1-2-3) NTRODUCCIÓN
Se llama en mecánica tornillo a cualquier pieza que tenga una parte cilíndrica o casi cilíndrica con un canal en forma de hélice continua.
Si una pieza posee un agujero cilíndrico cuya superficie interna esta acanalada diremos que es una tuerca.
Los tornillos y las tuercas tienen innumerables aplicaciones: sujetar unas piezas a otras, como los tornillos que unen el motor del automóvil al bastidor, transmitir y transformar fuerzas, como el husillo de una prensa, guiar un movimiento etc.
Los tornillos se utilizan para unir entre si diversas partes de una maquina. Así, el mecánico debe conocer perfectamente los diferentes tipos de rosca comercial así como el método e especificar las tolerancias deseadas para el montaje entre tornillo y tuerca.
La industria moderna ha desarrollado un sistema de roscas intercambiables normalizadas, el cual hace posible la producción en masa de elementos de fijación roscados y tornillos para la transmisión del movimiento en toda clase de maquinas de precisión. Las roscas se utilizan también como un medio de para las mediciones de precisión; el micrómetro, por ejemplo, depende del principio de la rosca para obtener mediciones dentro de diezmilésimas de pulgada, o de medias centésimas de milímetro.
1. HISTORIA DE LAS ROSCAS
Los tornillos y las roscas se han venido usando durante siglos como medios de unión o de fijación de las piezas metálicas conjuntamente. Así, la idea de constituir una forma similar al roscado parece remontar bastante lejos en la historia, puesto que Arquímedes fue el primero que tuvo la idea de de enrollar un tubo según una hélice geométrica, sobre la periferia de un cilindro, con el objeto de constituir un dispositivo elevador de agua.
Ya en aquella época la idea del roscado pudo ser dada por la observación de cómo penetra en la madera una tijereta. Pero, de todas formas, los primeros tornillos necesariamente tuvieron que ser a mano.
En cuanto a las primeras tuercas, fueron ejecutadas mediante un diente metálico incrustado en el primer filete de un tornillo de madera.
En la edad media, las tuercas y los tornillos ya se empleaban para la sujeción de armaduras y de las corazas. La ventaja principal del uso de las roscas es que las piezas pueden montarse y desmontarse sin deteriorarse.
Se utilizaban igualmente los tornillos de madera después de la aparición de la imprenta, puesto que todas las prensas de imprimir los llevaban. Desde esa época la forma de los tornillos y de las tuercas fue haciéndose mas precisa a medida que su reproducción se multiplicaba.
2. CLASIFICACIÓN DE LAS ROSCAS
Las roscas pueden clasificarse de variadas maneras.
Según el número de filetes:
• Roscas de una sola entrada, que tienen un filete.
• Roscas de varias entradas, con varios filetes.
Según la forma del filete pueden ser:
• Roscas triangulares, cuando la sección del filete tiene la forma aproximada de un triangulo. Son las más usadas.
• Roscas trapeciales, cuando la sección del filete tiene forma de trapecio isósceles.
• Roscas cuadradas.
• Roscas redondas.
• Roscas de diente de sierra, cuya sección tiene la forma de un trapecio rectángulo
Según su posición las roscas se clasifican en:
• Roscas exteriores si pertenecen al tornillo.
• roscas interiores si pertenecen a la tuerca.
Según su sentido se dividen en:
• Rosca a derecha cuando avanza o gira en sentido de las manecillas del reloj.
• rosca a izquierda cuando avanza o gira en sentido contrario a las manecillas del reloj.
3. PARTES FUNDAMENTALES DE UNA ROSCA
TÉRMINOS Y DEFINICIONES
• diámetro mayor: Se le conoce también como diámetro exterior y nominal de la rosca. Es el diámetro máximo del filete del tornillo o de la tuerca.
• Diámetro menor: también conocido como diámetro interior, del núcleo o de raíz. Es el diámetro mínimo del filete de tornillo o tuerca.
• Diámetro primitivo: En una rosca cilíndrica, es el diámetro de un cilindro imaginario cuya superficie corta los filetes en puntos tales que resulten iguales al ancho de los mismos y al de los hoyos cortados por la superficie de dicho cilindro. En una rosca cónica, es el diámetro sobre un cono imaginario medido a una distancia dada desde un plano de referencia perpendicular al eje; la superficie del cono imaginario corta los filetes en puntos tales que resulten iguales al ancho de los mismos y el de los huecos cortados por la misma superficie.
• Paso: Es la distancia desde un punto de un filete al punto correspondiente del filete siguiente, medida paralelamente al eje. Puede darse en milímetros en pulgadas o en función del numero de filetes por pulgada, de acuerdo con las siguientes relaciones:
-Paso en pulgadas = 1/numero de filetes por pulgada
-Paso en milímetros = 25,4/numero de filetes por pulgada
• Avance: Es la distancia que avanza un filete en una vuelta. En roscas de un solo filete, o de una entrada, el avance es igual al paso; en roscas de filete doble o de dos entradas el avance que es el paso real, es igual al doble del paso, que viene a ser un paso ficticio; en roscas de triple filete el avance es igual a tres veces el paso; etc.
• Angulo del filete: Es el ángulo formado por los flancos del filete, medido en el plano.
• Angulo de la hélice: Es el ángulo formado por la hélice del filete en el diámetro primitivo, con un plano perpendicular al eje.
• Cresta: Es la pequeña superficie superior del filete que une los dos flancos del mismo.
• Raíz: Es la superficie del fondo que une los flancos de los filetes adyacentes.
• Flanco: Es la superficie del filete que une la cresta con la raíz.
• Eje de la rosca: es el del cilindro o cono en que se ha tallado la rosca.
• Base del filete: Es la sección inferior del filete, o sea, la mayor sección entre dos raíces adyacentes.
• Profundidad de la rosca: es la distancia entre la cresta y la base del filete, medida normalmente al eje.
• Numero de filetes. Es el número de filetes en una longitud determinada que casi siempre es una pulgada.
• Longitud de acoplamiento: Es la longitud de contacto entre dos piezas acopladas por rosca, medidas axialmente.
• Altura de contacto: Es la altura de contacto entre filetes de dos piezas acopladas medidas radialmente.
• Línea primitiva o de flanco: Es una generatriz del cilindro o cono imaginarios especificados en la 3° definición.
• Grosor del filete: Es la distancia entre los flancos adyacentes del filete, medida a lo largo o paralelamente a la línea primitiva.
• Discrepancia: Es una diferencia prescrita intencionadamente en las dimensiones de las piezas acopladas, la cual no permite que se rebasen ni la holgura mínima ni la interferencia máxima que convienen al acoplamiento.
• Tolerancia: Es la magnitud de variación permitida en la medida de una pieza.
• Medida básica: Es la medida normal, teórica o nominal, a partir de la cual se consideran todas las variaciones.
• Holgura de cresta: Se encuentra definida en el perfil de un tornillo como el espacio que queda entre uno cualquiera de sus filetes. Y la raíz del filete correspondiente en la pieza de acoplamiento.
• Acabado: Es el carácter de la forma y superficie de un filete de rosca o de otro producto.
• Ajuste: Es la relación entre dos piezas acopladas con referencia a las condiciones de acoplamiento, las cuales pueden dar lugar a ajustes forzados, apretados, medios, libres y holgados. La calidad del ajuste depende a la vez de la medida relativa y del acabado de las piezas acopladas.
• Zona neutra: Es la zona de discrepancia positiva.
• Limites: Son las dimensiones extremas permitidas por la tolerancia aplicada a una pieza.
4. SISTEMAS DE ROSCAS
En la industria se han utilizado gran cantidad de tipos de roscas. Para disminuir confusiones y ahorrar gastos se ha procurado en los diversos países normalizar las roscas, en otras palabras, darles dimensiones exactas y clasificarlas según su forma, utilidad y aplicaciones; dentro de cada uno de esos grupos establecer las proporciones más convenientes y una serie de medidas normales convenientemente escalonadas para que puedan cubrir las necesidades más comunes.
Se llama Sistema de Roscas a cada uno de los grupos en que se pueden clasificar las roscas normalizadas con especificaciones o reglas que deben cumplir. Estas se refieren a los siguientes puntos:
• Forma y proporciones el filete
• Escalonamiento de los diversos diámetros.
• Paso que corresponde a cada uno de los diámetros
• Tolerancias que se admiten en las medidas
Los principales sistemas empleados los clasificaremos para su siguiente estudio según el organigrama:
4.1. ROSCAS DE SUJECIÓN
Se llaman así las roscas empleadas en la construcción normal mecánica para la fijación energética de determinadas piezas de máquinas. Éstas roscas tienen, en general, filete de sección triangular en forma de triangulo isósceles o equilátero, pero no un triangulo perfecto, sino con el vértice truncado en forma recta o redondeada. Al fondo de la rosca también se le da forma truncada o redondeada.
En la práctica el perfil de la tuerca no encaja perfectamente con el tornillo sino que se hacen las roscas con juego en los vértices ajustando los flancos.
Se exceptúan las roscas estancas, aquellas que no dejan ningún escape, para evitar la salida de gases o líquidos. En éstas se suprime completamente el juego haciendo el fondo y la cresta del tornillo exactamente con el mismo perfil que la cresta y el fondo de la tuerca.,
En las roscas de sujeción, como el ajuste solo se hace en los flancos, no tiene importancia la exactitud de los diámetros interior y exterior, con tal que las crestas de una rosca no puedan tocar los fondos de la otra al a que se acoplan, en cambio tiene gran importancia la exactitud del diámetro medio o diámetro de los flancos pues de el depende el buen ajuste de la rosca.
4.1.1 ROSCA WHITWORTH
El sistema whitworth normalizado en Francia con el nombre de paso de gas es la forma de rosca de mayor antigüedad conocida. Es debida a Sir Joseph Whitworth, que la hizo adoptar por el instituto de ingenieros civiles de Inglaterra en 1841. Sus dimensiones Básicas se expresan en pulgadas inglesas: 25,4 Mm.
4.1.1.1Forma del filete
El tornillo está engendrado por el enrollamiento en hélice de un tornillo isósceles cuyo ángulo en el vértice superior es de 55°. La base de este triangulo, situada paralelamente al eje del cilindro de soporte, es, antes de truncada, igual al paso del tornillo
La parte superior y las base del triangulo primitivo isósceles se rodean hasta 1/6 de la altura teórica. Este tipo de rosca da un ajuste perfecto.
4.1.1.2 Dimensiones
• D = Diámetro nominal del tornillo expresado en pulgadas inglesas (25.4 Mm.)
• P = Paso expresado en número de hilos por pulgada
• h = altura de los filetes = 0,6403 P.
• r = radio de las truncaduras = 0,1373 P
• d = diámetro de mandrinado de la tuerca = D-1,2086 P
4.1.1.3Usos
Como su nombre lo indica, es especialmente utilizada esta rosca para tubos de conducción de gas, tubos de calefacción central y tubos para alojar conductores eléctricos. Así mismo es utilizada para construcción de maquinaria no solo en los países de habla inglesa sino también en los que utilizan el sistema métrico decimal.
Como rosca de sujeción, no se debe utilizar en diámetros pequeños, porque el paso resulta en ellos demasiado grande y así la rosca no puede sujetar bien en estos casos se debe sustituir por la rosca métrica.
TABLA DEL SISTEMA WHITWORTH
Diámetro exterior en pulgadas Número de hilos por pulgada DIMENSIONES EN MILÍMETROS
Diámetro exterior Diámetro medio Diámetro del núcleo Paso
1/8 40 3,175 2,768 2,362 0,635
5/32 32 3,969 3,461 2,952 0,794
3/16 24 4,762 4,085 3,407 1,058
7/32 24 5,556 4,879 4,201 1,058
1/4 20 6,349 5,536 4,723 1,269
5/16 18 7,937 7,033 6,130 1,411
3/8 16 9,524 8,508 7,492 1,587
7/16 14 11,120 9,950 8,789 1,814
1/2 12 12,699 11,344 9,989 2,116
9/16 12 14,287 12,931 11,576 2,116
5/8 11 15,874 14,396 12,918 2,309
11/16 11 17,465 15,983 14,505 2,309
3/4 10 19,049 17,423 15,797 2,539
13/16 10 20,637 19,010 17,384 2,539
7/8 9 22,224 20,417 18,610 2,822
15/16 9 23,812 22,004 20,197 2,822
1 8 25,399 23,366 21,333 3,174
1 1/8 7 28,574 26,251 23,927 3,628
1 1/4 7 31,749 29,426 27,102 3,628
1 3/8 6 34,924 32,213 29,502 4,233
1 1/2 6 38,099 35,388 32,677 4,233
1 5/8 5 41,279 38,021 34,768 5,079
1 3/4 5 44,449 41,196 37,943 5,079
1 7/8 4,5 47,624 44,099 40,395 5,644
2 4,5 50,799 47,184 43,570 5,644
2 1/8 4,5 53,974 50,359 46,745 5,644
2 1/4 4 57,148 53,082 49,016 6,349
2 3/8 4 60,323 56,258 50,192 6,349
2 1/2 4 63,498 59,432 55,366 6,349
2 5/8 4 66,673 62,608 58,542 6,349
2 3/4 3,5 69,848 65,200 60,552 7,257
2 7/8 3,5 73,023 68,376 63,789 7,257
3 3,5 76,198 71,550 66,904 7,257
4.1.1.4 TABLA DEL SISTEMA WHITWORTH
4.1.2 SISTEMA INTERNACIONAL S.I.
El roscado S.I. deriva del sistema francés que fue instituido en Paris el 10 de mayo de 1895 a petición de los industriales de aquel país, para reemplazar los múltiples roscados existentes hasta entonces hasta entonces, que por su variedad constituían un serio obstáculo para la industria.
La forma del filete era ya el triangulo equilátero, con truncaduras de 1/8 de la altura teórica del filete en el vértice superior y en la base; la única crítica que se hizo a éste sistema francés de roscas fue respecto a su carencia de holgura en el fondo del filete que es conveniente en todo roscado, el ajuste de este roscado es perfecto.
Este sistema se deriva de la rosca métrica, sistema fundado en el sistema métrico decimal y en el que sólo varían algunos detalles en el fondo de la rosca ya que el resto es igual para todos los sistemas.
En cuanto a la forma del filete, el tornillo resulta engendrado por el enrollamiento a la derecha, en hélice, de un triángulo equilátero truncado, cuyo lado situado paralelamente al eje del cilindro soporte,
Es antes de truncarlo, igual al paso del tornillo.
El triángulo primitivo equilátero está truncado por dos paralelas a su base trazadas respectivamente a 1/8 de la altura a partir del vértice superior y de la base.
La altura del filete medida entre las truncaduras es, por consiguiente, igual a los ¾ de la altura del triangulo primitivo.
En lo que respecta al vacío existente entre tornillo y tuerca en el fondo de los ángulos entrantes del perfil el ahondamiento debido a tal vacío no debe exceder de 1/16 de la altura del triángulo primitivo.
4.1.2.1 Dimensiones
• D = diámetro nominal después de la truncadura.
• P = paso expresado en milímetros.
• h = altura teórica del filete = 0.866P
• h1 = altura práctica del filete = h x 13/16 = 0,703P
• h2 = altura de contacto de los filetes = h x 12/16 = 0,649P.
• d = diámetro de mandrinado de la tuerca = D - 1.299P.
• = diámetro medio en los flancos del filete.
• r = redondeado del fondo del filete = 0.054P.
4.1.2.2 Usos
Casi toda la tornilleria mecánica internacional utiliza éste sistema de roscado, que satisface para la mayoría de las uniones para tornillos y tuercas, por tornillos y taladros roscados, por prisioneros y tuercas, etc. Es, en total, el sistema de roscado más extendido actualmente.
4.1.3 ROSCA MÉTRICA FRANCESA
Se diferencia del sistema internacional en que los fondos de rosca son rectos en vez de redondeados y que teóricamente no existe el juego. En la práctica ésta diferencia queda casi anulada. La rosca métrica francesa es una adaptación al sistema métrico de la rosca americana Sellers.
4.1.4 ROSCA MÉTRICA DIN
Se diferencia del sistema internacional en que el redondeamiento del fondo del tornillo y el truncamiento de la cresta del filete de la tuerca son mayores. Con esto se consigue una mayor resistencia en el tornillo y una mayor facilidad en el roscado.
El sistema internacional se hace prácticamente el taladro de la rosca con un valor mayor del teórico, lo cual anula casi totalmente la diferencia que existe entre éste sistema y el DIN.
4.1.2.3 TABLA DEL SISTEMA INTERNACIONAL
TABLA DEL SISTEMA INTERNACIONAL
diámetro exterior en Mm. Paso en Mm. Diámetro medio Diámetro de mandrinado de la tuerca diámetro exterior en Mm. Paso en Mm. Diámetro medio Diámetro de mandrinado de la tuerca
1,6 0,30 1,405 1,210 36 4,00 33,402 30,804
1,8 0,40 1,540 1,280 39 4,00 36,402 33,804
2 0,40 1,740 1,480 42 4,50 39,077 36,154
2,2 0,45 1,907 1,615 45 4,50 42,077 39,154
2,5 0,45 2,207 1,915 48 5,00 44,752 41,504
3 0,60 2,610 2,220 52 5,00 48,000 45,504
3,5 0,60 3,110 2,720 56 5,50 52,428 48,885
4 0,75 3,513 3,025 60 5,50 56,428 52,855
4,5 0,75 4,013 3,525 64 6,00 60,103 56,206
5 0,90 4,415 3,830 68 6,00 64,103 60,206
5,5 0,90 4,915 4,330 72 6,00 68,103 64,206
6 1,00 5,350 4,701 76 6,00 72,103 68,206
7 1,00 6,350 5,701 80 6,00 76,103 72,206
8 1,25 7,188 6,376 85 6,00 81,103 77,206
9 1,25 8,188 7,376 90 6,00 86,103 82,206
10 1,50 9,026 8,051 95 6,00 91,103 87,206
11 1,50 10,026 9,051 100 6,00 96,103 92,206
12 1,75 10,863 9,726 105 6,00 101,103 97,206
14 2,00 12,701 11,402 110 6,00 106,103 102,206
16 2,00 14,701 13,402 115 6,00 111,103 107,206
18 2,50 16,376 14,752 120 6,00 116,103 112,206
20 2,50 18,376 16,752 125 6,00 121,103 117,206
22 2,50 20,376 18,752 130 6,00 126,103 122,206
24 3,00 22,051 20,702 135 6,00 131,103 127,206
27 3,00 25,051 23,102 140 6,00 136,103 132,206
30 3,50 27,727 25,453 145 6,00 141,103 137,206
33 3,50 30,727 28,453 150 6,00 146,103 142,206
Las dimensiones de estas roscas son de las normas C.N.M. 3 y C.N.M. 132 del comité de normalización del la mecánica.
4.1.5 SISTEMA SELLERS o UNITED STATES STANDARD (U.S.S.)
El roscado del sistema Sellers es corrientemente aplicado en los estados unidos. Fue establecido por William Sellers, industrial de Filadelfia, quien lo hizo aceptar oficialmente por el Franklin Institute, en 1864. Al igual que en el sistema Whitworth, sus dimensiones base se expresan en pulgadas inglesas.
La rosca del sistema Sellers (S.S.) o nacional americana tiene la forma del filete semejante a la rosca métrica.
En cuanto a la forma del filete está engendrado por el enrollamiento en hélice de un triángulo equilátero truncado, cuyo lado situado paralelamente al eje del núcleo es, antes de truncarlo, igual al paso del tornillo.
El triángulo primitivo está truncado por dos paralelas a su base, respectivamente distanciadas de su vértice superior y de la base 1/8 de la altura teórica.
La altura práctica de los filetes es igual a los ¾ de la altura del triángulo inicial. Esta rosca como lo precedente, da un ajuste perfecto.
4.1.5.1 Dimensiones
• D = diámetro nominal del tornillo, expresado en pulgadas inglesas (25,4mm.)
• P = paso expresado en número de hilos por pulgada.
• h = altura de los filetes = 0.649P.
• d = diámetro de mandrinado de la tuerca = D - 1,299P
TABLA DEL SISTEMA SELLERS O UNITED STATES STANDARD (U.S.S.)
Diámetro exterior en pulgadas Número de hilos por pulgada DIMENSIONES EN MILÍMETROS
Diámetro exterior Diámetro medio Diámetro del núcleo Paso
1/4 20 6,349 5,525 4,699 1,269
5/16 18 7,937 7,021 6,105 1,411
3/8 16 9,524 8,493 7,462 1,587
7/16 14 11,112 9,934 8,763 1,814
1/2 13 12,699 11,430 10,160 1,954
9/16 12 14,287 12,913 11,531 2,116
5/8 11 15,874 14,374 12,874 2,309
3/4 10 19,049 17,400 15,748 2,539
7/8 9 22,224 20,391 18,558 2,822
1 8 25,399 23,337 21,277 3,174
1 1/8 7 25,874 26,218 23,850 3,628
1 1/4 7 31,749 29,393 27,025 3,628
1 3/8 6 34,924 32,175 29,413 4,233
1 1/2 6 38,099 35,350 32,588 4,233
1 5/8 5 1/2 41,274 38,275 35,280 4,618
1 3/4 5 44,449 41,150 37,846 5,079
1 7/8 5 47,624 44,325 41,021 5,079
2 4 1/2 50,799 47,133 43,459 5,644
2 1/4 4 1/2 57,148 53,482 49,809 5,644
2 1/2 4 63,498 59,374 55,245 6,349
2 3/4 4 69,848 65,724 61,595 6,349
3 3 1/2 76,198 71,484 66,751 7,257
3 1/4 3 1/2 82,548 77,834 73,101 7,257
3 1/2 3 1/4 88,898 83,822 78,740 7,815
3 3/4 3 95,248 89,749 84,252 8,466
4 3 101,598 96,099 90,602 8,466
4.1.5.2 TABLA DEL SISTEMA SELLERS
4.1.6 ROSCADO PARA ARTILLERÍA
Como su nombre indica este modo de roscar es sobre todo, utilizado en las realizaciones de artillería para todas las piezas que tengan que soportar choques repetidos; en efecto, las armas de fuego están sometidas a esfuerzos súbitos, a veces muy importantes. Los órganos de unión de los morteros, cañones y ametralladoras, deben ser, por lo tanto objeto de una especial atención desde el punto e vista de su roscado.
Por la acción del choque provocado por el disparo de una bala o un obús, los filetes triangulares ordinarios tendrían tendencia a escurrirse, tanto por el tornillo como por la tuerca. Tal inconveniente se remedia dirigiendo el esfuerzo sobre un flanco vertical, perpendicular al eje del tornillo, mientras que el otro flanco del filete se conserva inclinado para reforzar la resistencia al choque.
4.1.6.1 Dimensiones
La forma de los filetes es: los hilos de la rosca de artillería se ejecutan según dos ángulos diferentes:
• Con un ángulo de 45° para pasos superiores a 1 Mm.
• Con un ángulo de 30° para pasos inferiores a 1mm.
La truncadura del filete la forman, en ambos casos, en el vértice superior de1/8 de la altura teórica y de 1/16 de esa misma altura en la base, y ello mientras no sobrepasan los 10 Mm.
Por encima de 10 Mm., tanto en el vértice superior como en la base, basta una truncadura de 1/16 de la altura teórica.
Para una rosca inclinada a 45°, la altura práctica del filete del tornillo es de:
h1 = P - (1/8+1/16 de P)= P x 13/16 = 0,812 P
En el caso de la rosca inclinada a 30°, la altura teórica del filete es igual al paso dividido por tg 30°, o multiplicado por cotg 30°:
h = P/tg 30° = P/0,557 = P x 1,732
La altura práctica es entonces:
h1 = 1,407P
La rosca de artillería es siempre engendrada por el enrollamiento en hélice, de un perfil cuya sección es un triángulo rectángulo con uno de sus catetos perpendicular a las generatrices el cilindro soporte.
4.1.6.1 Usos
Las construcciones de artillería no son el único caso en que se utiliza éste roscado particular; su facultad de reforzar la resistencia al esfuerzo lo hace muy apropiado para todos los órganos de máquinas que deban resistir grandes esfuerzos de compresión, como los tornillos para ajustar las correderas porta-punzón de las prensas de taladrar.
4.2 SISTEMAS DE ROSCAS FINAS
Las roscas finas son semejantes a las roscas de sujeción, pero teniendo igualdad de diámetro poseen un paso más pequeño y por tanto, una profundidad de rosca menor.
Se emplean las roscas finas en todos aquellos casos en que las roscas normales de sujeción resultan con una profundidad demasiado grande para el espesor disponible como en husillos huecos, tubos, etc.
Además de los tipos de rosca fina correspondientes a los sistemas de rosca normal estudiados (Sistema Internacional, DIN, Sistema Whitworth, Sistema Sellers), existe un tipo especial de rosca fina: la rosca de gas.
La forma del filete en todas ellas es exactamente igual al de la correspondiente rosca de sujeción normal.
4.2.1 ROSCA DE GAS
La rosca de gas (Rg.), tiene la forma del filete igual que la whitworth, pero tiene un paso mucho más fino que la rosca normal y lleva juego en los vértices. Se emplea en tubos cuando se necesita un cierre fuerte y sin escapes pero sin necesidad de materiales auxiliares como cinta de teflón.
4.3 SISTEMAS DE ROSCAS TRAPEZOIDALES
Las roscas trapezoidales se emplean principalmente para la transmisión y transformación de movimientos, como por ejemplo, en el husillo de roscar de un torno.
Los principales sistemas son dos: la rosca trapecial acmé y la rosca DIN.
4.3.1 ROSCADO ACMÉ
Éste sistema de roscado trapezoidal, que tiene los flancos inclinados a 14°30', es el más empleado en los estados unidos en sustitución de los filetes cuadrados. El tornillo queda siempre centrado por sus flancos inclinados y su ajuste es muy sencillo, comparado con el de los tornillos de filete cuadrado; además resulta posible corregir las holguras, y su construcción es más fácil a la vez que su resistencia es mayor a la de los filetes cuadrados.
El filete acmé está engendrado por el enrollamiento en hélice, de un perfil cuya sección es un trapecio isósceles en el que el ángulo que forman sus dos lados paralelos es de 29°. Las bases del trapecio son paralelas al núcleo del tornillo, y la mayor de ellas coincide con las generatrices del mismo.
4.3.1.1 Dimensiones
• D = diámetro nominal del tornillo, expresado en pulgadas inglesas.
• P = paso expresado en número de hilos por pulgada.
• h = altura de los filetes = P/2 + 0,254 Mm.
• a = 0,3707 P
• b = 0,3707 P - 0,1321 Mm.
• d = diámetro de mandrinado de la tuerca = D-P
• diámetro de núcleo del tornillo = D-(P + 0,508 Mm.)
4.3.1.2 TABLA DEL SISTEMA ACMÉ
Paso = P Profundidad del filete h Mm. a Mm. b Mm.
Hilos por pulgada en Mm.
1 25,400 12,95 9,41 9,28
2 12,700 6,60 4,7 4,57
3 8,466 4,48 3,13 3
4 6,350 3,42 2,35 2,22
5 5,080 2,79 1,88 1,75
6 4,233 2,36 1,56 1,43
7 3,628 2,06 1,34 1,21
8 3,175 1,84 1,17 1,04
9 2,822 1,66 1,04 0,91
10 2,540 1,52 0,94 0,81
TABLA DEL SISTEMA ACMÉ
4.3.2 ROSCADO TRAPEZOIDAL NORMALIZADO
El roscado trapezoidal normalizado no es, sino el roscado acmé adaptado a las necesidades francesas, e igualmente concebido para suprimir las posibilidades de holguras inherentes a los tornillos de rosca cuadrada.
La forma del filete trapezoidal normalizado está engendrada por el enrollamiento en hélice, de un perfil cuya sección es un trapecio isósceles en el que el ángulo que forman sus dos lados no paralelos es de 30 °. También en éste caso las bases del trapecio son paralelas al núcleo del tornillo, y la mayor de ellas coincide con las generatrices del mismo.
4.3.2.1 TABLA DEL ROSCADO TRAPEZOIDAL NORMALIZADO
TABLA DEL ROSCADO TRAPEZOIDAL NORMALIZADO
P DM ð h a b j1 j2 d d1
2 D-1 1,20 0,73 0,62 0,20 0,30 D-1.8 D+0,4
3 D-1.5 1,75 1,10 0,96 0,25 0,50 D-2,5 D+0,5
4 D-2 2,25 1,46 1,33 0,25 0,50 D-3,5 D+0,5
5 D-2.5 2,75 1,83 1,70 0,25 0,75 D-4 D+0,5
6 D-3 3,25 2,20 2,06 0,25 0,75 D-5 D+0,5
8 D-4 4,25 2,93 2,79 0,25 0,75 D-7 D+0,5
10 D-5 5,25 3,66 3,53 0,25 0,75 D-9 D+0,5
12 D-6 6,25 4,39 4,26 0,25 0,75 D-11 D+0,5
16 D-8 8,50 5,86 5,59 0,50 1,50 D-14 D+1
20 D-10 10,50 7,32 7,05 0,50 1,50 D-18 D+1
4.4 ROSCADO CUADRADO
El roscado cuadrado es un roscado que cada vez tiende más a desaparecer, reemplazado por el roscado trapezoidal; se utilizaba casi exclusivamente para todos los tornillos de accionamiento de las máquinas-herramientas.
• El filete cuadrado es engendrado por el enrollamiento en hélice de un perfil de sección cuadrada con uno de los lados apoyando el cilindro generador.
Pudiendo ser los tornillos de varias entradas y hélices, el paso de la hélice es en tal caso, la distancia, expresada en milímetros, comprendida entre dos espiras de consecutivas de la misma hélice medida paralelamente al eje.
4.4.1 Dimensiones
• D = diámetro normal del tornillo, expresado en milímetros.
• P = paso en milímetros
• h = altura de los filetes a) 1 hélice: 9/19P ó 0,473P
b) 2 hélices: 9/38P ó 0,237P
• d = diámetro de mandrinado de la tuerca = D-0,946 Paso aparente.
El roscado cuadrado no tiene tabla puesto que no está normalizado.
4.5 ROSCADO REDONDO NORMALIZADO
El roscado redondo normalizado es, pese a sus buenas cualidades mecánicas, un roscado poco utilizado debido a las dificultades mecánicas que entraña su ejecución. Su utilización se recomienda para toda unión de órganos susceptibles de recibir choques, como los enganches de vagones.
La forma del filete es según la norma alemana DIN 405, con un ángulo de los flancos del filete de 30° y redondeamientos cuyo radio se aproxima a la mitad de la altura del filete.
4.5.1 Dimensiones
• D = diámetro nominal del tornillo expresado en milímetros.
• P = paso expresado en milímetros.
• R1 = radio de la coronación del filete en el tornillo = 0,238P.
• R2 = radio del fondo del filete en el tornillo = 0,238P
• R3 = radio de la coronación del filete en la tuerca = 0,236P.
• R4 = radio del fondo del filete en la tuerca = 0,221P.
• h = altura de los filetes = 0,5P.
• d = diámetro de mandrinado de la tuerca = D - 0,9P
4.5.2 TABLA DEL ROSCADO REDONDO NORMALIZADO
ROSCA REDONDEADA DIN 405
Diámetro de roscad Número de filetes por 1" z Paso h Profundidad de la roscat1 Profundidad del contacto t2 Redondeados
Tornillo tuerca
r R R1
7_12 10 2,540 1,270 0,212 0,606 0,650 0,561
14_38 8 3,175 1,588 0,265 0,757 0,813 0,702
40_100 6 4,233 2,117 0,353 1,010 1,084 0,936
105_200 4 6,350 3,175 0,530 1,515 1,625 1,404
4.6 SISTEMAS DE ROSCADO
DE POCA UTILIZACIÓN
Además de las roscas anteriormente estudiadas hay otras de uso menos general, ya sea por que no fueron normalizadas, porque se han fabricado otras de mejor resistencia, o por su difícil forma de producción. Entre estas citaremos las siguientes:
• Sistema Löwenherz: Tiene filete triangular con ángulo de 53° 30' achaflanado en las puntas 1/8 de la altura. Las medidas se dan en milímetros. Se utilizaba para mecánica de precisión y aparatos de óptica; para trabajos de mecánica fina, principalmente en Austria y Alemania.
• Sistema Thury: El sistema suizo Thury, llamado también de la British Association (B.A.), se utiliza en pequeños tornillos sobre todo para relojería. El ángulo de la rosca es de 47° 30' y las crestas y fondos están muy redondeados. Las medidas de éste sistema se dan en milímetros.
4.6.1 TABLA DEL SISTEMA LÖWENHERZ
ROSCA LOWENHERZ
Diámetro exterior Paso Diámetro del núcleo Diámetro de los flancos Diámetro exterior Paso Diámetro del núcleo Diámetro de los flancos
1,0 0,25 0,625 0,812 4,0 0,70 2,950 3,475
1,2 0,25 0,825 1,012 4,5 0,75 3,375 3,937
1,4 0,30 0,950 1,175 5,0 0,80 3,800 4,400
1,7 0,35 1,175 1,437 5,5 0,90 4,150 4,825
2,0 0,40 1,400 1,700 6,0 1,00 4,500 5,250
2,3 0,40 1,700 2,000 7,0 1,10 5,350 6,175
2,6 0,45 1,925 2,262 8,0 1,20 6,200 7,100
3,0 0,50 2,250 2,625 9,0 1,30 7,050 8,025
3,5 0,60 2,600 3,050 10,0 1,40 7,900 8,950
5. FORMAS DE FABRICACIÓN DE LAS ROSCAS
5.1 Práctica del roscado
Con peines
1. PEINE EXTERIOR—2. ROSCADO EXTERIOR—3. ROSCADO INTERIOR—4. PIEZA A REPASAR—5. PEINE INTERIOR.
Los peines se utilizan principalmente para repasar los filetes de los tornillos (peine exterior), o los filetes de las tuercas (peine interior o de lado). También se emplean para ejercer directamente roscas de tornillo y de tuerca sobre los materiales blandos (torneado de aparatos ópticos en astronomía y en pequeña mecánica de precisión).
Estos peines, siendo herramientas de mano exigen de parte del operario, una gran habilidad para su empleo. El tornero debe en efecto, hacer deslizar el peine, sobre la parte recta del soporte de l herramienta de mano, una cantidad igual al paso para cada vuelta del tornillo o de la tuerca.
Para roscar con el peine debe ponerse el torno a una velocidad apropiada a la importancia del paso, tomando la precaución de situar el soporte del peine lo más próximo posible a la pieza.
5.2 PRACTICA DE ROSCADO
Con macho de roscar
El macho es una barra de acero cilíndrica con filetes formados alrededor de ella y estrías o ranuras practicadas a lo largo de la misma, las cuales, al interseccionar con los filetes, forman las aristas cortantes, forman las aristas cortantes. Se utiliza para tallar roscas interiores.
Existen los juegos de machos, que comprenden tres machos de roscar cuyos nombres son:
• De devaste o primera pasada.
• Intermedio o de segunda pasada.
• Final o de acabado.
Para usar los machos, primero debemos iniciar el tallado de los filetes de la rosca, y si el agujero es pasante (abierto por los dos lados), no hace falta ningún otro macho. Si el agujero es ciego, después del macho de desbaste se emplea un macho intermedio para completar el tallado de la rosca cerca del fondo del agujero; cuando se requiere que los filetes en el fondo del agujero queden totalmente tallados, se usa el macho de acabado.
5.3 PRACTICA DE ROSCADO
Con terrajas
Es una pieza de acero templado, fileteado interiormente, con ranuras que seccionan los filetes para formar las aristas cortantes. Se emplea para tallar roscas exteriores en barras redondas metálicas. Las terrajas, o cojinetes de roscar, tienen una abertura con un prisionero roscado que permite expandirlas al objeto de facilitar el primer corte.
Los lados de la terraja no son iguales; por uno el agujero de la terraja tiene un chaflán mayor que el otro. Este chaflán mayor permite que la terraja inicie el roscado con facilidad.
El gira-terrajas, es un utensilio para sujetar las terrajas; se utiliza sujetando la barra a roscar en una prensa de banco, y la terraja, alojada en el gira-terrajas, se gira en sentido de las agujas del reloj, y a veces, es conveniente invertir el movimiento para eliminar algunas virutas que pueden obstruir la terraja.
ROSCAS
ROSCAS DE SUJECIÓN
ROSCAS FINAS
ROSCAS TRAPECIALES
Sistema Whitworth
Sistema Internacional
Sistema Sellers
Rosca Fina Métrica
Rosca fina Whitworth
Rosca Fina Sellers
Rosca de gas
Sistema Acmé
R. Trapecial Normalizada
R métrica Francesa
Rosca Métrica DIN
Cuñas:
Las cuñas se usan en el ensamble de partes de maquinas para asegurarlas
contra su movimiento relativo, por lo general rotatorio, como es el caso entre flechas,
cigüeñales, volantes, etc. Aun cuando los engranajes, las poleas, etc., están
montados con un ajuste de interferencia, es aconsejable usar una cuña diseñada
para transmitir el momento torsionante total.
Cuando las fuerzas relativas no son grandes, se emplea una cuña redonda,
una cuña de silleta o una cuña plana. Para trabajo pesado son más adecuadas las
cuñas rectangulares.
Cuñas
Una cuña es un elemento de maquina que se coloca en la interfase del eje y la
masa de una pieza que transmite potencia con el fin d transmitir torque. La cuña es
desmontable para facilitar el ensamble y desarmado del sistema de eje. Se instala
dentro de una ranura axial que se maquina en el eje, la cual se denomina cuñero. A
una ranura similar en la maza de la pieza que transmite potencia se le da el nombre
de asiento de cuña, si bien. Propiamente es también un cuñero.
La cuña también puede definirse como una máquina simple de madera o
metal terminada en ángulo diedro muy agudo. Sirve para hender o dividir cuerpos
sólidos, para ajustar o apretar uno con otro, para calzarlos o para llenar alguna raja
o hueco. Actúa como un plano inclinado móvil. El filo de un hacha es, en realidad,
una cuña afilada. Tal como lo haría una rampa, permite desplazar un peso con
mayo facilidad.
Tipos de Chavetas o cuñas.
Cuñas paralelas cuadradas y rectangulares.
El tipo mas común de las cuñas para ejes de hasta 6 ½” de diámetro es la cuña
cuadrada. La cuña rectangular se sugiere para ejes largos y se utiliza en ejes cortos
donde puede tolerarse una menor altura. Tanto la cuña cuadrada como la
rectangular se denominan cuñas paralelas porque la parte superior, la inferior y los
lados de la cuña son todos paralelos.
Los cuñeros y la maza en el eje se diseñan de tal manera que exactamente la
mitad de la altura de la cuña se apoye en el lado del cuñero del eje, y la otra mitad
en el lado del cuñero de la maza.
El ancho de la cuña cuadrada es o plana es generalmente una cuarta parte del
diámetro del eje. Estas cuñas pueden ser rectas o ahusadas aproximadamente 1/8”
por pie. Cuando es necesario tener movimiento axial relativo entre el eje y la parte
acoplada se usan cuñas y ranuras. Existen normas ASME y ASA para los
dimensionamientos de la cuña y de la ranura.
Cuñas de Woodruff
Una cuña Woodruff es un segmento de disco plano con un fondo que puede ser
plano o redondeado. Se le especifica siempre mediante un numero, cuyo dos últimos
dígitos indican el diámetro nominal en octavos de pulgadas, mientras que los dígitos
que preceden a los últimos dan el ancho nominal en treintaidosavos de pulgada.
Figura 1. Corte transversal de eje con cuña Woodruff
Figura 2. Ensamble de un eje con pasador y una chaveta Woodruff
Cuñas ahusadas y cuñas de cabeza
Las cuñas ahusadas están diseñadas para insertarse desde el extremo del eje
después que la maza está en su sitio en lugar de instalar la cuña primero y después
deslizar la maza sobre la cuña, como sucede en las cuñas paralelas. El ahusado se
extiende, cuando menos, a lo largo de la longitud de la maza y la altura medida.
Hay que distinguir las uniones fijas de las desmontables; para que una unión sea desmontable hay que recuperar sin destrucción tanto las piezas del conjunto como el elemento de unión (Ej. Los remaches no serian una unión desmontable, ya que al separar los elementos se romperían los primeros).
UNIONES FIJAS:
-Pegado: Se utilizan pegamentos que suelen ser plásticos líquidos que se adhieren mediante la acción del calor o a temperatura ambiente con endurecedores químicos.
-Remachado: Las piezas a unir se unen mediante roblones o remaches. La cabeza es dúctil y se transforma durante el proceso.
-Soldadura: Lo común es la aportación de calor; luego hay variaciones: puede haber aportación de material o no, presión o no....
La soldadura homogénea es aquella en la que el material a unir y el de aportación es el mismo y la heterogénea en la que el punto de fusión del material de aportación es más bajo que el de las piezas a unir.
-Autógena: Se usa como fuente de calor, una llama de oxigeno y acetileno.
-Eléctrica al arco: Se caracteriza por la creación y el mantenimiento entre la pieza y el hilo metálico de aporte (electrodo) de un arco eléctrico que normalmente destruye el acabado superficial del material.
Puede ser con protección gaseosa para proteger la fusión del aire de la atmósfera. Si el gas es inerte la soldadura es MIG, y si es activo (reacciona con los materiales de soldadura) es soldadura MAG. Tanto en el MIG como en el MAG el electrodo se funde, pero en el TIG (de gas inerte) no.
También se puede proteger del aire mediante un baño de material fundente en polvo, donde se sumergen las piezas a unir.
-Aluminotérmica: El calor se obtiene por la reacción química de una mezcla de óxido de hierro con partículas de aluminio muy finas. El material líquido que resulta constituye el material de aportación.
-Por resistencia: Se hace circular corriente eléctrica por las piezas unidas; gracias al efecto Joule se produce un calor debido a la potencia disipada. Ventajas ante la soldadura eléctrica:
-Sólo se calienta la zona a soldar
-Es más rápida
-Permite soldar piezas de diferente espesor (e incluso diferente material).
Hay varios tipos:
-A tope por compresión: Se mantienen unidas entre sí las piezas mientras circula la corriente eléctrica, y se interrumpe al alcanzarse las temperaturas ideales para la unión. Hay diferencias entre la soldadura “a tope” y “a tope por compresión”, en la primera, la presión que se ejerce entre las piezas es solo la suficiente para mantenerlas unidas, mientras que en la segunda la presión es bastante elevada para que se produzca un recalcado de los extremos.
-Por puntos: Las piezas a unir suelen ser chapas que se calientan con intensidades altas de corrientes a través de electrodos puntuales. Hay máquinas fijas y portátiles.
UNIONES DESMONTABLES:
- unión por conformado
- tornillos
- otras uniones mecánicas (chavetas y lengüetas, pasadores, estirados y nervados)
- guías de deslizamiento
- uniones forzadas (prensadas, por dilatación)
- uniones por enchufe, aprieto o resorte.
tipos de arandelas:
Producto
Arandelas Schnoor
Arandelas Alabeadas DIN 137
Arandelas ASTM F 436 - Acero (Para Bulon ASTM A325)
Arandelas Biseladas
Arandelas Copa para Silo
Arandelas Cuna
Arandelas Cuña DIN 434/435 (Para Perfil IPN y UPN)
Arandelas de Fabricacion Especial
Arandelas de Neoprene - Goma
Arandelas de Plomo
Arandelas de Resorte a platillo - DIN 2093 / Bellville
Arandelas DIN 125 A
Arandelas DIN 125 B
Arandelas Din 7989 - espesor 8mm
Arandelas Estrella Din 6797 A, J, V
Arandelas Estrella Din 6798 A, J, V
Arandelas Grower
Arandelas MTA
Arandelas no ferrosas - aluminio - fibra - cobre
Arandelas Planas comunes
Arandelas Planas especiales - vuelo chico
Arandelas Planas métricas
Arandelas según Norma IRAM 5107
Arandelas Selladoras Chapa - Neporene Vulcanizado (Para Tornillos Autoperforantes)
Arandelas Suplemento
Arandelas Tipo Chapista - vuelo grande
Arandelas tipo ficha
Aranlock
Se llama en mecánica tornillo a cualquier pieza que tenga una parte cilíndrica o casi cilíndrica con un canal en forma de hélice continua.
Si una pieza posee un agujero cilíndrico cuya superficie interna esta acanalada diremos que es una tuerca.
Los tornillos y las tuercas tienen innumerables aplicaciones: sujetar unas piezas a otras, como los tornillos que unen el motor del automóvil al bastidor, transmitir y transformar fuerzas, como el husillo de una prensa, guiar un movimiento etc.
Los tornillos se utilizan para unir entre si diversas partes de una maquina. Así, el mecánico debe conocer perfectamente los diferentes tipos de rosca comercial así como el método e especificar las tolerancias deseadas para el montaje entre tornillo y tuerca.
La industria moderna ha desarrollado un sistema de roscas intercambiables normalizadas, el cual hace posible la producción en masa de elementos de fijación roscados y tornillos para la transmisión del movimiento en toda clase de maquinas de precisión. Las roscas se utilizan también como un medio de para las mediciones de precisión; el micrómetro, por ejemplo, depende del principio de la rosca para obtener mediciones dentro de diezmilésimas de pulgada, o de medias centésimas de milímetro.
1. HISTORIA DE LAS ROSCAS
Los tornillos y las roscas se han venido usando durante siglos como medios de unión o de fijación de las piezas metálicas conjuntamente. Así, la idea de constituir una forma similar al roscado parece remontar bastante lejos en la historia, puesto que Arquímedes fue el primero que tuvo la idea de de enrollar un tubo según una hélice geométrica, sobre la periferia de un cilindro, con el objeto de constituir un dispositivo elevador de agua.
Ya en aquella época la idea del roscado pudo ser dada por la observación de cómo penetra en la madera una tijereta. Pero, de todas formas, los primeros tornillos necesariamente tuvieron que ser a mano.
En cuanto a las primeras tuercas, fueron ejecutadas mediante un diente metálico incrustado en el primer filete de un tornillo de madera.
En la edad media, las tuercas y los tornillos ya se empleaban para la sujeción de armaduras y de las corazas. La ventaja principal del uso de las roscas es que las piezas pueden montarse y desmontarse sin deteriorarse.
Se utilizaban igualmente los tornillos de madera después de la aparición de la imprenta, puesto que todas las prensas de imprimir los llevaban. Desde esa época la forma de los tornillos y de las tuercas fue haciéndose mas precisa a medida que su reproducción se multiplicaba.
2. CLASIFICACIÓN DE LAS ROSCAS
Las roscas pueden clasificarse de variadas maneras.
Según el número de filetes:
• Roscas de una sola entrada, que tienen un filete.
• Roscas de varias entradas, con varios filetes.
Según la forma del filete pueden ser:
• Roscas triangulares, cuando la sección del filete tiene la forma aproximada de un triangulo. Son las más usadas.
• Roscas trapeciales, cuando la sección del filete tiene forma de trapecio isósceles.
• Roscas cuadradas.
• Roscas redondas.
• Roscas de diente de sierra, cuya sección tiene la forma de un trapecio rectángulo
Según su posición las roscas se clasifican en:
• Roscas exteriores si pertenecen al tornillo.
• roscas interiores si pertenecen a la tuerca.
Según su sentido se dividen en:
• Rosca a derecha cuando avanza o gira en sentido de las manecillas del reloj.
• rosca a izquierda cuando avanza o gira en sentido contrario a las manecillas del reloj.
3. PARTES FUNDAMENTALES DE UNA ROSCA
TÉRMINOS Y DEFINICIONES
• diámetro mayor: Se le conoce también como diámetro exterior y nominal de la rosca. Es el diámetro máximo del filete del tornillo o de la tuerca.
• Diámetro menor: también conocido como diámetro interior, del núcleo o de raíz. Es el diámetro mínimo del filete de tornillo o tuerca.
• Diámetro primitivo: En una rosca cilíndrica, es el diámetro de un cilindro imaginario cuya superficie corta los filetes en puntos tales que resulten iguales al ancho de los mismos y al de los hoyos cortados por la superficie de dicho cilindro. En una rosca cónica, es el diámetro sobre un cono imaginario medido a una distancia dada desde un plano de referencia perpendicular al eje; la superficie del cono imaginario corta los filetes en puntos tales que resulten iguales al ancho de los mismos y el de los huecos cortados por la misma superficie.
• Paso: Es la distancia desde un punto de un filete al punto correspondiente del filete siguiente, medida paralelamente al eje. Puede darse en milímetros en pulgadas o en función del numero de filetes por pulgada, de acuerdo con las siguientes relaciones:
-Paso en pulgadas = 1/numero de filetes por pulgada
-Paso en milímetros = 25,4/numero de filetes por pulgada
• Avance: Es la distancia que avanza un filete en una vuelta. En roscas de un solo filete, o de una entrada, el avance es igual al paso; en roscas de filete doble o de dos entradas el avance que es el paso real, es igual al doble del paso, que viene a ser un paso ficticio; en roscas de triple filete el avance es igual a tres veces el paso; etc.
• Angulo del filete: Es el ángulo formado por los flancos del filete, medido en el plano.
• Angulo de la hélice: Es el ángulo formado por la hélice del filete en el diámetro primitivo, con un plano perpendicular al eje.
• Cresta: Es la pequeña superficie superior del filete que une los dos flancos del mismo.
• Raíz: Es la superficie del fondo que une los flancos de los filetes adyacentes.
• Flanco: Es la superficie del filete que une la cresta con la raíz.
• Eje de la rosca: es el del cilindro o cono en que se ha tallado la rosca.
• Base del filete: Es la sección inferior del filete, o sea, la mayor sección entre dos raíces adyacentes.
• Profundidad de la rosca: es la distancia entre la cresta y la base del filete, medida normalmente al eje.
• Numero de filetes. Es el número de filetes en una longitud determinada que casi siempre es una pulgada.
• Longitud de acoplamiento: Es la longitud de contacto entre dos piezas acopladas por rosca, medidas axialmente.
• Altura de contacto: Es la altura de contacto entre filetes de dos piezas acopladas medidas radialmente.
• Línea primitiva o de flanco: Es una generatriz del cilindro o cono imaginarios especificados en la 3° definición.
• Grosor del filete: Es la distancia entre los flancos adyacentes del filete, medida a lo largo o paralelamente a la línea primitiva.
• Discrepancia: Es una diferencia prescrita intencionadamente en las dimensiones de las piezas acopladas, la cual no permite que se rebasen ni la holgura mínima ni la interferencia máxima que convienen al acoplamiento.
• Tolerancia: Es la magnitud de variación permitida en la medida de una pieza.
• Medida básica: Es la medida normal, teórica o nominal, a partir de la cual se consideran todas las variaciones.
• Holgura de cresta: Se encuentra definida en el perfil de un tornillo como el espacio que queda entre uno cualquiera de sus filetes. Y la raíz del filete correspondiente en la pieza de acoplamiento.
• Acabado: Es el carácter de la forma y superficie de un filete de rosca o de otro producto.
• Ajuste: Es la relación entre dos piezas acopladas con referencia a las condiciones de acoplamiento, las cuales pueden dar lugar a ajustes forzados, apretados, medios, libres y holgados. La calidad del ajuste depende a la vez de la medida relativa y del acabado de las piezas acopladas.
• Zona neutra: Es la zona de discrepancia positiva.
• Limites: Son las dimensiones extremas permitidas por la tolerancia aplicada a una pieza.
4. SISTEMAS DE ROSCAS
En la industria se han utilizado gran cantidad de tipos de roscas. Para disminuir confusiones y ahorrar gastos se ha procurado en los diversos países normalizar las roscas, en otras palabras, darles dimensiones exactas y clasificarlas según su forma, utilidad y aplicaciones; dentro de cada uno de esos grupos establecer las proporciones más convenientes y una serie de medidas normales convenientemente escalonadas para que puedan cubrir las necesidades más comunes.
Se llama Sistema de Roscas a cada uno de los grupos en que se pueden clasificar las roscas normalizadas con especificaciones o reglas que deben cumplir. Estas se refieren a los siguientes puntos:
• Forma y proporciones el filete
• Escalonamiento de los diversos diámetros.
• Paso que corresponde a cada uno de los diámetros
• Tolerancias que se admiten en las medidas
Los principales sistemas empleados los clasificaremos para su siguiente estudio según el organigrama:
4.1. ROSCAS DE SUJECIÓN
Se llaman así las roscas empleadas en la construcción normal mecánica para la fijación energética de determinadas piezas de máquinas. Éstas roscas tienen, en general, filete de sección triangular en forma de triangulo isósceles o equilátero, pero no un triangulo perfecto, sino con el vértice truncado en forma recta o redondeada. Al fondo de la rosca también se le da forma truncada o redondeada.
En la práctica el perfil de la tuerca no encaja perfectamente con el tornillo sino que se hacen las roscas con juego en los vértices ajustando los flancos.
Se exceptúan las roscas estancas, aquellas que no dejan ningún escape, para evitar la salida de gases o líquidos. En éstas se suprime completamente el juego haciendo el fondo y la cresta del tornillo exactamente con el mismo perfil que la cresta y el fondo de la tuerca.,
En las roscas de sujeción, como el ajuste solo se hace en los flancos, no tiene importancia la exactitud de los diámetros interior y exterior, con tal que las crestas de una rosca no puedan tocar los fondos de la otra al a que se acoplan, en cambio tiene gran importancia la exactitud del diámetro medio o diámetro de los flancos pues de el depende el buen ajuste de la rosca.
4.1.1 ROSCA WHITWORTH
El sistema whitworth normalizado en Francia con el nombre de paso de gas es la forma de rosca de mayor antigüedad conocida. Es debida a Sir Joseph Whitworth, que la hizo adoptar por el instituto de ingenieros civiles de Inglaterra en 1841. Sus dimensiones Básicas se expresan en pulgadas inglesas: 25,4 Mm.
4.1.1.1Forma del filete
El tornillo está engendrado por el enrollamiento en hélice de un tornillo isósceles cuyo ángulo en el vértice superior es de 55°. La base de este triangulo, situada paralelamente al eje del cilindro de soporte, es, antes de truncada, igual al paso del tornillo
La parte superior y las base del triangulo primitivo isósceles se rodean hasta 1/6 de la altura teórica. Este tipo de rosca da un ajuste perfecto.
4.1.1.2 Dimensiones
• D = Diámetro nominal del tornillo expresado en pulgadas inglesas (25.4 Mm.)
• P = Paso expresado en número de hilos por pulgada
• h = altura de los filetes = 0,6403 P.
• r = radio de las truncaduras = 0,1373 P
• d = diámetro de mandrinado de la tuerca = D-1,2086 P
4.1.1.3Usos
Como su nombre lo indica, es especialmente utilizada esta rosca para tubos de conducción de gas, tubos de calefacción central y tubos para alojar conductores eléctricos. Así mismo es utilizada para construcción de maquinaria no solo en los países de habla inglesa sino también en los que utilizan el sistema métrico decimal.
Como rosca de sujeción, no se debe utilizar en diámetros pequeños, porque el paso resulta en ellos demasiado grande y así la rosca no puede sujetar bien en estos casos se debe sustituir por la rosca métrica.
TABLA DEL SISTEMA WHITWORTH
Diámetro exterior en pulgadas Número de hilos por pulgada DIMENSIONES EN MILÍMETROS
Diámetro exterior Diámetro medio Diámetro del núcleo Paso
1/8 40 3,175 2,768 2,362 0,635
5/32 32 3,969 3,461 2,952 0,794
3/16 24 4,762 4,085 3,407 1,058
7/32 24 5,556 4,879 4,201 1,058
1/4 20 6,349 5,536 4,723 1,269
5/16 18 7,937 7,033 6,130 1,411
3/8 16 9,524 8,508 7,492 1,587
7/16 14 11,120 9,950 8,789 1,814
1/2 12 12,699 11,344 9,989 2,116
9/16 12 14,287 12,931 11,576 2,116
5/8 11 15,874 14,396 12,918 2,309
11/16 11 17,465 15,983 14,505 2,309
3/4 10 19,049 17,423 15,797 2,539
13/16 10 20,637 19,010 17,384 2,539
7/8 9 22,224 20,417 18,610 2,822
15/16 9 23,812 22,004 20,197 2,822
1 8 25,399 23,366 21,333 3,174
1 1/8 7 28,574 26,251 23,927 3,628
1 1/4 7 31,749 29,426 27,102 3,628
1 3/8 6 34,924 32,213 29,502 4,233
1 1/2 6 38,099 35,388 32,677 4,233
1 5/8 5 41,279 38,021 34,768 5,079
1 3/4 5 44,449 41,196 37,943 5,079
1 7/8 4,5 47,624 44,099 40,395 5,644
2 4,5 50,799 47,184 43,570 5,644
2 1/8 4,5 53,974 50,359 46,745 5,644
2 1/4 4 57,148 53,082 49,016 6,349
2 3/8 4 60,323 56,258 50,192 6,349
2 1/2 4 63,498 59,432 55,366 6,349
2 5/8 4 66,673 62,608 58,542 6,349
2 3/4 3,5 69,848 65,200 60,552 7,257
2 7/8 3,5 73,023 68,376 63,789 7,257
3 3,5 76,198 71,550 66,904 7,257
4.1.1.4 TABLA DEL SISTEMA WHITWORTH
4.1.2 SISTEMA INTERNACIONAL S.I.
El roscado S.I. deriva del sistema francés que fue instituido en Paris el 10 de mayo de 1895 a petición de los industriales de aquel país, para reemplazar los múltiples roscados existentes hasta entonces hasta entonces, que por su variedad constituían un serio obstáculo para la industria.
La forma del filete era ya el triangulo equilátero, con truncaduras de 1/8 de la altura teórica del filete en el vértice superior y en la base; la única crítica que se hizo a éste sistema francés de roscas fue respecto a su carencia de holgura en el fondo del filete que es conveniente en todo roscado, el ajuste de este roscado es perfecto.
Este sistema se deriva de la rosca métrica, sistema fundado en el sistema métrico decimal y en el que sólo varían algunos detalles en el fondo de la rosca ya que el resto es igual para todos los sistemas.
En cuanto a la forma del filete, el tornillo resulta engendrado por el enrollamiento a la derecha, en hélice, de un triángulo equilátero truncado, cuyo lado situado paralelamente al eje del cilindro soporte,
Es antes de truncarlo, igual al paso del tornillo.
El triángulo primitivo equilátero está truncado por dos paralelas a su base trazadas respectivamente a 1/8 de la altura a partir del vértice superior y de la base.
La altura del filete medida entre las truncaduras es, por consiguiente, igual a los ¾ de la altura del triangulo primitivo.
En lo que respecta al vacío existente entre tornillo y tuerca en el fondo de los ángulos entrantes del perfil el ahondamiento debido a tal vacío no debe exceder de 1/16 de la altura del triángulo primitivo.
4.1.2.1 Dimensiones
• D = diámetro nominal después de la truncadura.
• P = paso expresado en milímetros.
• h = altura teórica del filete = 0.866P
• h1 = altura práctica del filete = h x 13/16 = 0,703P
• h2 = altura de contacto de los filetes = h x 12/16 = 0,649P.
• d = diámetro de mandrinado de la tuerca = D - 1.299P.
• = diámetro medio en los flancos del filete.
• r = redondeado del fondo del filete = 0.054P.
4.1.2.2 Usos
Casi toda la tornilleria mecánica internacional utiliza éste sistema de roscado, que satisface para la mayoría de las uniones para tornillos y tuercas, por tornillos y taladros roscados, por prisioneros y tuercas, etc. Es, en total, el sistema de roscado más extendido actualmente.
4.1.3 ROSCA MÉTRICA FRANCESA
Se diferencia del sistema internacional en que los fondos de rosca son rectos en vez de redondeados y que teóricamente no existe el juego. En la práctica ésta diferencia queda casi anulada. La rosca métrica francesa es una adaptación al sistema métrico de la rosca americana Sellers.
4.1.4 ROSCA MÉTRICA DIN
Se diferencia del sistema internacional en que el redondeamiento del fondo del tornillo y el truncamiento de la cresta del filete de la tuerca son mayores. Con esto se consigue una mayor resistencia en el tornillo y una mayor facilidad en el roscado.
El sistema internacional se hace prácticamente el taladro de la rosca con un valor mayor del teórico, lo cual anula casi totalmente la diferencia que existe entre éste sistema y el DIN.
4.1.2.3 TABLA DEL SISTEMA INTERNACIONAL
TABLA DEL SISTEMA INTERNACIONAL
diámetro exterior en Mm. Paso en Mm. Diámetro medio Diámetro de mandrinado de la tuerca diámetro exterior en Mm. Paso en Mm. Diámetro medio Diámetro de mandrinado de la tuerca
1,6 0,30 1,405 1,210 36 4,00 33,402 30,804
1,8 0,40 1,540 1,280 39 4,00 36,402 33,804
2 0,40 1,740 1,480 42 4,50 39,077 36,154
2,2 0,45 1,907 1,615 45 4,50 42,077 39,154
2,5 0,45 2,207 1,915 48 5,00 44,752 41,504
3 0,60 2,610 2,220 52 5,00 48,000 45,504
3,5 0,60 3,110 2,720 56 5,50 52,428 48,885
4 0,75 3,513 3,025 60 5,50 56,428 52,855
4,5 0,75 4,013 3,525 64 6,00 60,103 56,206
5 0,90 4,415 3,830 68 6,00 64,103 60,206
5,5 0,90 4,915 4,330 72 6,00 68,103 64,206
6 1,00 5,350 4,701 76 6,00 72,103 68,206
7 1,00 6,350 5,701 80 6,00 76,103 72,206
8 1,25 7,188 6,376 85 6,00 81,103 77,206
9 1,25 8,188 7,376 90 6,00 86,103 82,206
10 1,50 9,026 8,051 95 6,00 91,103 87,206
11 1,50 10,026 9,051 100 6,00 96,103 92,206
12 1,75 10,863 9,726 105 6,00 101,103 97,206
14 2,00 12,701 11,402 110 6,00 106,103 102,206
16 2,00 14,701 13,402 115 6,00 111,103 107,206
18 2,50 16,376 14,752 120 6,00 116,103 112,206
20 2,50 18,376 16,752 125 6,00 121,103 117,206
22 2,50 20,376 18,752 130 6,00 126,103 122,206
24 3,00 22,051 20,702 135 6,00 131,103 127,206
27 3,00 25,051 23,102 140 6,00 136,103 132,206
30 3,50 27,727 25,453 145 6,00 141,103 137,206
33 3,50 30,727 28,453 150 6,00 146,103 142,206
Las dimensiones de estas roscas son de las normas C.N.M. 3 y C.N.M. 132 del comité de normalización del la mecánica.
4.1.5 SISTEMA SELLERS o UNITED STATES STANDARD (U.S.S.)
El roscado del sistema Sellers es corrientemente aplicado en los estados unidos. Fue establecido por William Sellers, industrial de Filadelfia, quien lo hizo aceptar oficialmente por el Franklin Institute, en 1864. Al igual que en el sistema Whitworth, sus dimensiones base se expresan en pulgadas inglesas.
La rosca del sistema Sellers (S.S.) o nacional americana tiene la forma del filete semejante a la rosca métrica.
En cuanto a la forma del filete está engendrado por el enrollamiento en hélice de un triángulo equilátero truncado, cuyo lado situado paralelamente al eje del núcleo es, antes de truncarlo, igual al paso del tornillo.
El triángulo primitivo está truncado por dos paralelas a su base, respectivamente distanciadas de su vértice superior y de la base 1/8 de la altura teórica.
La altura práctica de los filetes es igual a los ¾ de la altura del triángulo inicial. Esta rosca como lo precedente, da un ajuste perfecto.
4.1.5.1 Dimensiones
• D = diámetro nominal del tornillo, expresado en pulgadas inglesas (25,4mm.)
• P = paso expresado en número de hilos por pulgada.
• h = altura de los filetes = 0.649P.
• d = diámetro de mandrinado de la tuerca = D - 1,299P
TABLA DEL SISTEMA SELLERS O UNITED STATES STANDARD (U.S.S.)
Diámetro exterior en pulgadas Número de hilos por pulgada DIMENSIONES EN MILÍMETROS
Diámetro exterior Diámetro medio Diámetro del núcleo Paso
1/4 20 6,349 5,525 4,699 1,269
5/16 18 7,937 7,021 6,105 1,411
3/8 16 9,524 8,493 7,462 1,587
7/16 14 11,112 9,934 8,763 1,814
1/2 13 12,699 11,430 10,160 1,954
9/16 12 14,287 12,913 11,531 2,116
5/8 11 15,874 14,374 12,874 2,309
3/4 10 19,049 17,400 15,748 2,539
7/8 9 22,224 20,391 18,558 2,822
1 8 25,399 23,337 21,277 3,174
1 1/8 7 25,874 26,218 23,850 3,628
1 1/4 7 31,749 29,393 27,025 3,628
1 3/8 6 34,924 32,175 29,413 4,233
1 1/2 6 38,099 35,350 32,588 4,233
1 5/8 5 1/2 41,274 38,275 35,280 4,618
1 3/4 5 44,449 41,150 37,846 5,079
1 7/8 5 47,624 44,325 41,021 5,079
2 4 1/2 50,799 47,133 43,459 5,644
2 1/4 4 1/2 57,148 53,482 49,809 5,644
2 1/2 4 63,498 59,374 55,245 6,349
2 3/4 4 69,848 65,724 61,595 6,349
3 3 1/2 76,198 71,484 66,751 7,257
3 1/4 3 1/2 82,548 77,834 73,101 7,257
3 1/2 3 1/4 88,898 83,822 78,740 7,815
3 3/4 3 95,248 89,749 84,252 8,466
4 3 101,598 96,099 90,602 8,466
4.1.5.2 TABLA DEL SISTEMA SELLERS
4.1.6 ROSCADO PARA ARTILLERÍA
Como su nombre indica este modo de roscar es sobre todo, utilizado en las realizaciones de artillería para todas las piezas que tengan que soportar choques repetidos; en efecto, las armas de fuego están sometidas a esfuerzos súbitos, a veces muy importantes. Los órganos de unión de los morteros, cañones y ametralladoras, deben ser, por lo tanto objeto de una especial atención desde el punto e vista de su roscado.
Por la acción del choque provocado por el disparo de una bala o un obús, los filetes triangulares ordinarios tendrían tendencia a escurrirse, tanto por el tornillo como por la tuerca. Tal inconveniente se remedia dirigiendo el esfuerzo sobre un flanco vertical, perpendicular al eje del tornillo, mientras que el otro flanco del filete se conserva inclinado para reforzar la resistencia al choque.
4.1.6.1 Dimensiones
La forma de los filetes es: los hilos de la rosca de artillería se ejecutan según dos ángulos diferentes:
• Con un ángulo de 45° para pasos superiores a 1 Mm.
• Con un ángulo de 30° para pasos inferiores a 1mm.
La truncadura del filete la forman, en ambos casos, en el vértice superior de1/8 de la altura teórica y de 1/16 de esa misma altura en la base, y ello mientras no sobrepasan los 10 Mm.
Por encima de 10 Mm., tanto en el vértice superior como en la base, basta una truncadura de 1/16 de la altura teórica.
Para una rosca inclinada a 45°, la altura práctica del filete del tornillo es de:
h1 = P - (1/8+1/16 de P)= P x 13/16 = 0,812 P
En el caso de la rosca inclinada a 30°, la altura teórica del filete es igual al paso dividido por tg 30°, o multiplicado por cotg 30°:
h = P/tg 30° = P/0,557 = P x 1,732
La altura práctica es entonces:
h1 = 1,407P
La rosca de artillería es siempre engendrada por el enrollamiento en hélice, de un perfil cuya sección es un triángulo rectángulo con uno de sus catetos perpendicular a las generatrices el cilindro soporte.
4.1.6.1 Usos
Las construcciones de artillería no son el único caso en que se utiliza éste roscado particular; su facultad de reforzar la resistencia al esfuerzo lo hace muy apropiado para todos los órganos de máquinas que deban resistir grandes esfuerzos de compresión, como los tornillos para ajustar las correderas porta-punzón de las prensas de taladrar.
4.2 SISTEMAS DE ROSCAS FINAS
Las roscas finas son semejantes a las roscas de sujeción, pero teniendo igualdad de diámetro poseen un paso más pequeño y por tanto, una profundidad de rosca menor.
Se emplean las roscas finas en todos aquellos casos en que las roscas normales de sujeción resultan con una profundidad demasiado grande para el espesor disponible como en husillos huecos, tubos, etc.
Además de los tipos de rosca fina correspondientes a los sistemas de rosca normal estudiados (Sistema Internacional, DIN, Sistema Whitworth, Sistema Sellers), existe un tipo especial de rosca fina: la rosca de gas.
La forma del filete en todas ellas es exactamente igual al de la correspondiente rosca de sujeción normal.
4.2.1 ROSCA DE GAS
La rosca de gas (Rg.), tiene la forma del filete igual que la whitworth, pero tiene un paso mucho más fino que la rosca normal y lleva juego en los vértices. Se emplea en tubos cuando se necesita un cierre fuerte y sin escapes pero sin necesidad de materiales auxiliares como cinta de teflón.
4.3 SISTEMAS DE ROSCAS TRAPEZOIDALES
Las roscas trapezoidales se emplean principalmente para la transmisión y transformación de movimientos, como por ejemplo, en el husillo de roscar de un torno.
Los principales sistemas son dos: la rosca trapecial acmé y la rosca DIN.
4.3.1 ROSCADO ACMÉ
Éste sistema de roscado trapezoidal, que tiene los flancos inclinados a 14°30', es el más empleado en los estados unidos en sustitución de los filetes cuadrados. El tornillo queda siempre centrado por sus flancos inclinados y su ajuste es muy sencillo, comparado con el de los tornillos de filete cuadrado; además resulta posible corregir las holguras, y su construcción es más fácil a la vez que su resistencia es mayor a la de los filetes cuadrados.
El filete acmé está engendrado por el enrollamiento en hélice, de un perfil cuya sección es un trapecio isósceles en el que el ángulo que forman sus dos lados paralelos es de 29°. Las bases del trapecio son paralelas al núcleo del tornillo, y la mayor de ellas coincide con las generatrices del mismo.
4.3.1.1 Dimensiones
• D = diámetro nominal del tornillo, expresado en pulgadas inglesas.
• P = paso expresado en número de hilos por pulgada.
• h = altura de los filetes = P/2 + 0,254 Mm.
• a = 0,3707 P
• b = 0,3707 P - 0,1321 Mm.
• d = diámetro de mandrinado de la tuerca = D-P
• diámetro de núcleo del tornillo = D-(P + 0,508 Mm.)
4.3.1.2 TABLA DEL SISTEMA ACMÉ
Paso = P Profundidad del filete h Mm. a Mm. b Mm.
Hilos por pulgada en Mm.
1 25,400 12,95 9,41 9,28
2 12,700 6,60 4,7 4,57
3 8,466 4,48 3,13 3
4 6,350 3,42 2,35 2,22
5 5,080 2,79 1,88 1,75
6 4,233 2,36 1,56 1,43
7 3,628 2,06 1,34 1,21
8 3,175 1,84 1,17 1,04
9 2,822 1,66 1,04 0,91
10 2,540 1,52 0,94 0,81
TABLA DEL SISTEMA ACMÉ
4.3.2 ROSCADO TRAPEZOIDAL NORMALIZADO
El roscado trapezoidal normalizado no es, sino el roscado acmé adaptado a las necesidades francesas, e igualmente concebido para suprimir las posibilidades de holguras inherentes a los tornillos de rosca cuadrada.
La forma del filete trapezoidal normalizado está engendrada por el enrollamiento en hélice, de un perfil cuya sección es un trapecio isósceles en el que el ángulo que forman sus dos lados no paralelos es de 30 °. También en éste caso las bases del trapecio son paralelas al núcleo del tornillo, y la mayor de ellas coincide con las generatrices del mismo.
4.3.2.1 TABLA DEL ROSCADO TRAPEZOIDAL NORMALIZADO
TABLA DEL ROSCADO TRAPEZOIDAL NORMALIZADO
P DM ð h a b j1 j2 d d1
2 D-1 1,20 0,73 0,62 0,20 0,30 D-1.8 D+0,4
3 D-1.5 1,75 1,10 0,96 0,25 0,50 D-2,5 D+0,5
4 D-2 2,25 1,46 1,33 0,25 0,50 D-3,5 D+0,5
5 D-2.5 2,75 1,83 1,70 0,25 0,75 D-4 D+0,5
6 D-3 3,25 2,20 2,06 0,25 0,75 D-5 D+0,5
8 D-4 4,25 2,93 2,79 0,25 0,75 D-7 D+0,5
10 D-5 5,25 3,66 3,53 0,25 0,75 D-9 D+0,5
12 D-6 6,25 4,39 4,26 0,25 0,75 D-11 D+0,5
16 D-8 8,50 5,86 5,59 0,50 1,50 D-14 D+1
20 D-10 10,50 7,32 7,05 0,50 1,50 D-18 D+1
4.4 ROSCADO CUADRADO
El roscado cuadrado es un roscado que cada vez tiende más a desaparecer, reemplazado por el roscado trapezoidal; se utilizaba casi exclusivamente para todos los tornillos de accionamiento de las máquinas-herramientas.
• El filete cuadrado es engendrado por el enrollamiento en hélice de un perfil de sección cuadrada con uno de los lados apoyando el cilindro generador.
Pudiendo ser los tornillos de varias entradas y hélices, el paso de la hélice es en tal caso, la distancia, expresada en milímetros, comprendida entre dos espiras de consecutivas de la misma hélice medida paralelamente al eje.
4.4.1 Dimensiones
• D = diámetro normal del tornillo, expresado en milímetros.
• P = paso en milímetros
• h = altura de los filetes a) 1 hélice: 9/19P ó 0,473P
b) 2 hélices: 9/38P ó 0,237P
• d = diámetro de mandrinado de la tuerca = D-0,946 Paso aparente.
El roscado cuadrado no tiene tabla puesto que no está normalizado.
4.5 ROSCADO REDONDO NORMALIZADO
El roscado redondo normalizado es, pese a sus buenas cualidades mecánicas, un roscado poco utilizado debido a las dificultades mecánicas que entraña su ejecución. Su utilización se recomienda para toda unión de órganos susceptibles de recibir choques, como los enganches de vagones.
La forma del filete es según la norma alemana DIN 405, con un ángulo de los flancos del filete de 30° y redondeamientos cuyo radio se aproxima a la mitad de la altura del filete.
4.5.1 Dimensiones
• D = diámetro nominal del tornillo expresado en milímetros.
• P = paso expresado en milímetros.
• R1 = radio de la coronación del filete en el tornillo = 0,238P.
• R2 = radio del fondo del filete en el tornillo = 0,238P
• R3 = radio de la coronación del filete en la tuerca = 0,236P.
• R4 = radio del fondo del filete en la tuerca = 0,221P.
• h = altura de los filetes = 0,5P.
• d = diámetro de mandrinado de la tuerca = D - 0,9P
4.5.2 TABLA DEL ROSCADO REDONDO NORMALIZADO
ROSCA REDONDEADA DIN 405
Diámetro de roscad Número de filetes por 1" z Paso h Profundidad de la roscat1 Profundidad del contacto t2 Redondeados
Tornillo tuerca
r R R1
7_12 10 2,540 1,270 0,212 0,606 0,650 0,561
14_38 8 3,175 1,588 0,265 0,757 0,813 0,702
40_100 6 4,233 2,117 0,353 1,010 1,084 0,936
105_200 4 6,350 3,175 0,530 1,515 1,625 1,404
4.6 SISTEMAS DE ROSCADO
DE POCA UTILIZACIÓN
Además de las roscas anteriormente estudiadas hay otras de uso menos general, ya sea por que no fueron normalizadas, porque se han fabricado otras de mejor resistencia, o por su difícil forma de producción. Entre estas citaremos las siguientes:
• Sistema Löwenherz: Tiene filete triangular con ángulo de 53° 30' achaflanado en las puntas 1/8 de la altura. Las medidas se dan en milímetros. Se utilizaba para mecánica de precisión y aparatos de óptica; para trabajos de mecánica fina, principalmente en Austria y Alemania.
• Sistema Thury: El sistema suizo Thury, llamado también de la British Association (B.A.), se utiliza en pequeños tornillos sobre todo para relojería. El ángulo de la rosca es de 47° 30' y las crestas y fondos están muy redondeados. Las medidas de éste sistema se dan en milímetros.
4.6.1 TABLA DEL SISTEMA LÖWENHERZ
ROSCA LOWENHERZ
Diámetro exterior Paso Diámetro del núcleo Diámetro de los flancos Diámetro exterior Paso Diámetro del núcleo Diámetro de los flancos
1,0 0,25 0,625 0,812 4,0 0,70 2,950 3,475
1,2 0,25 0,825 1,012 4,5 0,75 3,375 3,937
1,4 0,30 0,950 1,175 5,0 0,80 3,800 4,400
1,7 0,35 1,175 1,437 5,5 0,90 4,150 4,825
2,0 0,40 1,400 1,700 6,0 1,00 4,500 5,250
2,3 0,40 1,700 2,000 7,0 1,10 5,350 6,175
2,6 0,45 1,925 2,262 8,0 1,20 6,200 7,100
3,0 0,50 2,250 2,625 9,0 1,30 7,050 8,025
3,5 0,60 2,600 3,050 10,0 1,40 7,900 8,950
5. FORMAS DE FABRICACIÓN DE LAS ROSCAS
5.1 Práctica del roscado
Con peines
1. PEINE EXTERIOR—2. ROSCADO EXTERIOR—3. ROSCADO INTERIOR—4. PIEZA A REPASAR—5. PEINE INTERIOR.
Los peines se utilizan principalmente para repasar los filetes de los tornillos (peine exterior), o los filetes de las tuercas (peine interior o de lado). También se emplean para ejercer directamente roscas de tornillo y de tuerca sobre los materiales blandos (torneado de aparatos ópticos en astronomía y en pequeña mecánica de precisión).
Estos peines, siendo herramientas de mano exigen de parte del operario, una gran habilidad para su empleo. El tornero debe en efecto, hacer deslizar el peine, sobre la parte recta del soporte de l herramienta de mano, una cantidad igual al paso para cada vuelta del tornillo o de la tuerca.
Para roscar con el peine debe ponerse el torno a una velocidad apropiada a la importancia del paso, tomando la precaución de situar el soporte del peine lo más próximo posible a la pieza.
5.2 PRACTICA DE ROSCADO
Con macho de roscar
El macho es una barra de acero cilíndrica con filetes formados alrededor de ella y estrías o ranuras practicadas a lo largo de la misma, las cuales, al interseccionar con los filetes, forman las aristas cortantes, forman las aristas cortantes. Se utiliza para tallar roscas interiores.
Existen los juegos de machos, que comprenden tres machos de roscar cuyos nombres son:
• De devaste o primera pasada.
• Intermedio o de segunda pasada.
• Final o de acabado.
Para usar los machos, primero debemos iniciar el tallado de los filetes de la rosca, y si el agujero es pasante (abierto por los dos lados), no hace falta ningún otro macho. Si el agujero es ciego, después del macho de desbaste se emplea un macho intermedio para completar el tallado de la rosca cerca del fondo del agujero; cuando se requiere que los filetes en el fondo del agujero queden totalmente tallados, se usa el macho de acabado.
5.3 PRACTICA DE ROSCADO
Con terrajas
Es una pieza de acero templado, fileteado interiormente, con ranuras que seccionan los filetes para formar las aristas cortantes. Se emplea para tallar roscas exteriores en barras redondas metálicas. Las terrajas, o cojinetes de roscar, tienen una abertura con un prisionero roscado que permite expandirlas al objeto de facilitar el primer corte.
Los lados de la terraja no son iguales; por uno el agujero de la terraja tiene un chaflán mayor que el otro. Este chaflán mayor permite que la terraja inicie el roscado con facilidad.
El gira-terrajas, es un utensilio para sujetar las terrajas; se utiliza sujetando la barra a roscar en una prensa de banco, y la terraja, alojada en el gira-terrajas, se gira en sentido de las agujas del reloj, y a veces, es conveniente invertir el movimiento para eliminar algunas virutas que pueden obstruir la terraja.
ROSCAS
ROSCAS DE SUJECIÓN
ROSCAS FINAS
ROSCAS TRAPECIALES
Sistema Whitworth
Sistema Internacional
Sistema Sellers
Rosca Fina Métrica
Rosca fina Whitworth
Rosca Fina Sellers
Rosca de gas
Sistema Acmé
R. Trapecial Normalizada
R métrica Francesa
Rosca Métrica DIN
Cuñas:
Las cuñas se usan en el ensamble de partes de maquinas para asegurarlas
contra su movimiento relativo, por lo general rotatorio, como es el caso entre flechas,
cigüeñales, volantes, etc. Aun cuando los engranajes, las poleas, etc., están
montados con un ajuste de interferencia, es aconsejable usar una cuña diseñada
para transmitir el momento torsionante total.
Cuando las fuerzas relativas no son grandes, se emplea una cuña redonda,
una cuña de silleta o una cuña plana. Para trabajo pesado son más adecuadas las
cuñas rectangulares.
Cuñas
Una cuña es un elemento de maquina que se coloca en la interfase del eje y la
masa de una pieza que transmite potencia con el fin d transmitir torque. La cuña es
desmontable para facilitar el ensamble y desarmado del sistema de eje. Se instala
dentro de una ranura axial que se maquina en el eje, la cual se denomina cuñero. A
una ranura similar en la maza de la pieza que transmite potencia se le da el nombre
de asiento de cuña, si bien. Propiamente es también un cuñero.
La cuña también puede definirse como una máquina simple de madera o
metal terminada en ángulo diedro muy agudo. Sirve para hender o dividir cuerpos
sólidos, para ajustar o apretar uno con otro, para calzarlos o para llenar alguna raja
o hueco. Actúa como un plano inclinado móvil. El filo de un hacha es, en realidad,
una cuña afilada. Tal como lo haría una rampa, permite desplazar un peso con
mayo facilidad.
Tipos de Chavetas o cuñas.
Cuñas paralelas cuadradas y rectangulares.
El tipo mas común de las cuñas para ejes de hasta 6 ½” de diámetro es la cuña
cuadrada. La cuña rectangular se sugiere para ejes largos y se utiliza en ejes cortos
donde puede tolerarse una menor altura. Tanto la cuña cuadrada como la
rectangular se denominan cuñas paralelas porque la parte superior, la inferior y los
lados de la cuña son todos paralelos.
Los cuñeros y la maza en el eje se diseñan de tal manera que exactamente la
mitad de la altura de la cuña se apoye en el lado del cuñero del eje, y la otra mitad
en el lado del cuñero de la maza.
El ancho de la cuña cuadrada es o plana es generalmente una cuarta parte del
diámetro del eje. Estas cuñas pueden ser rectas o ahusadas aproximadamente 1/8”
por pie. Cuando es necesario tener movimiento axial relativo entre el eje y la parte
acoplada se usan cuñas y ranuras. Existen normas ASME y ASA para los
dimensionamientos de la cuña y de la ranura.
Cuñas de Woodruff
Una cuña Woodruff es un segmento de disco plano con un fondo que puede ser
plano o redondeado. Se le especifica siempre mediante un numero, cuyo dos últimos
dígitos indican el diámetro nominal en octavos de pulgadas, mientras que los dígitos
que preceden a los últimos dan el ancho nominal en treintaidosavos de pulgada.
Figura 1. Corte transversal de eje con cuña Woodruff
Figura 2. Ensamble de un eje con pasador y una chaveta Woodruff
Cuñas ahusadas y cuñas de cabeza
Las cuñas ahusadas están diseñadas para insertarse desde el extremo del eje
después que la maza está en su sitio en lugar de instalar la cuña primero y después
deslizar la maza sobre la cuña, como sucede en las cuñas paralelas. El ahusado se
extiende, cuando menos, a lo largo de la longitud de la maza y la altura medida.
Hay que distinguir las uniones fijas de las desmontables; para que una unión sea desmontable hay que recuperar sin destrucción tanto las piezas del conjunto como el elemento de unión (Ej. Los remaches no serian una unión desmontable, ya que al separar los elementos se romperían los primeros).
UNIONES FIJAS:
-Pegado: Se utilizan pegamentos que suelen ser plásticos líquidos que se adhieren mediante la acción del calor o a temperatura ambiente con endurecedores químicos.
-Remachado: Las piezas a unir se unen mediante roblones o remaches. La cabeza es dúctil y se transforma durante el proceso.
-Soldadura: Lo común es la aportación de calor; luego hay variaciones: puede haber aportación de material o no, presión o no....
La soldadura homogénea es aquella en la que el material a unir y el de aportación es el mismo y la heterogénea en la que el punto de fusión del material de aportación es más bajo que el de las piezas a unir.
-Autógena: Se usa como fuente de calor, una llama de oxigeno y acetileno.
-Eléctrica al arco: Se caracteriza por la creación y el mantenimiento entre la pieza y el hilo metálico de aporte (electrodo) de un arco eléctrico que normalmente destruye el acabado superficial del material.
Puede ser con protección gaseosa para proteger la fusión del aire de la atmósfera. Si el gas es inerte la soldadura es MIG, y si es activo (reacciona con los materiales de soldadura) es soldadura MAG. Tanto en el MIG como en el MAG el electrodo se funde, pero en el TIG (de gas inerte) no.
También se puede proteger del aire mediante un baño de material fundente en polvo, donde se sumergen las piezas a unir.
-Aluminotérmica: El calor se obtiene por la reacción química de una mezcla de óxido de hierro con partículas de aluminio muy finas. El material líquido que resulta constituye el material de aportación.
-Por resistencia: Se hace circular corriente eléctrica por las piezas unidas; gracias al efecto Joule se produce un calor debido a la potencia disipada. Ventajas ante la soldadura eléctrica:
-Sólo se calienta la zona a soldar
-Es más rápida
-Permite soldar piezas de diferente espesor (e incluso diferente material).
Hay varios tipos:
-A tope por compresión: Se mantienen unidas entre sí las piezas mientras circula la corriente eléctrica, y se interrumpe al alcanzarse las temperaturas ideales para la unión. Hay diferencias entre la soldadura “a tope” y “a tope por compresión”, en la primera, la presión que se ejerce entre las piezas es solo la suficiente para mantenerlas unidas, mientras que en la segunda la presión es bastante elevada para que se produzca un recalcado de los extremos.
-Por puntos: Las piezas a unir suelen ser chapas que se calientan con intensidades altas de corrientes a través de electrodos puntuales. Hay máquinas fijas y portátiles.
UNIONES DESMONTABLES:
- unión por conformado
- tornillos
- otras uniones mecánicas (chavetas y lengüetas, pasadores, estirados y nervados)
- guías de deslizamiento
- uniones forzadas (prensadas, por dilatación)
- uniones por enchufe, aprieto o resorte.
tipos de arandelas:
Producto
Arandelas Schnoor
Arandelas Alabeadas DIN 137
Arandelas ASTM F 436 - Acero (Para Bulon ASTM A325)
Arandelas Biseladas
Arandelas Copa para Silo
Arandelas Cuna
Arandelas Cuña DIN 434/435 (Para Perfil IPN y UPN)
Arandelas de Fabricacion Especial
Arandelas de Neoprene - Goma
Arandelas de Plomo
Arandelas de Resorte a platillo - DIN 2093 / Bellville
Arandelas DIN 125 A
Arandelas DIN 125 B
Arandelas Din 7989 - espesor 8mm
Arandelas Estrella Din 6797 A, J, V
Arandelas Estrella Din 6798 A, J, V
Arandelas Grower
Arandelas MTA
Arandelas no ferrosas - aluminio - fibra - cobre
Arandelas Planas comunes
Arandelas Planas especiales - vuelo chico
Arandelas Planas métricas
Arandelas según Norma IRAM 5107
Arandelas Selladoras Chapa - Neporene Vulcanizado (Para Tornillos Autoperforantes)
Arandelas Suplemento
Arandelas Tipo Chapista - vuelo grande
Arandelas tipo ficha
Aranlock