Calcolatore di Filettature per Misure di Viti e Bulloni

Introduzione alle Misure di Filettatura

Le misure di filettatura sono parametri essenziali per ingegneri, meccanici e appassionati di fai-da-te che lavorano con elementi di fissaggio come viti, bulloni e dadi. Il Calcolatore di Filettature offre un modo semplice ma potente per determinare dimensioni critiche delle filettature, inclusa la profondità della filettatura, il diametro minimo e il diametro di passo, basandosi sul diametro maggiore e sul passo (o filetti per pollice). Che tu stia lavorando con sistemi di filettatura metrici o imperiali, questo calcolatore aiuta a garantire un corretto adattamento, funzionamento e intercambiabilità dei componenti filettati in assemblaggi meccanici, processi di produzione e applicazioni di riparazione.

Comprendere la geometria della filettatura è cruciale per selezionare i giusti elementi di fissaggio, eseguire correttamente le filettature e garantire che i componenti si accoppino correttamente. Questa guida completa spiega i fondamenti delle misure di filettatura, le formule di calcolo e le applicazioni pratiche per aiutarti a lavorare con sicurezza con gli elementi di fissaggio filettati in vari settori e progetti.

Fondamenti delle Misure di Filettatura

Terminologia Chiave delle Filettature

Prima di immergersi nei calcoli, è importante comprendere la terminologia di base utilizzata nelle misure di filettatura:

• Diametro Maggiore: Il diametro più grande di una filettatura, misurato da cresta a cresta attraverso il profilo della filettatura.
• Diametro Minimo: Il diametro più piccolo di una filettatura, misurato da radice a radice attraverso il profilo della filettatura.
• Diametro di Passo: Il diametro teorico che si trova a metà strada tra il diametro maggiore e il diametro minimo.
• Passo: La distanza tra creste di filettatura adiacenti (filettature metriche) o il reciproco dei filetti per pollice (filettature imperiali).
• Profondità della Filettatura: La distanza radiale tra il diametro maggiore e il diametro minimo, che rappresenta quanto profondamente è tagliata la filettatura.
• Filetti per Pollice (TPI): Il numero di creste di filettatura per pollice, utilizzato nei sistemi di filettatura imperiali.
• Passo: La distanza assiale che un componente filettato avanza in una rotazione completa.
• Angolo di Filettatura: L'angolo incluso tra i fianchi della filettatura (60° per filettature metriche, 55° per filettature imperiali).

Standard e Sistemi di Filettatura

Due sistemi di misurazione delle filettature principali sono utilizzati in tutto il mondo:

1. Sistema di Filettatura Metri (ISO):

   • Designato dalla lettera 'M' seguita dal diametro maggiore in millimetri
   • Utilizza il passo misurato in millimetri
   • L'angolo di filettatura standard è di 60°
   • Esempio: M10×1.5 (10mm di diametro maggiore con 1.5mm di passo)

2. Sistema di Filettatura Imperiale (Unified/UTS):

   • Misurato in pollici
   • Utilizza i filetti per pollice (TPI) invece del passo
   • L'angolo di filettatura standard è di 60° (originariamente 55° per filettature Whitworth)
   • Esempio: 3/8"-16 (3/8" di diametro maggiore con 16 filetti per pollice)

Formule per le Misure di Filettatura

Calcolo della Profondità della Filettatura

La profondità della filettatura rappresenta quanto profondamente è tagliata la filettatura ed è una dimensione critica per un corretto accoppiamento della filettatura.

Per Filettature Metriche:

La profondità della filettatura (h) è calcolata come:

$h = 0.6134 \times P$

Dove:

• h = profondità della filettatura (mm)
• P = passo (mm)

Per Filettature Imperiali:

La profondità della filettatura (h) è calcolata come:

$h = 0.6134 \times \frac{25.4}{TPI}$

Dove:

• h = profondità della filettatura (mm)
• TPI = filetti per pollice

Calcolo del Diametro Minimo

Il diametro minimo è il diametro più piccolo della filettatura ed è cruciale per determinare il gioco e l'adattamento.

Per Filettature Metriche:

Il diametro minimo (d₁) è calcolato come:

$d_1 = d - 2h = d - 1.226868 \times P$

Dove:

• d₁ = diametro minimo (mm)
• d = diametro maggiore (mm)
• P = passo (mm)

Per Filettature Imperiali:

Il diametro minimo (d₁) è calcolato come:

$d_1 = d - 1.226868 \times \frac{25.4}{TPI}$

Dove:

• d₁ = diametro minimo (mm o pollici)
• d = diametro maggiore (mm o pollici)
• TPI = filetti per pollice

Calcolo del Diametro di Passo

Il diametro di passo è il diametro teorico in cui lo spessore della filettatura è uguale alla larghezza dello spazio.

Per Filettature Metriche:

Il diametro di passo (d₂) è calcolato come:

$d_2 = d - 0.6495 \times P$

Dove:

• d₂ = diametro di passo (mm)
• d = diametro maggiore (mm)
• P = passo (mm)

Per Filettature Imperiali:

Il diametro di passo (d₂) è calcolato come:

$d_2 = d - 0.6495 \times \frac{25.4}{TPI}$

Dove:

• d₂ = diametro di passo (mm o pollici)
• d = diametro maggiore (mm o pollici)
• TPI = filetti per pollice

Come Utilizzare il Calcolatore di Filettature

Il nostro Calcolatore di Filettature semplifica questi complessi calcoli, fornendo misure di filettatura accurate con pochi input. Segui questi passaggi per utilizzare il calcolatore in modo efficace:

1. Seleziona il Tipo di Filettatura: Scegli tra sistemi di filettatura metrici o imperiali in base alle specifiche del tuo elemento di fissaggio.

2. Inserisci il Diametro Maggiore:

   • Per filettature metriche: Inserisci il diametro in millimetri (ad es., 10mm per un bullone M10)
   • Per filettature imperiali: Inserisci il diametro in pollici (ad es., 0.375 per un bullone da 3/8")

3. Specifica il Passo o TPI:

   • Per filettature metriche: Inserisci il passo in millimetri (ad es., 1.5mm)
   • Per filettature imperiali: Inserisci i filetti per pollice (ad es., 16 TPI)

4. Visualizza i Risultati: Il calcolatore mostrerà automaticamente:

   • Profondità della filettatura
   • Diametro minimo
   • Diametro di passo

5. Copia i Risultati: Usa il pulsante di copia per salvare i risultati per la tua documentazione o ulteriori calcoli.

Esempi di Calcolo

Esempio di Filettatura Mettrica:

Per un bullone M10×1.5:

• Diametro Maggiore: 10mm
• Passo: 1.5mm
• Profondità della Filettatura: 0.6134 × 1.5 = 0.920mm
• Diametro Minimo: 10 - 1.226868 × 1.5 = 8.160mm
• Diametro di Passo: 10 - 0.6495 × 1.5 = 9.026mm

Esempio di Filettatura Imperiale:

Per un bullone 3/8"-16:

• Diametro Maggiore: 0.375 pollici (9.525mm)
• TPI: 16
• Passo: 25.4/16 = 1.588mm
• Profondità della Filettatura: 0.6134 × 1.588 = 0.974mm
• Diametro Minimo: 9.525 - 1.226868 × 1.588 = 7.574mm
• Diametro di Passo: 9.525 - 0.6495 × 1.588 = 8.493mm

Applicazioni Pratiche e Casi d'Uso

Ingegneria e Produzione

I calcoli delle filettature sono essenziali in vari processi di ingegneria e produzione:

1. Progettazione del Prodotto: Gli ingegneri utilizzano le misure delle filettature per specificare elementi di fissaggio che soddisfano i requisiti di carico e le limitazioni di spazio.

2. Fresatura CNC: I meccanici hanno bisogno di dimensioni di filettatura accurate per programmare operazioni di taglio delle filettature su torni e fresatrici.

3. Controllo Qualità: Gli ispettori verificano le dimensioni delle filettature per garantire la conformità alle specifiche e agli standard.

4. Selezione degli Strumenti: La scelta dei corretti maschi, dadi e gauge per filettature richiede conoscenza delle dimensioni delle filettature.

5. Stampa 3D: Progettare componenti filettati per la produzione additiva richiede specifiche di filettatura precise.

Riparazione Automobilistica e Meccanica

Anche per i compiti di riparazione automobilistica e meccanica, comprendere le misure delle filettature può essere prezioso:

1. Ricostruzione del Motore: Garantire un corretto accoppiamento della filettatura in componenti critici come testate e blocchi motore.

2. Sistemi Idraulici: Selezionare raccordi e connettori appropriati con specifiche di filettatura compatibili.

3. Sostituzione di Elementi di Fissaggio: Identificare i corretti elementi di fissaggio di ricambio quando le parti originali sono danneggiate o mancanti.

4. Riparazione delle Filettature: Determinare le dimensioni per inserti helicoil o kit di riparazione delle filettature.

5. Fabbricazione Personalizzata: Creare componenti filettati personalizzati che si integrano con sistemi esistenti.

Progetti Fai-da-Te e Domestici

Anche per i progetti domestici, comprendere le misure delle filettature può essere utile:

1. Assemblaggio di Mobili: Identificare i corretti elementi di fissaggio per l'assemblaggio o la riparazione.

2. Riparazioni Idrauliche: Abbinare i tipi e le dimensioni delle filettature per raccordi e accessori.

3. Manutenzione della Bicicletta: Lavorare con gli standard di filettatura specializzati utilizzati nei componenti delle biciclette.

4. Involucri Elettronici: Garantire un corretto accoppiamento della filettatura per le viti di montaggio nei dispositivi elettronici.

5. Attrezzature da Giardino: Riparare o sostituire componenti filettati in strumenti per il prato e il giardino.

Alternative ai Calcoli Standard delle Filettature

Sebbene le formule fornite in questo calcolatore coprano filettature standard a V (filettature metriche ISO e filettature Unified), ci sono altre forme di filettatura con metodi di calcolo diversi:

1. Filettature Acme: Utilizzate per la trasmissione di potenza, queste hanno un angolo di filettatura di 29° e diverse formule di profondità.

2. Filettature a Cuneo: Progettate per carichi elevati in una direzione, con profili di filettatura asimmetrici.

3. Filettature Quadrate: Offrendo la massima efficienza per la trasmissione di potenza, ma più difficili da produrre.

4. Filettature Coniche: Utilizzate nei raccordi per tubi, richiedono calcoli che tengono conto dell'angolo di conicità.

5. Filettature a Più Avvii: Avere più eliche di filettatura, richiedendo aggiustamenti ai calcoli di passo e passo.

Per queste forme di filettatura specializzate, dovrebbero essere consultate formule e standard specifici.

Storia degli Standard e delle Misure di Filettatura

Lo sviluppo di sistemi di filettatura standardizzati ha una storia ricca che si estende per diversi secoli:

Sviluppi Precoce

Prima della standardizzazione, ogni artigiano creava i propri componenti filettati, rendendo impossibile l'intercambiabilità. I primi tentativi di standardizzazione risalgono alla fine del XVIII secolo:

• 1797: Henry Maudslay sviluppò il primo tornio per filettatura, consentendo una produzione di filettature più coerente.
• 1841: Joseph Whitworth propose un sistema di filettatura standardizzato in Gran Bretagna, con un angolo di filettatura di 55° e specifici passi per ogni diametro.
• 1864: William Sellers introdusse un sistema di filettatura semplificato negli Stati Uniti, con un angolo di filettatura di 60°, che divenne lo Standard Americano.

Evoluzione degli Standard Moderni

Il XX secolo ha visto notevoli progressi nella standardizzazione delle filettature:

• 1948: È stato stabilito lo Standard di Filettatura Unified (UTS) come compromesso tra i sistemi americani e britannici.
• 1960: L'Organizzazione Internazionale per la Normazione (ISO) sviluppò lo standard di filettatura metrica, che è diventato il sistema predominante a livello mondiale.
• 1970: Molti paesi hanno iniziato a passare dal sistema imperiale a quello metrico.
• Oggi: Sia i sistemi di filettatura metrici ISO che quelli imperiali coesistono, con il metrico che è più comune nei nuovi progetti a livello globale, mentre le filettature imperiali rimangono prevalenti negli Stati Uniti e nei sistemi legacy.

Avanzamenti Tecnologici

La tecnologia moderna ha rivoluzionato la misurazione e la produzione delle filettature:

• Micrometri e Calibri Digitali: Consentono misurazioni precise delle dimensioni delle filettature.
• Gauge di Passo delle Filettature: Consentono un'identificazione rapida del passo o del TPI.
• Comparatori Ottici: Forniscono ispezioni visive dettagliate dei profili delle filettature.
• Macchine di Misura a Coordinate (CMM): Offrono misurazioni automatizzate e ad alta precisione delle filettature.
• Scansione 3D: Creano modelli digitali di filettature esistenti per analisi o riproduzione.

Esempi di Codice per le Misure di Filettatura

Ecco esempi di come calcolare le dimensioni delle filettature in vari linguaggi di programmazione:

1' Funzione Excel VBA per Calcoli di Filettature Metriche
2Function MetricThreadDepth(pitch As Double) As Double
3    MetricThreadDepth = 0.6134 * pitch
4End Function
5
6Function MetricMinorDiameter(majorDiameter As Double, pitch As Double) As Double
7    MetricMinorDiameter = majorDiameter - (1.226868 * pitch)
8End Function
9
10Function MetricPitchDiameter(majorDiameter As Double, pitch As Double) As Double
11    MetricPitchDiameter = majorDiameter - (0.6495 * pitch)
12End Function
13
14' Utilizzo:
15' =MetricThreadDepth(1.5)
16' =MetricMinorDiameter(10, 1.5)
17' =MetricPitchDiameter(10, 1.5)
18

1def calculate_thread_dimensions(major_diameter, thread_type, pitch=None, tpi=None):
2    """Calcola le dimensioni delle filettature per filettature metriche o imperiali.
3    
4    Args:
5        major_diameter (float): Diametro maggiore in mm o pollici
6        thread_type (str): 'metric' o 'imperial'
7        pitch (float, optional): Passo in mm per filettature metriche
8        tpi (float, optional): Filetti per pollice per filettature imperiali
9        
10    Returns:
11        dict: Dimensioni della filettatura, inclusa la profondità della filettatura, il diametro minimo e il diametro di passo
12    """
13    if thread_type == 'metric' and pitch:
14        thread_depth = 0.6134 * pitch
15        minor_diameter = major_diameter - (1.226868 * pitch)
16        pitch_diameter = major_diameter - (0.6495 * pitch)
17    elif thread_type == 'imperial' and tpi:
18        pitch_mm = 25.4 / tpi
19        thread_depth = 0.6134 * pitch_mm
20        minor_diameter = major_diameter - (1.226868 * pitch_mm)
21        pitch_diameter = major_diameter - (0.6495 * pitch_mm)
22    else:
23        raise ValueError("Parametri di input non validi")
24        
25    return {
26        'thread_depth': thread_depth,
27        'minor_diameter': minor_diameter,
28        'pitch_diameter': pitch_diameter
29    }
30
31# Esempio di utilizzo:
32metric_results = calculate_thread_dimensions(10, 'metric', pitch=1.5)
33imperial_results = calculate_thread_dimensions(0.375, 'imperial', tpi=16)
34
35print(f"Metric M10x1.5 - Profondità della Filettatura: {metric_results['thread_depth']:.3f}mm")
36print(f"Imperial 3/8\"-16 - Profondità della Filettatura: {imperial_results['thread_depth']:.3f}mm")
37

1function calculateThreadDimensions(majorDiameter, threadType, pitchOrTpi) {
2  let threadDepth, minorDiameter, pitchDiameter, pitch;
3  
4  if (threadType === 'metric') {
5    pitch = pitchOrTpi;
6  } else if (threadType === 'imperial') {
7    pitch = 25.4 / pitchOrTpi; // Converti TPI in passo in mm
8  } else {
9    throw new Error('Tipo di filettatura non valido');
10  }
11  
12  threadDepth = 0.6134 * pitch;
13  minorDiameter = majorDiameter - (1.226868 * pitch);
14  pitchDiameter = majorDiameter - (0.6495 * pitch);
15  
16  return {
17    threadDepth,
18    minorDiameter,
19    pitchDiameter
20  };
21}
22
23// Esempio di utilizzo:
24const metricResults = calculateThreadDimensions(10, 'metric', 1.5);
25console.log(`M10x1.5 - Profondità della Filettatura: ${metricResults.threadDepth.toFixed(3)}mm`);
26
27const imperialResults = calculateThreadDimensions(9.525, 'imperial', 16); // 3/8" = 9.525mm
28console.log(`3/8"-16 - Profondità della Filettatura: ${imperialResults.threadDepth.toFixed(3)}mm`);
29

1public class ThreadCalculator {
2    public static class ThreadDimensions {
3        private final double threadDepth;
4        private final double minorDiameter;
5        private final double pitchDiameter;
6        
7        public ThreadDimensions(double threadDepth, double minorDiameter, double pitchDiameter) {
8            this.threadDepth = threadDepth;
9            this.minorDiameter = minorDiameter;
10            this.pitchDiameter = pitchDiameter;
11        }
12        
13        public double getThreadDepth() { return threadDepth; }
14        public double getMinorDiameter() { return minorDiameter; }
15        public double getPitchDiameter() { return pitchDiameter; }
16    }
17    
18    public static ThreadDimensions calculateMetricThreadDimensions(double majorDiameter, double pitch) {
19        double threadDepth = 0.6134 * pitch;
20        double minorDiameter = majorDiameter - (1.226868 * pitch);
21        double pitchDiameter = majorDiameter - (0.6495 * pitch);
22        
23        return new ThreadDimensions(threadDepth, minorDiameter, pitchDiameter);
24    }
25    
26    public static ThreadDimensions calculateImperialThreadDimensions(double majorDiameter, double tpi) {
27        double pitch = 25.4 / tpi; // Converti TPI in passo in mm
28        double threadDepth = 0.6134 * pitch;
29        double minorDiameter = majorDiameter - (1.226868 * pitch);
30        double pitchDiameter = majorDiameter - (0.6495 * pitch);
31        
32        return new ThreadDimensions(threadDepth, minorDiameter, pitchDiameter);
33    }
34    
35    public static void main(String[] args) {
36        // Esempio: filettatura metrica M10×1.5
37        ThreadDimensions metricResults = calculateMetricThreadDimensions(10.0, 1.5);
38        System.out.printf("M10x1.5 - Profondità della Filettatura: %.3f mm%n", metricResults.getThreadDepth());
39        
40        // Esempio: filettatura imperiale 3/8"-16 (3/8" = 9.525mm)
41        ThreadDimensions imperialResults = calculateImperialThreadDimensions(9.525, 16.0);
42        System.out.printf("3/8\"-16 - Profondità della Filettatura: %.3f mm%n", imperialResults.getThreadDepth());
43    }
44}
45

Domande Frequenti

Qual è la differenza tra passo e filetti per pollice (TPI)?

Il passo è la distanza tra le creste di filettatura adiacenti, misurata in millimetri per le filettature metriche. I filetti per pollice (TPI) sono il numero di creste di filettatura per pollice, utilizzati nei sistemi di filettatura imperiali. Sono correlati dalla formula: Passo (mm) = 25.4 / TPI.

Come posso determinare se una filettatura è metrica o imperiale?

Le filettature metriche hanno tipicamente il diametro e il passo espressi in millimetri (ad es., M10×1.5), mentre le filettature imperiali hanno il diametro in frazioni o decimali di pollice e il conteggio dei filetti in TPI (ad es., 3/8"-16). Le filettature metriche hanno un angolo di filettatura di 60°, mentre alcune filettature imperiali più vecchie (Whitworth) hanno un angolo di 55°.

Cos'è l'accoppiamento della filettatura e quanto è necessario per una connessione sicura?

L'accoppiamento della filettatura si riferisce alla lunghezza assiale del contatto della filettatura tra parti accoppiate. Per la maggior parte delle applicazioni, il minimo accoppiamento della filettatura raccomandato è 1× il diametro maggiore per elementi di fissaggio in acciaio e 1.5× il diametro maggiore per alluminio o altri materiali più morbidi. Le applicazioni critiche possono richiedere un accoppiamento maggiore.

Qual è la differenza tra filettature grossolane e fini nelle loro applicazioni?

Le filettature grossolane hanno valori di passo più grandi (meno filetti per pollice) e sono più facili da assemblare, più resistenti al filettamento incrociato e migliori per l'uso in materiali morbidi o dove è necessario un assemblaggio/disassemblaggio frequente. Le filettature fini hanno valori di passo più piccoli (più filetti per pollice) e forniscono maggiore resistenza alla trazione, migliore resistenza all'allentamento per vibrazione e maggiore capacità di regolazione precisa.

Come posso convertire tra misure di filettatura metriche e imperiali?

Per convertire da imperiale a metrico:

• Diametro (mm) = Diametro (pollici) × 25.4
• Passo (mm) = 25.4 / TPI

Per convertire da metrico a imperiale:

• Diametro (pollici) = Diametro (mm) / 25.4
• TPI = 25.4 / Passo (mm)

Qual è la differenza tra diametri maggiore, minimo e di passo?

Il diametro maggiore è il diametro più grande della filettatura, misurato da cresta a cresta. Il diametro minimo è il diametro più piccolo, misurato da radice a radice. Il diametro di passo è il diametro teorico a metà strada tra il diametro maggiore e il diametro minimo, dove lo spessore della filettatura è uguale alla larghezza dello spazio.

Come posso misurare il passo o il TPI in modo accurato?

Per le filettature metriche, utilizza un gauge di passo delle filettature con scale metriche. Per le filettature imperiali, utilizza un gauge di passo delle filettature con scale TPI. Posiziona il gauge contro la filettatura finché non trovi una corrispondenza perfetta. In alternativa, puoi misurare la distanza tra un certo numero di filettature e dividere per quel numero per trovare il passo.

Cosa sono le classi di tolleranza delle filettature e come influenzano l'adattamento?

Le classi di tolleranza delle filettature definiscono le variazioni consentite nelle dimensioni delle filettature per ottenere diversi tipi di adattamenti. Nel sistema metrico ISO, le tolleranze sono designate da un numero e una lettera (ad es., 6g per filettature esterne, 6H per filettature interne). Numeri più alti indicano tolleranze più strette. La lettera indica se la tolleranza è applicata verso o lontano dal materiale.

Qual è la differenza tra filettature destre e sinistre?

Le filettature destre si stringono quando vengono ruotate in senso orario e si allentano quando vengono ruotate in senso antiorario. Sono il tipo più comune. Le filettature sinistre si stringono quando vengono ruotate in senso antiorario e si allentano quando vengono ruotate in senso orario. Le filettature sinistre vengono utilizzate in applicazioni speciali in cui il funzionamento normale potrebbe causare l'allentamento di una filettatura destra, come sul lato sinistro dei veicoli o sui raccordi a gas.

Come influenzano i sigillanti e i lubrificanti delle filettature l'accoppiamento della filettatura?

I sigillanti e i lubrificanti delle filettature possono influenzare l'adattamento percepito delle connessioni filettate. I sigillanti riempiono gli spazi tra le filettature, potenzialmente cambiando le dimensioni effettive. I lubrificanti riducono l'attrito, il che può portare a un serraggio eccessivo se le specifiche di coppia non tengono conto del lubrificante. Segui sempre le raccomandazioni del produttore per sigillanti e lubrificanti.

Riferimenti

1. ISO 68-1:1998. "Filettature generiche ISO — Profilo di base — Filettature metriche."
2. ASME B1.1-2003. "Filettature in pollice unite (UN e forma di filettatura UNR)."
3. Machinery's Handbook, 31ª Edizione. Industrial Press, 2020.
4. Oberg, E., Jones, F. D., Horton, H. L., & Ryffel, H. H. (2016). Machinery's Handbook (30ª Edizione). Industrial Press.
5. Smith, Carroll. "Calcolo delle Dimensioni delle Filettature." American Machinist, 2010.
6. Specifiche delle Filettature Whitworth (BSW) e Fine (BSF) Standard Britannici.
7. ISO 965-1:2013. "Filettature metriche generiche ISO — Tolleranze."
8. Deutsches Institut für Normung. "DIN 13-1: Filettature metriche generiche ISO."
9. Japanese Industrial Standards Committee. "JIS B 0205: Filettature metriche generiche."
10. American National Standards Institute. "ANSI/ASME B1.13M: Filettature Metriche: Profilo M."

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Pronto a calcolare le misure delle filettature per il tuo progetto? Usa il nostro Calcolatore di Filettature qui sopra per determinare rapidamente la profondità della filettatura, il diametro minimo e il diametro di passo per qualsiasi filettatura metrica o imperiale. Inserisci semplicemente le specifiche della tua filettatura e ottieni risultati immediati e accurati per garantire un corretto adattamento e funzionamento dei tuoi componenti filettati.