도면에 M4라고 적힌 구멍은 실제 부품에서 어떤 모습으로 만들어질까요?
나사 구멍은 도면이나 3D 모델에서 일반 구멍과 비슷하게 보일 수 있습니다. 하지만 실제 부품에서는 안쪽에 나사산이 있어야 볼트가 맞물립니다. 규격이나 깊이가 조립 조건에 맞지 않으면 볼트가 충분히 들어가지 않거나 부품이 제대로 고정되지 않을 수 있습니다.
지난 [제작 첫걸음 : 한 걸음 더 #04]에서는 얇은 판의 가공 변형과 제작 전에 검토할 점을 살펴보았습니다. 이번에는 나사 구멍의 역할과 탭 가공 과정, 규격·깊이가 실제 체결에 미치는 영향을 알아보겠습니다.
도면의 나사 구멍은 일반 구멍과 무엇이 다를까요?
일반 구멍은 볼트가 통과하고, 나사 구멍은 볼트의 나사산과 맞물립니다
구멍 안쪽에 나사산이 있는지에 따라 역할이 달라집니다.
일반 구멍: 내부 나사산이 없으며, 볼트가 통과하거나 핀·축이 끼워지는 자리로 쓰입니다.
나사 구멍: 내부 나사산이 볼트와 맞물려, 별도의 너트 없이 볼트를 직접 조일 수 있습니다. 구멍 안쪽에 만든 나사를 ‘암나사’라고 합니다.
두 부품을 볼트로 고정할 때는 한쪽에 일반 구멍을, 다른 쪽에 나사 구멍을 만들어 직접 조일 수 있습니다. 두 부품 모두에 일반 구멍을 만들고, 볼트를 통과시킨 뒤 반대편에서 너트로 고정하는 방식도 있습니다.
3D 모델에서는 나사산을 생략하고 매끈한 원통으로 표현하기도 합니다. 2D 도면에서는 나사 표시선과 M4 같은 규격 표기로 구분합니다. 따라서 구멍의 형상과 함께 나사 규격의 지정 여부도 확인해야 합니다.
탭 가공으로 나사산은 어떻게 만들어질까요?
밑구멍을 준비한 뒤, 탭으로 안쪽 벽을 깎아 나사산을 만듭니다
구멍 안쪽에 나사산을 만드는 대표적인 방법이 ‘탭 가공’입니다. 여기서는 소재를 깎아 나사산을 만드는 절삭 탭을 기준으로 살펴보겠습니다.
① 밑구멍 가공
먼저 드릴로 ‘밑구멍’ 또는 ‘기초홀’이라고 부르는 구멍을 뚫습니다. 나사산으로 남길 소재가 필요하므로 나사의 호칭 지름보다 작게 가공합니다. M4 나사 구멍이라고 해서 처음부터 지름 4mm로 뚫는 것은 아닙니다.
② 나사산 가공
준비한 구멍에 탭(Tap)을 넣고 회전시켜 나사산을 만듭니다. 탭 바깥쪽의 날이 구멍 벽면을 깎는 방식으로, 가공 중 발생하는 금속 조각인 칩도 배출해야 합니다.
밑구멍이 너무 작으면 탭에 과도한 힘이 걸려 공구가 부러질 수 있고, 너무 크면 충분한 높이의 나사산을 만들기 어렵습니다. 따라서 밑구멍 크기와 가공 조건은 나사 규격, 소재, 사용하는 탭에 맞춰 정합니다.
나사 구멍의 규격과 깊이는 어떻게 표시할까요?
나사의 호칭 지름과 피치, 필요한 유효 나사 깊이를 표시합니다
① 나사 규격은 호칭 지름과 피치로 구분합니다
M은 미터 나사를 나타내며, 뒤의 숫자는 호칭 지름을 mm 단위로 표시합니다. 나사산 사이의 간격은 ‘피치’라고 합니다.
예를 들어 M4×0.7은 다음을 뜻합니다.
M: 미터 나사
4: 호칭 지름 4mm
0.7: 피치 0.7mm
M4처럼 피치를 생략해 적으면 해당 호칭 지름의 보통 나사 피치를 뜻합니다. 같은 호칭 지름에도 피치가 다른 규격이 있으므로, 볼트와 나사 구멍은 지름과 피치가 모두 맞아야 합니다.
② 밑구멍 깊이와 유효 나사 깊이는 구분합니다
나사 구멍에는 반대편까지 뚫린 ‘관통 구멍’과 바닥이 있는 ‘막힌 구멍’이 있습니다. 관통 구멍은 탭 선단이 반대편으로 빠져나갈 수 있지만, 막힌 구멍은 바닥에 닿기 전에 멈춰야 합니다.
탭 선단에는 나사산을 점진적으로 깎는 구간이 있어, 공구 끝이 도달한 위치까지 완전한 나사산이 만들어지지는 않습니다. 막힌 구멍에서는 탭 선단과 바닥 사이의 여유도 필요합니다.
따라서 다음 두 깊이를 구분해야 합니다.
밑구멍 깊이: 나사산을 가공하기 전에 준비한 구멍의 깊이
유효 나사 깊이: 완전한 나사산이 확보되어 체결에 사용할 수 있는 구간의 깊이
도면에서는 필요한 유효 나사 깊이를 명확히 하고, 밑구멍 깊이에 제한이 있다면 그 조건도 구분해 표시해야 합니다.
나사 구멍은 실제 조립에서 어떤 차이를 만들까요?
나사 구멍의 깊이와 주변 형상은 실제 체결에 영향을 줍니다
① 볼트가 필요한 위치까지 들어가지 않을 수 있습니다
막힌 구멍에 긴 볼트를 사용하면 부품이 밀착되기 전에 볼트 끝이 바닥에 닿을 수 있습니다. 유효 나사 깊이가 부족한 경우에도 볼트가 필요한 위치까지 들어가지 못할 수 있습니다.
반대로 볼트가 짧으면 확보된 나사산의 일부만 맞물립니다. 구멍의 유효 나사 깊이와 실제 조립에서 볼트가 맞물리는 길이를 함께 살펴봐야 합니다.
② 얇은 판은 체결 길이 확보가 어려울 수 있습니다
판이 얇으면 그 두께 안에서 확보할 수 있는 나사산 길이도 짧아집니다. 필요한 체결 길이가 부족하면 사용 중 받는 힘이나 반복 조립 과정에서 나사산이 손상될 수 있습니다.
소재와 사용 조건에 따라 나사 구멍 주변의 두께를 늘리거나, 별도의 너트·압입너트를 사용하는 방법 등을 검토할 수 있습니다.
③ 내부 단차가 추가 가공을 제한하기도 합니다
실제로 바로발주에는 부품에 나사가 충분히 들어가지 않는다는 고객 문의가 있었습니다. 나사산을 더 깊게 가공할 수 있는지 검토했지만, 곡면과 내부 단차로 인해 탭을 충분히 진입시키기 어려운 상황이었습니다.
고객은 구멍을 넓히는 방법도 문의했지만, 이 경우 기존 나사산이 사라질 수 있었습니다. 이에 바로발주는 탭이 더 들어갈 수 있도록 내부 단차 부분을 추가 가공하는 방안을 검토했습니다.
이처럼 나사 구멍을 수정할 때는 기존 나사산을 유지하면서 필요한 가공 공간을 확보할 수 있는지 확인해야 합니다.
나사 구멍은 밑구멍을 준비하고 안쪽에 나사산을 만드는 과정을 거쳐 완성됩니다. 같은 나사 규격이라도 구멍의 깊이와 볼트 길이, 주변 형상에 따라 체결 결과는 달라질 수 있습니다. 제작 전에는 나사 규격뿐 아니라 실제 조립 조건까지 함께 확인하는 것이 중요합니다.
나사 구멍이 있는 부품의 제작을 고민하고 계신가요? 아래 이미지를 클릭해 바로발주에 도면을 전달해 주세요. 제작 조건을 검토해 제작 가능 여부와 견적을 안내해 드립니다. 🛠️⚡
