리기
숨은선도 외형선과 마찬가지로 원, 원호를 먼저 그리고 수평선, 수직선을 그린다.(그림 D4-4-가)
절단선, 가상선, 파단선 등을 그리고 단면에는 해칭을 한다.
불필요한 선을 모두 지운다.(그림 D4-4-나)
<그림 D4-4>
5. 치수 기입 및 도면 검토
치수, 치수공차, 끼워맞춤 등을 기입한다.(그림 D4-5-가)
부품 번호, 표면거칠기, 기하공차 등을 기입한다.
표제란, 부품란, 주(note)에 필요한 사항을 기입한다.(그림 D4-5-나)
도면을 작성한 후에는 도면의 모든 요소를 세밀히 검토해야 한다. 잘못 그려진 선 하나, 잘못
기입된 치수 하나로 인해 엉뚱한 제품이 만들어 질 수 있다.
<그림 D4-5>D. 정투상도
정투상법은 서로 다른 방향에서 투상된 몇 개의 투상도를 조합하여 3차원의 물체를 2차원의 평면 위에
정확하게 표현하는 방법이며, 정투상법에 의해 그려진 투상도를 정투상도라 한다.
정투상법에 사용되는 3개의 기본 투상면은 입화면, 평화면, 측화면이며, 각각의 투상면에 투상된
정투상도를 정면도, 평면도, 측면도라 한다.
제1각법은 물체를 제1각에 놓고 정투상 하는 방법이다. 정면도의 왼쪽에 우측면도, 아래쪽에 평면도가
놓이게 된다.
제3각법은 물체를 제3각에 놓고 정투상 하는 방법이다. 정면도의 위쪽에 평면도, 오른쪽에 우측면도가
놓이게 된다. 한국산업규격(KS)은 기계 제도에 원칙적으로 제3각법을 사용하도록 규정하고 있다.
정면도는 물체를 앞에서 투상한 것이 아니라 물체의 특징을 가장 잘 알 수 있는 방향에서 투상한 것을
말한다.
가급적 적은 수의 투상도로 물체를 정확히 표현할 수 있도록 투상도를 선정해야 한다.
도면을 그리는 순서는 다음과 같다.
정면도와 필요한 투상도를 결정한다.
외형선을 먼저 그린 후 숨은선을 그린다.
원, 원호를 먼저 그리고 수평선, 수직선을 그린다.
치수, 표면거칠기, 기하공차 등을 기입한다.
표제란, 부품란, 주(note)에 필요한 사항을 기입한다.
앞에서 논의한 정투상법은 투상면에 평행한 부분은 그 모양과 크기를 정확하게 나타낼 수 있지만 경사진 부분은 그리기가 매우 어려운 단점이 있다.그림 E1-1에서 보는 것처럼 경사진 부분이 있는 물체를 정투상법으로 투상하면 실제 길이가 52mm인 경사진 부분이 평면도와 우측면도에서 36.77mm로 축소되고 구멍의 모양도 원이 아닌 타원형으로 나타난다. 이런 도면은 비록 CAD(computer aided design) 시스템으로 쉽게 그릴 수 있다 하더라도 제작자에게는 아무런 도움이 되지 않는다.
<그림 E1-1>
정투상도로 표현하기 어려운 경사진 부분을 그림 E1-2 (가)와 같이 경사면과 평행한 가상의 보조투상면을 설치하고 경사면에 수직으로 투상하면, (나)처럼 경사진 부분의 실제 모양(A 부분)을 나타내기가 쉽다. 이런 방법으로 그려진 투상도를 보조투상도(auxiliary view)라 한다.보조투상면은 정면도, 평면도, 측면도 어느 곳에나 설치할 수 있으며, 정면 보조투상도, 평면 보조투상도, 측면 보조투상도 등으로 부른다.
<그림 E1-2>보조투상도를 사용할 경우 경사진 부분은 실제와 같은 모양, 크기로 나타나지만 경사지지 않은 부분은 그림 E2-1에서 보는 것처럼 변형되어 나타난다.이것은 정투상법에서 투상면과 평행하지 않은 경사면이 변형되는 것과 같이 길이 93mm의 수평면이 보조투상면과 평행하지 않기 때문이다.
<그림 E2-1>
이런 경우, 그림 E2-2 (나)처럼 경사진 부분만 보조투상도로 그리고 나머지 부분은 (가)처럼
정투상도로 그리는 것이 편리하다.부분투상도(partial view)는 물체의 일부분만을 도시하는 것으로 충분하거나 물체의 전부를 나타내는 것보다 오히려 도면을 이해하기 쉬운 경우에 사용된다.부분투상도에서 투상을 생략한 부분과의 경계는 파단선으로 표시한다.
<그림 E2-2>축에 오목하고 길게 패어진 키(Key) 홈의 모양을 정투상법으로 나타내려면 그림 E3-1 (가)와 같이 정면도와 평면도가 필요하다. 정면도와 평면도에서 키 홈을 제외한 나머지 부분은 모양이 같다. 즉 정면도 하나만으로 충분한 도면이 키 홈 때문에 불필요한 평면도까지 그리게 된 셈이다.그림 E3-1 (나)는 평면도에서 중복되거나 불필요한 부분을 생략하고 키 홈 부분만 나타낸 것이다. 이런 방법으로 그려진 투상도를 국부투상도(local view)라 한다.국부투상도는 주 투상도(primary view)와 중심선, 기준선 또는 치수 보조선으로 연결되어야 한다. 그림 E3-1 (나)의 국부투상도는 주 투상도인 정면도와 치수 보조선으로 연결되어 있다.
<그림 E3-1>
스퍼기어(spur gear)를 제도할 때에도 키 홈 하나를 나타내기 위하여 그림 E3-2 (가)와 같이 좌측면도를 모두 그리지 않고 (나)와 같이 국부투상도로 나타낸다.그림 E3-2 (나)의 국부투상도는 주 투상도인 정면도와 중심선으로 연결되어 있다.
<그림 E3-2>회전투상도(rotation view)는 축을 중심으로 회전하는 부분의 변경된 위치를 나타낼 때나 그림 E4-1의 물체처럼 보스(boss)에 어느 각도만큼 기울어진 암(arm)이 연결되어 있어 보조투상도로
그리기 곤란한 경우에 사용된다.회전투상도와 보조투상도의 차이점은 다음과 같다.
보조투상도가 물체를 그대로 두고 경사면과 평행한 보조투상면을 설치하는데 비해
회전투상도에서는 투상면은 그대로 둔 채 물체의 경사면을 투상면과 평행하도록 회전시킨다.
보조투상도는 보조투상면에 따로 그리지만 회전투상도는 정투상도의 일부분으로 그린다.
<그림 E4-1>
그림 E4-2는 투상면(평화면)과 평행하도록 보스의 중심선(A)까지 암을 회전한 것으로 가정하고 평면도를 그린 것이다. 평면도는 회전투상도와 정투상도가 하나로 합쳐진 것이다.회전투상도를 그릴 때에는 그림 E4-2와 같이 가는 실선으로 작도선을 그리는 것이 좋다.
<그림 E4-2>부분확대도(partial magnifying view)는 도형의 일부분이 너무 작아서 알아보기 어렵거나 치수 기입을 하기 곤란한 경우에 그 부분만을 확대해서 그리는 것이다.부분확대도를 그릴 때에는 다음과 같이 한다.
그림 E5-1 (가)처럼 확대하려는 부분을 가는 실선으로 둘러싸고
알파벳 대문자로 확대도 구분 표시(A)를 한 다음
(나)와 같이 다른 곳에 확대해서 그린다.
확대도에 A(2:1)과 같은 형식으로 확대도 구분 표시와 척도를 기입한다.
치수를 기입할 때에는 원래의 치수를 기입한다.
<그림 E5-1>E. 여러 가지 투상도
보조투상도는 보조투상면을 사용하여 정투상도로 표현하기 어려운 경사진 부분의 실제 모양과 크기를
나타낼 때 사용한다.
부분투상도는 물체의 일부분만을 도시하는 것으로 충분하거나 물체의 전부를 나타내는 것보다 오히려
도면을 이해하기 쉬운 경우에 사용한다.
부분투상도에서 투상을 생략한 부분과의 경계는 파단선으로 표시한다.
국부투상도는 주로 축, 풀리, 기어 등의 키 홈을 나타낼 때 사용한다.
국부투상도는 주 투상도의 중심선, 기준선 또는 치수 보조선의 연장선 위에 그린다.
회전투상도는 보스에 어느 각도만큼 기울어진 암이 연결되어 있어 보조투상도로 그리기 곤란한 경우에
사용한다.
회전투상도는 정투상도의 일부분으로 그린다.
부분확대도는 도형의 일부분이 너무 작아서 알아보기 어렵거나 치수 기입을 하기 곤란한 경우에 그
부분만을 확대해서 그리는 것이다.
부분확대도에서 확대하고자 하는 부분은 가선 실선으로 둘러싼다.
1. 단면의 표시
그림 F1-1 (가)는 V-벨트 풀리를 자르지 않고 숨은선을 사용하여 내부 형상을 나타낸 것이고 (나)는 V-벨트 풀리를 반으로 잘라서 내부 형상을 외형선으로 표시한 것이다.단면도(section view)를 사용하는 이유는 그것이 훨씬 간단하고 알아보기 쉽기 때문이다.물체를 절단할 때에는 원칙적으로 기본 중심선을 따라 자른다. 이 때에는 절단선을 그리지 않는다. 그러나 기본 중심선이 아닌 곳에서 절단할 때에는 다음과 같이 한다.(그림 F1-2-가)
절단 위치에 가는 1점 쇄선으로 절단선(cutting plane line)을 그린다.(양쪽 끝 부분은 굵은
실선)
투상 방향과 같은 방향으로 화살표를 그리고 알파벳 대문자로 단면 구분 표시(A)를 한다.
단면도에도 A-A 형식으로 단면 구분 표시를 한다.
<그림 F1-1>
2. 해칭 방법
단면에 해칭(hatching)을 할 때에는 다음과 같이 한다.(그림 F1-2-나)
해칭선은 가는 실선으로 그린다.
해칭선의 각도는 45°로 한다.
같은 간격으로 그리되 단면의 크기에 따라 간격을 적절히 조절한다.
같은 부품의 단면은 같은 방법으로 해칭 한다.
서로 다른 부품의 단면이 인접해 있을 때는 해칭선의 각도를 반대로 하거나 간격을 다르게 한다.
해칭 부분에 문자, 기호 등을 기입할 때에는 그 부분의 해칭선을 자른다.
<그림 F1-2>전단면도(full section view)는 그림 F2-1과 같이 물체를 반으로 자른 것으로 가정하고 도형 전체를 단면도로 나타낸 것이다.그림 F2-1은 동력전달장치의 부품인 커버(cover)를 전단면도로 그린 것이다.중심선 이외의 곳에서 절단할 때에는 앞에서 논의된 단면의 표시법에 따른다.
<그림 F2-1>잘못된 단면도
단면도라고해서 단면만 그리는 것이 아니다.(그림 F2-1-1-가)단면을 포함해서 투상 방향으로 보이는 모든 것을 다 그려야 한다.단면도는 숨은선을 없애기 위하여 사용하는 것이므로 외부 또는 내부의 선을 숨은선으로 나타내는 것은 잘못된 것이다.(그림 F2-1-1-나, 다)또 둥근 물체를 절단했을 때 중심선 위쪽과 아래쪽을 다르게 해칭해서는 안된다.(그림 F2-1-1-라)
<그림 F2-1-1>반단면도(half section view)는 주로 대칭인 물체에 사용된다.그림 F3-1과 같이 물체의 1/4을 떼어 낸 것으로 가정하고 도형의 1/2은 단면도, 나머지 1/2은 외형도로 나타낸다.단면도는 숨은선을 없애기 위하여 사용하는 것이므로 아래쪽 외형도에 숨은선으로 내부 형상을 표시하는 것은 잘못된 것이다.
<그림 F3-1>
위쪽과 아래쪽이 대칭인 물체를 반단면도로 그릴 때에는 그림 F3-2-(가)와 같이 대칭 중심선의 위쪽을 단면도로 표시하고, 왼쪽과 오른쪽이 대칭인 물체는 (나)와 같이 오른쪽을 단면도로 표시한다.
<그림 F3-2>부분단면도(broken out section view)는 다음과 같은 경우에 사용한다.
단면도를 따로 그리지 않고 외형도를 그대로 이용하여 내부 형상을 나타내고자 할 때
축의 키 홈이나 작은 구멍 등 단면으로 나타낼 필요가 있는 부분이 비교적 작을 때
단면의 경계가 애매해서 도면을 이해하는데 지장을 초래할 경우
키 홈이 있는 기어, V-벨트 풀리, 바퀴 등
부분단면도를 그릴 때에는 단면도와 외형도의 경계를 파단선으로 표시한다.그림 F4-1은 동력전달장치의 기어를 부분단면도로 그린 것이다. 기어를 제도할 때에는 키 홈 때문에 일반적으로 부분단면도를 사용한다.
<그림 F4-1>
그림 F4-2는 동력전달장치의 축에 패어진 키 홈을 부분단면도로 나타낸 것이다.
<그림 F4-2>
그림 F4-3은 지지대의 원통(cylinder) 내부를 자세히 나타내기 위하여 부분단면도를 사용한 예이다.
<그림 F4-3>회전단면도(revolved section view)는 그림 F5-1과 같이 단면을 90° 회전시켜서 그린 것이다.회전단면도는 주로 리브(rib), 암(arm) 등의 단면을 나타낼 때 사용하며, 별개의 단면도로 그리기보다는 외형도 내의 절단 위치에 그리는 경우가 많다.그림 F5-1은 동력전달장치 본체의 리브 부분의 단면을 회전투상도로 나타낸 것이다.
<그림 F5-1>
그림 F5-2는 회전단면도를 그리는 세 가지 방법을 보여주고 있다.
회전단면도를 외형도 내에 그릴 때에는 (가)와 같이 가는 실선으로 그린다.
외형도를 파단선으로 자르고 그 사이에 그릴 때에는 (나)와 같이 굵은 실선으로 그린다.
절단선의 연장선 위에 그릴 때에는 (다)와 같이 굵은 실선으로 그린다.
<그림 F5-2>계단단면도(offset section view)는 그림 F6-1처럼 투상면에 평행하게 잘린 여러 개의 단면을 하나의 단면도로 나타낼 때 사용한다.
<그림 F6-1>
계단단면도를 그릴 때에는 다음과 같이 한다.(그림 F6-2)
절단면의 위치는 앞에서 논의한 단면의 표시 방법에 따라 절단선으로 표시한다.
각각의 단면도는 마치 하나의 단면처럼 같은 방법으로 해칭 한다.
<그림 F6-2>
다음 부품들은 길이 방향으로 절단하지 않는 것을 원칙으로 한다.
절단하면 오히려 이해하는 데 지장을 초래하는 부품: 리브, 암, 기어의 이(tooth) 등
외형도나 단면도의 모양이 같아서 절단하여도 의미가 없는 부품: 멈춤 나사(set screw), 키(key) 핀(pin), 너트(nut), 축(shaft), 작은 나사(screw), 리벳(rivet), 베어링의 볼(bearing ball) 등그림 F7-1은 동력전달장치를 구성하는 부품 중에서 길이 방향으로 절단하지 않는 부품들을 보여주고 있다.
<그림 F7-1>동력전달장치의 구성 요소
그림 F7-1-1은 동력전달장치를 구성하는 모든 부품을 나타낸 것이다.①V-벨트 풀리(V-belt pulley)②육각 홈붙이 볼트(hexagon recessed bolt)③볼 베어링(ball bearing)④묻힘 키(sunk key)⑤멈춤 나사(set screw)⑥축(shaft)⑦칼라(collar)⑧C형 멈춤 링(C-type retaining ring)⑨본체(body)⑩커버(cover)⑪스퍼 기어(spur gear)⑫육각 너트(hexagon nut)
<그림 F7-1-1>F. 단면도
물체를 기본 중심선이 아닌 곳에서 절단할 때에는 가는 1점 쇄선으로 절단선을 그리고, 투상 방향과
같은 방향으로 화살표를 붙인다. 또 알파벳 대문자로 단면 구분 표시를 하여야 한다.
단면에 해칭을 할 때에는 다음과 같이 한다.
가는 실선을 사용하여 45° 각도로, 같은 간격으로 그린다.
서로 다른 부품의 단면이 인접해 있을 때에는 해칭 방법을 다르게 한다.
해칭 부분에 문자, 기호 등을 기입할 때에는 그 부분의 해칭선을 자른다.
전단면도는 물체를 반으로 자른 것으로 가정하고 도형 전체를 단면으로 표시한 것이다.
반단면도는 주로 대칭인 물체에 사용되며 단면도와 외형도의 조합으로 나타낸다.
부분단면도를 그릴 때에는 단면도와 외형도의 경계를 파단선으로 표시한다.
회전단면도는 주로 리브, 암 등의 단면을 90° 회전시켜서 그린 것이다.
계단단면도는 여러 개의 단면을 하나의 단면도로 나타낼 때 사용한다.
절단하면 이해하는 데 지장을 초래하는 부품, 절단하여도 의미가 없는 부품은 길이 방향으로
절단하지 않는다. 대칭인 도형의 한쪽을 생략하여 그릴 때에는 그림 G1-1 (나)와 같이 중심선 양끝에 대칭 도시 기호를 그려 넣어야 한다. 대칭 도시 기호는 가는 실선으로 그린다.
<그림 G1-1>
그림 G1-2는 지지대의 평면도, 좌측면도, 우측면도를 대칭 도형의 생략 방법에 따라 그린 것이다.
<그림 G1-2>
그림 G1-3과 같이 중심선을 조금 넘게 그린 경우에는 대칭 도시 기호를 그리지 않는다.생략한 부분과의 경계는 파단선으로 그린다.
<그림 G1-3>그림 G2-1의 플랜지 커플링(flange coupling)은 같은 모양, 같은 크기의 구멍이 8개 뚫려있다. 이런 경우 하나의 구멍만 그리고 나머지는 그 중심 위치만 표시해도 된다.
<그림 G2-1>
그림 G2-2의 랙 기어(rack gear)는 같은 모양, 같은 크기의 이(tooth)를 31개 가지고 있다. 이것을 모두 그릴 필요가 있을까? 양쪽 끝에 1∼2개 정도만 그리고 나머지는 생략하는 것이 좋다.기어를 제도할 때에는 도면에 기어 요목표를 함께 기입하도록 되어 있다. 기어 요목표에는 기어 이수를 비롯해서 기어의 가공, 조립, 검사 등에 필요한 정보가 들어 있다.
<그림 G2-2>여러 가지 기어
기어(gear)는 한 축으로부터 다른 축으로 동력을 전달하는 데 사용되는 기계요소로서, 정확한 속도비를 필요로 하는 전동 장치, 변속 장치 등에 널리 이용된다.서로 맞물려 있는 한 쌍의 기어에서 이수가 많은 쪽을 기어, 이수가 적은 쪽을 피니언(pinion)이라 한다.기어는 두 축의 위치와 이의 모양에 따라 여러 종류가 있다.
스퍼 기어(spur gear): 이가 축에 평행한 것으로 평 기어라고도 한다.
랙 기어(rack gear): 기어의 지름을 무한대로 한 직선 기어로 피니언과 한 짝이 되어 회전
운동을 직선 운동으로 또는 그 반대로 바꾸는 장치에 이용된다.
헬리컬 기어(helical gear): 축에 대하여 이가 경사진 기어. 물림이 원활하고 전동이 잘 된다.
베벨 기어(bevel gear): 원뿔 모양의 표면에 이를 깎아 만든 기어로 두 축이 서로 만나는
경우에 사용된다. 직선 베벨 기어, 스파이럴(spiral) 베벨 기어, 헬리컬 베벨 기어 등이 있다.
하이포이드 기어(hypoid gear), 나사 기어(screw gear), 웜 기어(worm gear) 등은 두 축이
평행하지도 않고 서로 교차하지도 않는 곳에 사용되는 기어들이다.
<그림 G2-1-1>축과 같이 단면이 같은 긴 물체, 랙 기어처럼 같은 모양이 규칙적으로 나열되어 있는 물체 등은
지면을 절약하기 위하여 그림 G3-1처럼 중간 부분을 잘라 버리고 짧게 그려도 된다.잘라 낸 부분의 경계는 파단선으로 표시하고 치수는 원래의 치수를 기입한다.
<그림 G3-1>물체의 형상을 보이는 그대로 그리면 오히려 복잡하고 이해하는 데 지장이 있는 경우가 있다.부품의 바깥 모서리를 둥글게 하는 것을 라운드(round)라 하고 안쪽 모서리(구석)를 둥글게 하는 것을 필릿(fillet)이라 한다.그림 G4-1의 원으로 둘러싸인 부분은 여러 개의 라운드와 필릿이 교차한다. 이 부분을 정투상도로 나타내면 무수히 많은 선 때문에 오히려 알아보기가 더 어렵다. 이런 경우 정투상법에 구애됨이 없이 물체를 이해하는 데 지장이 없는 범위에서 간략하게 그리는 것이 합리적이다.그림 G4-1 (가)는 평면도, (나)는 정면도에서 라운드와 필릿이 교차하는 부분을 간략하게 그린 것이다. 대부분의 기계 부품은 모서리에 라운드와 필릿이 있다.
<그림 G4-1>
그림 G4-2 (가)는 자리 매김(seating) 부분의 필릿과 옆면 모서리가 만나는 런아웃(runout)을 간략하게 그린 것이다.그림 G4-2 (나), (다)는 캐스터의 지지대에서 라운드와 필릿이 교차하는 부분을 두 가지 방법으로 간략하게 나타낸 것이다.
<그림 G4-2>
그림 G4-3 (가)는 라운드와 평면이 만나는 부분의 정면도를 간략하게 나타낸 것이고, (나)는 우측면도에서 필릿과 둥근 면이 만나는 부분을 간략하게 그린 것이다.
<그림 G4-3>라운드, 필릿, 런아웃, 모떼기
<그림 G4-1-1>도형의 일부분이 평면인 것을 나타낼 필요가 있을 때에는 그림 G5-1 (나)와 같이 가는 실선을 사용하여 대각선으로 표시한다.
<그림 G5-1>G. 도형의 생략
대칭인 도형의 한쪽을 생략하여 그릴 때에는 중심선 양끝에 가는 실선으로 대칭 도시 기호를 그려 넣어야
한다.
같은 모양, 같은 크기의 도형이 규칙적으로 반복될 때에는 하나만 표시하고 나머지는 생략할 수 있다.
단면이 같은 긴 물체, 같은 모양이 규칙적으로 나열되어 있는 물체 등은 중간 부분을 잘라 버리고 짧게
그려도 된다. 잘라 낸 부분의 경계는 파단선으로 표시한다.
2개 이상의 둥근 면이 만나는 부분은 물체를 이해하는 데 지장이 없는 범위에서 간략하게 그린다.
도형의 일부분이 평면인 것을 나타낼 필요가 있을 때에는 가는 실선을 사용하여 대각선으로 표시한다.
1. 등각투상도의 정의
등각투상도(isometric view)는 H1-1 (가)와 같이 물체의 옆면 모서리가 수평선과 30°가 되도록 회전시켜서, 세 모서리가 이루는 각이 모두 120°가 되도록 그린 투상도를 말한다.등각을 이루는 세 개의 모서리를 등각축(isometric axis)이라 한다.CAD 시스템에서는 그림 H1-1 (나)와 같이 세 개의 등각투상면(isometric plane)을 정의한다.
윗면(top plane): 30°와 150°사이의 투상면
왼쪽 면(left plane): 90°와 150°사이의 투상면
오른쪽 면(right plane): 30°와 90°사이의 투상면
<그림 H1-1>
2. 등축척
등각투상도는 원칙적으로 (0.8165)배의 등축척(isometric scale)으로 그려야 한다.그림 H2-1 (가)는 등축척으로 그린 것이고 (나)는 현척(1:1)으로 그린 것이다. 등축척으로 그린 것이 정투상도와 크기가 같음을 알 수 있다. 그러나 등축척은 사용하기가 불편하고 현척을 사용해도 모양은 같기 때문에 일반적으로 현척을 사용해서 그린다.
<그림 H1-2>물체의 형상을 프리핸드(freehand)로 그리는 것을 스케치(sketch)라 하고 스케치로 그린 도면을 스케치도(sketch drawing)라 한다.기계 제도에서 말하는 스케치는 회화(painting)의 한 기법인 크로키(croquis)와는 다르다. 또렷하고 진한 선으로 분명히 알아볼 수 있게 그린 것이어야 한다.설계자(designer)는 스케치로 자신의 생각을 말이나 글보다 쉽고 정확하게 나타낼 수 있다. 스케치는 일정한 규칙이나 형식에 얽매이지 않고 손으로 자유롭게 그리는 특성이 있어, 설계자의 아이디어(idea)를 도면 위에 빠르게 나타낼 수 있다.
1. 직선 그리기
스케치로 직선을 그릴 때에는 다음과 같이 한다.
시작점과 끝점을 결정한다.
선을 긋는 동안 눈을 끝점에 두어야 한다.
처음에 아주 희미한 선으로 그린 다음, 만족스럽게 되었을 때 그 위에 다시 그린다.
스케치할 때도 용도에 따라 적절한 형식의 선을 사용해야 한다.
2. 원 그리기
그림 H2-1은 스케치로 원을 그리는 방법 세 가지를 소개하고 있다.
트라멜법(trammel method, 그림 H2-1-가)
중심선을 그린다.
종이 조각에 반지름을 표시한다.
반지름의 한 쪽을 원의 중심에 고정하고 다른 쪽에 맞춰 원이 그려질 위치에 짧게 표시한다.
적당한 간격으로 여러 차례 반복한 후 표시를 따라 원을 그린다.
정사각형법(enclosing square method, 그림 H2-1-나)
원을 에워 쌀 정사각형을 희미하게 그린다.(정사각형의 한 변의 길이는 지름과 같아야 한다.)
정사각형의 중간점을 연결하여 중심선을 그린다.
정사각형의 네 변과 중심선이 만나는 점을 접점으로 하는 원을 그린다.
등각투상도에서는 그림 H2-1 (다)와 같이 투상면에 따라 각각 다른 모양의 타원형(ellipse)을 그려야 실제의 원처럼 보인다.
<그림 H2-1>
3. 스케치도
그림 H2-2 (가)는 V-블록을 정투상법으로 그린 스케치도이고, (나)는 등각투상법으로 그린 스케치도이다.
<그림 H2-2>
그림 H2-3은 스케치도를 바탕으로 제도된 제작도(부품도)와 완성된 V-블록을 보여주고 있다.
<그림 H2-3>직선의 스케치와 블로킹
<그림 H2-1-1>
<그림 H2-1-2>등각투상법에 의한 스케치도
등각투상도는 등각투상도용 모눈종이(isometric paper)에 그리면 편리하다.그림 H2-2-1은 일반 제도용지에 물체의 정투상도를 보고 등각투상법으로 스케치도를 그리는 순서를 나타낸 것이다.
그림 H2-2-1 (가)와 같이 물체의 윤곽을 희미하게 스케치한다. 이 때 물체의 아래쪽 두 모서리가
수평선과 30°를 이루도록 한다.
등각투상도의 왼쪽 면(left plane)에 정투상도의 정면도를 옮겨 그린다.(그림 H2-2-1-나)
등각투상도의 윗면(top plane)에 정투상도의 평면도를 옮겨 그린다.(그림 H2-2-1-다)
정투상도의 우측면도를 참조하여 등각투상도의 오른쪽 면(right plane)과 나머지 부분을 완성하고
불필요한 선은 깨끗이 지운다.(그림 H2-2-1-라)
<그림 H2-2-1>H. 등각투상도와 스케치
등각투상도의 등각축이 이루는 각은 모두 120°이다.
등각투상도는 원칙적으로 0.8165 : 1의 등축척으로 그려야 한다.
물체의 형상을 프리핸드로 그리는 것을 스케치라 하고 스케치로 그린 도면을 스케치도라 한다.
스케치는 일정한 규칙이나 형식에 얽매이지 않고 손으로 자유롭게 그린다.
스케치로 직선을 그릴 때에는 시작점과 끝점을 결정한 후 눈을 끝점에 두고 선을 긋는다. 처음에 아주
희미한 선으로 그린 다음, 만족스럽게 되었을 때 그 위에 다시 그린다.
트라멜법은 종이 조각을 이용하여 원을 그리는 것이고, 정사각형법은 정사각형을 이용하여 원을 그리는
방법이다.
등각투상도에서는 타원형으로 그려야 실제의 원처럼 보인다.
1. 평행선을 이용한 전개도법
평행선을 이용한 전개도법은 주로 각기둥이나 원기둥을 전개할 때 사용한다.그림 I1-1은 비스듬히 잘린 원기둥의 평행선 전개도법을 보여주고 있다.
<그림 I1-1>
2. 방사선을 이용한 전개도법
방사선을 이용한 전개도법은 각뿔이나 원뿔의 전개에 사용하며 꼭지점을 중심으로 방사형으로 전개시키는 방법이다.그림 I1-2는 비스듬히 잘린 원뿔의 전개도를 방사선 전개도법으로 그린 것이다. 전개도에서
부채꼴의 반지름은 원뿔의 빗변의 길이와 같다. 부채꼴의 중심각은 다음과 같이 구한다.
θ : 부채꼴의 중심각, r: 원뿔의 반지름, l: 원뿔빗변의 길이
반지름과 높이를 알 때 원뿔의 빗변의 길이는 피타고라스의 정리에 의해 구할 수 있다.
l: 원뿔 빗변의 길이, r: 원뿔의 반지름, h: 원뿔의 높이
<그림 I1-2>
3. 삼각형을 이용한 전개도법
삼각형을 이용한 전개도법은 입체의 표면을 여러 개의 삼각형으로 나누어 전개하는 방법이다.꼭지점이 너무 멀리 떨어져 있어서 방사선 전개도법을 적용하기 어려운 원뿔이나 편심 원뿔, 각뿔 등의 전개도에 많이 사용한다.그림 I1-3은 위 부분이 잘린 원뿔을 삼각형 전개도법으로 그린 것이다. 방사선 전개도법으로 그릴 수도 있지만 원뿔의 꼭지점이 도면의 바깥으로 나가거나 다리가 긴 컴퍼스가 없을 때에는 그리기가 곤란하다.
<그림 I1-3>1. 상관체와 상관선
두 개 이상의 입체가 만나서 이루는 입체를 상관체(intersecting body)라하며, 상관체에서 입체가 만난 경계선을 상관선(intersecting line)이라 한다.상관체의 전개도에서는 상관선을 정확하게 그리지 않으면 두 입체를 결합할 수 없기 때문에 정확한 상관선을 구하는 것이 중요하다. 그림 I2-1은 원뿔과 원기둥이 만나서 이룬 상관체이다.
<그림 I2-1>
2. 상관선 그리기
정면도와 평면도를 그린다.(그림 I2-2-가)
평면도에서 원기둥의 원주를 12등분한다.
원뿔의 꼭지점과 등분점(위쪽 5개)을 반지름으로 하는 원호를 그린다.
원호와 원뿔의 중심선이 만나는 점에서 원뿔의 빗변까지 연장선을 내린다.
원기둥의 아래쪽 5개 등분점에서 정면도의 밑변까지 수직선을 내린다.(그림 I2-2-나)
<그림 I2-2>
그림 I2-3 (가)와 같이 원뿔의 빗변에 있는 각 교점에서 오른쪽으로 수평선을 긋는다.
오른쪽 수직선과의 교점을 운형자로 매끄럽게 이으면 상관선이 된다.(그림 I2-3-나)
<그림 I2-3>
3. 원뿔의 전개
원뿔의 빗변을 반지름으로 하는 부채꼴을 그린다. 부채꼴의 중심각은 다음과 같이 구한다.
θ : 부채꼴의 중심각, r: 원뿔의 반지름, l: 원뿔빗변의 길이
평면도에서 원뿔의 꼭지점으로부터 원기둥의 등분점을 지나 원뿔의 원주와 만나는 점을
구한다.(그림 I2-4-가 0, 1, 2, 3, 4, 5)
평면도에서 호01, 02, 03, 04, 05의 길이를 재서 부채꼴의 원주에 그대로 옮긴다.(그림 I2-4-나 0, 1, 2, 3, 4, 5)
부채꼴의 꼭지점에서 부채꼴 원주상의 점 0, 1, 2, 3, 4, 5에 직선을 긋는다.
정면도의 상관선에서 선분oa, ob, oc, od, oe, of를 재서 부채꼴의 중심선에 그대로 옮긴다.
부채꼴에서 선분oa, ob, oc, od, oe, of를 반지름으로 하는 원호를 그린다.
선분o1, o2, o3,o4, o5와의 교점을 운형자로 매끄럽게 이으면 상관선이 그려진다.
나머지 한쪽도 같은 방법으로 그리면 원뿔의 전개도가 완성된다.
부품 번호와 수량을 기입한다.
<그림 I2-4>
4. 원기둥의 전개
정면도에서 원기둥의 윗변과 밑변으로부터 오른쪽으로 수평선을 긋는다.(그림 I2-5-가)
그림 I2-5 (나)와 같이 원기둥의 원주만큼 길이를 잰 후 양쪽 끝에서 아래쪽으로 수직선을
긋는다.
원기둥의 원주는 다음과 같이 구한다.
l: 원기둥의 원주, D: 원기둥의 지름
원주를 12등분하여 아래쪽으로 수직선을 긋는다.
정면도의 상관선 위에 있는 각 교점에서 오른쪽으로 수평선을 긋는다.
수평선과 12등분한 수직선이 만나는 교점을 운형자로 잇는다.
부품 번호와 수량을 기입한다.
<그림 I2-5>
5. 용접 기호
전개도를 그릴 때에는 입체를 전개하기 위하여 가상으로 자른 위치와 상관선에 용접 기호를 기입하여야 한다. 다시 말해서 전개도를 접어서 입체를 만들 때 접합할 곳과 두 입체를 서로 결합할 위치를 알려 주어야 한다. 입체의 어느 부분을 자르는가에 따라 전개도의 모양이 달라진다.그림 I2-6 (가)는 I형 맞대기 용접(butt welding) 기호이고, (나)는 원뿔과 원기둥이 결합되는 부분 전체(온 둘레)를 필릿 용접(fillet welding)하라는 뜻이다.
<그림 I2-6>용접 기호의 도시
용접(welding)이란 2개의 금속을 용융 상태 혹은 반용융 상태에서 접합하는 것이며, 용접하려는 두 금속을 모재(parent)라고 부른다.용접은 가열 온도와 가열 방식, 이음 형식, 용접 자세에 따라 여러 종류로 분류된다.
이음 형식에 따른 종류에는 맞대기 용접(butt welding), 겹침 용접(lap welding), 필릿 용접(fillet welding), 모서리 용접(corner welding), 끝단 용접(edge welding), 플러그 용접(plug welding) 등이 있고, 맞대기 용접에는 이음 부분의 형상에 따라 I형, V형, X형, L형, K형, U형, H형, J형, 양면 J형 등이 있다.용접의 종류와 형식 등을 도면에 표시할 때에는 용접 기호를 사용하여야 한다.그림 I2-1-1은 용접 기호의 구성 요소와 전개도에서 가장 많이 쓰이는 I형 맞대기 용접과 필릿 용접의 도시 방법을 보여주고 있다. 화살표, 기선, 꼬리를 용접 설명선이라고 부르는데 꼬리는 필요가 없으면 생략해도 된다.
<그림 I2-1-1>I. 전개도
평행선을 이용한 전개도법은 주로 각기둥이나 원기둥을 전개할 때 사용한다.
방사선을 이용한 전개도법은 각뿔이나 원뿔의 전개에 사용하며 꼭지점을 중심으로 방사형으로
전개하는 방법이다.
삼각형을 이용한 전개도법은 입체의 표면을 여러 개의 삼각형으로 나누어 전개하는 방법이다.
두 개 이상의 입체가 만나서 이루는 입체를 상관체라하며, 상관체에서 입체가 만난 경계선을
상관선이라 한다.
반지름 r, 빗변의 길이 l인 원뿔을 전개할 때 부채꼴의 중심각 θ는 다음과 같이 구한다.
반지름 r, 높이 h인 원뿔의 빗변의 길이 l은 피타고라스의 정리에 의해 구할 수 있다.
전개도를 그릴 때에는 입체를 전개하기 위하여 가상으로 자른 위치와 상관선에 용접 기호를
기입하여야 한다.
전개도에서 많이 사용되는 용접은 I형 맞대기 용접과 필릿 용접이다.
1. 치수 기입 요소
치수선(dimension line), 화살표(arrowhead), 치수 보조선(extension line), 치수 수치(dimension value)를 치수 기입 요소라 한다.그림 J1-1은 치수 기입 요소와 도시 방법을 나타낸 것이다.
치수선과 치수 보조선은 가는 실선으로 그린다.
치수선 끝에는 (다)와 같이 원칙적으로 1×3mm 크기의 화살표를 붙인다.
치수 보조선은 (다)와 같이 치수선을 지나 2∼3mm 정도 더 나오게 긋는다.
치수 보조선은 (나)와 같이 외형선으로부터 1.5mm 정도 띄운다. 단, 치수 보조선을
중심선으로부터 끌어낼 때에는 띄우지 않는다.
치수 수치의 크기(높이)는 3.15∼6.3mm로 한다. 일반적으로 3.5mm를 사용한다.
치수 수치는 치수선과 1mm 정도 간격을 둔다.(그림 J1-1-라)
치수선과 치수선 사이의 간격은 10mm 정도로 일정하게 한다.(그림 J1-1-마)그림 J1-1 (가)는 치수 보조 기호의 하나인 Ø의 사용법을 나타낸 것이다.
<그림 J1-1>
도면에 치수를 기입할 때에는 도면의 척도에 관계없이 실 치수(마무리 치수)를 기입한다.
치수는 물체의 윤곽이 분명하게 나타나는 곳에 기입하는 것이 좋다.
구멍은 가급적 부분단면도를 이용하여 외형선으로 나타낸 후 치수를 기입한다.
어느 한 투상도에 기입한 치수를 다른 투상도에 중복 기입하지 않는다.
치수는 되도록 계산하여 구할 필요가 없도록 기입한다.
도면에 길이 치수를 기입할 때에는 치수 수치의 위치와 방향을 그림 J1-2 (가)와 같이 한다.
길이 치수의 단위는 원칙적으로 mm를 사용한다.
각도 치수는 도(°) 단위를 사용하며 그림 J1-2 (나)와 같은 방법으로 기입한다.
<그림 J1-2>
2. 치수 보조 기호
치수 보조 기호는 치수 수치 앞에 부가하여 그 치수의 의미를 명확하게 하는 데 사용된다.표 J1-1은 치수 보조 기호의 종류와 그 의미를 나타낸 것이다.
기호 의미 기호 의미
Ø 지름 치수(diameter) SØ 구의 지름 치수(spherical diameter)
R 반지름 치수(radius) SR 구의 반지름 치수(spherical radius)
t 판의 두께(thickness) □ 정사각형 변의 치수(square)
C 45° 모떼기(chamfer) 원호의 길이(arc length)
( ) 참고 치수(reference) 이론적으로 정확한 치수(theoretically exact dimension)
<표 J1-1>치수 기입 원리
크기 치수와 위치 치수
크기 치수(size dimension)는 부품의 기하학적 크기를 말하고, 위치 치수(location dimension)는 부품을 구성하는 각 부분의 상대적 위치를 말한다. 그림 J1-1-1에서 ○안의 치수(46, 44)가 위치 치수이다.
치수 기입 기준선
치수를 기입하기 전에 제품의 가공 방법, 조립 순서, 동작 상태 등을 고려하여 치수 기입 기준이 되는 선을 정한다. 가공 또는 조립할 때 기준이 되는 곳이 있다면 그곳을 기준으로 치수를 기입한다.그림 J1-1-1은 ▽ 표시가 있는 두 모서리를 기준으로 치수를 기입한 것이다.
불필요한 치수와 참고 치수
참고 치수는 실제 가공할 때에는 사용되지 않는, 단지 참고용 치수일 뿐이다.그림 J1-1-1 (나)의 치수 (58)은 위치 치수 44와 크기 치수 28에 의해 결정되는 치수이며 가공할 때에는 필요가 없다. 그림 J1-1-1 (가)의 참고 치수 (74)도 마찬가지이다.그림 J1-1-1 (나)에서 치수 9는 불필요한 치수다. 전체 치수 19와 부분 치수 10에 따라 가공하면 치수 9는 저절로 결정되기 때문이며, 뒤에서 논의하게 될 치수공차와도 관련이 있다. 만일 부분 치수 9와 10을 모두 기입해야할 필요가 있다면 전체 치수 19는 참고 치수가 되어야 한다.그림 J1-1-1 (가)의 치수 (12)도 마찬가지 이유로 불필요한 치수이지만 제작자가 계산해서 구하지 않도록 참고 치수 형태로 기입되었다.
<그림 J1-1-1>잘못된 치수 기입
도면에 치수를 기입할 때에는 다음과 같은 점에 주의하여야 한다.
치수선과 치수 보조선이 교차하지 않도록 배치한다.(그림 J1-2-1-나)
서로 교차하는 치수 보조선을 자르지 않는다.(그림 J1-2-1-다)
도형의 외형선을 이용하여 치수 기입을 하지 않는다.(그림 J1-2-1-라)
치수 보조선과 외형선이 교차하는 경우 치수 보조선을 자르지 않는다.(그림 J1-2-1-마)
<그림 J1-2-1>
도면에 치수를 기입할 때에는 그림 J1-2-2 (가)와 같이 물체의 윤곽이 분명하게 나타나는 곳에 치수를 기입하는 것이 좋다. 구멍은 가급적 부분단면도를 이용하여 외형선으로 나타낸 후 치수를 기입한다.
<그림 J1-2-2>1. 지름, 반지름(원호)의 치수 기입
그림 J2-1 (나)와 같은 원 모양의 도형에는 치수 보조 기호를 사용하지 않는다.
그림 J2-1 (가)와 같은 상태에서는 치수 보조 기호 Ø를 치수 수치 앞에 붙여서 그 부분(Ø35, Ø58)이 원형임을 명확히 한다.
반지름 치수는 그림 J2-1 (가)와 같은 방법으로 기입하며 치수 보조 기호 R을 치수 수치 앞에
붙인다.동일한 반지름 치수를 여러 번 반복 기입할 필요가 있을 때에는 투상도에 직접 기입하지 않고 그림 J2-1 (다)처럼 주(note)를 다는 것이 좋다. 대부분의 기계 부품은 모서리가 둥글기 때문에 투상도에 같은 크기의 작은 원호가 많이 있게 된다.
<그림 J2-1>
2. 모떼기 치수 기입
부품의 모서리를 비스듬히 깎아내는 것을 모떼기(chamfering)라 한다.
모떼기의 크기가 45° 이하일 때에는 그림 J2-2 (가)와 같이 모떼기 길이와 각도를 사용하여
일반적인 치수 기입 방법에 따라 기입한다.
45° 모떼기 경우는 그림 J2-2 (나)의 두 가지 방법 중 하나를 사용한다.같은 크기의 모떼기 치수를 여러 번 반복 기입해야 할 필요가 있을 때에는 투상도에 직접 기입하지 않고 그림 J2-2 (다)와 같이 주(note)를 다는 것이 좋다.
<그림 J2-2>
3. 구멍의 치수 기입
구멍의 가공 방법을 나타낼 필요가 있을 때에는 그림 J2-3 (다)와 같이 지름 치수 다음에 가공
방법을 기입한다.
구멍의 깊이를 지시할 필요가 있을 때에는 지름 치수 다음에 "깊이"라고 쓰고 깊이 치수를
기입한다.(그림 J2-3-다)
깊은자리파기, 자리파기의 치수는 그림 J2-3 (가) 또는 (나)와 같은 방법으로 한다.
동일한 크기의 구멍이 여러 개 있을 때에는 "구멍의 수―Ø지름 치수(4-Ø34)"와 같은 형식으로
한 곳에만 치수를 기입한다.(그림 J2-3-나)
<그림 J2-3>
4. 반단면도, 대칭 도형의 치수 기입
반단면도나 대칭 도형에서 한쪽을 생략한 경우에는 그림 J2-4 (가), (나)와 같이 치수 보조선과 화살표가 생략된 쪽의 치수선을 중심선 조금 넘게 그리고, 치수 수치는 중심선과 같은 위치에 기입한다.
<그림 J2-4>
5. 좁은 곳, 겹치는 곳의 치수 기입
치수 보조선의 간격이 좁아서 화살표를 그릴만한 공간이 없을 때에는 화살표 대신 검은 점을
사용한다.(그림 J2-5-가)
치수는 원칙적으로 도형 바깥쪽에 치수 보조선을 사용해서 기입하여야 하지만, 치수 보조선을
그리기 곤란한 경우에는 도형 안쪽에 외형선을 이용하여 기입한다.(그림 J2-5-가)
치수는 선에 겹치지 않도록 기입하는 것이 원칙이지만, 부득이한 경우에는 그림 J2-5 (나)와
같이 치수 수치와 치수 보조선이 겹치지 않도록 치수 보조선의 일부를 자른다.
그림 J2-5 (라)의 각도 치수 15°처럼 일반적인 방법으로 치수를 기입하기 곤란해서 지시선을
사용할 경우 지시선의 끝에는 화살표나 검은 점을 붙이지 않는다.
그림 J2-5 (라)의 치수 1/Ø7은 목(neck, 계단 모양) 부분의 폭이 1mm이고 지름이 7mm라는
의미이다.
부품 번호는 지름 12mm 이상의 원과 높이 6.3∼12.5mm의 숫자로 표시한다. 원은 가는
실선으로 그린다.(그림 J2-5-다)
<그림 J2-5>여러 가지 구멍 가공
그림 J2-1-1은 드릴링 머신(drilling machine)으로 할 수 있는 여러 가지 구멍 가공 방법을 나타낸 것이다.(자리 매김 제외)
구멍 뚫기(drilling): 드릴을 사용하여 구멍을 뚫는 작업. 표준 드릴의 날 끝각(point angle)은
118°이다.
구멍 다듬기(reaming): 리머를 사용하여 드릴로 뚫은 구멍을 정밀하게 다듬는 작업.
깊은 자리 파기(counter boring): 볼트의 머리 부분이 들어갈 수 있도록 구멍을 깊고 넓게 파는
작업.
접시 자리 파기(counter sinking): 접시머리 나사의 머리 부분이 들어갈 수 있도록 구멍을
원추형으로 가공하는 작업.
자리 파기(spot facing): 볼트 머리나 너트와의 접촉을 좋게 하기 위하여 표면을 깎아내는
작업. 자리 파기는 도면에 깊이를 지정하지 않는다.
자리 매김(seating): 거친 면에 원형의 자리를 볼록 튀어나오게 만드는 작업.드릴링 머신으로 할 수 있는 작업은 이 외에도 구멍에 암나사를 내는 태핑(tapping), 구멍을 크게
넓히는 보링(boring) 등이 있다.
<그림 J2-1-1>J. 치수 기입
치수선, 화살표, 치수 보조선, 치수 수치를 치수 기입 요소라 한다.
치수선과 치수 보조선은 가는 실선으로 그린다.
치수를 기입할 때 주의할 점은 다음과 같다.
제품의 마무리 치수를 기입한다.
물체의 윤곽이 분명하게 나타나는 곳에 기입한다.
중복 기입하지 않는다.
제작자로 하여금 계산하여 구할 필요가 없도록 참고 치수를 활용한다.
치수는 선에 겹치지 않도록 기입하는 것이 원칙이다. 부득이한 경우에는 치수 보조선의 일부를 자른다.
좁은 곳에 지시선을 사용하여 치수를 기입할 경우, 지시선의 끝에는 화살표나 검은 점을 붙이지 않는다.
치수 보조 기호는 치수 수치 앞에 부가하여 그 치수의 의미를 명확하게 하는 데 사용된다.
구멍의 가공 방법을 나타낼 필요가 있을 때에는 지름 치수 다음에 가공 방법을 기입한다.
구멍의 깊이를 지시할 필요가 있을 때에는 지름 치수 다음에 "깊이"라고 쓰고 깊이 치수를 기입한다.
동일한 크기의 구멍이 여러 개 있을 때에는 "구멍의 수―Ø지름 치수"와 같은 형식으로 기입한다.
반단면도나 대칭 도형에서 한쪽을 생략한 경우에는 중심선 쪽의 치수 보조선, 화살표도 생략한다.
표면거칠기는 표면조도라고도 하며 단위는 마이크로미터(μm, 0.001mm)를 사용한다.우리 눈에 보이는 물체의 윤곽은 하나의 직선 또는 곡선으로 보이지만 크게 확대해 보면 매우 작고 불규칙한 요철이 모여서 이룬 선이라는 것을 알 수 있다.그림 K1-1은 수백 배 확대된 금속 표면의 3차원 영상이다. ( )안의 숫자는 금속 표면의 실제 크기를 나타낸 것이다.
<그림 K1-1>
1. 단면곡선과 거칠기곡선
단면곡선(unfiltered profile, primary profile)은 표면거칠기 측정 대상물의 단면에 나타나는 오목 볼록한 윤곽(profile)을 말하며, 요철이 가장 크게 나타나는 방향으로 측정하는 것을 원칙으로 한다.단면곡선에서 긴 파장(wavelength)을 가진 완만한 곡선을 고역필터(high-pass filter)로
걸러내는 것을 컷오프(cut-off)라 한다.거칠기곡선(roughness profile)은 단면곡선을 컷오프해서 얻은 곡선이다.단면곡선을 컷오프 할 때 고역필터를 통과하느냐 못하느냐의 기준이 되는 파장을 컷오프 값이라 하는데, KS에서는 "감쇠율이 -12dB/oct인 고역필터를 사용하였을 때 그 이득이 75%가 되는 주파수의 파장"으로 규정하고 있다. 컷오프 값은 λc로 표시하며 원칙적으로 0.08, 0.25, 0.8, 2.5, 8, 25mm 중 하나를 사용하도록 되어 있다. 단위는 mm이다.그림 K1-2는 구리(copper)의 표면으로부터 측정된 단면곡선과 컷오프된 거칠기곡선을 보여준다.
<그림 K1-2>
2. 평균선과 중심선
그림 K1-3에 나타낸 것처럼 단면곡선 또는 거칠기곡선에서 물체의 윤곽에 해당되는 기하학적 형태의 선을 평균선(mean line)이라 한다.중심선(arithmetical mean line)은 거칠기곡선에서 모든 봉우리의 면적의 합과 모든 골짜기의 면적의 합이 같도록 설정한 이론적인 선이다.그림 K1-3의 거칠기곡선에서 중심선 위쪽의 부분과 중심선 아래쪽의 부분의 면적은 같다. 평균선과 중심선은 서로 평행하다.
<그림 K1-3>
3. 중심선 평균거칠기(Ra)
중심선 평균거칠기(arithmetical average roughness)는 거칠기곡선에서 기준길이 전체에 걸쳐 평균선으로부터 벗어나는 모든 봉우리와 골짜기의 편차 평균값을 표면거칠기로 사용한다.그림 K1-3의 거칠기곡선에서 중심선이 평균선으로부터 떨어진 거리(Ra)가 중심선 평균거칠기에 해당된다. 중심선 평균거칠기는 가장 많이 사용되는 표면거칠기 표시 방법(parameter)이다.도면에서 표면거칠기를 지정할 때에는 표 K1-1에 나타낸 표준 값을 사용하여 지정한다.
표준 값(μm) 0.013, 0.025, 0.05, 0.1, 0.2, 0.4, 0.8, 1.6, 3.2, 6.3, 12.5 25, 50, 100
컷오프 값(mm) 0.8 2.5
<표 K1-1>
4. 최대높이(Rmax)
최대 높이(maximum height roughness)는 단면곡선의 가장 높은 봉우리에서 가장 깊은 골짜기까지의 수직 거리를 표면거칠기로 사용한다.표 K1-2는 도면에서 표면거칠기를 지정할 때 사용하는 최대높이의 표준 값을 나타낸 것이다.
표준 값(μm) 0.05, 0.1, 0.2, 0.4, 0.8 1.6, 3.2, 6.3 12.5, 25 50, 100 200, 400
기준길이(mm) 0.25 0.8 2.5 8 25
<표 K1-2>
5. 10점 평균거칠기(Rz)
10점 평균거칠기(ten point median height)는 단면곡선에서 가장 높은 봉우리 5개의 평균 높이와 가장 깊은 골짜기 5개의 평균 깊이의 차를 표면거칠기로 사용한다.표 K1-3은 10점 평균거칠기의 표준 값을 나타낸 것이다.
표준 값(μm) 0.05, 0.1, 0.2, 0.4, 0.8 1.6, 3.2, 6.3 12.5, 25 50, 100 200, 400
기준길이(mm) 0.25 0.8 2.5 8 25
<표 K1-3>컷오프 값의 의미
컷오프(cut-off) 값을 이해하기 위해서는 파장, 주파수, 진폭, 옥타브, 데시벨, 필터와 차단주파수에 관한 기본 지식이 있어야 한다.
전자파
전기 및 자기의 흐름에서 발생하는 일종의 전자기 에너지, 즉 전기가 흐를 때 그 주위에 전기장과 자기장이 동시에 발생하는데 이들이 주기적으로 바뀌면서 생기는 파동(wave)을 말한다.전자파(electromagnetic waves)는 파형, 파장, 진폭의 3요소를 가진다.음파(sound wave, 소리)나 광파(light wave, 빛)도 전자파와 비슷한 성질을 가지고 있으며 음파, 광파 전자파는 상호간 형태를 바꾸어 전달될 수 있다. 마이크로폰(microphone)은 음파를 전자파로 변환하는 장치이고, 스피커(speaker)는 전자파를 음파로 변환하는 대표적인 장치이다.표면거칠기 측정 대상물의 단면에 나타나는 오목 볼록한 윤곽, 즉 단면곡선의 모양이 전자파와 비슷하기 때문에 전자파처럼 취급하는 것이다.
파형
파형(wave form)은 전자파의 모양을 말하는데 기본파형, 변조파형, 펄스파형 등이 있다.
파장
파장(wavelength)은 주기적으로 반복되는 파동과 파동 사이의 간격을 말하며, 그 간격의 크기에 따라 장파, 단파, 초단파 등으로 구분한다.엄밀하게는 주기적인 파(wave)에서 위상이 2π만큼 떨어진 2점 사이의 거리로 정의된다.
진폭
진폭(amplitude)은 파동의 크기를 말하며 진폭이 크면 전자파의 에너지도 커진다. 스피커의 음량(volume)을 크게 하는 것은 음파의 진폭을 크게 하는 것과 같다.
<그림 K1-1-1>
주파수
주파수(frequency)는 전자파나 음파 등과 같이 주기적 현상이 일정한 속도로 전달되는 파동에서 매질(medium)내의 어떤 점을 1초 동안에 통과하는 파(wave)의 수로 정의된다. 전자파가 단위시간당 진동하는 회수 또는 진동수로 이해하면 된다.1초 동안 1회 진동하는 것을 1Hz(헤르츠)라고 하며 주파수의 단위로 사용된다. 1회의 진동을 1사이클(cycle)이라고 하는데, 위 <그림 K1-1-1>의 파형은 1초 동안 3회 진동(3사이클) 하였으므로 주파수는 3Hz가 된다. 주파수, 파장, 파의 속도(velocity of the wave) 사이에는 다음과 같은 관계가 있다.
파의 속도는 전자파와 광파의 경우 300,000,000m/sec이고 음파의 경우 340m/sec이다. 주파수와 파장은 서로 반비례하므로 주파수가 높으면 파장이 짧고 주파수가 낮으면 파장이 길어진다.주파수의 단위로는 Hz 외에도 KHz, MHz, GHz 등이 사용된다.
오실로스코프
오실로스코프(oscilloscope)를 사용하면 전자파를 우리 눈으로 직접 볼 수 있다.스크린의 수직 축(Y축)은 전압(진폭)의 변화를, 수평 축(X축)은 시간의 변화를 나타내며 신호에 대한 많은 정보를 얻을 수 있다.<그림 K1-1-2>는 진폭이 같고 주파수가 서로 다른 두 개의 전자파를 오실로스코프로 본 것인데, 동일한 시간(1초가 아님)내에서 주파수가 높은 4KHz의 전자파가 훨씬 많이 진동하는 것을 볼 수 있다. 반대로 파장은 주파수가 낮은 0.5KHz의 전자파 쪽이 크다는 것을 알 수 있다.
<그림 K1-1-2>
옥타브
<그림 K1-1-3>의 피아노 건반(notes)을 보면 세 개의 A 건반의 주파수비가 일정한 것을 알 수
있다.1옥타브(octave)는 주파수비가 2 :1인 두 주파수 사이의 간격(interval)을 의미한다.음악에서는 음의 높이(pitch)를 나타낼 때 옥타브를 사용하는데 주파수가 440Hz인 피아노의 A 음을 국제피치(international pitch)라고 부르고 악기 조율(tuning)을 위한 표준 음 높이로 사용한다.한편, 기본 주파수의 정수배(2배, 3배, 4배...)에 해당되는 주파수를 전자파에서는 고조파(harmonics)라고 부르고, 음악에서는 배음(overtone)이라고 부른다.두 주파수 사이에 몇 개의 옥타브가 있는지를 계산할 때에는 다음 식을 사용한다.
<그림 K1-1-3>
데시벨
데시벨(decibel, dB)은 주로 소리의 크기(sound level)를 측정하는데 사용되지만 전자파를 다룰 때에도 폭넓게 사용되고 있다. 어떤 신호(signal)를 케이블로 전송할 때 멀리 떨어진 지점에서는 케이블의 저항 때문에 신호가 약해지는데 이것을 감쇠(attenuate)라고 한다. 처음 보낼 때의 신호에 비해 어느 정도 감쇠가 되었는지를 수치로 표시할 때 데시벨을 사용한다. 반대로 작은 신호를 크게 하는 것을 증폭(amplification)이라고 하는데 이 때에도 처음 신호에 비하여 얼마나 크게 증폭이 되었는지를 데시벨로 표시할 수 있다.dB은 아래 식과 같이 두 값의 비율(ratio)을 상용로그(common logarithm)로 표현한 값인데, 여기서 비율은 신호와 잡음의 비율(S/N 비)일수도 있고, 입력 전압과 출력 전압의 비율일 수도 있으며, 소리의 세기(intensity)에 대한 비율일 수도 있다.
아래 <그림 K1-1-4>는 출력신호(output)와 입력신호(input)의 비율을 데시벨로 나타낸 예이다. 그림에서 세로축은 출력신호와 입력신호의 비율이고 가로축은 데시벨이다.출력신호와 입력신호의 크기가 같다면 그 비율은 1이다. 이것을 데시벨로 나타내면 0dB(C)가 된다.
출력신호가 입력신호의 2배라면 위 식에 의해 약 3dB(B)이 된다. 출력신호가 입력신호의 10배일 때는 10dB(A)이 된다.-3dB(D)는 출력신호가 입력신호의 1/2로 감쇠 되었다는 것을 의미하고, -10dB(E)는 출력신호가 입력신호의 1/10로 감쇠 되었다는 것을 의미한다.
<그림 K1-1-4>
필터와 차단주파수
상대방이 지하철역에서 전화를 걸어오면 전화기를 통해 상대방 목소리뿐만 아니라 시끄러운 지하철역 소음도 들려온다. 다시 말해서 필요한 주파수(상대방 목소리)뿐만 아니라 불필요한 주파수(지하철역 소음)도 함께 수신되는 것이다. 이럴 때 불필요한 주파수를 걸러낸다면 우리는 상대방 목소리를 좀 더 또렷하게 들을 수 있을 것이다.필터(filter)는 필요한 신호만 골라내거나 또는 불필요한 신호를 걸러내기 위하여 사용하는 전자회로(electronics circuit)의 일종이다.필터에서 걸러내고자 하는 주파수의 경계를 차단주파수(cut-off frequency)라고 한다. 여기서 걸러낸다는 의미는 앞에서 논의한 감쇠를 의미한다. 차단주파수보다 낮은 주파수만 통과시키고 차단주파수보다 더 높은 주파수는 걸러내는 필터를 저역(통과)필터(low pass filter, LPF)라 하고, 반대로 차단주파수 이상의 주파수만 통과시키는 필터를 고역(통과)필터(high pass filter, HPF)라고 한다.이 외에도 대역통과필터(band pass filter), 대역저지필터(band reject filter) 등 여러 가지 필터들이 광범위하게 사용된다.<그림 K1-1-5>는 저항(resistance)과 콘덴서(condenser)로 구성된 RC 필터의 기본 회로를 보여주고 있다. RC 필터에서 차단주파수는 저항과 콘덴서에 의해 결정되는데 아래 식에 의해 구할 수 있다. 이것은 R, C 값을 조정함으로써 원하는 차단주파수를 만들어 낼 수 있다는 것을 의미한다.
<그림 K1-1-5>
<그림 K1-1-6>은 주파수 0.5KHz의 전자파를 차단주파수가 2KHz인 고역필터에 통과시켜 본 것이다.필터를 통과한 후의 파형에서 진폭이 현저하게 줄어든 것을 볼 수 있다. 반면에 주파수와 파장은 변함이 없다.
<그림 K1-1-6>
<그림 K1-1-7>은 2KHz의 차단주파수를 가진 고역필터에 2KHz와 4KHz의 전자파를 통과시켜 본 것이다. 비교하기 쉽도록 입력신호(파랑색)와 출력신호(빨강색)를 함께 나타냈다.차단주파수와 주파수가 같은 왼쪽의 2KHz는 약간의 감쇠가 있지만 앞에서 본 0.5KHz에 비하면 훨씬 적은 양이다. 오른쪽의 4KHz는 차단주파수보다 높은 주파수이기 때문에 대부분 통과되어 거의 감쇠가 없다. 고역필터를 통과하는 전자파가 차단주파수보다 낮을수록 더 많이 감쇠되고 차단주파수보다 높을수록 감쇠가 적게 된다.
<그림 K1-1-7>
감쇠율 -12dB/Oct인 고역필터
차단주파수보다 낮은 주파수에 대하여 매 옥타브마다 -12dB만큼씩 더 감쇠시키는 고역필터를 의미한다. 이런 특성을 가진 고역필터를 C 스케일(scale) 필터라고 하는데 <그림 K1-1-8>과 같이 나타낼 수 있다. 차단주파수 이하의 여러 옥타브에 걸쳐 선형(linear) 감쇠가 나타나는 것을 볼 수 있다.
<그림 K1-1-8>
물체 표면의 오목 볼록한 모양은 그 높낮이와 형태가 제각기 다르다. 다시 말해서 물체의 표면은 각각 다른 파형의 전자파가 연속되어 있는 것과 같다.중심선 평균거칠기(Ra)는 물체의 표면을 구성하는 수많은 파형을 감쇠율 -12dB/oct인 고역필터에 통과시켜 그 중에 75%가 통과(25% 감쇠)된 파형을 물체의 표면을 구성하는 대표적인 파형으로 간주한다. 이 때 고역필터의 차단주파수를 얼마로 할 것인지를 정해놓은 기준이 바로 컷오프 값이다. 예를 들어, 컷오프 값 25는 파장이 25mm라는 의미이므로 차단주파수를 계산해보면 12,000,000Hz(12MHz)이다. 다듬질 기호
다듬질 기호는 KS B 0617의 부속서에 규정된 것으로 ISO에서는 사용하지 않는다.다듬질 기호는 삼각 기호(▽)와 파형 기호(∼) 두 가지를 사용하여 표면거칠기를 표시한다.표 K1-2-1은 다듬질 기호와 표면거칠기의 표준 값을 비교하여 나타낸 것이다.
다듬질 기호표면거칠기의 표준값(μm)
Ra Rmax Rz
연마 다듬질 0.2a 0.8S 0.8Z
정밀 다듬질 1.6a 6.3S 6.3Z
보통 다듬질 6.3a 25S 25Z
거친 다듬질 25a 100S 100Z
∼ 다듬질 안 함
<표 K1-2-1>1. 면의 지시 기호와 표면거칠기 값
면의 지시 기호는 표면거칠기를 지시할 때 그 대상이 되는 면을 지정하는 기호로서 그림 K2-1 (가)와 같이 표시한다. (나)는 지정된 면을 제거 가공하지 말라는 의미이다.그림 K2-1 (다)는 표면거칠기를 중심선 평균거칠기로 지시할 때의 표시 방법이다. 6.3은 허용할 수 있는 표면거칠기 값의 최대 값이며 0μmRa ∼ 6.3μmRa 범위에서 가공하라는 의미이다.최대높이와 10점 평균거칠기로 지시할 때에는 각각 그림 K2-1 (라), (마)와 같이 표시한다.표면거칠기는 일반적으로 중심선 평균거칠기를 사용하므로 이후로는 중심선 평균거칠기에 관한 것만 논의하기로 한다.
<그림 K2-1>
그림 K2-2 (가)는 대상 면의 기울기에 따라 면의 지시 기호와 표면거칠기 값을 어떻게 표시해야
하는지 보여주고 있다.구멍의 지름 치수를 지시선을 사용해서 기입할 때에는 (나)와 같이 지름 치수나 가공 방법 다음에 면의 지시 기호와 표면거칠기 값을 표시한다.
<그림 K2-2>
2. 표면거칠기의 간략한 도시
그림 K2-3 (가)는 하나의 부품에서 대부분의 면에 동일한 표면거칠기 값을 지시하고 일부분에만 다른 값을 지시하는 경우이다. (알아보기 쉽도록 면의 지시 기호와 표면거칠기 값을 크게 그렸음)표면거칠기 값 25와 6.3으로 지시된 면을 제외한 나머지 부분은 제거 가공하지 말라는 의미이다.실제의 도면에서는 면의 지시 기호와 표면거칠기 값을 여러 곳에 반복 기입해야하기 때문에 표면거칠기 값을 알파벳 소문자(w, x, y, z)로 대신하고 주(note)를 다는 방법을 사용한다.(그림 K2-3-나)
<그림 K2-3>표면의 결에 관한 지시 사항
표면거칠기 값 외에 다른 지시 사항을 더 기입할 때에는 그림 K2-1-1 (가), (나)와 같은 방법으로 기입한다.a: 중심선 평균거칠기 값b: 가공 방법 또는 가공 방법 약호(KS B 1007)c: 컷오프 값c': 기준길이d: 줄무늬 방향 기호(그림 K2-1-1-다)e: 다듬질 여유f: 중심선 평균거칠기 외의 표면거칠기 값(최대높이, 10점 평균거칠기 등)g: 표면파상도(KS B 0610)
<그림 K2-1-1>1. 가공 방법에 따른 표면거칠기 값
표 K3-1은 여러 가지 가공 방법에 따른 표면거칠기 값을 나타낸 것이다.동일한 가공 방법에서 표면거칠기 값을 작게 할수록 표면이 고운 제품을 얻을 수 있지만, 그만큼 비용이 많이 든다는 점을 염두에 두어야 한다.
가공 방법 표면거칠기 값(중심선 평균거칠기, Ra) 일반적인 적용 값
주조(casting) 3.2, 6.3,12.5, 25, 50, 100
선삭(turning)
0.1, 0.2, 0.4 (정밀)0.8, 1.6 (상)3.2, 6.3 (중)12.5, 25, 50, 100 (거침)
1.6, 6.3
드릴링(drilling) 1.6, 3.2, 6.3, 12.5, 25 25
리밍(reaming) 0.4, 0.8 (정밀)1.6, 3.2, 6.3 1.6
밀링(milling) 0.8, 1.6 (정밀)3.2, 6.3, 12.5, 25 1.6, 6.3
연삭(grinding)
0.1 (정밀)0.2, 0.4 (상)0.8, 1.6 (중)3.2, 6.3, 12.5 (거침)
0.8, 1.6
<표 K3-1>
2. 표면거칠기의 적용 예
그림 K3-1 캐스터의 지지대는 주조(casting)라는 방법으로 기본 형상을 만들고 여기에 밀링, 드릴링, 리밍 등 필요한 가공을 추가하여 완성한다.표 K3-2는 각 부분의 가공 방법과 표면거칠기 값을 정리한 것이다.
<그림 k3-1>
가공 부분 가공 방법 표면거칠기 값
(가)부시와 결합되는 부분 밀링 6.3
(나)베이스와 결합되는 부분 밀링 6.3
(다)부시가 끼워지는 구멍 드릴링 후 리밍 1.6
(라)지지대의 표면 주물 상태 그대로 둠 가공하지 않음
(마)베이스와 결합하기 위해 볼트가 끼워지는 구멍 드릴링 후 카운터 보링 25
(바)지지대의 바닥 면으로 베이스와 결합되는 부분 밀링 1.6
<표 K3-2>
그림 K3-2는 지지대의 각 부분에 면의 지시 기호와 표면거칠기 값을 도시한 것이다.(알아보기 쉽도록 크게 그렸음)표면거칠기 값을 알파벳 소문자 w, x, y로 대신하고 그 의미를 주(note)란에 기입하였다. 또 지시한 곳(w, x, y) 외에는 제거 가공하지 말 것을 부품 번호 옆에 표시하였다.
<그림 K3-2>여러 가지 공작기계와 절삭공구
공작기계
기계를 만들 수 있는 기계를 공작기계(machine tool)라 한다.그림 K3-1-1은 여러 가지 공작기계를 보여주고 있다.공작기계에는 칩(chip, 쇳밥)을 발생하지 않고 가공하는 비절삭 공작기계와 공작물에서 불필요한 부분을 절삭하여 칩을 제거하면서 가공하는 절삭 공작기계가 있다. 좁은 의미에서 공작기계라 하면 절삭 공작 기계를 의미하며, 절삭 공작기계에서의 가공을 절삭가공 또는 기계가공(machining)이라 한다.
선반(lathe): 선반은 절삭공구인 바이트(bite)를 사용하여 원통형의 공작물을 가공하는
대표적인 공작기계이다. 바이트는 공구대(tool post)에 고정되어 직선 이송운동을 하고 공작물은 주축대에 고정되어 회전운동을 한다. 선반에 의한 가공을 선반가공 또는 선삭(turning)이라 한다.
연삭기(grinding machine): 연삭기는 연삭숫돌을 사용하여 미세한 칩을 발생시키면서
공작물을 가공하는 기계이다. 연삭기에 의한 가공을 연삭이라 한다. 연삭기를 가공 특성에 따라 분류하면 원통연삭기, 평면연삭기, 만능연삭기, 특수연삭기, 만능공구연삭기 등이 있다.
밀링머신(milling machine): 여러 가지 모양의 밀링커터(milling cutter)에 의해 공작물을
소정의 형상으로 가공하는 공작기계이며, 밀링머신에 의한 가공을 밀링이라 한다. 밀링머신으로 할 수 있는 가공에는 평면 가공, 홈 가공, 곡면 가공, 단면 가공, 기어 가공, 특수나사 가공, 캠 가공 등이 있다. 주축의 방향에 따라 나누면 수평식 밀링머신, 만능 밀링머신, 수직식 밀링머신 등이 있다.
드릴링머신(drilling machine): 드릴(drill)을 회전시키면서 축 방향으로 이송을 주어 구멍을
뚫는 작업을 드릴링(구멍 뚫기)이라 하고 드릴링에 사용되는 공작기계를 드릴링머신이라 한다. 탁상 드릴링머신, 직립 드릴링머신, 레이디얼(radial) 드릴링머신, 다축 드릴링머신 등 여러 종류가 있다.
주조(casting): 주조는 공작기계는 아니지만 기계를 만드는 주요 방법 중 하나이므로 소개한다.가열하여 용해된 금속을 주형(mold, 틀)에 부어넣어 물건을 만드는 작업을 주조라 하며, 주조로 만들어진 물건을 주물이라 한다. 자동차 엔진, 공작기계 등의 몸체, 비행기 프로펠러 등이 주조에 의해 만들어진다. 일단 주형이 만들어지면 복잡한 형상의 물건도 한 번의 쇳물 주입으로 쉽게 만들 수 있다는 것이 주조의 장점이다.
<그림 K3-1-1>
절삭공구
공작기계에서 절삭작용을 하는 공구를 절삭공구(cutting tool)라 한다.그림 K3-1-2는 여러 가지 절삭공구를 보여준다.절삭공구는 절삭 날(cutting edge)의 수에 따라 주 절삭 날이 1개인 단인공구와 2개 이상인 다인공구가 있다. 단인공구(일명 bite)는 선삭, 평삭, 형삭 등에 사용되고, 다인공구는 드릴링, 밀링 등에 사용된다.드릴링에 사용되는 절삭공구를 드릴, 밀링에 사용되는 절삭공구를 밀링커터, 호빙 머신(hobbing machine)에서 기어 가공 등에 사용되는 절삭공구를 호브(Hob), 기계톱(sawing machine)에서
절단에 사용되는 절삭공구를 톱날(saw blade), 브로칭(broaching)에 사용되는 절삭공구를 브로치(broach) 연삭에 사용되는 절삭공구를 연삭숫돌(grinding wheel)이라 한다.
<그림 K3-1-2>K. 표면거칠기
표면거칠기의 단위는 마이크로미터(μm)를 사용한다.
단면곡선은 표면거칠기 측정 대상물의 단면에 나타나는 오목 볼록한 윤곽 곡선을 말한다.
단면곡선에서 지정된 파장보다 더 긴 파장을 고역필터로 걸러내는 것을 컷오프라 한다.
거칠기곡선은 단면곡선을 컷오프해서 얻은 곡선이다.
KS에서 규정하고 있는 표면거칠기 표시 방법은 중심선 평균거칠기(Ra), 최대높이(Rmax), 10점
평균거칠기(Rz) 등이다.
중심선 평균거칠기는 거칠기곡선에서 기준길이 전체에 걸쳐 평균선으로부터 벗어나는 모든 봉우리와
골짜기의 편차 평균값을 표면거칠기로 사용한다.
최대 높이는 단면곡선의 가장 높은 봉우리에서 가장 깊은 골짜기까지의 수직 거리를 표면거칠기로
사용한다.
10점 평균거칠기는 단면곡선에서 가장 높은 봉우리 5개의 평균 높이와 가장 깊은 골짜기 5개의 평균
깊이의 차를 표면거칠기로 사용한다.
도면에서 표면거칠기를 지정할 때에는 KS에서 정한 표준 값을 사용하여 지정한다.
표면거칠기는 면의 지시 기호와 표면거칠기 값을 조합하여 도시한다.
실제의 도면에서는 표면거칠기 값을 알파벳 소문자로 표시하는 경우가 많다.
1. 치수공차 용어
그림 L1-1은 치수공차(tolerance)에 사용되는 용어를 나타낸 것이다.
기준 치수(basic size): 치수공차를 정할 때 기준이 되는 치수로 지금까지 우리가 도면에
기입해온 치수이다. Ø64±0.03에서 Ø64가 기준치수가 된다.
실 치수(actual size): 가공이 완료된 후 실제로 측정했을 때의 치수이다. 실제로 부품을 가공할
때에는 기계의 가공정밀도, 재질의 불량, 작업자의 숙련도, 온도나 습도의 영향 등 여러 가지 이유로 인해 기준 치수보다 조금 크거나 작게 가공된다. 반면에 축과 구멍처럼 끼워 맞추는 부품은 그 상태에 따라 일부러 조금 크게 또는 조금 작게 가공하기도 한다.
허용 한계 치수(limit of size): 허용할 수 있는 실 치수의 범위를 말한다. 최대 허용 치수와 최소
허용 치수가 있다.
최대 허용 치수(maximum limit of size): 허용할 수 있는 가장 큰 실 치수이다. 실 치수가 이
치수보다 크면 안 된다. 그림 L1-1에서 Ø64.03(64+0.03)이 허용할 수 있는 최대 실 치수이다.
최소 허용 치수(minimum limit of size): 허용할 수 있는 가장 작은 실 치수. 실 치수가 이
치수보다 작으면 안 된다. 그림 L1-1에서 Ø63.97(64-0.03)이 허용할 수 있는 최소 실 치수이다.
치수 허용차(deviation): 허용 한계 치수와 기준 치수와의 차이다. 위 치수 허용차와 아래 치수
허용차가 있다.
위 치수 허용차(upper deviation): 최대 허용 치수와 기준 치수와의 차. Ø64±0.03에서
+0.03이 위 치수 허용차에 해당된다.(64.03-64.00=0.03)
아래 치수 허용차(lower deviation): 최소 허용 치수와 기준 치수와의 차. Ø64±0.03에서 -0.03이 아래 치수 허용차에 해당된다.(63.97-64.00=-0.03)
치수공차(tolerance): 공차라고도 한다. 최대 허용 치수와 최소 허용 치수와의 차 또는 위 치수
허용차와 아래 치수 허용차의 차.(64.03-63.97=0.06 또는 +0.03-(-0.03)=0.06)
<그림 L1-1>
2. 보통공차
보통공차(일반공차, general tolerance)는 특별한 정밀도를 요구하지 않는 부분에 일일이 공차를 기입하지 않고 일괄하여 기입할 목적으로 규정되었다.
편차가 없는 완벽한 치수로 부품을 가공할 수는 없다.
따라서 도면에 기입되는 모든 치수에 공차가 허용되어야 한다.
그러나 대부분의 치수는 특별한 정밀도를 필요로 하지 않는다.
이런 부분에 일반적으로 적용할 수 있는 표준 공차가 있다면 설계자가 일일이 공차를 결정하는
수고를 덜 수 있다.
제도자는 모든 치수에 일일이 공차를 기입하지 않아도 되며, 도면이 훨씬 간단해진다.
비슷한 기능을 가진 부분들의 공차 등급이 설계자에 관계없이 동일하므로 제작자가 효율적으로
부품을 생산할 수 있다.표 L1-1은 절삭 가공 부분에 적용하는 보통공차(치수 허용차)를 나타낸 것이다.(KS B 0412)표 L1-2는 주조로 만들어진 주물 제품에 적용하는 보통공차를 나타낸 것이다.(KS B 0411)
기준 치수(mm) 허용차(mm) 기준 치수(mm) 허용차(mm)
정밀급 보통급 거친급 정밀급 보통급 거친급
0.5이상 3이하 ±0.05 ±0.1 120초과 315이하 ±0.2 ±0.5 ±1.2
3초과 6이하 ±0.05 ±0.1 ±0.2 315초과 1000이하 ±0.3 ±0.8 ±2.0
6초과 30이하 ±0.10 ±0.2 ±0.5 1000초과 2000이하 ±0.5 ±1.2 ±3.0
30초과 120이하 ±0.15 ±0.3 ±0.8
<표 L1-1>
기준 치수(mm)회주철품의 허용차(mm) 구상흑연주철품의 허용차(mm)
정밀급 보통급 정밀급 보통급
120이하 ±1.0 ±1.5 ±1.5 ±2.0
120초과 250이하 ±1.5 ±2.0 ±2.0 ±2.5
250초과 400이하 ±2.0 ±3.0 ±3.5 ±3.5
400초과 800이하 ±3.0 ±4.0 ±4.0 ±5.0
800초과 1600이하 ±4.0 ±6.0 ±5.0 ±7.0
1600초과 3150이하 ±10.0 ±10.0
<표 L1-2>
보통공차는 그림 L1-2와 같이 주(note)란에 기입한다.그림 L1-2의 투상도에 기입된 치수 중에서 공차가 지정된 치수는 58±0.005(그림 L1-2-가) 하나 뿐이다. 나머지 공차가 지정되지 않은 치수는 공차가 없다는 뜻이 아니라 주(note)란에 있는 보통공차를 적용한다는 의미이다.
우선 절삭 가공하는 부분(가공부)과 제거 가공하지 않는 부분(주조부)을 면의 지시 기호로
구별해야 한다.
그림 L1-2 (나)의 치수 38로 지정된 양쪽 면에는 면의 지시 기호가 없다. 이것은 부품 번호 옆에
있는 "제거 가공하지 않음"을 적용하라는 의미이다. 따라서 이 부분은 KS B 0411 보통급을 적용해야 한다. 표 L1-2에서 기준 길이 120이하, 회주철품(부품란의 GC200), 보통급에 해당되므로 치수 허용차가 ±1.5이다. 제작자는 이 부분의 치수가 38±1.5(39.5∼36.5) 범위에 있도록 주조해야 한다.
그림 L1-2 (다)의 치수 12 왼쪽은 주조 면이지만 오른쪽 면은 절삭 가공하도록 되어 있다. 따라서 KS B 0412 보통급을 적용한다. 표 L1-1에서 기준 길이 6초과 30이하에 해당되며, 보통급이므로 도면의 치수 12는 12±0.2를 의미한다. 따라서 제작자는 이 부분의 치수가 12.02∼11.98 범위에 들어가게 가공하여야 한다.
<그림 L1-2>보통공차가 길이 치수와 각도 치수에 대한 공차라면 끼워맞춤(fit)은 끼워 맞춰지는 구멍과 축 사이의 공차 방식(system)이다. 끼워 맞춰지는 구멍과 축 사이의 관계라고 이해하면 된다.다만 끼워맞춤에서의 구멍(hole)은 구멍과 같은 역할을 하는 안쪽 형체 모두를 의미하고, 축(shaft)은 축과 같은 기능을 가진 바깥쪽 형체 모두를 의미한다는 것을 염두에 두어야 한다.
끼워맞춤은 다음의 두 가지 요소로 구성되어 있다.
구멍 또는 축의 표준 공차 등급
IT 등급
도면에 끼워맞춤을 지시할 때에는 기준 치수 다음에 이 두 가지 요소를 함께 표시해야 한다.
Ø16H7: Ø16은 기준 치수, H는 구멍의 표준 공차 등급, 7은 IT 등급이다.
Ø16g6: Ø16은 기준 치수, g는 축의 표준 공차 등급, 6은 IT 등급이다.구멍 또는 축의 표준 공차 등급과 IT 등급을 합해서 공차 등급(tolerance grade)이라 부른다.
1. IT 등급
IT(international tolerance) 등급은 IT 01, IT 0, IT 1, IT 2 ... IT 18까지 20 등급으로 되어 있으며, 흔히 IT 기본 공차 또는 IT 공차라고 부른다.표 L2-1은 IT 등급별 공차의 일부를 나타낸 것이다. 기준 치수가 클수록, IT 등급이 높을수록 공차가 커진다.
기준 치수(mm)
IT 등급
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
초과 이하 공차(μm) 공차(mm)
3 0.8 1.2 2 3 4 6 10 14 25 40 60 0.10 0.14
3 6 1 1.5 2.5 4 5 8 12 18 30 48 75 0.12 0.18
6 10 1 1.5 2.5 4 6 9 15 22 36 58 90 0.15 0.22
10 18 1.2 2 3 5 8 11 18 27 43 70 110 0.18 0.27
18 30 1.5 2.5 4 6 9 13 21 33 52 84 130 0.21 0.33
30 50 1.5 2.5 4 7 11 16 25 39 62 100 160 0.25 0.39
50 80 2 3 5 8 13 19 30 46 74 120 190 0.30 0.46
80 120 2.5 4 6 10 15 22 35 54 87 140 220 0.35 0.54
120 180 3.5 5 8 12 18 25 40 63 100 160 250 0.40 0.63
180 250 4.5 7 10 14 20 29 46 72 115 185 290 0.46 0.72
250 315 6 8 12 16 23 32 52 81 130 210 320 0.52 0.81
315 400 7 9 13 18 25 36 57 89 140 230 360 0.57 0.89
400 500 8 10 15 20 27 40 63 97 155 250 400 0.63 0.97
<표 L2-1>
표 L2-2는 구멍과 축을 제작할 때 IT 등급을 적용하는 기준이다. 우리가 논의할 부분은 끼워맞춤용이다. 구멍의 IT 등급은 축의 IT 등급보다 한 등급 위의 것을 적용한다. 예를 들어, 축이 IT 5이면 구멍은 IT 6을 적용한다. 이것은 구멍이 축보다 가공하기 어렵기 때문이다.
용도 게이지 제작 끼워맞춤 끼워맞춤 외
구멍 IT 01 ∼ IT 5 IT 6 ∼ IT 10 IT 11 ∼ IT 18
축 IT 01 ∼ IT 4 IT 5 ∼ IT9 IT 10 ∼ IT 18
<표 L2-2>
2. 기초가 되는 치수 허용차
그림 L2-1 (가)와 같이 구멍의 치수가 Ø48이고 IT 등급이 7이라면 위의 표 L2-1에서 기준 치수 30초과 50이하, IT 7등급에 해당된다. 따라서 이 구멍의 공차는 25μm(0.025mm)이다.그렇다면 이 구멍의 최대 허용 치수와 최소 허용 치수는 얼마일까?
이것만으로는 알 수 없다.
왜냐하면 0.025는 치수 허용차가 아닌 공차이기 때문이다.
다시 말해서 ±0.025(위 치수 허용차 +0.025, 아래 치수 허용차 -0.025)를 의미하는 것이
아니다.
0.025는 위 치수 허용차에서 아래 치수 허용차를 뺀 값이다.(그림 L2-1-가)
그러므로 위 치수 허용차 또는 아래 치수 허용차 중 어느 하나의 값을 알아야 나머지 하나의
값을 구할 수 있다. 미지수가 두 개인 방정식(x-y=0.025)과 같다.
만일 아래 치수 허용차가 0이라면 위 치수 허용차는 +0.025가 된다.(+0.025-0=0.025)
위 치수 허용차와 아래 치수 허용차가 결정되었으므로
이 구멍의 최대 허용 치수는 Ø48.025, 최소 허용 치수는 Ø48.000이다.(그림 L2-1-나)
여기에서 계산의 기초가 된 아래 치수 허용차를 기초가 되는 치수 허용차라고 한다.기초가 되는 치수 허용차(fundamental deviation)는 IT 등급과 함께 최대 허용 치수와 최소 허용 치수를 구할 때 기준이 되는 치수 허용차이며, 위 치수 허용차와 아래 치수 허용차 중 기준 치수에 가까운 것을 기초가 되는 치수 허용차로 한다.
<그림 L2-1>
3. 구멍과 축에 대한 표준 공차 등급
KS B 0008-2는 일반적으로 많이 사용되는 구멍과 축의 치수 허용차를 각각 28 등급으로 정의하고 다음 규칙에 따라 표시하도록 규정하고 있다.
구멍의 표준 공차 등급은 알파벳 대문자로 표시한다.
축의 표준 공차 등급은 알파벳 소문자로 표시한다.
알파벳 i, l, o, q, w, I, L, O, Q, W는 사용하지 않는다.
위 치수 허용차는 ES와 es로 표시한다.
아래 치수 허용차는 EI와 ei로 표시한다.
구멍의 표준 공차 등급 A∼H는 EI를 가지며, J∼ZC는 ES를 가진다.
축의 표준 공차 등급 a∼h는 es를 가지며, j∼zc는 ei를 가진다.
표준 공차 등급 JS(js)는 ES(es)와 EI(ei)를 모두 가지며, 그 값은 공차의 1/2이다. 예를 들어
기준 치수가 16, IT 등급이 7인 경우, 표 L2-1에서 공차가 0.018(18μm)이므로 ES(es)와 EI(ei)는 각각 +0.009, -0.009이다. 단, JS7(js7)∼JS11(js11)에서 공차가 μm 단위로 홀수인 경우에는 치수 허용차가 정수가 되도록 ±(공차-1)/2를 치수 허용차로 한다. 예를 들어 기준 치수가 16, IT 등급이 9인 경우, 공차가 43μm이므로 치수 허용차는 ±43/2=±21.5μm가 아닌 ±(43-1)/2=±21μm이다.구멍과 축에 대한 표준 공차 등급은 구멍과 축을 분류하는 기준이 되기 때문에 구멍과 축의 종류로 설명되는 경우가 많다.그림 L2-2는 구멍과 축에 대한 표준 공차 등급과 치수 허용차의 상대적인 크기를 나타낸 것이다.
<그림 L2-2>
그림 L2-2에서 구멍의 표준 공차 등급 B, H, ZC에 대하여 설명하면 표 L2-3과 같다.
등급 의미
B
EI를 가지고 있으며, 이 값은 기준 치수보다 큰 양(+)의 값이다.
이 값이 허용 한계 치수를 구할 때 기초가 되는 치수 허용차가 된다.
ES=EI+(IT 등급에 따른 공차)이며 그림 L2-2에서 EI의 위쪽(+쪽)에 위치한다.
EI와 ES 모두 양(+)의 값이므로
이 등급의 구멍은 실 치수가 기준 치수보다 항상 크게 가공된다.
HEI를 가지고 있으며, 이 값은 0이다.
이 값이 허용 한계 치수를 구할 때 기초가 되는 치수 허용차가 된다.
ES=EI+(IT 등급에 따른 공차)이며 그림 L2-2에서 EI의 위쪽(+쪽)에 위치한다.
EI가 0이므로 최소 허용 치수가 기준 치수와 같다.
이 등급의 구멍은 실 치수가 기준 치수와 같거나 크게 가공된다.
ZC
ES를 가지고 있으며, 이 값은 기준 치수보다 작은 음(-)의 값이다.
이 값이 허용 한계 치수를 구할 때 기초가 되는 치수 허용차가 된다.
EI=ES-(IT 등급에 따른 공차)이며 그림 L2-2에서 ES의 아래쪽(-쪽)에 위치한다.
ES와 EI 모두 음(-)의 값이므로
이 등급의 구멍은 실 치수가 기준 치수보다 항상 작게 가공된다.
<표 L2-3>
표 L2-4는 축의 표준 공차 등급 d, h, u에 대하여 설명한 것이다.
등급 의미
d
es를 가지고 있으며, 이 값은 기준 치수보다 작은 음(-)의 값이다.
이 값이 허용 한계 치수를 구할 때 기초가 되는 치수 허용차가 된다.
ei=es-(IT 등급에 따른 공차)이며 그림 L2-2에서 es의 아래쪽(-쪽)에 위치한다.
es와 ei 모두 음(-)의 값이므로
이 등급의 축은 실 치수가 기준 치수보다 항상 작게 가공된다.
h
es를 가지고 있으며, 이 값은 0이다.
이 값이 허용 한계 치수를 구할 때 기초가 되는 치수 허용차가 된다.
ei=es-(IT 등급에 따른 공차)이며 그림 L2-2에서 es의 아래쪽(-쪽)에 위치한다.
es가 0이므로 최대 허용 치수가 기준 치수와 같다.
이 등급의 축은 실 치수가 기준 치수와 같거나 작게 가공된다.
uei를 가지고 있으며, 이 값은 기준 치수보다 큰 양(+)의 값이다.
이 값이 허용 한계 치수를 구할 때 기초가 되는 치수 허용차가 된다.
es=ei+(IT 등급에 따른 공차)이며 그림 L2-2에서 ei의 위쪽(+쪽)에 위치한다.
ei와 es 모두 양(+)의 값이므로
이 등급의 축은 실 치수가 기준 치수보다 항상 크게 가공된다.
<표 L2-4>
4. 끼워맞춤의 종류
끼워맞춤에서 사용하는 틈새와 죔새는 다음과 같이 정의한다.
틈새(clearance): 축이 구멍보다 작을 때 생기는 치수 차(틈)이다.
죔새(interference): 축이 구멍보다 클 때 생기는 치수 차(간섭)이다.
끼워맞춤을 끼워맞춤 방식에 따라 분류하면 다음과 같다.
구멍 기준 끼워맞춤(basic hole fit): 기초가 되는 치수 허용차 EI가 0인 H 등급의 구멍을
기준으로 이에 적당한 축을 선정하여 죔새나 틈새를 얻는 방식이다. 일반적으로 이 방식을 많이 사용한다.
축 기준 끼워맞춤(basic shaft fit): 기초가 되는 치수 허용차 es가 0인 h 등급의 축을 기준으로
이에 적당한 구멍을 선정하여 죔새나 틈새를 얻는 방식이다.표 L2-5는 상용하는 구멍 기준 끼워맞춤(preferred tolerance for holes)이고, 표 L2-6은 상용하는 축 기준 끼워맞춤(preferred tolerance for shafts)이다. 상용하는 끼워맞춤은 일반적으로 많이 사용하는 끼워맞춤을 모아 규정한 것이다.
끼워맞춤을 끼워맞춤 상태에 따라 분류하면 다음과 같다.
헐거운 끼워맞춤(clearance fit): 구멍의 최소 허용 치수가 축의 최대 허용 치수보다 큰 경우, 쉽게 말해서 구멍이 축보다 큰 경우이다. 따라서 항상 틈새가 생긴다.
억지 끼워맞춤(interference fit): 구멍의 최대 허용 치수가 축의 최소 허용 치수보다 작은 경우, 즉 구멍이 축보다 작은 경우이다. 항상 죔새가 생긴다.
중간 끼워맞춤(transition fit): 축, 구멍의 치수에 따라 틈새 또는 죔새가 생기는 끼워맞춤이다.
구멍 축의 공차 등급
헐거운 끼워맞춤 중간 끼워맞춤 억지 끼워맞춤
H6 g5 h5 js5 k5 m5
f6 g6 h6 js6 k6 m6 n6 p6
H7 f6 g6 h6 js6 k6 m6 n6 p6 r6 s6 t6 u6 x6
e7 f7 h7 js7
H8
f7 h7
e8 f8 h8
d9 e9
H9 d8 e8 h8
c9 d9 e9 h9
H10 b9 c9 d9
<표 L2-5>
축구멍의 공차 등급
헐거운 끼워맞춤 중간 끼워맞춤 억지 끼워맞춤
h5 H6 JS6 K6 M6 N6 P6
h6 F6 G6 H6 JS6 K6 M6 N6 P6
F7 G7 H6 JS7 K7 M7 N7 P7 R7 S7 T7 U7 X7
h7 E7 F7 H7
F8 H8
h8 D8 E8 F8 H8
D9 E9 H9
h9 D8 E8 H8
C9 D9 E9 H9
B10 C10 D10
<표 L2-6>틈새와 죔새의 계산
표 L2-1-1은 축의 표준 공차 등급에 따른 치수 허용차의 일부를 나타낸 것이다. 단위는 μm이다.JS와 js의 치수 허용차는 ±공차/2이다. 단, JS7∼JS11과 js7∼js11에서 공차가 μm 단위로 홀수인
경우에는 치수 허용차가 정수가 되도록 ±(공차-1)/2를 치수 허용차로 한다.
기준 치수(mm) 위 치수 허용차(es) 아래 치수 허용차(ei)
초과 이하 d e f g h j5, j6 j7 j8 k4∼k7 k3 이하k8 이상
m n p
3 -20 -14 -6 -2 0 -2 -4 -6 0 0 +2 +4 +6
3 6 -30 -20 -10 -4 0 -2 -4 +1 0 +4 +8 +12
6 10 -40 -25 -13 -5 0 -2 -5 +1 0 +6 +10 +15
10 18 -50 -32 -16 -6 0 -3 -6 +1 0 +7 +12 +18
18 30 -65 -40 -20 -7 0 -4 -8 +2 0 +8 +15 +22
30 50 -80 -50 -25 -9 0 -5 -10 +2 0 +9 +17 +26
50 80 -100 -60 -30 -10 0 -7 -12 +2 0 +11 +20 +32
80 120 -120 -72 -36 -12 0 -9 -15 +3 0 +13 +23 +37
120 180 -145 -85 -43 -14 0 -11 -18 +3 0 +15 +27 +43
180 250 -170 -100 -50 -15 0 -13 -21 +4 0 +17 +31 +50
250 315 -190 -110 -56 -17 0 -16 -26 +4 0 +20 +34 +56
315 400 -210 -125 -62 -18 0 -18 -28 +4 0 +21 +37 +62
400 500 -230 -135 -68 -20 0 -20 -32 +5 0 +23 +40 +68
<표 L2-1-1>
구멍 기준 헐거운 끼워맞춤(Ø16H7/g6)에서 틈새의 계산(그림 L2-1-1)
표 L2-1에서 구멍의 기준 치수 16, IT 등급 7에 대한 공차 = +0.018(18μm)
구멍의 표준 공차 등급이 H이므로 아래 치수 허용차 = 0
따라서 구멍의 최대 허용 치수 = 16.018, 최소 허용 치수 = 16.000
표 L2-1에서 축의 기준 치수 16, IT 등급 6에 대한 공차 = +0.011(11μm)
축의 표준 공차 등급이 g이므로 표 L2-1-1에서 위 치수 허용차는 -0.006(-6μm)
따라서 축의 아래 치수 허용차 = -0.006 - (+0.011) = -0.017
축의 최대 허용 치수 = 15.994, 최소 허용 치수 = 15.983
최대 틈새 = 구멍의 최대 허용 치수 - 축의 최소 허용 치수 = 16.018 - 15.983 = 0.035
최소 틈새 = 구멍의 최소 허용 치수 - 축의 최대 허용 치수 = 16.000 - 15.994 = 0.006
<그림 L2-1-1>
구멍 기준 억지 끼워맞춤(Ø22H7/p6)에서 죔새의 계산(그림 L2-1-2)
표 L2-1에서 구멍의 기준 치수 22, IT 등급 7에 대한 공차 = +0.021(21μm)
구멍의 표준 공차 등급이 H이므로 아래 치수 허용차 = 0
따라서 구멍의 최대 허용 치수 = 22.021, 최소 허용 치수 = 22.000
표 L2-1에서 축의 기준 치수 22, IT 등급 6에 대한 공차 = +0.013(13μm)
축의 표준 공차 등급이 p이므로 표 L2-1-1에서 아래 치수 허용차는 +0.022(+22μm)
따라서 축의 위 치수 허용차 = (+0.022) + (+0.013) = +0.035
축의 최대 허용 치수 = 22.035, 최소 허용 치수 = 22.022
최대 죔새 = 구멍의 최소 허용 치수 - 축의 최대 허용 치수 = 22.000 - 22.035 = -0.035
최소 죔새 = 구멍의 최대 허용 치수 - 축의 최소 허용 치수 = 22.021 - 22.022 = -0.001
<그림 L2-1-2>표 L3-1은 ISO에서 권장하는 일반적인 끼워맞춤(ISO First Preference)이다.
끼워맞춤 끼워맞춤 설명
상태 구멍 기준 축 기준
헐거운끼워맞춤
H11-c11 C11-h11 (loose running)외부 구조재의 광범위한 상용 공차나 허용차를 위한 끼워맞춤
H9-d9 D9-h9(free running)정밀도가 요구되는 곳에는 사용하지 않는다. 온도 변화가 큰 곳, 고속 구동 부분 또는 중압이 작용하는 저널에 좋다.
H8-f7 F8-h7(close running)정밀 기계의 구동 부분과 중간 정도의 속도와 압력이 작용하는 저널의 정확한 위치 선정을 위한 끼워맞춤
H7-g6 G7-h6(sliding)자유롭게 구동하는 부분이 아닌, 이동하고 자유롭게 회전하고 정확하게 위치를 선정할 필요가 있는 부분을 위한 끼워맞춤
H7-h6 H7-h6(locational clearance)자유롭게 조립하고 분해하는 고정 부품의 위치 선정에 알맞은 끼워맞춤
중간끼워맞춤
H7-k6 K7-h6 (locational transition)정밀한 위치 선정을 위한 끼워맞춤(틈새와 죔새 사이의 절충)
H7-n6 N7-h6 (locational transition)큰 죔새가 가능한 곳의 더 정밀한 위치 선정을 위한 끼워맞춤
억지끼워맞춤
H7-p6 P7-h6(locational interference)구멍에 특별한 압력 요구 없이 매우 정밀한 위치 선정으로 엄밀함과 정렬이 요구되는 부품을 위한 끼워맞춤
H7-s6 S7-h6(medium drive)일반적인 철강 부품 또는 얇은 단면의 가열 끼움을 위한 끼워맞춤으로 주철에서 사용할 수 있는 가장 단단한 끼워맞춤
H7-u6 U7-h6(force)큰 응력을 받을 수 있는 부품 또는 요구되는 중압이 비실용적인 곳의 가열 끼움에 적합하다.
<표 L3-1>
그림 L3-1은 캐스터를 조립한 모습이다.지지대와 부시의 외경은 회전 운동을 하는 부분이 아니므로 부시가 움직이지 않도록 억지 끼워맞춤으로 한다.부시의 내경과 축은 회전 운동을 하는 부분이며, 부시는 미끄럼 베어링과 같은 역할을 한다. 따라서 헐거운 끼워맞춤으로 한다.바퀴와 축은 함께 회전해야하므로 억지 끼워맞춤으로 헛돌지 않게 한다.
<그림 L3-1>
그림 L3-2는 캐스터의 부품 중 축과 부시의 부품도이다. 위 조립도에서 결정한 끼워맞춤 상태에 따라 도면에 끼워맞춤을 기입한 것이다.그림 L3-2 (가)는 바퀴와 결합되어 함께 회전하는 부분이며 억지 끼워맞춤이다. 바퀴의 부품도에는 이 축과 끼워 맞춰지는 구멍의 치수가 Ø22H7로 기입되어야 한다.그림 L3-2 (나)와 (라)는 회전 운동을 하는 부분이며 헐거운 끼워맞춤이다. 축에는 Ø16g6, 구멍에는 Ø16H7로 기입되어 있다.그림 L3-2 (다) 부분은 지지대의 구멍에 끼워지므로 축에 해당되며 억지 끼워맞춤이다. 따라서 지지대의 부품도에는 부시와 결합되는 구멍의 치수가 Ø22H7로 기입되어야 한다.
<그림 L3-2>L. 치수공차와 끼워맞춤
치수공차에 사용되는 용어는 다음과 같다.
기준 치수: 치수공차를 정할 때 기준이 되는 치수이다.
실 치수: 가공이 완료된 후 실제로 측정했을 때의 치수이다.
최대 허용 치수: 허용할 수 있는 가장 큰 실 치수이다.
최소 허용 치수: 허용할 수 있는 가장 작은 실 치수이다.
위 치수 허용차: 최대 허용 치수와 기준 치수와의 차이다.
아래 치수 허용차: 최소 허용 치수와 기준 치수와의 차이다.
치수공차: 최대 허용 치수와 최소 허용 치수와의 차이다.
보통공차는 특별한 정밀도를 요구하지 않는 부분에 일괄하여 기입할 목적으로 규정되었다.
끼워맞춤은 끼워 맞춰지는 구멍과 축 사이의 공차 방식이며, 구멍 또는 축의 표준 공차 등급과 IT 등급으로
표시한다. 구멍 또는 축의 표준 공차 등급과 IT 등급을 합해서 공차 등급이라 한다.
IT 등급은 IT 01에서 IT 18까지 20 등급으로 되어 있으며, 끼워맞춤에는 구멍은 IT 6∼IT 10을, 축은 IT
5∼IT 9를 적용한다.
기초가 되는 치수 허용차는 위 치수 허용차(ES, es)와 아래 치수 허용차(EI, ei) 중 기준 치수에 가까운
것이다.
구멍의 표준 공차 등급은 알파벳 대문자로, 축의 표준 공차 등급은 알파벳 소문자로 표시한다.
구멍 기준 끼워맞춤은 EI가 0인 H 등급의 구멍을 기준으로 적절한 축을 선정하는 방식이다.
축 기준 끼워맞춤은 es가 0인 h 등급의 축을 기준으로 적절한 구멍을 선정하는 방식이다.
헐거운 끼워맞춤은 항상 틈새가, 억지 끼워맞춤은 항상 죔새가 생긴다.
그림 M-1 (가)는 플레이트(plate)의 구멍이 잘못 가공된 경우를 설명하기 좋도록 과장되게 그린 것이다. 구멍의 크기는 끼워맞춤으로 제한되어 최소 허용 치수와 최대 허용 치수 안에 있다.구멍은 끼워맞춤을 만족시키지만 여전히 기울어져 있다. 드릴 부시(drill bush)가 정확하게 조립될 수 없음은 물론이다. 이런 문제를 어떻게 방지할 것인가?구멍의 중심 축선(axis)이 어느 한계를 벗어나서 기울어지지 않도록 규제할 필요가 있다.그림 M1-1 (나)는 구멍의 중심 축선이 Ø0.007mm의 원통 안에 있도록 제한함으로써, 구멍의 기하학적 자세(직각)를 명확하게 표시하는 예이다.기하공차(geometrical tolerance)는 부품의 크기에 관한 공차(치수공차)만으로 제한할 수 없는, 부품의 기하학적 형상, 자세, 위치 등에 대하여 분명하게 지시할 필요가 있는 부분에 사용된다.
<그림 M1-1>
그림 M1-2 (가)와 같이 치수공차로 제한한 경우의 공차 영역(tolerance zone)은 (다)의 정사각형과 같다. (나)는 공차를 적용하지 않는, 이론적으로 정확한 치수(theoretically exact
dimension)에 기하학적 위치에 관한 공차를 부가하였다. 다시 말해서 위치 치수(53, 51)에는 공차를 허용하지 않고 구멍의 중심 위치에 대해서만 공차를 허용하는 것이다. 이 때의 공차 영역은 (다)의 원과 같다.그림 M1-2 (다)에서 정사각형의 대각선 길이와 원의 지름이 0.28mm로 같다. 두 가지 방법 모두 최대로 발생할 수 있는 편차가 같다는 뜻이다. 그러나 원의 면적은 정사각형의 면적보다 해칭된 부분만큼 더 넓다. 즉 치수공차로 제한된 공차 영역보다 기하공차로 제한된 공차 영역이 더 넓다는 의미이다.기하공차는 치수공차만으로 제한할 수 없는 기하학적 형상, 자세, 위치 등을 명확히 규제하고 더 넓은 공차 영역을 확보함으로써, 조립 불능이나 제 기능을 충분히 발휘하지 못하는 문제점을 보완하고 제품의 정밀도와 생산성을 높이는 데 그 목적이 있다.
<그림 M1-2>1. 공차 영역과 데이텀
기하공차에서 사용되는 공차 영역(tolerance zone)과 데이텀(datum)의 뜻은 다음과 같다.
공차 영역: 치수공차에서 공차는 최대 최소 허용 치수 사이의 직선거리를 의미하지만, 기하공차에서 사용하는 공차 영역은 평행한 두 평면, 곡면, 직선 사이의 거리, 원의 내부 영역, 원통의 내부 공간 등을 의미한다.
데이텀: 데이텀이란 서로 관계되는 두 형체(form) 중에서 기준이 되는 것을 말한다. 예를 들어
A와 B 두 직선이 있다고 하면, 'A는 평행하다'라고 하지 않고 'A와 B는 서로 평행하다'라고 한다. 평행이라는 개념은 "어느 하나를 기준으로 같은 평면 위에 있는 두 직선이 만나지 않을 때"로 정의되는 위치 관계이기 때문이다. 이 때 기준이 되는 어느 하나의 직선이 바로 데이텀이다. 따라서 관련되는 형체가 없는, 독립된 형체에 적용하는 기하공차는 데이텀을 사용하지 않는다. 기하공차에서는 가장 정확하다고 가정되는 점, 평면 또는 축선(axis) 등을 데이텀으로 지정하고,
데이텀 식별 기호(datum identification symbol)로 표시한다.
그림 M2-1은 기하공차의 종류와 기호, 데이텀 식별 기호를 나타낸 것이다.
<그림 M2-1>
2. 모양에 관한 공차
모양에 관한 공차(form tolerances)에는 직진도공차, 평면도공차, 진원도공차, 원통도공차, 선의 윤곽도공차, 면의 윤곽도공차 등이 있다. 모양에 관한 공차는 데이텀을 필요로 하지 않는다.
직진도공차(straightness): 평면, 원통의 표면 또는 축선(axis)이 얼마나 정확한 직선이어야
하는지를 정의한다. 평면에 투영되었을 때에는 공차 t만큼 떨어진 두 개의 평행한 직선 사이가 공차 영역이다. 공차가 Øt일 때에는 지름이 공차 t인 원통(cylinder)의 내부가 공차 영역이다.(그림 M2-2-가)
평면도공차(flatness): 얼마나 정확한 평면이어야 하는지를 정의한다. 공차 t만큼 떨어진 두
개의 평행한 평면 사이가 공차 영역이다.(그림 M2-2-나)
진원도공차(roundness, circularity): 얼마나 정확한 원이어야 하는지를 정의한다. 공차 t만큼
떨어진 두 개의 동심원 사이가 대상 평면에서의 공차 영역이다.(그림 M2-2-다)
원통도공차(cylindricity): 진원도공차가 축선에 수직한 단면의 표면을 대상으로 하는 반면, 원통도공차는 원통 전체 표면을 대상으로 한다. 공차 t만큼 떨어진 두 동축(coaxial) 원통 사이가
공차 영역이다.(그림 M2-2-라) 직진도 진원도 평행도공차를 동시에 적용한 것과 같다.
선의 윤곽도공차(profile of a line): 윤곽(profile)은 물체의 외부 형상을 말하며, 직선이나
곡선 또는 원호의 조합일 수도 있다. 직진도공차가 직선에 대한 정의라면 선의 윤곽도공차는 곡선에 대한 정의이다. 공차 영역은 정확한 기하학적 형태(true geometrical form) 위에 그 중심이 있고 지름이 공차 t인 원을 포함하는 두 개의 선 사이 또는 정확한 기하학적 형태 위에 그 중심이 있고 지름이 공차 t인 모든 구(sphere)에 의해 제한되는 구부러진 관 모양의 내부 공간이다.(그림 M2-2-마)
면의 윤곽도공차(profile of a surface): 평면 또는 곡면의 모든 표면이 기준 윤곽에서 벗어나는
범위를 제한한다. 정확한 기하학적 형태를 가진 표면 위에 그 중심이 있고 지름이 공차 t인 구를 포함하는 두 개의 표면사이가 공차 영역이다.(그림 M2-2-바)
<그림 M2-2>
3. 자세에 관한 공차
자세에 관한 공차(orientation tolerances)에는 평행도공차, 직각도공차, 경사도공차 등이 있으며 데이텀을 필요로 한다.
평행도공차(parallelism): 두 개의 평면, 하나의 평면과 중심을 가지는 형체, 두 개의 축선이
서로 얼마나 정확하게 평행이어야 하는가를 정의한다. 두 개의 형체 중 하나가 데이텀이다. 데이텀 선에 평행하고 공차 t만큼 떨어진 두 개의 평행한 직선 사이(평면에 투영되었을 때) 또는 데이텀 평면에 평행하고 공차 t만큼 떨어진 두 개의 평행한 평면 사이가 공차 영역이다.(그림 M2-3-가)
직각도공차(perpendicularity, squareness): 데이텀을 기준으로 평면, 축선이 얼마나 정확한
직각이어야 하는가를 정의한다. 데이텀 평면에 직각이고 지름이 공차 t인 원통의 내부 공간(공차가 Øt일 때) 또는 데이텀 평면에 직각이고 공차 t만큼 떨어진 두 개의 평행한 평면 사이가 공차 영역이다.(그림 M2-3-나)
경사도공차(angularity): 90°를 제외한 임의의 각도를 가지는 표면, 축선, 중간 면을 대상으로
한다. 데이텀 선 또는 평면에 대하여 지정된 각도로 경사지고 공차 t만큼 떨어진 두 개의 평행한 직선 사이가 공차 영역이다.(그림 M2-3-다)
<그림 M2-3>
4. 위치에 관한 공차
위치에 관한 공차(locational tolerances)에는 위치도공차, 동축도공차, 대칭도공차 등이 있으며 데이텀을 필요로 한다.
위치도공차(true position): 다른 형체나 데이텀에 관계된 형체의 지정 위치로부터 점, 선, 평면이 벗어나는 정도를 제한한다. 점(point)에 적용할 때에는 이론적으로 정확한 위치(theoretically exact position)를 중심으로 하는, 지름이 공차 t인 원의 내부가 공차 영역이다. 직선에 적용할 때에는 이론적으로 정확한 위치에 대하여 서로 대칭이고 공차 t만큼 떨어진 두
개의 평행한 직선 사이의 거리가 공차 영역이다.(그림 M2-4-가) 위치도공차는 진직도 평행도
진원도 직각도공차를 포함하는 공차이다.
동축도공차(concentricity): 데이텀의 축선과 동일한 직선 위에 있어야 할 축선이 데이텀
축선으로부터 벗어나는 정도를 제한한다. 점에 적용할 때에는 데이텀 점과 일치하는 중심을 가진,
지름이 공차 t인 원의 내부가 공차 영역이다. 축선에 대하여 적용할 때에는 데이텀 축선과 일치하는 축선을 가진, 지름이 공차 Øt인 원통의 내부가 공차 영역이다.(그림 M2-4-나)
대칭도공차(symmetry): 데이텀 축선 또는 데이텀 중심 평면에 대해서 서로 대칭이어야 할
형체가 대칭 위치로부터 벗어나는 정도를 제한한다. 데이텀 축선이나 데이텀 중심 평면에 대하여 서로 대칭이고 공차 t만큼 떨어진 두 개의 평행한 평면 또는 직선 사이가 공차 영역이다.(그림 M2-4-다)
<그림 M2-4>
5. 흔들림에 관한 공차
흔들림에 관한 공차(run-out tolerances)에는 원주 흔들림공차와 온 흔들림공차가 있다. 데이텀을 필요로 한다.
원주 흔들림공차(circular run-out): 대상 원통을 데이텀 축선을 기준으로 회전했을 때 그
표면이 반지름 방향 또는 축선 방향으로 흔들리는 정도를 제한한다. 반지름 방향(radial)에 적용할 때에는 축선에 직각인 임의의 측정 평면(measuring plane)에서 그 중심이 데이텀 축선과 일치하고 공차 t만큼 떨어진 두 개의 동심원 사이가 공차 영역이다. 축선 방향에 적용할 때에는 반지름 방향의 임의의 위치에서 그 중심이 데이텀 축선과 일치하고 측정 원통(measuring cylinder) 내부에 놓여 있는 공차 t만큼 떨어진 두 개의 원 사이가 공차 영역이다.(그림 M2-5-가)
흔들림 공차는 데이텀을 기준으로 한 진원도 직진도 직각도 동축도 평행도공차를 포함한
공차이다.
온 흔들림공차(total run-out): 원주 흔들림공차가 축선에 수직한 단면의 표면을 대상으로 하는
반면, 온 흔들림공차는 원통의 전체 표면을 대상으로 한다. 반지름 방향에 적용할 때에는 그 축선이 데이텀 축선과 일치하고 공차 t만큼 떨어진 두 개의 동축 원통 사이가 공차 영역이다. 축선 방향에 적용할 때에는 데이텀 축선에 직각이고 공차 t만큼 떨어진 두 개의 평행한 평면 사이가
공차 영역이다.(그림 M2-5-나) 온 흔들림 공차는 데이텀을 기준으로 한 진원도 직진도 직각도
원통도 평행도공차를 포함한 공차이다.
<그림 M2-5>최대 실체 공차 방식과 돌출 공차 영역
최대 실체 공차 방식
최대 실체 공차 방식(maximum material condition, MMC)은 축이나 구멍이 MMS일 때를 조건으로 기하공차를 적용하는 방식이다.
MMS(최대 실체 치수, maximum material size): 허용 한계 치수 내에서 질량이 최대가
되도록 가공했을 때의 실 치수를 말한다. 그림 M2-1-1 (가)의 축은 최대 허용 치수 24.2로 가공했을 때 가장 무겁다 따라서 24.2가 MMS이다. (나)의 부시는 그 구멍을 최소 허용 치수 23.8로 가공했을 때 부시 전체의 무게가 가장 무겁다. 따라서 23.8이 MMS이다. 축의 MMS = 최대 허용 치수(24.2) 구멍(이 있는 물체)의 MMS = 최소 허용 치수(23.8)
실효 치수(virtual size, VS): 구멍과 축이 가장 빡빡하게 결합될 때의 치수이다. 구멍은 실효
치수보다 커야하고, 축은 실효 치수보다 작아야 한다. 그렇지 않으면 조립이 불가능해진다. 실효 치수는 조립되는 부품의 치수공차와 기하공차를 결정하는 기준이 된다. 축의 VS = 구멍의 MMS - 기하공차(23.8-0.1=23.7) 구멍의 VS = 축의 MMS + 기하공차(24.2+0.1=24.3)
최대 실체 공차 방식을 적용하는 기하공차의 공차는 축이나 구멍이 MMS일 때를 기준으로 한다.그림 M2-1-1 (가)의 공차 Ø0.1은 축이 MMS(24.2)일 때 허용되는 직각도공차가 0.1이라는 뜻이다.그렇다면 MMS가 아닐 때에는 직각도공차를 얼마로 해야 할까?
축에 허용되는 기하공차는 축의 실 치수와 구멍의 VS를 기준으로 커지거나 작아진다.
축의 실 치수가 24.2(MMS)일 때 허용되는 직각도공차는 0.1이다.(도면에 지시된 값)
축의 실 치수가 24.0일 때 허용되는 직각도공차는 0.3이다.(24.3-24.0=0.3)
축의 실 치수가 23.8일 때 허용되는 직각도공차는 0.5이다.(24.3-23.8=0.5)
즉, 축의 실 치수가 작아지는 만큼 공차 영역을 더 허용하는 것이다.
구멍에 허용되는 기하공차는 구멍의 실치수와 축의 VS를 기준으로 커지거나 작아진다.
구멍의 실 치수가 23.8(MMS)일 때 허용되는 직각도공차는 0.1이다.(도면에 지시된 값)
구멍의 실 치수가 24.0일 때 허용되는 직각도공차는 0.3이다.(24.0-23.7=0.3)
구멍의 실 치수가 24.2일 때 허용되는 직각도공차는 0.5이다.(24.2-23.7=0.5)
즉, 구멍의 실 치수가 더 크게 가공된다면 구멍이 조금 더 기울어도 조립이 가능하므로 그만큼
공차 영역을 더 허용하는 것이다.
표 M2-1-1은 실 치수와 허용되는 직각도공차와의 관계를 정리한 것이다.
최대 실체 공차 방식은 다음 두 가지 조건을 동시에 만족하는 경우에 적용한다.
두 개 또는 그 이상의 형체가 위치 또는 형상에 관하여 상호관계가 있고, 적어도 하나는 크기
치수를 갖는 형체이어야 한다.
축선이나 중간면을 갖는 형체이어야 하며, 결합되는 부품이어야 한다.
허용 한계 치수 내에서 질량이 최소가 되도록 가공했을 때의 실 치수를 최소 실체 치수(least material size, LMS)라 하고, 축이나 구멍이 LMS일 때를 조건으로 기하공차를 적용하는 방식을 최소 실체 공차 방식(least material condition, LMC)이라 한다.
축 구멍
실 치수 허용되는 직각도공차 실 치수 허용되는 직각도공차
24.2(MMS) Ø0.1 23.8(MMS) Ø0.1
24.1 Ø0.2 23.9 Ø0.2
24.0 Ø0.3 24.0 Ø0.3
23.9 Ø0.4 24.1 Ø0.4
23.8 Ø0.5 24.2 Ø0.5
<표 M2-1-1>
<그림 M2-1-1>
돌출 공차 영역
두 개의 부품이 고정 체결구 방식으로 결합될 때, 두 개의 부품 중심이 동일한 위치도공차 범위 내에서 가공되어도 결합이 안 되는 경우가 생긴다.이런 경우에 돌출 공차 영역(projected tolerance zone) 지정이 필요하며 그림 M2-1-1 (다)와 같이 도시한다. 구멍에 지시된 위치도공차 Ø0.1은 구멍을 기준으로 하는 것이 아니라 구멍으로부터 10mm만큼 더 나온 곳까지를 기준으로 한다는 의미이다. 1. 공차 기입 틀
기하공차는 직사각형의 공차 기입 틀(feature control frame)을 두 칸 또는 여러 칸으로 나누어 다음과 같은 규칙에 따라 기입한다.(그림 M3-1)
공차 기입 틀은 가는 실선으로 그린다.
첫 번째 칸에는 공차 기호를 기입한다.
두 번째 칸에는 공차를 기입한다.
데이텀이 한 개일 때에는 (나)와 같이 세 번째 칸에 데이텀을 기입한다.
두 개의 데이텀이 동시에 참조되는 경우(공통 데이텀)에는 (다)와 같이 기입한다.
두 개 이상의 데이텀(복수 데이텀)에 우선 순위를 지정할 때에는 (라)와 같이 우선 순위가 높은
데이텀을 먼저 기입한다. 우선 순위가 없을 때에는 같은 칸에 나란히 기입한다.
하나의 형체에 여러 개의 기하공차를 지시할 때에는 (마)와 같이 도시한다.
<그림 M3-1>
2. 기하공차 도시 방법
표면거칠기에서는 면의 지시기호를 사용하여 대상 표면을 지시하지만 기하공차에서는 끝에 화살표를 붙인 지시선을 사용하여 대상 형체를 지시한다.(그림 M3-2)
선 또는 면 자체에 기하공차를 적용하는 경우에는 (가)와 같이 외형선 또는 외형선의 연장선(치수 보조선) 위에 지시한다. 치수 보조선 위에 지시할 때에는 치수선과 명백히 다른 위치에서 지시선을 끌어낸다.
대상 형체의 축선 또는 중심 평면에 기하공차를 적용하는 경우에는 (나)와 같이 치수선의
연장선이나 치수선과 같은 위치에 지시한다.
축선 또는 중심 평면이 공통인 여러 형체의 공통 축선 또는 중심 평면에 기하공차를 적용하는
경우에는 (다)와 같이 공통 축선이나 중심 평면을 나타내는 중심선에 지시한다.
<그림 M3-2>
3. 데이텀 도시 방법
데이텀은 다음과 같은 규칙에 따라 도시한다.(그림 M3-3)
선 또는 면 자체가 데이텀인 경우에는 (가)와 같이 외형선 또는 외형선의 연장선(치수 보조선) 위에 도시한다. 치수 보조선 위에 도시할 때에는 치수선과 명백히 다른 위치에 데이텀 삼각기호를 붙인다.
축선 또는 중심 평면이 데이텀인 경우에는 (나)와 같이 치수선과 같은 위치에 도시한다. 치수선의 화살표를 치수 보조선 바깥쪽으로 기입한 경우에는 그 한쪽을 데이텀 삼각기호로 대신한다.
축선 또는 중심 평면이 공통인 두 형체의 공통 축선 또는 중심 평면을 데이텀으로 지정하는
경우에는 (다)와 같이 공통 축선이나 중심 평면을 나타내는 중심선에 도시한다.
<그림 M3-3>기하공차 부가 기호
그림 M3-1-1은 기하공차에 사용되는 여러 가지 부가 기호를 나타낸 것이다.데이텀 식별 기호도 부가 기호 중의 하나이다.
<그림 M3-1-1>기하공차 기입 틀의 크기
기하공차 기입 틀은 그림 M3-2-1과 같이 문자 크기의 8×2배 정도가 좋다.데이텀 식별 기호는 정사각형으로, 데이텀 삼각 기호는 직각이등변삼각형으로 하도록 KS에 규정되어 있다.
<그림 M3-2-1>1. 원주 흔들림공차의 적용 예
그림 M4-1은 캐스터의 축에 원통도공차와 원주 흔들림공차를 적용한 예이다. 캐스터의 바퀴와 억지 끼워맞춤하는 Ø22mm 원통 부분이 원주 흔들림공차에 의해 규제되고 있다.그림 M4-1 (나)는 (가)의 해석이다. 이해하기 쉽도록 공차 영역을 과장되게 그렸다. 캐스터의 축을 데이텀 축선(A-B)을 중심으로 1회전시켰을 때 그 표면이 두 개의 동심원을 벗어날 정도로 흔들리면 안 된다는 의미이다. (나)에서 가상선으로 표시된 두 동심원의 반지름의 차이(0.011)는 공차와 같고 이들 두 개의 동심원으로 만들어지는 도넛(donut)이 공차 영역이다. 두 동심원의 중심은 축의 중심과 같다. 원주 흔들림 공차는 축의 치수와 관계없이 적용된다.
<그림 M4-1>
2. 원통도공차의 적용 예
그림 M4-2는 캐스터의 부시에 원통도공차와 원주 흔들림공차를 적용한 예이다. 원통도공차가 지시된 Ø16mm 구멍은 축과 헐거운 끼워맞춤으로 조립되어 회전운동을 하는 부분이며, 동시에 원주 흔들림공차의 데이텀(C)이다. 원통도공차는 데이텀을 필요로 하지 않는다.그림 M4-2 (나)는 (가)의 해석이다. 이해하기 쉽도록 공차 영역과 구멍의 표면을 과장되게 그렸다. 부시 구멍의 모든 표면이 두 동심원 사이에 들어갈 정도로 정밀한 원통이어야 한다는 의미이다.(나)에서 가상선으로 그려진 두 개의 동심원이 만드는 도넛이 공차 영역이며, 두 동심원의 반지름의 차이가 공차(0.009)와 같다. 두 동심원의 중심은 구멍의 중심과 같다.
원통도공차는 직진도 진원도 평행도공차를 동시에 적용한 것과 같으며, 구멍의 치수와 관계없이
적용된다.
<그림 M4-2>
표 M4-1은 일반적으로 적용하는 기하공차의 공차 영역을 나타낸 것이다.
적용하는 기하공차 정밀 보통 거침 데이텀
모양
직진도공차
0.02/1000 0.05/1000 0.1/1000
필요 없다
0.01 0.05 0.1
Ø0.02 Ø0.05 Ø0.1
평면도공차0.02/100 0.05/100 0.1/100
0.02 0.05 0.1
진원도공차 0.005 0.02 0.05
원통도공차 0.01 0.05 0.1
선의 윤곽도공차 0.05 0.1 0.2
면의 윤곽도공차 0.05 0.1 0.2
자세 평행도공차 0.01 0.05 0.1 필요하다
직각도공차 0.02/100 0.05/100 0.1/100
0.02 0.05 0.1
Ø0.02 Ø0.05 Ø0.05
경사도공차 0.025 0.05 0.1
위치
위치도공차0.02 0.05 0.1
Ø0.02 Ø0.05 Ø0.1
동축도공차 0.01 0.02 0.05
대칭도공차 0.02 0.05 0.1
흔들림 원주 온 흔들림공차 0.01 0.02 0.05
<표 M4-1>M. 기하공차
기하공차는 부품의 기하학적 형상, 자세, 위치 등을 명확히 규제할 목적으로 사용한다.
기하공차는 넓은 공차 영역을 확보함으로써 제품의 정밀도와 생산성을 높인다.
데이텀이란 가장 정확하다고 가정되는 점, 평면 또는 축선 등이다.
모양에 관한 공차에는 직진도공차, 평면도공차, 진원도공차, 원통도공차, 선의 윤곽도공차 및 면의
윤곽도공차가 있다.
자세에 관한 공차에는 평행도공차, 직각도공차 및 경사도공차가 있다.
위치에 관한 공차에는 위치도공차, 동축도공차 및 대칭도공차가 있다.
흔들림에 관한 공차에는 원주 흔들림공차와 온 흔들림공차가 있다.
공차 기입 틀의 첫 번째 칸에는 공차 기호를 기입하고 두 번째 칸에는 공차를 기입한다.
데이텀은 하나 또는 두 개 이상을 참조할 수 있다.
하나의 형체에 여러 개의 기하공차를 적용할 수 있다.
기계재료(materials)는 그림 N1-1과 같이 부품란의 재질 칸에 기계재료 기호로 표시한다.
<그림 N1-1>
KS D(금속부문)에 규정된 기계재료 기호는 그림 N1-2와 같이 일반적으로 세 부분으로 구성되어 있다.
처음 부분: 재질을 나타내는 부분으로 재질의 영어 표기 머리글자나 원소 기호를 사용한다.
중간 부분: 규격, 제품명, 형상별 종류나 용도를 나타내는 부분으로 영어 표기의 머리글자를
사용한다.
끝 부분: 재질의 종류 번호, 최저 인장 강도를 숫자나 알파벳으로 표시한다. 기계재료 기호 끝
부분에 제조 방법, 모양, 열처리 상황 등을 덧붙여 표시할 때도 있다.
<그림 N1-2>기계재료 기호
제 1위 문자(재질)
기호 재질 기호 재질
Al 알루미늄(aluminum) F 철(ferrum)
AlBr 알루미늄 청동(aluminum bronze) MS 연강(mild steel)
Br 청동(bronze) NiCu 니켈-구리 합금(nickel-copper alloy)
Bs 황동(brass) PB 인청동(phosphor bronze)
Cu 구리 또는 구리 합금(copper) S 강(steel)
HBs 고강도 황동(high strength brass) SM 기계 구조용강(machine structure steel)
HMn 고망간(high manganese) WM 화이트 메탈(white metal)
<표 N1-1-1>
제 2위 문자(규격, 제품명, 형상별 종류, 용도 등)
기호 규격, 제품명, 형상, 용도 기호 규격, 제품명, 형상, 용도
B 봉(bar) MC 가단 주철품
(malleable iron casting)
BC 청동 주물(bronze casting) NC 니켈 크롬강
(nickel chromium)
BsC 황동 주물(brass casting) NCM 니켈 크롬 몰리브덴강
(nickel chromium molybdenum)
C 주조품(casting) P 판
(plate)
CD 구상 흑연 주철(ductile cast iron) PS 일반 구조용 관
(tube for general structure)
CP냉간 압연 연강판(cold-rolled mild steel plate)
PW 피아노선(piano wire rods)
Cr 크롬강(chromium) S 일반 구조용 압연재
(rolled steel for general structure)
CS 냉간 압연 강대(cold-reduced carbon strip) SW 강선
(steel wire)
DC 다이캐스팅(die casting) T 관
(tube)
F 단조품(forging) TB 고탄소 크롬 베어링 관
(high carbon chromium bearing steels)
G 고압 가스 용기(gas cylinder) TC 탄소 공구강
(carbon tool steel)
HP열간 압연 연강판(hot-rolled mild steel plates)
TKM기계 구조용 탄소 강관(carbon steel tubes for machine structural purposes)
HR 열간 압연(hot-rolled) THG 고압 가스 용기용 이음매 없는 강관
(seamless steel tube for gas cylinder)
HS 열간 압연 강대(hot-rolled strip) W 선
(wire)
K 공구강(tool steel) WR 선재
(wire rod)
KH 고속도 공구강(high speed tool steels) WS 용접 구조용 압연강
(rolled steels for welded structure)
<표 N1-1-2>
제 3위 문자(재질 종류 번호, 최저 인장 강도, 탄소 함량 등)
기호 의미 보기 기호 의미 보기
1 1종 SHP 1 5A 5종 A SPS 5A
2 2종 SHP 2 34 최저 인장 강도 또는 항복점 WMC 34
A A종 SWS 41A C 탄소 함량(0.10∼0.15%) SM 12C
B B종 SWS 41B
<표 N1-1-3>
제 4위 문자(조질, 표면 마무리, 열처리 등)
구분 기호 의미 구분 기호 의미
조질도
A 풀림(annealing)한 상태
열처리
N 불림(normalizing)
H 경질(hard) Q 담금질(quenching), 뜨임(tempering)
1/2H 1/2 경질 SR 시험편에만 불림
1/4H 1/4 경질 TN 시험편에 용접 후 열처리
1/8H 1/8 경질
기타
CF 원심 주조(centrifugal casting) 주강관
S 표준 조질(standard refining) K 킬드강(killed steel)
표면
D 무광택 마무리(dull finishing) CR 제어 압연 강관(controlled rolling steel
plate)
B 광택 마무리(bright finishing) R 압연한 그대로의 강관
<표 N1-1-4>
제 5위 문자(제품 형상)
기호 제품 형상 기호 제품 형상 기호 제품 형상
P 강판 각재 평강
둥근강 6각강 I 형강
파이프 8각강 채널(channel)
<표 N1-1-5>
<그림 N1-1-1>1. 강의 열처리
강은 가열(heating)과 냉각(cooling)을 어떻게 하는가에 따라 여러 가지 기계적, 물리적 성질을 가지게 할 수 있다. 이것을 열처리(heat treatment)라고 한다.
풀림(annealing): 강을 연하게 하거나 전성 및 연성을 높이기 위하여 약 550℃까지 가열한 후
가열 노(furnace) 내에서 천천히 식히는 열처리이다.
불림(normalizing): 강을 표준상태로 하기 위한 열처리이며 조직을 균일하게 하고 기계적
성질을 향상시킨다. 강을 약 550℃까지 가열한 후 공기 중에서 냉각시킨다.
담금질(quenching): 강을 강하게 하거나 경도를 높이기 위하여 약 550℃까지 가열한 다음 물
또는 기름 등에 넣어서 급랭시키는 조작이다.
뜨임(tempering): 내부 응력을 제거하고 인성을 개선하기 위하여 담금질한 소재를 다시 가열한
다음 냉각시키는 열처리이다. 담금질한 강은 반드시 뜨임 한 다음에 사용해야 한다.
강의 표면 경화(surface hardening): 표면만을 단단하게 하고 내부는 강인한 성질을 가지도록
하는 열처리이다. 다음과 같은 방법이 있다.
화염 경화법(flame hardening): 산소-아세틸렌가스 불꽃을 사용하여 강의 표면을 담금질
온도로 가열한 다음 급랭시켜 재료의 표면만을 담금질하는 방법이다.
고주파 경화법(induction hardening): 고주파 전류를 이용하여 일정한 두께의 표면만을
가열한 후 급랭시키는 방법으로, 기어 또는 복잡한 모양의 부품들을 부분적으로 경화시킬 수 있으며 주로 대량생산에 많이 쓰인다.
침탄 담금질법(carbonizing): 제품의 표면에 탄소를 침투시켜 탄소량을 높이는 침탄 처리를
한 다음 담금질하여 표면을 경화시키는 방법이다. 침탄에는 목탄, 코크스(coke)를 사용한 고체 침탄법과 메탄가스 또는 프로판가스를 사용한 가스 침탄법이 있다.
질화법(nitriding): 강을 암모니아 가스 중에서 고온으로 장시간 가열하면 질소와 철이
화합하여 표면이 매우 단단한 질화층이 생긴다.
2. 기계재료의 경도 시험
기계재료의 기계적 성질을 알아보기 위한 시험에는 인장 시험(tensile test), 경도 시험(hardness test), 충격 시험(impact test) 등이 있으며, 경도 시험에는 다음과 같은 종류가 있다.
브리넬 경도(HB, Brinell hardness): 일정한 크기의 강구(steel ball)를 사용하여 일정한
하중으로 시험편을 눌러, 이 때 생긴 자국의 넓이로 하중을 나눈 값으로 경도를 나타낸다.
비커스 경도(HV, Vicker's hardness): 브리넬 경도와 같은 원리이지만 강구 대신 다이아몬드
사각뿔을 사용하며, 매우 단단한 강 또는 정밀가공 부품, 얇은 판 등을 시험하는 데 사용된다.
록웰 경도(HR, Rockwell hardness): 단단한 재료에는 다이아몬드 원뿔을, 연한 재료에는
강구를 사용한다. 일정한 하중으로 눌러 자국의 깊이로 경도를 구한다. 시험기의 계기에서 경도를 직접 읽을 수 있다. 측정이 비교적 간단하므로 소재와 제품 등을 시험하는데 사용된다. 도면에 HRC로 표시된 것은 록웰 경도 C 스케일(scale)이라는 뜻이다.
쇼어 경도(HS, Shore hardness): 끝에 다이아몬드 구를 붙인 추를 일정한 높이에서
떨어뜨렸을 때, 그 튀어 오르는 높이에 따라 경도를 정하는 것이며 보통 여러 번의 평균값으로 정한다.
3. 열처리 표시 방법
도면에 기계재료의 열처리를 표시할 때에는 다음과 같이 한다.
부품 전체에 열처리를 할 때에는 그림 N2-1 ④번 부품과 같이 부품 번호 아래에 표시한다.
부품의 표면 일부분에 열처리를 할 때에는 ②번 부품과 같이 열처리할 부분을 굵은 1점
쇄선으로 표시하고 주(note)란에 열처리 방법을 기입한다.
<그림 N2-1>기계재료는 크게 금속 재료와 비금속 재료로 분류한다.
금속 재료(metals)
철금속 재료(ferrous metals)
비철금속 재료(nonferrous metals): 구리와 구리 합금, 알루미늄과 알루미늄 합금, 마그네슘과 마그네슘 합금, 베어링 합금
비금속 재료(nonmetals): 합성수지, 다이아몬드, 내화 재료, 보온 재료, 윤활 재료, 절삭재, 목재 시멘트, 도료
철금속 재료는 탄소 함유량에 따라 순철, 강, 주철 세 가지로 분류한다.
순철(pure iron): 탄소 함유량이 0.02% 이하이며 변압기의 철심 등과 같은 자성체로 쓰인다.
강(steel): 탄소 함유량이 2.11% 이하이며 주로 기계의 주요 부품 재료로 사용된다.
주철(cast iron): 탄소 함유량이 2.11% 이상이며 기계의 몸체 주조용으로 많이 쓰인다.
강는 다시 탄소강과 합금강으로 분류된다.
탄소강(carbon steel): 철, 탄소 외에 약간의 규소, 망간, 인, 황 등의 원소가 함유된 강이다.
합금강(alloy steel): 탄소강에 니켈, 크롬, 망간, 규소, 몰리브덴, 텅스텐, 바나듐 등의 원소를 1종 이상 첨가시켜 특수한 기계적 성질을 가지도록 한 것이다. 기계 구조용, 공구용, 내식·내열용, 특수용 합금강이 있다. 특히 주조에 쓰이는 강을 주강(cast steel)이라 하고 그 제품을 주강품(steel castings)이라 한다.
기계재료 금속재료 철금속재료 순철(C < 0.02)
강(C < 2.11) 탄소강
비금속재료 비철금속재료 주철(C > 2.11) 합금강
주철은 파단면의 색깔에 따라 백주철(white cast iron), 회주철(grey cast iron), 반주철(mottled cast iron)로 나누며, 구성 성분에 따라 보통 주철, 고급 주철, 합금 주철로 분류된다.주철은 강보다 용융점이 낮아서 모양이 복잡한 형상이더라도 주조하기가 쉽고, 또 값이 싸므로 일반 기계재료로 널리 사용되고 있으나, 취성(brittleness)이 있고 단련이 안 되는 것이 결점이다.
보통 주철(common grade cast iron): 대표적인 회주철이다. 강도나 불순물의 양을 엄밀하게
제한하지 않는 주철을 말하는데, 기계 가공성이 좋고 값이 싼 것이 특징이다.
고급 주철(high grade cast iron): 인장 강도를 크게 한 주철이다. 특히 회주철의 재질을
개선한 미하나이트 주철(meehanite cast iron)은 브레이크 실린더, 기어 등의 기계 부품에 사용한다.
합금 주철(alloy cast iron): 주철의 여러 가지 성질을 향상시키기 위하여 특정한 합금 원소를
넣은 주철이다.주철은 이 외에도 가단주철(malleable cast iron), 구상 흑연 주철(spheroidal graphite cast iron), 칠드 주철(chilled cast iron) 등 많은 종류가 있다.
표 N3-1은 일반 기계의 주요 부품용 기계재료를 나타낸 것이다.
주요 부품 사용 조건 기계재료
몸체
두께가 비교적 얇은 경우 GC200
두께가 비교적 두꺼운 경우 GC300
압력, 온도 조건이 가혹한 경우 GCD, SC, SF
내식성이 요구될 때 STS304, 회주철품
축작은 축 SM45C
큰 축 SC60, SCM445, SMn3
베어링
구름베어링, 롤러베어링 STB2, STB3
차량용, 압연기용, 충격하중이 있을 때 SNCM220, SNCM420
내식용 STS420J2, STS440C
제트엔진 등의 고온용 SKH51
기어
강력 기어SCr440, SCM440, SNCM630SCr420, SCM420, SNCM616
중력 기어 SM45C(담금질 후 템퍼링, 고주파 담금질)
대형 기어LMnSC2, MnCrSC2GC250, GC300, GCD45
지그, 게이지 치수정밀도, 내마모성이 필요할 때 STS3, STS31, STD11, STD2
캠
강도가 문제되지 않는 곳 주철품
강도나 내마모성이 필요한 경우 강재
습기가 많은 곳에서 사용할 때 침탄 담금질, 고주파 담금질 후 러핑
<표 N3-1>N. 기계재료
KS D(금속부문)에 규정된 기계재료 기호는 세 부분으로 구성되어 있다.
처음 부분은 재질을 나타낸다.
중간 부분은 규격, 제품명, 형상별 종류나 용도를 나타낸다.
끝 부분은 재질의 종류 번호 또는 최저 인장 강도 등을 나타낸다.
강의 열처리에는 풀림, 불림, 담금질, 뜨임, 표면 경화 등이 있다.
강의 표면 경화는 표면만을 단단하게 하고 내부는 강인한 성질을 가지게 하는 것으로, 화염
경화법 고주파 경화법, 침탄 담금질법, 질화법 등이 있다.
기계재료의 경도를 표시하는 방법은 브리넬 경도(HB), 비커스 경도(HV), 록웰 경도(HR), 쇼어
경도(HS) 등이 있다.
부품의 표면 일부분에 열처리한다는 것을 도시할 때에는 열처리할 부분을 굵은 1점 쇄선으로
표시하고 주(note)란에 그 방법을 기입한다.
강은 탄소 함유량이 2.11% 이하이며 탄소강, 합금강으로 분류한다.
주철은 탄소 함유량이 2.11% 이상이며 강보다 용융점이 낮아서 모양이 복잡한 형상이더라도
주조하기가 쉽고, 또 값이 싸므로 일반 기계 재료로 널리 사용되고 있으나 취성이 있다.
주철은 파단면의 색깔에 따라 백주철, 회주철, 반주철로 나누며, 구성 성분에 따라 보통 주철, 고급 주철, 합금 주철 등으로 분류한다.
