2. 공차 - (2.3) 구멍과 축의 끼워맞춤 [끼워맞춤(FIT)의 종류, 권장되는 끼워맞춤 영역]

지난 포스팅에선 구멍과 축의 공차역이란 무엇이며,

끼워맞춤 공차를 해석하는 방법에 대하여 알아보았다.

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2. 공차 - (2.2) 구멍과 축의 끼워맞춤 [공차역, 기초가 되는 치수 허용차]

 

이번 포스팅에서도 역시 구멍과 축의 끼워맞춤에 대해 알아볼 것이며,

금번 포스팅에선 아래 항목 중, 5, 6번 항목에 대해 알아본다.
 

1. IT공차의 정의 및 표기형식

2. IT공차의 의미와 예시

3. 구멍과 축의 공차역

4. 공차의 해석과 기초가 되는 치수 허용차

5. 끼워 맞춤 방식

6. 권장되는 끼워맞춤 영역

 

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1. 구멍과 축의 끼워 맞춤 방식

 

- 구멍과 축의 끼워 맞춤 방식은 두 부품의 공차역, IT정밀도 공차의 조합에 따라 결정된다.

- 끼워 맞춤 방식은 죔새, 틈새 존재 여부에 따라 3가지가 존재하며, 아래와 같다.

 

A. 죔새, 틈새에 따른 끼워맞춤 분류

 

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1) 헐거운 끼워맞춤 (Clearance Fit)

- 항상 틈새*가 생기는 끼워맞춤. 즉, 구멍이 축보다 큰 끼워맞춤.

* 틈새 : 구멍이 축보다 커서 헐겁게 끼워 맞추어질 때 발생하는 치수차

- 최소틈새 = 구멍 최소 치수 – 축 최대 치수

- 최대틈새 = 구멍 최대 치수 – 축 최소 치수

 

 

2) 억지 끼워맞춤 (Interference Fit)

- 항상 죔새**가 생기는 끼워맞춤. 즉, 구멍이 축보다 작은 끼워맞춤.

** 죔새 : 구멍이 축보다 작아서 억지로 끼워 맞추어질 때 발생하는 치수차

- 최소죔새 = 구멍 최대 치수 – 축 최소 치수

- 최대죔새 = 구멍 최소 치수 – 축 최대 치수

 

- 억지 끼워맞출 시 구멍-축 사이에 발생하는 간섭에 의해 응력이 발생하게 되며, 이에 대한 충분한 고려가 필요

 

- 억지 끼워맞춤의 방식은 아래와 같이 3가지가 존재한다.

2.1) 외력을 가해 끼워맞춤

- 죔새가 크지 않거나, 소형 물체인 경우 망치/프레스로 외력을 가해 끼워맞춘다.

- 외력을 가할 시 물체가 파손되지 않도록 주의가 필요하다.

 

2.2) 수축 결합 끼워맞춤

- 드라이 아이스, 액체 질소 등을 사용하여 축(내측부품)을 수축시켜서 끼워맞춘다.

 

2.3) 팽창 결합 끼워맞춤

- 외측 부품에 열을 가하여 팽창시켜서 끼워맞춘다.

- 열변형을 최소화하기 위해 온도를 고르게, 서서히 높여야 한다. 

 

3) 중간 끼워맞춤 (Slide Fit)

- 구멍과 축의 실제 가공치수에 따라 틈새가 생길 수도, 죔새가 생길 수도 있는 끼워맞춤

 

 

B. 기준 설정에 따른 끼워맞춤

 

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- 구멍 또는 축 중 어느 하나의 공차등급, 공차역을 정하여 기준으로 설정하는 방식

- 정해진 기준과 원하는 끼워맞춤 방식(억지/헐거운)을 고려하여 다른 하나의 공차등급, 공차역을 결정한다.

 

1) 구멍 기준 끼워맞춤

- 구멍의 공차역을 H(H5~H10)로 정하고 필요한 죔새/틈새에 따라 축의 공차역을 정하는 방식

- 구멍의 아래치수 허용차가 0인 끼워맞춤 방식

 

2) 축 기준 끼워맞춤

- 축의 공차역을 h(h4~h9)로 정하고 필요한 죔새/틈새에 따라 구멍의 공차역을 정하는 방식

- 축의 위치수 허용차가 0인 끼워맞춤 방식

 

3) 끼워맞춤 방식의 선택

- 구멍보다 축의 가공이 더 용이하므로 구멍의 크기를 기준으로 하여 축의 끼워맞춤 정밀도를 조절하는 것이 경제적이다.

 

 

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2. 권장되는 끼워맞춤 영역

 

A. 권장되는 끼워맞춤 영역의 필요성

 

- IT공차등급(20or18개)과 공차역(28개)의 가짓수를 조합하면,

하나의 가공물에 대해 560(or504, 20(or18) x 28)가지의 공차 선택이 가능하다.

 - 그에 따라 구멍과 축의 조합은 313,600(560x560)가지 또는 254,016(504x504)가지가 존재하게 된다.

- 이렇게 많은 가짓수는 불필요한 도구/측정장비 사용이 필요함을 의미하며 이것은 제품 원가 상승을 초래할 수 있다.

- 반대로 권장되는 끼워맞춤 영역을 지정하여 사용한다면, 가공 및 측정의 경우의 수를 줄여 원가경쟁력을 갖출 수 있다.

 

B. 권장되는 끼워맞춤 영역의 예시

 

1) 구멍기준식 끼워맞춤의 권장되는 끼워맞춤 영역 (조합)

- 구멍의 공차역/공차등급을 H5~H10로 지정하여 원하는 끼워맞춤 방식에 따라 축의 공차역/공차등급이 권장된다.

2) 축기준식 끼워맞춤의 권장되는 끼워맞춤 영역 (조합)

- 축의 공차역/공차등급을 h5~h9로 지정하여 원하는 끼워맞춤 방식에 따라 구멍의 공차역/공차등급이 권장된다.

 

C. 관련 KS규격

- KS B ISO 286-1 

 

위 글은 기업의 구매, 영업, 설계 담당자에게 도움을 드리기 위한 참조용 글입니다.

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