유니파이 나사 표준

유니파이 나사 표준(Unified Thread Standard, UTS)은 미국과 캐나다에서 일반적으로 사용되는 나사산에 대한 허용 오차, 공차 및 지정과 함께 표준 나사산 형태 및 계열을 정의한다. 이는 이들 국가에서 사용되는 볼트, 너트 및 다양한 기타 나사의 주요 표준이다. ISO 미터나사와 동일한 60° 프로파일을 가지고 있지만, 각 UTS 나사산의 특성 치수(외경 및 피치)는 밀리미터 값 대신 인치 분수로 선택되었다. UTS는 현재 미국에서 ASME/ANSI에 의해 관리된다.

기원

기본 프로파일
섬네일|320px|모든 UTS 나사산의 기본 프로파일은 모든 ISO 미터나사와 동일하다. 두 표준 간에는 및 에 대해 일반적으로 사용되는 값만 다르다.

시리즈의 각 나사산은 주요 직경 와 피치 로 특징지어진다. UTS 나사산은 대칭 V자형 나사산으로 구성된다. 나사산 축을 포함하는 모든 평면에서 V의 측면은 서로 60°의 각도를 이룬다. V자형 높이 의 가장 바깥쪽 과 가장 안쪽 는 프로파일에서 잘려나간다.

주요 직경 는 나사산의 바깥쪽 가장자리에서 측정한 나사의 직경이다. 작은 직경 (또는 뿌리 직경)은 나사산의 안쪽 가장자리에서 측정한 나사의 직경이다. 주요 직경은 나사의 나사산이 없는 부분의 직경인 생크 직경과 약간 다를 수 있다. 직경은 때때로 인치 분수로 대략적으로 주어진다(예: #6 나사의 주요 직경은 0.1380 인치이며, 대략 0.140625 인치).

피치 는 나사산 봉우리 사이의 거리이다. 단일 시작 나사산인 UTS 나사산의 경우, 이는 나사가 360° 회전하는 동안 진행하는 축 방향 거리인 리드와 같다. UTS 나사산은 일반적으로 피치 매개변수를 사용하지 않고, 대신 피치의 곱셈 역원인 인치당 나사산 수 (TPI)라는 매개변수를 사용한다.

높이 와 피치 사이의 관계는 다음 방정식을 사용하여 찾을 수 있으며, 여기서 는 나사산의 포함 각도의 절반으로, 이 경우 30°이다.

외부 (수) 나사산(예: 볼트)에서 주요 직경 과 작은 직경 은 나사산의 치수를 정의한다. 이는 외부 나사산이 에서 평평하게 끝나야 하지만, 작은 직경 아래에서 둥글게 될 수 있음을 의미한다. 반대로, 내부 (암) 나사산(예: 너트)에서 주요 직경과 작은 직경은 치수이므로, 나사산 프로파일은 에서 평평하게 끝나야 하지만, 를 넘어 둥글게 될 수 있다. 이러한 조항은 모든 간섭을 방지하기 위한 것이다.

작은 직경 과 유효 피치 직경 는 주요 직경과 피치로부터 다음과 같이 도출된다.

명칭

UTS 나사산의 표준 명칭은 나사산의 공칭 (주요) 직경을 나타내는 숫자와 그 뒤에 인치당 나사산 수로 측정된 피치가 온다. 인치보다 작은 직경의 경우 직경은 표준에 정의된 정수로 표시된다. 다른 모든 직경의 경우 인치 수치가 제공된다.

이 숫자 쌍 뒤에는 직경-피치 조합이 거친, 가는, 또는 아주 가는 시리즈에서 온 경우 선택적으로 UNC, UNF 또는 UNEF(유니파이) 문자가 올 수 있으며, 공차 등급이 뒤따를 수도 있다.

예: #6-32 UNC 2B (주요 직경: 0.1380 인치, 피치: 32 tpi)

0 이상의 번호가 매겨진 나사의 주요 직경을 계산하는 데 다음 공식이 사용된다: 주요 직경 = 나사 # × 0.013 인치 + 0.060 인치. 예를 들어, #10 나사의 주요 직경은 10 × 0.013 인치 + 0.060 인치 = 0.190 인치이다. "오트" 크기 나사의 주요 직경을 계산하려면 추가 0의 개수를 세고 이 숫자에 0.013 인치를 곱한 다음 0.060 인치에서 뺀다. 예를 들어, #0000 나사의 주요 직경은 0.060 인치 − (3 × 0.013 인치) = 0.060 인치 − 0.039 인치 = 0.021 인치이다.

기계 나사의 숫자 시리즈는 #00-90 (0.047 인치 = 0.060 인치 − 0.013 인치) 및 #000-120 (0.034 인치 = 0.060 인치 − 2 × 0.013 인치) 나사를 포함하도록 아래로 확장되었다. 그러나 #0보다 작은 나사의 주요 표준은 ANSI/ASME 표준 B1.10 유니파이 미니어처 나사산이다. 이 표준은 0.30 UNM부터 1.40 UNM까지 밀리미터 단위의 주요 직경으로 명명된 일련의 미터 나사를 정의한다. 선호하는 크기는 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.8, 1.0, 1.2 밀리미터이며, 그 사이에 추가로 정의된 크기가 있다. 표준 나사산 피치는 주요 직경의 대략 이다. 나사산 형태는 작은 직경을 늘려 나사와 탭의 강도를 높이기 위해 약간 수정되었다. 주요 직경은 여전히 이론적인 날카로운 V의 H 이내로 확장되지만, 나사산의 전체 깊이는 H =  cos(30°) P ≈ 0.541P에서 0.52P로 4% 감소한다. 이는 작은 직경에서 잘려나가는 이론적인 날카로운 V의 양을 0.25H에서 − ≈ 0.27456H로 10% 증가시킨다.

기계 나사의 번호 시리즈는 한때 더 많은 홀수를 포함했으며 #16 이상까지 올라갔다. 19세기 말과 20세기 초의 표준화 노력으로 크기 범위가 상당히 줄어들었다. 이제 #14보다 큰 기계 나사나 #1, #3, #5를 제외한 홀수 크기는 덜 흔하게 보인다. #14 및 #16 나사는 여전히 사용 가능하지만, #0부터 #12까지의 크기만큼 흔하지는 않다.

때로는 "특수" 직경 및 피치 조합(UNS)이 사용되기도 한다. 예를 들어 의 주요 직경에 인치당 20개의 나사산을 사용한다. UNS 나사산은 볼트에는 거의 사용되지 않고, 너트, 탭 구멍 및 나사산이 있는 OD에 주로 사용된다. 이 때문에 UNS 탭은 쉽게 구할 수 있다. 대부분의 UNS 나사산은 해당 UNF 또는 UNEF 표준보다 인치당 나사산 수가 많다. 따라서 이들은 종종 사용 가능한 가장 강한 나사산이다. 이 때문에 공작 기계 스핀들 또는 자동차 스핀들과 같이 높은 변형력이 발생하는 응용 분야에서 자주 사용된다.

측정
나사산 측정 시스템은 나사 제품의 나사산의 치수 허용 가능성을 확인하기 위해 검사해야 하는 나사산 특성 목록과 해당 특성을 검사할 때 사용해야 하는 게이지로 구성된다.

현재 UTS에 대한 이 측정은 다음을 통해 제어된다.

 ASME/ANSI B1.2-1983 유니파이 인치 나사산용 게이지 및 측정 이 표준은 유니파이 인치 나사산 UN [유니파이] 및 UNR [외부 나사산만] 나사산 형태에 사용되는 게이지의 필수 사양 및 치수를 제공하며, 표 1 및 2에 나열된 나사산 게이지 및 측정 장비의 사양 및 치수를 다룬다. 각 게이지의 기본 목적 및 사용법도 설명된다.
 ASME/ANSI B1.3-2007 허용 가능성을 위한 나사산 측정 시스템 인치 및 미터 나사산 (UN, UNR, UNJ, M 및 MJ): 

이 표준은 외부 및 내부 나사 제품의 유니파이 인치 나사산(UN, UNR, UNJ 나사산 형태)에 사용되는 게이지에 대한 필수 사양 및 치수를 제공한다. 또한 나사산 게이지 및 측정 장비의 사양 및 치수를 다룬다. 각 게이지의 기본 목적 및 사용법도 설명된다. 또한 측정 시스템이 사용될 때 나사산 허용 기준을 설정한다.

공차 등급
제작된 나사산 품목의 제조 용이성 및 호환성을 위한 분류 시스템이 존재한다. 대부분의 (전부는 아니지만) 나사산 품목은 유니파이 나사 표준 시리즈라고 불리는 분류 표준에 따라 제작된다. 이 시스템은 조립 부품에 사용되는 공차와 유사하다.

클래스 1 나사산은 헐거운 끼워맞춤으로, 조립의 용이성 또는 오염된 환경에서의 사용을 목적으로 한다.
클래스 2 나사산은 자유 끼워맞춤이며, 가장 일반적이다. 일반적인 기계 공장 능력과 기계 작업을 고려하여 강도를 최대화하도록 설계되었다.
클래스 3 나사산은 중간 끼워맞춤으로, 여전히 매우 흔하며 고품질 작업에서 더 정밀한 공차에 사용된다.
클래스 4 나사산은 이전에 훨씬 더 정밀한 공차를 위해 정밀 끼워맞춤으로 지정되었지만, 이 분류는 현재 폐기되었다.
클래스 5 끼워맞춤은 간섭 나사산으로, 조이려면 렌치 사용이 필요하다. 이는 자동차의 스프링 샤클과 같은 응용 분야에서 볼 수 있다.

문자 접미사 "A" 또는 "B"는 각각 외부 또는 내부 나사산을 나타낸다. 클래스 1A, 2A, 3A는 외부 나사산에 적용되고, 클래스 1B, 2B, 3B는 내부 나사산에 적용된다.

나사산 등급은 주어진 나사산에 대한 피치 직경의 허용 범위를 나타낸다. 피치 직경은 위 그림에서 Dp로 표시된다. 피치 직경을 측정하는 데 사용되는 여러 가지 방법이 있다. 생산에서 가장 일반적으로 사용되는 방법은 통과/불통 게이지를 사용하는 것이다.

관련 표준
 ASME/ANSI B1.1 – 2019 유니파이 인치 나사산, UN, UNR 및 UNJ 나사산 형태
 ASME/ANSI B1.10M – 2004 유니파이 미니어처 나사산

 같이 보기 

 영국 표준 파이프 나사
 영국 표준 휘트워스
 ISO 미터나사
 드릴 및 탭 크기 목록
 나사 드라이브 목록
 나사 표준 목록
 국가 파이프 나사
 암나사
 윌리엄 셀러스
 미국 표준 나사산

 내용주 

참고 문헌
 [[[Machinery's Handbook]] 29] 
 

 외부 링크 
 공차를 포함한 유니파이 나사산
 유니파이 거친/가는 직경 및 탭 드릴 크기 (미국 단위)
 유니파이 거친/가는 탭 드릴 크기 (미국 단위)
 제국 미터 잠금장치 크기 변환표
 국제 나사산 표준
 휘트워스/BSF/AF 및 미터법 변환표 
 스패너 조 크기 추가 정보 및 스패너 조 크기표.
 유니파이 나사산 시리즈
 ASME B1.1-2003 유니파이 인치 나사산, (UN 및 UNR 나사산 형태)
 유니파이 인치 나사산

분류:나사못
분류:미국의 표준