Calculadora de Pas de Rosca

Introducció

La Calculadora de Pas de Rosca és una eina essencial per a enginyers, maquinistes i aficionats al bricolatge que treballen amb fixacions i components roscats. El pas de rosca representa la distància entre fils adjacents, mesurada de cresta a cresta, i és un paràmetre crític per determinar la compatibilitat i funcionalitat de les connexions roscades. Aquesta calculadora et permet convertir fàcilment entre fils per polzada (TPI) o fils per mil·límetre i el corresponent pas de rosca, proporcionant mesures precises tant per a sistemes de rosca imperials com mètrics.

Ja sigui que treballis en un projecte d'enginyeria de precisió, reparant maquinària, o simplement intentant identificar el fixador de reemplaçament correcte, entendre el pas de rosca és crucial. La nostra calculadora simplifica aquest procés, eliminant la necessitat de càlculs manuals complexos i reduint el risc d'errors de mesura que podrien conduir a ajustos incorrectes o fallades de components.

Entendre el Pas de Rosca

El pas de rosca és la distància lineal entre les crestes (o arrels) de fils adjacents mesurada paral·lelament a l'eix de la rosca. Essencialment, és el recíproc de la densitat de fils, que s'expressa com a fils per polzada (TPI) en sistemes imperials o fils per mil·límetre en sistemes mètrics.

Sistemes de Rosca Imperials vs. Mètrics

En el sistema imperial, els fils es solen especificar pel seu diàmetre i el nombre de fils per polzada (TPI). Per exemple, un cargol de 1/4"-20 té un diàmetre de 1/4 polzada amb 20 fils per polzada.

En el sistema mètric, els fils es especificen pel seu diàmetre i el pas en mil·límetres. Per exemple, un cargol M6×1.0 té un diàmetre de 6 mm amb un pas de 1.0 mm.

La relació entre aquestes mesures és senzilla:

• Imperial: Pas (polzades) = 1 ÷ Fils per polzada
• Mètric: Pas (mm) = 1 ÷ Fils per mil·límetre

Pas de Rosca vs. Avanç de Rosca

És important distingir entre el pas de rosca i l'avanç de rosca:

• Pas de rosca és la distància entre les crestes de fils adjacents.
• Avanç de rosca és la distància lineal que el cargol avança en una revolució completa.

Per a fils de simple inici (el tipus més comú), el pas i l'avanç són idèntics. No obstant això, per a fils de múltiples inici, l'avanç és igual al pas multiplicat pel nombre d'inicis.

Fórmula de Càlcul del Pas de Rosca

La relació matemàtica entre el pas de rosca i els fils per unitat de longitud es basa en una senzilla relació inversa:

Fórmula Bàsica

$\text{Pas} = \frac{1}{\text{Fils per Unit}}$

$\text{Fils per Unit} = \frac{1}{\text{Pas}}$

Sistema Imperial (Polzades)

Per a fils imperials, la fórmula es converteix en:

$\text{Pas (polzades)} = \frac{1}{\text{Fils per Polzada (TPI)}}$

Per exemple, un fil amb 20 TPI té un pas de:

$\text{Pas} = \frac{1}{20} = 0.050 \text{ polzades}$

Sistema Mètric (Mil·límetres)

Per a fils mètrics, la fórmula és:

$\text{Pas (mm)} = \frac{1}{\text{Fils per mm}}$

Per exemple, un fil amb 0.5 fils per mm té un pas de:

$\text{Pas} = \frac{1}{0.5} = 2 \text{ mm}$

Com Utilitzar la Calculadora de Pas de Rosca

La nostra Calculadora de Pas de Rosca està dissenyada per ser intuïtiva i fàcil d'utilitzar, permetent-te determinar ràpidament el pas de rosca o els fils per unitat en funció de les teves entrades.

Guia Pas a Pas

1. Selecciona el teu sistema d'unitats:

   • Tria "Imperial" per a mesures en polzades
   • Tria "Mètric" per a mesures en mil·límetres

2. Introdueix els valors coneguts:

   • Si coneixes els fils per unitat (TPI o fils per mm), introdueix aquest valor per calcular el pas
   • Si coneixes el pas, introdueix aquest valor per calcular els fils per unitat
   • Opcionalment, introdueix el diàmetre del fil per a referència i visualització

3. Veure els resultats:

   • La calculadora calcula automàticament el valor corresponent
   • El resultat es mostra amb la precisió adequada
   • Es mostra una representació visual del fil basada en les teves entrades

4. Copia els resultats (opcional):

   • Fes clic al botó "Copia" per copiar el resultat al teu porta-retalls per a ús en altres aplicacions

Consells per a Mesures Precises

• Per a fils imperials, el TPI s'expressa normalment com un nombre enter (per exemple, 20, 24, 32)
• Per a fils mètrics, el pas s'expressa normalment en mil·límetres amb un decimal (per exemple, 1.0 mm, 1.5 mm, 0.5 mm)
• Quan mesuris fils existents, utilitza un calibrador de pas de rosca per obtenir els resultats més precisos
• Per a fils molt fins, considera utilitzar un microscopi o una lupa per comptar fils amb precisió

Exemple Pràctics

Exemple 1: Fil Imperial (UNC 1/4"-20)

Un cargol UNC (Unified National Coarse) de 1/4 polzada té 20 fils per polzada.

• Entrada: 20 fils per polzada (TPI)
• Càlcul: Pas = 1 ÷ 20 = 0.050 polzades
• Resultat: El pas de rosca és de 0.050 polzades

Exemple 2: Fil Mètric (M10×1.5)

Un fil M10 de rosca gruixuda té un pas de 1.5 mm.

• Entrada: 1.5 mm de pas
• Càlcul: Fils per mm = 1 ÷ 1.5 = 0.667 fils per mm
• Resultat: Hi ha 0.667 fils per mil·límetre

Exemple 3: Fil Imperial Fi (UNF 3/8"-24)

Un cargol UNF (Unified National Fine) de 3/8 polzada té 24 fils per polzada.

• Entrada: 24 fils per polzada (TPI)
• Càlcul: Pas = 1 ÷ 24 = 0.0417 polzades
• Resultat: El pas de rosca és de 0.0417 polzades

Exemple 4: Fil Mètric Fi (M8×1.0)

Un fil M8 fi té un pas de 1.0 mm.

• Entrada: 1.0 mm de pas
• Càlcul: Fils per mm = 1 ÷ 1.0 = 1 fil per mm
• Resultat: Hi ha 1 fil per mil·límetre

Exemple de Codi per a Càlculs de Pas de Rosca

Aquí hi ha exemples de com calcular el pas de rosca en diversos llenguatges de programació:

1// Funció JavaScript per calcular el pas de rosca a partir dels fils per unitat
2function calculatePitch(threadsPerUnit) {
3  if (threadsPerUnit <= 0) {
4    return 0;
5  }
6  return 1 / threadsPerUnit;
7}
8
9// Funció JavaScript per calcular els fils per unitat a partir del pas
10function calculateThreadsPerUnit(pitch) {
11  if (pitch <= 0) {
12    return 0;
13  }
14  return 1 / pitch;
15}
16
17// Exemple d'ús
18const tpi = 20;
19const pitch = calculatePitch(tpi);
20console.log(`Un fil amb ${tpi} TPI té un pas de ${pitch.toFixed(4)} polzades`);
21

1# Funcions Python per a càlculs de pas de rosca
2
3def calculate_pitch(threads_per_unit):
4    """Calcular el pas de rosca a partir dels fils per unitat"""
5    if threads_per_unit <= 0:
6        return 0
7    return 1 / threads_per_unit
8
9def calculate_threads_per_unit(pitch):
10    """Calcular els fils per unitat a partir del pas"""
11    if pitch <= 0:
12        return 0
13    return 1 / pitch
14
15# Exemple d'ús
16tpi = 20
17pitch = calculate_pitch(tpi)
18print(f"Un fil amb {tpi} TPI té un pas de {pitch:.4f} polzades")
19
20metric_pitch = 1.5  # mm
21threads_per_mm = calculate_threads_per_unit(metric_pitch)
22print(f"Un fil amb {metric_pitch}mm de pas té {threads_per_mm:.4f} fils per mm")
23

1' Fórmula d'Excel per calcular el pas a partir dels fils per polzada
2=IF(A1<=0,0,1/A1)
3
4' Fórmula d'Excel per calcular els fils per polzada a partir del pas
5=IF(B1<=0,0,1/B1)
6
7' On A1 conté el valor dels fils per polzada
8' i B1 conté el valor del pas
9

1// Mètodes Java per a càlculs de pas de rosca
2public class ThreadCalculator {
3    public static double calculatePitch(double threadsPerUnit) {
4        if (threadsPerUnit <= 0) {
5            return 0;
6        }
7        return 1 / threadsPerUnit;
8    }
9    
10    public static double calculateThreadsPerUnit(double pitch) {
11        if (pitch <= 0) {
12            return 0;
13        }
14        return 1 / pitch;
15    }
16    
17    public static void main(String[] args) {
18        double tpi = 20;
19        double pitch = calculatePitch(tpi);
20        System.out.printf("Un fil amb %.0f TPI té un pas de %.4f polzades%n", tpi, pitch);
21        
22        double metricPitch = 1.5; // mm
23        double threadsPerMm = calculateThreadsPerUnit(metricPitch);
24        System.out.printf("Un fil amb %.1fmm de pas té %.4f fils per mm%n", 
25                          metricPitch, threadsPerMm);
26    }
27}
28

1#include <iostream>
2#include <iomanip>
3
4// Funcions C++ per a càlculs de pas de rosca
5double calculatePitch(double threadsPerUnit) {
6    if (threadsPerUnit <= 0) {
7        return 0;
8    }
9    return 1 / threadsPerUnit;
10}
11
12double calculateThreadsPerUnit(double pitch) {
13    if (pitch <= 0) {
14        return 0;
15    }
16    return 1 / pitch;
17}
18
19int main() {
20    double tpi = 20;
21    double pitch = calculatePitch(tpi);
22    std::cout << "Un fil amb " << tpi << " TPI té un pas de " 
23              << std::fixed << std::setprecision(4) << pitch << " polzades" << std::endl;
24    
25    double metricPitch = 1.5; // mm
26    double threadsPerMm = calculateThreadsPerUnit(metricPitch);
27    std::cout << "Un fil amb " << metricPitch << "mm de pas té " 
28              << std::fixed << std::setprecision(4) << threadsPerMm << " fils per mm" << std::endl;
29    
30    return 0;
31}
32

Casos d'Ús per a Càlculs de Pas de Rosca

Els càlculs de pas de rosca són essencials en diversos camps i aplicacions:

Fabricació i Enginyeria

• Mecanitzat de precisió: Assegurar especificacions de rosca correctes per a peces que han de coincidir
• Control de qualitat: Verificar que les roscades fabricades compleixin les especificacions de disseny
• Enginyeria inversa: Determinar les especificacions de components roscats existents
• Programació CNC: Configurar màquines per tallar roscades amb el pas correcte

Reparacions Mecàniques i Manteniment

• Reemplaçament de fixadors: Identificar els cargols, perns o femelles de reemplaçament correctes
• Reparació de roscades: Determinar la mida adequada de l'escudell o el fil per a la restauració de roscades
• Manteniment d'equips: Assegurar connexions roscades compatibles durant les reparacions
• Treball automotiu: Treballar amb components roscats tant mètrics com imperials

Projectes de Bricolatge i Domicili

• Muntatge de mobles: Identificar els fixadors correctes per a l'assemblatge
• Reparacions de fontaneria: Treballar amb especificacions de rosca de canonades estàndard
• Selecció de maquinari: Escollir els cargols adequats per a diversos materials i aplicacions
• Impressió 3D: Dissenyar components roscats amb les claredats adequades

Aplicacions Científiques i Mèdiques

• Equipament de laboratori: Assegurar la compatibilitat entre components roscats
• Instruments òptics: Treballar amb roscades de pas fi per a ajustaments precisos
• Dispositius mèdics: Fabricar components amb requisits de rosca especialitzats
• Aeroespacial: Complir especificacions estrictes per a connexions roscades crítiques

Alternatives als Càlculs de Pas de Rosca

Si bé el pas de rosca és una mesura fonamental, hi ha enfocaments alternatius per especificar i treballar amb roscades:

1. Sistemes de designació de rosca: Utilitzar designacions de rosca estàndard (per exemple, UNC, UNF, M10×1.5) en lloc de calcular el pas directament
2. Gauges de rosca: Utilitzar gauges físics per coincidir amb fils existents en lloc de mesurar i calcular
3. Taules d'identificació de rosca: Referenciar taules estàndard per identificar especificacions de rosca comunes
4. Analitzadors de rosca digitals: Utilitzar eines especialitzades que mesuren i identifiquen automàticament paràmetres de rosca

Història dels Estàndards i Mesures de Rosca

El desenvolupament de sistemes de rosca estàndarditzats ha estat crucial per al progrés industrial, permetent peces intercanviables i comerç global.

Desenvolupaments Temprans

El concepte de roscades data de civilitzacions antigues, amb evidències de cargols de fusta utilitzats en premses d'olives i vi a Grècia ja al segle III aC. No obstant això, aquestes primeres roscades no eren estàndarditzades i eren típicament fabricades a mida per a cada aplicació.

El primer intent d'estandardització de roscades va ser realitzat pelenginyer britànic Sir Joseph Whitworth el 1841. El sistema de rosca Whitworth es va convertir en el primer sistema de rosca nacionalment estandarditzat, amb un angle de rosca de 55 graus i passos estandarditzats per a diversos diàmetres.

Estàndards Moderns de Rosca

Als Estats Units, William Sellers va proposar un sistema competidor el 1864, amb un angle de rosca de 60 graus, que eventualment va evolucionar fins al Estàndard Nacional Americà. Durant la Segona Guerra Mundial, la necessitat d'intercanviabilitat entre components roscats americans i britànics va portar al desenvolupament de l'Estàndard de Rosca Unificat (UTS), que encara s'utilitza avui dia.

El sistema de rosca mètric, ara governat per l'ISO (Organització Internacional de Normalització), es va desenvolupar a Europa i s'ha convertit en l'estàndard global per a la majoria d'aplicacions. La rosca mètrica ISO presenta un angle de rosca de 60 graus i passos estandarditzats basats en el sistema mètric.

Tecnologies de Mesura

Les primeres mesures de pas de rosca es basaven en el recompte manual i eines simples. El calibrador de pas de rosca, una eina semblant a un raspall amb múltiples fulles de diferents passos, es va desenvolupar a finals del segle XIX i continua en ús avui dia.

Les tecnologies de mesura modernes inclouen:

• Comparadors òptics digitals
• Sistemes d'escaneig làser
• Sistemes de visió per ordinador
• Màquines de mesura de coordenades (CMM)

Aquestes eines avançades permeten una mesura precisa dels paràmetres de rosca, incloent-hi el pas, el diàmetre major, el diàmetre menor i l'angle de rosca.

Tècniques de Mesura del Pas de Rosca

Mesurar amb precisió el pas de rosca és crucial per a la identificació i especificació adequades. Aquí hi ha diversos mètodes utilitzats per professionals:

Utilitzant un Calibrador de Pas de Rosca

1. Neteja el component roscat per eliminar brutícia o residus
2. Col·loca el calibrador contra les roscades, provant diferents fulles fins que una s'adapti perfectament
3. Llegeix el valor del pas marcat a la fulla coincident
4. Per a calibradors imperials, el valor representa fils per polzada
5. Per a calibradors mètrics, el valor representa el pas en mil·límetres

Utilitzant un Caliper o Regla

1. Mesura la distància coberta per un nombre conegut de roscades
2. Compta el nombre de fils complets en aquella distància
3. Divideix la distància pel nombre de fils per obtenir el pas
4. Per a una major precisió, mesura a través de múltiples fils i divideix pel nombre de fils

Utilitzant un Micròmetre de Rosca

1. Col·loca el component roscat entre l'anvil i el fus
2. Ajusta fins que el micròmetre contacti amb les crestes de la rosca
3. Llegeix la mesura i compara amb les especificacions estàndard de rosca
4. Utilitza taules de pas de rosca per identificar la rosca estàndard

Utilitzant Imatge Digital

1. Captura una imatge d'alta resolució del perfil de la rosca
2. Utilitza programari per mesurar la distància entre les crestes de rosca
3. Calcula el pas mitjà a partir de múltiples mesures
4. Compara els resultats amb les especificacions estàndard

FAQ: Calculadora de Pas de Rosca

Què és el pas de rosca?

El pas de rosca és la distància entre les crestes (o arrels) de fils adjacents mesurada paral·lelament a l'eix de la rosca. Representa quina tan estretament espaiats estan els fils i normalment es mesura en polzades per a fils imperials o mil·límetres per a fils mètrics.

Com puc calcular el pas de rosca a partir dels fils per polzada (TPI)?

Per calcular el pas de rosca a partir dels fils per polzada, utilitza la fórmula: Pas (polzades) = 1 ÷ TPI. Per exemple, si un fil té 20 TPI, el seu pas és 1 ÷ 20 = 0.050 polzades.

Quina és la diferència entre el pas de rosca mètric i imperial?

El pas de rosca mètric es mesura directament en mil·límetres entre fils adjacents, mentre que el pas de rosca imperial s'especifica normalment com a fils per polzada (TPI). Per exemple, un fil mètric M6×1 té un pas de 1 mm, mentre que un fil imperial de 1/4"-20 té 20 fils per polzada (0.050" de pas).

Com puc identificar el pas de rosca d'un fixador existent?

Pots identificar el pas de rosca utilitzant un calibrador de pas de rosca, que té múltiples fulles amb diferents perfils de rosca. Simplement coincideix el calibrador amb el teu fixador fins que trobis un ajust perfecte. Alternativament, pots mesurar la distància coberta per diversos fils i dividir pel nombre de fils.

Quina és la relació entre el pas de rosca i l'angle de rosca?

El pas de rosca i l'angle de rosca són paràmetres independents. L'angle de rosca (normalment 60° per a la majoria de les roscades estàndard) defineix la forma del perfil de la rosca, mentre que el pas defineix l'espai entre fils. Tots dos paràmetres són importants per assegurar un ajustament i funció adequats.

Pot el pas de rosca ser zero o negatiu?

Teòricament, el pas de rosca no pot ser zero o negatiu, ja que això resultaria en una geometria de rosca físicament impossible. Un pas zero significaria fils infinits per unitat de longitud, i un pas negatiu implicaria fils que es mouen enrere, cosa que no té sentit pràctic per a roscades estàndard.

Com afecta el pas de rosca la força d'una connexió roscada?

En general, els fils més fins (pas més petit) proporcionen una major resistència a la tracció i una millor resistència a la vibració degut a l'augment del diàmetre menor i una major implicació de rosca. No obstant això, els fils més gruixuts (pas més gran) són més fàcils d'assemblar, menys propensos a creuar-se i són millors per a aplicacions en entorns bruts.

Quin és el pas de rosca estàndard per a mides de fixadors comuns?

Els passos de rosca imperials comuns inclouen:

• 1/4" UNC: 20 TPI (0.050" de pas)
• 5/16" UNC: 18 TPI (0.056" de pas)
• 3/8" UNC: 16 TPI (0.063" de pas)
• 1/2" UNC: 13 TPI (0.077" de pas)

Els passos de rosca mètrics comuns inclouen:

• M6: 1.0 mm de pas
• M8: 1.25 mm de pas
• M10: 1.5 mm de pas
• M12: 1.75 mm de pas

Com puc convertir entre el pas de rosca mètric i imperial?

Per convertir de mètric a imperial:

• Pas mètric (mm) = 25.4 ÷ TPI

Per convertir de mètric a imperial:

• TPI = 25.4 ÷ Pas mètric (mm)

Quina és la diferència entre el pas i l'avanç en fils de múltiples inici?

En fils de simple inici, el pas i l'avanç són idèntics. En fils de múltiples inici, l'avanç (distància avançada en una revolució) és igual al pas multiplicat pel nombre d'inicis. Per exemple, un fil de doble inici amb un pas de 1 mm té un avanç de 2 mm.

Referències

1. American Society of Mechanical Engineers. (2009). ASME B1.1-2003: Unified Inch Screw Threads (UN and UNR Thread Form).

2. International Organization for Standardization. (2010). ISO 68-1:1998: ISO general purpose screw threads — Basic profile — Metric screw threads.

3. Oberg, E., Jones, F. D., Horton, H. L., & Ryffel, H. H. (2016). Machinery's Handbook (30a ed.). Industrial Press.

4. Bickford, J. H. (2007). Introduction to the Design and Behavior of Bolted Joints (4a ed.). CRC Press.

5. British Standards Institution. (2013). BS 3643-1:2007: ISO metric screw threads. Principles and basic data.

6. Deutsches Institut für Normung. (2015). DIN 13-1: ISO general purpose metric screw threads — Part 1: Nominal sizes for coarse pitch threads.

7. Society of Automotive Engineers. (2014). SAE J1199: Mechanical and Material Requirements for Metric Externally Threaded Fasteners.

8. Machinery's Handbook. (2020). Thread Systems and Designations. Recuperat de https://www.engineersedge.com/thread_pitch.htm

Prova la nostra Calculadora de Pas de Rosca avui per determinar ràpidament i amb precisió les especificacions de rosca per als teus projectes d'enginyeria, fabricació o bricolatge!