용어 표준은 두줄 나사를 그려 두었고, 일반 계획에는 그것을 적을 곳이 없습니다

질문의 출처. 이 사이트가 평소 쓰는 브라우저 도구를 또다시 쓸 수 없었기 때문에, 공개 엔지니어링 질문 사이트의 개방 인터페이스를 통해 질문을 가져왔습니다. 추천 12개, 답변 5개. 저희는 질문만 읽었고 답변은 읽지 않았으며, 여기에는 어떤 사용자 이름도 나오지 않습니다.

질문자는 이렇게 분명히 적었습니다. 모든 나사 설명에는 줄 수가 기본 속성으로 나오는데도 “주요 표준 볼트 나사는 모두 한줄 나사”(번역)이며, 질문자가 찾은 예외 하나만 다줄로도 나온다는 것입니다. 저희는 그 이유를 설명하지 않겠습니다. 이유는 설계상의 논거이고 문서에는 들어 있지 않기 때문입니다. 저희는 문서를 읽겠습니다.

용어도 있고 그림도 있습니다

원통 나사의 용어 표준에는 두 용어가 나란히, 연속 번호로 들어 있습니다.

그리고 그림 5는 실제로 있습니다. 두줄 오른나사 수나사를 그린 그림이며, 한줄 나사 그림들과 같은 줄에 놓여 있습니다. 즉 이 개념은 용어 표준에서 빠져 있지도, 폐지 예정으로 표시되어 있지도, 부속서에 숨어 있지도 않습니다. 정의와 번호와 그림을 갖추고 있습니다.

일반 계획은 2차원입니다

일반 계획은 미터 나사가 주문할 수 있는 대상이 되는 곳입니다. 표 2는 세로로 호칭 지름, 가로로 피치를 놓고, 5.3항은 그 사용법을 이렇게 알려 줍니다. “선택한 지름(또는 지름 범위)에 대해, 해당 행에 표시된 피치 중 하나를 고른다.”(번역)

지름 하나와 피치 하나. 그것이 선택의 전부이며, 표에는 다른 것을 넣을 세 번째 열이 없습니다.

이것은 이 문서에 대한 관찰이지, 문서가 명시한 규칙이 아닙니다. 일반 계획은 다줄 미터 나사를 금지하지 않습니다. 그것을 선택할 방법이 없을 뿐이며, 이는 다른 이야기입니다. 그 차이가 중요해지는 것은 다음 절입니다.

내친김에 이 항에서 짚어 둘 것이 두 가지 더 있습니다. 5.2항은 coarse와 fine(굵은 나사산과 가는 나사산)이라는 말이 관용에 따라 쓰인 것이며 “그러나 이 말에 어떠한 품질 개념도 결부해서는 안 된다”(번역)라고 하고, 굵은 피치는 그저 현재 관행에서 쓰이는 가장 큰 미터 피치라고 말합니다. 그리고 5.1항은 괄호 안의 피치는 가능한 한 피해야 한다고 덧붙입니다. 이 사이트가 다른 표의 괄호 친 길이에서 발견한 것과 같은 조용한 격하입니다.

호칭 체계에는 그것을 적는 형식이 있습니다

이 페이지 첫 판에 대한 정정. 첫 판은 일반 계획에서 호칭까지 이어지는 경로 어디에도 줄 수를 적는 칸이 없다고 했습니다. 그것은 틀렸고, 틀린 이유는 호칭을 정하는 문서를 저희가 열어 보지 않았기 때문입니다. 이제는 열어 보았습니다.

공차 표준의 5.2항은 보통 나사를 문자 M, 호칭 지름, 곱셈 기호, 피치로 표기하며, 이것이 익숙한 M8 × 1.25입니다. 그리고 Designation of multiple-start screw threads(다줄 나사의 호칭)라는 제목의 5.3항이 있습니다.

따라서 표기 체계는 완전합니다. 리드가 먼저, 피치가 다음이며, 줄 수는 하나를 다른 하나로 나눈 값입니다. 3을 1.5로 나누면 2이고, 다음 항의 왼나사 예에서 M14 × Ph6P2 (three starts)는 6을 2로 나눈 값입니다. 이 나눗셈은 저희가 한 것이고, 예는 표준의 것입니다.

눈여겨볼 점이 두 가지 있습니다. 호칭은 일반 계획이 한 번도 언급하지 않는 양인 리드로 시작하고, 피치를 둘째 자리에 둡니다. 그리고 표준은 two starts라는 말을 더 명확히 하기 위한 선택적 추가 사항으로 제시합니다. 독자가 Ph를 P로 한눈에 나누지 못할 수도 있다고 표준이 조용히 인정하는 셈입니다.

원래 주장에서 남는 것은 더 좁지만 여전히 참입니다. 일반 계획은 지름과 피치로 된 표이고 거기에는 두 번째 줄을 위한 열이 없으므로, 다줄 나사는 일반 계획에서 선택할 수 없습니다. 적는 것은 얼마든지 가능합니다. 다만 일반 계획이 제공하는 항목이 아닐 뿐입니다.

나사에는 하나의 리드각이 없습니다

두 번째 줄이 무엇을 바꾸는지 말하기 전에, 천천히 읽어 볼 만한 정의가 하나 있습니다. 용어 표준은 나선의 리드각을, 탄젠트가 리드를 원주로 나눈 값인 각도, 즉 tan φ = P_h / πd로 정의합니다. 그리고 비고를 덧붙입니다.

그러므로 ‘나사의 리드각’이라는 것은 없습니다. 산봉우리에서의 리드각, 유효 지름에서의 리드각, 골에서의 리드각이 따로 있고, 모두 다릅니다. M8 × 1.25를 골라 공개된 지름을 이 식에 넣어 보십시오. 아래 계산은 저희가 한 것입니다.

• 산봉우리, d = 8,000: 탄젠트 0,0497, 각도 2.85도
• 유효 지름, d₂ = 7,188: 탄젠트 0,0554, 각도 3.17도
• 골, d₃ = 6,466: 탄젠트 0,0615, 각도 3.52도

양 끝 탄젠트의 비는 8 ÷ 6,466 = 1,237로, 비고가 요구하는 그대로 지름의 비와 정확히 같습니다. 같은 나사가 골에서는 산봉우리보다 거의 1/4만큼 더 가파르게 올라가며, 그 나사에 대해 인용되는 어떤 단일 수치도 어디서 쟀느냐의 선택일 뿐입니다.

굵은 나사산 계열 전체가 서로 1도 안에 있습니다

이번에는 계열의 모든 굵은 피치에 대해, 보통 값을 잡는 위치인 유효 지름에서 계산해 봅니다. 지름은 기본 치수 표에서, 계산은 저희가 했습니다.

지름은 8배가 되는데 각도는 1.5배도 안 되게 움직여, 2.48도에서 3.60도 사이에 있습니다. 이 계열이 달리 무엇이든, 이 양을 거의 움직이지 않게 붙잡아 두는 계열입니다.

그리고 마지막 셋은 거의 같은 것이 아니라 같습니다. M16, M20, M24는 모두 피치가 지름의 정확히 1/8입니다. 16에 2, 20에 2,5, 24에 3입니다. 유효 지름은 호칭 지름에서 피치의 일정 배수를 뺀 값이므로, 피치 대 지름의 비를 고정하면 유효 지름 대 피치의 비도 고정되고, 탄젠트는 다섯 자리까지 같게 나옵니다. 이것은 저희의 대수이며, 서로 다른 볼트 세 개가 똑같은 각도로 감기는 이유입니다.

두 번째 줄은 그 범위를 벗어납니다

두 배가 되는 것은 리드입니다. 위의 비고는 한 나사의 모든 나선이 같은 리드를 공유한다고 하며, 리드는 한 점이 한 바퀴 돌 때의 축방향 이동량으로 정의됩니다. 두 줄이라는 것은 한 바퀴당 축방향 이동량이 피치 하나가 아니라 둘이라는 뜻이므로, 각도의 탄젠트가 두 배가 됩니다.

M8 × 1.25의 유효 지름에서는 탄젠트가 0,1107, 각도가 6.32도가 됩니다. 이를 한줄 굵은 나사산 계열 전체가 차지하는 범위인 2.48~3.60과 비교해 보십시오. 두줄 M8은 일반 계획에 있는 어떤 한줄 크기보다, 가장 작은 것까지 포함해 더 가파르게 올라갑니다.

이것은 기하학적 진술이며, 저희는 여기서 멈춥니다. 이를 나사가 풀릴지에 대한 주장으로 바꾸려면 마찰 계수가 필요한데, 이 페이지에는 그 출처가 없으므로 그 단계로 넘어가지 않습니다. 계산이 보여 주는 것은 더 좁고 더 안전합니다. 두 번째 줄은 나사를 약간 조정하는 것이 아니라, 표준 계열이 그려진 범위 밖으로 옮겨 놓습니다.

아무도 인용하지 않는 상한

일반 계획에서 하나 더 짚겠습니다. 도면에는 결코 오르지 않는 종류의 한계이기 때문입니다. 표보다 가는 나사가 필요하면 쓸 수 있는 피치는 아홉 가지뿐입니다. 3, 2, 1,5, 1, 0,75, 0,5, 0,35, 0,25, 0.2 밀리미터입니다. 그리고 표가 딸린 경고가 이어집니다.

“피치가 정해져 있을 때 지름이 커질수록 공차를 지키기가 점점 어려워진다.”(번역) 그래서 표 1은 각 피치에 대해 최대 호칭 지름을 제시합니다.

각 값을 그 피치로 나누면(저희의 계산입니다) 44, 44, 80, 100, 100, 100이 됩니다. 피치 1.5부터 위로는 표준이 지름을 피치의 100배까지로만 묶어 두고, 가장 가는 두 피치는 그 절반에도 못 미치게 묶어 둡니다. 표가 밝히지 않는 모양이 그 안에 있습니다.

정리

• 용어 표준은 다줄 나사를 정의하고 두줄 나사를 그림으로 보여 줍니다. 개념은 표준화되어 있습니다
• 일반 계획은 지름과 피치를 고를 뿐, 그 밖에는 아무것도 고르지 않습니다. 표에 두 번째 줄을 위한 열이 없으므로 거기서 고를 수 없습니다
• 호칭 표준에는 그것을 적는 형식이 있습니다. 5.3항은 M16 × Ph3P1.5 − 6H를 제시하며, 리드를 피치보다 먼저 쓰고 줄 수는 선택적으로 말로 적습니다
• 나사에는 하나의 리드각이 없습니다. 모든 점이 각자의 나선을 따르며, 각도의 탄젠트는 반지름에 반비례합니다
• M8은 산봉우리에서 2.85도, 골에서 3.52도로 올라가며, 그 비 1,237은 지름의 비입니다
• 굵은 나사산 계열 전체가 유효 지름에서 2.48~3.60도 사이에 있으며, 그동안 지름은 8배로 바뀝니다
• M16, M20, M24는 같은 각도를 줍니다. 피치가 지름의 정확히 1/8이기 때문입니다
• 두 번째 줄은 탄젠트를 두 배로 만들어 M8을 6.32도, 즉 범위 전체의 바깥에 놓습니다. 그것이 풀림에 무엇을 뜻하는지는 이 페이지에 없는 마찰 값이 있어야 알 수 있습니다
• 굵은 나사산과 가는 나사산에는 품질 개념이 없으며, 각 피치에는 쓸 수 있는 최대 지름이 있습니다

질문은 왜 한줄 나사가 그렇게 흔하냐는 것이었습니다. 문서에서 나오는 정직한 답은 이유가 전혀 아닙니다. 미터 나사는 축이 두 개인 표에서 고르며, 두 번째 줄은 그 어느 축에도 없다는 것입니다. 그것을 적는 표기법은 내내 표준화되어 있었는데도 말입니다. 만들어지는 것은 선택 표가 제공하는 것입니다.

이 글은 2단계: 나사산를 다룹니다. 전체 순서는 모재, 나사산, 머리, 구동부, 표면 처리, 문서이며, 순서를 바꾸면 재작업이 되는 이유는 영어 글 Specifying a screw에 설명되어 있습니다.

자주 묻는 질문

표준은 다줄 미터 나사를 허용합니까?

예, 그리고 그것을 위한 호칭도 있습니다. 용어 표준은 2.10항에서 다줄 나사를 정의하고 그림 5에서 두줄 나사를 보여 주며, 공차 표준의 5.3항은 예를 들어 M16 × Ph3P1.5 - 6H 같은 호칭 형식을 제시하고, 줄 수는 선택적으로 말로 덧붙일 수 있습니다. 그것을 위한 열이 없는 것은 일반 계획으로, 호칭 지름과 피치만 고르기 때문에 다줄 나사를 그 표에서 고를 수는 없습니다.

M8 볼트의 리드각은 얼마입니까?

이 질문에는 하나의 답이 없습니다. 용어 표준은 나사의 모든 점이 같은 리드를 공유하면서 각자의 나선을 따르고, 리드각의 탄젠트는 축으로부터의 반경 방향 거리에 반비례한다고 적고 있습니다. M8 × 1.25에 대해 저희가 계산한 값은 산봉우리에서 2.85도, 유효 지름에서 3.17도, 골에서 3.52도입니다.

미터 굵은 나사산 계열에서 리드각은 얼마나 달라집니까?

거의 달라지지 않습니다. 유효 지름 기준으로 저희 계산값은 M3 3.41도, M4 3.60도, M5 3.25도, M6 3.41도, M8 3.17도, M10 3.03도, M12 2.94도, M16, M20, M24는 2.48도입니다. 지름은 8배로 바뀌는데 각도는 1.5배도 안 되게 바뀝니다.

M16, M20, M24는 왜 같은 각도를 줍니까?

피치가 호칭 지름의 정확히 1/8이기 때문입니다. 16에 2, 20에 2,5, 24에 3입니다. 유효 지름은 호칭 지름에서 피치의 일정 배수를 뺀 값이므로, 피치 대 지름의 비가 고정되면 유효 지름 대 피치의 비도 고정되고, 탄젠트는 다섯 자리까지 같습니다. 이것은 표준의 진술이 아니라 저희의 대수입니다.

두줄 나사는 무엇을 바꿉니까?

리드가 두 배가 되므로 리드각의 탄젠트가 두 배가 됩니다. 두줄 M8 × 1.25는 유효 지름에서 약 6.32도가 되어, 굵은 나사산 계열의 어떤 한줄 크기보다 위에 놓입니다. 이 페이지는 그 기하학적 진술에서 멈추며, 이를 풀림에 대한 주장으로 바꾸지 않습니다. 그러려면 출처가 없는 마찰 계수가 필요하기 때문입니다.

굵은 나사산은 가는 나사산보다 품질이 낮다는 뜻입니까?

아닙니다. 표준이 직접 그렇게 말합니다. coarse와 fine이라는 말은 관용에 따라 쓰인 것이며 여기에 품질 개념을 결부해서는 안 되고, 굵은 피치는 그저 현재 관행에서 쓰이는 가장 큰 미터 피치라고 명시합니다.

어떤 지름에 어떤 피치를 쓸 수 있는지에 한계가 있습니까?

예, 가는 피치에 대해서는 있습니다. 일반 계획은 주 표보다 가는 나사가 필요하면 피치 아홉 가지만 쓸 수 있다고 하고, 각각의 최대 호칭 지름을 표로 제시합니다. 피치 0.5에서 22 mm, 이어서 0,75, 1, 1,5, 2, 3에서 33, 80, 150, 200, 300 mm입니다. 그 이유로는 피치가 정해진 상태에서 지름이 커질수록 공차를 지키기가 점점 어려워진다는 점을 듭니다.

한줄 나사가 왜 그렇게 흔합니까?

이 페이지는 그 질문에 답하지 않습니다. 이유는 설계상의 논거이며 여기서 인용한 문서에는 들어 있지 않습니다. 문서가 보여 주는 것은, 표준 미터 나사를 고르는 표에는 지름과 피치라는 두 축이 있고 두 번째 줄은 그 어느 쪽에도 없다는 것입니다. 호칭 표준에는 그것을 적는 형식이 내내 있었는데도 말입니다.

이 내용이 인치 나사나 사다리꼴 나사에도 적용됩니까?

여기 있는 내용은 그것들과 관계가 없습니다. 용어 표준은 원통 나사 전반을 다루지만, 일반 계획과 인용한 치수는 미터 나사의 것입니다. 인치 계열과 사다리꼴 계열에는 각각의 표준이 있으며, 이 페이지를 위해 읽은 것은 없습니다.

참고 자료

• ISO 5408:1983, Cylindrical screw threads, Vocabulary — 1998년 국가 채택판의 9쪽 무료 미리보기에서 읽음, 영어와 프랑스어 병기
• ISO 261:1998, ISO general purpose metric screw threads, General plan — 5항과 표 1을 담은 8쪽 무료 미리보기
• ISO 724:2023, Basic dimensions — 계산의 바탕이 되는 피치와 골지름 값에만 사용
• 공개 엔지니어링 질문 사이트의 해당 질문. 추천 12개, 답변 5개(영어)

이 페이지를 위해 무료 미리보기 두 개를 읽었습니다. 하나는 용어 표준으로, 9쪽 미리보기에 영어와 프랑스어 정의가 병기된 국가 채택판이고, 다른 하나는 일반 계획으로, 8쪽 미리보기가 5항과 표 1까지 다룹니다. 용어 표준의 스캔 품질이 나쁘고 추출된 텍스트가 심하게 깨져 있어, 인용한 모든 문장은 텍스트 레이어가 아니라 페이지를 렌더링한 이미지에서 읽었습니다. 일반 계획의 표 1과 5항도 같은 방식으로 읽었습니다. 계산의 바탕이 되는 피치와 지름 값은 기본 치수 표에서 왔으며, 이 사이트는 두 나사 사이의 벽에 관한 이전 페이지를 위해 그 표를 사용하고 이미지로 확인했습니다. 이번이 그 문서의 두 번째 사용이며, 그 페이지의 내용은 여기서 되풀이하지 않습니다. 다음은 어느 문서의 진술도 아닌 저희 자신의 계산입니다. 이 페이지의 모든 리드각, 산봉우리와 골의 탄젠트 비 1,237, 지름이 8배에 걸치는 동안 굵은 나사산 계열이 2.48~3.60도에 걸친다는 관찰, M16, M20, M24가 일치하는 이유를 보여 주는 대수, 두줄 나사의 두 배가 된 탄젠트, 표 1에서 얻은 비 44, 44, 80, 100, 100, 100입니다. 두 번째 줄에 관한 기하학적 결과는 그런 나사가 풀릴지에 대한 주장이 아닙니다. 그 단계로 가려면 마찰 계수가 필요한데 이 페이지에는 그 출처가 없으므로, 자립(self-locking)에 대해서는 아무것도 말하지 않습니다. 질문은 이 사이트가 평소 쓰는 포럼 도구가 아니라 공개 엔지니어링 질문 사이트에서 가져왔습니다. 평소의 도구는 또다시 쓸 수 없었습니다. 저희는 질문만 읽었고 답변은 읽지 않았으며, 여기에는 어떤 사용자 이름도 나오지 않습니다. 저희는 설계 조언을 하지 않으며 어떤 제품도 거명하지 않습니다. 공차 표준, 기본 산형 표준, 선택 치수 표준은 이 페이지를 위해 읽지 않았고, 일반 계획의 표 2는 첫 몇 행만 보였으며, 인치 나사와 사다리꼴 나사 표준은 전혀 읽지 않았습니다. 정정. 이 페이지의 첫 판은 일반 계획에서 호칭까지의 경로 어디에도 줄 수를 적는 칸이 없다고 했습니다. 그것은 틀렸습니다. 공차 표준의 5.3항은 다줄 미터 나사를 M16 × Ph3P1.5 − 6H 형식으로 표기하며, 줄 수를 말로 덧붙이는 것을 허용합니다. 당시 저희는 그 문서를 읽지 않았다고 밝혀 두었고 그것은 사실이었지만, 그렇다고 그 문장이 덜 틀린 것은 아니었습니다. 지금 이 페이지는 5.3항을 인용하며, 주장은 일반 계획이 실제로 하는 일로 좁혀졌습니다. 그 표준의 무료 미리보기는 인쇄 쪽 번호 5쪽까지이며 5.2항부터 5.4항까지를 담고 있고, 인용한 대목은 페이지를 렌더링한 이미지에서 읽었습니다.