대부분의 조립 불량은 잘못된 설계가 아니라, 잘못된 체결품, 잘못된 등급 또는 잘못된 토크에서 비롯됩니다. 이 가이드는 CNC 가공 부품에 실제로 사용되는 것을 다룹니다: 육각 구멍 나사, 세트 나사, 다우엘 핀, 나사 인서트, 그리고 중요한 등급과 토크 값.
여기서부터 시작하십시오. 등급이나 토크에 대해 걱정하기 전에 응용 분야에 맞는 올바른 체결품 유형을 찾으십시오.
| 응용 분야 | 이것을 사용하십시오 | 이유 |
|---|---|---|
| 일반 클램핑, 두 부품을 볼트로 결합 | 육각 구멍 나사 (SHCS) | 동일 크기에서 가장 강한 헤드 형상. 카운터보어 구멍에 적합. 가장 일반적인 CNC 체결품. |
| 낮은 헤드 높이, 외관면 | 버튼 헤드 나사 | 저프로필 돔 헤드, 날카로운 모서리 없음. 동일 크기의 SHCS보다 20–30% 약함. |
| 평평한 표면 필요 (돌출 없음) | 카운터싱크 나사 | 90도 평평한 헤드가 표면과 평행. 카운터싱크 구멍 필요. 가장 약한 헤드 유형 — 고하중에 피하십시오. |
| 축에 부품을 고정 | 세트 나사 (그럽 나사) | 헤드 없음, 나사를 통해 축에 밀어 넣음. 팁 유형이 중요 — 아래 참조. |
| 대형 구조 이음부, 렌치 접근 가능 | 육각 볼트 | 외부 육각 헤드, 렌치 구동. M10+에서 가장 저렴. 구조용 강의 표준. |
| 피벗점, 힌지, 슬라이딩 이음부 | 숄더 볼트 | 정밀 연삭 숄더가 베어링 면으로 작용. 비싸지만 별도의 핀을 제거. |
| 두 부품 간 정밀 위치 결정 | 다우엘 핀 | 나사 없음. 프레스 핏으로 ±0.01mm 정밀도로 부품 위치 결정. 아래 다우엘 핀 섹션 참조. |
| 나사 벗겨짐, 연질 재료, 잦은 분해 | 헬리코일 / 나사 인서트 | 알루미늄, 플라스틱 또는 손상된 구멍에 강한 강 나사 생성. 아래 인서트 섹션 참조. |
| 축의 축 방향 유지 | 코터 핀 | 저렴, 일회용. 캐슬 너트 또는 축 관통 구멍과 함께 사용. |
| 축의 베어링 또는 칼라 유지 | 리테이닝 링 (스냅 링) | 홈에 장착. 축 방향 유지만. 저렴하고 빠른 설치. |
| 하중 지지 스터드 (양쪽에 너트) | 스터드 | 양끝 또는 전체 길이에 나사. 한쪽에 렌치 접근이 불가능할 때 사용 (예: 엔진 블록). |
| 유형 | 구동 | 헤드 스타일 | 하중 유형 | 상대 비용 | 일반적 크기 |
|---|---|---|---|---|---|
| SHCS | 육각 구멍 (알렌) | 평탄 원통 | 인장 + 전단 | 1.0x | M2–M30 |
| 버튼 헤드 | 육각 구멍 | 저 돔 | 인장 + 전단 | 1.1x | M3–M16 |
| 카운터싱크 | 육각 구멍 / 필립스 | 90° 평면 | 인장만 | 0.8x | M3–M12 |
| 육각 볼트 | 외부 육각 (렌치) | 육각 헤드 | 인장 + 전단 | 0.6x | M5–M42 |
| 세트 나사 | 육각 구멍 | 헤드 없음 | 축 방향 유지 | 0.7x | M2–M12 |
| 숄더 볼트 | 육각 구멍 | 육각 헤드 + 숄더 | 전단 + 피벗 | 3.0–5.0x | M5–M16 |
| 다우엘 핀 | 해당 없음 (프레스 핏) | 없음 | 전단 (위치 결정) | 0.5x | 3–20mm 직경 |
| 코터 핀 | 해당 없음 (분할 다리) | 없음 | 축 방향 유지 | 0.2x | 1–12mm 직경 |
| 리테이닝 링 | 펜치 (스냅 링) | 없음 | 축 방향 유지 | 0.3x | 3–200mm 직경 |
CNC 조립체의 핵심. ISO 4762 (미터법) / ASME B18.3 (인치). 강한 헤드 형상으로 동일 클램프 하중에서 더 작은 SHCS를 더 큰 육각 볼트 대신 사용할 수 있습니다. 육각 구멍 구동은 헤드를 컴팩트하게 유지 — 렌치가 닿을 수 없는 카운터보어에 적합합니다.
| 클래스 | 인장 강도 (MPa) | 항복 강도 (MPa) | 경도 | 사용 시기 |
|---|---|---|---|---|
| 8.8 | 800 | 640 | 22–32 HRC | 중요하지 않은, 비용에 민감한. 저응력 조립체. |
| 10.9 | 1000 | 900 | 32–39 HRC | CNC 조립체의 기본. 좋은 강도, 취성 없음. 90%의 경우를 커버. |
| 12.9 | 1200 | 1080 | 39–44 HRC | 고응력, 공간 제한. 엔진 마운트, 금형 클램프. 더 취성 — 충격/진동에서 피하십시오. |
SHCS용 카운터보어는 헤드가 표면 아래에 완전히 앉을 수 있을 만큼 충분히 깊어야 하며, 약간의 여유가 있어야 합니다. 육각 구멍 구동의 경우 알렌 키가 결합할 수 있을 만큼 충분한 깊이가 필요합니다 — 일반적으로 키가 소켓 깊이의 최소 70%까지 삽입됩니다.
| 크기 | 헤드 직경 (mm) | 헤드 높이 (mm) | 소켓 크기 (mm) | 최소 카운터보어 깊이 (mm) |
|---|---|---|---|---|
| M3 | 5.5 | 3.0 | 2.5 | 3.5 |
| M4 | 7.0 | 4.0 | 3.0 | 4.5 |
| M5 | 8.5 | 5.0 | 4.0 | 5.5 |
| M6 | 10.0 | 6.0 | 5.0 | 6.5 |
| M8 | 13.0 | 8.0 | 6.0 | 8.5 |
| M10 | 16.0 | 10.0 | 8.0 | 10.5 |
| M12 | 18.0 | 12.0 | 10.0 | 12.5 |
허브를 통해 나사산으로 나가 축에 밀착하는 헤드 없는 나사. 마찰 또는 팁이 축에 파고들어 토크를 전달합니다. ISO 4026 (평 팁) / ISO 4027 (콘 팁) / ISO 4028 (독 팁) / ISO 4029 (컵 팁).
| 팁 유형 | 표준 | 작동 방식 | 사용 시기 | 단점 |
|---|---|---|---|---|
| 평 팁 | ISO 4026 | 평면 끝이 축 표면에 밀착 | 잦은 분해. 축 손상 없음. 축의 평면과 함께 사용하여 확실한 위치 결정. | 가장 낮은 유지력. 마찰에만 의존. |
| 콘 팁 | ISO 4027 | 뾰족한 끝이 축에 파고들어 감 | 영구 또는 반영구 조립. 가장 높은 축 방향 유지력. | 축 손상. 제거가 필요한 부품에는 부적합. |
| 독 팁 | ISO 4028 | 연장된 평면 팁이 축의 드릴 구멍에 삽입 | 축 손상 없이 확실한 결합. 정밀한 축 방향 위치 결정에 최적. | 축에 일치하는 구멍 필요. 드릴링 작업 추가. |
| 컵 팁 | ISO 4029 | 오목한 끝이 축에 약간 파고들어 감 | 가장 일반적인 팁 유형. 그립과 재사용성의 좋은 균형. | 축에 작은 자국 남김. 진동 하에서 느슨해질 수 있음. |
구멍에 압입되어 두 부품의 상대 위치를 결정하는 정밀 연삭 원통. 클램핑이 아닌 위치 결정. 체결품 (클램핑력 제공)과 함께 사용하십시오.
| 유형 | 표준 | 공차 | 재료 | 사용 사례 |
|---|---|---|---|---|
| 스트레이트 다우엘 | ISO 2338 / DIN 6325 | m6 | 경화 강 (최소 60 HRC) | 가장 일반적. 정밀 위치 결정용 프레스 핏. |
| 풀아웃 다우엘 | DIN 7979 | m6 | 경화 강 | 나사산 끝으로 나사로 쉽게 제거 가능. 블라인드 홀에 필수. |
| 테이퍼 핀 | ISO 2339 / DIN 1 | 자가 록킹 테이퍼 | 강 | 전단 하중. 테이퍼 핏으로 프레스 불필요. 재사용 가능. |
다우엘 핀의 표준 끼워맞춤은 H7 구멍 / m6 핀입니다. 이것은 경 프레스 핏입니다 (기술적으로는 전이 끼워맞춤이지만, 작은 직경에서 프레스 핏으로 작동). H7 공차를 달성하려면 드릴이 아닌 리머로 구멍을 가공하십시오.
| 다우엘 직경 (mm) | 구멍 (H7) 범위 (mm) | 핀 (m6) 범위 (mm) | 프레스 핏 (대략) |
|---|---|---|---|
| 3 | 3.000–3.010 | 3.004–3.012 | 0.004–0.012mm 간섭 |
| 5 | 5.000–5.012 | 5.008–5.018 | 0.008–0.018mm 간섭 |
| 6 | 6.000–6.012 | 6.008–6.019 | 0.008–0.019mm 간섭 |
| 8 | 8.000–8.015 | 8.010–8.023 | 0.010–0.023mm 간섭 |
| 10 | 10.000–10.015 | 10.012–10.027 | 0.012–0.027mm 간섭 |
다이아몬드 단면의 스테인리스 스틸 와이어 나선 코일을 탭핑된 구멍에 설치합니다. 인서트 자체가 나사산 면이 됩니다. 모재는 인서트의 외경 나사산만 보며, 이는 하중을 훨씬 더 큰 면적에 분산시킵니다.
| 상황 | 이유 | 인서트 없이 |
|---|---|---|
| 알루미늄 / 마그네슘 부품 | 연질 재료가 반복 하중 하에서 벗겨짐 | 몇 번의 조립 사이클 후 나사가 빠짐 |
| 잦은 조립 / 분해 | 강 인서트가 알루미늄 나사산보다 마모에 강함 | 5–10 사이클 후 나사산이 걸리고 느슨해짐 |
| 나사 벗겨짐 수리 | 손상된 구멍을 원래 나사 크기로 복원 | 부품이 스크랩 또는 오버사이즈 체결품 필요 |
| 플라스틱 부품 | 플라스틱에 의미 있는 나사 강도가 없음 | 첫 번째 토크에서 체결품이 빠짐 |
| 고진동 | 인서트 + 로크타이트가 연질 재료의 나사산보다 더 신뢰할 수 있음 | 시간이 지남에 따라 체결품이 느슨해짐 |
1. 헬리코일 탭 드릴 크기로 구멍을 드릴합니다 (해당 나사의 표준 탭 드릴보다 큼).
2. 특수 STI (나사 인서트용 나사산) 탭으로 탭핑하십시오 — 표준 탭이 아닙니다. STI 탭은 인서트가 구멍 내부에 공간을 차지하므로 오버사이즈입니다.
3. 헬리코일 설치 공구로 인서트를 설치하십시오. 공구가 코일을 탭핑된 구멍에 구동합니다. 인서트 끝에 탱이 있습니다 — 설치 후 펀치나 탱 브레이크 공구로 꺾어내십시오.
등급 (ISO 클래스 또는 SAE 등급)은 체결품의 강도를 알려줍니다. 더 높은 등급 = 더 강하지만 더 취성. 체결품 헤드의 마킹이 등급을 식별합니다.
| ISO 클래스 | SAE 등급 | 인장 강도 (MPa) | 항복 강도 (MPa) | 재료 | 헤드 마킹 | 사용 시기 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 4.8 | Grade 2 | 400 | 320 | 저탄소강 | 없음 | 중요하지 않은, 장식, 저하중 |
| 8.8 | Grade 5 | 800 | 640 | 중탄소강, 담금질 & 뜨임 | 8.8 | 일반 목적, 비용에 민감한 |
| 10.9 | Grade 8 | 1000 | 900 | 합금강, 담금질 & 뜨임 | 10.9 | CNC의 기본. 구조 이음부. |
| 12.9 | — | 1200 | 1080 | 합금강, Q&T (더 높은 탄소) | 12.9 | 고응력, 공간 제한. 충격 하에서 피하십시오. |
| A2-70 | — | 700 | 450 | 304 스테인리스 | A2-70 | 내식성 필요. 8.8의 70% 강도. |
| A4-80 | — | 800 | 600 | 316 스테인리스 | A4-80 | 해양 / 화학. 8.8의 80% 강도. |
올바른 토크가 중요합니다. 언더 토크는 이음부가 느슨해지고, 오버 토크는 나사를 벗기거나 체결품을 부러뜨립니다. 이 값은 건식, 아연 도금 또는 평면 강 체결품용입니다. 윤활 체결품 (오일, 앤티시즈 또는 로크타이트)의 경우 약 25% 감소하십시오.
| 크기 | 나사 피치 | 클래스 8.8 | 클래스 10.9 | 클래스 12.9 | A2-70 SS |
|---|---|---|---|---|---|
| M3 | 0.5 | 1.1 | 1.5 | 1.8 | 0.9 |
| M4 | 0.7 | 2.5 | 3.5 | 4.1 | 2.1 |
| M5 | 0.8 | 5.0 | 7.0 | 8.3 | 4.1 |
| M6 | 1.0 | 8.5 | 12.0 | 14.0 | 7.0 |
| M8 | 1.25 | 21.0 | 29.0 | 34.0 | 17.0 |
| M10 | 1.5 | 41.0 | 58.0 | 68.0 | 33.0 |
| M12 | 1.75 | 71.0 | 100.0 | 118.0 | 58.0 |
| M14 | 2.0 | 110.0 | 155.0 | 182.0 | 90.0 |
| M16 | 2.0 | 175.0 | 245.0 | 288.0 | 143.0 |
| 크기 | 나사산/인치 | Grade 5 | Grade 8 |
|---|---|---|---|
| #10 | 24/32 | 2.5–3.0 | 4.0–4.5 |
| 1/4" | 20 | 6–7 | 9–10 |
| 5/16" | 18 | 12–13 | 18–19 |
| 3/8" | 16 | 20–22 | 30–33 |
| 1/2" | 13 | 45–50 | 65–75 |
| 5/8" | 11 | 85–95 | 125–140 |
| 3/4" | 10 | 140–155 | 200–225 |
여러 체결품이 있는 이음부 (플랜지, 커버, 플레이트)의 경우 조임 순서가 중요합니다. 항상 별 또는 엇갈림 패턴으로 중앙에서 외측으로 조이십시오. 이렇게 하면 균일한 클램핑 압력이 보장되고 뒤틀림이 방지됩니다.
| 패턴 | 사용 시기 | 예시 |
|---|---|---|
| 별 패턴 | 원형 플랜지 (4개 이상 볼트) | 파이프 플랜지, 모터 엔드 벨 |
| 엇갈림 (X) | 사각 커버 (4개 볼트) | 기어박스 커버, 매니폴드 캡 |
| 나선형 외측 | 대형 플레이트 (8개 이상 볼트) | 기계 베이스, 대형 플랜지 |
| 내측에서 외측으로 | 동심 볼트 패턴 | 실린더 헤드, 다중 볼트 플랜지 |
체결품은 진동, 열 순환 및 동적 하중 하에서 느슨해집니다. 올바른 로킹 방법은 환경, 재사용 요구사항 및 비용에 따라 다릅니다.
| 방법 | 작동 방식 | 최적 용도 | 재사용 가능? | 상대 비용 | 한계 |
|---|---|---|---|---|---|
| 로크타이트 (스레드락커) | 혐기성 접착제가 나사산 간극을 채우고 고체로 경화 | 일반 진동. 가장 일반적인 방법. | 중간 (242/262) 또는 영구 (271) | $0.05–0.15/볼트 | 표면이 깨끗해야 함. 온도 한계 (파란색 150°C, 빨간색 200°C). |
| 스플릿 록 와셔 | 스프링 와셔가 장력 하에서 표면에 물어뜯음 | 저~중 진동. 빠르고 저렴. | 예 (와셔 교체) | $0.02–0.08 | 심한 진동 하에서 가장 효과가 적음. 연질 표면 손상 가능. |
| 나이록 너트 | 나일론 인서트가 볼트 나사산을 그립 | 중 진동. 5–10회 재사용 가능. | 예 (온도 한계까지) | $0.10–0.50 | 나일론이 120°C 이상에서 열화. 고온 사용 불가. |
| 캐슬 너트 + 코터 핀 | 코터 핀이 너트와 볼트를 관통하여 회전 방지 | 안전에 중요한 이음부. 휠 베어링, 조향. | 예 (코터 핀 교체) | $0.15–0.40 | 볼트에 드릴 구멍 필요. 좁은 공간에 부적합. |
| 노드락 웨지 | 웨지 록킹 와셔 쌍 — 마찰이 아닌 장력 | 심한 진동. 대형 기계. | 예 | $0.30–1.00 | 더 비쌈. 양쪽 접근 필요. |
| 더블 너트 | 두 너트가 서로에 대해 잠김 (잼 너트) | 가조절 장력, 특수 부품 불필요. | 예 | 2x 너트 비용 | 벌크함. 두 너트 모두 렌치 접근 필요. |
| 실수 | 결과 | 올바른 접근 |
|---|---|---|
| "안전을 위해" 모든 곳에 12.9 등급 사용 | 더 취성 — 충격이나 피로 하에서 파단. 도금 시 수소 취성 위험. | 10.9를 기본으로 사용. 응력 계산으로 12.9가 필요함을 확인한 경우에만. |
| 임팩트 드라이버로 오버 토크 | 나사 벗겨짐, 체결품 파단, 부품 뒤틀림. M5 이하에서 특히 흔함. | 토크 렌치를 사용하십시오. 임팩트 드라이버는 건설용, 정밀 조립용이 아닙니다. |
| 탭핑된 구멍에 나사 결합 없음 | 하중 하에서 체결품이 빠짐. 최소 강에서 1배 직경, 알루미늄에서 1.5배, 플라스틱에서 2배. | 적절한 결합을 위한 구멍 깊이를 설계하십시오. 연질 재료에서는 인서트를 사용. |
| 경화된 축에 컵 팁 세트 나사 사용 | 팁이 파고들 수 없음. 하중 하에서 세트 나사가 미끄러짐. | 축 평면이 있는 평 팁, 또는 드릴 구멍이 있는 독 팁을 사용. 키웨이를 고려. |
| 표준 탭으로 헬리코일 구멍 탭핑 | 인서트가 맞지 않음. 구멍이 너무 작음. | 항상 인서트 제조업체가 지정한 STI 탭을 사용하십시오. |
| 위치 결정에 단일 다우엘 핀 | 부품이 핀 주위로 회전. 각도 구속 없음. | 항상 최대 간격으로 두 개의 다우엘 핀을 사용. 세 개는 절대 사용하지 마십시오 (과제약). |
| 탄소강 플레이트에 스테인리스 체결품 사용 | 계면에서 전기화학 부식. 스테인리스가 음극 — 강 플레이트가 더 빨리 부식. | 전체적으로 동일 재료 패밀리를 사용하거나 절연 와셔를 추가. |
| 로크타이트에 의한 토크 미반영 | 오버 토크. 로크타이트는 설치 중 윤활제로 작용한 다음 경화 후 록. | 로크타이트 사용 시 토크를 25% 감소. 로크타이트 토크 차트를 따르십시오. |
| 나사 피치 무시 | 도면에 세 피치 지정, 조 피치 공급 (기본값). | 항상 피치를 명시하십시오: M8x1.25 (조) vs M8x1.0 (세). "표준"에 의존하지 마십시오. |
| 프리밸링 토크 너트 재사용 | 로킹 능력이 사용할 때마다 열화. 결국 너트가 자유롭게 회전. | 나이록 너트를 5–10 사이클 후 교체. 프리밸링 토크 너트를 사용할 때마다 점검. |