기계 엔지니어를 위한 나사산 탭핑 드릴 사이즈 차트
나사산 태핑에 적합한 드릴 크기를 찾는 데 어려움을 겪은 적이 있나요? 이 가이드는 미터법, UNC 및 미세 나사산 크기를 자세히 설명하는 종합적인 차트를 통해 프로세스를 이해하기 쉽게 설명합니다. 여러분이...
나사산처럼 단순한 것이 어떻게 엔지니어링 세계에 영향을 미칠 수 있는지 궁금한 적이 있나요? 고대 그리스부터 현대 기계에 이르기까지 나사산은 회전 운동을 선형 동작으로 변환하는 데 중요한 역할을 해왔습니다. 이 글에서는 나사산의 역사, 유형, 표준에 대해 자세히 살펴보고 나사산 프로파일과 측정의 복잡성을 풀어봅니다. 스레드가 체결과 동력 전달에서 어떻게 중요한 역할을 하며 기계적 효율성과 안전성을 보장하는지 알아보세요. 나사산의 기초와 복잡성, 그리고 기계 설계에서 나사산의 중요성에 대해 배울 준비를 하세요.
스레딩의 기본이 되는 나선형의 개념은 고대부터 인식되어 왔습니다. 기원전 4세기 초, 그리스 자연주의자들은 포도주와 기름을 추출하는 장치에 이 원리를 활용하여 나선형 역학에 대한 초기 이해를 보여주었습니다.
이 개념의 가장 오래 지속된 응용 사례 중 하나는 기원전 3세기에 발명된 물 들어올리기 장치인 아르키메데스 스크류입니다. 이 독창적인 메커니즘은 현대의 물 관리 및 관개 시스템에서 계속 사용되고 있으며, 그 효율성과 단순성을 입증하고 있습니다.
그림 1 오늘날에도 여전히 사용되고 있는 아르키메데스 나선형 취수 장치
스레딩 기술의 진화는 14세기에 이르러 수공예 스레드와 나사의 등장으로 크게 발전했습니다. 이러한 초기 나사산 구성 요소는 초보적이었지만 미래의 기계 혁신을 위한 토대를 마련했습니다.
산업 혁명은 스레딩의 역사에서 중요한 순간이었습니다. 기계가 점점 더 복잡해지면서 신뢰할 수 있는 기계식 패스너에 대한 필요성이 기하급수적으로 증가했습니다. 특히 볼트는 다양한 산업 장비를 조립하고 유지 보수하는 데 필수적인 요소가 되었습니다.
초기에는 스레딩은 노동 집약적인 공정이었습니다. 숙련된 장인이 수공구 또는 기본 선반을 사용하여 너트, 볼트, 나사를 개별적으로 제작했습니다. 이 방법은 기능적이지만 상당한 한계가 있었습니다:
그림 2 200년 전 수공예 실과 현대의 기계 실 비교
효율성과 일관성에 대한 필요성으로 인해 표준화된 스레딩 시스템이 개발되었습니다. 여러 국가에서 자체적으로 통일된 표준을 수립하기 시작했고, 결국 국제 표준화 노력으로 이어졌습니다. 이러한 표준화는 제조업에 혁명을 일으켜 산업과 지리적 경계를 넘어 부품의 대량 생산과 상호 호환성을 가능하게 했습니다.
오늘날 두 가지 주요 스레드 측정 표준이 전 세계 제조업을 지배하고 있습니다:
중국은 국제적인 관행에 따라 미터법을 완전히 수용했습니다. 중국의 제조 및 엔지니어링에서는 나사산 측정 및 사양이 일관되게 미터법 밀리미터(mm)로 표현됩니다. 이러한 채택은 글로벌 공급망과의 원활한 통합과 국제 엔지니어링 표준 준수를 용이하게 합니다.
스레딩의 역사는 기술 발전, 표준화, 글로벌 산업 협력의 광범위한 트렌드를 반영합니다. 고대 그리스의 독창성에서 현대 정밀 제조에 이르기까지 스레딩의 진화는 기계 공학 및 산업 발전에서 중요한 역할을 계속하고 있습니다.
스레드는 나선형 패턴으로 원통형 또는 원뿔형 표면을 감아 형성된 연속적인 나선형 융기입니다. 이 나선형 구조는 회전 운동을 선형 운동으로 변환하여 물체의 선형 변위를 쉽게 제어할 수 있게 해줍니다.
스레드는 표면 형상에 따라 크게 두 가지 유형으로 분류할 수 있습니다:
테이퍼 스레드: 원뿔형 표면에서 생성되며 직경이 점차적으로 변화합니다.
직선형 스레드: 원통형 표면에 형성되어 길이를 따라 일정한 직경을 유지합니다.
그림 3 직선 및 테이퍼 스레드
스레드는 외부 또는 내부로 더 분류됩니다:
외부 나사산과 내부 나사산의 결합으로 회전 결합을 통한 안전한 체결 또는 정밀한 선형 작동이 가능합니다. 이 연동 메커니즘은 엔지니어링 및 제조 분야의 광범위한 기계적 연결 및 모션 전달 애플리케이션의 기초를 형성합니다.
스레드에 대한 전체 설명에는 최소 5가지 요소가 포함되어야 합니다:
치아 프로파일은 스레드의 최종 용도를 결정하는 핵심 요소입니다.
톱니 모양은 스레드의 형상을 나타냅니다.
톱니 모양에 따라 연결 또는 전송에 스레드를 사용할지 여부가 결정됩니다.
현재 일반적으로 사용되는 치아 유형에는 주로 삼각형, 사다리꼴, 톱니, 직사각형이 있습니다.
삼각형 실은 주로 연결에 사용되며 다른 세 가지 톱니 패턴은 다음과 같은 용도로 사용됩니다. 전력 전송.
그림 4 네 가지 공통 스레드 유형 비교
삼각형 스레드는 일반 스레드 코드 M과 파이프 스레드 코드 G의 두 가지 주요 스레드 유형으로 구성됩니다.
M나사는 가장 일반적으로 사용되는 연결 나사이며, 굵은 톱니와 가는 톱니로 분류됩니다. 미세 톱니는 일반적으로 작거나 벽이 얇은 부품에 사용됩니다.
반면에 파이프 스레드는 수도관, 가스관 및 기타 파이프라인을 연결하는 데 사용됩니다.
코드 Tr의 사다리꼴 나사산은 다양한 공작 기계 리드 스크류의 동력 전달에 사용됩니다.
코드 B의 톱니형 스레드는 한 방향으로만 전력을 전송할 수 있습니다.
그림 5는 용도 및 치아 유형에 따른 스레드 분류를 표시합니다.
그림 5 스레드 분류
나사산 크기는 일반적으로 공칭 직경에 따라 결정됩니다. 그러나 파이프 스레드의 경우 공칭 직경은 파이프의 내경(인치 단위)이고, 다른 스레드의 경우 주요 직경(미터 단위)입니다.
외부 스레드는 대문자 "D"로 표시하고 내부 스레드는 소문자 "d"로 표시합니다. 큰 지름은 외부 스레드의 크레스트 또는 내부 스레드의 루트에 접하는 가상의 원통의 지름입니다. 반대로 작은 지름은 외부 스레드의 루트 또는 내부 스레드의 크레스트에 접하는 가상의 원통의 지름입니다.
피치 직경은 나사산 맞춤과 강도를 달성하는 데 중요한 매개변수입니다. 피치 라인의 톱니 폭이 인접한 톱니 폭과 같은 가상의 원통의 지름입니다.
그림 6 외부 스레드 및 내부 스레드의 대, 중, 소 직경
스레드 수는 스레드를 형성할 때 나선형 라인의 수를 말하며, 단일 라인과 다중 라인으로 나눌 수 있습니다.
단일 스레드는 하나의 나선형 라인을 따라 형성된 스레드를 말하며, 다중 스레드는 두 개 이상의 나선형 라인을 따라 형성된 스레드를 말합니다.
그림 7 싱글 및 더블 라인 스레드
스레드에서 인접한 두 톱니의 피치 직경 선에서 해당 두 점 사이의 축 방향 거리 P를 피치라고 합니다;
동일한 스레드에서 피치 직경 선에서 인접한 두 톱니의 해당 두 점 사이의 축 방향 거리 Ph를 리드라고 합니다.
그림 8 피치 및 리드
그림 9 스레드 방향
여러 국가에서 널리 사용되는 스레드 표준은 주로 미터법 단위와 인치 단위의 클래스 2 스레드 측정 및 식별 표준입니다.
미터법 나사산은 1898년에서 1908년 사이에 프랑스 중부에서 처음 채택된 후 여러 나라에 널리 보급되었습니다.
중국에서는 GB 미터법 나사산 표준을 채택하고 있습니다.
미터 나사 코드 M은 직경 0.25mm~300mm의 공작물을 연결하는 데 사용할 수 있습니다.
나사산 각도는 60°이며, 톱니의 윗부분은 평평하여 쉽게 돌릴 수 있고, 톱니의 아랫부분은 원형 호로 되어 있어 나사산의 강도를 높여줍니다.
미터법 스레드는 굵은 스레드와 가는 스레드의 두 가지 범주로 분류할 수 있습니다.
그림 10 미터법 스레드 표준
영국에서 시작된 이 실은 1841년 영국 시민 조셉 휘트워스가 발명하여 그 이름이 붙여졌습니다.
이 스레드의 스레드 각도는 55°이며 스레드의 상단과 하단은 원형 원호로, B.S.W 스레드라고도 합니다.
그림 11 영국 표준 와이어스 스레드 표준
이 유형의 스레드 모양은 B.S.W 스레드와 비슷하며 스레드 각도도 55°입니다. 그러나 인치당 스레드 수가 더 많기 때문에 스레드 두께가 더 얇고 그립감이 더 강합니다.
이 유형의 스레드는 일반적으로 강한 뿌리가 필요하거나 높은 수준의 진동을 견뎌야 하는 부품에 사용됩니다.
그림 12 영국 표준 미세 나사산 표준
미국 표준 스레드는 상단과 하단이 평평하여 강도와 응력 저항성이 우수합니다.
나사산 각도는 60°이며 사양은 인치당 톱니로 표시되며 거친 톱니(NC), 미세 톱니(NF), 초미세 톱니(NEF)의 세 단계로 분류됩니다.
그림 13 미국 표준 스레드
현재 일반적으로 사용되는 영국산 스레드는 미국, 영국, 캐나다에서 개발했습니다.
미국 표준 스레드와 달리 영국 표준 스레드는 스레드 각도가 60°이며 사양은 인치당 톱니 수로 표시됩니다. 또한 거친 톱니(UNC), 가는 톱니(UNF), 초미세 톱니(UNEF)의 세 가지 등급으로 나뉩니다.
그림 14 미국, 영국 및 캐나다의 통합 스레드 표준
독일에서 din에 의해 결정된 표준 스레드입니다.
실은 둥글기 때문에 전구와 고무 튜브의 연결에 적합합니다.
스레드 코드는 Rd입니다.
그림 15 독일 DIN 원형 나사산 표준
사다리꼴 스레드는 아크메 스레드라고도 하며 마모 후 너트로 조절할 수 있는 특수 전송 스레드입니다.
미터 나사산 표준을 사용할 때의 나사산 각도는 30°이고 영국 나사산 표준을 사용할 때의 나사산 각도는 29°입니다.
그림 16 사다리꼴 Tr 스레드
중국의 GB 표준에 따르면 일반 스레드 마킹의 측정 단위는 밀리미터입니다. 첫 번째 문자는 나사산 코드를 나타내고, 두 번째 숫자는 나사산의 주요 직경이라고도 하는 공칭 직경을 나타냅니다. 나머지 기호는 각각 공차 코드, 나사 길이 코드, 나사 방향 코드를 나타냅니다.
미세 피치는 필수로 표시해야 하며, 거친 피치는 생략할 수 있습니다.
그림 17 일반 스레드 5 부분의 마킹 내용물 표시
각 파트의 코드 노트:
기능 코드는 스레드 유형을 나타내며, M은 일반 스레드를 나타냅니다. 크기 코드는 공칭 직경 × 피치를 나타냅니다. 예를 들어 8X1은 공칭 직경이 8이고 피치가 1임을 의미합니다.
허용 오차 영역 코드는 허용 오차 등급(숫자)과 기본 편차로 구성됩니다. 외부 스레드는 소문자로 표시되고 내부 스레드는 대문자로 표시됩니다.
나사 길이 코드는 L, N, s를 사용하여 각각 길다, 중간이다, 짧다를 나타냅니다. 나사산의 나사 길이가 중간인 경우 코드 N은 표시되지 않습니다.
회전 방향 코드는 왼쪽 나사산에는 LH로 표시되고 오른쪽 나사산에는 표시되지 않습니다.
해석 예시
예 1: M20x1.5LH-5g6g-S는 어떤 스레드를 의미하나요?
예 2: B36x14(P7) -7H-L은 어떤 종류의 스레드를 의미하나요?
예 3: 공칭 직경이 20이고 피치가 1.5인 왼쪽 단일 스레드 미세 스레드 일반 스레드를 표현하는 방법은 무엇입니까?
나사산은 수치 제어 선삭, 3축 링크 밀링, 탭핑 및 스레딩의 세 가지 방법으로 사용자 지정할 수 있습니다.
방법 1 NC 선삭
NC 터닝 회전 도구 는 간단한 구조로 인해 단일 부품 및 소량의 나사산 가공품에 가장 일반적으로 사용되는 맞춤형 가공 방법입니다.
그림 18 터닝 스레드의 맞춤형 가공
방법 2 NC 밀링
일반적으로 밀링은 디스크 밀링 커터 또는 빗 밀링 커터를 사용하여 수행됩니다.
디스크 밀링 커터는 주로 나사봉 및 웜과 같은 공작물의 사다리꼴 외부 나사산을 밀링하는 데 사용됩니다. 반면, 빗 밀링 커터는 내부 및 외부 일반 나사산 또는 원추형 나사산을 밀링하는 데 사용됩니다.
그림 19 NC 밀링 스레드의 맞춤형 가공
방법 3 탭핑 및 스레딩
탭핑은 일정한 토크를 사용하여 공작물의 미리 뚫린 바닥 구멍에 탭을 조여 필요한 내부 나사산을 처리하는 것입니다.
그림 20 태핑
스레딩은 다이를 사용하여 봉재 가공품의 외부 나사산을 절단하는 성형 방법입니다.
그림 21 스레딩
탭핑 및 스레딩의 정확도는 사용되는 탭 또는 다이의 정밀도에 따라 달라지며, 다른 한편으로는 작업을 수행하는 작업자의 경험에 따라 달라집니다.
비표준 소구경 내부 스레드의 경우 탭핑이 유일하게 가능한 처리 방법입니다.
탭핑 및 나사산 가공은 수동으로 또는 선반과 같은 기계를 사용하여 수행할 수 있습니다, 드릴링 기계, 탭핑 기계 또는 스레딩 기계.
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