스레드는 두 개의 패스너를 연결하는 데 사용되는 기본적인 도구입니다. 하늘을 나는 항공 우주 차량부터 바다 깊은 곳의 석유 시추 플랫폼까지, 나사산은 어디에서나 볼 수 있습니다. 현대 산업 조립, 동력 전달 및 유체 밀봉의 기반이 되는 역할을 합니다. . 그렇다면 스레드는 정확히 어떻게 가공될까요?
이 문서에서는 나사 가공의 기본 로직과 핵심 파라미터, 그리고 오늘날 업계에서 사용되는 주요 제조 방법에 대해 설명합니다. 이러한 기술적 세부 사항을 이해하면 설계를 더 잘 최적화하고 기계 연결의 장기적인 신뢰성을 보장할 수 있습니다.
스레드 머시닝이란 무엇인가요?
나사 가공은 원통형 또는 원추형 공작물 표면을 특정 단면 형상의 연속적인 나선형 홈으로 가공하는 정밀한 감산 제조 공정을 말합니다. 이는 공구와 공작물 사이의 엄격한 나선형 선형 동기화를 유지함으로써 이루어집니다.
제조업체는 절단, 연삭 또는 성형과 같은 방법을 활용하여 정확한 엔지니어링 사양을 충족하는 나사산을 생산합니다. 이 공정은 주로 패스너 생산, 정밀 리드 스크류 시스템, 고압 파이프 라인의 씰링에 적용됩니다. 최적의 가공 계획을 결정하기 전에 스레드의 핵심 파라미터를 이해하는 것이 필수적입니다.
스레드의 핵심 매개변수
고도로 표준화된 가공 공정인 나사 가공에는 제조 과정에서 엄격하게 제어해야 하는 여러 파라미터가 포함됩니다. 이러한 파라미터를 숙지하면 나사 가공의 설계 요구 사항을 더 잘 달성하고 부품 호환성을 보장하는 데 도움이 됩니다.
나사 직경
나사 직경은 대경, 피치 직경, 소경을 포함한 복합적인 지표입니다. 주요 직경은 식별에 사용되는 공칭 크기(예: M10)이며, 피치 직경은 나사산 맞춤 품질을 결정하는 데 중요한 치수로서 나사산 두께가 홈 폭과 같은 가상의 직경을 나타냅니다. 작은 직경은 뿌리 강도 및 부품의 전체 인장 용량과 직접적으로 관련이 있습니다.
피치
피치는 피치선을 따라 인접한 나사산 양식의 해당 지점 사이의 축 방향 거리입니다. 피치는 CNC 프로그래밍 및 공구 선택의 가장 기본적인 파라미터입니다. 가공 사이클에서 피치는 축 방향 이송 속도를 직접 결정하며, 약간의 편차만 있어도 누적 오차가 발생하여 긴 나사산 섹션을 제대로 조립하지 못할 수 있습니다.
Lead
리드란 스레드가 한 바퀴 회전할 때 스레드가 이동하는 축 방향 거리를 말합니다. 단일 시작 스레드의 경우 리드는 피치와 숫자로 동일합니다. 그러나 다중 시작 스레드의 경우 리드는 피치에 시작 횟수를 곱하여 계산됩니다. 이 매개변수는 회전당 특정 선형 변위가 필요한 변속기 시스템에서 매우 중요합니다.
스레드 각도
스레드 각도는 스레드 단면의 기하학적 모양을 정의합니다. 미터법 표준은 일반적으로 60° 각도를 사용하지만, 영국 표준(Whitworth)은 55°를 사용하는 경우가 많습니다. 이 각도의 설계는 절단 중 재료 제거의 용이성과 연결부의 최종 하중 지지력 및 자동 잠금 기능 간의 신중한 균형을 고려한 것입니다.
방향
방향은 나사산이 조여지는 방향을 지정하며, 오른쪽과 왼쪽으로 분류됩니다. 오른쪽 나사산은 "시계 방향으로 조인다"는 규칙에 따라 일반적인 체결에 대한 글로벌 산업 표준입니다. 왼쪽 나사산은 표준 회전으로 인해 부품이 풀릴 수 있는 특정 풀림 방지 애플리케이션 또는 특수한 기계적 연결 시나리오를 위해 예약되어 있습니다.
스레드 가공 유형
스레드 분류 기준은 다양합니다. 가공된 표면의 위치에 따라 스레드 유형은 주로 내부 스레드와 외부 스레드로 나뉘며, 각기 다른 툴링 및 경로 전략이 필요합니다.
내부 스레드
암나사라고도 하는 내부 나사는 구멍의 내벽에 가공된 나선형 구조입니다. 일반적으로 너트, 매니폴드 포트에서 볼 수 있습니다,
또는 기계 본체에 나사 구멍을 뚫습니다. 내부 나사 가공은 볼트나 나사를 단단한 부품에 고정해야 하는 설계에 태핑 또는 내부 보링 공구를 사용하는 경우가 많습니다.
외부 스레드
외부 스레드는 구조가 실린더 또는 원뿔의 외부 표면에 위치한다는 점에서 내부 스레드와 다릅니다. 주로 볼트, 스터드 및 변속기 샤프트에 사용됩니다.
주로 선삭, 다이 커팅 또는 압연을 통해 가공되며 나사 가공을 시작하기 전에 공작물의 외경을 정밀하게 제어해야 합니다.
스레드를 가공하는 방법
나사산을 가공하는 방법은 여러 가지가 있지만 일반적으로 나선형 공구 경로의 정밀도를 보장하기 위해 표준화된 순서를 따릅니다. 다음 단계는 고품질 나사산 부품을 제작하기 위한 일반적인 워크플로우를 나타냅니다.
준비 단계
실제 나사 가공을 시작하기 전에 공작물을 올바른 사전 가공 치수로 가공해야 합니다. 외부 나사산의 경우 샤프트를 주요 직경으로 돌려야 합니다. 내부 나사산의 경우 정밀한 탭 드릴 구멍을 뚫어야 합니다. 공구 팁을 보호하고 조립을 용이하게 하려면 시작 부분에 45° 리드인 챔퍼가 필수적입니다.
러프닝 단계
황삭 단계의 목표는 대량의 재료를 효율적이고 안정적으로 제거하는 것입니다. CNC 가공에서는 필요한 깊이에 점차적으로 도달하는 여러 번의 패스를 통해 이를 달성합니다. 칩 배출을 개선하고 공구 팁의 열 부하를 줄여 조기 마모를 방지하기 위해 "측면 인피드" 전략을 활용하는 것이 좋습니다.
후처리 단계
주요 절삭 경로가 완료되면 기하학적 오류를 수정하고 표면 마감을 개선하기 위해 최종 마감 패스가 수행됩니다. 마지막 단계에서는 피치 직경과 기능적 맞춤이 필요한 설계 공차를 충족하는지 확인하기 위해 Go 및 No-Go 게이지와 같은 나사 게이지를 사용한 엄격한 검사가 이루어집니다.
스레드 가공 방법
올바른 가공 방법을 선택하는 것은 생산 효율성과 정밀도의 균형을 맞추는 데 매우 중요합니다. 공작물의 형상과 소재에 따라 일반적으로 네 가지 주요 방법이 사용됩니다.
스레드 회전
나사산 선삭은 회전 부품에 가장 보편적인 방법입니다. CNC 선반 스핀들과 공구 이송의 전자 동기화를 사용하여 여러 패스를 통해 나사산을 생성합니다.
이 제품의 핵심 장점은 단일 머신에서 다양한 스레드 사양과 프로파일을 사용할 수 있는 뛰어난 유연성입니다.
스레드 밀링
나사산 밀링은 머시닝 센터의 3축 링키지를 사용하여 나선형 보간을 수행합니다. 대칭이 맞지 않는 대형 부품이나 티타늄과 같이 절단하기 어려운 소재에 이상적입니다.
공구가 구멍보다 작기 때문에 안전성이 높고, 기존 방식에 비해 뿌리 품질이 우수합니다.
탭
탭 가공은 특히 M12 이하의 구멍에 표준 내부 나사산을 가공하는 가장 효율적인 방법입니다. 탭을 사용하여 미리 뚫은 구멍 내에서 나사산을 절단하거나 압출하는 방식입니다.
최신 기계는 리지드 태핑 기술을 사용하여 빠른 생산 속도를 달성하기 때문에 대량 생산에 주로 사용됩니다.
다이 스레딩
다이 스레딩은 주로 다이를 사용하여 원통의 외부 표면에 성형 절단을 수행합니다.
CNC 선삭의 유연성은 부족하지만 표준 패스너를 생산하거나 현장에서 수동 수리 및 파이프 나사 가공을 수행하는 데 빠르고 효과적인 방법입니다.
스레드 디자인 고려 사항
적절한 설계는 가공 난이도를 크게 낮추고 부품 수명을 연장할 수 있습니다. 제조업체는 나사산 피처의 기하학적 세부 사항을 최적화하여 공구 고장을 방지하고 조립 성능을 개선할 수 있습니다.
스레드 릴리프를 제공합니다: 특히 숄더와 만나는 외부 나사산의 경우 항상 나사산 끝에 릴리프 홈 또는 "언더컷"을 설계하세요. 이렇게 하면 고속 배출 시 공구 충돌을 방지하고 결합 부품이 숄더에 완전히 조여질 수 있습니다.
블라인드 홀 깊이 최적화: 블라인드 홀의 내부 나사산의 경우 총 구멍 깊이가 유효 나사산 깊이보다 최소 2~3피치 이상 깊어야 합니다. 이렇게 하면 칩이 축적되는 데 필요한 저장 공간을 확보하여 가공 과정에서 탭이 바닥에 닿아 파손되는 것을 방지할 수 있습니다.
리드인 챔퍼: 나사산 시작 부분의 45° 챔퍼는 고품질 제조를 위해 필수적입니다. 이는 조립 정렬을 돕고, 첫 번째 나사산을 충격 손상으로부터 보호하며, 진입 패스 중 공구 팁의 초기 절삭력을 줄여줍니다.
머티리얼 및 피치 매칭: 매우 단단한 소재의 경우 절삭력을 낮추기 위해 나사산 높이 비율을 낮추는 것이 좋습니다. 단단한 합금의 경우, 더 거친 피치를 사용하면 더 안정적인 가공 결과를 얻고 공구 마모를 줄일 수 있습니다.
자주 묻는 질문
스레드 밀링이 탭핑보다 빠릅니까?
특정 시나리오에 따라 다릅니다. 탭핑은 일반적으로 표준 깊이에서 작은 직경(M12 미만)의 경우 단일 이송 작업이기 때문에 더 빠릅니다. 그러나 티타늄과 같이 직경이 크거나 가공하기 어려운 소재의 경우 나사산 밀링이 훨씬 더 효율적입니다. 밀링은 우수한 칩 제어 기능을 제공하며, 공구가 구멍보다 작기 때문에 영구적으로 고착될 수 있는 탭과 달리 파손 시 제거하기가 훨씬 쉽습니다.
소재 경도는 나사산 가공에 어떤 영향을 미칩니까?
재료 경도는 절삭 속도와 공구 기판의 선택에 직접적인 영향을 미칩니다. 재료가 단단할수록 더 높은 열과 절삭 토크가 발생하므로 고급 코팅이 적용된 특수 카바이드 공구가 필요한 경우가 많습니다. 경우에 따라 50 HRC 이상의 소재의 경우 공구 수명을 손상시키지 않고 필요한 정밀도를 달성하기 위해 나사산 연삭 또는 하드 터닝이 필요할 수 있습니다.
Go 및 No-Go 게이지가 필요한 이유는 무엇인가요?
나사산의 성능은 주요 직경이 아닌 피치 직경에 의해 결정되기 때문에 육안 검사만으로는 충분하지 않습니다. Go 및 No-Go 게이지는 나사산 맞춤의 기능적 테스트를 제공하여 부품이 조립하기에 너무 꽉 조여지거나 너무 느슨해져 하중 하에서 구조적 무결성을 유지하지 않는지 확인합니다.
결론
나사 가공은 정밀한 기하학적 설계와 제조 전문 지식이 결합된 분야입니다. 이 분야에서 성공하려면 핵심 파라미터를 숙지하고 가공 순서를 표준화하며 DFM(제조를 위한 설계) 원칙을 따라야 합니다. 올바른 공정을 선택하고 기본 역학을 이해함으로써 제조업체는 기계적 신뢰성과 생산 효율성을 모두 보장할 수 있습니다.
가공하기 어려운 소재 또는 복잡한 스레드 사양으로 인해 어려움을 겪고 계신다면 기술 전문가에게 문의. 당사는 맞춤형 툴링 솔루션과 공정 최적화를 제공하여 스레드 제조에서 더 높은 정밀도를 달성할 수 있도록 지원합니다.
