CNC 가공용 나사산을 설계하는 방법?

피해야 할 일반적인 스레드 디자인 실수

숙련된 설계자라도 CNC 스레딩에서 심각한 문제를 야기하는 작은 실수를 할 수 있습니다. 이러한 일반적인 실수를 인식하면 정확하고 가공하기 쉬운 나사산을 설계할 수 있습니다.

지나치게 엄격한 허용 오차

많은 디자이너는 더 엄격한 허용 오차가 더 나은 품질과 같다고 생각합니다. 하지만 항상 그런 것은 아닙니다. 공차가 엄격하면 가공 시간이 길어지고 공구가 더 빨리 마모되며 조립이 더 어려워질 수 있습니다.

대부분의 부품에는 통일 나사산의 경우 2A/2B, 미터 나사산의 경우 6g/6H의 표준 맞춤이 잘 맞습니다. 정밀한 정렬 또는 고압 씰링의 경우에만 더 타이트한 맞춤이 필요합니다.

예를 들어, 6H 맞춤의 M10 × 1.5 나사산은 이미 ±0.13mm 이내의 정확도를 유지합니다. 이를 ±0.05mm로 조이면 일반적으로 성능 향상 없이 비용만 추가됩니다. 또한 검사 시 불합격률도 높아집니다.

공차가 엄격하면 특히 다음과 같은 코팅의 경우 조립 중에 부품이 고착될 수 있습니다. 아연 도금 또는 아노다이징 처리 가 적용됩니다. 이러한 처리는 표면당 5-15µm를 추가할 수 있습니다. 실용적인 공차는 공구 스트레스를 줄이고 일관성을 개선하며 재작업을 줄입니다.

불충분한 스레드 참여

스레드 맞물림은 하중을 전달하는 스레드 부분입니다. 결합이 너무 적으면 스레드가 벗겨지거나 느슨해질 수 있습니다.

일반적인 규칙: 강철의 경우 공칭 직경의 1배, 알루미늄이나 황동과 같은 부드러운 금속의 경우 1.5배. 예를 들어, M8 × 1.25 나사산은 강철의 경우 최소 8mm, 알루미늄의 경우 12mm 이상 맞물려야 합니다.

대부분의 하중은 처음 몇 개의 결합된 나사산에 의해 전달되며, 처음 세 개의 나사산에서 80% 이상이 전달됩니다. 더 많은 결합을 추가해도 강도는 거의 향상되지 않지만 가공 시간과 공구 마모는 증가합니다.

벽이 얇은 부품의 경우 균열을 방지하기 위해 나사산 뒤에 충분한 재료가 있는지 확인합니다. 플라스틱 또는 인서트의 경우 나사산을 강화하기 위해 나선형 인서트 또는 나사산 부싱을 고려하세요.

도구 액세스 또는 클리어런스 무시

스레드는 도구가 원활하게 자르고 빠져나갈 수 있는 공간이 필요합니다. 접근성이 좋지 않으면 충돌, 불완전한 스레드 또는 주변 피처의 손상이 발생할 수 있습니다.

CNC 탭과 나사산 밀링에는 축 방향 및 반경 방향 안전거리가 필요합니다. 막힌 구멍의 경우 칩 제거를 위해 바닥에 나사산이 없는 공간을 1.5피치 남겨두세요. 이 공간이 없으면 칩이 공구에 끼어 공구가 파손될 수 있습니다.

예를 들어, M10 × 1.5 블라인드 홀을 나사 가공하려면 홀 깊이가 전체 나사 직경보다 최소 1.5mm 더 깊어야 합니다. 숄더 근처의 외부 스레드의 경우 스레드 루트보다 약간 더 깊고 1.5배 피치 너비 이상의 런아웃 홈을 추가합니다.

3D 모델에서 공구 경로를 확인합니다. 나사산에 너무 가까운 피처는 접근을 차단할 수 있습니다. 입구에 약간의 모따기나 릴리프를 추가하면 탭이나 커터가 깔끔하게 시작되고 버를 줄일 수 있습니다.

기술 도면에 스레드 지정

잘 설계된 스레드는 문서화만큼 좋은 것입니다. 적절한 콜아웃, 허용 오차 정의, 검사 노트는 모든 생산 배치에서 일관된 결과를 보장합니다.

명확하고 모호하지 않은 스레드 콜아웃

스레드 콜아웃은 유형, 크기, 피치, 핏 등급을 설명합니다. ASME Y14.6 또는 ISO 965-1과 같은 국제 표준을 따라야 합니다. 명확한 콜아웃은 기계공이 어떤 공구와 공정을 사용할지 빠르게 이해하는 데 도움이 됩니다.

통합 스레드의 경우 일반적으로 다음과 같은 형식입니다:

1/4-20 UNC-2B

• 1/4 → 주요 직경(인치)
• 20 → 인치당 스레드 수(TPI)
• UNC 스레드 시리즈(통일된 국가 거친) → 스레드 시리즈
• 2B → 핏 클래스(내부 스레드)

메트릭 스레드의 경우 형식은 다음과 같습니다:

M10 × 1.5 - 6H

• M10 → 주요 직경(mm)
• 1.5 → 피치(mm)
• 6H → 내부 스레드 허용 오차 클래스

스레드가 스루인지 블라인드인지 지정합니다. "스루" 또는 "깊이 15mm"와 같은 메모는 CNC 프로그래밍 중 혼동을 방지합니다.

필요한 경우 콜아웃에 표면 마감 또는 도금을 포함하세요. 예를 들어

M8 × 1.25 - 6시간, 아연 도금 후

이를 통해 기계 작업자는 실을 절단할 때 코팅 두께를 고려할 수 있습니다.

맞춤 및 기능에 대한 스레드 클래스 허용 오차 정의

나사산 공차는 부품이 서로 얼마나 단단히 맞물리는지를 제어합니다. 올바른 등급을 선택하면 조립, 부하 용량 및 제조 가능성에 큰 영향을 미칠 수 있습니다.

통합 스레드 범위는 1A/1B(느슨함)에서 3A/3B(단단함)까지입니다:

• 1A/1B: 빠른 조립을 위한 느슨한 핏으로 중요하지 않거나 더러운 환경에 이상적입니다.
• 2A/2B: 대부분의 산업용 부품에 표준으로 적합합니다.
• 3A/3B: 항공우주, 계측 또는 유압 애플리케이션에 적합한 고정밀 제품입니다.

성적 번호와 문자는 메트릭 스레드를 식별합니다. 예를 들면 다음과 같습니다:

• 6H(내부) / 6g(외부): 표준 범용 핏입니다.
• 5H/5G: 고정밀 부품에 더욱 밀착됩니다.
• 7H/7g: 느슨한 핏으로 조립이 간편합니다.

예를 들어, M12 × 1.75 - 6H/6g는 피치 직경 공차가 약 ±0.15mm로 정밀도와 조립 용이성 간의 균형이 잘 잡혀 있습니다. 지나치게 엄격한 공차는 성능 향상 없이 공구 마모와 검사 시간을 증가시키므로 필요한 경우가 아니라면 공차를 지나치게 엄격하게 지정하지 마십시오.

검사 및 품질 요구 사항 전달

검사를 통해 스레드의 품질과 적절한 부품 장착을 보장합니다. 도면에 대한 명확한 검사 노트를 통해 품질 관리 시 일관성을 유지할 수 있습니다.

표준 검사 요구 사항에는 다음이 포함됩니다:

• 이동/이동 안 함 게이지 테스트: 내부 및 외부 스레드의 기능적 적합성을 확인합니다.
• 피치 직경 측정: 정확한 체결을 보장합니다. 3선식 또는 나사 마이크로미터로 측정하며, 정밀 부품의 경우 일반적으로 ±0.02mm 이내로 측정합니다.
• 표면 마감: 원활한 결합을 위해 중요합니다. 일반적인 값은 애플리케이션에 따라 Ra 1.6µm에서 Ra 3.2µm입니다.
• 육안 검사: 버, 불완전한 나사산 또는 공구 자국이 있는지 확인합니다.

중요한 구성 요소의 경우 다음과 같은 메모를 포함하세요:

클래스 2B 이동/노고 게이지로 검사할 스레드

또는

첫 번째 기사에는 1001T3PT 스레드 검사 필요