나사

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배경

나사는 볼트와 스터드뿐만 아니라 목수의 나무 나사 및 자동차 캡 나사와 같은 특수 나사를 포함하는 나사식 패스너 제품군의 일부입니다. 나사산(또는 홈)은 오른쪽 또는 왼쪽, 테이퍼형, 직선형 또는 평행하게 실행할 수 있습니다. 나사에는 기계 나사와 나무 나사의 두 가지 유형이 있습니다. 둘 다 금속으로 만들어졌지만 기계 나사는 직경이 일정하고 너트로 결합되는 반면 나무 나사는 가늘어지고 실제 나무 표면에 고정됩니다.

연혁

나사의 개념은 기원전 200년경으로 거슬러 올라가지만 <작은> <작은> , 오늘날 알려진 실제 금속 나사는 르네상스 이전에 개발되지 않았습니다. 초기 나사는 손으로 만들어야 했기 때문에 두 개의 나사가 똑같지는 않았습니다. 나사 형태에 나사산을 손으로 채우는 시간 소모적인 과정은 대량 생산 및 사용을 사실상 불가능하게 만들었습니다. 1586년, 프랑스 샤를 9세의 궁정 기술자인 Jacques Besson이 최초의 나사 절단기를 도입하면서 더 많은 혁신이 이루어졌습니다.

현미경, 시계 제작자 및 총포 제작자와 같은 과학 기기의 초기 설계자 및 제작자에게 영감을 받아 나사 절단기 설계를 주도했습니다. 1760년, 영국의 두 형제인 Job과 William Wyatt는 최초의 자동 나사 절단 장치에 대한 특허를 출원했습니다. 그들의 기계는 분당 10개의 나사를 절단할 수 있었고 대량 생산 기계의 선구자 중 하나로 간주되었습니다.

19세기 초 영국인 Henry Maudslay는 오늘날에도 여전히 사용되는 나사 제조 방법을 만들었습니다. 그의 기계는 최초의 동력 구동식 나사 절삭 선반이었습니다. 미국에서는 동시에 David Wilkinson도 나사 절삭 선반을 제작하여 미국 최초의 나사 특허를 받았습니다. 새로운 혁신이 곧 이어졌습니다. 1845년 Stephen Finch는 터렛 선반을 개발했으며 남북 전쟁 직후 Christopher Walker는 완전 자동 선반을 발명했습니다.

최초의 나사 공장인 Abom and Jackson은 1810년 로드 아일랜드에 문을 열었습니다. 1895년까지 미국의 나사 제조업체들은 노동 조합을 결성하고 회원의 경우 하루 10시간당 1.75달러, 견습생의 경우 1.25달러의 최저 임금을 요구했습니다. 효율성을 개선하기 위해 소규모 혁신이 계속되었습니다. John E. Sweet는 한 쪽에서 전체 실을 자르는 각진 실 절단 방법을 고안했습니다.

오늘날 나사 가공은 나사산 압연으로 대체되었습니다. 1836년 미국 윌리엄 킨(William Keane)이 나사 압연 공정을 개발했지만 당시에는 거의 성공하지 못했습니다. 전조 나사를 만드는 데 사용된 철 금속은 너무 낮은 등급이었고 다이 커팅 과정에서 갈라지는 경향이 있었습니다. 기계가공 비용의 일부만으로 나사를 대량 생산해야 하는 궁극적인 필요성으로 인해 나사의 나사 압연 제조가 재평가되고 확립되었습니다.

원자재

나사는 일반적으로 중저탄소 강선으로 만들어지지만 스테인리스강, 황동, 니켈 합금 또는 알루미늄 합금과 같은 다른 단단하고 저렴한 금속으로 대체될 수 있습니다. 사용된 금속의 품질은 다음을 피하기 위해 가장 중요합니다. 콜드 헤딩 기계는 와이어 길이를 절단하고 끝 부분을 두 번 불어 헤드를 형성합니다. 헤드 슬로팅 머신에서 스크류 블랭크는 휠 둘레의 홈에 고정됩니다. 원형 커터는 바퀴가 회전할 때 나사를 박습니다. 열분해. 나사에 마감재를 적용하는 경우 호환 가능한 구성이어야 합니다. 강철은 추가 보호를 위해 아연, 카드뮴, 니켈 또는 크롬으로 코팅되거나 도금될 수 있습니다.

디자인

단일 나사 나사의 경우 리드와 피치가 동일하고 이중 나사 모델의 경우 리드는 피치의 2배, 삼중 나사의 경우 3배입니다. 나사의 피치는 각 나사의 동일한 지점에서 두 나사(또는 홈) 사이의 거리입니다. 또한 인치 또는 센티미터당 스레드 수로 더 일반적으로 알려져 있습니다. 나사의 리드는 회전할 때마다 나사가 얼마나 많이 들어가 있는지 측정합니다.

제조
프로세스

가공은 독특한 디자인이나 너무 작아서 다른 방법으로 만들 수 없는 경우에만 사용됩니다. 가공 공정은 정확하지만 시간이 너무 많이 걸리고 낭비적이며 비용이 많이 듭니다. 모든 나사의 대부분은 나사 압연 방식을 사용하여 대량 생산되며, 이에 대해 자세히 설명합니다.

콜드 헤딩

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1 와이어는 기계식 코일에서 사전 교정 기계를 통해 공급됩니다. 직선화된 와이어는 지정된 길이로 와이어를 자동으로 절단하는 기계로 직접 흐르고 다이는 스크류 블랭크의 헤드를 사전 프로그래밍된 모양으로 절단합니다. 헤딩 머신은 나사 머리를 만들기 위해 하나의 펀치 또는 두 개의 펀치가 필요한 개방형 또는 폐쇄형 다이를 사용합니다. 폐쇄형(또는 솔리드) 다이는 더 정확한 스크류 블랭크를 생성합니다. 평균적으로 콜드 헤딩 기계는 분당 100~550개의 스크류 블랭크를 생산합니다.

스레드 롤링

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2 냉간 헤드가 되면 스크류 블랭크가 진동 호퍼에서 자동으로 나사 절삭 다이로 공급됩니다. 호퍼는 스크류 블랭크를 슈트 아래로 다이로 안내하면서 올바른 공급 위치에 있는지 확인합니다.

3 그런 다음 세 가지 기술 중 하나를 사용하여 블랭크를 자릅니다. 왕복 다이에서는 나사산을 자르기 위해 두 개의 플랫 다이가 사용됩니다. 하나의 다이는 고정되어 있고 다른 다이는 왕복 이동하며 두 다이 사이에 스크류 블랭크가 감겨 있습니다. 중심이 없는 원통형 다이를 사용할 때 나사 블랭크는 완성된 나사산을 만들기 위해 2~3개의 원형 다이 사이에서 압연됩니다. 나사 압연의 마지막 방법은 유성 회전 다이 공정입니다. 여러 다이 커팅 기계가 블랭크 주위를 굴러가는 동안 스크류 블랭크를 고정시킵니다.

스레드는 여러 가지 방법으로 공백으로자를 수 있습니다. 상호 방법에서 스크류 블랭크는 두 개의 다이 사이에서 압연됩니다. 원통형 방식에서는 여러 롤러의 중심에서 회전합니다.

세 가지 방법 모두 기계 절단 제품보다 더 높은 품질의 나사를 만듭니다. 이는 감는 과정에서 실이 글자 그대로 블랭크에 잘려지는 것이 아니라 블랭크에 새겨지기 때문이다. 따라서 금속 재료가 손실되지 않고 금속의 취약성이 방지됩니다. 나사산도 더 정확하게 배치됩니다. 나사 압연 기술의 더 생산적인 것은 분당 60~2,000개의 부품 속도로 나사를 만드는 유성 회전 다이입니다.

품질 관리

국가 나사산 위원회(National Screw Thread Commission)는 1928년에 호환성을 위해 나사산에 대한 표준을 제정했습니다. 그 뒤를 이어 1948년 국제 협정 선언이 이루어졌으며, 이는 통합 나사산 시스템을 채택했습니다. 이 표준은 인치당 스레드 수, 스레드의 지정된 피치 및 모양, 지정된 직경 크기의 세 가지 주요 요소에 중점을 둡니다. 1966년에 국제 표준 기구(ISO)는 나사산에 대한 보편적인 제한을 ISO 미터법 및 인치 크기 범위에 대해 거칠고 미세한 피치로 제한할 것을 제안했습니다. ISO 제안 표준 준수는 전 세계적으로 이루어졌습니다.