เครื่องคำนวณระยะพิทช์ของเกลียว

เครื่องคำนวณระยะพิทช์ของเกลียวจะแปลงค่าระหว่างระยะพิทช์ของเกลียวกับจำนวนเกลียวต่อนิ้ว (TPI) สำหรับเกลียวสกรู ใช้ได้กับเกลียวระบบอิมพีเรียลซึ่งวัดเป็น TPI และเกลียวเมตริกซึ่งวัดระยะพิทช์เป็นมิลลิเมตร

ระยะพิทช์ของเกลียวคืออะไร?

ระยะพิทช์ของเกลียวคือระยะจากสันเกลียวหนึ่งไปยังสันเกลียวถัดไป โดยวัดตามแนวแกนของสกรูหรือโบลต์ สันเกลียวคือจุดสูงสุดของแนวนูนเกลียว ระยะพิทช์ที่เล็กลงหมายถึงเกลียวอยู่ชิดกันมากขึ้น ส่วนระยะพิทช์ที่ใหญ่ขึ้นหมายถึงเกลียวอยู่ห่างกันมากขึ้น

เกลียวระบบอิมพีเรียลซึ่งใช้เป็นหลักในสหรัฐอเมริกา มักระบุด้วยจำนวนเกลียวต่อนิ้ว หรือ TPI แทนการระบุระยะพิทช์โดยตรง ส่วนเกลียวเมตริกระบุด้วยระยะพิทช์เป็นมิลลิเมตร ค่าทั้งสองเป็นส่วนกลับซึ่งกันและกัน

วิธีคำนวณระยะพิทช์ของเกลียว

สูตรระยะพิทช์ของเกลียว

ระยะพิทช์เท่ากับ 1 หารด้วยจำนวนเกลียวต่อหน่วยความยาว:

ระยะพิทช์ = 1 ÷ จำนวนเกลียวต่อหน่วย

สำหรับเกลียวระบบอิมพีเรียล ระยะพิทช์ (นิ้ว) = 1 ÷ TPI ส่วนเกลียวเมตริกที่วัดเป็นจำนวนเกลียวต่อมิลลิเมตร ระยะพิทช์ (มม.) = 1 ÷ จำนวนเกลียวต่อมม.

สูตรจำนวนเกลียวต่อหน่วย

การคำนวณย้อนกลับเพียงสลับเศษส่วน:

จำนวนเกลียวต่อหน่วย = 1 ÷ ระยะพิทช์

สิ่งที่เครื่องคำนวณแสดง

จำนวนเกลียวต่อหน่วยและระยะพิทช์จะสัมพันธ์กันแบบส่วนกลับเสมอ เมื่อป้อนค่าในช่องหนึ่ง อีกช่องจะอัปเดตตาม ผลลัพธ์แสดงเป็นทศนิยมสี่ตำแหน่ง

การสลับระหว่างระบบอิมพีเรียลและเมตริกจะแปลงความยาวที่บันทึกไว้ด้วยตัวคูณที่แน่นอน 1 นิ้ว = 25.4 มม. ระยะพิทช์ 0.05 นิ้ว จะกลายเป็น 1.27 มม. ไม่ใช่ 0.05 มม. ในโหมดเมตริก ช่องค่ากลับจะนับจำนวนเกลียวต่อมิลลิเมตร ไม่ใช่จำนวนเกลียวต่อนิ้ว

ช่องเส้นผ่านศูนย์กลางเกลียวไม่มีผลต่อระยะพิทช์ แต่ใช้กำหนดมาตราส่วนของแผนภาพใต้ผลลัพธ์ แผนภาพนั้นวาดรูปหน้าตัดเกลียวเป็นรูปตัว V มุม 60 องศา ซึ่งเป็นรูปทรงที่ใช้ในมาตรฐาน Unified และ ISO

ระบบเกลียวอิมพีเรียลกับเมตริก

สกรูระบบอิมพีเรียลระบุด้วยเส้นผ่านศูนย์กลางและ TPI สกรู 1/4"-20 มีขนาดกว้าง 1/4 นิ้ว (6.3 มม.) และมี 20 เกลียวต่อนิ้ว ส่วนสกรูเมตริกระบุด้วยเส้นผ่านศูนย์กลางและระยะพิทช์ สกรู M6 × 1.0 มีขนาดกว้าง 6 มม. และมีระยะพิทช์ 1.0 มม.

ระบบทั้งสองสามารถแปลงค่าโดยใช้ตัวคูณจากนิ้วเป็นมิลลิเมตรที่แน่นอน 1 นิ้ว = 25.4 มม.:

• แปลงเมตริกเป็นอิมพีเรียล: TPI = 25.4 ÷ ระยะพิทช์ (มม.)
• แปลงอิมพีเรียลเป็นเมตริก: ระยะพิทช์ (มม.) = 25.4 ÷ TPI

ระยะพิทช์ของเกลียวกับระยะวิ่งของเกลียว

ระยะพิทช์ของเกลียวและระยะวิ่งของเกลียวมีความเกี่ยวข้องกัน แต่ไม่ใช่สิ่งเดียวกันเสมอไป ระยะพิทช์คือระยะระหว่างสันเกลียวที่อยู่ติดกัน ส่วนระยะวิ่งคือระยะที่สกรูเคลื่อนที่ไปตามแนวแกนเมื่อหมุนครบหนึ่งรอบ

สำหรับเกลียวเริ่มเดียว ซึ่งเป็นชนิดทั่วไปที่พบในโบลต์ส่วนใหญ่ ระยะพิทช์และระยะวิ่งมีค่าเท่ากัน สำหรับเกลียวหลายเริ่มที่มีร่องเกลียวขนานกันตั้งแต่สองร่องขึ้นไป ระยะวิ่งเท่ากับระยะพิทช์คูณด้วยจำนวนจุดเริ่ม เกลียวสองเริ่มที่มีระยะพิทช์ 1 มม. จะมีระยะวิ่ง 2 มม.

ตัวอย่าง: แปลง TPI เป็นระยะพิทช์

โบลต์ UNC (Unified National Coarse) ขนาดมาตรฐาน 1/4"-20 มี 20 เกลียวต่อนิ้ว

ระยะพิทช์ = 1 ÷ 20 = 0.0500 นิ้ว (1.27 มม.)

โบลต์ UNF (Unified National Fine) ขนาด 3/8"-24 ซึ่งมีเกลียวละเอียดกว่า มี 24 เกลียวต่อนิ้ว

ระยะพิทช์ = 1 ÷ 24 = 0.0417 นิ้ว (1.06 มม.)

ตัวอย่าง: แปลงระยะพิทช์เป็นจำนวนเกลียวต่อหน่วย

โบลต์ M10 มาตรฐานมีระยะพิทช์หยาบ 1.5 มม.

จำนวนเกลียวต่อมม. = 1 ÷ 1.5 = 0.6667

เกลียวละเอียด M8 มีระยะพิทช์ 1.0 มม. ซึ่งให้ค่าเท่ากับ 1 เกลียวต่อมม.

ตัวอย่าง: การแปลงระหว่างระบบ

ระยะพิทช์เมตริก 1.5 มม. แปลงเป็นค่า TPI ระบบอิมพีเรียลได้ดังนี้:

TPI = 25.4 ÷ 1.5 = 16.9

ค่านี้ใกล้เคียงกับจำนวนเกลียวมาตรฐานของระบบอิมพีเรียล แต่ไม่เท่ากัน ซึ่งเป็นเหตุผลหนึ่งที่ทำให้ตัวยึดเมตริกและอิมพีเรียลใช้แทนกันไม่ได้ แม้จะมีเส้นผ่านศูนย์กลางใกล้เคียงกัน

ระยะพิทช์มาตรฐานสำหรับขนาดโบลต์ทั่วไป

ระบบอิมพีเรียล (อนุกรม UNC เกลียวหยาบ):

ระบบเมตริก (อนุกรม ISO เกลียวหยาบ):

วิธีวัดระยะพิทช์ของเกลียว

เกจวัดระยะพิทช์เกลียวเป็นเครื่องมือที่เชื่อถือได้มากที่สุด ประกอบด้วยใบโลหะบางหลายใบ แต่ละใบตัดเป็นระยะพิทช์ต่างกัน และติดตั้งบนด้ามพับได้คล้ายมีดพก ผู้ใช้จะลองทาบใบวัดกับเกลียวจนพบใบที่เข้าร่องได้พอดีโดยไม่มีช่องให้เห็นแสง จากนั้นอ่านค่าระยะพิทช์ที่ประทับไว้บนใบนั้น

หากไม่มีเกจ สามารถวัดระยะพิทช์ด้วยไม้บรรทัดหรือเวอร์เนียร์ได้ ให้วัดระยะครอบคลุมเกลียวครบสิบเกลียว แล้วหารด้วยสิบ การวัดครอบคลุมเกลียวจำนวนมากขึ้นจะลดผลจากความคลาดเคลื่อนเล็กน้อยในการอ่านค่า

ประวัติมาตรฐานเกลียว

ผู้ทำเกลียวสกรูด้วยมือเป็นเวลาหลายศตวรรษก่อนจะมีมาตรฐานใด ๆ ดังนั้นโบลต์จากโรงงานหนึ่งจึงแทบไม่พอดีกับน็อตจากอีกโรงงาน วิศวกรชาวอังกฤษ Joseph Whitworth เสนอมาตรฐานเกลียวระดับชาติฉบับแรกใน 1841 โดยใช้มุมเกลียว 55 องศา ในสหรัฐอเมริกา William Sellers เสนอมาตรฐานคู่แข่งที่ใช้มุม 60 องศาใน 1864 ซึ่งต่อมากลายเป็นพื้นฐานของรูปแบบเกลียว American National

ปัญหาด้านการจัดหาวัสดุในช่วงสงครามผลักดันให้วิศวกรอเมริกัน อังกฤษ และแคนาดารวมมาตรฐานเกลียวระบบนิ้วที่แยกจากกัน ผลลัพธ์คือ Unified Thread Standard ซึ่งตกลงใช้ใน 1948 และยังคงใช้กับตัวยึดระบบนิ้ว เกลียวเมตริกในปัจจุบันกำหนดโดยองค์การระหว่างประเทศว่าด้วยการมาตรฐาน (ISO) โดยใช้มุมเกลียว 60 องศา ซึ่งใกล้เคียงกับมาตรฐานอเมริกัน

คำถามที่พบบ่อย

คำนวณระยะพิทช์ของเกลียวจาก TPI อย่างไร?

หาร 1 ด้วยค่า TPI เกลียวที่มี 20 TPI จะมีระยะพิทช์เท่ากับ 1 ÷ 20 = 0.0500 นิ้ว (1.27 มม.)

ระยะพิทช์ของเกลียวกับ TPI แตกต่างกันอย่างไร?

TPI คือจำนวนเกลียวที่พอดีในหนึ่งนิ้ว ส่วนระยะพิทช์คือระยะระหว่างเกลียวที่อยู่ติดกัน ทั้งสองเป็นส่วนกลับซึ่งกันและกัน: ระยะพิทช์ = 1 ÷ TPI และ TPI = 1 ÷ ระยะพิทช์

ระยะพิทช์เมตริกแปลงเป็น TPI ระบบอิมพีเรียลได้หรือไม่?

ได้ ให้หาร 25.4 ด้วยระยะพิทช์ในหน่วยมิลลิเมตร ระยะพิทช์ 1.5 มม. เท่ากับ 25.4 ÷ 1.5 หรือประมาณ 16.9 TPI

จะวัดระยะพิทช์ของเกลียวโดยไม่มีเกจได้อย่างไร?

ใช้ไม้บรรทัดหรือเวอร์เนียร์วัดระยะครอบคลุมเกลียวครบสิบเกลียว แล้วหารระยะนั้นด้วยสิบเพื่อหาระยะพิทช์

ระยะพิทช์กับระยะวิ่งเป็นการวัดเดียวกันหรือไม่?

เฉพาะในเกลียวเริ่มเดียว ซึ่งเป็นชนิดที่พบมากที่สุด สำหรับเกลียวหลายเริ่ม ระยะวิ่งเท่ากับระยะพิทช์คูณด้วยจำนวนจุดเริ่ม

เหตุใดจึงมีทั้งเกลียวหยาบและเกลียวละเอียด?

เกลียวหยาบซึ่งมีระยะพิทช์ใหญ่กว่าจะขันเข้าและคลายออกได้เร็วกว่า และทนต่อการรูดในวัสดุเนื้ออ่อนได้ดีกว่า เกลียวละเอียดซึ่งมีระยะพิทช์เล็กกว่าจะยึดแน่นกว่าเมื่อมีการสั่นสะเทือน และปรับละเอียดได้มากกว่า แต่มีโอกาสขันคร่อมเกลียวได้ง่ายกว่า

เอกสารอ้างอิง

1. สมาคมวิศวกรเครื่องกลแห่งอเมริกา (2003). ASME B1.1: เกลียวสกรูระบบนิ้วแบบ Unified (รูปแบบเกลียว UN และ UNR)
2. องค์การระหว่างประเทศว่าด้วยการมาตรฐาน (1998). ISO 68–1: เกลียวสกรูใช้งานทั่วไปของ ISO — รูปแบบพื้นฐาน — เกลียวสกรูเมตริก
3. Oberg, E., Jones, F. D., Horton, H. L., และ Ryffel, H. H. (2016). Machinery's Handbook (ฉบับที่ 30). Industrial Press
4. สถาบันมาตรฐานและเทคโนโลยีแห่งชาติ. SP 811: คู่มือการใช้ระบบหน่วยระหว่างประเทศ