스레드 롤링이란 무엇인가? 공정, 장점 및 응용 분야

패스너, 항공우주 부품, 자동차 부품과 같은 산업에서 나사산 생산의 정밀도와 효율성은 제품 품질과 전체 비용에 직접적인 영향을 미칩니다. 기존의 나사 절삭 방식은 과도한 재료 낭비, 나사산 강도 저하, 그리고 표면 조도 불량을 초래하는 경우가 많습니다. 이와 대조적으로, 첨단 냉간 성형 공정인 나사 압연은 칩 없는 생산, 뛰어난 강도, 그리고 높은 정확도라는 핵심 장점 덕분에 현대 제조업에서 선호되는 선택이 되었습니다.

1.0스레드 롤링이란 무엇인가? 정의, 과정 및 주요 이점

제조업 분야의 많은 전문가들은 종종 "나사 전조란 무엇인가?" 또는 "압연 나사산은 어떻게 만들어지는가?"라는 질문을 검색합니다. 핵심 원리는 간단합니다. 나사 전조는 소재를 절삭하는 대신 냉간 성형을 사용하여 금속을 변형하고 형상을 만듭니다.

1.1스레드 롤링의 정의:

나사 압연은 주로 실온에서 금속 블랭크에 외부 나사산을 만드는 냉간 성형 공정입니다(특별한 경우에는 가열된 블랭크를 사용할 수도 있음). 역나사 프로파일을 가진 경화강 다이를 사용하여 블랭크가 회전할 때 압력을 가합니다. 이렇게 하면 소재가 소성 유동하게 됩니다. 다이의 자국이 나사산의 뿌리를 형성하는 반면, 변위된 금속은 바깥쪽으로 흘러 나가 마루를 형성하여 균일하고 매끄러운 나사산을 형성합니다.

1.2스레드 롤링 vs. 스레드 커팅: 주요 차이점

간단히 말해서: 실 절단은 뺄셈—재료 낭비 및 강도 약화—실 압연 중 형성적재료를 절약하고 더 강한 실을 생산합니다.

2.0현대 제조업에서 압연실의 6가지 주요 장점

"나사 롤링의 장점"이나 "롤링 스레드가 절삭 스레드보다 나은 이유"와 같은 용어를 검색할 때, 제조업체들은 대개 롤링 스레드가 제공하는 실질적인 가치에 초점을 맞춥니다. 생산 데이터와 업계 피드백을 바탕으로, 롤링 스레드의 이점은 강도, 정확성, 비용, 효율성의 여섯 가지 핵심 요소로 요약될 수 있습니다.

2.1더 높은 나사 강도: 절단된 나사보다 피로 수명이 5~10배 더 깁니다.

압연 중 냉간 성형 공정은 결정립 구조가 절삭되는 대신 "연속적으로 흐르도록" 합니다. 동시에 나사산 뿌리 부분에 잔류 압축 응력이 형성됩니다. 이 두 가지 효과는 압연 나사산의 기계적 성질을 크게 향상시킵니다.

• 인장강도 +10%:냉간 가공 경화는 표면 밀도를 증가시켜 정적 인장 시험에서 파괴 저항성을 향상시킵니다.
• 향상된 전단 저항성: 연속적인 곡물 흐름은 나사산 미끄러짐을 방지합니다. 전단 파괴는 곡물 경계를 따라가는 대신 곡물을 가로질러 절단해야 합니다.
• 뛰어난 피로 성능: 압연된 뿌리는 매끄럽고 공구 자국이 없어 응력이 발생하지 않습니다. 잔류 압축 응력은 균열 발생을 지연시킵니다. 260°C(500°F)에서도 피로 강도는 그대로 유지됩니다(절단된 나사산은 가열 후 약 25% 강도를 잃습니다).

2.2안정적인 정확도: 장기간에 걸쳐 일관된 허용 오차

압연 가공에서 나사산의 정확도는 다이에 의해 결정되는데, 다이는 날카로운 절삭날 대신 넓은 표면에 마모를 분산시켜 잦은 재연마의 필요성을 줄입니다. 이는 시간이 지나도 안정적인 정밀도를 보장합니다. 주요 제어 매개변수는 다음과 같습니다.

• 직경: 주요 직경, 피치 직경, 단축 직경은 블랭크 크기와 다이 프로필에 따라 결정되며 허용 오차는 ±0.01mm 이내로 유지될 수 있습니다.
• 나사 각도 및 리드: 다이 정확도는 나사산에 직접 반영됩니다. 단단한 소재에서의 약간의 탄성 회복은 변형된 리드 다이를 통해 보상할 수 있습니다.
• 진원도 및 흔들림: 균일한 블랭크와 점진적인 다이 압력은 진원도를 유지하며, 런아웃은 리드 각도 조정을 통해 제어할 수 있습니다.

2.315%–27%의 재료 절감: 눈에 띄는 비용 절감

칩이 발생하지 않기 때문에 나사 전조는 소재를 제거하는 대신 대체합니다. 업계 테스트 데이터는 나사산 크기에 따른 소재 절감 효과를 보여줍니다.

스탬핑 부품의 경우, 나사 압연을 통해 더 얇은 소재를 사용할 수 있으므로(피치 직경에 가까운 블랭크 직경만 필요하고 소직경은 필요하지 않음) 재료 낭비를 더욱 줄일 수 있습니다.

2.4더 높은 생산성: 가장 빠른 실 형성 공정

스레드 롤링은 스레드 생산에 사용할 수 있는 가장 빠른 방법으로, 효율성이 확실히 향상됩니다.

• 다양한 장비: 수동, 반자동 및 완전 자동 기계에 적합합니다. 자동 공급 장치를 사용하면 한 명의 작업자가 여러 대의 기계를 작동하여 분당 수십 개에서 수백 개의 부품을 생산할 수 있습니다.
• 2차 작업을 제거합니다.어깨 근처의 압연 나사산은 직접 생산할 수 있으므로 버 제거, 모따기 또는 연마 단계가 필요하지 않습니다.
• 소량 생산에도 비용 효율적입니다. 설치가 빠르고 간단하므로 수백 개의 부품을 한꺼번에 생산하는 경우에도 경쟁력을 갖출 수 있습니다.

2.5뛰어난 표면 마감: 연삭 나사산과 유사

다이 표면 마감은 나사산에 직접 전달되고, 롤링 작업은 연마 효과를 제공합니다. 그 결과, 표면 거칠기는 Ra 0.8μm로 매우 낮아져 연마된 나사산과 유사합니다. 탄소강, 스테인리스강, 황동 또는 알루미늄 등 어떤 재질을 가공하든 롤링은 추가 마감 처리 없이 균일한 연마 외관을 제공합니다.

2.6광범위한 적용 범위: 스레드 그 이상

나사 전조는 나사산 가공에만 국한되지 않습니다. 널링, 스플라인, 세레이션, 오일 그루브, 연마된 샤프트 등도 가공할 수 있습니다. 예를 들어, 오일 그루브가 있는 자동차 샤프트는 단일 패스로 전조하여 밀링보다 저렴한 비용으로 매끄러운 채널을 제작할 수 있습니다.

3.0무엇을 압연할 수 있나요? 실 종류, 소재 및 제품 적용 분야

"나사 롤링 용도" 또는 "어떤 나사산 롤링이 가능한지"를 검색할 때, 제조업체는 일반적으로 자사 제품이 적합한지 확인하고 싶어 합니다. 나사 롤링의 적용 범위는 매우 광범위하여 현대 제조업에 사용되는 거의 모든 나사산 유형, 소재 및 제품 범주를 포괄합니다.

3.1롤링에 호환되는 나사 유형: 20개 이상의 표준 사양

스레드 롤링은 다음을 포함하여 거의 모든 일반적이거나 특수한 스레드 형태를 생산할 수 있습니다.

• S. 표준: NPT(테이퍼 파이프), NPTF(드라이실 파이프), ANPT(항공우주 파이프), NPSM/NPSL(직관).
• 국제 표준: ISO 미터법, 영국 협회 스레드.
• 특별 스레드: 버트리스 나사산, Lok-Thred® 형태, 셀프 태핑 나사산(A/B/C 유형), 전동 나사산.
• 기타: 피팅용 좌측, 다중 시작, 환형 및 테이퍼형 나사산.

사이즈 범위: 직경은 0.060인치(1.52mm)에서 5인치(127mm)까지이며, 피치는 2~80 TPI입니다. 특수 장비를 사용하면 더 크거나 작은 나사산도 가공할 수 있습니다.

3.2적합한 재료: Rockwell 경도 C40 이하인 연성 금속

나사산 압연의 핵심 요건은 연성입니다. 경도가 최대 Rc 40(특정 조건에서는 더 높을 수도 있음)인 모든 금속을 압연할 수 있으며, 여기에는 다음이 포함됩니다.

• 강철: 탄소강(1010/1112), 합금강(2330/3140/6150), 스테인리스강, 공구강.
• 비철금속: 황동, 청동, 알루미늄, 구리, 베릴륨 구리, 티타늄, 니켈, 모넬 합금.
• 기타: 선택된 다이캐스트 합금, 은, 금(정밀 부품에 사용됨).

3.3일반적인 응용 분야: 패스너부터 항공우주 부품까지

• 패스너: 볼트, 나사, 스터드, 너트(특히 피로 저항성이 중요한 고강도 볼트).
• 자동차: 샤프트(스플라인 또는 홈이 있는), 기어, 라디에이터 피팅.
• 항공우주: ANPT 나사산 피팅, 고정밀 센서 하우징.
• 전자 및 전기: 램프베이스, 커넥터 단자.
• 특수 구성 요소: 중공 튜브(충분한 벽 두께), 나사산이 있는 스탬프 부품, 통합 나사 와셔 조립품.

4.0나사 전조기 선택 방법? 3가지 주요 유형 + 선택 가이드

"나사 전조기 선택"은 조달 및 엔지니어링 팀에서 가장 자주 묻는 질문 중 하나입니다. 적절한 장비 선택은 생산 효율성과 비용에 직접적인 영향을 미칩니다. 오늘날 시장에는 세 가지 주요 유형의 나사 전조기가 있으며, 각 유형은 서로 다른 용도에 적합합니다. 실제로 이러한 유형은 다음과 같은 특수 솔루션으로 발전했습니다. 자동 2롤 실 압연기, 유압 3롤러 기계, CNC 3다이 나사 압연기, 그리고 자동 CNC 나사산 롤링 머신다양한 산업에 대해 광범위한 옵션을 제공합니다.

4.1왕복식(평형 다이) 나사 압연기: 소직경 및 소량 생산용

• 구조: 고정된 다이 1개와 평평한 작업 표면을 갖춘 이동형 다이 1개로, 한 번의 작업으로 하나의 부품을 생산합니다.
• 장점: 간단한 설치, 낮은 비용, 직경 1인치까지의 나사산에 이상적입니다.
• 응용 프로그램: 소량 생산 패스너(예: 작은 나사), 테이퍼형 끝 나사산, 간단한 압연 부품.
• 제한 사항: 긴 나사산은 더 높은 회전 속도를 요구하며, 단단한 소재일수록 효율성이 떨어집니다.

현대의 자동 2롤 실 압연기 기존 플랫 다이 설계의 기능을 확장하여, 간단한 조작과 낮은 생산 비용을 유지하면서도 약간 더 큰 직경의 제품을 더 잘 처리할 수 있도록 합니다. 특히 소량 생산에서 중량 생산으로 유연하게 전환해야 하는 작업장에 유용합니다.

4.2행성 회전 나사 압연기: 대량 생산 시 소직경에서 중직경까지 적용

• 구조: 중앙 회전 다이 1개와 고정 세그먼트 다이 여러 개; 블랭크의 축 방향 이동 없음.
• 장점: 고속(분당 수백 개의 부품 처리), 안정적인 정확도, 소형에서 중형 직경의 부품에 적합합니다.
• 응용 프로그램: 소형 나사(예: 전자 나사) 및 표준 패스너의 대량 생산.
• 제한 사항: 직경 범위가 제한되어 있어 대형 부품에는 적합하지 않습니다.

높은 생산량과 자동화에 중점을 둔 제조업체의 경우 자동 CNC 나사산 롤링 머신 행성 운동 원리와 디지털 제어를 통합하여 속도와 일관성을 보장합니다. 이 유형은 전자 나사, 마이크로 패스너 및 기타 대량 표준 부품에 널리 사용됩니다.

4.3원통형 다이 스레드 롤링 머신: 대구경 및 복잡한 부품용

• 구조: 평행 축 배열을 갖춘 2개 또는 3개의 다이 시스템입니다. 인피드 또는 스루피드 롤링을 지원합니다.
• 장점: 가공 범위가 넓습니다(직경 최대 5인치). 중공 부품, 긴 막대, 더 단단한 재료도 가공할 수 있습니다.
• 응용 프로그램: 대형 볼트, 중공 피팅, 막대의 연속 나사산(예: 리드 스크류), 열처리된 구성품.
• 변형: 3다이 머신은 2다이 버전보다 더 큰 지지력을 제공하므로 중공 부품이나 고정밀 부품에 더 적합합니다.

고급의 유압 3롤러 기계 특히 중공 튜브와 대구경 볼트에 효과적이며, 압연 시 안정성을 높여줍니다. CNC 3다이 나사 압연기 원통형 기술을 더욱 발전시켜 정확도가 중요한 복잡하거나 열처리된 부품에 대한 정밀한 정렬과 반복성을 제공합니다.

4.4나사 압연기 선택: 3단계 가이드

• 생산량별: 소량 생산(수백~수천 개) → 왕복식 또는 자동 2롤 기계; 대량 생산(수만 개 이상) → 행성식 또는 자동 CNC 나사산 롤링 기계.
• 부품 크기별: 작은 직경(≤1인치) → 왕복식 또는 행성식; 더 큰 직경(>1인치) 또는 긴 막대 → 원통형, 유압 3롤러 또는 CNC 3다이 기계.
• 부품 유형별: 중공 또는 복잡한 구성 요소 → 3다이 원통형 또는 CNC 3다이 기계; 표준 패스너 → 행성형 또는 자동 CNC 나사산 롤링 기계.

5.0나사 전조 다이 사용법: 수명 연장 및 정확도 향상을 위한 핵심 팁

많은 사용자가 "나사 압연 다이 수명" 또는 "나사 압연 다이 유지 관리 방법"을 검색합니다. 압연 작업의 주요 소모품인 다이 수명은 전체 비용에 직접적인 영향을 미칩니다. 다음은 세 가지 필수 사항입니다.

올바른 다이 소재 선택: 작업물 소재와 일치

• 연성 소재(알루미늄, 황동): Cr12MoV 공구강을 사용하세요. 비용 효율적이고 내구성이 뛰어납니다.
• 경질 재료(스테인리스강, 합금강): 우수한 내마모성과 파괴인성을 위해 고속강(W18Cr4V)이나 초경 다이를 사용하세요.

3가지 운영 방식으로 다이 수명 연장:

• 침투 속도 제어: 단단한 재료나 속이 빈 부품에는 느린 속도를 사용하고(다이 깨짐 방지), 부드러운 재료에는 빠른 속도를 사용합니다(재료가 달라붙는 것을 방지).
• 정기적으로 다이를 검사하세요: 과도한 폐기를 방지하기 위해 크레스트 마모나 깨짐이 감지되면 즉시 교체하세요.
• 다이 스테이션 최적화: 다중 스테이션 다이(예: 더블 또는 4스테이션 설정)는 여러 표면에 걸쳐 마모를 분산시켜 서비스 수명을 2~4배 연장합니다.

적절한 다이 너비를 선택하세요:

• 인피드 롤링: 다이 너비는 나사산 길이 + 2~3피치와 같아야 끝이 부러지는 것을 방지할 수 있습니다.
• 스루피드 롤링: 제조업체가 권장하는 너비를 따르세요. 어깨에 가까운 나사산의 경우 3~5 리드 피치의 여유 공간을 남겨두세요.

6.0자주 묻는 질문(FAQ): 스레드 롤링에 대한 설명

내부 나사산을 굴릴 수 있나요?

아니요. 나사 전조는 거의 외경 나사에만 적용됩니다. 내경 나사에는 태핑 또는 롤 태핑 공정이 필요합니다.

높은 가능경도 재료(예: Rockwell C45)를 압연할 수 있나요?

부분적으로 가능합니다. 초경 다이와 느린 관통 속도를 사용하면 일부 고경도 소재를 압연할 수 있습니다. 그러나 다이 파괴를 방지하기 위해 사전에 연성 시험을 해야 합니다.

정확도 수준은 무엇입니까? 롤실로 무엇을 이룰 수 있을까?

표준 나사 전조는 클래스 6g 공차를 달성할 수 있습니다. 연삭 다이와 고정밀 기계를 사용하면 정확도가 클래스 4h에 도달하여 항공우주 요건을 충족할 수 있습니다.

소량 생산 시 실을 말아서 만드는 것이 절단하는 것보다 비용이 더 많이 들까요?

아니요. 나사 전조기의 셋업 시간은 짧습니다(약 30분). 500개 정도의 소량 생산에도 재료비 절감과 생산성 향상을 통해 10%–15% 전조는 절삭 가공보다 비용 효율적입니다.

7.0결론: 스레드 롤링 - 더 낮은 비용과 더 높은 효율성을 위한 검증된 방법

패스너 산업에서 요구하는 고강도 실 또는 항공우주 응용 분야에 필요한 정밀도와 재료 절감스레드 롤링은 칩 없는 공정, 뛰어난 강도, 비용 효율성을 통해 꾸준히 성과를 보이고 있습니다.

적절한 기계 유형(왕복식, 행성식 또는 원통형)을 선택하고 재료에 맞는 다이를 선택하면 제조업체는 다음과 같이 나사산 생산성을 높일 수 있습니다. 3~5회 재료 낭비를 줄이면서 15%–27%.

부품이 압연에 적합한지 궁금하거나 어떤 기계를 선택해야 할지 모르겠다면 제공된 선택 가이드를 참조하거나 특정 부품 치수를 평가하여 프로세스를 최적화하세요.