널링 가공의 도면 지시와 설계의 포인트에 대해 해설

금속이나 수지 표면에 요철 모양을 새기는 널링 가공은 공구의 손잡이나 기계 부품의 미끄럼 방지 등을 목적으로 채용되는 가공 방법입니다. 이번 내용에서는 롤렛 가공의 종류나 용도라는 기초지식부터 도면 지시나 재질 선정의 포인트까지 설계자에게 필요한 정보를 망라적으로 해설합니다.

널링 가공의 정의

널링 가공이란 금속이나 수지의 부품 표면에 미끄럼 방지와 장식을 목적으로 섬세한 요철 무늬를 새기는 가공 방법입니다. 일반적으로는 선반에 널링 공구를 부착하여 공작물을 회전시키면서 모양을 성형합니다.

대표적인 모양은 비스듬히 교차하는 마름모 모양과 평행선 모양의 2종류입니다. 이 요철에 의해 마찰 저항이 증가하기 때문에 공구의 손잡이나 나사 머리, 핸들 등으로 잡기 쉽고 조작성을 향상시키기 위해 이용되고 있습니다.

널링 가공의 용도

널링 가공의 주된 용도는 사람이 직접 손으로 만져서 조작하는 부품에 미끄럼 방지 효과를 갖도록 하는 것입니다. 구체적으로는 이하와 같은 용도로 사용됩니다.

표 1 널링 가공의 용도 예

널링의 종류와 모양

널링 가공의 모양은 주로 마름모와 평행선으로 2종류입니다. 외관 인상뿐만 아니라, 미끄럼 방지 효과와 그립감, 적합한 용도도 다릅니다. 각각의 모양에 대해 자세히 살펴봅시다.

마름모 모양

마름모 모양이란 대각선 방향의 홈이 교차하여 생기는 다이아몬드 형상 모양입니다. 홈이 비스듬히 교차하고 있기 때문에, 가로, 세로의 모든 방향에 대해 높은 미끄럼 방지 효과를 기대할 수 있습니다.

손으로 단단히 잡아 사용하는 공구의 그립이나 큰 힘을 주는 핸들 등 확실한 유지력이 요구되는 용도에 매우 적합합니다. 보기에도 중후감과 힘을 주기 때문에, 공산품의 디자인으로도 널리 채용되고 있습니다.

평행선 모양

평행성 모양이란 부품의 축 방향에 대해 평행 또는 원주 방향에 대해 직각으로 직선 모양의 홈을 새긴 모양입니다. 홈이 단일 방향이기 때문에 주로 회전 방향의 미끄럼 방지에 효과를 발휘합니다.

손가락 끝으로 집어 돌리는 계측 기기의 노브나 수동 나사의 머리 등 섬세한 회전 조작이 요구되는 부품에 적합합니다. 붓꽃에 비해 감촉이 매끄럽고 날렵하고 깔끔한 외관으로 완성되는 점도 특징입니다.

널링 가공 방법

널링 가공의 실현 방법에는 크게 절삭 널링 방식과 전조 널 방식의 2종류가 있습니다. 여기에서는 각 방식에 대해 자세히 해설합니다.

절삭 널링 방식

절삭 널링은 날붙이로 재료의 표면을 깎아내어 요철 모양을 성형하는 가공 방법입니다. 가공 시의 부하가 비교적 작기 때문에 얇은 부품이나 길쭉한 축물, 스테인레스 등의 경질재나 수지에도 적용하기 쉬운 것이 특징입니다.

칩이 발생하지만 날렵하고 가장자리가 선 예쁜 모양을 얻을 수 있습니다. 단 가공 후 외경은 깎은 만큼 원래 치수보다 약간 작아지므로 설계 시에는 그 치수 변화를 고려해야 합니다.

전조 널링 방식(소성 가공 타입)

전조 널링은 무늬가 새겨진 널링을 가공 대상에 강하게 눌러 넣어 재료를 북돋우는(소성 변형) 방식으로 요철을 성형하는 방법입니다. 재료를 깎지 않아 칩이 발생하지 않으며 단시간에 가공이 가능하여 생산성이 뛰어납니다.

가공 경화에 의해 표면 경도가 향상되는 반면, 가공압이 크고 강도가 낮은 부품이나 경질재에는 적합하지 않습니다. 가공 후에는 산이 솟아오른 만큼 외경이 원래 치수보다 커지는 점에 주의해야 합니다.

널링 가공의 도면 지시 작성 방법

널링 가공을 도면으로 지시할 때는 가공 범위와 사양을 명확히 전달하는 것이 불가결합니다. 기계 제도에서는 가공 부분의 윤곽에 사선이나 마름모를 그리는  간략 도법으로 표현하는 것이 인정되고 있어 실제 요철을 정확하게 작도할 필요는 없습니다.

실제 피치 정확하게 작도할 필요 없이 보기 쉽게 구별할 수 있도록 간략하게 그리면 충분하다고 되어 있습니다. 도면 중에는 「롤렛 가공부」인 것을 주기하고, 상세한 것은 지시 기호나 비고란에 기재합니다.

도면 주기 예

널링 가공의 모양을 나타낸 것만으로는 실제 가공은 할 수 없습니다. 널링 가공의 모양 외에도 모듈을 그림에 나타내는 것이 일반적입니다. 모듈은 다음과 같이 정해져 있습니다.

표 2 널링의 치수

단위(mm)

도면에는 모양의 종류와 모듈을 구체적으로 기입합시다. 「평행선 모양 m0.2」나 「마름모 모양 m0.3」과 같이 종류와 모듈 값으로 눈의 거칠기를 지시해, 이것에 가공 범위를 더해, 「널링 마름모 모양 m0.3 전체 둘레」나 「널링 평행선 모양 m0.5폭 20mm」와 같이 기재합니다.

널링 가공 설계시의 포인트

널 가공으로 의도한 성능을 끌어내기 위해서는 외형뿐만 아니라 기능면에서의 설계가 중요합니다. 지금부터는 설계 시 포인트에 대해 자세히 해설합니다.

패턴 종별·피치의 선정

우선 용도에 맞는 모양을 선택하는 것이 포인트입니다. 강한 그립이 필요한 공구의 손잡이에는 미끄럼 방지 효과가 높은 「마름모」의 굵은 부분이, 손가락 끝으로 섬세한 조작을 하는 손잡이에는, 감촉이 매끄러운 「평행선」의 가는 부분이 적합합니다. 너무 거칠면 손을 다치고, 너무 촘촘하면 미끄럼 방지 효과가 떨어지므로 목적이나 조작감을 고려하여 피치를 선정해야 합니다.

재질에 따른 주의점

널 가공의 마무리는 가공 대상의 재질에 크게 좌우됩니다. 대표적인 재질 별로 가공 방법을 선정할 때의 주의 사항을 해설합니다.

스테인레스・스틸

스테인레스는 경도가 높아 가공 중 더욱 단단해지는 가공 경화를 일으키기 쉬운 재질입니다. 압력을 가하는 전조 방식에서는 모양이 찌그러지기 쉽기 때문에 칼로 확실하게 깎아내는 절삭 방식을 이용하여 날렵하고 깊이가 있는 깨끗한 형상을 형성합니다. 가공할 때는 공구 마모를 억제하기 위해 적절한 공구 선정 및 절삭유 공급도 중요합니다.

알루미늄・황동

알루미늄이나 황동은 비교적 부드럽고 소성 변형시키기 쉬운 재질입니다. 따라서 압력을 가하여 성형하는 전조 방식에서도 뚜렷한 무늬를 단시간에 얻을 수 있습니다. 칩이 나오지 않고 후처리도 용이하기 때문에 생산성을 중시하는 양산 부품에 적합합니다. 단, 압력을 가할 수 없을 때 등 전조방식이 적합하지 않은 경우에는 절삭 방식을 채택합시다.

수지

많은 수지는 소성 변형에 의한 모양 재현성이 낮고, 전조 방식으로는 깨끗하게 마무리되지 않는 경향이 있습니다. 따라서 칼로 깎는 절삭 방식이 기본입니다. 특히 PEEK나 POM과 같은 경질의 수지라면 절삭에 의한 얕은 롤렛 가공이 가능합니다. 그러나 가공 시 열에 쉽게 녹기 때문에 저속 가공이나 냉각로 냉각하는 등의 방법이 필요합니다.

가공성을 고려한 치수 설계

설계 단계에서 가공에 적합한 치수를 고려해야 합니다. 특히, 널링 모양의 피치가 부품의 원주 길이에 정수로 들어가도록 직경을 설정하면 이음새가 없는 균일하고 아름다운 마감이 됩니다. 절삭 방식이라면 공구에 「릴리프 홈」으로 모양의 가장자리에 홈을 설치하면 가공하기 쉬워집니다.

명확한 도면 지시 및 커뮤니케이션

설계 의도를 정확하게 제조 측에 전달하려면 도면에 대한 명확한 지시가 필수적입니다. 「모양의 종류·피치·가공 범위」의 3점을 구체적으로 기입해, 누가 봐도 알 수 있도록 합시다. 특히 가공 방법에 따라 마무리 및 치수가 변화하기 때문에 가능하면 원하는 가공 방법도 기재합니다. 모르는 점이 있으면 사전에 가공업자와 상담하여 인식을 서로 바꿔 두면, 재작업이나 트러블을 미연에 방지할 수 있습니다.

널링 가공에 관한 Q&A

널링과 스플라인의 차이점은 무엇입니까?

널링은 주로 「미끄럼 방지」를 목적으로 한 표면의 미세한 요철 모양입니다. 스플라인은 축과 톱니바퀴 등을 맞물리며 회전력을 전달하기 위한 「동력 전달」을 목적으로 한 더 깊은 키홈 형태입니다. 널링이 조작성을 높이는 반면 스플라인은 기계 요소로서의 역할을 담당합니다.

널링의 노치량은 얼마나 기준입니까?

절삭 방식의 경우 절삭 깊이 기준은 사용하는 롤렛 공구 피치의 약 80%로 되어 있습니다. 예를 들어 피치 1.5mm의 공구라면 직경에서 약 1.2mm(반지름 방향에서 약 0.6mm)가 표준 절단량입니다.

널링 가공 방법은?

선반을 사용한 가공이 일반적입니다. 전용 널링 공구를 공작물(워크)에 강하게 눌러 저속으로 회전시키면서 모양을 성형합니다. 이 때, 한 번으로 충분한 깊이까지 공구를 집어넣어 절삭유로 윤활, 냉각하면서 가공하면 이중으로 무늬가 생기는 것을 방지하고 깨끗하게 마무리됩니다.