ROSCAS Y SU TALLADO
ÍNDICE:
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DEFINICIÓN DE ROSCA
EMPLEO DE LAS ROSCAS
FUNCIONAMIENTO DE LA ROSCA
CLASIFICACIÓN DE LAS ROSCAS
POR SU FORMA
POR SU SENTIDO DE GIRO
POR EL Nº DE ENTRADAS
POR LA POSICIÓN
ROSCAS CÓNICAS
ELEMENTOS DE LAS ROSCAS
DIMENSIONES FUNDAMENTALES
ROSCAS FINAS
DESIGNACIÓN
SISTEMAS DE ROSCAS
WHITWORTH
MÉTRICA
DIFERENCIAS
TALLADO DE ROSCAS
ROSCADO MANUAL
ROSCADO EN TORNO (PROCESO A SEGUIR)
PENETRACIÓN OBLICUA
REPRESENTACIÓN DE ROSCAS
DEFINICIÓN DE ROSCA
• Una Rosca es una arista helicoidal de un
tornillo (rosca exterior) o de una tuerca
(rosca interior), de sección triangular,
cuadrada etc. formada sobre un núcleo
cilíndrico, cuyo diámetro y paso se hallan
normalizados.
Se denomina rosca al fileteado que
presentan los tornillos y los elementos a
los que éstos van roscados (tuercas o
elementos fijos). Las roscas se
caracterizan por su perfil y paso, además
de su diámetro
Empleo de las roscas
• a) Unir piezas de manera permanente
o temporal, éstas pueden tener
movimiento o quedar fijas. La unión
se hace por medio de tornillos y
tuercas, elementos que contienen
una rosca. Para que un tornillo sea
acoplado con su tuerca ambos deben
tener las medidas adecuadas y el
mismo tipo de rosca.
• b) Generar movimiento en máquinas
o en transportadores. Los mejores
ejemplos de esta aplicación se tiene
en los tornos, en los que por medio
de un tornillo sinfín se puede mover
el carro o en los elevadores de
granos en los que por medio de un
gusano se transportan granos de
diferentes tipos.
¿Por qué funciona una rosca?
• La forma más sencilla de entender y
explicar el funcionamiento de una rosca es
la siguiente: Imagine que enrolla en un
perno cilíndrico recto un triángulo
rectángulo de papel. La trayectoria que
sigue la hipotenusa del triángulo es una
hélice que se desarrolla sobre la superficie
del cilindro, esa es la rosca que nos sirve
para fijar o transportar objetos.
El mismo papel que se enrolló sobre el cilindro del tornillo
nos indica que las roscas actúan como un plano inclinado,
pues al deslizarse la tuerca por las orillas de la rosca se está
siguiendo la trayectoria de un plano inclinado, del cual su
fórmula elemental es:
PxL=Wx h
P= Fuerza aplicada
L= Longitud del plano inclinado
W= Fuerza generada
h= Altura del plano inclinado
Descomposición de las fuerzas que actúan
sobre un sólido situado en un plano
inclinado
• Imaginemos esta prensa de husillo:
Las orillas de la rosca en el tornillo actúan como el plano
inclinado. Por cada vuelta que se da a la la manivela se logra un
avance de "h", generando una fuerza de "W", todo esto producto
de la fuerza aplicada en la manivela "P" en una trayectoria igual al
perímetro "2π x R". Con lo anterior se puede construir la siguiente
expresión.
P x 2π x r = W x h
• Por ejemplo: si se aplica en una prensa como la mostrada, con
avance "h" (en cada vuelta) de 2 mm, brazo de palanca "r" de
200 mm y si se aplica una fuerza "P" de 15 Kg., se tendrá:
• (Sustituyendo en la ecuación de la prensa)
•
P x 2π x r = W x h //15 x 2 x 3,14 x 200 = W x 2
•
• Despejando "W“ tendremos:
•
• W = 9.420 Kg.
•
• Como la fricción en la rosca genera una pérdida de la fuerza de
un 40% se tendrá:
•
• W = 9.420 x 0,6 = 5.652 Kg.
•
• Lo anterior implica que con nuestra pequeña prensa y 15 Kg.,
se obtengan más de 5.5 toneladas de fuerza.
CLASIFICACIÓN DE LAS
ROSCAS
1. POR SU FORMA
2. POR SU SENTIDO DE GIRO
3. POR EL NÚMERO DE
ENTRADAS
4. POR LA POSICIÓN
1. TIPOS DE ROSCA POR SU
FORMA
1.1 Triangulares o agudas
1.2 Trapeciales
1.3 De sierra
1.4 Redondas
1.5 Cuadradas
1.1 Triangulares o agudas
•Las roscas de filete triangular o agudas se usan en
tornillos de fijación o para uniones de tubos.
•A su vez pueden ser:
1.1.1 Normales (Tornillería)
1.1.2 Finas (Menor paso para igual diámetro. Para
paredes delgadas)
1.1.3 De gas (Son finas. Para uniones de tubos
conductores de fluidos)
1.1.4 Autocortantes (uniones en chapas, madera o
plásticos)
• Las roscas agudas o triangulares quedan
definidas por los diámetros exterior (d), del
núcleo (d1) y del de los flancos (d2), así
como por el ángulo de los flancos (α) y su
paso (h)
1.2. Trapeciales
• Se utilizan para transmitir o transformar
movimientos.
• Los principales sistemas de roscas
trapeciales son dos.
• Rosca ACME (29º, EEUU) y Rosca DIN (30º
UE). (Tornillos de banco, por ejemplo)
• Sustituyen a la rosca cuadrada ofreciendo
mayor resistencia y más fácil fabricación.
1.3 Rosca de diente de sierra
• Utilización: Se utiliza cuando existe un
esfuerzo axial importante en un sentido.
Tiene el rendimiento de una de filete
cuadrado y la resistencia de la rosca V.
Antiguamente se producía con un flanco (o
cara) de presión vertical; la más reciente,
con inclinación de 7º, es más fácil de
hacer. Se llama también a veces “rosca de
cierre”, porque se utiliza en los grandes
cañones para absorber la reculada.
• Forma: Tiene flancos asimétricos.
• Designación: S 36 x 3
1.5 Roscas redondas
• Se emplean para roscas que tengan mucho
desgaste o elementos sometidos a golpes,
suciedad, oxidación, por ejemplo, husillos de
gatos de elevación, elementos de transporte
etc. También para casos especiales; casquillos
de bombillas, sujeción para tornillería basta o
acoplamiento de vagones de ferrocarril.
1.6 Rosca cuadrada
• En desuso. Sustituidas por las trapeciales.
2. POR SU SENTIDO DE GIRO
3. Por el número de entradas
En la rosca de dos entradas, el avance es el
doble. A=2p
4. Por la posición
1. Exteriores:
• Tornillos
• Espárragos
• Prisioneros
• Varillas roscadas
• Piezas con rosca exterior
Pág.. 12 del libro “34 medios de unión”.
2. Interiores:
• Tuercas
• Tapones, tapaderas…
• Agujeros roscados
• Roscas Cónicas.
• Las roscas cónicas engendran la
helicoide sobre un cono y no sobre
un cilindro.
• Las roscas cónicas se usan en
uniones de cañerías y en algunas
otras aplicaciones donde se
requieren uniones herméticas para
líquidos
• ELEMENTOS DE LAS ROSCAS
• DIMENSIONES FUNDAMENTALES
• Núcleo: Es el volumen ideal sobre el que se
encuentra la rosca o cuerpo del elemento roscado.
• Flancos: Son las superficies teóricas de contacto.
• Cresta: Es la superficie exterior de unión de los
flancos.
• Fondo: Es la superficie interior de unión de los
flancos.
• Hilo: Es cada uno de los vértices o crestas.
• Paso: Es la distancia, medida
paralelamente al eje, entre dos hilos
consecutivos.
• Avance, (a): La distancia que recorre en
sentido del eje un filete al dar una vuelta
entera. También la recorre el tornillo en la
tuerca al dar una vuelta completa.
En las roscas de un filete, a = P. En las
roscas de varios filetes, a= P z (z = nº de
entradas).
• Ángulo de la rosca (α): Es el ángulo que
forman los dos flancos
• Diámetro exterior: Es el diámetro
mayor de una rosca.
D, para los interiores (de fondo a
fondo).
d, para los exteriores (de cresta a
cresta).
• Diámetro interior. Es el diámetro
menor de la rosca.
D1, para los interiores de cresta a
cresta.
d3, para los exteriores, de fondo a
fondo, que se llama diámetro del núcleo.
• Diámetro medio: Existe, por tanto, un
punto donde el filete y el vano tienen el
mismo ancho (punto medio del flanco) e
igual diámetros (diámetro en los flancos)
(D2)
• Profundidad de rosca llamada, también,
altura del filete, es la semidiferencia entre
los diámetros exterior e interior o la
distancia entre cresta y base: la
representamos por H1 para las tuercas, y
h3 para los tornillos.
• Diámetro nominal Es el que sirve para
identificar la rosca y suele ser siempre el
diámetro mayor de la rosca exterior (d ).
• Roscas finas (profundidad de rosca
y paso menor que el normal). Se
emplean cuando las paredes
roscadas son de poco espesor, por
ejemplo en uniones en de tubos;
también pueden emplearse cuando
se quiere evitar el aflojamiento de la
unión, ya que el mayor número de
filetes de contacto entre el tornillo y la
tuerca incrementa el rozamiento.
•DESIGNACIÓN DE LAS ROSCAS
• Las roscas se designan según el sistema a que
pertenecen y hay que distinguir si son:
• Ordinarias o finas
• De una o más entradas
• A derechas o a izquierdas
• Los sistemas más comunes son el sistema
métrico o internacional y el sistema británico o
Whitworth, Sellers, Gas, SAE, UNF, Etc.
Ejemplo de designación sistema
métrico:
• M 24 (Normalizada corriente)
• M 24 x 0,5 (Paso no normalizado)
• M 24 x 1,5 (Paso fino normalizado)
• Tanto el diámetro exterior del tornillo como
el paso se designan en milímetros.
• Si es a izquierdas llevará la inscripción
(izq).
• Si es de dos entradas llevará la inscripción
(2 Ent)
Ejemplo de designación Sistema
Whitworth
• W ¾”- 10
• (3/4” es el diámetro exterior)
• (10 es el número de hilos por
pulgada)
Ejemplo de designación del sistema de
rosca Americano Unificado
• 1”- 8 UNC
• Diámetro exterior = 1”
• 8 Hilos por pulgada.
SISTEMAS DE ROSCAS
• 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
• http://html.rincondelvago.com/roscas-ytornillos_1.html
SISTEMA
DE
ROSCAS
ROSCAS
DE
SUJECIÓN
SISTEMA
WHITWORTH
SISTEMA
INT.
(MÉTRICA
Y
DIN)
ROSCAS
FINAS
SISTEMA
SELLERS
ROSCA
FINA
MÉTRICA
ROSCA
FINA
WHITWORTH
ROSCA
FINA
SELLERS
ROSCAS
TRAPECIALES
ROSCA
GAS
ROSCA
ACME
OTROS
SISTEMAS
DE
ROSCAS
ROSCA
TRAPECIAL
MÉTRICA
•Rosca Whitworth
• La primera persona que creó un tipo de rosca normalizada,
aproximadamente sobre 1841 fue el ingeniero mecánico
inglés sir Joseph Whitworth
• El sistema de roscas Whitworth todavía se utiliza, para
reparar la vieja maquinaria y tiene un filete de rosca más
grueso que el filete de rosca métrico.
• El sistema Whitworth fue un estándar británico, abreviado a
BSW (BS 84:1956) y el filete de rosca fino estándar británico
(BSF) fue introducido en 1908 porque el hilo de rosca de
Whitworth resultaba grueso para algunos usos.
• El ángulo del hilo de rosca es de 55° en vez de los 60º que
tiene la rosca métrica. La profundidad y el grosor del filete de
rosca variaba con el diámetro del tornillo (es decir, cuanto
más grueso es el perno, más grueso es el filete de rosca).
• En este sistema de roscas el paso se considera como el
número de filetes que hay por pulgada, y el diámetro se
expresa en fracciones de pulgada.
• Rosca Whitworth:
• Profundidad (t1)= 0.64033 x p
• Radio de giro (r)= 0.13733 x p
•Rosca Métrica
• La rosca métrica está basada en el Sistema Internacional (SI)
y es una de las roscas más utilizadas en el ensamblaje de
piezas mecánicas. El juego que tiene en los vértices del
acoplamiento entre el tornillo y la tuerca permite el engrase.
Los datos constructivos de esta rosca son los siguientes:
• La sección del filete es un triángulo equilátero cuyo ángulo
vale 60º
• El fondo de la rosca es redondeado y la cresta de la rosca
levemente truncada
• El lado del triángulo es igual al paso
• El ángulo que forma el filete es de 60º
• Paso es la distancia entre dos puntos homólogos. Ejemplo:
entre las crestas contiguas.
• Su diámetro exterior y el avance se miden en milímetros,
siendo el avance la longitud que avanza en dirección axial el
tornillo en una vuelta completa. (A=p)
•Rosca métrica
Profundidad(t1)= 0.6495 x p
Radio de giro (r) del fondo= 0.1082 x p
•Diferencias:
• Como se puede observar las principales diferencias entres los
dos tipos de roscas son:
• Métrica. Los ángulos de los las espiras son de 60°, en tornillos
se redondea el fondo de la rosca y las puntas son planas, en el
caso de las tuercas mientras que en las Whitworth es de 55°.
Otra gran diferencia es que mientras en las roscas métricas su
parte externa de los filetes es chata a una altura t1=0,6495p y
la interna redonda con r = 0.1082p, en las Whitworth tanto la
punta exterior como la parte interna son redondas, con altura
de t1 = 0.64033h y r = 0.13733h.
•
• En las roscas métricas el paso se indica por el avance en
milímetros por cada vuelta, mientras en las Whitworth se da por
número de hilos por pulgada.
• Características
ROSCA MÉTRICA. SISTEMA INTERNACIONAL
EJEMPLO PARA M24 (NORMALIZADO)
TORNILLO
ROSCA
ISO
(UNE 17.708-78)
(PARA USOS
GENERALES)
ROSCA
MÉTRICA
(DIN13 Y
14)
DIÁMETRO
DE ROSCA
24
MAX
23.952
TUERCA
DIÁMETRO DE DIÁMETRO DE DIÁMETRO DE
NUCLEO
ROSCA
NUCLEO
19.832
MIN
23.577
MAX
19.855
24.270
20.102
MIN
MAX
MIN
MAX
MIN
0.300
NO
ESPEC
IFICA
DO
24
21.252
20.752
• Tallado de roscas
• Las roscas pueden fabricarse por medio de diferentes
procesos de manufactura. El procedimiento
seleccionado dependerá del número de piezas a
fabricar, la exactitud exigida y la calidad de la
superficie de la hélice. El tallado más común de
roscas es por medio de:
• a) y b) Machos y terrajas (manuales o de máquina)
• c) Útiles de roscar en torno
• d) Fresado
• e) Roscado con abrasivos
• f) Laminado
• FORMAS DE TALLAR ROSCAS
a) Roscas con machos b) Roscas con terrajas c) Roscas con útil de roscar
d) Fresado de roscas e) Roscado con esmeril f) Laminado de roscas
•Roscado, en torno, con machos y terrajas
•Fabricación de roscas por medio
de machuelos y terrajas
• Es el método más sencillo y económico,
se utiliza para roscas triangulares
• El tallado de una rosca con terraja está limitado
por las dimensiones del perno a roscar, en las
roscas Whitworth el diámetro máximo es de 1
1/4 " y en las métricas es de 30 mm. Cualquier
rosca mayor a 16 mm o 5/8 de pulgada debe
iniciarse con un roscado previo, para evitar que
se rompan los filetes.
• En el caso de roscas interiores fabricadas con
machuelos, es muy importante hacer el barreno
previo a la rosca con el diámetro adecuado,
para definirlo de acuerdo a la rosca que se va a
fabricar, existen normas como la DIN 336, de la
cual se presenta un extracto a continuación.
Rosca métrica
Rosca
M3
M3.5
M4
M5
M6
M8
M 10
M 12
M14
M16
M18
M20
M22
M24
M27
Acero
2.5
2.9
3.3
4.2
5
6.7
8.4
10
11.75
13.75
15.25
17.25
19.25
20.75
23.75
Fundición
Gris
y latón
2.4
2.8
3.2
4.1
4.8
6.5
8.2
9.9
11.5
13.5
15
17
19
20.5
23.5
Rosca Whitworth
Rosca*
1/4"
5/16"
3/8"
1/2"
5/8"
3/4"
7/8"
1"
1 1/8"
1 1/4"
1 3/8"
1 1/2"
1 5/8"
1
3/4"
2"
Para acero
5.1
6.5
7.9
10.5
13.5
16.5
19.25
22
24.75
27.75
30.5
33.5
35.5
39
44.5
Para
fundición
gris y latón
5
6.4
7.7
10.25
13.25
16.25
19
21.7
5
24.50
27.50
30
33
35
38.5
44
•Mecanizado de roscas en el torno
mediante cuchilla de roscar
• Cuando debemos elegir si mecanizar una
rosca en el torno o con machos de roscar
debemos atender a las siguientes
indicaciones:
• Si la rosca no es triangular hay que
mecanizarla en el torno.
• Si la rosca es de medidas pequeñas (Por
ejemplo M10) es más rápido mecanizarlas
con macho y/o terraja.
• Si la rosca requiere de un cierto grado de
precisión, es mejor mecanizarla en torno.
•Proceso a seguir para roscar en
el torno
1. Realizar todos los cálculos necesarios
para poder mecanizar la rosca (diámetro
nominal, diámetro del nucleo, paso,
profundidad de rosca, número de
pasadas y juego en el vértice)
2. Afilar la cuchilla (intentando, no sólo, que
tenga 60º, sino que el vértice del
triángulo esté situado en el centro y el
ángulo de desprendimiento sea=0
3. Una vez torneada la pieza y mecanizadas las
ranuras para desahogo de la cuchilla y el
chaflán de entrada, situar la cuchilla con el
triángulo totalmente perpendicular al eje de
la pieza. Para ello nos valemos de la plantilla
de roscas métricas (60º) o la de whitworth
(55º) según sea la rosca.
4. Colocar, mediante las palancas
oportunas, la velocidad de giro
correcta. Seleccionamos una
velocidad de rotación baja (25% de
la que correspondería a la de
cilindrar).
• Por motivos de seguridad es
importante hacer esta operación
antes de embragar la barra de
roscar
5. Embragar la barra de roscar
6. Establecer y colocar el paso que
queremos fabricar.
7. Acercar la punta de la cuchilla (mediante
el carro transversal cuando el paso sea
< 2) y dar una primera pasada para
marcar (Puede hacerse con un lápiz, por
ejemplo, si no se desea marcar la pieza).
Controlar el tambor graduado del carro
transversal y colocarlo a cero.
8. Comprobar que el paso fabricado es el
que queremos fabricar. (Usando el peine
de roscas) (recordar las distintas formas
de comprobar una rosca)
9. Ir dando las sucesivas pasadas (prestando
especial atención para que no tropiece la
cuchilla al final de cada una de ellas ni el porta
contra el contrapunto al principio. Parar
siempre usando el pedal-freno. Usar un
rotulador para ir marcando en el tambor
graduado. No tocar, en ningún momento, el
carro orientable para no perder el paso
(incluso sería recomendable fijarlo). Vencer la
holgura, del carro principal, hacia la derecha.
Las pasadas (dado que se trata de rosca a
derechas) deben ser siempre de derecha a
izquierda. El retroceso de la cuchilla, tras cada
pasada, debe ser siempre en vacío
(Cambiando el sentido de giro del plato).
10. Comprobar la profundidad de rosca
con el peine de roscas y con el macho o
hembra (según corresponda)
• Roscado, en torno, con penetración
oblicua
• Este método de roscado se emplea para
efectuar roscas de pasos grandes.
• Consiste en girar el carro orientable, un
ángulo igual a la mitad del que tiene la
rosca, que será 30 grados en el caso de
las roscas métricas, y de 27 grados, 30
minutos cuando se mecanicen roscas
Whitwoth.
• Las pasadas se darán solamente
mediante el husillo del carro orientable,
• Para el retroceso se actuará sobre el carro
transversal, colocándolo en la misma
posición, cada vez, al iniciar cada pasada
•Representación de roscas
Tornillo fijado en agujero ciego
Tornillo fijado con tuerca
• En los agujeros roscados las crestas
vistas se representan con trazo continuo
grueso y los fondos con trazo fino. En
vistas ocultas, ambas se trazan con trazo
fino discontinuo. En las secciones, el
rayado se prolonga hasta la cresta. En
vista frontal, la línea de fondo abarcará
aproximadamente 3/4 de circunferencia
para evitar errores de interpretación. En
los dibujos conjuntos, las líneas de la
rosca macho (tornillo) prevalecen sobre
las de la rosca hembra (tuerca).
FIN
Autor: Diego Bueno Linero
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