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统一螺纹标准（美制螺纹标准）加工参考

统一螺纹标准（UTS）规定了一种标准螺纹形式和其他一系列数据，包括公差、容差和名称，通常多用于美国和加拿大。它和世界其他地方常用的ISO公制螺纹相同，有着60°的牙型角，只是UTS螺纹的主要尺寸（外径和螺距）以英寸为单位，用分数表示，而不是以毫米为单位的整数值。UTS目前由美国机械工程师协会/美国国家标准化组织（ASME/ANSI）管理控制。

一.   标准：ANSI B1.1美国统一螺纹标准
1.   统一螺纹（UN）：1948年11月18日美国、英国和加拿大三国标准机构代表在华盛顿签订了协议，使三国的英制普通螺纹一致，这便是所谓的统一螺纹
2.   统一螺纹的美国标准是ANSI B1.1，英国标准是BS 1580。
二.   统一螺纹牙型
1.   牙型角：60°
2.   牙顶宽度：0.25P；牙底宽度：0.125P；牙底形状呈圆弧形。
三.   统一螺纹直径/螺距系列
1.   统一螺纹直径/螺距组合按螺距分级有3个系列，即粗牙UNC、细牙UNF和特细牙UNEF系列；不变螺距有8个系列，即4UN、6UN、8UN、12UN、16UN、20UN、28UN和32UN系列。
四.   统一螺纹的选择及应用
1.   UNC粗牙螺纹系列   该系列通常在批量生产的螺栓、螺钉、螺母和其它一般工程上采用。低搞拉强度的材料，如铸件、低碳钢和其它软材料上加工的内螺纹应采用粗牙螺纹，以使内螺纹获得最佳的脱扣强度。UNC螺纹适用于要求快速拆或有可能产生腐蚀和轻微损伤的部位。
2.   UNF细牙螺纹系列   该系列适用于不宜采用粗牙螺纹的螺栓、螺钉、螺母和其它应用场合。UNF外螺纹具有比粗牙螺纹大的抗拉应力面积。当要求外螺纹和相配内螺纹的脱扣强度等于或高于外螺纹零件的抗拉承载能力时，宜采用细牙螺纹。细牙螺纹还适用于短旋合长度、小螺纹升角或壁厚要求细牙螺距的场合。若外螺纹的最大强度没有要求，则细牙螺纹也可用于低强度材料上加工的内螺纹，但必须选择合适的旋合长度，以满足上述脱扣强度要求。
尺寸小于和等于1英寸的细牙螺纹适用于螺栓、螺钉、螺母和其它螺纹紧固件。尺寸大于1英寸，细牙螺纹不适用，除非内外螺纹的材料相同。
3.   UNEF超细牙螺纹系列   该系列适用于薄壁管、薄螺母、短套筒或短接头等要求短旋合长度和更小螺距的场合。一般来说，它也适用于上面对细牙螺纹规定的几种情况。
4.   UN不变螺距系列   每英寸4、6、8、12、16、20、28和32牙的各种不变螺距系列为UNC、UNF和UNEF系列无法满足的特殊设计要求提供了范围很广的直径/螺距组合。不变螺距系列用于多次装拆的零件或利于重新翻修螺纹的零件。从不变螺距系列中选择螺纹时，应尽可能优先选择表列的8、12或16牙系列。
5.   高温高强度使用场合   对这些使用场合，尺寸为0.25~1英寸的螺纹建议采用粗牙螺纹系列，而尺寸大于1英寸的，最好采用8牙系列。
五.   统一螺纹的螺纹等级、标记方法及极限尺寸
1.   等级：统一螺纹规定了六个不同的等级，即1A、2A、3A（外螺纹）和1B、2B、3B级（内螺纹）。其中尾标A和B分别指外螺纹和内螺纹。
2.   1A和1B级螺纹是针对武器装备和某些特殊使用要求规定的，即要求简便迅速装配或螺纹有轻微损伤和污迹也能装配的场合可以采用这种螺纹。
3.   2A和2B级螺纹是一般用途的螺栓、螺钉、螺母和类似的螺纹紧固件上最常用的标准螺纹。
4.   3A和3B级螺纹用于螺纹配合的松紧度和导程、半角的精度要求较高的场合。3A和3B级螺纹只有用高精度的设备、有效的测量和检测手段才能获得。
5.   标记示例：
1-12 UNF-A（1英寸12牙，A表示外螺纹，B表示内螺纹）。

基本齿廓
在本系列螺纹中，每个螺纹由大径Dmaj和螺距P规定。UTS螺纹包括一个对称的V形螺纹。在螺纹轴线的平面上，V形两边形成60°的夹角，V形高度为H，其最上的0.125和最下的0.25被切掉。
螺距P指两个螺纹顶端之间的距离。UTS螺纹为单线螺纹，螺距等于导程（螺纹每360°的轴向距离）。UTS螺纹通常不用螺距这一参数，而用每英寸的牙数（TPI），它与螺距互为倒数。高度H和螺距P关系如下：

在外螺纹中（如螺栓），大直径Dmaj和小直径Dmin规定了螺纹的最大尺寸。这也就是说，外螺纹直径最大为Dmaj，但最小直径可小于小径Dmin。相反，在内螺纹中（如螺母），大径和小径为最小尺寸，因此螺纹最小尺寸为Dmin,但最大尺寸可大于Dmaj。
小径Dmin和有效中径Dp是通过大径和螺距得来的，见下式：

名称

UTS螺纹的标准名称由一个表示螺纹公称直径（大径）的数字，后跟每英寸的牙数表示。对直径小于1/4英寸的，标准中规定用一个整数表示。所有其他直径均以英寸表示。
这组数字后可跟字母UNC、UNF或UNEF，分别表示“粗螺纹”、“细螺纹”或“超细螺纹”，或者也可跟公差级别。
例：
6-32 UNC 2B （大径：0.1380英寸，螺距：32牙/英寸）
常用尺寸
大径（in）
圈/英寸
大径（mm）
丝锥
粗UNC
细UNF
超细（UNEF
粗
细
超细

这些数字大致遵循一个对数级数，每增加一个螺纹尺寸，其螺纹抗拉强度约增加一倍。
规格大于等于0#的螺纹，可用下列公式计算其大径：大径=螺纹#×0.013＂+0.060＂。例如，规格为10的计算方法为：#10×0.013＂+0.060＂=0.190＂大径。
统一微型螺纹系列用于直径为0.3～1.4mm（0.0118～0.0551in）的紧固件上，其规定见美国国家标准化组织（ANSI）标准B1.10。它们用于手表、仪器和小型机械，与按ISO标准68制造的螺纹可以互换。这些螺纹型号用多个零表示，如#000。小于0#的螺纹大径计算公式为：大径=零型号×0.013＂-0.060＂，其中“零型号”指第一个零后面的零的个数。因此#00螺纹直径为0.047＂,#000直径为0.034＂等。
机械螺纹系列以前曾包含奇数，并达16#或以上。19世纪末20世纪初将其标准化，螺纹型号的范围大大缩小。现在大于14#的机械螺纹或除1#、3#、5#外的奇数型号都比较少见。尽管仍然可见到14#和16#螺纹，但它们不如0#到12#螺纹更常见。
有时要用特殊直径和螺距的螺纹（UNS），例如大径为0.619英寸(15.7mm)，20牙/英寸。UNS螺纹很少用于螺栓，而用于螺母、丝孔和其他螺纹外径上。UNS丝锥可容易买到。大多数UNS螺纹每英寸牙数要多于其相应的UNF或UNEF标准，它们通常是可买到的强度最高的螺纹，因此常用在需要高应力的地方，如机械刀轴或自动推进轴。
测量
一个螺纹测量体系包括一系列螺纹关键数据和用于检测这些数据的量规，确定一个带螺纹的产品是否合格必需对这些关键数据进行检测。
目前， UTS的测量通过下列标准进行控制：
■ ASME/ANSI B1.2-1983统一螺纹量规和测量（英寸）
■ ASME/ANSI B1.3M-1992螺纹测量体系尺寸合格标准（英寸米制螺纹）
这些标准为内外螺纹产品上的统一英寸螺纹（（UN、UNR、UNJ螺纹）提供了必要的测量规格和尺寸，包括量规和测量设备的规格和尺寸，并描述了每种量规的基本目的和用途，而且建立了一个测量体系的螺纹合格标准。
公差级别
对螺纹进行分级是为了制造方便以及螺纹结构的可互换性。大多数螺纹（不是所有）都属于一个级别标准，称为统一螺纹标准系列。这个体系和组装件的配合类似。
1A、2A、3A级别用于外螺纹，1B、2B、3B级别用于内螺纹。
1级螺纹较松，方便组装或用于较脏的环境中。
2级螺纹最常见，他们设计时考虑到典型的机加车间能力和加工惯例使强度最大化。
3级螺纹公差较小。
螺纹级别指螺纹中径的可接受范围。螺纹中径在上图中用Dp表示，有几种测量方法，生产中最常用的方法是使用过规和不过规。

加工中心攻美制螺纹的进给量和转速：

进给量的值=转速*螺距
螺距=25.4/牙数。
比如1 1/2-12UNF-2A 转速是150转
进给量 =150*（25.4/12)=317.5

名称
标注方式
说明
公制螺纹(MM牙)
牙深=0.6495*牙距P
(牙角60度)
内牙孔径=
公称直径-1.0825*P
M20x2.5-6H/7g
(右手)-(单头螺纹)公制粗牙)
(公称直径20mm) (牙距2.5mm)
(内螺纹配合等级6H)
(外螺纹配合等级7g)
左-双头-M20x1.5
(左手)-(双头螺纹)-(公制细牙)
(公称直径20mm) (牙距1.5mm)
美制螺纹
(统一标准螺纹)
牙深=
0.6495*(25.4/每吋牙数)
(牙角60度)
3/4-10UNC-2A
(UNC粗牙)(UNF细牙)
(1A 2A 3A 外牙公差配合等级)
(1B 2B 3B 内牙公差配合等级)
UNC美制统一标准 粗牙螺纹
外径3/4英吋,每英吋10牙
外牙 2级公差配合
管螺纹(英制PT)

牙深=
0.6403*(25.4/每吋牙数)
(牙角55度)
PT 3/4-14 (锥度管螺纹)
锥度管螺纹,锥度比1/16
3/4英吋管用,每英吋14牙
管螺纹
(PS直螺纹)(PF细牙)
牙深=
0.6403*(25.4/每吋牙数)
(牙角55度)
PS 3/4-14 (直形管螺纹)
PF1 1/8-16 (直形管螺纹)

(细牙)
直形管螺纹
3/4英吋管用,每英吋14牙
1 1/8英吋管用,每英吋16牙
管螺纹(美制NPT)
(牙角60度)
NPT 3/4-14 (锥形管螺纹)
锥形管螺纹,锥度比1/16
3/4英吋管用,每英吋14牙
梯形螺纹
(30度 公制)
TM40*6
公称直径40mm 牙距6.0mm
梯形螺纹
(29度 爱克姆螺纹)
TW26*5
外径26mm,每英吋5牙
方形螺纹

车牙的计算
考虑条件
计算公式
公制牙与英制牙的转换
每吋螺纹数 n = 25.4 / 牙距 P
　　　牙距 P = 25.4 / 每吋螺纹数 n
因为工件材料及刀具所决定的转速
转速 N = (1000周速 V ) / (圆周率 p * 直径 D )
因为机器结构所决定的转速
刀座快速移动的影响
车牙最高转速 N = 4000/ P
刀座快速移动加减速的影响

下刀点与退刀点的计算
(不完全牙的计算)
下刀最小距离 L1
L1 = (牙距 P ) * (主轴转速 S ) / 500
退刀最距离 L2
L2 = (牙距 P ) * (主轴转速 S ) / 2000
牙深及牙底径d
牙深 h =0.6495 * P
牙底径 d =公称外径 D - 2 * h

例：　车制外牙3/4"-10UNC　20mm长
公制牙与英制牙的转换
牙距 P = 25.4 / (吋螺纹数 n)
　　 P = 25.4 / 10 = 2.54mm
因为工件材料及
刀具所决定的转速
外径 D = 3 / 4英吋 = 25.4 * (3/4) 19.05MM
转速 N = (1000周速V) / (圆周率 p * 直径 D )
　　 N = 1000V / pD = 1000 * 120 / (3.1416*19.05)
　　　 =2005 rpm (转/分)
因为机器结构所决定的转速
刀座快速移动的影响
车牙最高转速 N = 4000 / P
N = 4000/2.54 = 1575 rpm
综合工件材料刀具及机械结构
所决定的转速
N = 1575 转 　　N = 2005转
两者转速选择较低者,即1575转
刀座快速移动加减速的影响
下刀点与退刀点的计算
(不完全牙的计算)
下刀最小距离 L1

　　L1 = (牙距P) * (主轴转速S) / 500
　　L1 = 2.54*1575/500=8.00mm
退刀最小距离 L2
　　L2 = (牙距P) * (主轴转速S) / 2000
　　L2 = 2.54*1575/2000=2.00mm
牙深及牙底径d
牙深径 d = 公称外径 D-2*h =19.05-2*1.65 = 15.75mm

车牙的程式
O1905 (3/4”-10UNC 用G32车牙)
O1905 (3/4”-10UNC 用G92车牙)
N1 G0 X120. Z120. T0
T0101
G97 S1575 M3
G0 X23 Z8. M8 车牙起始点
N1 G0 X120. Z120. T0
T0101
G97 S1575 M3
G0 X23. Z8. M8 车牙循环起始点
G0 X18.5 　　　1.下刀
G32 Z-19. F2.54  2.车牙进给
G0 X23. 　　　 3.起刀
G0 Z8. 　　　　4.退回起始点
G92 X18.5 Z-19. F2.54 车牙循环
　　X18.
　　X17.6
　　X17.2
G0 X18.0 　　  1.下刀
G32 Z-19. F2.54 2.车牙
G0 X23. 　　　3.起刀
G0 Z8. 　  　　 4.退回起始点
　　 X16.9 　　X16.65
　　X16.4
　　X16.2
G0 X17.6
G32 Z-19. F2.54
G0 X23.
G0 Z8.
G0 X16.1
G32 Z-19. F2.54
G0 X23.
G0 Z8.
　　 　　 X16.
　　 X15.9
　　 X15.8
　　 X15.75 M9
G0 X17.2
G32 Z-19. F2.54
G0 X23.
G0 Z8.
G0 X16.
G32 Z-19. F2.54
G0 X23.
G0 Z8.
G0 Z20. M5
G0 X120. Z120. T0
M30
G0 X16.9
G32 Z-19. F2.54
G0 X23.
G0 Z8.
G0 X15.9
G32 Z-19. F2.54
G0 X23.
G0 Z8.
O1905 (3/4”-10UNC 用G76车牙)
G0 X16.65
G32 Z-19. F2.54
G0 X23.
G0 Z8.
G0 X15.8
G32 Z-19. F2.54
G0 X23.
G0 Z8.
N1 G0 X120. Z120. T0
T0101
G97 S1575 M3
G0 X23. Z8. M8 车牙循环起始点
G0 X16.4
G32 Z-19. F2.54
G0 X23.
G0 Z8.
G0 X15.75
G32 Z-19. F2.54
G0 X23. M9
G0 Z8. M5
G76 P000060 Q50 R50
G76 X15.75 Z-19. P1650 Q350 F2.54
G0 Z20. M5
G0 X120. Z120. T0 M9
G0 X16.2
G32 Z-19. F2.54
G0 X23.
G0 Z8.
G0 X120. Z120. T0
M30
M30

螺纹切削（G32）
除了等导程直螺纹外，斜螺纹和涡形螺纹亦能用G32指令切削。

以下列指令切削螺纹，导程以数字接在位址F后面来指定。 F 轴向导程

G32 X(终点座标) Z(终点座标) F(导程)

＜ G32螺纹 程式范例＞
G0 X23. Z8. M8
车牙起始点
G0 X18.5
1.下刀
G32 Z-19. F2.54
2.车牙进给
G0 X23.
3.起刀
G0 Z8.
4.退回起始点
G0 X18.0
1.下刀
G32 Z-19. F2.54
2.车牙
G0 X23.
3.起刀
G0 Z8.
4.退回起始点
·
车8字油沟　(单8字有出口)
　车8字油沟　(单8字无出口)
·
N3 G0 X50. Z120. T0
N3 G0 X50. Z120. T0
T0101
T0101
G97 S140 M3
G97 S160 M3
G0 X30. Z9. M8
车牙起始点 (X30. Z9.)
G00 X30. Z20. M8

G0 X31.
1.下刀
Z2.
车牙起始点 (X30. Z-2.)
G32 Z-28. F28.
2.车牙前进
G01 X31.
1.下刀
G32 Z9.F28.
3.车牙往回(在-14MM处有交叉)
G32 Z-28. F26.
2.车牙前进 (-28+26/2)

　　　　　(-28+28/2)
G32 Z2.F26.
3.车牙往回(在-15MM处有交叉)

·
G00 X31.3
1.下刀 (用G00取消车牙状态)
G00 X31.3
1.下刀 (用G00取消车牙状态)
G32 Z-28. F28.
2.车牙 (前进)
G32 Z-28.　F26.
2.车牙 (前进)
Z9.
3.车牙 (往回)
Z9.
3.车牙 (往回)

·
．．．
　．．．
G0 Z20. M5
　G0 Z20. M5
X50. Z120. T0
　X50. Z120.T0
M1
　M1