나사 피치와 TPI
스터드 볼트 M8과 볼트 5/16-18은 눈으로 보면 똑같습니다: 8.0 mm와 7.94 mm, 피치는 1.25 mm와 1.41 mm. 한쪽의 너트는 다른 쪽에 한 바퀴 반에서 두 바퀴쯤 들어가다가 꽉 박혀 버립니다. 나사산마다 0.16 mm씩 어긋남이 더해지는데, 나사의 틈새는 십분의 삼 밀리미터 남짓입니다.
미터 나사는 피치를 직접 나타냅니다: 산마루에서 산마루까지의 밀리미터. 인치 나사는 한 인치 길이에 들어가는 나사산 수, threads per inch를 나타냅니다. 이것은 길이의 역수라서 환산은 나눗셈으로 합니다: P = 25.4 / TPI. 두 계열은 각자의 단위계에 맞춰 정해졌기 때문에 서로 정확히 일치하는 값은 거의 없고 — 위험할 만큼 가까운 쌍만 있습니다.
| 기호 | P — 피치, mm · TPI, n — 인치당 나사산 수 · Ph — 다줄 나사의 리드 |
| 미터 나사 | ISO 261, GOST 8724: 보통 피치 M8 = 1.25 · M10 = 1.5 · M12 = 1.75; 가는 피치 — M8×1, M10×1.25 |
| 인치 나사 | ASME B1.1: UNC 5/16-18 · 3/8-16 · 1/2-13; UNF 5/16-24; 관용 G와 BSP — 14와 19 TPI |
| 나사산 형태 | 미터 나사와 UN — 60°, 관용 휘트워스 — 55°, 사다리꼴 Tr — 30°, Acme — 29° |
| 환산 | P = 25.4 / TPI · TPI = 25.4 / P · 18 TPI = 1.4111 mm · 1.25 mm = 20.32 TPI |
| 대표 값 | 시계 나사 0.2—0.3 · M3 0.5 · M8 1.25 · M20 2.5 · 리드 스크루 Tr20 4 mm |
01 · 정의
축 방향의 피치와 인치당 나사산 수
나사 피치는 나사산 형태에서 이웃한 같은 위치의 두 점 사이의 축 방향 거리로, 예를 들면 두 산마루 사이의 거리입니다. 한줄 나사의 너트는 한 바퀴에 정확히 한 피치를 나아갑니다. 다줄 나사에서는 리드 Ph가 피치보다 크며, 두 줄이면 두 배입니다.
인치 단위계에서는 한 인치 길이에 있는 나사산을 셉니다. 18 TPI는 25.4 mm에 산마루가 18개라는 뜻이고, 피치는 1.4111 mm입니다. «미터 대 인치» 쌍의 오차는 선형으로 쌓입니다: n산에서의 어긋남은 n·|P₁ − P₂|. 너트는 그 값이 플랭크 사이의 틈새보다 작은 동안 나아가고, 틈새를 다 먹으면 박혀 버립니다.
맞지 않는 너트는 몇 산이나 들어갈까
버튼은 미터 나사와 인치 나사. 행은 물려 있는 나사산 수. 막대는 피치 어긋남의 누적, 세로선은 약 0.35 mm인 플랭크 틈새입니다. 빨간 막대는 너트가 이미 멈췄다는 뜻입니다.
부품 다섯, 단위계 둘, 맞지 않는 너트 하나
주요 동작은 «검사 시작» 버튼입니다. 작업자가 피치 게이지를 댑니다: 먼저 미터 판, 다음에 인치 판을 대고 틈으로 빛이 새는지 봅니다. 버니어 캘리퍼스로 바깥지름을 잽니다 — 두 단위계에서 거의 같습니다. 이어서 부품에 크기가 비슷한 인치 너트를 돌려 끼웁니다. 단면을 보면 너트의 나사산 하나하나가 부품의 골에 대해 밀려 나가는 것이 보이고, 그 어긋남이 틈새를 다 먹으면 나사산이 빨갛게 물들며 너트가 멈춥니다. 마지막으로 맞는 너트를 돌려 끼우면 나사 전체를 지나갑니다. 장면 아래에서 부품 — 스터드 볼트 M8, 아이볼트 M12, 피팅 M20×1.5, 리드 스크루 Tr20×4, 세트 스크루 M3 — 과 끼워맞춤 등급(정밀, 보통, 거침)을 고릅니다. 슬라이더로 검사를 앞뒤로 돌려 볼 수 있습니다.
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02 · 환산
정확한 일치는 드뭅니다: 1.27 mm는 정확히 20 TPI, 1.5875 mm는 16 TPI. 미터 1.25와 1.5는 어느 UNC 계열에도 들어가지 않습니다: 인치당 20.32산과 16.93산입니다.
관용 나사 G는 바깥지름이 아니라 관의 호칭 지름으로 셉니다: G1/2는 20.955 mm에 14 TPI. M20×1.5나 인치 13/16과 혼동하기 쉽습니다.
| 나사 | d, mm | P, mm | TPI |
| {k} | {n} | {v} | {h} |
03 · 크기의 차수
04 · 측정 기기
05 · 표기 규칙
시리즈 · 제도와 CAD
시트마다 곁들이는 책상용 팁06 · 이웃 단위
07 · 역사 부문
피치는 한 산에서 재지 않습니다 — 자의 오차가 두 단위계의 차이보다 크기 때문입니다. 열 산이나 스무 산의 길이 L을 재서 나눕니다: P = L / n. 피치 오차는 쌍의 오차와 똑같이 쌓입니다: 열 산이면 1.25와 1.411이 1.6 mm 벌어져 확대경 없이도 보입니다.
나사의 합격 여부를 정하는 것은 피치 자체가 아니라 피치와 각도의 오차를 반영한 유효지름 d₂, 즉 실효 유효지름입니다. 그래서 나사는 통과·정지 게이지로 검사합니다: 통과 링은 모든 오차를 한꺼번에 잡아냅니다. 1959년부터 인치는 정확히 25.4 mm이므로, TPI를 밀리미터로 환산하는 일 자체에는 오차가 생기지 않습니다.
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