Draadcalculator: Bereken Draaddiepte & Diameter

Schroefdraadcalculator voor afmetingen van schroeven en bouten

Een schroefdraadcalculator bepaalt de diepte, kerndiameter en steekdiameter van de schroefdraad van een schroef of bout. De calculator werkt met de buitendiameter en de spoed, of met het aantal gangen per inch (TPI). Verspaners, ingenieurs en hobbyisten gebruiken de calculator om te controleren of een schroef in een bijpassende moer of een getapt gat past.

Belangrijke schroefdraadtermen

• Buitendiameter: het breedste punt van de schroefdraad, gemeten van kam tot kam.
• Kerndiameter: het smalste punt van de schroefdraad, gemeten van groefbodem tot groefbodem.
• Steekdiameter: een denkbeeldige diameter die ongeveer halverwege de buiten- en kerndiameter ligt, waar de schroefdraadkam en de aangrenzende ruimte even breed zijn.
• Spoed: de afstand tussen twee aangrenzende schroefdraadkammen. Bij metrische schroefdraad wordt deze in millimeters gegeven en bij imperiale schroefdraad in inches.
• Aantal gangen per inch (TPI): het aantal schroefdraadkammen in één inch van een imperiale schroefdraad. Spoed en TPI meten hetzelfde in verschillende eenheden: spoed (mm) = 25,4 / TPI.
• Schroefdraaddiepte: de radiale afstand tussen de buiten- en kerndiameter, oftewel hoe diep de schroefdraadgroef wordt ingesneden.

Metrische en imperiale schroefdraadstelsels

Metrische schroefdraad volgt de ISO-norm. Een maat als M10×1,5 betekent een buitendiameter van 10 mm met een spoed van 1,5 mm. De schroefdraadhoek is 60°.

Imperiale schroefdraad volgt de Unified Thread Standard (UTS), het systeem dat in de Verenigde Staten het meest voorkomt. Een maat als 3/8"-16 betekent een buitendiameter van 3/8 inch (9,5 mm) met 16 gangen per inch. Moderne imperiale schroefdraad gebruikt ook een hoek van 60°. De oudere Britse Whitworth-norm gebruikte 55°.

Schroefdraaddiepte berekenen

De schroefdraaddiepte geeft aan hoe diep de schroefdraadgroef wordt ingesneden. Het is een straal, geen diameter; de kerndiameter ligt dus tweemaal de diepte onder de buitendiameter.

De diepte van uitwendige schroefdraad (op een bout) hangt alleen af van de spoed:

h = 0,61343 × P

De constante is 17√3/48 en komt voort uit het 60°-basisprofiel in ISO 68-1. Bij imperiale schroefdraad is de spoed het omgekeerde van het aantal gangen per inch, uitgedrukt in inches:

P = 1 / TPI, dus h = 0,61343 / TPI

h en P hebben altijd dezelfde eenheid als de buitendiameter: millimeters bij metrische schroefdraad en inches bij imperiale schroefdraad. Vermenigvuldig een resultaat in inches met 25,4 om het in millimeters af te lezen.

Formule voor de kerndiameter

De kerndiameter is gelijk aan de buitendiameter min tweemaal de schroefdraaddiepte:

d₃ = d − 2h = d − 1,226869 × P

d is de buitendiameter en d₃ de kerndiameter van de uitwendige schroefdraad, beide in dezelfde eenheid als P. De bijpassende moer of het getapte gat heeft een grotere kerndiameter, D₁ = d − 1,082532 × P, omdat de groefbodem minder diep wordt ingesneden.

Formule voor de steekdiameter

d₂ = d − 0,649519 × P

d₂, de steekdiameter, ligt ongeveer halverwege de buiten- en kerndiameter. Dit is de maat die schroefdraadkalibers het nauwkeurigst controleren, omdat deze bepaalt hoe strak twee onderdelen met schroefdraad in elkaar grijpen.

Voorbeeld: metrische schroefdraad (M10×1,5)

Een M10×1,5-bout heeft een buitendiameter van 10 mm en een spoed van 1,5 mm.

• Schroefdraaddiepte: 0,61343 × 1,5 = 0,920 mm
• Kerndiameter: 10 − 1,226869 × 1,5 = 8,160 mm
• Steekdiameter: 10 − 0,649519 × 1,5 = 9,026 mm

Voorbeeld: imperiale schroefdraad (3/8"-16)

Een 3/8"-16-bout heeft een buitendiameter van 0,375 in en 16 gangen per inch, dus de spoed is 1 / 16 = 0,0625 inch (1,59 mm)

• Schroefdraaddiepte: 0,61343 × 0,0625 = 0,0383 in (0,974 mm)
• Kerndiameter: 0,375 − 1,226869 × 0,0625 = 0,2983 in (7,577 mm)
• Steekdiameter: 0,375 − 0,649519 × 0,0625 = 0,3344 in (8,494 mm)

De calculator op deze pagina toont imperiale resultaten in inches, met het overeenkomstige millimeterresultaat ernaast, overeenkomstig de gebruikelijke aflezing van imperiale schroefdraadkalibers.

Toepassingen van schroefdraadberekeningen

Ingenieurs gebruiken schroefdraadafmetingen om bevestigingsmiddelen te kiezen die in een bepaald gat of een bepaalde moer passen. Verspaners gebruiken ze om draaibanken en freesmachines in te stellen voor het snijden van schroefdraad. Kwaliteitscontroleurs gebruiken ze om te controleren of afgewerkte onderdelen overeenkomen met een gedrukte specificatie. Monteurs gebruiken ze om een passende vervangende bout te vinden wanneer de oorspronkelijke bout kwijt of dolgedraaid is. Loodgieters gebruiken ze om buisfittingen op elkaar af te stemmen.

Andere schroefdraadprofielen vallen buiten de standaard V-schroefdraad waarop deze formules betrekking hebben. Acme- en vierkante schroefdraad, gebruikt in leidschroeven en vijzels, hebben andere hoeken en vereisen andere diepteberekeningen. Buisschroefdraad loopt over de lengte taps toe in plaats van een constante diameter te behouden. Voor elk van deze profielen is een eigen reeks formules nodig.

Korte geschiedenis

Vóór de 19e eeuw werden schroeven met de hand gesneden en sloten ze zelden goed op elkaar aan. Henry Maudslay bouwde in 1797 een praktische draaibank voor het snijden van schroefdraad, waardoor consistente schroefdraad voor het eerst mogelijk werd. In 1841 stelde Joseph Whitworth in Groot-Brittannië de eerste breed toegepaste schroefdraadnorm voor, met een hoek van 55°. In de Verenigde Staten stelde William Sellers in 1864 een systeem met een hoek van 60° voor, dat de Amerikaanse standaard werd.

In 1948 kwamen de Verenigde Staten, Groot-Brittannië en Canada de Unified Thread Standard overeen, die nog steeds wordt gebruikt. De Internationale Organisatie voor Standaardisatie publiceerde het metrische schroefdraadprofiel als ISO/R 68 in (173 cm) 1958. Metrische schroefdraad is nu wereldwijd het meest gebruikte systeem, hoewel imperiale schroefdraad voor veel bevestigingsmiddelen in de Verenigde Staten de standaard blijft.

Veelgestelde vragen

Wat is het verschil tussen spoed en TPI?

De spoed is de afstand tussen twee schroefdraadkammen, uitgedrukt in millimeters. TPI telt hoeveel kammen in één inch passen. Beide beschrijven dezelfde maat in verschillende eenheden: spoed (mm) = 25,4 / TPI.

Hoe kan ik bepalen of schroefdraad metrisch of imperiaal is?

Metrische schroefdraad wordt aangeduid met een M en twee getallen in millimeters, bijvoorbeeld M10×1,5. Imperiale schroefdraad wordt aangeduid met een diameter in inches, vaak als breuk, gevolgd door het TPI-aantal, bijvoorbeeld 3/8"-16.

Wat is de inschroeflengte?

Inschroeflengte is de lengte van het contact tussen twee bij elkaar passende onderdelen met schroefdraad, gemeten langs de as van de schroef. Een gebruikelijke regel voor stalen bevestigingsmiddelen is een inschroeflengte van ten minste één buitendiameter. Zachtere materialen zoals aluminium hebben vaak 1,5 keer de buitendiameter nodig voor een stevige bevestiging.

Wat is het verschil tussen grove en fijne schroefdraad?

Grove schroefdraad heeft een grotere spoed en minder gangen per inch. Deze is minder gevoelig voor kruisdraad en werkt goed in zachte materialen. Fijne schroefdraad heeft een kleinere spoed en meer gangen per inch. Deze houdt beter vast bij trillingen en maakt fijnere afstelling mogelijk.

Hoe meet ik de spoed of TPI van onbekende schroefdraad?

Een schroefdraadspoedmaat, een dunne kam met tandprofielen die op standaardspoeden zijn gesneden, wordt tegen de schroefdraad gedrukt totdat één tand precies aansluit. Met een schuifmaat kan ook de afstand over meerdere gangen worden gemeten en gedeeld door het aantal getelde gangen.

Wat betekent de schroefdraadhoek?

De schroefdraadhoek is de hoek tussen de twee schuine zijden van één schroefdraadkam. Vrijwel alle metrische en moderne imperiale schroefdraden gebruiken 60°. Oudere Britse Whitworth-schroefdraad gebruikte 55°.

Referenties

1. ISO 68-1:1998, Schroefdraad voor algemeen gebruik — Basisprofiel — Metrische schroefdraad.
2. ASME B1.1-2003, Unified inch-schroefdraad (UN- en UNR-schroefdraadprofiel).
3. Oberg, E., Jones, F. D., Horton, H. L. en Ryffel, H. H. Machinery's Handbook, 31e editie. Industrial Press, 2020.