기계설계 실무에서 매우 빈번하게 사용되며, 작업형 실기 시험에도 종종 출제되던 부품입니다. 특히 2022년도에 발행된 국가기술자격 CAD 실기 시험용 KS 기계제도 규격집에 정식으로 포함되면서 그 중요성이 더욱 커졌습니다.
💡 로크너트와 와셔의 기능 및 작동 원리
기계 장치에서 고속으로 회전하는 축(Shaft)에 끼워진 베어링은 진동이나 축방향 하중으로 인해 정해진 위치에서 이탈(탈선)하려는 성질이 있습니다. 이를 방지하고 베어링을 축에 견고하게 고정(Lock)하기 위해 ‘로크너트(Lock Nut, 잠금 너트)’와 ‘로크너트 와셔’가 한 조(Set)로 사용됩니다.
- 조립 및 고정 원리: 회전축 나사부에 세로 방향의 홈을 가공합니다. 로크너트 와셔의 안쪽 돌기(이빨)를 축의 홈에 끼운 뒤 로크너트를 체결합니다. 체결이 끝나면 와셔의 바깥쪽 이빨 중 하나를 구부려 로크너트 바깥 둘레에 파인 홈에 끼워 넣습니다.
- 효과: 이렇게 하면 기계 진동이나 동적 부하가 발생하더라도 너트가 풀리지 않아 베어링의 완벽한 고정이 가능합니다. 보통 공작기계의 주축이나 정밀 측정기 등에서 널리 사용됩니다.
아래 조립 도면(동력전달장치-5)에서 13번, 14번 부품이 각각 로크너트 와셔와 로크너트입니다.
① 축 모델링 기초
먼저 축을 그려줍니다. 이번 로크너트 과제에 집중하기 위해 아래와 같이 로크너트가 체결되는 부위의 원통 3개만 간략히 모델링해 보겠습니다.
추가적으로 Ø17 원통에 M17, 나사 길이 7이 되도록 스레드를 적용하고, 끝부분에 C1 모떼기를 추가합니다.
② 로크너트 와셔 규격 찾기
축에 가공한 나사가 M17이므로, KS 기계제도 규격집에서 안지름(나사의 호칭)이 17인 로크너트 와셔(AW03)의 치수를 찾습니다.
③ 로크너트 와셔용 홈 모델링
위 규격표에서 확인한 대로 홈의 크기는 폭(f1)이 4mm, 깊이는 (17 – 15.5 = 1.5mm)가 됩니다. 축에서의 홈 길이는 로크너트가 체결되는 나사부 길이와 동일하게 7mm로 설정합니다.
이때 홈의 끝부분에 둥글기(R)가 생기는 것은 실제 절삭 가공 공구의 형태 때문입니다. 도면에 어떻게 표현할지는 가공 방법에 따라 달라집니다.
스케치 환경에서 원판형 커터 가공을 기준으로 다음과 같이 선을 그리고 치수를 기입해 줍니다.
스케치 영역을 대칭(Symmetric) 방향으로 4mm 돌출(차집합)시켜 홈 가공을 완성합니다.
2D 도면 작성 시 정면도에서는 홈의 깊이가 잘 보이도록 부분 단면도로 처리하고, 평면도는 홈의 형상을 나타내기 위해 부분 투상도로 뽑아냅니다.
- 홈의 폭 공차: 기준 치수 4에 (+) 공차를 적용합니다.
- 홈의 깊이 공차: 축 밑바닥에서 홈까지의 치수(15.5)에 (-) 공차를 적용합니다.
- 밀링 커터 가공일 경우, 홈의 길이(7mm)와 공구의 지름(Ø20)을 명시하여 완성합니다.
만약 원판형 커터가 아닌 엔드밀(Endmill)로 가공한 모양을 모델링했다면, 투상도 정리와 치수/공차 기입은 아래 그림과 같이 진행하시면 됩니다.
수고하셨습니다. 로크너트 과제 출제 시 당황하지 않도록 규격 찾는 법과 2D 도면 기입법을 꼭 숙지하시기 바랍니다!
