스레드의 종류: 엔지니어의 관점

이 가이드는 기본부터 고급 개념까지 스레드 유형에 대한 모든 측면을 다룹니다. 구조, 제품 및 제조 프로젝트에서 최적의 성능을 발휘할 수 있는 다양한 스레드 유형과 그 적용 사례, 모범 사례를 살펴보세요.

스레드는 종종 무시되지만 엔지니어링 세계에서 매우 중요한 구성 요소입니다. 스레드는 밀봉, 동력 전달 및 고정에 필수적이며 작은 나사부터 거대한 산업 기계에 이르기까지 모든 곳에서 볼 수 있습니다. 고급 스레드 기술에 대한 인사이트를 얻고 정보에 입각한 엔지니어링 결정을 내리기 위한 심층적인 필수 지식을 살펴보세요.

나사산은 원통형 표면에 나선형 융기 또는 홈을 만들거나 절단한 것입니다. 이 정확한 나선형 디자인은 회전력을 전달하거나 부품을 안전하게 결합할 수 있는 기계적 인터페이스를 형성합니다. 구성 요소를 안전하게 결합하거나 고정할 수 있는 효율적인 스레드를 설계하려면 기본 구성 요소를 이해하는 것이 중요합니다.

나사산의 핵심 요소

PITCH

피치는 스레드의 두 연속된 크레스트(또는 루트) 사이의 축 방향 거리를 나타냅니다. 나사산이 한 바퀴 완전히 회전할 때 축 방향으로 전진하는 거리인 리드와 혼동해서는 안 됩니다. 피치는 나사산의 선형 및 회전 운동뿐만 아니라 각 회전 시 전진하는 나사산의 용량에 직접적인 영향을 미칩니다.

ROOT

루트는 스레드의 아래쪽 표면입니다. 스레드에서 가장 낮은 지점으로, 크레스트와는 반대입니다.

FLANK

측면은 볏과 뿌리를 연결하는 실의 직선 측면을 말하며, 실의 경사진 표면을 형성합니다. 측면의 경사진 표면과 볏에서 뿌리까지 이어지는 경사가 있는 견고한 구조를 형성합니다.

CREST

크레스트는 나사의 외부 표면을 형성하는 나사산의 가장 높은 지점을 의미합니다.

LEAD

리드는 볼트 또는 너트가 한 바퀴(360°) 회전할 때 이동하는 축 방향 거리입니다. 다중 시작 스레드의 리드는 시작 횟수에 피치를 곱한 값이며, 단일 시작 스레드의 리드는 피치와 같습니다. 리드가 작을수록 기계적 이점이 높아집니다.

스레드 각도

스레드의 측면 사이의 축 방향 평면에서 측정한 각도입니다.

주요 직경

주요 직경은 외부 스레드의 윗부분을 둘러싸고 닿는 가상의 원통의 지름입니다. 내부 스레드는 스레드의 바닥에 닿습니다.

최소 직경

루트 지름이라고도 하는 마이너 지름은 루트에 있는 가상의 원통의 지름입니다.

피치 지름

피치 직경은 톱니 두께가 피치/2가 되는 직경 또는 해당 위치에서 표면을 가로지르는 가상의 원통(나사축에 동심원)의 직경을 말합니다. 피치 직경은 날카로운 V형 스레드 모양에서 날카로운 주 직경과 부 직경의 중간에 존재합니다. 그러나 이러한 방식으로 형성되는 스레드는 거의 없습니다.

외부 스레드

파이프, 볼트, 나사, 스터드, 실린더 및 샤프트와 같은 구성 요소의 외부 표면에 있는 나사산입니다.

내부 스레드

내부 나사산은 너트, 실린더 또는 파이프 내부의 나사산과 같이 부품의 내부 표면에 형성됩니다.

오른쪽 스레드

볼트나 막대가 시계 방향으로 회전하면 바깥쪽 표면이 너트 안으로 들어가고, 나사가 수평으로 위치하면 위쪽과 왼쪽으로 경사진 모양이 됩니다.

왼쪽 스레드

볼트나 막대가 시계 반대 방향으로 회전하면 왼쪽 나사산이 너트 안으로 들어갑니다. 나사를 수평으로 배치하면 나사가 위쪽과 오른쪽으로 기울어집니다.

단일 시작 스레드

단일 시작 나사산은 리드와 일치하는 피치와 실린더에서 나사산의 길이를 관통하는 하나의 가시적인 나선 또는 시작점만 있는 단일 시작 나사산입니다. 나사산 피치는 너트가 나사산 볼트의 한 위치에 단단히 고정되고 막대가 360도 회전할 때 너트가 축을 따라 이동하도록 합니다.

이중 시작 스레드

너트 구멍 안쪽의 나사산도 이중 시작 나사산이 있는 경우 이중 시작 나사산입니다. 너트가 더블 스타트 나사산 볼트나 막대에 끼워지면 나사산 피치의 두 배로 전진 또는 이동하고 막대가 360도 회전합니다.

다중 시작 스레드

다중 시작 스레드는 동일한 피치를 가진 두 개 이상의 스레드가 서로 평행하게 실행되는 것을 말합니다. 시스템에 자동 잠금이 필요하지 않고 스레드 축을 따라 빠른 번역 속도가 필요한 상황에서는 많은 시작 스레드가 적용됩니다.

스레드 유형

다양한 스레드 프로파일의 개발은 과거의 제조 공정과 지역별 선호도의 영향을 받아 다양한 애플리케이션에 대한 특정 스레드 유형의 표준화로 이어졌습니다. 또한 하중을 견디는 능력에 대한 고유한 요구 사항으로 인해 다양한 스레드 표준이 존재합니다. 여기서 스레드 모양이 중요합니다. 모든 유형의 스레드에는 고유한 목적이 있으며 모두 고유한 프로파일이 특징입니다. 이는 스레드의 실제 모양과 동작에 영향을 미치며 피치 및 측면 각도와 같은 값으로 구성됩니다. 스레드가 적합한 애플리케이션 도메인도 스레드 프로필에 따라 결정됩니다. 일반적인 스레드 유형은 이를 기준으로 여러 그룹으로 나뉩니다.

Acme 스레드

이 실은 일반적으로 정사각형 실과 비슷하지만 가늘어지는 모양, 즉 위쪽이 얇고 아래쪽이 평평한 모양을 하고 있습니다. 정사각형 실에 비해 작업 시 절단하기가 다소 간단합니다. 또한 훨씬 더 튼튼한 것으로 간주됩니다. 이 스레드의 분할 너트를 고정하거나 풀 때 기울어진 끝이 더 쉬워 보입니다. 백래시가 없습니다. 이 스레드의 제조 각도는 29°입니다. 황동 밸브, 벤치 바이스 및 나사 절삭 선반에는 종종 아크메 스레드가 장착되어 있습니다.

V자형 스레드

이 스타일의 스레드에는 영어 알파벳의 "V" 형태가 나타납니다. A 선반 기계, 밀링 머신, 탭, 다이 및 기타 도구를 사용하여 이러한 종류의 실을 자르거나 만들 수 있습니다. 그러나 이러한 스레드를 만드는 데 사용되는 표준은 다양합니다. 가장 널리 사용되는 스레드 유형입니다.

버트리스 스레드

이 나사산은 삼각형으로, 한 면은 나사 축에 수직으로 향하고 두 번째 면은 경사져 있습니다. 사각 나사산에 비해 당기는 힘이 더 강합니다. 버트레스 스레드 유닛은 사각 스레드와 V 스레드의 장점을 모두 제공합니다. 버트레스 스레드는 V 스레드만큼 강하고 사각 스레드와 동일한 낮은 마찰 저항을 가지고 있습니다. 따라서 래칫처럼 한쪽이 과도하게 당겨져 흡수가 필요한 상황에 적용할 수 있습니다.

너클 스레드

실이 상당히 튼튼합니다. 가볍고 무겁고 힘든 작업 모두에 사용할 수 있습니다. 볏과 뿌리 모두 반원형입니다. 너클 스레드는 손상과 먼지 축적을 방지하는 둥근 프로파일 덕분에 이물질이 쌓일 수 있는 열악한 환경에서도 잘 작동하도록 설계되었습니다. 이 스레드는 사각형 스레드 디자인을 수정하여 주조 및 롤링이 용이합니다. 각도는 30°입니다. 유리병, 철도 차량 커플링, 커플링 기어, 밸브, 피팅, 슬라이드, 소화전, 전기 분야에 사용되는 대형 성형 절연체 및 기타 품목에는 모두 너클 스레드가 사용될 수 있습니다.

웜 스레드

아크메 실보다 더 깊지만 모양은 매우 비슷합니다. 또한 29° 각도를 이루고 있습니다. 웜 스레드는 일반적으로 자동차 웜 기어 시스템과 같이 동력 전달이 직각(90°에 가깝게)으로 이루어지는 시스템에 사용됩니다. 정확한 각도는 특정 설계에 따라 달라질 수 있습니다. 웜 휠은 3개의 톱니가 웜 스레드에 끼워져 있기 때문에 샤프트에 완벽하게 맞습니다.

단일 및 다중 스레드

하나의 작품에 몇 개의 별개의 독립적인 나사산이 동시에 실행되는 것을 생각할 수 있습니다. 따라서 볼트나 나사가 완전히 돌아갈 때 이를 단일 나사산 나사라고 합니다. 또한 단일 나사산이 움직이고 있습니다. 다중 또는 다중 시작 나사산 나사에는 주어진 순간에 하나 이상의 나사산이 존재합니다. 독립된 나사산이 시작되며 단일 시작, 2 시작, 3 시작 등이 있을 수 있습니다.

정사각형 스레드

정사각형 스레드는 뿌리가 매우 강합니다. 사각형 단면에서 그 이름을 따온 널리 사용되는 나사산입니다. 이 나사산은 나사 잭, 프레스 기계, 무거운 리프팅 장치, 동력 전달, 압력 적용 및 바이스 스핀들 장비에 적용됩니다. 휘트워스 나사보다 움직임에 대한 마찰 저항이 적지만 사각 나사는 V 나사만큼 견고하지는 않습니다. 인치당 정해진 수나 정밀한 측정값이 없습니다.

테이퍼 스레드

이러한 종류의 스레드에는 테이퍼 스레드가 있는데, 테이퍼 스레드는 테이퍼 표면에서 절단되는 스레드입니다. 연마용 스핀들과 같은 샤프트에 적용 가능합니다. 왼손잡이 또는 오른손잡이 스레드일 수 있습니다.

이러한 스레드에는 여러 가지 기능이 있습니다.

기계적 이점: 잭 및 풀리와 같은 리프팅 메커니즘에 적용됩니다.

정밀도: 마이크로미터와 같은 측정 도구가 정확한지 확인합니다.

전력 전송: 한 장소에서 다른 장소로 에너지가 이동하는 것을 말합니다.

속도 제어: 동작 조절 및 감소.

부품 연결: 볼트와 너트 조립하기.

판매자 스레드

아메리칸 내셔널 스레드는 60° 각도를 가지고 있으며 V자형 실입니다. 아래쪽과 위쪽이 모두 평평합니다. 광범위하게 사용되는 이 스레드는 미국 표준 협회. 무게 대비 강도가 높기 때문에 더 얇은 변형인 내셔널 파인 스레드는 자동차 및 항공우주 산업에서 자주 사용됩니다.

미터법 스레드(M) 또는 국제 스레드

유럽에서 가장 인기 있고 널리 사용되는 스레드는 전 세계적으로 표준화된 ISO 미터법 스레드입니다. 표준 스레드라고도 합니다. 밀리미터는 직경과 피치를 측정합니다. M은 미터법 스레드의 코드 문자입니다. 나사는 평평하고 뿌리는 둥글다. 스레드 매개변수는 인도 표준(IS) 1330-1958에 따라 준비되며, 밀리미터 단위의 공칭 직경이 먼저 표시되고 그다음에 밀리미터 단위의 피치(스레드 사이의 거리)가 표시됩니다. 예를 들어 "M20 x 2.5"라는 표기는 직경이 20mm이고 피치가 2.5mm인 스레드, 즉 인치당 20개의 스레드를 나타냅니다.

영국 표준 스레드.

영국 표준 휘트워스 스레드(BSW)

영국의 거친 제어 스레드는 영국 엔지니어 조셉 휘트워스의 이름을 따서 명명되었습니다. 이 스레드는 호환성을 용이하게 하기 위한 것이었습니다. 휘트워스 스레드는 인치 단위로 측정되며 측면 각도는 55도입니다. 볏과 뿌리는 둥글며 일반 너트 볼트와 같은 많은 작업에 응용할 수 있습니다.

영국 표준 미세 실. (B.S.F)

이 스레드는 형태가 BSW 스레드와 비슷합니다. 이 스레드는 55° 각도가 비슷하지만 인치당 스레드 수가 더 많기 때문에 스레드가 더 가늘다는 것을 의미합니다. 결과적으로 그립력이 더 강해집니다. 이 나사산 너트 볼트는 진동 수준이 높은 위치에 적용됩니다.

영국 표준 파이프 나사산

피트당 3/4 테이퍼로 절단되며 각도는 55°입니다. 증기 파이프, 가스 파이프 라인 및 위생 파이프 피팅에 적용할 수 있습니다. 또한 테이퍼로 인해 누출이 방지됩니다.

영국 협회 스레드

이 나사산은 시계, 계량기, 텔레비전, 라디오, 전기 제품 등 작고 민감한 기계 및 전기 장치에 사용됩니다. 이 스레드는 6mm 또는 1/2'' 너트 볼트에 맞으며 각도는 47 1/2°입니다.

이 표에는 몇 가지 스레드 유형과 그 분류에 대한 개요가 나와 있습니다. 구체적인 기준과 수정 사항이 있을 수 있습니다.

스레드 설계 및 고려 사항

스레드 설계는 하중, 재료, 환경, 애플리케이션 등의 요소에 영향을 받는 필수 엔지니어링 구성 요소입니다. 설계자는 성능을 극대화하기 위해 스레드 프로파일, 피치, 깊이, 공차를 고려합니다. 정적, 동적, 피로 하중 등 다양한 유형의 하중이 스레드 강도에 영향을 미칩니다. 내구성, 내마모성, 부식 방지 기능은 모두 소재 선택에 영향을 받습니다. 습도 및 온도와 같은 환경 변수도 스레드 성능에 영향을 미칩니다. 또한 씰링, 동력 전달, 체결 등 스레드의 기능은 특정 용도에 따라 달라집니다. 엔지니어는 이러한 요소를 면밀히 평가하여 다양한 엔지니어링 작업에 적합한 스레드를 선택하거나 만들 수 있습니다.

스레드 장애 및 예방

스레드 유형은 스레드 장애에 영향을 줍니다. 사각 스레드는 더 자주 벗겨지는 경향이 있는 V 스레드보다 담즙이 차고 고착될 가능성이 더 높습니다. 아크메 스레드는 두 가지 요소를 결합한 반면, 버트리스 스레드에서는 뿌리 피로가 발생할 수 있습니다. 파이프 스레드는 부식으로 인해 벗겨지거나 고장날 수 있지만 미터 나사산은 스레드 등급과 하중에 따라 일반적인 고장이 발생하기 쉽습니다. 이러한 요소를 해결하면 스레드 고장의 위험을 크게 줄일 수 있습니다.

스레드 유형의 중요성과 향후 트렌드

엔지니어에게는 스레드 기술에 대한 포괄적인 이해가 필수적입니다. 스레드 구성 요소는 엔지니어링 시스템에서 매우 일반적이기 때문에 이러한 이해는 설계, 선택 및 사용에 필수적입니다. 엔지니어는 스레드 범주, 재료 및 생산 방법을 철저히 이해함으로써 문제를 성공적으로 해결하고, 부품 성능을 최적화하고, 비용을 절감할 수 있습니다. 또한 제품의 신뢰성과 안전성을 보장하려면 스레드 기술에 대한 탄탄한 기반이 필요합니다.

기존 스레드 유형에 대한 더 많은 기능이 향후 스레드 기술 개발의 주요 초점이 될 것입니다. 여기에는 강도와 내구성이 향상된 신소재 개발, 복잡한 스레드 형상을 위한 최첨단 생산 공정 연구, 자체 모니터링 및 적응이 가능한 스레드용 지능형 기술 통합 등이 포함됩니다. 또한 개발 부문은 부식성 환경이나 고온과 같은 까다로운 환경에서 스레드 성능을 최적화하는 방법을 연구하는 데 집중해야 합니다.