ROSCAS

ROSCAS

Una rosca está formada por el enrollamiento helicoidal de un prisma llamado vulgarmente filete, ejecutado en el exterior o interior de una superficie de revolución, generalmente cilíndrica, que le sirve de núcleo. 

 

 
Si la rosca está elaborada en el exterior de la superficie, se denomina rosca exterior o tornillo.
Si la rosca está elaborada en el interior de la superficie, se denomina rosca interior o tuerca.
El conjunto de tornillo y tuerca forman un medio de unión roscado

 

HISTORIA

A través del tiempo se han desarrollado muchos tipos de roscas. Durante el Renacimiento las roscas comienzan a emplearse como elementos de fijación en relojes, máquinas de guerra y otras construcciones mecánicas. Leonardo da Vinci desarrolla entonces métodos para el tallado de roscas. Sin embargo, estas seguirán fabricándose a mano y sin ninguna clase de normalización hasta bien entrada la Revolución industrial. En el siglo XIX los fabricantes de maquinaria fabricaban sus propias roscas, lo cual representaba un serio problema de compatibilidad

En 1841 el ingeniero inglés Joseph Whitworth ideó un sistema de roscas que superaba las dificultades de compatibilidad. La forma de esa rosca Withworth se basa en una rosca de sección triangular con un ángulo isósceles de 55º y con cresta y raíces redondeadas.

En 1846 el instituto Franklin intentó instaurar un sistema de roscas compatibles en Norteamérica. Este sistema fue ideado por William Sellers y fue utilizado al principio por los fabricantes de relojes. La rosca Sellers tiene una sección triangular de 60º. Este sistema fue útil solo hasta que apareció el automóvil, el aeroplano y otros equipos modernos. En 1918 fue autorizada la Comisión Norte Americana de Roscas de Tornillos por ley, que introdujo los estándares que se usan actualmente en los EE.UU. Este nuevo sistema de roscas recibe el nombre de Rosca Norte Americana Unificada en sus vertientes UNC para paso normal, UNF para paso fino y UNEF para paso extrafino. ANSI y varios comités estadounidenses han unificado las roscas. Las normas de la rosca se convirtieron después en el American National Standard y fue empleado por la Sociedad de Ingenieros de Automoción, conocido como rosca SAE.

Ya en 1946, la ISO definió el sistema de rosca métrica, adoptado actualmente en prácticamente todos los países. La rosca métrica tiene una sección triangular formando un ángulo de 60º y cabeza un poco truncada para facilitar el engrase.

Los elementos roscados se usan  extensamente en la fabricación de casi todos los diseños de ingeniería. Los tornillos suministran un método relativamente rápido y fácil para mantener unidas dos partes y para ejercer una fuerza que se pueda utilizar para ajustar partes movibles.

DEFINICIONES DE LA TERMINOLOGIA DE ROSCAS

 

• Rosca: es un filete continuo de sección uniforme y arrollada como una elipse sobre la superficie exterior e interior de un cilindro.
• Rosca externa: es una rosca en la superficie externa de un cilindro.
• Rosca Interna: es una rosca tallada en el interior de una pieza, tal como en una tuerca.
• Diámetro Interior (d): Es el menor de los diámetros tanto en tuercas como en tornillos.

-          Tornillo: Se mide entre los vértices interiores de las roscas y se le conoce como diámetro del núcleo.

-          Tuerca: Se mide entre los vértices exteriores de las roscas y se corresponde con el diámetro del taladro.

• Diámetro en los flancos (o medio): es el diámetro de un cilindro imaginario que pasa por los filetes en el punto en el cual el ancho de estos es igual al espacio entre los mismos.
• Forma del filete de rosca: Es el perfil del plano axial de una rosca para la longitud de un paso de la misma.
• Paso: es la distancia entre las crestas de dos filetes sucesivos.  Es la distancia desde un punto sobre un filete hasta el punto correspondiente sobre el filete adyacente, medida paralelamente al eje.
• Tipo de cabeza: en estrella o Phillips, Bristol, de pala y algunos otros especiales.
• Tolerancia y calidad de la rosca
• Avance: es la distancia que avanzaría el tornillo relativo a la tuerca en una rotación.  Para un tornillo de rosca sencilla el avance es igual al paso, para uno de rosca doble, el avance es el doble del paso, y así sucesivamente.

 

• El ángulo de la hélice o rosca (α): Esta relacionado en el avance y el radio medio (r_m) por la ecuación:

 

• Altura del diente: Es la distancia entre la máxima altura de la rosca (cresta) y el fondo de esta (valle). Conociendo los diámetros exteriores e interiores, se puede calcular la altura del diente.

 

NORMAS Y ESTANDARES

ORGANISMOS DE NORMALIZACION

En la tabla que se presenta a continuación, se indican los organismos de normalización de varias naciones.

PAIS	ABREVIATURA DE LA NORMA	ORGANISMO NORMALIZADOR
Internacional	ISO	Organización Internacional de Normalización.
España	UNE	Instituto de Racionalización y Normalización.
Alemania	DIN	Comité de Normas Alemán.
Rusia	GOST	Organismo Nacional de Normalización Soviético.
Francia	NF	Asociación Francesa de Normas.
Inglaterra	BSI	Instituto de normalización Ingles.
Italia	UNI	Ente Nacional Italiano de Unificación.
América	USASI	Instituto de Normalización para los Estados de América.

DESIGNACIÓN DE LOS TORNILLOS

Básicamente, la designación de un tornillo incluye los siguientes datos: tipo de tornillo según la forma de su cabeza, designación de la rosca, longitud y norma que lo define. A estos datos, se pueden añadir otros, referentes a la resistencia del material, precisión, etc.

Ejemplo: Tornillo hexagonal  M20 x 2 x 60 x To DIN 960.mg 8.8 y  al analizar cada elemento vemos que:

a)      Denominación o nombre: Tornillo Hexagonal

b)      Designación de la Rosca: M20 x 2

c)       Longitud del vástago: 60

d)      To: Cabezas in saliente en forma de plato

e)      Norma que especifica la forma y característica del tornillo: DIN 960

f)       m.g: Ejecución y precisión de medidas

g)      8.8: clase de resistencia o características mecánicas.

La longitud que interviene en la designación es la siguiente:

1.        En general, la longitud indicada se corresponde con la longitud total del vástago.

2.        Para tornillos con extremo con tetón, la longitud indicada incluye la longitud del tetón.

3.        Para tornillos de cabeza avellanada, la longitud indicada es la longitud total del tornillo. 

DESIGNACION DE LAS ROSCAS

La designación o nomenclatura de la rosca es la identificación de los principales elementos que intervienen en la fabricación de una rosca determinada, se hace por medio de su letra representativa e indicando la dimensión del diámetro exterior y el paso. Este último se indica directamente en milímetros para la rosca métrica, mientras que en la rosca unificada y Witworth se indica  a través de la cantidad de hilos existentes dentro de una pulgada.

Por ejemplo, la rosca M 3,5 x 0,6 indica una rosca métrica normal de 3,5 mm de diámetro exterior con un paso de 0,6 mm. La  rosca W 3/4 ’’- 10 equivale a una rosca Witworth normal de 3/4 pulg. de diámetro exterior y 10 hilos por pulgada.

La designación de la rosca unificada se haced e manera diferente: Por ejemplo una nomenclatura normal en un plano de taller podría ser:

1/4 – 28 UNF – 3B – LH

Y al examinar cada elemento se dice que:

1/4 de pulgada es el diámetro mayor nominal de la rosca.

28 es el número de rosca por pulgada.

UNF es la serie de roscas, en este caso unificada fina.

3B el 3 indica el ajuste (relación entre una rosca interna y una externa cuando se arman); B indica una tuerca interna. Una A indica una tuerca externa.

LH indica que la rosca es izquierda. (Cuando no aparece indicación alguna se supone que la rosca es derecha)

 

La tabla siguiente entrega información para reconocer el tipo de rosca a través de su letra característica, se listan la mayoría de las roscas utilizadas en ingeniería mecánica.

Símbolos de roscado más comunes	Denominación usual	Otras
American Petroleum Institute	API
British Association	BA
International Standards Organisation	ISO
Rosca para bicicletas	C
Rosca Edison	E
Rosca de filetes redondos	Rd
Rosca de filetes trapezoidales	Tr
Rosca para tubos blindados	PG	Pr
Rosca Whitworth de paso normal	BSW	W
Rosca Whitworth de paso fino	BSF
Rosca Whitworth cilíndrica para tubos	BSPT	KR
Rosca Whitworth	BSP	R
Rosca Métrica paso normal	M	SI
Rosca Métrica paso fino	M	SIF
Rosca Americana Unificada p. normal	UNC	NC, USS
Rosca Americana Unificada p. fino	UNF	NF, SAE
Rosca Americana Unificada p.exrafino	UNEF	NEF
Rosca Americana Cilíndrica para tubos	NPS
Rosca Americana Cónica para tubos	NPT	ASTP
Rosca Americana paso especial	UNS	NS
Rosca Americana Cilíndrica "dryseal" para tubos	NPSF
Rosca Americana Cónica "dryseal" para tubos	NPTF

TORNILLOS

Definición:

Pieza cilíndrica de metal cuya superficie tiene un resalte en espiral de separación constante; este se emplea como elemento de unión, suele enroscarse en una tuerca y el mismo puede terminar en punta, planos o cualquier otra forma estandarizada.

Tipos de Tornillos:

·         Tornillo De Unión: Se utiliza para la unión de dos piezas y se hace a través de un agujero pasante (sin rosca) de una de ellas y roscando en la otra, como la tuerca.

·         Tornillo Pasante: Es un tornillo que atraviesa las piezas a unir sin roscar en ninguna de ellas. Se usan para piezas de fundición o aleaciones ligeras.

·         Espárragos: Es una varilla roscada en los dos extremos sin variación de diámetro. Un extremo va roscando en la pieza mientras que el otro tiene rosca exterior, no tiene cabeza y la sujeción se logra por medio de una tuerca.

·         Tornillo Autorroscantes: Estos se usan para uniones que deban saltarse raramente, se recomienda para metales blandos o aceros de menos 50 Kg. de resistencia, en carrocerías, en mecánica fina y electrónica.

·         Tornillo Prisionero: Es una varilla roscada por uno o dos extremos, su colocación se realiza entre la tuerca y el tornillo, taladrado previamente.

Clasificación de las roscas	Clases de roscas
Según el numero de filetes	Una entrada
	Varias entradas
Según el sentido de la rosca	Rosca a derechas
	Rosca a izquierdas
Según su finalidad	Elemento de sujeción
	Transformación de movimiento
	Canalización de fluidos
Según la forma del filete	Triangular
	Redonda
	Trapezoidal
	Cuadrada
	Dientes de sierra

CLASIFICACION DE LAS ROSCAS

Según la forma del filete, las roscas pueden clasificarse en:

Ø  Rosca triangular: recibe este nombre cuando el prisma que engendra la rosca tiene sección parecida a un triangulo. Es la más utilizada en la industria, por destinarse a la sujeción de piezas.

Si el triangulo base del perfil de una rosca es un triangulo equilátero y sus medidas se expresan en milímetros, la rosca es Métrica.
Si la rosca esta engendrada por un triangulo isósceles, con un ángulo en el vértice de 55º, la rosca es triangular Whitworth. Y todas sus medidas se expresan en pulgadas.

 

Ø  Rosca cuadrada: es la engendrada por un filete de sección cuadrada. No está normalizada, por lo que en la actualidad tiende a desaparecer.

Ø  Rosca trapecial: es la engendrada por un filete cuya sección es un trapecio isósceles. Se emplea mucho en husillos de maquinas herramientas, para conseguir movimientos de translación.

Ø  Rosca redonda: esta rosca es utilizada en husillos que tengan que soportar esfuerzos grandes o bruscos. Es la rosca de mejores condiciones mecánicas, pero de difícil elaboración.

Ø  Rosca en diente de sierra: Es la engendrada por un filete cuya sección es aproximadamente un trapecio rectángulo. Rosca de difícil elaboración pero muy resistente a los esfuerzos axiliales en un solo sentido. Es muy utilizada en artillería y prensas.

Según el sentido de giro de la rosca:

Ø  Roscas de derechas e izquierdas:

Una rosca es a derechas cuando penetra al girar hacia la derecha y es a izquierdas cuando penetra a girar hacia la izquierda.
Para distinguir si un tornillo presenta su rosca a derechas o a izquierdas, se coloca el eje del tornillo en un plano inferior y perpendicular al observador. Si la hélice o filete se aleja hacia la derecha, el tornillo es a derechas, pero si se aleja hacia la izquierda, entonces el tornillo es a izquierdas.

Para distinguir el sentido de rosca en las tuercas, se procede como en el tornillo, pero ha de tenerse en cuenta que los hilos visibles son los de la parte inferior; por lo tanto, cuando se alejan hacia la izquierda la rosca es a derechas.

 

 

Según el número de HILOS:
 

El número de entradas determinara el avance del tornillo por cada vuelta, de forma que el paso real de la rosca se modifica. Al combinar varias hélices, la distancia entre filetes varia, teniendo que aplicar un nuevo paso, denominado paso real, calculado en función del número de entradas. Existen:

• Rosca sencilla: Es una rosca hecha cortando una ranura alrededor de una barra con el interior de un agujero. La mayoría de los pernos, tuerca y tornillo de maquina son de rosca sencillas.

• Rosca doble: Tiene dos ranuras alrededor del cilindro. Que puede cortar dos o tres filetes de rosca igualmente paseado alrededor de un cilindro. Se le denomina rosca múltiple.

 

Según su finalidad:

×        Rosca de sujeción: Se utiliza en las uniones de varias piezas, debiendo soportar esfuerzos relativamente grandes.

×        Roscas de transformación de movimiento: Se utilizan principalmente por 2 funciones diferentes:

A.      Transmisoras de movimiento

B.      Transmisoras de esfuerzos

×        Roscas estancadas: Son roscas que su función principal es conducción de fluidos, por lo tanto no deben tener holguras. 

SISTEMAS DE ROSCAS

En la industria se emplean diferentes tipos de roscas. Para disminuir la confusión y abaratar gastos se ha normalizado los diferentes sistemas de roscas en grupos según su forma y aplicación. Los sistemas más importantes son:

-        Sistema internacional (ISO, DIN, UNE)

-        Sistema Whitworth

-        Sistema trapecial

-        Sistema de diente de sierra

-        Sistema de dientes redondeados

Sistema métrico

Su perfil se corresponde a la de un triangulo equilátero con las crestas truncadas y fondos redondeados. El ángulo de la rosca vale 60⁰, siendo por lo tanto el paso igual a la base del triangulo.

ACOTACIONES

Existen dos clases de pasos de rosca:

-          El paso normal o tradicional: Se reduce el paso, mejorando asi las condiciones de auto frenado.

-          El paso fino: Se caracteriza por ser más pequeño que el normal

Sistema Whitworth

La forma de su perfil es la de un triangulo isósceles, cuyas crestas y fondos son redondeados y sus flacos forman entre si un ángulo de 55⁰, siendo el valor del paso igual a la del lado menor. Tanto el diámetro nominal de la rosca como el paso están expresados en pulgadas, aunque este último también puede expresarse mediante el número de hilos por pulgada.

ACOTACIONES

Existen dos clases de roscas Whitworth:

-          Roscas Whitworth: Solo se indica el diámetro de la rosca en pulgadas.

-          Roscas Whitworth fina: Se indica el diámetro en milímetros y el paso en pulgadas.

Rosca chapa  y Rosca Sellers

Rosca chapa son tornillos o pernos destinados a la unión de chapas y no van acompañadas de tuercas,  a excepción de cuando se unen mediante grapas de chapa y disponen de un paso de rosca elevado.

Rosca Sellers se generan a partir de un perfil triangular, en el que todas las crestas y fondos han sido truncados 1/8 de la altura del diente triangular, se denomina en el mundo del automóvil como, rosca americana.