2A Conceptos BASICOS de ROSCAS

Uniones atornilladas

6 PREGUNTAS FRECUENTES SOBRE ENSAMBLAJE DE PIEZAS

Conceptos previos

Designación de roscas

Elementos y dimensiones fundamentales de las roscas

Determinación del paso de una rosca

Representación de los elementos roscados

Uniones atornilladas

Sistemas de roscas

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En las figuras 4. y 5. pueden observarse que tanto los tornillos como las tuercas tienen unos valores comunes, de los que es muy importante conocer. A continuación se describen las dimensiones fundamentales que deben conocerse.

Elementos de las roscas

Filete: se puede definir como la porción de hélice que hay en una vuelta completa. Vano: es el espacio vacío que se encuentra entre dos filetes. Flancos: son las caras laterales de los filetes. Cresta: es la unión de los flancos por la parte exterior. Fondo: unión de los flancos por la parte interior. Ángulo de la rosca: corresponde al ángulo que generan dos flancos de la rosca medidos en un plano axial a la misma. Diámetro nominal: D = d Es el más importante para Identificar las roscas.

Las fórmulas que se emplean son las siguientes:

La norma UNE 17702 establece la serie general de diámetros y pasos de roscas métricas ISO (tabla 9). Al emplear la tabla 9, que se presenta a continuación, siempre que sea posible se elegirán los diámetros correspondientes a la 1ª serie, si fuese necesario recurririamos a la 2' serie, y finalmente, utilizariamos los de la serie 3ª. Las roscas métricas pueden tener un paso normal, comúnmente llamado grueso, o por el contrario, un paso fino. Este paso fino incrementa la resistencia del tornillo en el apriete y suele ser utilizado cuando la longitud de la unión que se atornilla es pequeña.

Rosca Whitworth En la figura 10a observamos un tornillo del sistema Whitworlh. Como se puede apreciar, presenta un perfil de triángulo isósceles. El ángulo entre las caras es de 55° y los vértices interiores y exteriores están redondeados. A diferencia de la métrica, no existen huecos entre el ajuste del tornillo y la tuerca, lo que facilita la estanqueidad del conjunto.

Podemos definirlos como las clasificaciones que pueden hacerse de cada tipo de rosca normalizada. A continuación veremos los sistemas más empleados, con sus especificaciones, designaciones y medidas. • Rosca métrica ISO

Antiguamente, la rosca métrica poseia la cresta aplanada y la raíz redondeada, pero la norma UNE 17701:2002 define el perfil como se representa en la fig.8. Su forma es de triángulo equilátero, por lo que tiene un ángulo de 60°. Para calcular sus medidas se deben tomar como base los dos parámetros principales de la rosca, que son, como ya hemos visto, el paso "P" y el diámetro nominal de rosca "d"

• 7. figura. Representación de un tornillo y tuerca de M 24. Cuando se representan unidos, el tornillo es el que se impone sobre la tuerca, es decir, los grosores de las lineas serian las corresoondientes a las del tornillo.

7. figura

- Espárrago o varilla roscada: Otro sistema bastante empleado y derivado del que acabamos de estudiar es el empleo de varillas roscadas o espárragos. La concepción de este método es la misma, ya que solamente irá roscada la última pieza a unir, mientras que las demás tendrán un agujero pasante de diámetro superior al de la espiga (figs.22 y 23).

Una parte del espárrago va roscado en la pieza y en el otro extremo introducimos una tuerca, con lo que conseguimos la unión. Mediante este sistema se pretende proteger la zona roscada de la pieza, ya que permite desmontar el conjunto sin necesidad de sacar el espárrago, evitando por lo tanto el deterioro de la parte roscada y la rotura de los hilos, sobre todo si se trata de fundiciones, materiales quebradizos o hay poca longitud de rosca. Tanto en los espárragos como en los tornillos, para evitar este último se aconseja que la longitud de rosca ejecutada en la pieza no sea inferior a 1,25 veces el diámetro del espárrago siempre que la pieza sea de acero, bronce o metal ligero bonificado. Para materiales ligeros o suaves se aconseja una longitud de rosca no inferior a 2,5 veces el diámetro del espárrago.

Designación de roscas

Evidentemente, las roscas se designan según unas normas preestablecidas. La forma de realizar esta designación en los sistemas de roscas más empleados es la siguiente:

• 1. La designación de las roscas comienza con una letra representativa, que indica el sistema al que pertenece (16. tabla).

• 2. A continuación se indica el diámetro exterior, en milímetros para la rosca métrica y en pulgadas para la rosca Whitworth y la Unificada (se ha de tener en cuenta que el diámetro a indicar en la rosca Whitworth Gas es el del interior de tubo).

• 3. Seguidamente se reseña el paso de la rosca, en milímetros para la métrica y en hilos por pulgada para la Whitworth y la Unificada. Si el paso de la rosca es normal, no es necesario indicarlo; sin embargo, cuando el paso es fino, obligatoriamente ha de quedar representado.

• 4. También se deberá marcar el sentido de giro. Cuando este sea a izquierda, en la designación se indica "izq", No se pondrá nada si el sentido de rosca es a derecha. Si posee más de una entrada se indicará con la siguiente designación: "2 ent", "3 ent", etc. Cuando en una rosca no se designe ningún parámetro de este cuarto punto, se entenderá que se trata de una rosca de avance derecho y una entrada.

Fig. 12, 13, 14 y 15 Otros tornillos

7. figura. Representación símbólíca de una tuerca. Como podemos observar, su representación tambíén es lógica. Se comienza realizando un agujero en la pieza -> línea gruesa. A continuación se hace la rosca mediante el procedímiento adecuado ->Iinea fina. Podemos observar, en la vista axíal de la tuerca, que la circunferencia del fondo de rosca solo engloba las tres cuartas partes.

Conceptos previos

Imaden de elementos roscados

Uniones atornilladas

La rosca es un alambre de un determinado perfil que se enrolla en forma de hélice en un cilindro. Pero en realidad se hace una ranura a la pieza, que es la que genera la rosca. Al material que forma la rosca se le llama [filete] o hilo y al corredor entre hilos [filetes] se le llama entrada. Para clasificar las roscas tendremos en cuenta la forma del hilo, el número de hilos, el lugar donde se hace el hilo y la dirección de la hélice.  Forma de la rosca. Atendiendo al perfil de la rosca, pueden ser:

• a) Triangulares → Se utilizan principalmente para fijación debido a la fricción existente entre los hilos del tornillo y la tuerca.
• b) Cuadradas o trapeciales → Las roscas trapeciales tienen el perfil de un trapecio isósceles. Tanto las roscas trapeciales como los cuadrados se utilizan para transmitir grandes esfuerzos.Se encuentran en mesas de maquinaria, sargentos de fijación, gatos de subida, prensas mecánicas, etc., y convierten los movimientos lineales en movimientos circulares. Ambas formas facilitan la reversibilidad, ya que transmiten la fuerza en ambos sentidos, sin necesidad de aplicar grandes momentos de giro.
• c) Redondas→ Se aplican en uniones sometidas a fuerte erosión y enchufes rápidos en tuberías.

Uniones atornilladas

Estas uniones se realizan mediante elementos roscados que permiten montar y desensamblar el conjunto sin destruir ninguno de sus componentes. Nos podemos encontrar con los siguientes casos: - Tomillo pasante: l.as piezas se unen entre si por compresión mediante un tornillo pasante y una tuerca. Si observamos el detalle de la figura 20, vemos cómo para llevar a cabo este ensamble el tornillo debe atravesar las piezas h olgadamente, sin roscar en ninguna de ellas, por lo que el agujero deberá tener un diámetro mayor que el exterior del tornillo. Finalmente se introduce la tuerca, que es ajustada convenientemente. Se acostumbra acolocar una arandela entre la tuerca y la pieza para protegerla a la hora del apriete. En definitiva, la Secuencia a seguir para realizar esta unión es la siguiente: 1° Se verifica que el diámetro de las piezas es superior al del tornillo; 2° Se coloca el tornillo; 3° Por el otro extremo introducimos la arandela y la tuerca para fijar la unión.

• Cuando este sistema no es factible por no poder realizar el agujero pasante en las piezas, se ha de recurrir al siguiente método

21. figura Tornillo de unión

Determinación del paso de una rosca

Simplemente bastará con ir probando sobre la rosca distintas galgas o peines (fig. 17), hasta localizar la que coincida perfectamente con el perfil.

En la figura 18 se observa la forma de comprobar el paso de una rosca.

18. figura. Comprobación del paso de una rosca mediante un peine.

• Otra manera de realizar esta operación es utilizando un pie de rey y midiendo la distancia entre dos puntos iguales de filetes consecutivos. Por ejemplo, de cresta a cresta (fig.19).

19 Fig. Comprobación rosca con calibre

Al igual vimos en las cadenas cinemáticas, los elementos roscados no se dibujan tal y como se ven en la realidad, sino que se aplica una simbologia o convencionalismos. Hemos de conocer esta forma de representación para poder interpretar planos y comprender el significado de los mismos. En las figuras 5., 6. y 7. , se representan y explican diversos elementos.

6. figura. Simbología de un espárrago. Esta representación es lógíca si pensamos en el proceso de ejecución de este elemento. Primero se toma una barra (diámetro nominal →línea gruesa), en la cual, mediante terraja, torneado o lamínación, se hacen unas acanaladuras para lograr los fifetes (diámetro de fondo→línea fina). En la vísta de perfíf, el diámetro del núcleo, representado con línea fína, solo se dibuja abarcando un poco más de las tres cuartas partes de la circunferencia.

Simbología de un espárrago

Foto de un espárrago

- Tornillo guía

Los tornillos guia aseguran una posición determinada, permitiendo movimientos en otros sentidos. Estos tornillos no ejercen presión sobre otras piezas, simplemente limitan movimientos. Normalmente impiden los desplazamientos axiales, permitiendo los giros (figs. 26 y 27), aunque se pueden encontrar diversidad de casos de guiado.

• 26. figura. Detalle del ajuste de un tornillo guía.

26. figura

• 27. figura. Aplicación del sistema. El husillo gira y se desplaza, mientras que la pieza unida por el tornillo guía solamente se desplazará en uno u otro sentido, sin realizar ningún tipo de giro.

Diámetro del nucleo del tornillo y de la tuerca: d1

Entendemos como núcleo el volumen ideal sobre el que se coloca la rosca. Diámetro del núcleo de la tuerca: D1 = d1 Paso: P Es la distancia existente entre dos puntos iguales de filetes consecutivos. Junto con el diámetro nominal forman las dos dimensiones fundamentales para la designación de las roscas. Avance: a Lo definimos como la distancia que recorre en sentido del eje un punto del tornillo o tuerca al dar una vuelta completa.. En las roscas de un filete el avance es igual al paso; a = P En las roscas de varios filetes el avance será igual al paso multiplicado por número de entradas; a = P. z

Ejemplos:

• Métrica: M (diámetro exterior de la rosca en milímetros). La designación M 8 indica una rosca de hariak diámetro exterior 8 mm y paso 1,25mm.

• Métrica fina: M (diámetro exterior de la rosca en millmetros) x (paso en mm). La designación M 8x1 indica una rosca de diámetro exterior 8 mm y paso 1mm. Como podemos observar, se trata de una rosca métrica de paso fino.

• Whitworth: W (diámetro exterior de la rosca en pulgadas). La designación W 1/2" indica una rosca de diámetro exterior 1/2" = 12,7mm y paso de 12 hilos por pulgada = 2,116mm.

• Whitworth fina: W (diámetro exterior de la rosca en pulgadas) x (paso en pulgadas). La designación W 1/2"x16h” indica una rosca de diámetro exterior 1/2" =12,7mm y paso de 16 hilos por pulgada = 1,587 mm.

• Rosca trapezoidal: Tr (diámetro exterior de la rosca) x (paso en mm).

- Tornillo prisionero

Tiene como finalidad presionar el tornillo contra una pieza para producir su inmovilización (fig.23). También se emplean introduciéndolos entre dos piezas distintas para asegurar el posicionamiento de ambas y que se muevan solidariamente (fig.24). En definitiva, se trata de una varilla roscada provista de una cabeza para su apriete y una punta, que puede tener varias formas, la cual se introduce en la pieza a inmovilizar. En gran número de máquinas, se asegura la posición de sus componentes, después del montaje, mediante estos tornillos prisioneros. También se emplean asiduamente en el ajuste y regulación de piezas, tales como guías, regletas, etc. (fig.25).

23. figura

• 24. figura. Para montar el conjunto que vemos en esta figura, se introduce el anillo en el agujero de la polea. A continuación se hacen coincidir las semi-roscas de la polea con las del casquillo y, una vez situadas, se introducen los tornillos prisioneros, de manera que todo el conjunto gire solidario una vez ajustado en el eje correspondiente.

• 25. figura. En este ensamble podemos apreciar dos tornillos de unión situados en los extremos. También vemos dos tornillos prisioneros que aprietan sobre una regleta que ajusta la cremallera.

Además de las anteriormente citadas, existen otras formas de rosca especialmente diseñadas para determinados fines.  Número de hilos. Atendiendo al número de hilos, se distinguen los siguientes tipos: 1. Roscas de una sola entrada (1. figura) → Están formados por un solo hilo. Se utilizan en casi todos los tornillos y ejes principales que requieren avance normal.

2. Roscas de diferentes entradas (2. figura) → Están formados por dos o más hilos. Se utilizan cuando se requiere un avance importante. En la vida cotidiana los podemos encontrar en tapas de botes de conserva, tapones roscados de botellas, etc.

Figuras de entradas de roscas

Rosca Whitworth Gas

Otras roscas:

• Rosca trapecial (12. figura)

• Rosca en diente de sierra (13. figura)

• Rosca Redonda (14. figura)

• Rosca Edison (15. figura)

Otras roscas