G76 나사 절삭 사이클: M24×2 외경 나사로 보는 P·Q·R 계산법
G76 복합형 나사 절삭 사이클의 두 줄 형식을 M24×2 미터 나사 예제로 풀어 설명합니다. 골지름과 나사산 높이 계산, 첫 절입량과 절입 횟수의 관계, 시작 위치 여유를 가공 경로와 함께 다룹니다.
왜 나사는 사이클로 깎나
나사는 공구가 주축 회전과 정확히 동기되어, 한 바퀴에 리드만큼 Z로 이동해야 만들어집니다. 깊이가 1mm를 넘는 나사산을 한 번에 깎을 수는 없으므로 같은 나선을 여러 번, 조금씩 깊게 따라가야 합니다. G32로 한 패스씩 직접 쓰면 패스마다 접근·절삭·후퇴·복귀 네 블록이 필요해 프로그램이 수십 줄이 됩니다.
G76은 두 블록만으로 이 전체 과정을 만들어 냅니다. 절입 깊이를 패스마다 줄여 가며 절삭 면적을 일정하게 유지하고, 한쪽 플랭크를 따라 비스듬히 들어가 공구 날 한쪽에만 부하가 걸리게 합니다.
골지름과 나사산 높이 계산
ISO 미터 보통 나사의 외경 나사산 높이(가공 깊이)는 실무에서 흔히 0.6134 × 피치로 계산합니다. 피치 2mm라면 0.6134 × 2 = 1.2268, 반올림해 1.227mm입니다. 이 값은 반경 기준이므로 골지름은 24 − 2 × 1.227 = 21.546mm가 됩니다.
공구 날끝 형상, 공차 등급, 조립 상대 부품에 따라 최종 골지름은 시험 가공 후 조정하는 것이 보통입니다. 위 값은 출발점이며, 게이지 검사 결과로 마모 보정을 넣어 맞춥니다.
| 항목 | 계산 | M24×2 값 |
|---|---|---|
| 나사산 높이 h | 0.6134 × P | 1.227mm (반경) |
| 골지름 | 외경 − 2h | Ø21.546 |
| G76 둘째 줄 P | h를 0.001mm 단위 정수로 | P1227 |
| G76 둘째 줄 X | 골지름 | X21.546 |
첫째 줄: 정삭 횟수·면취·각도와 최소 절입
P020060은 두 자리씩 세 값을 붙인 것입니다.02는 마지막 깊이에서 정삭 반복 2회,00은 나사 끝 면취(체임퍼링) 없음,60은 공구 날끝 각도 60°입니다.Q100은 최소 절입량 0.1mm(반경, 0.001mm 단위)입니다. 깊어질수록 계산상 절입이 매우 얇아지는데, 이 값보다 얇아지지 않도록 막아 공구가 소재를 문지르기만 하는 상황을 피합니다.R0.05는 정삭 여유입니다. 황삭 패스는 이 값만큼 남기고 끝나며, 마지막 정삭 패스들이 남은 양을 제거합니다.
둘째 줄: 끝점·높이·첫 절입·리드
X21.546 Z-25.는 나사 끝점의 골지름과 Z 위치, P1227은 나사산 높이, Q350은 첫 절입 깊이 0.35mm, F2.0은 리드(1줄 나사에서는 피치와 같음)입니다. 테이퍼 나사라면 여기에 R로 시작과 끝의 반경 차이를 추가합니다.
FANUC 방식에서 n번째 패스의 누적 깊이는 대략 첫 절입 × √n으로 증가합니다. 첫 절입 0.35mm라면 1회 0.35, 2회 약 0.49, 3회 약 0.61, 4회 0.70…으로 누적되어, 패스당 깎이는 단면적이 거의 같아집니다. 높이 1.227mm를 채우려면 대략 (1.227 / 0.35)² ≈ 12회 정도가 필요하고, 최소 절입 제한과 정삭 반복이 더해져 실제 횟수가 정해집니다.
예제 경로
아래 그림에서 촘촘한 수평선이 나사 절삭 패스이고, 그 사이를 잇는 급속 이동이 후퇴와 복귀입니다. 패스 간격이 깊어질수록 좁아지는 것을 확인할 수 있습니다.
M24×2 외경 나사, 나사 길이 25mm, 정삭 2회
O2006
T0707
G21 G90 G18 G99
G97 S800 M03
G00 X28. Z6.
G76 P020060 Q100 R0.05
G76 X21.546 Z-25. P1227 Q350 F2.0
G00 X100. Z100.
M30위 그림은 이 프로그램을 CNC Path Analyzer로 해석한 결과입니다 (급속 45 구간, 나사 절삭 11 구간).
시작 위치를 나사보다 앞에 두는 이유
예제의 시작점은 Z6.으로, 나사가 시작되는 정면(Z0)보다 리드 3개만큼 앞에 있습니다. 주축 동기 이송은 출발 직후 가속 구간에서 리드가 정확하지 않기 때문에, 이 구간이 소재 밖에서 끝나도록 여유를 줍니다. 시작점이 너무 가까우면 나사 첫 몇 산의 피치가 틀어져 게이지가 들어가지 않습니다. 시작 X X28.도 외경 Ø24보다 충분히 커야 후퇴·복귀 시 나사산을 건드리지 않습니다.
패스별 깊이 표로 보는 √n 규칙
첫 절입 0.35mm로 누적 깊이 0.35 × √n을 계산하면 아래와 같습니다. 누적 깊이는 계속 늘지만 한 번에 더 깎는 양은 점점 줄어듭니다. 나사산 단면은 삼각형이라 깊이 들어갈수록 날이 닿는 폭이 넓어지므로, 절입을 줄여야 패스마다 깎이는 면적이 비슷하게 유지됩니다.
| 패스 n | 누적 깊이(mm, 반경) | 이번 패스 절입(mm) |
|---|---|---|
| 1 | 0.350 | 0.350 |
| 2 | 0.495 | 0.145 |
| 3 | 0.606 | 0.111 |
| 4 | 0.700 | 0.094 |
| 6 | 0.857 | 약 0.07 |
| 9 | 1.050 | 약 0.06 |
나사 가공에서 자주 생기는 문제
| 증상 | 확인할 것 |
|---|---|
| 나사산이 두 겹으로 갈라짐 | 패스마다 주축 회전수가 달라졌는지(G96 사용 여부). 나사는 G97 고정 회전수로 깎습니다. |
| 게이지가 들어가지 않음 | 골지름 X, 나사산 높이 P, 공구 마모 보정 |
| 첫 산만 피치가 틀림 | 시작 Z 여유 부족 |
| 공구 날끝이 빨리 깨짐 | 첫 절입 Q가 과도함, 최소 절입이 너무 작음 |
| 나사 끝에서 공구가 단에 닿음 | 나사 끝 Z와 면취량, 홈(언더컷) 폭 |
자주 묻는 질문
G76 대신 G92를 쓰면 무엇이 다른가요?
G92는 한 블록이 한 패스입니다. 절입 깊이를 패스마다 직접 적어야 하므로 줄 수는 늘지만, 패스별 깊이를 완전히 제어할 수 있어 특수 나사나 얇은 소재에서 쓰입니다.