기계공작법

4 편 절 삭 가 공

[4] tap 가공(교과서 p.378)

tap 가공(tapping)은 drilling machine에 tapping장치를 부착하여 수행할 수 있고 또는 수기가공(手技加工)으로도 할 수 있기 때문에 수기가공도 함께 소개한다.
tap은 3 ~ 4개의 홈(flute)이 있는 bolt 형상을 갖는 내부 나사절삭을 위한 공구로서, 다음 그림은 tap의 각부 명칭, tap의 절삭작용 및 1조의 tap을 보여준다.

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tap의 각부 명칭

chamfer : tap의 taper진 부분
홈(flute) : 경사면을 형성하기 위한 홈으로서, chip과 절삭유제의 통로가 된다.
heel : land의 뒷부분
선단지름(point diameter) : tap 부 끝의 바깥지름
(thread)relief : 마찰을 적게 하기 위하여 절삭인의 뒷부분을 깍아내어 생긴 간격

tap의 절삭작용
hand tap의 1조

(1) tap의 종류:

tap을 용도와 형상에 따라 분류하면 다음과 같다.

hand tap : 3개의 tap이 1조로 되어 있으며, 보통 손으로 회전시켜 나사가공을 하는 tap으로서 표준형은 직선홈을 갖고 있으며 shank 단면이 4각으로 tap wrench를 사용하도록 되어 있다.
hand tap
machine tap : drilling machine에서 tap 고정구와 함께 사용하도록 된 tap으로서 hand tap의 2번과 같고 자루가 길다. tapping machine으로는 보통 drilling machin이 ☞ tapping head와 함께 주로 사용되고, turret 선반 등도 사용된다.
taper tap : 나사절삭부가 taper진 것으로서, taper 구멍 또는 관(管; pipe)의 연결부의 가공에 사용된다.
taper pipe tap
tapper tap : shank가 길고 shank 부의 지름이 나사의 지름보다 작아서 tapping이 완료된 nut가 shank에 가득 채워질 때까지 연속적으로 가공을 한 후 shank쪽으로 한번에 빼낼 수 있다.
tapper tap
pulley tap : pulley의 set screw나 oil cup을 위한 나사가공을 할 때 사용되는 tap으로서, pulley rim의 구멍을 통하여 들어갈 수 있도록 자루가 길고 shank의 직경이 나사부의 직경과 같아서 tap의 안내 역할을 한다.
pulley tap
gun tap : hand tap과 다른 점은 그림과 같이 taper 부의 5산 정도 길이의 홈을 넓고 깊게 파서 tap의 진행방향으로 chip이 쉽게 배출 되도록 제작된 tap이다.
gun tap
stay tap : 아주 긴 tap으로서 선단에는 reamer 부, 중간에는 나사절삭부, shank 부 쪽에는 안내부로 되어 있으며, boiler 등의 내외판을 연결하는 stay bolt 용 구멍가공에 사용된다.
drill 겸용 tap: 그림과 같이 tap 선단에서 drilling을 하고, 이어서 tapping을 하는 tap이다.
drill 겸용 tap
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roughing-and-finishing tap : 황삭과 정삭을 순차적으로 하는 tap으로서 관통구멍에서만 사용할 수 있다.
roughing and finishing tap
step tap : 직경이 다르고 pitch가 같은 나사를 동시에 가공할 때 사용한다.
step tap
spiral-flute tap : 오른쪽 또는 왼쪽 방향의 나선홈을 갖는 tap으로서, chip을 보다 강력히 끌어낸다.
spiral-flute tap
spiral-point tap : 선단 부위에 왼쪽 방향의 깊은 홈을 내어 chip을 tap 진행 방향으로 밀어낸다. 관통구멍의 tapping에 적합하다.
spiral-point tap
pilot ground-thread tap : 가공물의 구멍과 나사가공부가 동심을 유지하게 한다.
pilot ground-thread tap

(2) tap 작업:

tapping에서는 적합한 tap의 선택, 절삭유제의 선택, 작업자의 숙련이 중요하다. tapping할 구멍의 크기는 metric screw thread, unified screw thread 등 나사의 종류에 따라 다르나, 나사의 최소경보다 약간 크게 뚫는 것이 보통이다. 구멍을 너무 작게 뚫으면 절삭저항이 커져 가공면이 거칠며, tap이 파손될 수도 있고, 구멍이 너무 크면 나사산이 완성되지 못한다.
일반적으로 100% 山높이 나사, 80% 山높이 나사, 75% 山높이 나사가 많이 사용되며, 이 경우에 대한 tap drill 지름(tap drill diameter, T.D.D.)의 계산은 다음과 같다.
단 h는 나사산높이다.

예제(T.D.D. 계산)

보충(T.D.D. 표)

hand tap으로 tapping할 때는 그림(a)와 같이 처음에는 수직으로 약간 누르면서 오른나사일 경우 시계방향으로 돌려 어느 정도 들어가면 그림(b)와 같이 누르지 않고 돌리기만 하면 된다. 가끔 역전시켜 chip의 배출을 용이하게 한 후 나사가공을 계속한다.

hand tap에 의한 작업

(3) 절삭조건:

다음 표는 tapping machine에서 작업할 때 고속도강 tap의 절삭속도 예이다.

(4) tap의 파손 원인:

tap은 다음의 경우에 파손되기 쉽다.

tap 구멍이 너무 작아서 절삭저항이 과대할 때
tap이 한쪽으로 기울어져 밀착될 때
절삭유제 없이 tap이 구멍에 너무 밀착될 때
chip이 충전되어 있는 상태에서 tap을 무리하게 회전시킬 때
tap이 구멍의 바닦에 닿은 상태에서 tap을 회전시킬 때

이상과 같은 원인으로 tap이 구멍 내에서 파단되었을 때에는 다음과 같은 방법으로 파단된 tap을 빼낸다.

아래 그림과 같이 ☞ cape chisel을 tap 홈에 넣고 망치로 가볍게 타격하여 빠지는 방향으로 돌린다.
파단된 tap을 빼내는 방법
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소량의 질산(窒酸; nitric acid)을 구멍에 적하(滴下)하여 가공물과 tap을 부식시켜 헐겁게 된 상태에서 tap을 빼내고 잔류 질산을 세척하여 제거한다.

bolt가 구멍에서 파단되었을 경우에는 아래 그림과 같이 bolt에 구멍을 뚫고 오른나사의 경우 왼쪽방향 나선을 갖는 나사뽑기 기구(screw extractor)를 bolt에 뚫은 구멍에 넣고 screw extractor를 반시계방향으로 돌리면 screw extractor가 들어가면서 bolt는 빠지게 된다.

파단된 drill을 빼내는 방법 drill과 screw extractor의 set

drilling에서의 절삭역학은 10장을 참조하라.