클리어런스 홀 계산기 - 나사 및 볼트에 완벽한 구멍 크기 찾기

여유 구멍 계산기

여유 구멍은 나사산이 구멍의 측면에 닿지 않고 체결부품이 자유롭게 통과할 수 있도록 나사나 볼트보다 약간 크게 뚫은 구멍이다. 여유 구멍 계산기는 추측에 의존하지 않고 표준 공학 표를 사용하여 주어진 나사 또는 볼트 크기에 맞는 구멍 지름을 조회한다.

여유 구멍이란?

체결부품 구멍은 기본적으로 세 가지 유형이 있다.

• 탭 구멍은 내부에 나사산이 가공된 구멍이다. 나사가 그 나사산에 물리며, 이것이 실제로 두 부품을 서로 고정한다.
• 여유 구멍에는 나사산이 없다. 체결부품보다 넓게 가공되어 나사나 볼트가 저항 없이 미끄러져 통과한 다음, 반대쪽의 탭 구멍이나 너트에 체결된다.
• 간섭 끼워맞춤 구멍은 체결부품보다 작다. 부품을 그 위에 눌러 끼우거나 강제로 장착해야 한다.

너무 작은 여유 구멍은 나사산이 구멍 안으로 파고들게 하거나 체결부품이 전혀 통과하지 못하게 할 수 있다. 너무 큰 구멍은 체결부품이 제 위치에서 움직이게 하며, 체결 하중을 지탱하는 볼트 머리 또는 와셔 아래의 평탄한 면적을 줄인다.

여유 구멍은 부품 사이의 작은 정렬 오차를 허용하고, 재료가 온도에 따라 팽창하거나 수축할 때 조립체가 약간 움직일 공간을 제공하며, 구멍 주변의 목재 갈라짐이나 플라스틱 균열 위험을 줄인다.

여유 구멍 공식

여유 구멍 크기는 하나의 간단한 공식으로 정해지지 않는다. 표준화 기관은 여유값 표를 발행하며, 나사가 커질수록 여유값도 증가한다. 이 계산기는 일반 제조, 목공 및 제작 작업에서 가장 널리 사용되는 ISO 273(미터 나사 체결부품) 및 ASME B18.2.8(인치 체결부품)의 보통 끼워맞춤 값을 사용한다.

$D_{clearance} = D_{screw} + \text{여유값(표준 표 기준)}$

미터 나사의 경우 여유값은 M2 나사의 0.4 mm에서 M20 또는 M24 나사의 2.0 mm까지 범위가 있으며, 하나의 고정값이나 백분율이 아니다. 인치 나사는 ASME B18.2.8의 별도 표를 따르며, 나사가 커질수록 여유값도 단계적으로 증가한다.

계산 예시

M6 나사의 공칭 지름은 6.0 mm이다. 보통 끼워맞춤 여유 구멍은 6.6 mm이므로 여유값은 0.6 mm이다. 표준 선택은 6.6 mm 또는 6.5 mm 드릴 비트이며, 일반 6 mm 비트는 너무 빡빡하다.

미터 여유 구멍 크기

미국 번호식 나사 여유 구멍 크기

ASME B18.2.8은 #0부터 #10까지의 번호식 기계 나사에 대해 보통 끼워맞춤 여유 구멍을 규정하며, #7과 #9은 제외한다(기계 나사에서 흔하지 않은 크기). #12에는 보통 끼워맞춤 행을 정의하지 않으므로 해당 크기는 제공되지 않는다.

계산 예시

#8 나사의 지름은 0.164인치 (4.17 mm)이다. 보통 끼워맞춤 여유 구멍은 0.196인치 (4.98 mm)이며, 표준 번호식 드릴 비트 9에 해당한다. 일부 드릴 표에는 #8 나사에 대해 더 작은 값인 0.177인치 (4.5 mm)가 실려 있다. 이 수치는 이 계산기에서 사용하는 ASME B18.2.8 보통 끼워맞춤 표가 아니라, 번호식 드릴 비트를 기반으로 한 더 빡빡한 별도의 ‘헐거운 끼워맞춤’ 체계에서 나온 것이다. 두 체계의 값을 섞으면 나사에 걸리는 구멍이 생길 수 있다.

미국 분수식 나사 여유 구멍 크기

ASME B18.2.8은 9/16인치 나사에 대한 보통 끼워맞춤 행을 정의하지 않으므로 해당 크기는 제공되지 않는다.

계산 예시

1/4 인치 볼트의 지름은 0.250인치 (6.35 mm)이다. 보통 끼워맞춤 여유 구멍은 0.281인치 (7.14 mm)이며, 표준 9/32 인치 드릴 비트에 해당한다. 이는 약 1/32인치 (0.79 mm)의 여유값으로, 일부 경험칙에서 제시하는 1/16인치 (1.6 mm)가 아니다.

계산기는 모든 인치 결과를 표시할 때 밀리미터로 변환한다. 1인치는 정확히 25.4 mm와 같기 때문이다.

밀착 끼워맞춤, 보통 끼워맞춤 및 헐거운 끼워맞춤

표준은 둘 이상의 여유 구멍 등급을 정의한다. 밀착 끼워맞춤은 가장 작은 여유값을 사용하여 부품을 최대한 정밀하게 정렬하지만 조립 속도가 느려진다. 헐거운 끼워맞춤은 더 큰 여유값을 사용하여 정렬 오차를 수정하거나 열팽창을 흡수할 공간을 더 많이 제공하지만 접합부가 덜 밀착된다. 이 계산기는 목공, 금속 가공 및 기계 제작에서 대부분의 범용 조립 작업에 사용하는 중간 선택지인 보통 끼워맞춤만 산출한다.

여유 구멍 계산기 사용 방법

1. 드롭다운에서 체결부품 유형을 선택한다: 미터식(M2–M24), 미국 번호식(#0–#10) 또는 미국 분수식(1/4인치–1).
2. 나사 지름과 권장 여유 구멍 크기를 확인한다. 둘 다 밀리미터로 표시된다.
3. 나사와 여유 구멍을 실제 비율로 그려 둘 사이의 간격을 쉽게 확인할 수 있는 도면을 확인한다.
4. 결과를 복사하여 도면, 절단 목록 또는 메모에 붙여 넣는다.

자주 묻는 질문

여유 구멍과 탭 구멍의 차이는 무엇인가?

여유 구멍에는 나사산이 없으며 체결부품이 자유롭게 통과한다. 탭 구멍에는 내부에 가공된 나사산이 있어 체결부품을 물고 접합부를 고정한다. 일반적인 볼트 접합에서는 부착되는 부품에 여유 구멍이 있고, 그 부품이 부착되는 대상 부품에는 탭 구멍 또는 너트가 있다.

여유 구멍은 나사보다 얼마나 커야 하는가?

나사 크기에 따라 다르다. 미터 나사의 여유값은 보통 끼워맞춤 표를 기준으로 가장 작은 크기의 0.4 mm에서 가장 큰 크기의 2.0 mm까지이다. 인치 나사의 경우 ASME B18.2.8이 각 크기에 대한 고유한 여유값을 정하며, 이 값도 고정된 비율이 아니라 단계적으로 증가한다. 모든 체결부품에 적용되는 단일 백분율은 없다.

여유 구멍에는 어떤 드릴 비트를 사용해야 하는가?

일치하는 비트가 있으면 정확한 크기를 사용한다. 그렇지 않으면 작은 쪽이 아니라 다음으로 큰 크기를 선택한다. 약간 큰 구멍은 거의 문제를 일으키지 않지만, 작은 구멍은 체결부품이 통과하지 못하게 하거나 새 나사산을 파도록 만들 수 있다.

일부 표에서 같은 나사에 대해 다른 여유 구멍 크기를 제시하는 이유는?

일부 공개된 표는 여기서 사용하는 보통 끼워맞춤 표보다 더 빡빡한, 번호식 또는 문자식 드릴 비트와 조합된 ‘밀착 끼워맞춤’ 또는 ‘자유 끼워맞춤’ 체계를 사용한다. 두 체계의 값을 섞으면 체결부품에 비해 구멍이 너무 빡빡해질 수 있으므로, 프로젝트 전체에서 한 체계의 수치를 일관되게 사용하는 것이 좋다.

여유 구멍이 크면 접합부가 약해지는가?

보통 끼워맞춤 범위 안에서는 그렇지 않다. 접합부 강도는 주로 체결부품을 얼마나 단단히 조였는지와 볼트 머리 또는 와셔가 누르는 평탄한 면적에 의해 결정된다. 보통 끼워맞춤 여유값보다 훨씬 큰 구멍은 그 평탄한 면적을 줄이고 하중을 받을 때 접합부가 움직이게 할 수 있지만, 보통 끼워맞춤 구멍은 접합부를 약화시키지 않는다.

참고 문헌

• ISO 273:1979, 체결부품 — 볼트와 나사용 여유 구멍, 국제표준화기구.
• ASME B18.2.8, 볼트, 나사 및 스터드용 여유 구멍, 미국기계학회.