Calculadora de Roscas: Calcule Profundidade e Diâmetro da Rosca

Calculadora de roscas para medir parafusos e porcas

Uma calculadora de roscas determina a profundidade, o diâmetro menor e o diâmetro de passo da rosca de um parafuso. Ela funciona a partir do diâmetro maior e do passo, ou do número de fios por polegada (TPI). Maquinistas, engenheiros e entusiastas a utilizam para verificar se um parafuso se encaixa em uma porca correspondente ou em um furo roscado.

Principais termos de roscas

• Diâmetro maior: o ponto mais largo de uma rosca, medido de crista a crista.
• Diâmetro menor: o ponto mais estreito de uma rosca, medido de raiz a raiz.
• Diâmetro de passo: um diâmetro imaginário próximo do ponto intermediário entre os diâmetros maior e menor, no qual a crista da rosca e o espaço ao lado dela têm a mesma largura.
• Passo: a distância entre duas cristas de rosca vizinhas. É dado em milímetros nas roscas métricas e em polegadas nas roscas do sistema imperial.
• Fios por polegada (TPI): o número de cristas de rosca em uma polegada de uma rosca do sistema imperial. O passo e o TPI medem a mesma grandeza em unidades diferentes: passo (mm) = 25,4 / TPI.
• Profundidade da rosca: a distância radial entre os diâmetros maior e menor, ou a profundidade de corte do sulco da rosca.

Sistemas de roscas métricas e imperiais

As roscas métricas seguem a norma ISO. Uma medida como M10×1,5 significa um diâmetro maior de 10 mm com um passo de 1,5 mm. O ângulo da rosca é de 60°.

As roscas do sistema imperial seguem a Unified Thread Standard (UTS), o sistema mais comum nos Estados Unidos. Uma medida como 3/8"-16 significa um diâmetro maior de 3/8 polegada com 16 fios por polegada. As roscas imperiais modernas também usam um ângulo de 60°. A antiga norma britânica Whitworth usava 55°.

Como calcular a profundidade da rosca

A profundidade da rosca mede a profundidade de corte do sulco. Ela é um raio, não um diâmetro; portanto, o diâmetro menor fica a uma distância equivalente ao dobro da profundidade abaixo do diâmetro maior.

A profundidade de uma rosca externa (de parafuso) depende apenas do passo:

h = 0,61343 × P

A constante é 17√3/48, que deriva do perfil básico de 60° da norma ISO 68-1. Em uma rosca imperial, o passo é o inverso do número de fios por polegada, medido em polegadas:

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

h e P estão sempre na mesma unidade do diâmetro maior: milímetros para roscas métricas e polegadas para roscas imperiais. Multiplique um resultado em polegadas por 25,4 para convertê-lo em milímetros.

Fórmula do diâmetro menor

O diâmetro menor é igual ao diâmetro maior menos o dobro da profundidade da rosca:

d₃ = d − 2h = d − 1,226869 × P

d é o diâmetro maior e d₃ é o diâmetro menor da rosca externa, ambos na mesma unidade de P. A porca ou o furo roscado correspondente tem um diâmetro menor maior, D₁ = d − 1,082532 × P, porque sua raiz não é cortada tão profundamente.

Fórmula do diâmetro de passo

d₂ = d − 0,649519 × P

d₂, o diâmetro de passo, fica próximo do ponto intermediário entre os diâmetros maior e menor. É a dimensão que os calibres de rosca verificam com maior precisão, pois determina o quão firmemente duas peças roscadas se encaixam.

Exemplo: rosca métrica (M10×1,5)

Um parafuso M10×1,5 tem diâmetro maior de 10 mm e passo de 1,5 mm.

• Profundidade da rosca: 0,61343 × 1,5 = 0,920 mm
• Diâmetro menor: 10 − 1,226869 × 1,5 = 8,160 mm
• Diâmetro de passo: 10 − 0,649519 × 1,5 = 9,026 mm

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

Um parafuso 3/8"-16 tem diâmetro maior de 0,375 pol. e 16 fios por polegada; portanto, o passo é 1 / 16 = 0,0625 polegada (1,59 mm)

• Profundidade da rosca: 0,61343 × 0,0625 = 0,0383 pol. (0,974 mm)
• Diâmetro menor: 0,375 − 1,226869 × 0,0625 = 0,2983 pol. (7,577 mm)
• Diâmetro de passo: 0,375 − 0,649519 × 0,0625 = 0,3344 pol. (8,494 mm)

A calculadora desta página mostra os resultados imperiais em polegadas, com o equivalente em milímetros ao lado, de acordo com a forma como os calibres de rosca imperiais normalmente são lidos.

Onde são usados os cálculos de roscas

Engenheiros usam as dimensões das roscas para escolher elementos de fixação que se ajustem a determinado furo ou porca. Maquinistas usam essas dimensões para configurar tornos e fresadoras para o corte de roscas. Inspetores de qualidade as utilizam para verificar se as peças acabadas correspondem a uma especificação técnica. Mecânicos as usam para encontrar um parafuso de reposição compatível quando o original foi perdido ou teve a rosca danificada. Encanadores as utilizam para combinar conexões de tubos.

Outras formas de rosca não se enquadram na rosca padrão em V abrangida por estas fórmulas. As roscas Acme e quadradas, usadas em fusos de avanço e macacos, têm ângulos e cálculos de profundidade diferentes. As roscas de tubos são cônicas ao longo do comprimento, em vez de manterem um diâmetro constante. Cada uma delas exige seu próprio conjunto de fórmulas.

Breve história

Antes do 19º século, os parafusos eram cortados à mão e raramente correspondiam uns aos outros. Henry Maudslay construiu, em 1797, um torno prático para cortar roscas, tornando possível produzir roscas uniformes pela primeira vez. Em 1841, Joseph Whitworth propôs a primeira norma de roscas amplamente utilizada, na Grã-Bretanha, com um ângulo de 55°. Nos Estados Unidos, William Sellers propôs um sistema com ângulo de 60° em 1864, que se tornou a norma norte-americana.

Em 1948, os Estados Unidos, a Grã-Bretanha e o Canadá concordaram com a Unified Thread Standard, ainda utilizada atualmente. A Organização Internacional de Normalização publicou seu perfil de rosca métrica como ISO/R 68 em 1958. As roscas métricas são hoje o sistema mais comum no mundo, embora as roscas imperiais continuem sendo padrão para muitos elementos de fixação nos Estados Unidos.

Dúvidas frequentes

Qual é a diferença entre passo e TPI?

O passo é a distância entre duas cristas de rosca, dada em milímetros. O TPI indica quantas cristas cabem em uma polegada. Ambos descrevem a mesma medida em unidades diferentes: passo (mm) = 25,4 / TPI.

Como saber se uma rosca é métrica ou imperial?

As roscas métricas são identificadas por um M e dois números em milímetros, como M10×1,5. As roscas imperiais são identificadas por um diâmetro em polegadas, geralmente na forma de fração, seguido de uma contagem de TPI, como 3/8"-16.

O que é engrenamento da rosca?

O engrenamento da rosca é o comprimento de contato entre duas peças roscadas acopladas, medido ao longo do eixo do parafuso. Uma regra comum para elementos de fixação de aço é que o comprimento de engrenamento seja de pelo menos um diâmetro maior. Materiais mais macios, como o alumínio, geralmente precisam de 1,5 vezes o diâmetro maior para garantir uma fixação segura.

Qual é a diferença entre roscas grossas e finas?

As roscas grossas têm um passo maior e menos fios por polegada. Elas reduzem o risco de cruzamento da rosca e funcionam bem em materiais macios. As roscas finas têm um passo menor e mais fios por polegada. Elas mantêm o aperto com mais firmeza sob vibração e permitem ajustes mais precisos.

Como medir o passo ou o TPI de uma rosca desconhecida?

Um calibre de passo de rosca, um pente fino com perfis de dentes cortados nos passos padrão, é pressionado contra a rosca até que um dente coincida exatamente. Um paquímetro também pode medir a distância ao longo de várias roscas e dividi-la pelo número de roscas contadas.

O que significa o ângulo da rosca?

O ângulo da rosca é o ângulo entre os dois lados inclinados de uma única crista de rosca. Quase todas as roscas métricas e imperiais modernas usam 60°. As roscas britânicas Whitworth antigas usavam 55°.

Referências

1. ISO 68-1:1998, Roscas de parafuso para uso geral — Perfil básico — Roscas de parafuso métricas.
2. ASME B1.1-2003, Roscas de parafuso unificadas em polegadas (forma de rosca UN e UNR).
3. Oberg, E., Jones, F. D., Horton, H. L. e Ryffel, H. H. Machinery's Handbook, 31ª edição. Industrial Press, 2020.