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나사골
나사골은 나사에서 오목 들어간 낮은 홈 부분을 말한다. 골과 골사이의 높은 부분을 나사산이라고 하며 나사산과 나사산 사이, 혹은 나사골과 나사골 사이를 피치라고 한다.[1]
목차
개요
나사는 환봉(丸棒)의 외주면 또는 둥근 구멍의 내주면을 따라서 나선(螺旋) 모양의 홈을 절삭한 것이다. 기계 부품의 체결, 고정 또는 거리의 조정 등에 사용되는 이외에 동력의 전달에도 널리 사용되고 있다. 나사의 크기는 수나사의 바깥지름으로 나타내며, 호칭 또는 치수라 부른다. 둥근 환봉의 외주면에 나사산이 나 있는 것을 수나사, 이것을 끼우는 나사를 암나사라 하며, 또 나사의 진행 방향에 따라서 오른나사와 왼나사로 나뉜다. 암나사와 수나사에 공통으로 이론적인 치수와 각으로 축 평면 내에서 정의된 나사산의 이론적인 모양은 ISO 미터나사의 기준산이다. 기준 산 모양의 형상과 치수로부터 삼각형의 모서리는 기준 산 모양의 연장된 플랭크들이 순차적인 세 교차점 이루어져 산 모양이 형성된다. 치수 설계시(design profile) 적용 관련한 수나사와 암나사의 산 모양은 같으나 암, 수나사의 골과 봉우리 모양에서 조금 다르다. 플랭크는 직각 원통의 생성선에 평행하지 않은 기초 3각형의 한 변에 의해 형성된 나선형 나사산 표면이고 플랭크 각은 나사 축 평면내에서 나사 축에 수직한 선과 플랭크에 의해 형성된 각종 나사산의 요소들이다.[2]
원통이나 원기둥의 바깥면 또는 안쪽면에 만들어진 단면이 일정한 나선 형태의 돌출부를 나사산이라 부른다. 이 때 나사산을 가진 원기둥 전체를 나사라고 한다. 또 나사산이 원기둥의 외면에 있는 경우를 수나사, 내면에 있는 경우를 암나사라 부른다. 일반적으로 나사산을 가진 물체를 통틀어 그 이외의 부분도 포함하여 나사라고 부른다. 현장에선 볼트와 나사를 구분해서 부르기도 하는데 너트 없이 벽에 고정하는 형태의 것을 나사라고 부른다. 나사와 같이 따라가는 부품으로는 와셔, 분할핀 등이 있으며 이 모두를 나사 부속품이라고 부른다. 나사의 피치를 나타내는 호칭 기호는 미터나사에서는 머리글자로 영어의 M을 사용해 M10 또는 M8×0.75P 등으로 표기한다. M 뒤에 붙는 숫자는 나사의 바깥지름을 부르는 말이다. 그리고 ×0.75P의 P는 나사산과 산 사이의 거리를 뜻하는 용어이다. 0.75P는 나사산이 0.75mm라는 말이다. M4 X 0.75P / 외경 4mm 피치 0.75mm의 나사를 말한다. 인치계 나사에서는 3/8-16UNC와 같은 형식으로 표기되는데 이것은 바깥쪽 지름이 3/8인치이고 축방향 몸통길이 1인치(25.4mm)당 나사산의 수가 16개인 유니파이 보통나사를 나타낸다. [3]
나사 부위 명칭
- 나사산 ; 나사의 홈과 홈 사이의 높은 부분
- 나사봉우리 : 나사산의 꼭지면
- 나사골 : 나사홈의 밑부분
- 플랭크 : 나사봉우리와 골을 연결하는 나사면(경사면)
- 나사의 지름
- 바깥지름 : 나사축에서 직각으로 측정한 지름, 나사의 공칭지름
- 골지름 : 수나사의 최소지름
- 안지름 : 암나사의 최소지름
- 유효지름 : 바깥지름과 골지름의 평균지름, 피치지름
- 나사산 높이 : 바깥지름과 골지름의 산술평균[4]
나사 각 부위 지시기호
- P : 피치
- α : 나사산의 반각
- H : 기초나사산 높이
- H1 : 물림높이
- dc :수나사의 바깥지름
- dp :수나사의 유효지름- 이하 d2로도 표기함
- dr : 수나사의 골지름 - 이하 d3로도 표기함
- Dr : 암나사의 골지름
- Dp : 암나사의 유효지름
- Dc : 암나사의 안지름
볼트와 너트 각 명칭과 지시기호
- 리드 : 나사의 나 (넝쿨 , 나사곡 )을 라 축의 둘레를 일주할 때 축방향으로 전진하는 거리.
- 피치 : 나사의 축 을 포함하는 단면에서 이웃하는 나사산에서 대응하는 2점을 축 에 행하게 측정한 거리.
- 리드각 : 행나사인 경우 나사의 나 과 그 위의 한점을 지나며 나사축에 직각인 면이 이루는 각도를 말한다. 리드를 l, 나사의 유효 반지름을 r이라두면 리드각 β는 tanβ = l/2πr인 식으로 계산된다.
- 바깥지름및 안지름 : 수나사의 산봉우리에 접하는 가상적인 원통의 지름을 바깥지름, 암나사의 산봉우리에 접하는 가상적인 원통의 지름을 안지름이라 부른다.
- 골지름 : 수나사의 골 에 접하는 가상적인 원통의 지름을 수나사의 골지름, 암나사의 골 에 접하는 가상적인 원통의 지름을 암나사의 골지름이라 부른다.
- 기준산모양 : 나사산의 실제 단면 모양을 정하는데 기초가 되는 나사산 한 피치분의 모양을 기준 산모양이라 한다. 나사의 축 을 포함하는 단면 모양에 대하여 말하는 것이 보통이다.
- 유효지름 : 나사홈의 이 나사산의 과 동등해질 수 있는 가상적인 원통에서의 지름으로 체결나사 에서 암나사면과 수나사 면이 접촉하여 발생한 마찰력의 합력이 작용하는 위치에 해당한다. 또는 유효단면적과 같은 가상원의 지름으로 정의하기도 한다.
- 프랭크(나사산면) : 산봉우리와 골 을 연결하는 면으로 축 을 포함하는 단면모양에서는 직각이 된다.
- 나사산의 각도 : 나사의 축 을 포함하는 단면모양에서 측정한 서로 이웃하는 2개의 프랭크가 이루는 각도를 말한다. 나사산의 전각이라고도 하며 체결용 3각 나사인 미터나사나 유니파이 나사에서 나사산 각은 모두 60°이다
- 접촉높이 및 접촉률 :동일한 중심에 끼워 추어져 있는 수나사와 암나사의 축 을 포함한 단면모양에서 수나사의 산봉우리를 잇는 직 과 암나사의 산봉우리를 잇는 직 과의 사이를 축 에 직각으로 측정한 거리(H1)를 접촉높이라 하고 이 접촉높이를 기준산 모양에서 측정한 거리 H1'에 대한 백분율을 접촉률이라 한다. 접촉율 = (실측 접촉높이 H1 / 기준산모양의 접촉높이 H1') x 100(%) 미터 보통나사에서 등급 6H, 6g의 춤인 경우 접촉률은 약 62% 이상 이 된다.
나사 절삭
나사 절삭(thread cutting)은 각종 나사 절삭 바이트, 기타 공구를 사용하여 공작물(工作物)에 나사를 절삭하는 것을 말한다. 나사 가공은 절삭 가공의 거의 마지막 단계에 이루어지는 프로세스로 정밀한 형상이 요구될뿐더러 나사 가공에서 불량이 발생할 경우 많은 자원을 투입한 공작물을 폐기해야 하므로 생산성 뿐만 아니라 안정성이 매우 중요한 공정이다. 공작물을 1회전할 때 나사의 1피치만큼 바이트를 이송시키는 것으로 주축회전은 중간축을 거쳐 리드 스크류에 전해지며 리드 스크류 회전은 에이프런의 하프너트에 의하여 왕복대를 세로방향으로 이송시키면서 나사를 가공하게 된다. 선반에 의해서 나사 깎기를 행할 때는 주축측과 리드 스크루즉의 변환 기어의 회전비를 계산에 의해 구하여 소요잇수의 기어를 조합시키고 주축으로부터 리드 스크루에 회전을 전달한다. 공작물이 1회전하는 사이에 절삭 나사의 1피치만큼 바이트를 이동시킨다.[5][6]
원리
나사 깍는 원리는 공작물이 1회전할 때 나사의 1피치(pitch) 만큼 바이트를 이송시키는 것으로 주축의 회전은 중간축을 거쳐 리드 스크루(read serew)에 전해지며 리드스크루 회전은 에이프런 (apron)의 하프너트(harfnut)에 의해 왕복대를 길이 방향(세로)으로 이동시키면서 나사를 절삭하게 된다. 절삭되는 나사의 피치는 변환 기어의 이수의 비에 의하여 정하여지므로 필요한 속도비를 주는 기어의 이수를 계산으로 구하고 이 값에 맞는 기어를 끼운다. 피치는 나사산 사이에 거리이며, 미터식 나사는 mm, 인치식 나사는 1인치(inch) 마다의 산수(산수/in)로 표시한다.
변환 기어 계산
선반에서 나사를 깍을 때 리드 스크루가 미터식과 인치식의 여부를 확인한다. 미국식 선반의 리드 스크루는 보통 4산/in, 5산/in, 6산/in 등으로 되어 있으며 영국식 선반을 대개 2산/in으로 되어 있다. 변환 기어의 조합 방법은 단식과 복식이 있으며, 기어의 맞물림에서는 치수비가 6보다 크든가 1/6보다 작아지면 동력 전력 효율이 대단히 감소한다. 따라서 선반의 변환 기어도 최소 20매 최대 120매이며 치 수비가 6보다 크거나 1/6보다 적을 경우에는 2단 걸이로 사용할 기어가 없으므로 복식(4단 걸이)으로 하여야 한다.
- 리드 스크류 피치, 나사피치로 절삭할 때 (L(p)=6mm, 나사가공 p = 2mm 절삭 시)
2/6 = 20(주축) / 60(리드 스크류)
- 리드 스크류 피치(inch), 나사피치(inch)로 절삭할 때 (L(p) = 1"당 4산, 나사(p) = 1"ekd 13산으로 가공)
4x5 / 13x5 = 20(주축기어 잇수) / 65(리드스크류기어 잇수)
- 리드스크류 피치(inch), 나사피치(mm)로 절삭할 때 (L(p)=1"당 4산, 나사(p) = 2mm로 가공
5x4x2 / 127 = 40 / 127
- 리드스크류 피치(mm), 나사피치(inch)로 절삭할 때 (L(p) = 8mm, 나사(p) = 1"당 6산으로 가공)
127 / 5x8x6 = 127 / 240 = 127x1 / 60x4 = 127x20 / 60x80
- 웜나사 절삭
원주피치 p=πm(mm) , p=π / Dp(in)
여기서 m=모듈, Dp=지름피치(in)이다. [7]
절삭 요령
나사 절삭 바이트의 날 끝 높이는 센터에 일치시키고 바이트 날 끝 중심선은 공작물 중심선에 정확히 직각이 되어야 한다. 센터 게이지를 사용하여 직각이 되도록 바이트를 고정한다. 바이트를 공작물에 접촉시켜 절삭할 때 공작물에 수직으로 접촉시키면 바이트 날 끝 좌우에서 나오는 칩이 서로 부딪쳐서 바이트가 진동을 일으키든가 또는 지나치게 파고 들게 된다. 이것을 방지하기 위하여 바이트를 축 방향으로 약간 어긋나게 하여 날 한쪽에서 칩이 나오게 하며 절삭하고 최후의 마무리 깎기에는 수직 방향으로만 미소한 절삭 깊이를 주어 3~4회 반복 절삭을 한다. 나사 바이트의 각도는 나사의 종류에 맞도록 연삭하며 보통 전면 여유각 10∼15。 측면 여유각은 5∼8。가 적당하며 나사의 감긴 방향에 따라 리드각 만큼 측면 여유각을 더 주어야 한다. 나사 바이트의 이송방법은 세로 방향으로만 넣는 방법과 공구 이송대의 각도를 틀어 이송시키는 방법 또는 세로 이송대와 가로 이송대를 조금씩 이동시키는 방법이 있다.
주의사항
- 바이트는 센터 게이지에 맞추어서 연삭한다.
- 바이트의 윗면 경사각(rake angle)을 주면 나사각의 각도가 변하므로 경사각을 주지 않아야 한다.
- 바이트의 높이는 공작물의 중심선에 있어야 한다.
- 바이트의 설치는 센터 게이지를 사용하여 정확히 고정한다.[8]
나사 절삭 조건
mm나사 절삭 데이터
유니파이나사 절삭 데이터[9]
동영상
각주
- ↑ editor, 〈볼트의 종류와 M, 피치, 나사산 의미, 볼트 규격표 보는법〉, 《티스토리》, 2020-10-14
- ↑ kanon929, 〈나사의 종류와 나사산 모양〉, 《네이버 블로그》, 2017-10-27
- ↑ 판금기계설계, 〈나사 볼트 정의와 각 명칭, 지시기호 알아보기〉, 《티스토리》, 2020-02-17
- ↑ 개성공장, 〈(기계공학) 나사의 정의, 명칭, 종류, 특징, 활용법, 역학, 수식 등〉, 《티스토리》, 2021-06-26
- ↑ 〈나사 절삭〉, 《네이버 지식백과》
- ↑ 〈나사내기의 원리〉, 《네이버 지식백과》
- ↑ 메카럽, 〈선반가공 - 선반의 부속장치, 선반작업, 나사 절삭작업〉, 《네이버 블로그》, 2022-07-09
- ↑ 배워보자, 〈CNC선반 절삭조건〉, 《다음 블로그》, 2008-01-25
- ↑ 야신, 〈CNC선반/CNC자동선반 절삭 조건표〉, 《다음 블로그》, 2012-08-22
참고자료
- 〈나사 절삭〉, 《네이버 지식백과》
- 〈나사내기의 원리〉, 《네이버 지식백과》
- editor, 〈볼트의 종류와 M, 피치, 나사산 의미, 볼트 규격표 보는법〉, 《티스토리》, 2020-10-14
- kanon929, 〈나사의 종류와 나사산 모양〉, 《네이버 블로그》, 2017-10-27
- 판금기계설계, 〈나사 볼트 정의와 각 명칭, 지시기호 알아보기〉, 《티스토리》, 2020-02-17
- 개성공장, 〈(기계공학) 나사의 정의, 명칭, 종류, 특징, 활용법, 역학, 수식 등〉, 《티스토리》, 2021-06-26
- 메카럽, 〈선반가공 - 선반의 부속장치, 선반작업, 나사 절삭작업〉, 《네이버 블로그》, 2022-07-09
- 배워보자, 〈CNC선반 절삭조건〉, 《다음 블로그》, 2008-01-25
- 야신, 〈CNC선반/CNC자동선반 절삭 조건표〉, 《다음 블로그》, 2012-08-22
같이 보기
