[Inventor] 인벤터 모델링 강좌 - KS규격에 맞는 널링 모델링

인벤터 모델링 방법, KS규격을 이용한 널링 모델링 방법에 대한 전반적인 작업방법 소개 및 KS규격에 맞는 계산식으로 작성하는 방법 소개, 전산응용기계제도, 기계설계 산업기사/기사 등에 절대 유용하지 않는 방법, 설계 실무에서도 적절하게 사용할 수 없는 모델링 방법 소개

 

결코 추천하고 싶지 않은 부품 모델링 방법 중에 하나로 KS규격에 맞는 널링 모델링 방법에 대해서 이번에 강좌를 해 본다.

 

 

널링(Knurling)이란?

프랑스어로 깔쭉깔쭉한 모양을 뜻하는 말로, 각종 다이얼의 손잡이나 측정 공구 등과 같이 손잡이 부분에 빗 줄무늬를 만들어 미끄럼을 방지하는 목적으로 사용되고 있는 가공 공작물의 형태이다.

종류로는 직선형(바른 줄), 사선형, 격자형(빗줄) 널링으로 보통 3가지 형식을 사용하고 있는데, 일반적으로 선반에 공작물을 물리고 널링 툴이라는 까칠한 롤러를 공작물에 굴려서 그 형태를 베끼는 방법으로 가공하는 경우와 직접 절삭공구를 이용하여 가공하는 경우도 있다.

 

도면에서 널링 표현은 약식으로 바른 줄 형(직선형)인지 빗줄 형(격자형)에 대한 구분과 적용한 모듈(m)만 표기하여 도시한다.

특히나 3D에서도 널링을 표현해야 하는 경우는 대부분 텍스쳐 이미지를 이용하여 그림으로 표현하거나, 무시하고 도면에서 약식 표현하는 경우가 대부분이지만, 부득이하게 널링을 표현해야 하는 경우는 대략적으로 사각뿔을 패턴으로 표현만 하고, 정확하게 널링이 가지고 있는 KS규격에 대한 값으로는 적용하지 않는 것이 보편적인 작업이다.

이번 강좌에서는 지금까지는 대충대충 모델링한 널링을 정확하게 KS규격에서 제공하는 계산식과 데이터를 가지고 인벤터에서 모델링하는 방법에 대해서 기술한다.

 

중요!! 가능하면, 이 방법으로 널링을 표현하지 않기를 원한다.ㅠㅠ
특히나 빗줄(격자) 형 널링은 나선형으로 깎아서 표현하는 방법이기 때문에, 널링 부품 하나가 가지는 용량도 무지하게 크고, 컴퓨터가 처리하는 속도도 정말 정말 무지 느리기 때문에, 성능 좋은 컴퓨터를 가지고 운영하시는 분이라면 한번 시도해보는 것도 좋겠지만, 아니라면 이번 강좌는 단순하게 하나 정도의 빗금까지는 시도해보시고, 절대 원형 패턴 배열은 하지 않기를 원한다.ㅠㅠ

 

 

널링 KS규격 참고 - KS B 0901

 

 

■ 널링 규격 계산식

t = πm

h = 0.785m - 0.141r

모듈 (m)	피치 (t)	r	h
0.2	0.628	0.06	0.15
0.3	0.942	0.09	0.22
0.5	1.571	0.16	0.37

※ 이번 강좌에서 사용되는 널리의 사이즈는 직경 20mm에 모듈(m) 0.2를 기준으로 모델링 되었으므로 참고하시고 보시길..^^

 

 

인벤터에서 널링 모델링 방법

 

1. 기본 형태 생성

임의로 지름 20mm짜리 원을 스케치하고, 돌출 명령으로 널링이 생성될 손잡이를 8만큼 돌출시킨다.

임의의 값이지만, 기본적으로 KS규격에서 제시한 직경 값을 사용했고, 높이는 임의로 지정되었다.^^

 

2. 모따기 적용

1번에서 생성한 원통의 상하 부분에 모따기 값을 지정한다.

보편적으로 모따기는 작업의 후반에 적용하는 부분이 많이 있지만, 이번 널링 모델링 같은 경우는 작업 초반에 작성해야지만, 불편함이 없다.^^

 

3. 널링 기초를 위한 스케치 작성(지금부터가 중요함.)

작성된 원통의 하단면을 선택하여 새 스케치를 작성한다.

원통의 제일 외곽선을 형상 투영으로 작성하고, 간견띄우기를 이용해서 살짝 등간격 복사해서 새로운 원을 하나 생성한다.

형상 투영된 원과 간격 띄우기 한 원의 사이 간격을 지정하는 데, 널링 규격(KS B 0901)에서 "h"를 구하는 계산식이 h=0.785m-0.414r로 되어 있어, 인벤터 치수 편집창에 ((0.785*0.2)-(0.414*0.06))*2로 적용했다.

마지막에 곱하기 2는 "h=0.785m-0.414r"계산식이 피치선 기준으로 반에 대한 계산식이기 때문에 전체 높이를 전하기 위해서 곱하기 2를 적용한 것이다.^^

 

4. 작업 기준선 작성 및 구성선 변경

널링의 홈을 파기 위해서, 1번 선을 이용해서, 앞에서 작성한 형상 투영선과 2h에 대한 원 사이에 수직으로 직선을 작성한다.

그리고, 작업의 편의성을 위해서, 구성선, 2h선 그리고 수직선을 모두 구성선으로 변경해 둔다.

 

5. 널링 홈 제작용 단면 생성을 의한 기준선 원형 패턴

널링 모델링은 한 번의 스케치에서 모든 홈을 작성하는 것이 아니라, 단 하나의 차집합 된 홈을 작성해서 나중에 원형 패턴으로 형태를 만든 형식을 갖추고 있다.

그래서, 기본적인 홈의 단면을 작성하기 위해서 널링 홈의 개수만큼 4-1에서 작성된 선분을 선택하여, 홈 개수의 2배만큼을 스케치에서 원형 패턴으로 작성한다.

 

널링 홈의 개수를 산출하는 공식은

바른 줄 널링은 직경 * 모듈 (π * m)로 계산하며, 이것은 이 부품에 젹용한다면, 20*0.2 = 100으로 100개의 널링 홈이 생성된다.

빗줄(격자) 널링은 직경 * 모듈 x cos 30 º (π / m x cos 30 º)으로 널링 격자 각도 30도에 대한 값을 곱해서 계산하며, 이번 모델링 강좌의 내용이 빗줄 형 널링이기 때문에 이 계산식으로 널링 홈을 계산하여 적용한다면, (20*0.2)*cos(30) = 86.6025..... 의 값으로 모듈 0.2인 빗줄 형 널링이 직경 20mm짜리 원에서는 약 86개의 널링 홈이 발생한다.

실제 홈을 만들기 위한 스케치에서는 실제 약 86개의 홈을 생성하는 것이 아니라, 아래 그림처럼 스케치를 해야 하기 때문에, 스케치 원형 패턴에서는 ((20*0.2)*cos(30))*2로 실제 개수보다 2배를 더 많이 만들어 둔다. 

 

6. 작성된 원형 패턴의 기준에 깎을 널링 홈 스케치

5번에서 작성된 원평 패턴 스케치 구성선을 기준으로 널링 홈을 작성할 스케치선을 위 그림과 같이 작성한다.

 

7-1. 작성된 널링 홈 스케치 단면에 코일 피쳐를 적용한다.

앞에서도 언급했지만, 이번 널링 부품 모델링은 직선형이 아닌 빗줄(격자형) 널링이기 때문에, 코일 명령을 이용하여 널링 홈을 작성한다.

1. 프로파일은 6번에서 작성한 단면을 선택한다.

2. 축은 왼쪽에 있는 검색기에서 원점 -> z 축을 선택한다.

※ 코일 축은 첫 원통의 형태를 어디에서 작성했느냐에 따라 축 선의 방향이 달라질 수 있다.

3. 생성될 코일 피쳐의 작업형태는 차집합으로 원통에서 코일 홈만큼 빠지도록 선택한다.

4. 회전 방향을 반시계 방향으로 설정한다.

 

7-2. 생성될 코일에 대한 크기 값 지정

빗줄(격자형) 널링은 빗줄 각도가 30도로 이루어져 있다.

그리고, 평면형 면이 아닌 원통형 면에 30도의 각도로 깎기 위해서 그림과 같이 값을 세팅한다.

1. 유형은 피치 및 회전으로 피치 값과 회전 값으로 코일을 생성하도록 한다.

2. 피치 계산 방법은 (직경 x원주율)/tan 30 º으로 원통면에 대한 사선 각도를 30도로 맞춘다.

실질적인 적용 값은 (20*PI)/tan(30)으로 계산하면 된다.

3. 회전은 조금만 회전하면 되기 때문에 크게 신경 쓰지 않아도 무방하다.^^

 

7-3. 코일에 의해서 생성된 널링 홈

어떻게 지금까지 크게 어려운 것 없이 작업이 되고 있나요?

요기까지만 성공하셨다면, 전부 성공한 것이나 마찬가지이기 때문에 앞에서도 이야기했지만, 더 이상의 작업 진행은 크게 의미가 없을 듯하다.ㅋㅋ

호기심으로 이 이후까지의 작업은 딱히 말리지는 않겠지만, 뒷감당은 알아서 하시길..ㅋ

 

8. 널링 홈 피쳐 원형 패터

앞쪽 5번에서 홈을 스케치하기 위해서 작성한 원형 패턴의 값을 기억하고 있을 것이다.

이번에 2 배수가 아닌 실제 널링 홈이 생성되어야 하는 것이기 때문에 앞전 공식과 동일하게 하되, *2는 빼고 수행한다.^^

1. 피쳐는 7-3에서 작성된 코일 홈을 선택하거나, 검색기에서 코일 1을 선택한다.

2. 축은 코일을 생성할 때 사용했던 축을 다시 한번 검색기에서 지정하거나, 원통면을 직접 선택해서 원형 패턴 축을 지정한다.

3. 배치에 대한 개수에 대한 계산식은 (20*0.2)*cos(30)로 입력하고, 확인 버튼을 누른다.

4. 완성될 때까지 기다린다.ㅠㅠ 내가 쓰고 있는 데스크톱과 노트북에서는 대략 연산 시간이 30분 정도 걸린 듯하다.

※ 조금이라도 수정이 되면 비슷한 연산 시간으로 매번 계산하기 때문에 특별하게 수정하지는 말자. 정말 정신건강에 나쁘다.

 

9. 반대쪽 홈 작성

반시계 방향으로의 널링 홈이 완성되었다면, 시계방향으로의 홈도 작성해야 한다.

홈 단면을 작성한 스케치를 스케치 공유로 설정하고, 처음 코일을 작성했을 때와 동일하게 프로파일과, 축을 지정하고, 회전 방향은 시계방향으로 설정하고 확인 버튼을 누르면 된다.

 

10. 작성된 반대쪽 홈 원평 패턴

9번에서 작성된 널링 홈 또한 8번에서의 방법과 동일하게 원평 패턴으로 작성하면 된다.

이때. 피쳐는 두 번째 생성된 코일 코일 2를 검색기에서 선택하는 것이 실수를 방지할 수 있는 좋은 방법일 것이다.^^

 

완성된 형태이다.

작성하는 실제 작업한다면, 크게 오래 걸리지 않을 형태이지만, 연산처리 시간 때문에, 대략 1시간 30분 정도 소요된 형태이다. 앞서 말했지만, 절대 절대 비추인 널링 부품은 필자인 나 또한 두 번 다시는 하고 작성하고 싶은 생각이 없다.ㅋ

 

이 널링 작성하는 방법을 응용해서, 헬리컬 기어 같은 형태도 적절하게 응용해서 모델링할 수도 있으니, 적절하게 공부해 보도록 하자..^^

 

이 널링 모델링은 실제 가공하고는 어떻게 매치가 되는지 확인을 수는 없다.

 

단순하게 KS규격에 나와있는 규격 값을 이용하여 모델링한 것이니, 그냥 모델링이 이렇게 이루어지는 구나에 대한 내용만 알고 있으면 될 것 같다.^^

어떻게 작업을 하시면서 조금은 느껴지는가?

정도(正道)도 좋겠지만, 효율성을 따지면서 작업을 했으면 좋겠다.

공부하시는 분들에게는 한번 정도 시도해보시고 실제 일하시는 분들은 부질없는 작업이라고 뒤도 안 돌아보고 넘어가시면 된다. 하하하

 

 

바쁘다 바빠 일이 바빠 닭다리 잡고 삐약 삐약..@.,@;

참고 규격집 : 일진사 KS규격 및 데이터 북(2008년, 2013년 신판), 예문사 KS규격집