도면에 20H7이라고 쓰여 있으면 20mm를 기준으로 하는 구멍의 공차 기호를 읽어야 합니다. 20만 보고 완성 치수를 하나로 정할 수는 없어요. H7에 해당하는 위·아래 편차를 찾아야 허용되는 구간이 나옵니다.
더 작은 글씨로 적힌 공차표의 단위도 봐야 합니다. 기준치수는 mm인데 편차는 μm로 제시된 표가 있어요. 표에서 찾은 21을 20mm에 그대로 더하면 단위가 섞입니다.
공개 표에서 같은 기준치수 구간을 찾습니다
미스미의 「상용하는 접합 치수 공차」 자료에는 구멍 표와 축 표가 따로 있습니다. 이 자료의 20mm에 해당하는 행에서 H7 구멍의 위 편차는 +21μm, 아래 편차는 0μm입니다. g6 축은 위 편차 −7μm, 아래 편차 −20μm로 제시되어 있어요.1
이 자료는 JIS B0401의 해당 판에서 발췌한 기술자료입니다. 여기서는 그 표를 읽어 계산하는 예로 사용합니다. 표의 원래 행·기호·단위를 확인하지 않고 어떤 지름에도 같은 편차를 쓰면 안 됩니다.
20H7 구멍
위 편차 +21μm = +0.021mm
아래 편차 0μm = 0mm
허용 치수: 20.000mm 이상 20.021mm 이하
20g6 축
위 편차 −7μm = −0.007mm
아래 편차 −20μm = −0.020mm
허용 치수: 19.980mm 이상 19.993mm 이하
끝값은 기준치수에 각각의 편차를 더한 결과입니다. 구멍의 공차 폭은 0.021mm이고 축의 공차 폭은 0.013mm예요. 공차 폭은 최대 허용 치수에서 최소 허용 치수를 빼므로 둘 다 양수입니다.
위 편차가 양수, 아래 편차가 음수라는 규칙은 없습니다. g6의 두 편차는 모두 음수였어요. ‘위’와 ‘아래’는 기준치수보다 큰지 작은지가 아니라 허용구간의 어느 끝인지를 말합니다.
가장 빡빡한 조합과 가장 헐거운 조합
구멍과 축이 각각 허용구간 안에서 만들어진다면, 틈이 가장 작을 때는 가장 작은 구멍과 가장 큰 축이 만납니다.
최소 지름 차 = 20.000 − 19.993 = 0.007mm
최대 지름 차 = 20.021 − 19.980 = 0.041mm
최대 틈새에서는 구멍 쪽의 큰 끝값과 축 쪽의 작은 끝값을 썼어요. 앞뒤 조합을 바꾸어 빼면 ‘가장 좁음’과 ‘가장 넓음’이라는 질문에 맞지 않는 값이 나옵니다.
이 조합은 가장 작은 구멍도 가장 큰 축보다 큽니다. 표의 허용 치수만 놓고 보면 지름 차가 계속 양수예요. 조립할 때 어떤 부품이 서로 만났는지 몰라도 최소 지름 차는 남습니다.
축의 공차 폭 0.013mm와 구멍의 공차 폭 0.021mm를 더하면 0.034mm입니다. 이것은 위에서 구한 최대 지름 차와 최소 지름 차의 차이와 같아요. 0.041 − 0.007 = 0.034mm죠. 공차 폭의 합을 ‘틈새’ 하나로 답했다면 허용되는 틈새 구간의 폭을 구한 것입니다.
또 한 가지, 여기서 계산한 값은 지름의 차이입니다. 같은 중심을 가진 원형 구멍과 축에서 한쪽 반지름 방향의 틈을 묻는다면 이 지름 차의 절반이 됩니다. 도면에서 어느 방향의 치수를 묻는지에 따라 답의 이름도 달라져요.
편차 숫자로 주어진 도면은 바로 읽을 수 있어요
H7·g6처럼 기호를 주면 먼저 표에서 편차를 찾아야 합니다. 반면 기준치수와 위·아래 편차가 숫자로 적혀 있다면 그 단계가 이미 끝나 있어요.
예를 들어 기준치수 20mm에 +0.03mm와 −0.01mm를 준 연습 도면은 19.99mm 이상 20.03mm 이하를 허용합니다. 이것을 20H7의 실제 규격값으로 외우면 앞에서 확인한 표와 달라집니다. 편차 계산을 설명하려고 둔 수치와 공차 기호에 대응하는 표의 수치를 구별해야 해요.
기호를 읽은 뒤의 계산은 같습니다. 양 끝값을 구하고, 조합할 때 어느 끝값이 최소·최대 차이를 만드는지 고릅니다. H라는 글자만 알아도 구멍이 얼마나 큰지 정할 수는 없고, 숫자 등급만 알아도 기준치수 구간을 생략할 수는 없습니다.
실제 제작·조립에서는 표의 치수공차 외에 형상, 표면과 온도 조건 등을 함께 다룹니다. 이 계산이 맡는 범위는 주어진 치수 구간에서 가능한 지름 차예요. 도면의 측정값이 기준치수에서 조금 벗어났다는 이유만으로 불량이라고 판정하거나, 기준치수가 같다는 이유만으로 조립 상태를 단정할 수 없다는 점까지는 이 숫자만으로 확인할 수 있습니다.