ユニファイねじ規格

ユニファイねじ規格( UTS ) は、米国およびカナダで一般的に使用されるねじ山の標準的なねじ山形状とシリーズ、および許容差、公差、および指定を定義します。これは、これらの国で使用されるボルト、ナット、およびその他のさまざまなねじ付きファスナーの主な規格です。ISOメートルねじと同じ 60° プロファイルですが、各 UTS ねじ山の特性寸法 (外径とピッチ) は、ミリメートル値ではなくインチ分数として選択されています。UTS は現在、米国の ASME / ANSIによって管理されています。

シリーズの各ねじは、外径D _majとピッチPによって特徴付けられます。UTS ねじは、対称的な V 字型のねじで構成されています。ねじ軸を含むどの平面でも、V の側面は互いに 60° の角度を持ちます。V 字型の高さHの最も外側の1 ⁄ 8と最も内側の1 ⁄ 4 は、プロファイルから切り取られます。

主径D _{maj は}、ねじ山の外側の端から測定されたねじの直径です。副径D _min (ルート径とも呼ばれます) は、ねじ山の内側の端から測定されたねじの直径です。主径は、ねじ山のない部分の直径であるシャンク径と若干異なる場合があります。直径は、おおよそインチの分数で示される場合があります (例: #6 ねじの主径は 0.1380 インチで、およそ9 ⁄ 64インチ = 0.140625 インチ)。

ピッチP は、ねじ山の山頂間の距離です。UTS ねじ (一条ねじ) の場合、ピッチP はリード (ねじが 360° 回転する間に進む軸方向の距離) に等しくなります。UTS ねじでは通常、ピッチ パラメータは使用されません。代わりに、ピッチの 逆数であるインチあたりのねじ数(TPI)と呼ばれるパラメータが使用されます。

高さHとピッチPの関係は、次の式で求められます。ここで、はねじの内角の半分、この場合は30度です。^[1]${\displaystyle \theta}$

$${\displaystyle H={\frac {1}{2\tan \theta }}\cdot P={\frac {\sqrt {3}}{2}}\cdot P\approx 0.866025\cdot P}$$

または

$${\displaystyle P=2\tan \theta \cdot H={\frac {2}{\sqrt {3}}}\cdot H\approx 1.154701\cdot H.}$$

外ねじ（ボルトなど）では、主径D _majと副径D _minによってねじの最大寸法が定義されます。つまり、外ねじは D maj で平らに終わる必要がありますが、副径_D min より下は丸くすることができます。_逆に、内ねじ（ナットなど）では、主径と副径が最小寸法であるため、ねじ山のプロファイルはD _{minで平らに終わる必要がありますが、} D _majより下は丸くすることができます。これらの規定は、干渉を防ぐためのものです。

短径D _minと有効ピッチ径D _{p は}、長径とピッチから次のように求められます。

$${\displaystyle {\begin{aligned}D_{\text{min}}&=D_{\text{maj}}-2\cdot {\frac {5}{8}}\cdot H=D_{\text{maj}}-{\frac {5{\sqrt {3}}}{8}}\cdot P\approx D_{\text{maj}}-1.082532\cdot P\\D_{\text{p}}&=D_{\text{maj}}-2\cdot {\frac {3}{8}}\cdot H=D_{\text{maj}}-{\frac {3{\sqrt {3}}}{8}}\cdot P\approx D_{\text{maj}}-0.649519\cdot P.\end{aligned}}}$$

UTSねじの標準的な指定は、ねじの公称（主）直径を示す数字と、それに続くインチあたりのねじ山数で測定されたピッチです。直径が⁠より小さい場合、1/4インチの場合、直径は規格で定義された整数で示されます。その他の直径の場合は、インチの数字が示されます。

直径とピッチの組み合わせが粗目、細目、極細目シリーズの場合、この数字のペアの後にオプションで UNC、UNF、または UNEF (Unified) の文字が続き、許容差クラスが続く場合もあります。

例: #6-32 UNC 2B (外径: 0.1380 インチ、ピッチ: 32 tpi)

0 以上の番号のネジのメジャー径を計算するには、次の式を使用します:メジャー径=ネジ番号 × 0.013 インチ + 0.060 インチ。たとえば、#10 ネジのメジャー径は、10 × 0.013 インチ + 0.060 インチ = 0.190 インチです。"00" サイズのネジのメジャー径を計算するには、余分なゼロの数を数え、この数値に 0.013 インチを掛けて、0.060 インチから引きます。たとえば、#0000 ネジのメジャー径は、0.060 インチ - (3 × 0.013 インチ) = 0.060 インチ - 0.039 インチ = 0.021 インチです。

機械ねじの番号シリーズは、#00-90（0.047 インチ = 0.060 インチ − 0.013 インチ）および #000-120（0.034 インチ = 0.060 インチ − 2 × 0.013 インチ）のねじを含むように下位に拡張されました。^[3]ただし、#0 より小さいねじの主な規格は、ANSI/ASME 規格 B1.10 統一ミニチュアねじです。これは、0.30 UNM から 1.40 UNM までのミリメートル単位の主要直径にちなんで名付けられた一連のメートルねじを定義します。推奨サイズは 0.3、0.4、0.5、0.6、0.8、1.0、および 1.2 mm で、その間の中間のサイズも定義されています。^{[2] : 1861} 標準ねじピッチは約⁠1/4⁠ 長径の⁠。ねじ山の形状は、短径を大きくし、ねじやタップの強度を高めるためにわずかに変更されています。長径は依然として⁠以内まで延びています。1/8⁠理論上の鋭いVのHですが、ねじ山の総深さは⁠より4%減少します。5/8⁠ H = ⁠5/8⁠  cos(30°)  P ≈ 0.541 Pから 0.52 P。^{[2] : 1858–1859}これにより、短径でカットオフされる理論上の鋭いV の量が0.25 Hから10%増加します。⁠7/8⁠ − ⁠0.52/30°のcos⁠ ≈ 0.27456 H .

かつては機械ネジの番号シリーズには奇数が多く、#16 以上にまで達していました。19 世紀後半から 20 世紀初頭にかけての標準化の取り組みにより、サイズの範囲が大幅に縮小されました。現在では、#14 より大きい機械ネジや、#1、#3、#5 以外の奇数サイズの機械ネジはあまり見かけなくなりました。#14 と #16 のネジもまだ販売されていますが、#0 から #12 のサイズほど一般的ではありません。^{[引用が必要]}

時には「特別な」直径とピッチの組み合わせ (UNS) が使用され、たとえば 0.619 インチ (15.7 mm) の主径で 1 インチあたり 20 のねじ山があります。UNS ねじはボルトにはほとんど使用されず、ナット、タップ穴、ねじ山付き外径に使用されます。このため、UNS タップは簡単に入手できます。^{[4] [5]}ほとんどの UNS ねじは、対応する UNF または UNEF 規格よりも 1 インチあたりのねじ山数が多いため、入手可能なねじの中で最も強度が高いことがよくあります。^[6]このため、工作機械のスピンドル^[7]や自動車のスピンドルなど、高応力が発生する用途でよく使用されます。^[8]

ねじ山ゲージング システムは、ねじ製品のねじ山の寸法の許容性を確立するために検査する必要があるねじ山の特性のリストと、それらの特性を検査するときに使用するゲージで構成されます。

現在、UTS のこの計測は以下によって制御されています。

ASME/ANSI B1.2-1983 ユニファイドインチねじ用ゲージおよびゲージ測定

この規格は、ユニファイインチねじUN[ユニファイ]およびUNR[外ねじのみ]のねじ形状に使用するゲージの必須仕様および寸法を規定し、表1および表2に記載されているねじゲージおよび測定機器の仕様および寸法を網羅しています。各ゲージの基本的な目的と使用方法についても説明しています。

ASME/ANSI B1.3-2007 ねじ山ゲージシステム（許容性）：インチおよびメートルねじ山（UN、UNR、UNJ、M、および MJ）

1. この規格は、外ねじおよび内ねじ製品のユニファイド [UN]、UNR [外ねじのみ]、UNJ [内ねじと外ねじ]、M、および MJ ねじの合否を判断するのに適したねじゲージ システムを示します。ゲージ システムを使用する場合のねじの合否基準を確立します。
2. ねじ山ゲージング システムは、ねじ製品のねじ山の寸法の許容性を確立するために検査する必要があるねじ山の特性のリストと、それらの特性を検査するときに使用するゲージで構成されます。
3. 連邦政府による使用。この規格が国防総省および連邦政府機関によって承認され、連邦規格 H28/20 [FED-STD-H28/20]、連邦サービス用ねじ規格、セクション 20 に組み込まれると、連邦政府によるこの規格の使用は、連邦規格 H28/20 [FED-STD-H28/20] のすべての要件と制限に従うことになります。

これらの規格は、外ねじおよび内ねじ製品のユニファイインチねじ (UN、UNR、UNJ ねじ形状) に使用するゲージの基本的な仕様と寸法を規定しています。また、ねじゲージと測定機器の仕様と寸法も規定しています。各ゲージの基本的な目的と使用方法についても説明しています。また、ゲージング システムを使用する場合のねじの受け入れ基準も規定しています。

製造を容易にし、加工されたねじ部品の互換性を確保するために、分類システムが存在します。ほとんどの (ただし、すべてではありません) ねじ部品は、統一ねじ標準シリーズと呼ばれる分類標準に従って製造されています。このシステムは、組み立てられた部品で使用されるはめあいに類似しています。

• クラス 1 のねじは緩いフィットで、組み立てを容易にしたり、汚れた環境で使用したりすることを目的としています。
• クラス 2 のねじはフリー フィットであり、最も一般的です。一般的な機械工場の能力と機械の使用を考慮して、強度を最大化するように設計されています。
• クラス 3 のねじは中程度のフィットで、依然として非常に一般的であり、高品質の作業でより厳密な許容差が必要な場合に使用されます。
• クラス 4 のねじは、以前はさらに厳しい公差のための密着嵌合を指定していましたが、この分類は現在では廃止されています。
• クラス 5 フィットは干渉ねじであり、回転にはレンチを使用する必要があります。これらは、自動車のスプリング シャックルなどの用途で見られます。

文字の末尾の「A」または「B」は、それぞれねじが外ねじか内ねじかを表します。クラス1A、2A、3Aは外ねじに適用され、クラス1B、2B、3Bは内ねじに適用されます。^[9]

ねじクラスとは、任意のねじのピッチ径の許容範囲を指します。ピッチ径は、上図の Dp で示されています。ピッチ径の測定には、いくつかの方法があります。製造現場で最もよく使用される方法は、ゴー/ノーゴー ゲージを使用する方法です。

• ASME/ANSI B1.1 – 2019 ユニファイインチねじ、UN、UNR、および UNJ ねじ形式
• ASME/ANSI B1.10M – 2004 統一ミニチュアねじ

• リフェル、ヘンリー H.; 他編 (1988)、『機械ハンドブック』（第 23 版）、ニューヨーク：インダストリアル プレス、ISBN 978-0-8311-1200-4。
• シュワラー、アンソニー E. (2004)、トータル オートモーティブ テクノロジー (第 4 版)、Cengage Learning、ISBN 978-1-4018-2476-1。

• 公差付きユニファイねじ
• 統一された粗/細径およびタップドリルのサイズ（米国単位）
• 統一粗/細タップドリルサイズ（米国単位）
• インペリアルとメートル法の締結サイズ変換表
• 国際ねじ規格
• ウィットワース/BSF/AFとメートル法の変換表 2010年5月2日Wayback Machineにアーカイブ
• スパナジョーのサイズ 追加情報とスパナジョーのサイズ表。
• ユニファイねじシリーズ
• ASME B1.1-2003 ユニファイインチねじ (UN および UNR ねじ形式)
• ユニファイインチねじ