나사에 대한 기본 사항 및 나사 유형

나사는 널리 사용됨에도 불구하고 전자 제품 중 중요하게 고려되지 않는 부품 중 하나입니다. DigiKey가 13,000종 이상의 다양한 나사 종류를 제공하는 이유가 있습니다. 나사는 회로 기판을 고정하고, 덮개 패널을 부착하고, 커넥터를 실장하는 데 사용됩니다. 전자 부품과 다르게 나사는 마킹 없이 제공되므로 나사를 식별하는 눈을 키워야 합니다.

중학교에서 저항기 색 코드를 배울 때 기계 제작 기술자이신 아버지가 #6-32 기계 나사가 무엇인지 가르쳐 주셨습니다. 이는 매우 유용한 재능임이 입증되었습니다. 나사에 대해 잊었거나 전혀 모르는 경우 이 게시물을 통해 기본 사항을 확인하시기 바랍니다.

나사에 대한 기본 사항

나사는 원통형 로드의 바깥쪽이 파인, 스레드라고 하는 나선형 홈을 사용하는 패스너입니다. 나사는 단단한 본체 또는 너트라고 부르는 작은 물체에서 원통형 구멍의 안쪽이 파인 역 나선형 홈과 결합합니다. 나사를 결합 나선형 구멍으로 돌리면 나사가 결합 표면으로 들어갑니다. 나사가 먼저 물체를 통과한 경우 물체와 실장 표면이 결합될 때까지 나사를 돌리면 물체가 표면에 실장됩니다(그림 1).

그림 1: 일반적인 원형 헤드 기계 나사의 주요 사양을 보여주는 도면. (이미지 출처: Art Pini)

나사의 주요 사양은 긴 지름, 스레드 피치(또는 단위 길이당 스레드 수 역수) 및 길이입니다. 긴 지름은 나사 스레드의 외부에서 측정한 지름입니다. 스레드 피치는 1회 회전으로 이동하는 나사 거리 또는 인접 스레드의 피크 간 거리입니다. 스레드 피치의 역수는 단위 길이당 스레드 수입니다. 미국 및 캐나다의 경우 단위 길이는 인치(in.)입니다. 미터법 나사 사양을 사용하는 국가에서는 단위 길이가 밀리미터(mm)입니다. 나사 길이는 나사의 맨 아래에서 기준면까지의 거리입니다 기준면은 나사가 결합 표면에 접촉하는 부분입니다. 원형 헤드 및 유사한 나사의 경우, 나사 헤드의 맨 아래 부분이 기준면이 됩니다. 납작 헤드 나사의 경우, 기준면은 납작 구멍 내부로 들어가는 나사 헤드의 맨 위입니다.

나사 스레드 표준

북미에서 일반적으로 사용되는 스레드 표준은 통합 나사 표준(UTS)입니다. UTS 나사는 공칭 지름 및 스레드 수로 지정됩니다. 예를 들어, ¼-20은 ¼인치의 지름과 20스레드/인치의 스레드 수를 가진 나사입니다. ¼인치 미만의 지름을 가진 나사는 0 ~ 16 사이의 정수로 지정됩니다. 0 미만의 지름을 가진 나사는 00, 000, 0000의 숫자로 설명됩니다. 한 예로 안경에 사용되는 나사는 일반적으로 00-72입니다.

UTS는 각각의 나사 지름에 대해 다양한 스레드 수를 지원합니다. 더 작거나 더 성긴 스레드 수는 유니파이 보통 스레드(UNC)로 지정됩니다. 더 세밀한 피치를 가진 나사는 유니파이 파인 스레드(UNF)로 설명됩니다(표 1).

표e 1: UTS 나사 표준에 따른 나사 지름. (표 출처: Art Pini)

표 1을 참조하면 각 나사 지름에 대해 두 개의 가능한 스레드 수가 있으므로 #10 나사는 24스레드/인치 또는 32스레드/인치의 스레드 수로 제공됩니다.

게이지 번호 정수를 사용하는 나사의 절대 지름은 게이지 번호에 0.013을 곱하고 0.060인치를 더하여 계산할 수 있습니다. 따라서 #6 나사는 (6 x 0.013) + 0.060 = 0.138인치의 지름을 가집니다.

미터법 나사 표준도 있습니다. 이러한 나사는 문자 M으로 표시되고, 그 다음에 나사의 긴 지름(mm 단위)과 스레드 피치(mm 단위)가 옵니다(표 2).

표 2: 성긴 스레드 및 파인 스레드 계열 모두에 대한 미터법 나사 지름 및 스레드 피치 (표 출처: Art Pini)

세밀 피치 스레드는 성긴 계열에 비해 더 많은 나사 지름 옵션을 제공하지만 중복 지름만 표 2에 표시되어 있습니다. UTS 나사의 경우, 미터법 나사는 각 지름에 대해 2개 스레드 피치로 제공됩니다. 나사 피치는 mm당 스레드 수의 역수입니다.

나사 헤드 모양 및 드라이브 유형

나사는 다양한 헤드 모양으로 제조됩니다. 각 헤드 모양은 특정한 이점을 제공합니다. 예를 들어, 납작 헤드 나사는 일반적으로 접시처럼 납작하므로 나사가 들어가는 표면 밑에 헤드가 있습니다. 따라서 돌출부의 표면이 막힘 없이 자유롭습니다. 전자 조립품에서 사용되는 가장 일반적인 나사 헤드 유형이 그림 2에 표시되어 있습니다.

그림 2: 일반적인 나사 헤드 유형의 예. 일반적으로 응용 제품에 따라 사용되는 나사 헤드의 유형이 결정됩니다. (이미지 출처: Art Pini)

나사 헤드의 모양뿐만 아니라 드라이브 유형에 따라 나사를 설명할 수 있습니다. 드라이브 유형에 따라 나사를 돌리는 데 사용되는 도구의 특성이 결정됩니다(그림 3).

그림 3: 나사 드라이브 유형에 따라 나사 헤드에 사용할 수 있는 최대 토크가 결정됩니다. 또한 나사를 돌리는 데 사용되는 도구의 유형도 결정됩니다. 여기에, 가장 일반적으로 사용되는 드라이브 유형이 표시되어 있습니다. (이미지 출처: Art Pini)

육각 헤드를 제외하고, 여기에 표시된 모든 드라이브 유형에 적절한 스크루드라이버가 필요합니다. 육각 헤드 나사는 렌치 또는 너트 드라이버를 사용합니다. 응용 시 드라이브 유형이 선택됩니다.

대부분의 나사는 시계 방향으로 돌려야 들어갑니다. 이를 오른 스레드라고 합니다. 일반적으로 사용되지는 않지만, 시계 반대 방향으로 돌려야 들어가는 왼 스레드도 있습니다.

전자 제품에 사용되는 나사 유형

전자 제품에 사용되는 하위 조립품의 수가 많기 때문에, 당연히 이러한 하위 조립품을 함께 고정하는 데 필요한 나사 유형도 많습니다(그림 4).

그림 4: 전자 조립품에 일반적으로 사용되는 나사 유형 (이미지 출처: B&F Fastener Supply, RAF electronic-hardware, Pomona Electronics)

기계 나사: 이름에서 알 수 있듯이, 이 나사는 기계, 차량, 전자 제품 및 가전 제품에 부품을 기계적으로 연결하는 데 사용됩니다. 나선형 스페이서에 회로 기판을 고정하는 경우를 예로 들 수 있습니다. 표 4의 왼쪽 표시된 B&F Fastener Supply의 PMS-632-0075-PH는 팬 헤드, Phillips 드라이브, #6-32 기계 나사(¾인치 길이)입니다.

왼쪽에서 두 번째에 표시된 자동 태핑 판금 나사는 B&F Fastener Supply 6X1/2 HHSMS입니다. 이는 #6 육각 헤드 나사(½인치 길이)입니다. 판금 나사는 섀시 또는 인클로저 같은 판금 부품을 연결하는 데 사용됩니다. 이 나사는 작은 파일럿 구멍만을 가진 판금 소자에 삽입됩니다. 이러한 나사를 조이면 고유한 내부 스레드가 깎이게 됩니다.

왼쪽에서 세 번째에 있는 패널 나사는 탈착이 가능한 패널을 제 자리에 고정하는 용도입니다. 이는 어깨 나사의 형태를 가집니다. 생크라고 불리는 나사의 윗부분은 패널의 구멍을 통과하며, 나선형 부분이 나선형 실장 구멍에 패널을 고정시킬 때 자유롭게 회전하기 용도이므로 나선형이 아닙니다. 아래에 표시된 나사는 21/32인치 길이를 가진 RAF Electronic Hardware 0100-SS 슬롯형 헤드 #4-40 패널 나사입니다.

마지막 예는 고정 나사입니다. 고정 나사는 손잡이, 기어, 캠 같은 회전 부품을 샤프트에 고정하는 데 사용됩니다. 이러한 나사는 일반적으로 슬롯형 또는 Allen 드라이브를 사용하는 헤드리스 나사입니다. 좋은 예로 가장 오른쪽에 표시된 Pomona Electronics의 4914 #8-32 슬롯형 헤드 고정 나사를 들 수 있습니다.

결론

여기에 소개한 나사는 사용 가능한 나사 유형 중 일부에 지나지 않습니다. 이 글을 나사를 식별하는 유용한 안내서로 삼아 다음 설계 프로젝트에 적합한 기계식 나사를 선택하는 올바른 길을 시작하시기를 바랍니다.