부품 제조에서의 나사 가공: 공정 및 유형

나사산은 두 부품을 합리적인 비용으로 안전하게 연결해 줍니다. 엔지니어와 제작자가 나사, 너트, 볼트를 사용하여 부품을 연결하는 한, 나사산은 여전히 ​​필수적인 요소입니다. 나사산은 패스너, 피팅, 커넥터 등 다양한 용도로 사용됩니다. 프로젝트에 가장 적합한 나사산을 선택하기 전에 나사 가공의 의미를 이해하고 주요 나사산 유형을 파악해야 합니다.

제조업에서 나사 가공이란 무엇인가?

나사 가공은 부품의 내부 또는 외부 표면에 나사산이라고 하는 나선형 홈을 만드는 데 사용되는 절삭 가공 방식입니다. 제조업체는 전용 공구나 CNC 기계 구성품의 내부(암)와 외부(수) 모두에 나사산을 형성합니다.

간단히 말해, 나사 가공은 두 부품이 서로 맞는 홈을 형성하여 나사로 결합하는 방식입니다. 이 홈은 구멍 안쪽(내부 나사산)이나 축 둘레(외부 나사산)에 위치할 수 있습니다. 나사산의 모양, 크기, 그리고 피치는 부품이 얼마나 단단하게 또는 느슨하게 맞물리는지를 결정합니다. CNC센터, 단일 포인트 도구 또는 탭이 회전하고 동시에 움직여 실을 자릅니다.

주요 스레드 매개변수 및 의미

실 제작 기술을 살펴보기 전에 실의 필수 요소를 이해하는 것이 좋습니다. 이러한 특징은 최종 구성 요소의 기능과 성능을 정의합니다.

• 문장: 실의 윗부분, 즉 가장 높은 지점.
• 뿌리: 실의 가장 낮은 부분, 즉 볏 사이의 골짜기.
• 측면: 능선과 뿌리를 연결하는 각진 표면입니다.
• 피치: 축에 평행하게 측정한 한 나사산에서 다음 나사산까지의 거리입니다.
• 나선 각도: 나사산의 경로와 원통이나 원뿔의 중심축 사이에 형성되는 각도.

CAD 또는 CNC 프로그램에서 이러한 매개변수를 지정하고 이를 적절한 도구와 매칭하면 나사산이 기능적 요구 사항을 충족하고 품질 검사를 통과할 수 있습니다.

일반적인 스레드 유형

스레드는 다양한 스타일로 제공되며, 각각 특정 작업에 적합합니다. 가장 간단한 수준에서는 외부(남성) 스레드와 내부(여성) 스레드로 나뉩니다. 그 외에도 표준 및 특수 양식이 있어 선택의 폭이 넓어집니다.

내부 나사산(암)

암나사는 구멍 안쪽에 위치합니다. 너트, 나사산 구멍, 또는 피팅에서 흔히 볼 수 있습니다. 기계공은 CNC 기계의 탭이나 단일 포인트 나사산 가공 공구를 사용하여 암나사를 가공합니다. 소량 생산에는 수동 탭을, 정밀 가공이나 대량 생산에는 기계 탭을 사용합니다.

• 손 탭: 테이퍼, 플러그, 바텀 탭의 3가지 도구 세트로 점진적인 절단이 가능합니다.
• 기계 탭: 스핀들에 장착된 이 탭은 나사산 피치에 맞춰 고정된 리드에서 회전하고 전진합니다.

내부 나사산은 절삭 전에 명확한 구멍 직경이 필요합니다. 기계공은 "코어 직경"(주 직경에서 피치를 뺀 값) 크기의 트위스트 드릴을 사용하여 구멍을 뚫습니다. 원추형 구멍 도구가 똑바로 세워지도록 두드리기 전에.

외부 나사산(수)

외부 나사산은 샤프트나 블랭크의 바깥쪽에 형성됩니다. 나사산 가공 도구를 사용하여 선반 가공하면 일반적으로 이러한 수나사가 생성됩니다. 이 나사산 유형은 볼트, 스터드, 나사에 사용됩니다. 외부 나사산을 가공하는 방법은 다음과 같습니다.

• 단일 지점 선삭: 선반 또는 CNC 터닝 센터 단일 지점을 안내합니다 절삭 공구 작업물을 따라 각 나사산 능선을 형성합니다.
• 다이 커팅: 손으로 잡을 수 있는 원형 또는 육각형 다이를 돌려서 만든 막대에 꽂습니다. 다이의 홈은 손이나 렌치로 돌리면서 나사산 모양을 깎아냅니다.

선반을 이용한 외경 나사 가공은 정밀한 공차와 맞춤형 프로파일을 제공합니다. 수동 다이 나사 가공은 간단한 부품이나 현장 수리에 적합합니다.

표준 나사 시리즈

• 미터법(ISO): 국제적으로 널리 사용되며, 밀리미터 단위의 피치로 정의됩니다(예: M6×1.0).
• 통합(UNC/UNF): 북미에서 흔히 볼 수 있음; 빠른 조립을 위해서는 굵은 나사(UNC), 더 강한 결합을 위해서는 가는 나사(UNF)를 사용함.
• 파이프 나사산(NPT, BSP): 유체를 밀봉하기 위한 테이퍼형 형태입니다.
• 사다리꼴(Acme, 사다리꼴 ISO): 강도와 낮은 백래시가 필요한 전동 리드스크류.
• 사각 실: 매우 효율적인 전력 전송이지만 가공이 어렵습니다.

올바른 시리즈와 피치를 선택하면 조립의 용이성, 강도, 생산 비용의 균형을 맞출 수 있습니다.

보기 스레드 크기 차트(인치/mm) BOYI TECHNOLOGY의

CNC 나사 가공 방법

CNC 기계는 높은 정확도로 나사산 생산 속도를 높이는 자동화 솔루션을 제공합니다. 다음은 일반적인 CNC 나사산 가공 방법 네 가지입니다.

도청

CNC 태핑은 회전과 Z축 이송을 동기화하는 견고한 태핑 헤드 또는 특수 스핀들을 사용합니다. 작업장에서는 직경 20mm 미만의 암나사 가공 시 속도와 비용 측면에서 이 방식을 선호합니다. 간편한 툴링과 짧은 셋업 시간 덕분에 위치 정확도가 낮은 구멍 가공에 적합합니다.

나사 밀링

CNC 나사 밀링은 나선형 경로를 따라 회전하는 밀링 커터를 사용합니다. 선반 또는 밀링 센터 X, Y, Z축을 보간하여 나사산 형상을 추적합니다. 나사 밀링은 칩 제어가 중요한 대형 구멍, 특수 소재, 막힌 구멍 가공에 적합합니다. 동일한 커터로 경로 프로그래밍을 조정하여 좌나사와 우나사를 모두 가공할 수 있으며, 다양한 피치를 가공할 수 있습니다.

CNC 작업장 다음 경우에 이 방법을 선택하세요:

• 복잡한 실 형태
• 대구경 구멍(>20 mm)
• 칩 배출이 중요한 블라인드 홀

이 공정은 뛰어난 정확도와 표면 조도를 제공합니다. 기계공은 공구 오프셋을 조정하여 좌나사 또는 우나사, 그리고 여러 피치에 동일한 커터를 사용할 수 있습니다.

CNC 선반 나사 가공

선반 작업자는 단일 포인트 도구(종종 인덱서블 인서트)를 사용하여 한 번 이상의 패스로 나사산을 절삭합니다. CNC 선반 공구 슬라이드를 스핀들 회전과 동기화합니다. 이 방식은 특히 맞춤형 나사산, 테이퍼 나사산 또는 일회용 부품에 효과적입니다.

스레드 연삭

부품이 이미 높은 경도나 엄격한 공차 요건을 충족해야 하는 경우(예: 나사 게이지, 웜 샤프트, 항공우주용 패스너), 작업장에서는 나사산 연삭을 사용합니다. 프로파일 연삭 휠은 소량의 재료를 제거하여 표면 조도가 Ra 0.2μm 미만인 나사산을 생성합니다. 연삭 속도와 냉각수 선택은 장시간 사용 시 휠 프로파일을 안정적으로 유지하는 데 중요한 역할을 합니다.

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올바른 스레딩 방법 선택

나사산 가공 방법 선택은 부품 요구 사항에 따라 달라집니다.

표준	도청	나사 밀링	CNC 선반 나사 가공	스레드 연삭
그것이 무엇인가?	스핀들과 Z축 모션을 동기화하여 스핀들을 반전시키지 않고도 탭이 나사산을 절단합니다.	작은 다중 플루트 커터를 사용하여 구멍 주위에 나선형 경로를 삽입합니다.	선반은 회전하는 작업물의 축을 따라 단일 지점 도구를 움직여 도구 이동당 하나의 홈을 가공합니다.	나사산에 맞는 프로필을 가진 휠을 사용하여 경화된 부품을 연삭합니다.
구멍 직경	≤20 mm	모든 품종	모든 품종	모든 품종
재료 경도	부드럽다~중간	중간에서 어려움	부드럽다~중간	하드
허용 오차 요구 사항	± 0.2 mm	± 0.05 mm	± 0.1 mm	± 0.005 mm
생산량	높음	중급	낮음에서 중간까지	높음
속도	높음	중급	높음	높음
표면 처리	보통	좋은	좋은	우수한
비용	높음	중급	중급	높음
지원 기기	작은 구멍, 높은 볼륨	대형 부품, 막힌 구멍, 특이한 소재	정밀 부품, 긴 나사산	강화된 소재, 초정밀

이 표를 사용하여 귀하의 부품 요구 사항을 가장 경제적이고 효과적인 프로세스에 맞춰보세요.

손이나 기계로 실을 자르는 방법

작업장에 CNC 탭, 나사 밀링 머신, 선반이 없는 경우가 있습니다. 이 경우 간단한 수공구를 사용하여 사용 가능한 나사산을 제작할 수 있습니다. 아래에서는 암나사산과 수나사산을 위한 두 가지 일반적인 절차를 설명합니다.

내부 나사산 절단

필요한 도구

• 센터 펀치
• 드릴 프레스 또는 핸드헬드 드릴
• 트위스트 드릴 비트(코어 구멍을 만드는 데 사용)
• 구멍을 모따기하기 위해 카운터싱크(90°)
• 탭 렌치
• 기계 탭 또는 핸드 탭
• 절삭유

단계

탭 앤 드릴을 선택하세요

• 원하는 실 시리즈와 크기에 맞는 수도꼭지를 선택하세요.
• 드릴 크기를 계산합니다. 드릴 직경 = 탭 주요 직경 - 나사산 피치.

코어 홀을 뚫다

• 작업물을 바이스나 드릴 프레스에 고정합니다.
• 구멍 위치에 중앙 펀칭을 한 후 적절한 속도와 윤활유를 사용하여 드릴링합니다.

입구 모따기

• 수도꼭지를 안내하고 버를 줄이려면 구멍을 가볍게 잠그세요.

구멍을 탭하세요

• 렌치에 수도꼭지를 끼우고 구멍에 수직으로 맞춥니다.
• 시계 방향으로 ¾바퀴 돌린 후, ¼바퀴 돌려서 칩을 제거합니다.
• 탭이 멀리 있는 쪽(통과 구멍의 경우)에서 나올 때까지 또는 바닥에 도달할 때까지 반복합니다( 막힌 구멍).
• 수도꼭지가 파손되는 것을 방지하려면 칩을 자주 청소하세요.

외부 나사산 절단

필요한 도구

• 둥근 막대 또는 샤프트 스톡
• 모따기용 파일
• 다이 스톡 홀더
• 원형 다이 또는 육각형 다이
• 절삭유
• 바이스 또는 클램프

단계

막대를 준비하세요

• 막대 끝 부분을 나사산 깊이보다 크게 45° 각도로 깎거나 돌립니다.

주사위를 마운트하다

• 원형 또는 육각형 다이를 해당 재고에 삽입합니다. 다이의 표시가 사용자를 향하도록 맞춥니다.

참여하고 잘라내다

• 다이를 막대 모따기에 놓고 가볍게 힘을 가한 후 시계 방향으로 3/4바퀴 돌립니다.
• 각 절단 작업 후 ¼ 회전을 반대로 하여 칩을 부수십시오.
• 나사산 깊이가 완전히 도달할 때까지 계속합니다. 다이를 완전히 뒤로 빼고 파일이나 탭을 사용하여 나사산을 청소합니다.

버 제거 및 검사

• 막대의 후단을 약간 모따기합니다. 버를 제거하다.
• 나사산이 너트나 게이지와 잘 맞는지 확인하세요.

정밀 나사 가공을 위한 실용적인 팁

이러한 검증된 권장 사항을 적용하면 비용이 많이 드는 실수를 피하고 일관되고 고품질의 스레드를 얻는 데 도움이 됩니다.

• 챔퍼를 사용하세요: 항상 외부 나사산 끝부분에는 리드인 챔퍼를, 내부 나사산 시작부에는 카운터싱크를 추가하세요. 이렇게 하면 공구 걸림 및 정렬 불량 발생 가능성이 줄어듭니다.
• 도구 정렬 유지: 탭, 다이, 단일 포인트 공구가 ​​공작물 축과 수직을 유지하는지 확인하십시오. 약간의 정렬 오차도 테이퍼형 또는 불균일한 나사산을 생성할 수 있습니다.
• 표준 크기 선택: 가능하면 일반적인 나사산 형태(예: M6×1.0 또는 ¼–20 UNC)를 선택하세요. 표준 공구와 게이지를 쉽게 구할 수 있으며 교체 비용도 저렴합니다.
• 벽 두께 제어: 얇은 벽의 부품의 경우, 나사산 가공 후 충분한 재료가 남아 있는지 확인하십시오. 벽 두께가 충분하지 않으면 하중을 받을 때 변형이나 파손이 발생할 수 있습니다.
• 스레드 높이 최적화: 사양에 특별한 체결 조건이 명시되어 있지 않은 한, 공칭 나사산 높이를 사용하십시오. 나사산 높이가 낮을수록 응력 집중이 줄어들고 조립이 더 쉬워집니다.
• 올바른 윤활제를 선택하세요: 성냥 절삭유 공작물 재질에 따라 강철에는 황화유, 알루미늄에는 합성유, 난삭재 합금에는 특수 그리스를 사용합니다. 적절한 윤활은 표면 조도와 공구 수명을 향상시킵니다.
• 속도 및 피드 표준화: 탭 및 다이에 대한 공구 제조업체 가이드라인을 참조하세요. 적절한 스핀들 속도와 이송 속도를 유지하면 공구의 조기 마모를 방지하고 떨림을 없앨 수 있습니다.

전문 나사 가공 서비스

자체 나사 가공을 통해 완벽한 제어가 가능하지만, 때로는 아웃소싱이 더 합리적일 수 있습니다. 작업장에 리지드 태핑 스핀들이나 나사 연삭 휠이 부족한 경우, 아웃소싱을 통해 신규 자본 투자 없이도 고품질 나사를 확보할 수 있습니다. 전문 업체는 여러 개의 탭, 다이, 그리고 고급 CNC 기계에 투자합니다. 이러한 업체는 대량 생산에 걸쳐 툴링 비용을 분할 상환하여 개당 가격을 낮출 수 있습니다.

나사 가공 프로젝트에 대한 전문가 지원이 필요하시면 BOYI TECHNOLOGY가 함께합니다. 20년 이상의 가공 업계 경험을 바탕으로 진정한 원스톱 서비스를 제공합니다. CNC 가공 서비스 한 지붕 아래. 진행을 원하시면 3D 모델과 2D 도면을 포함한 모든 관련 파일을 다음 주소로 보내주세요. [이메일 보호].

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맺음말

나사 가공은 두 부품을 하나로 연결하여 부하가 걸리는 상황에서도 안정적으로 작동합니다. 나사를 수작업으로 가공하든 고속 CNC 태핑 센터를 사용하든, 형상, 공구 선택, 그리고 최적의 가공 방법을 이해하면 신뢰할 수 있는 결과를 얻을 수 있습니다.

가능하면 표준 나사산 형태를 선택하는 데 시간을 일찍 투자하고, 툴링을 통합하여 비용 절감을 도모하세요. 특수 요구 사항이나 대량 주문의 경우, 전문 나사 가공 업체에 아웃소싱하는 것을 고려하세요.

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