키 및 키 홈 해설

이 해설은 본체에 규정한 사항, 참고에 기재한 사항 및 이것들과 관련한 사항을 설명하는 것으로
규격의 일부는 아니다.

1. 지금까지의 개정경위

키 및 키 홈 관계의 규격에는 1965년에 KS B 1311 (묻힘 키 및 키 홈), KS B 1312(반달 키 및 키 홈),
KS B 1313(미끄럼 키 및 키 홈)이 제정되었다.
1984년에 KS B 1311 및 KS B 1313은 ISO 규격을 가능한 한 도입하여 2.에 나타내는 대폭적인 개정이
이루어져 KS B 1312는 적용 범위와 재료, 품질의 항에 대하여 소폭의 개정이 이루어졌다.
또한 국제 단위계(SI)가 채용되어 SI 에 따른 단위 및 수치가 { } 를 붙여 참고로 병기됨과 함께,
KS B 0001(기계제도)의 개정을 기초로 한 도면의 수정이 이루어졌다.

2. 1984년의 ISO 도입에 따른 개정

주된 개정점은 다음과 같다.

2.1 ISO 도입의 범위

ISO 를 가능한 한 도입하였다. 여기에서 ISO 란 평행 키 및 미끄럼 키에 대해서는
ISO R 773 (Rectangular or square parallel keys and their corresponding keyways),
경사 키에 대해서는
ISO R 774 (Taper keys with or without gib head and their corresponding keyways)이다.

2.2 호칭 치수의 개정

2.2.1 호칭치수가 작은 것(키 나비 b 가 50mm 미만인 것)에서 ISO 에 없는 것은 잠정처치로서 괄호를 붙여서 남겼다. 새로 기계를 설계하는 경우는 이것들을 사용하지 않는 것이 바람직하다.

2.2.2 호칭치수가 작은 것으로 높이 h 만을 개정하면 ISO 에 맞는 것은 높이만을 개정하였다.

2.2.3 호칭 치수가 큰 것(키 나비 b가 50mm 이상인 것)은 전면적으로 ISO 값으로 개정하였다.

2.3. 치수 허용차의 개정

각 부의 치수 허용차는 ISO 값을 채용하였다.
다만 경사 키의 호칭 치수에 괄호를 붙인 것의 t1, 및 t2 의 허용차는 종전대로 하였다.

2.4 키홈의 종류

ISO 에서는 평행 키의 종류는 단일로 키홈의 치수 허용차에 따라 close keys, normal keys 및 free keys 의 3종류로 분류되어 있지만 이 규격과 ISO 와의 관계는 다음과 같다.
정밀급 -> Closed keys
보통급 -> normal keys
미끄럼 키 -> free keys

2.5 키의 끝부 모양

사용상의 편리함에서 ISO 에 없는 것도 종전대로 남겼다.

2.6 미끄럼 키의 고정나사

ISO 는 심의 과정에 있지만 그 안의 값을 채용하였다. 또한 위트나사는 KS 에서 폐지 되었으므로 고정나사에서 삭제하였다.

3. 이번(1999년) 개정의 취지 및 주된 개정점

3.1. 개정의 취지

ISO 를 도입한 개정규격에 대하여

1. a) 평행 키의 축 방향의 끼워 맞춤의 허용차가 너무 크고, 또한 정밀급, 보통급 모두 중간 끼움으로 선택 끼워 맞춤을 요하므로 사용상 불편하다.
2. b) 공차가 같은 9급이지만 정밀급, 보통급이라는 분류방식은 이상하다.
3. c) 평행 키의 높이 방향의 틈새가 너무 크므로 측압에 대하여 키가 구르는 경향이 커진다.
4. d) 경사 키의 축 및 허브의 키 홈 깊이의 허용차가 너무 크므로 키의 축 방향의 이동량이 크고 긴 키를 준비하여야 한다.
5. e) 키 치수가 큰 쪽으로 높이가 나비에 대하여 낮으므로 면압에 대하여 불안이 있다.
   그래서 이번 개정 시에 키의 사용 실태를 파악하기 위하여 현행 키 관계규격의 사용 상황,
   문제점 등에 대하여 관련 단체, 업체 등을 대상으로 실태 조사를 실시하였다.
   이 결과 현행 규격은 상당히 보급, 침투하고 있고(약 80%가 현행 KS 도 좋다는 회답), 일부의 사용자가 필요에 따라 사내 규격 또는 개별적으로 메이커와 계약을 맺는 등에 의해 대응하고 있다는 것, 또한 키 본문은 90% 이상이 키 전업 메이커 또는 하청으로 조달하고 있다는 것들을 알았다. 이상의 것으로 규격의 통일, 간략화(메이커 쪽에 자유도를 갖게 하여 제품의 다양화에 대응할 수 있는 것) 키가 KS 지정 상품이라는 것 등을 고려하여 다음과 같은 개정을 하였다.
   

3.2. 주된 개정점

이번의 주된 개정점은 다음과 같다

1. a) 키 관계의 3 규격을 키 및 키홈으로 하나의 규격으로 통합하였다.
   
2. b) 반달 키를 2 에 준하여 ISO3912 (Woodruff keys and keyways)에 일치시켰다.
   
3. c) 키와 키홈을 분리하여 규정하였다.
   
4. d) 키의 종류에 기호를 만들었다.
   
5. e) 키와 축 허브와의 관계 항을 만들어서 이것들의 결합의 형식을 활동형, 보통형, 조임형으로
   나누고 “미끄럼 키” 및 평행 키의 정밀급, 보통급의 호칭방법을 그만두었다.
   
6. f) 기하 편차의 구정을 도입하고, 또한 다듬질 기호를 표면 지시 기호로 변경하였다.
   
7. g) 인장강도, 표면 거칠기의 측정에 대하여 규정하였다.
   
8. h) 표시(포장에 대한)의 항을 만들었다.
   
9. i) 키의 모떼기는 c 는 둥글기, r 이어도 좋도록 하였다.
   
10. j) 평행 키는 표면 거칠기 기하 편차의 규정을 만족하면 드로잉재 그대로여도 좋도록 하였다.
    
11. k) 경사 키의 길이, 홈의 허용차의 일부를 변경하였다.
    
12. l) 국제 단위계에 의한 단위 및 수치는 제 3 단계를 도입하였다.
    

4.규격의 내용에 대한 설명

4.1. 적용범위

키의 명칭은 관용되고 있는 평행 키, 경사 키 및 반달 키의 3 종류로 하고 묻힘 키의 명칭을
삭제하였다. 또한 키의 재료는 강제로 한하였다.

4.2. 종류 및 기호

키의 종류는 이것을 모양에서 보면 정사각형 또는 직사각형의 네모 형 단면을 가진 것과 반달 모양의
파인 것이 있고, 전자에는 상하의 면이 평행인 것과 윗면에 경사를 준 것이 있다.
이것들은 다시 나사용 구멍 없는 평행 키(Parallel Keys, P),
나사용 구멍부착 평행 키 (Parallel Sliding keys, PS), 머리 없는 경사 키(Taper keys, T),
머리 붙이 경사 키 (Taper key with Gib head, TG), 둥근 바닥 반달 키(Woodruff keys A type, WA),
납작 바닥 반달 키(Woodruff keys B type, WB)로 구분된다.
반달 키의 둥근 바닥은 선반에 의한 절삭가공, 납작 바닥은 프레스에 의한 블랭킹 가공 등에 의한
것으로서 각각 제작에서의 가공법을 상정하여 규정한 것이다.

4.3. 키의 끝 부

끝 부의 모양으로서 한쪽 뾰족과 양쪽 뾰족이 도시되어 있었지만, 이것들의 사용은 현실적으로는
1%도 되지 않으므로 비고에 큰 모떼기(전 규격에서는 c = 0.4b)로 하여도 좋다” 로 규정하는데 머물렀다.

4.4. 품질과 강도

이 규격에서는 재료를 지정하지 않고 그 기계적 성질만을 정하였지만 일반적으로 사용되고 있는 것은 KS D 3752(기계 구조용 탄소 강재)의 S42C 또는 S55C가 이용되고 있다.
그리고 3.3의 (10) 참조

4.5 사용 조건 및 사용 방법

활동형은 축 위를 허브가 축 방향으로 움직일 때에 사용하고 앞의 미끄럼 키이다.
키는 고정나사로 축에 고정한다.
보통형은 미리 키를 축의 키홈에 끼워 놓고 허브를 끼우는 것으로 앞의 보통급이다.
조임형은 미리 키를 키홈에 단단히 끼워 놓고 허브를 조이는 것 (앞의 정밀급)과 허브를 축에 끼워 놓고, 경사 키를 박는 것으로 구별된다.(해설 표4 및 해설 그림 2 참조)

평행 키와 경사 키의 크기와 그 적응하는 축 지름은 키에 작용하는 힘에 의해 정하여야 한다.
참고로 나타낸 적응하는 축 지름은 보통으로 사용되는 표준적인 범위를 나타낸 것으로 이 경우는
허브 쪽의 키홈의 측면에서 키 높이의 약 1/2 이 닿게 되는데 만약, 이것보다 작은 호칭 치수의
키를 사용하면, 허브 쪽의 키 홈의 측면에 닿는 부분은 키 높이의 1/2 이하가 될 염려가 있으므로
그런 경우는 키 측면의 면압을 계산해 볼 필요가 있다.

이 규격에서는 경사 키 및 머리 붙이 경사 키를 중요한 기계부분에 사용하는 경우를 목표로 하여
허브의 키홈에 경사를 주는 것이 좋다고 규정하였다.
키의 경사와 허브의 키홈의 경사를 충분히 맞추려면 보통 갈아 맞춤이 필요하고 이 경우는 미리 키에
갈아 맞춤 여유를 두어야 한다. 그러나 일반적으로는 홈에 경사를 주지 않는 예도 많다.

반달 키에서 이 규격의 참고로 다룬 키의 전단 단면적은 해설 그림 1과 같이 b X S 로 계산하였다.
또한 적용하는 축 지름 d 는 키홈의 최대 깊이와 축 지름의 비 및 키나 축의 강도 등을 참고로 하여 구한 것이다.

5. 측정

이 규격에서는 키에 관해서는 인장 강도, 표면 거칠기, 나비, 높이, 경사 및 진공도, 키홈에 관해서는
나비 및 깊이에 대하여 측정하도록 하고 있다.

키 홈의 깊이 t1, 및 t2 는 직접 측정하여도 좋지만, (d – t1) 이나 (d + t2)의 허용차는 각각 t1, t2 의
허용차를 적용한다.

다만 여기에서 말하는 d 가 실치수를 취할지 호칭치수를 취할지는 규격에 명시되어 있지 않지만,
필요한 경우에는 사내 규격에서 정해 두는 것이 좋다.
그리고 규정이 없는 경사 키의 허브의 키홈의 깊이 t2 의 측정위치를 명시하였다.
이것들 외에 키홈의 기울기, 비틀림, 축 또는 허브의 중심선에 대한 평행도나 치우침 및 면의
접촉으로서의 평면도, 직각도 및 표면 거칠기 등이 측정의 항목으로 필요하다고 생각되지만,
키홈은 일반적으로 사용자에게 가공되는 경우 등에서 이번에는 이것들을 규정하기에는 이르지 않았다. 그러나 중요하므로 다음 재검토 시에는 검토하게 될 것이다.

6. ISO 도입 전 1984년(구)과 도입 후(1999)과의 대조

6.1. 호칭 치수 및 키 홈의 깊이

신 규격과 구 규격의 호칭 치수 및 키 홈의 깊이를 대조하면 해설 표 1-1 ~ 1-3 과 같이 된다.
키홈 깊이의 치수 허용차의 대조를 해설 표 2-1 및 해설 표 2-2 에 나타낸다.

그리고 경사 키의 호칭 치수 2 X 2 및 3 X 3 에 대해서는 키 홈의 깊이 t1 및 t2 의 허용차가
+0.1 ~ 0 에서는 실수치에 의한 키의 이동량이 크고, 준비할 키의 길이 ℓ 이 길어지므로
+0.05 ~ 0 으로 변경하고, 또한 2 X 2 의 ℓ 은 길이가 부족해질 염려가 있으므로 6 ~ 20 을
6 ~ 30 으로 변경하였다.

6.2 키의 모떼기와 키 홈의 모서리의 둥글기

신 규격과 구 규격의 키의 나비에 대한 키의 모떼기 및 키 홈의 모서리의 둥글기의 반지름을
대조하면 해설 표 3-1 및 해설 표 3-2와 같아진다.

신 규격의 키 홈의 모서리의 둥글기의 값은 구 규격의 그것들과 비교하여 약간 작으므로 응력 집중이
특히 문제가 되는 경우는 일단 검토해 보는 것이 좋다. 또한 구 규격에서 제작되고 있는 키 홈에 신 규격의 키를 넣는 경우는 간섭을 일으키지 않도록 키의 모떼기를 수정하여야 한다
그리고 키의 모떼기는 드로잉재를 그대로 사용하는 경우도 고려하여 둥글게 하여도 좋도록 하였다.

6.3 키 및 키 홈의 끼워 맞춤

신 규격과 구 규격의 끼워 맞춤 방식을 대조하면 해설 표 4와 같이 이것들은 도시하면 해설
그림 2와 같이 된다. 그리고 나비의 공차가 작은 평행 키가 필요한 경우는 키의 나비 b의 허용차를 h7 로 할 수 있다.
(부표 1 의 참고)

6.4 적용하는 축 지름

적용하는 축 지름은 ISO 의 값을 그대로 채용하고 참고로 키 홈 부표 4, 5에 붙이도록 하였다.
호칭에 괄호를 붙인 것에 적용하는 축 지름은 ISO 에는 정하지 않고 있으므로, 그 호칭의 전후를
고려하여 정하였다.

6.5 키의 길이

키의 길이도 ISO 의 값을 그대로 채용하였지만 호칭에 괄호를 붙인 것의 길이 ISO 에는 정하고
있지 않으므로 그 호칭의 전후를 고려하여 정하였다.
그리고 길이의 치수 허용차는 ISO 에는 정하고 있지 않지만 KS 에서는 원칙적으로 KS B 0401
(치수 공차 및 끼워 맞춤)의 h12 로 하였다.

6.6 고정나사

고정 나사의 길이 t2 와 나사 구멍의 깊이 ℓ1 (해설 그림 3)은 규격의 참고 (3) 삭제하였지만
그 값을 신, 구 대조표로 하여 해설 표 5에 나타낸다.