드릴탭 나사탭의 절삭유제와 절삭속도, 탭핑홀더와 이송기구에 대해 알아보기

드릴탭(나사탭)의 절삭유제와 절삭속도 그리고 탭핑홀더와 이송기구 등에 대해 살펴보겠습니다.

목차

1. 절삭유제에 대해

탭 작업을 할 때에는 매우 복잡한 과정의 절삭작용이 진행됩니다. 이때 탭의 사양은 사상면의 정도와 공구 수명 그리고 탭핑 토크 등에 큰 영향을 미칩니다. 그러나 이외에도 절삭유제의 종류와 주유법 등이 커다란 영향을 미치는데 이것에 대해 살펴보겠습니다.

절삭유제는 크게 윤활, 냉각, 반용착 3가지의 작용을 합니다. 탭 작업은 절삭속도가 비교적 느리고 절삭칩이 원활히 배출되기 어려운 가공이기 때문에 구성 날 끝 생성, 절삭칩 막힘으로 인한 탭 부러짐, 이 빠짐 등 트러블이 많습니다.

일반적으로는 유화염화유, 페이스트가 사용됩니다. 수용성유의 경우 불수용성에 비해 윤활성이 떨어지는 측면이 있지만 냉각효과가 크고 환경에 대한 우려 등의 이유로 점점 더 많이 쓰이고 있는 추세입니다. 강용 제품의 경우 극압제를 함유한 것도 있습니다. 종류 선정에는 충분한 검토가 필요합니다.

 

2. 절삭속도에 대해

절삭속도에 영향을 주는 요인으로는 탭의 종류, 밑구멍의 형상과 치수, 절삭재질, 절삭유제 등이 있습니다. 이러한 것들이 적정 수준이면 탭 수명을 늘려주어 암나사 정도를 안정시키고 사상면 조도 또한 양호하게 할 수 있습니다.

한 예로 절삭속도가 지나치게 빠르면 탭 구성날 끝의 성장이 쉬워 암나사의 확대경향이 됩니다. 그리고 구성날 끝이 탈락시 날 끝에 칩핑이 생기고 특히 SKS 재질의 경우, 절삭열 상승으로 인해 날 끝이 연화되기 때문에 날끝 마모가 빨라 수명이 짧아지게 됩니다.

구성날 끝의 성장과 절삭열의 상승을 억제하기 위해 절삭속도를 잘 검토하여 설정해야 할 필요가 있습니다.

탭 절삭속도는 탭의 외경과 사용 회전수에 따라 다음의 식으로 구할 수 있습니다.

V=DXπXN/1000 [m/min]

V: 절삭속도(m/min)

D: 탭 외경

N: 회전수(rpm)

π: 원주율(3.14)

 

스파이럴탭은 홈 구조상 절삭칩에 휘말려 완전산의 이 빠짐 현상이 발생하기 쉬운 탭입니다. 이때 절삭속도를 적절히 하면, 절삭칩의 형태를 안정시켜 휘말림 현상을 최소한으로 줄일 수 있습니다.

 

3. 탭핑 설비와 기계

탭핑 설비는 크게 다음과 같이 구별됩니다.

• 기계: 기구, 용량, 강성, 주축상태
• 탭홀더: 구조, 용량, 플로팅성, 축 중심의 흔들림
• 피삭물지지구: 지지방법, 지지력, 중심 벗어남

이 중 어느 것이라도 부적절하게 되면 트러블의 원인이 됩니다. 따라서 충분한 검토 후 설정하는 것이 추천됩니다.

3.1 기계, 이송기구

기계의 경우 탭핑토크에도 견딜 수 있는 충분한 용량의 것으로 해야 합니다. 그리고 이송기구가 피삭암나사 정도의 안정에 큰 영향을 미치기 때문에 리드 이동 방식이 권장됩니다. 최근에는 완전 싱크로 이송기구가 내장된  자동 탭핑 머신의 보급이 많이 이루어져 가고 있습니다.

수동이송으로는 유압이송, 캠에 의한 이송, 일반 볼반 등이 있으며 이송 속도를 적정히 하여 암나사 정도를 안정화시킬 수 있습니다. 만약 NC나 머시닝 센터가 주축의 회전 및 이송이 정확히 동기화되어 있지 않다면 축 방향에 프로링 기구가 갖추어진 탭 홀더로 오차를 상쇄할 필요가 있습니다. 

또한 일반적으로 수직형이 수평형 보다 절삭칩 장해의 완화와 절삭유제 순환에 있어 더 우수합니다.

 

이송방법에 따른 문제점과 대책

이송 방법		사용기계	가공상 문제점	대책
수동이송		탭핑볼반	스러스트 하중의 정도에 따라 암나사 산 여윔이 발생한다	작업자의 숙련에 의함
강제이송	기어이송	탭퍼, 전용기, NC기 트랜스퍼 머신	기어이송의 빽래쉬에 의해 역전시에 스러스트 방향의 진행이 늦어져 "뜯김" "갉힘"이 발생	엑스텐션 측에 작용하는 스프링 내장의 홀더로 흡수한다.
	어미나사 이송	NC기 전용기	어미나사의 회전제어 및 어미나사의 마모에 의해 이송 에러가 탭으로 옮겨짐	엑스텐션측에 작용하는 스프링 내장의 홀더로 흡수한다 이송을 5%정도 적게 설정한다
	유압 공압 이송	NC기 전용기	항상 스러스트 하중이 걸려 암나사의 산여윔이 발생한다	탭의 식부부 진입 후 압력조정을 할 수 있는 장치를 한다
	캠이송	자동반 탭핑머신	식부부 진입시까지 스러스트 하중 조정이 필요하다	스프링 조정을 한다

 

완전 싱크로 이송
사용기계	가공방법	탭홀더
탭핑센터 머시닝센터	피치 오차, 백래쉬의 보정을 포함한 주축회전과 이송량의 오차를 완전 시읔로 이송 제어로 보완하고 완전히 주축 1회전에 대하여 1피치(리드)의 이송으로 되며 고속, 고정도, 내구성 향상의 태핑이 가능	홀더 필요없이 고정식으로 다이렉트 탭핑

 

3.2 탭핑홀더

탭 성능을 최대한 발휘하기 위해 홀더는 중요한 요소입니다. 형식에 따라 고정식, 플로팅식(축방향, 횡방향, 양방향)이 있습니다. 탭, 밑구멍의 중심이 어긋나기 쉬운 경우에는 플로팅식이 사용됩니다.

또 파손이 발생하기 쉬운 막힌 구멍에 사용할 용도로, 탭 파손 방지를 위해 과한 토크에 도달 시 마찰판 혹은 클러치가 작동하는 방식의 것도 있습니다.

탭핑 홀더 형식과 주요 기능과 영향

형식	주요기능	탭으로의 영향
고정식	생크의 척킹 작용만	홀더 자체의 흔들림이 탭으로 옮겨짐
연장식	엑스텐션측에 스프링이 작동 길이 방향전후에 스프링이 작동	기어의 백래쉬를 흡수하고 절삭날의 이빠짐을 방지하게 되지만 식부부의 안착이 나쁘게 된다
플로팅식	액셜(축방향) 플로팅 기구 패러랠(자루방향) 플로팅 기구	흔들림에 의한 확대방지 흔들림에 의한 확대방지 및 절삭날의 이빠짐 방지
토크조정식	탭핑 토크의 조정기능	토크가 지나칠 경우에 작용하기 때문에 파손방지와 탭 교환시기를 알 수 있다
역전내장식	역전기능	뉴트럴(공회전)기구에 의한 파손 방지와 나사내기깊이의 편차 방지

 

3.3 피삭물지지구

피사물 형상에 따라 지지방법은 여러 가지입니다. 밑구멍 기울어짐, 탭과 밑구멍 중심의 어긋남 등을 방지하기 위해 탭핑 작업 시에 토크에 의해 피삭물이 움직이지 않도록 하는 것이 중요합니다.

이상으로 절삭유제와 절삭속도, 탭핑홀더와 이송기구와 방법, 문제점 등에 대해서 살펴보았습니다.