เกลียวสี่เหลี่ยมคางหมู (Trapezoidal Tr and Acme)

เกลียวสี่เหลี่ยมคางหมู (Trapezoidal Thread) จัดเป็น เกลียวส่งกำลัง (Power Transmission Thread) หน้าฟันมีความหนาและแข็งแรงกว่าเกลียวสามเหลี่ยมทั่วไปมาก เหมาะสำหรับรับแรงกดและแรงดึงหนักตามแนวแกน นิยมใช้ทำเพลาขับเคลื่อน (Lead screw) ของแท่นกลึง แท่นมิลลิ่ง แม่แรงยกกระปุกเกียร์ และปากกาจับงาน (Bench vise)

คำนวณการกลึงเกลียวและจำนวนเที่ยวตัดได้ที่เครื่องคำนวณการกลึงเกลียว

รูปฟันและสัญลักษณ์ในตาราง

ให้มองฟันเกลียวเป็นสี่เหลี่ยมคางหมูที่ข้างฟันเอียงข้างละ 15° (Tr) หรือ 14.5° (Acme) ที่แนวเส้นพิตช์ ฟันกับร่องกว้างเท่ากันคือครึ่งพิตช์ และฟันเกลียวนอกกับเกลียวในซ้อนกันสูง $0.5P$ ขนาดทุกตัวในตารางวัดจากรูปนี้

• $d$, $d_2$, $d_3$ เป็นขนาดของเกลียวนอก (เพลา) ส่วน $D_1$ เป็นรูในของเกลียวใน (น็อต) เส้นพิตช์อยู่กึ่งกลางความสูงที่ฟันซ้อนกัน จึงได้ $d_2 = d - 0.5P$ และ $D_1 = d - P$
• $a_c$ คือช่องว่างที่ยอดฟัน ยอดฟันของชิ้นหนึ่งไม่แตะโคนร่องของอีกชิ้น เกลียวจึงสัมผัสกันที่ข้างฟันเท่านั้น และมีที่ให้น้ำมันหล่อลื่นกับเศษสกปรกอยู่ ร่องของเกลียวนอกจึงต้องกลึงลึกกว่าส่วนที่ฟันซ้อนกัน: $h_3 = 0.5P + a_c$ และ $d_3 = d - 2h_3$
• เพราะเหตุนี้ $d_3$ จึงเล็กกว่า $D_1$ อยู่ $2a_c$ เช่น Tr 24 × 5 มี $D_1 = 19.0$ แต่ $d_3 = 18.5$ มม. ถ้ากลึงร่องเกลียวนอกลึกแค่ถึง $D_1$ ยอดฟันของน็อตจะครูดกับโคนร่อง
• ค่า $a_c$ ของ Tr ขึ้นกับพิตช์: 0.25 มม. เมื่อ $P$ = 2 ถึง 5 มม. และ 0.5 มม. เมื่อ $P$ = 6 ถึง 10 มม.
• Acme ใช้สัดส่วนเดียวกัน (ฟันซ้อนกันสูง $0.5P$) จึงได้ $d_2 = d - 0.5P$ และ $D_1 = d - P$ เหมือนกัน ต่างที่มุมฟัน 29° และช่องว่างที่ยอดฟันกำหนดเป็นค่าคงที่: โตในของเกลียวนอกเล็กกว่า $D_1$ อย่างน้อย 0.020 นิ้ว (0.51 มม.) เมื่อเกลียวหยาบตั้งแต่ 10 TPI ลงมา และ 0.010 นิ้ว (0.25 มม.) เมื่อเกลียวละเอียดกว่านั้น

---

1. การเปรียบเทียบระหว่างเกลียว Tr และ Acme

คุณลักษณะ	เกลียวเมตริก Tr (Trapezoidal)	เกลียวอเมริกัน Acme
มาตรฐานอ้างอิง	ISO 2901, ISO 2903, DIN 103, JIS B 0216	ASME / ANSI B1.5
มุมฟัน (Included Angle)	30°	29°
หน่วยวัดขนาด	มิลลิเมตร (มม.)	นิ้ว (Inches) และ TPI
ตัวอย่างการเขียนสัญลักษณ์	Tr 24 × 5 (โต 24 มม. พิตช์ 5 มม.)	1" - 5 Acme (โต 1 นิ้ว 5 ฟัน/นิ้ว)
เกลียวหลายปาก (Multi-start)	Tr 24 × 10(P5) (Lead 10 มม., พิตช์ 5 มม., 2 ปาก)	1" - 5 Acme 2 Starts
เกลียวซ้าย (Left-hand)	Tr 24 × 5 LH	1" - 5 Acme LH

---

2. ตารางขนาดเกลียวสี่เหลี่ยมคางหมูเมตริก ISO (Tr)

ตามมาตรฐาน DIN 103 / ISO 2903 (ระยะเผื่อปานกลาง เกรด 7e สำหรับเกลียวนอก และ 7H สำหรับเกลียวใน):

สัญลักษณ์	พิตช์ $P$ (มม.)	โตนอกเกลียวนอก $d$ (มม.)	โตพิตช์ $d_2$ (มม.)	โตในเกลียวนอก $d_3$ (มม.)	รูในเกลียวใน / รูเจาะนำ $D_1$ (มม.)	ความสูงฟันเกลียว $h_3$ (มม.)
Tr 10 × 2	2	10.0	9.000	7.50	8.00	1.25
Tr 12 × 3	3	12.0	10.500	8.50	9.00	1.75
Tr 14 × 3	3	14.0	12.500	10.50	11.00	1.75
Tr 16 × 4	4	16.0	14.000	11.50	12.00	2.25
Tr 18 × 4	4	18.0	16.000	13.50	14.00	2.25
Tr 20 × 4	4	20.0	18.000	15.50	16.00	2.25
Tr 22 × 5	5	22.0	19.500	16.50	17.00	2.75
Tr 24 × 5	5	24.0	21.500	18.50	19.00	2.75
Tr 26 × 5	5	26.0	23.500	20.50	21.00	2.75
Tr 28 × 5	5	28.0	25.500	22.50	23.00	2.75
Tr 30 × 6	6	30.0	27.000	23.00	24.00	3.50
Tr 32 × 6	6	32.0	29.000	25.00	26.00	3.50
Tr 36 × 6	6	36.0	33.000	29.00	30.00	3.50
Tr 40 × 7	7	40.0	36.500	32.00	33.00	4.00
Tr 44 × 7	7	44.0	40.500	36.00	37.00	4.00
Tr 48 × 8	8	48.0	44.000	39.00	40.00	4.50
Tr 50 × 8	8	50.0	46.000	41.00	42.00	4.50

---

3. ตารางขนาดเกลียวอเมริกัน Acme (ASME B1.5 Class 2G)

มุมฟัน 29°:

ขนาดระบุ (นิ้ว)	จำนวนเกลียวต่อนิ้ว (TPI)	ระยะพิตช์ $P$ (มม.)	โตนอกเกลียวนอก $d$ (มม.)	โตพิตช์ $d_2$ (มม.)	รูในเกลียวใน $D_1$ (มม.)
1/4” - 16 Acme	16	1.588	6.35	5.56	4.76
3/8” - 12 Acme	12	2.117	9.53	8.47	7.42
1/2” - 10 Acme	10	2.540	12.70	11.43	10.16
5/8” - 8 Acme	8	3.175	15.88	14.29	12.70
3/4” - 6 Acme	6	4.233	19.05	16.93	14.82
7/8” - 6 Acme	6	4.233	22.23	20.12	18.00
1” - 5 Acme	5	5.080	25.40	22.86	20.32
1-1/8” - 5 Acme	5	5.080	28.58	26.04	23.50
1-1/4” - 5 Acme	5	5.080	31.75	29.21	26.67
1-1/2” - 4 Acme	4	6.350	38.10	34.93	31.75

---

4. เกลียว Stub Acme (ASME B1.8)

เกลียว Stub Acme มีมุมฟัน 29° เช่นเดียวกับเกลียว Acme มาตรฐาน แต่มีความสูงฟันเกลียวเพียงประมาณ 43% ของพิตช์ (เตี้ยกว่า Acme ทั่วไปเกือบครึ่งหนึ่ง):

• จุดเด่น: ร่องเกลียวตื้น ทำให้แกนเพลาคงเนื้อเหล็กไว้ได้หนากว่า รับแรงบิดได้สูงขึ้นโดยไม่บิดงอ
• การนำไปใช้งาน: วาล์วอุตสาหกรรม ฝาเกลียวท่อ กระบอกสูบไฮดรอลิก ข้อต่อเกลียวที่ต้องการหมุนเข้าออกรวดเร็วในพื้นที่ผนังบาง

---

5. การตรวจสอบขนาดเกลียวด้วยสายวัด 3 เส้น (Three-Wire Method)

ในการกลึงเกลียวส่งกำลัง การวัดโตนอกเพียงอย่างเดียวไม่สามารถรับรองความแน่นพอดีของเกลียวได้ จำเป็นต้องวัด เส้นผ่านศูนย์กลางพิตช์ (Pitch Diameter: $d_2$) ด้วยชุดสายวัดเกลียว 3 เส้น:

• ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางสายวัดที่เหมาะสมที่สุด ($W_{best}$):
  • สำหรับเกลียว Tr (30°): $W_{best} = \frac{P}{2 \cos 15^\circ} \approx 0.51764 \times P$
  • สำหรับเกลียว Acme (29°): $W_{best} = \frac{P}{2 \cos 14.5^\circ} \approx 0.51645 \times P$
• ขนาดระยะวัดคร่อมสายวัด ($M$): $M \approx d_2 + W \left(1 + \frac{1}{\sin \alpha}\right) - \frac{P}{2 \tan \alpha}$ (เมื่อ $\alpha$ คือครึ่งมุมฟันเกลียว: 15° สำหรับ Tr และ 14.5° สำหรับ Acme)

---

6. ข้อแนะนำในการกลึงเกลียวสี่เหลี่ยมคางหมูบนเครื่อง CNC

1. การเลือกวิธีป้อนมีด (Infeed Method):
   • ร่องเกลียว Tr/Acme กว้างและลึกมาก หากป้อนตรงเข้าแนวรัศมี 90° (Radial Infeed) มีดจะกินวัสดุพร้อมกัน 3 ด้าน (ขอบซ้าย ขอบขวา ปลายยอด) ทำให้เกิดแรงต้านสูงและมีดจะสั่น (Chatter)
   • แนะนำให้ใช้ การป้อนเอียงตามแนวข้างฟัน (Flank Infeed / Modified Flank Infeed) เช่น มุม 14.5° สำหรับ Acme หรือ 14°–15° สำหรับ Tr โดยในคำสั่ง G76 ของ Fanuc ให้กำหนดมุมกรวยป้อน A29 หรือ A30
2. การทำเกลียวใน (Internal Tr Nut):
   • ขนาดรูเจาะนำ $D_1$ เท่ากับเส้นผ่านศูนย์กลางโตนอกลบด้วยระยะพิตช์พอดี เช่น Tr 24 × 5 ให้เจาะหรือคว้านรูใน $24 - 5 = 19.0$ มม.
3. การหล่อเย็น:
   • เกลียวส่งกำลังต้องการผิวสัมผัสข้างฟันที่เรียบเพื่อลดการสึกหรอในการเลื่อนตัว ควรใช้น้ำมันต๊าป/น้ำมันหล่อเย็นที่มีสารรับแรงกดสูง (Extreme Pressure - EP additives)