접시머리 각도: 82°, 90°, 그리고 구멍

선택지처럼 보이고, 카탈로그도 그렇게 보여 줍니다

접시머리 나사 카탈로그는 모두 82°와 90°를 함께 싣습니다. 두 표면 처리나 두 머리 크기처럼 나란히 놓여 있으니 각도를 취향 문제로 다루는 것은 바로 그 배치가 유도하는 일입니다.

대부분은 아무 문제도 생기지 않습니다. 하나의 조립품은 보통 한 규격에서 나오고 누구도 의식하지 않아도 각도가 맞기 때문입니다. 문제는 도면이 한 규격을 인용하고 나사가 다른 규격에서 올 때에만 드러납니다.

그러면 90°를 고르면 될까요? 애초에 고를 수 있는 것이 아니었습니다

흔한 오해는 각도를 취향으로 다루는 것입니다. 각도는 도면이 인용한 규격을 따릅니다.

몇 도 차이가 실제로 하는 일

머리와 접시형 자리파기를 동축의 두 원뿔로 보십시오. 꼭지각이 달라지는 순간 두 원뿔은 하나의 원에서만 만날 수 있습니다. 어느 원인지는 어느 쪽 원뿔이 더 가파른지에 달려 있습니다.

• 나사 각도가 구멍 각도보다 작은 경우(82° 나사를 90° 구멍에): 머리 원뿔이 구멍보다 가파르므로 접촉은 위쪽 가장자리에 생기고 머리가 뜹니다. 평면 마감은 불가능합니다.
• 나사 각도가 구멍 각도보다 큰 경우(90° 나사를 82° 구멍에): 머리 원뿔이 더 완만하므로 접촉은 자리파기 바닥의 작은 쪽 끝으로 내려가고 구멍에서 가장 얇은 부분에 하중이 걸립니다.

어디에 닿든 결과는 같습니다.

• 면접촉이 선접촉이 됩니다. 국부 응력이 오르고 얇은 판은 오목하게 눌리거나 구멍 가장자리가 말려 들어갑니다
• 머리 면이 표면과 평행하지 않으므로 “평면”은 눈으로 볼 때만 평면입니다
• 마찰 반지름이 바뀌고 그에 따라 토크와 체결 축력의 관계도 바뀝니다. 토크로 관리하는 이음이라면 그 파라미터는 올바른 짝맞춤에서 정해진 것입니다. 공차 누적 글에도 같은 논리가 나오며 짝맞춤이 바뀌면 그 논리는 성립하지 않습니다.

그리고 누구도 실수하지 않았는데 생기는 두 번째 메커니즘이 있습니다. 구멍과 머리는 서로 다른 문서에서 공차가 정해지며 두 범위의 중심이 일치하지 않습니다.

그래서 두 규격 체계의 허용된 모든 호칭 표기 형식에 각도가 남아 있습니다. 두 가지 호칭 체계를 참고하십시오. 도면을 대만 공급업체에 보낸다면 머리 이름이 중국어로 네 가지이고 규격은 업계와 다른 명칭을 쓴다는 점도 알아 두십시오.

100°, 110°, 120°는 어디에서 왔습니까

공급업체가 변형을 만들어 낸 것이 아니라 기하학적 절충입니다. 꼭지각을 넓히면 같은 머리 높이에서 머리 지름이 커지고 자리파기는 얕아집니다. 머리를 평평하게 만들면서도 얇은 판의 지지 면적을 유지해야 할 때 여유가 남는 방향이 바로 이쪽입니다.

저희가 수요가 실제로 이 방향으로 움직이는 것을 본 곳은 캐비닛 작업입니다. 얇은 패널, 평면 마감 요구, 그리고 빠져나갈 만큼 작아서는 안 되는 머리입니다. 이것은 저희 책상을 거쳐 간 실제 의뢰이지 규격의 분류가 아닙니다. 82°와 90°에는 규격이 있고 100°는 항공 계열에서 흔하며 그 너머는 대개 도면에 따라 작업합니다.

더 얇고 작은 머리는 여유를 줄입니다

수요의 나머지 절반은 머리 자체입니다. 세 가지가 함께 움직입니다.

• 지지 면적이 줄어듭니다. 같은 체결 축력이 더 작은 고리 면적을 누르므로 얇은 판에서 머리가 빠져나갈 위험이 커집니다
• 자리파기가 판을 관통할 수 있습니다. 머리 높이가 판 두께보다 크면 자리파기가 판을 뚫고 칼날 같은 가장자리를 남깁니다. 이 가장자리는 취급을 견디지 못하고 지지면도 되지 않습니다
• 드라이브 홈 깊이가 줄어듭니다. 얇은 머리에는 깊은 십자 홈이나 육각 홈을 넣을 수 없으므로 공구 물림이 얕아지고 캠아웃이 일어나기 쉬워집니다

평면도와 각도는 하나가 아니라 두 요구 사항입니다

자리파기를 둘러싼 논쟁 대부분은 실제로 한 이름을 쓴 두 요구 사항입니다. 설치 사양은 대개 설치 높이를 관리합니다. 구멍 규격은 기하 형상을 관리합니다. 어느 쪽도 다른 쪽을 함축하지 않습니다.

NASA PRC-9007C §3.0은 첫 번째 유형의 가장 분명한 예입니다. 도면에 다른 공차가 없으면 설치된 체결 부품이 표준 최대 돌출량 0.010 in을 만족하도록 자리파기 지름과 깊이를 정하라고 요구합니다. 이것은 머리 윗면이 어디에 오는지에 대한 규정이지 원뿔에 대한 규정이 아닙니다.

반대 경우, 즉 각도는 공차 안인데 머리가 여전히 뜨는 경우에는 평범한 원인이 많으며 그중 어느 것도 각도 문제가 아닙니다.

• 자리파기 큰 지름이 작거나 축 방향 깊이가 부족함
• 나사 머리가 최대 실제 지름이거나 머리 높이가 한계값임
• 머리 아래 필릿이 파일럿 구멍 가장자리에 걸림: NASA-STD-5020A 요구 사항 TFSR 22는 모따기한 구멍이나 접시 와셔로 이를 위한 여유를 두도록 명시적으로 요구합니다
• 버, 코팅 두께 누적, 이물질 또는 채터 자국
• 자리파기와 파일럿 구멍의 편심 또는 축의 비평행
• 모서리 다듬기나 2차 모따기로 표면 교차 기준이 이동함
• 칼날 가장자리를 남기지 않고 필요한 원뿔을 받기에는 너무 얇은 판

그래서 “평평하게 앉지 않는다”는 진단이 아닙니다. 쓸모 있는 첫 질문은 도면이 높이를 요구하는지 형상을 요구하는지이며, 둘은 검사 방법이 다르고 각각 따로 불합격할 수 있습니다. 필릿 여유 사례는 머리 아래의 필릿에서 다룹니다.

도면에 적어야 할 네 가지

• 머리 규격과 그 각도. 단순히 “접시머리”가 아니라 ISO 10642(90°) 또는 ASME B18.6.3(82°)
• 자리파기 각도와 윗지름. 구멍에는 별도의 규격이 있습니다. ISO 15065와 DIN 74이며 머리 윤곽은 ISO 7721에 있습니다. 공개된 접시 구멍 치수는 생각보다 자주 서로 어긋나므로 숫자가 어느 표에서 왔는지가 중요합니다
• 평면도 합격 기준. 얼마나 튀어나와도 되고 얼마나 들어가도 되는지, 어떻게 측정하는지
• 판 두께 대 머리 높이. 칼날 가장자리가 생기는지는 미리 계산할 수 있습니다

샘플 전에 확인할 다섯 가지 질문

• 귀사의 구멍은 몇 도입니까? 펀칭, 공구로 자리파기, 기계 가공 중 무엇인지에 따라 편차가 다릅니다
• 평면도는 어떻게 판정합니까? 육안, 게이지, 돌출량 측정 중 무엇입니까
• 판 두께는 얼마이며 머리 높이가 들어갑니까?
• 도금을 고려했습니까? 원뿔면의 피막은 머리가 앉는 위치를 바꿉니다(작은 치수에서는 도금 여유 문제가 더 첨예합니다)
• 이 각도는 표준품입니까, 도면 제작품입니까? 금형과 납기가 다릅니다

저희에게도 같은 질문을 하십시오

저희가 확인해 드릴 수 있는 것은 이것입니다. M6 미만은 선재, 금형, 나사산 전조, 검사를 사내에서 수행하며 성형, 검사, 포장을 하나의 흐름으로 진행하고 1994년부터 그렇게 해 왔습니다.

참고 자료

• Countersink — Wikipedia

위에서 언급한 규격을 확인용으로 번호순으로 정리했습니다.

• ASME B18.6.3　Machine Screws, Tapping Screws, and Metallic Drive Screws(인치 평접시머리, 82°; 같은 규격에 100° 머리도 수록)
• NASA PRC-9007C　§3.0: 설치 후 표준 최대 돌출량 0.010 in을 기준으로 자리파기 지름과 깊이를 지정
• NASA-STD-5020A　요구 사항 TFSR 22: 모따기한 구멍이나 접시 와셔로 머리 아래 필릿의 여유 확보
• ISO 7046 / ISO 10642　미터 접시머리 나사(90°)
• ISO 7721　접시머리 나사의 머리 형상
• ISO 15065 / DIN 74　접시머리 나사용 자리파기

이 페이지는 기하 관계와 지정해야 할 항목을 설명합니다. 특정 제품의 설계값이 아닙니다. 각도, 공차, 합격 기준은 규격 원문과 귀사의 도면을 따르십시오.

이 글은 3단계: 머리를 다룹니다. 전체 순서는 모재, 나사산, 머리, 구동부, 표면 처리, 문서이며, 순서를 바꾸면 재작업이 되는 이유는 영어 글 Specifying a screw에 설명되어 있습니다.