Calculadora de Rosques: Calcula la Profunditat i el Diàmetre de la Rosca

Calculadora de rosques per a les mesures de cargols i perns

Una calculadora de rosques determina la profunditat, el diàmetre menor i el diàmetre de pas de la rosca d’un cargol o pern. Funciona a partir del diàmetre major i el pas, o bé del nombre de filets per polzada (TPI). Els mecànics, els enginyers i els aficionats l’utilitzen per comprovar si un cargol encaixarà amb una femella compatible o amb un forat roscat.

Termes clau de les rosques

• Diàmetre major: el punt més ample d’una rosca, mesurat de cresta a cresta.
• Diàmetre menor: el punt més estret d’una rosca, mesurat de fons a fons.
• Diàmetre de pas: un diàmetre imaginari situat aproximadament a mig camí entre els diàmetres major i menor, on la cresta de la rosca i l’espai adjacent tenen la mateixa amplada.
• Pas: la distància entre dues crestes consecutives de la rosca. En les rosques mètriques s’expressa en mil·límetres i en les rosques del sistema imperial, en polzades.
• Filets per polzada (TPI): el nombre de crestes de rosca que hi ha en una polzada d’una rosca del sistema imperial. El pas i els TPI mesuren el mateix en unitats diferents: pas (mm) = 25,4 / TPI.
• Profunditat de rosca: la distància radial entre els diàmetres major i menor, és a dir, la profunditat a què es talla el solc de la rosca.

Sistemes de roscatge mètric i imperial

Les rosques mètriques segueixen la norma ISO. Una mida com M10×1,5 indica un diàmetre major de 10 mm i un pas de 1,5 mm. L’angle de la rosca és de 60°.

Les rosques del sistema imperial segueixen l’Unified Thread Standard (UTS), el sistema més habitual als Estats Units. Una mida com 3/8"-16 indica un diàmetre major de 3/8 de polzada, amb 16 filets per polzada. Les rosques imperials modernes també utilitzen un angle de 60°. La norma britànica Whitworth més antiga utilitzava 55°.

Com es calcula la profunditat de rosca

La profunditat de rosca mesura la profunditat a què es talla el solc de la rosca. És un radi, no un diàmetre; per tant, el diàmetre menor queda a una distància equivalent al doble de la profunditat per sota del diàmetre major.

La profunditat d’una rosca exterior (de pern) depèn únicament del pas:

h = 0,61343 × P

La constant és 17√3/48, que prové del perfil bàsic de 60° de la norma ISO 68-1. En una rosca imperial, el pas és l’invers del nombre de filets per polzada, mesurat en polzades:

P = 1 / TPI, de manera que h = 0,61343 / TPI

h i P sempre s’expressen en la mateixa unitat que el diàmetre major: mil·límetres per a les rosques mètriques i polzades per a les imperials. Multipliqueu el resultat en polzades per 25,4 per obtenir-lo en mil·límetres.

Fórmula del diàmetre menor

El diàmetre menor és igual al diàmetre major menys el doble de la profunditat de rosca:

d₃ = d − 2h = d − 1,226869 × P

d és el diàmetre major i d₃ és el diàmetre menor de la rosca exterior, tots dos en la mateixa unitat que P. La femella o el forat roscat compatible té un diàmetre menor més gran, D₁ = d − 1,082532 × P, perquè el seu fons no es talla tan profundament.

Fórmula del diàmetre de pas

d₂ = d − 0,649519 × P

d₂, el diàmetre de pas, se situa aproximadament a mig camí entre els diàmetres major i menor. És la dimensió que comproven amb més precisió els calibres de rosques, perquè determina com d’ajustades encaixen dues peces roscades.

Exemple: rosca mètrica (M10×1,5)

Un pern M10×1,5 té un diàmetre major de 10 mm i un pas de 1,5 mm.

• Profunditat de rosca: 0,61343 × 1,5 = 0,920 mm
• Diàmetre menor: 10 − 1,226869 × 1,5 = 8,160 mm
• Diàmetre de pas: 10 − 0,649519 × 1,5 = 9,026 mm

Exemple: rosca imperial (3/8"-16)

Un pern 3/8"-16 té un diàmetre major de 0,375 polzades i 16 filets per polzada; per tant, el pas és 1 / 16 = 0,0625 polzades (1,59 mm)

• Profunditat de rosca: 0,61343 × 0,0625 = 0,0383 polzades (0,974 mm)
• Diàmetre menor: 0,375 − 1,226869 × 0,0625 = 0,2983 polzades (7,577 mm)
• Diàmetre de pas: 0,375 − 0,649519 × 0,0625 = 0,3344 polzades (8,494 mm)

La calculadora d’aquesta pàgina mostra els resultats imperials en polzades, amb l’equivalent en mil·límetres al costat, d’acord amb la manera habitual de llegir els calibres de rosques imperials.

Aplicacions dels càlculs de rosques

Els enginyers utilitzen les dimensions de les rosques per triar elements de fixació que encaixin en un forat o una femella determinats. Els mecànics les fan servir per preparar torns i fresadores per tallar rosques. Els inspectors de qualitat les utilitzen per comprovar que les peces acabades coincideixin amb les especificacions impreses. Els mecànics d’automoció les fan servir per trobar un pern de recanvi compatible quan l’original s’ha perdut o té la rosca malmesa. Els lampistes les utilitzen per fer coincidir accessoris de canonada.

Altres perfils de rosca queden fora de la rosca estàndard en V que cobreixen aquestes fórmules. Les rosques trapezoïdals Acme i les rosques quadrades, utilitzades en visos de transmissió i gats, tenen angles i càlculs de profunditat diferents. Les rosques de canonada són còniques al llarg de la seva longitud, en lloc de mantenir un diàmetre constant. Cadascun d’aquests tipus necessita el seu propi conjunt de fórmules.

Breu història

Abans del segle 19, els cargols es tallaven a mà i rarament eren intercanviables. Henry Maudslay va construir un torn pràctic per tallar rosques el 1797, fet que va permetre obtenir rosques uniformes per primera vegada. El 1841, Joseph Whitworth va proposar la primera norma de roscatge d’ús generalitzat, a la Gran Bretanya, amb un angle de 55°. Als Estats Units, William Sellers va proposar un sistema amb un angle de 60° el 1864, que es va convertir en la norma nord-americana.

El 1948, els Estats Units, la Gran Bretanya i el Canadà van acordar l’Unified Thread Standard, que encara s’utilitza avui. L’Organització Internacional per a la Normalització va publicar el seu perfil de rosca mètrica com a ISO/R 68 el 1958. Actualment, les rosques mètriques són el sistema més habitual arreu del món, tot i que les rosques imperials continuen sent estàndard per a molts elements de fixació als Estats Units.

Preguntes més freqüents

Quina diferència hi ha entre el pas i els TPI?

El pas és la distància entre dues crestes de rosca i s’expressa en mil·límetres. Els TPI compten quantes crestes caben en una polzada. Tots dos descriuen la mateixa mesura en unitats diferents: pas (mm) = 25,4 / TPI.

Com puc saber si una rosca és mètrica o imperial?

Les rosques mètriques s’identifiquen amb una M i dos nombres en mil·límetres, com ara M10×1,5. Les rosques imperials s’identifiquen amb un diàmetre en polzades, sovint en forma de fracció, seguit del nombre de TPI, com ara 3/8"-16.

Què és l’acoblament de la rosca?

L’acoblament de rosques és la longitud de contacte entre dues peces roscades acoblades, mesurada al llarg de l’eix del cargol. Una regla habitual per als elements de fixació d’acer és que l’acoblament sigui, com a mínim, igual a un diàmetre major. Els materials més tous, com l’alumini, sovint necessiten 1,5 vegades el diàmetre major per subjectar amb seguretat.

Quina diferència hi ha entre les rosques bastes i les fines?

Les rosques bastes tenen un pas més gran i menys filets per polzada. Resisteixen millor l’encreuament de rosques i funcionen bé en materials tous. Les rosques fines tenen un pas més petit i més filets per polzada. Aguanten millor l’afluixament per vibració i permeten un ajust més precís.

Com puc mesurar el pas o els TPI d’una rosca desconeguda?

Un calibre de pas de rosca, una pinta prima amb perfils de dents tallats segons passos estàndard, es pressiona contra la rosca fins que una dent hi coincideix exactament. També es pot mesurar amb un peu de rei la distància que abasten diversos filets i dividir-la pel nombre de filets comptats.

Què significa l’angle de la rosca?

L’angle de la rosca és l’angle entre els dos costats inclinats d’una sola cresta de rosca. Gairebé totes les rosques mètriques i imperials modernes utilitzen 60°. Les rosques britàniques Whitworth més antigues utilitzaven 55°.

Referències

1. ISO 68-1:1998, Rosques per a usos generals — Perfil bàsic — Rosques mètriques.
2. ASME B1.1-2003, Rosques de cargol unificades en polzades (forma de rosca UN i UNR).
3. Oberg, E., Jones, F. D., Horton, H. L. i Ryffel, H. H. Machinery's Handbook, 31a edició. Industrial Press, 2020.