Roscado
El roscado
consiste en la mecanización helicoidal interior (tuercas) y exterior
(tornillos) sobre una superficie cilíndrica. Este tipo de sistemas de unión y
sujeción (roscas) está presente en todos los sectores industriales en los que
se trabaja con materia metálica.
La
superficie roscada es una superficie helicoidal, engendrada por un perfil
determinado, cuyo plano contiene el eje y describe una trayectoria helicoidal
cilíndrica alrededor de este eje.
El
roscado se puede efectuar con herramientas manuales o se puede efectuar en
máquinas tanto taladradoras y fresadoras, como en tornos. Para el roscado
manual se utilizan machos y terrajas.
Los
machos y terrajas son herramientas de corte usadas para mecanizar las roscas de
tornillos y tuercas en componentes sólidos tales como, metales, madera, y
plástico.
Un macho
se utiliza para roscar la parte hembra del acoplamiento (por ejemplo una
tuerca). Una terraja se utiliza para roscar la porción macho del par de
acoplamiento (por ejemplo un perno).
En las
industrias y talleres de mecanizado es más común roscar agujeros en el cual se
atornilla un perno que crear el tornillo que se atornilla en un agujero, porque
generalmente los tornillos se adquieren en las ferreterías y su producción
industrial tiene otro proceso diferente. Por esta razón los machos están más a
menudo disponibles y se utilizan más.
Para las
grandes producciones de roscados tanto machos como hembras se utiliza el
roscado por laminación cuando el material de la pieza lo permite.
ELEMENTOS
ROSCADOS
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.
Roscado manual
El roscado manual puede realizarse por medio de un
macho o de una terraja. El macho es una herramienta de corte con la que se
hacen roscas en la parte interna de agujeros, generalmente en una pieza
metálica o de plástico.
Ambas herramientas deben tener un diámetro
específico y un paso de rosca establecido por algún sistema de rosca. El
proceso del roscado a mano se realiza aplicando tres machos en forma sucesiva.
El primer macho posee una entrada larga cónica y carece de dientes. Se utiliza
para comenzar y guiar la rosca. El siguiente se utiliza para desbastar la rosca
y el último acaba y calibra la rosca. También se puede emplear como macho de
máquina.
El roscado manual se utiliza en mantenimiento
industrial y mecánico para repasado de roscas, en instalaciones y montajes
eléctricos, etc,. El roscado industrial o en serie se realiza en cambio con
machos de roscar a máquina. Hay cuatro tipos principales: macho con canal
recto, macho con canal helicoidal a derechas y macho con canal helicoidal a
izquierdas y corte a derechas. Este último se utiliza para roscar agujeros con
un corte interrumpido (por ejemplo: chaveteras longitudinales, agujeros
transversales). La viruta va en dirección del avance del macho evitando quedarse
atrapada entre las paredes del orificio y los dientes del macho. Finalmente, el
macho recto con entrada corregida se utiliza en agujeros pasantes. La viruta es
impulsada hacia adelante.
Por su parte, la terraja de roscar es una
herramienta manual de corte que se utiliza para el roscado manual de pernos y
tornillos.
Existe una terraja para cada tipo de tornillo normalizado de acuerdo a los
sistemas de roscas vigentes. Las terrajas pueden accionarse con la mano o
montarse en una porta terrajas o brazo bandeado, que facilita aplicar la fuerza
y el giro para formar la rosca deseada.
Roscado en máquina
Fresadora
Cuando se
requiere que alguna rosca sea muy precisa se rectifica con rectificadoras en
centros de mecanizado (CNC), que permiten realizar perfiles de todos los
sistemas de roscado y además tienen una gran precisión pues son máquinas
dirigidas por un software al que un operador le añade parámetros, disminuyendo
costos y simplificando la labor.
El
fresado de roscas permite roscar materiales de mayor dureza y desarrollar
velocidades de corte y avance muy superiores al roscado con macho. También
puede realizar varias operaciones en los orificios, como taladrar un orificio,
hacerle un chaflán, mecanizar la rosca y ranura el final de la misma. Puede hacer
que la rosca llegue más cerca del fondo de un orificio ciego, e incluso roscar
agujeros de diferentes dimensiones en la misma pieza.
Un macho
solo puede producir "el sentido" de la rosca —derecho o izquierdo—
que ha sido tallado en la herramienta. Pero la fresadora puede producir roscas
en ambos sentidos cambiando la programación CNC.
El
control de las virutas mejora mucho con el fresado de roscas. Además la fresa
de roscar se puede ajustar radialmente para conseguir una tolerancia distinta
de la teórica o para alargar la vida de la herramienta.
Torno
El torneado de roscas se realiza frecuentemente en
tornos CNC, con herramientas de metal duro con plaquita intercambiable que ya
tienen adaptado el perfil de la rosca que se trate de mecanizar.
Los intervalos de avance de la máquina deben
coincidir con el paso de las mismas, lo que se logra con la programación de los
tornos CNC. El torneado con plaquitas intercambiables se realiza haciendo
varias pasadas de corte a lo largo de toda la longitud de la rosca, dividiendo
la profundidad total de la rosca en pequeñas pasadas.
Cuando se
requieren producir grandes cantidades de piezas roscadas se recurre a la
laminación en lugar del arranque de viruta. En este método las fibras del material
no son cortadas sino desplazadas. Esto reduce el tiempo de fabricación,
extendiendo la durabilidad de las herramientas, además de reducir los sobrantes
de material.
El
roscado por laminación se puede realizar en varios tipos de tornos, centros de
mecanizado y tornos CNC. Aquí se toma en cuenta el diámetro de los flancos de
la rosca. Las características mecánicas y funcionales de los tornillos con
rosca métrica, cementados y revenidos se encuentran en la norma UNE-EN ISO
7085:2000.
Machos de laminado
Roscado por laminado
Roscado con Machos
El roscado con macho es un proceso de creación de
roscas sencillo, muy conocido y eficiente. Este método permite roscar de forma
productiva y económica, especialmente roscas pequeñas, con menos tiempo de inactividad
de la máquina, mayor velocidad de corte y una vida útil de la herramienta muy
prolongada.
Los machos de laminación y los machos de corte
tienen diseños diferentes. El material, recubrimiento y geometría del macho son
características muy importantes que es necesario tener en cuenta para cada
tipo. Un macho diseñado para un área específica que dé buen resultado en un
material/aplicación, puede no resultar tan eficaz para otro
material/aplicación.
El roscado con machos cubre los perfiles de rosca más
habituales y resulta adecuado para todo tipo de máquinas-herramientas y con
piezas tanto giratorias como fijas.
Fabricación de roscas por medio de machuelos y
terrajas.
Es el
método más sencillo y económico, se utiliza para roscas triangulares. El tallado
se logra por medio de una herramienta de acero de alta calidad, que si es para
hacer una rosca exterior o macho (como la de un tornillo) se llama terraja y
cuando se requiere hacer una rosca interior o hembra (como la de una tuerca) se
utilizan unas herramientas llamadas machuelos.
Verificación y medición de roscas
Las
roscas pueden medirse o verificarse en forma directa o indirecta. Para la
medición directa se utilizan generalmente micrómetros con puntas adaptadas que
son introducidas en el flanco de las roscas. También puede introducirse un
juego de varillas para medir los diámetros medios.
Para la
medición indirecta de las roscas se utilizan varios métodos, como las galgas,
que están compuestas de dos partes que permite medir tanto la rosca macho como
hembras. Otro tipo de galgas es un juego de plantillas que presentan los pasos
de rosca de los diferentes sistemas. En laboratorios de metrología también se
usan los proyectores de perfiles, que permiten verificar roscas de precisión.
PROCESO DE ROSCADO
Para
efectuar un roscado con herramienta hay que tener en cuenta lo siguiente:
Las roscas pueden ser exteriores (tornillos) o bien interiores (tuercas),
debiendo ser sus magnitudes coherentes para que ambos elementos puedan
enroscarse.
Los elementos que figuran en la tabla son los que hay que tener en cuenta a la
hora de realizar una rosca en un torno:
Para efectuar el roscado hay que realizar previamente las siguientes tareas:
· Tornear previamente al diámetro que tenga la rosca
· Preparar la herramienta de acuerdo con los ángulos del filete de la rosca.
· Establecer la profundidad de pasada que tenga que tener la rosca hasta
conseguir el perfil adecuado.
Fallos y defectos de las roscas
Las
roscas pueden presentar varios defectos. El primero está asociado con su
cálculo y diseño. Pueden no haber sido seleccionadas adecuadamente las
dimensiones de la rosca, el sistema adecuado y el material adecuado. Esto
produce el deterioro prematuro o incluso súbito del apriete.
La rosca
también puede deteriorarse por corrosión u oxidación, lo que produce la pérdida
de presión de apriete y podría originar una avería porque se afloje el
conjunto. Adicionalmente, si el apriete supera el par de apriete límite del
elemento roscado, puede ocasionarse una laminación del componente más lábil del
par.
Que es una Rosca
Una Rosca es una arista helicoidal de un tornillo
(rosca exterior) o de una tuerca (rosca interior), de sección triangular,
cuadrada o roma, 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.
El perfil de rosca métrica ISO es de sección triangular equilátera, con aristas inferiores redondeadas y arista superior chaflanada, mientras que el perfil de rosca inglesa Whitworth es de sección triangular isósceles, con todas sus aristas redondeadas. La «rosca de paso de gas» tiene un perfil triangular con un ángulo de 55° en el vértice y cortes redondeados. En el sistema norteamericano Sellers, a cada diámetro corresponde un determinado número de filetes por pulgada.
Las roscas de perfil trapecial están especialmente indicadas para la transmisión de esfuerzos en un solo sentido mientras que
la rosca de filete redondo o de cordón se utiliza en los casos en los que ha de recibir impactos persistentes. Las roscas de perfil cuadrado se emplean cuando sea conveniente evitar la acción radial de la rosca.
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.
El perfil de rosca métrica ISO es de sección triangular equilátera, con aristas inferiores redondeadas y arista superior chaflanada, mientras que el perfil de rosca inglesa Whitworth es de sección triangular isósceles, con todas sus aristas redondeadas. La «rosca de paso de gas» tiene un perfil triangular con un ángulo de 55° en el vértice y cortes redondeados. En el sistema norteamericano Sellers, a cada diámetro corresponde un determinado número de filetes por pulgada.
Las roscas de perfil trapecial están especialmente indicadas para la transmisión de esfuerzos en un solo sentido mientras que
la rosca de filete redondo o de cordón se utiliza en los casos en los que ha de recibir impactos persistentes. Las roscas de perfil cuadrado se emplean cuando sea conveniente evitar la acción radial de la rosca.
Partes de
la Rosca
Pasos de
Rosca (P)
Número de
hilos de rosca por pulgada, significa el número de paso por pulgada y se halla
dividiendo 1 por el número de hilos por pulgada. Para roscas cuadradas o Acme
cada paso incluye un hilo de rosca y un espacio.
Hilos por
pulgada
Es el
recíproco del paso y el valor especificado para regir el tamaño de la forma de
la rosca
Diámetro
Mayor o Nominal (D)
Es el
diámetro más grande de un tornillo.
Diámetro
Menor o de la raíz (d)
Es el
diámetro más pequeño de un tornillo.
Diámetro
Primitivo o de paso (Dp)
En una
rosca, el diámetro de un cilindro imaginario cuya superficie corta a las formas
o perfiles de los filetes de modo que sus anchos y los huecos entre ellos sean
iguales. El juego entre dos roscas que emparejan se regula principalmente por
estrechas tolerancias sobre los diámetros primitivos.
Profundidad
de las Roscas (Pr)
La
distancia entre la cresta y la raíz medida perpendicularmente al eje.
Clasificación
Las
roscas pueden ser interiores o exteriores según recubran la parte externa de un
cilindro o el interior de un orificio también cilíndrico, respectivamente. Dos
piezas que se rosquen la una en la otra, como el caso de un tornillo y su
correspondiente tuerca, deberán tener, lógicamente, el mismo perfil paso y
diámetro nominal de rosca.
Existen roscas a derechas o a izquierdas, aunque la más frecuente es la
primera. Las roscas a izquierdas se emplean cuando por motivo de vibraciones o
similares y para evitar el aflojamiento de la tuerca, como en cilindros de gas,
bujes y en los cubre llamas o trompetillas de fusiles, sea oportuno prever una
contratuerca. Existen también tornillos de rosca múltiple, utilizados cuando el
paso pueda ser superior al normal.
Existen
tres tipos de representación de roscas, son ellas la simbólica, la esquemática
y la detallada.
Al dibujar roscas es muy importante dibujarlas lo más sencillo posible, la
representación verdadera de una rosca de tornillo rara vez se usa en los
dibujos de trabajo debido a que es poco práctico.
Designaciones Básicas
Las
roscas métricas se encuentran designadas por la letra "M" seguida por
el tamaño nominal (diámetro mayor básico en milímetros) y el paso en
milímetros, separados por una "X". Para la serie de roscas ordinarias
la indicación del paso debe omitirse.
Ejemplos:
Serie de roscas ordinarias: M6
Otros tipos de roscas: M8 X 1
Designaciones Completas
Esta comprende la designación básica, una identificación para la clase de tolerancia. La designación de la clase de tolerancia se separa de la designación básica con una diagonal, incluyéndose el símbolo para la tolerancia del diámetro de paso el cual irá inmediatamente después del símbolo para el diámetro de la cresta. Cada uno de estos símbolos debe al mismo tiempo estar constituido por una cifra que indique el grado de tolerancia seguida por una letra que indicará la posición de la tolerancia (una letra mayúscula para las roscas internas y una letra minúscula para cuerdas externas).
Ejemplos:
Serie de roscas ordinarias: M6
Otros tipos de roscas: M8 X 1
Designaciones Completas
Esta comprende la designación básica, una identificación para la clase de tolerancia. La designación de la clase de tolerancia se separa de la designación básica con una diagonal, incluyéndose el símbolo para la tolerancia del diámetro de paso el cual irá inmediatamente después del símbolo para el diámetro de la cresta. Cada uno de estos símbolos debe al mismo tiempo estar constituido por una cifra que indique el grado de tolerancia seguida por una letra que indicará la posición de la tolerancia (una letra mayúscula para las roscas internas y una letra minúscula para cuerdas externas).
Tipos de Rosca
Rosca en
V Aguda
Se aplica
en donde es importante la sujeción por fricción o el ajuste, como en
instrumentos de precisión, aunque su utilización actualmente es rara.
Rosca Redondeada
Se
utiliza en tapones para botellas y bombillos, donde no se requiere mucha
fuerza, es bastante adecuada cuando las roscas han de ser moldeadas o laminadas
en chapa metálica.
Rosca
Nacional Americana Unificada
Esta la
forma es la base del estándar de las roscas en Estados Unidos, Canadá y Gran
Bretaña.
Rosca
Cuadrada
Esta
rosca puede transmitir todas las fuerzas en dirección casi paralela al eje, a
veces se modifica la forma de filete cuadrado dándole una conicidad o
inclinación de 5° a los lados.
Rosca
Whitworth
Utilizada
en Gran Bretaña para uso general siendo su equivalente la rosca Nacional
Americana.
Rosca Sin
Fin
Se
utiliza sobre ejes para transmitir fuerza a los engranajes sinfín.
Rosca
Trapezoidal
Este tipo
de rosca se utiliza para dirigir la fuerza en una dirección. Se emplea en gatos
y cerrojos de cañones.
Espárragos
Un
espárrago es una varilla roscada en ambos extremos. En su empleo normal,
atraviesa un barreno liso de una de las piezas y se atornilla permanentemente
dentro de un agujero aterrajado o roscado con macho de la otra. El espárrago se
emplea cuando los pernos pasantes no son adecuados para piezas que tengan que
ser removidas con frecuencia, como culatas de cilindros y tapas de cajas de
distribución. Un extremo se atornilla fuertemente en un agujero aterrajado y la
parte que queda saliente del que queda saliente del espárrago guía a la pieza
desmontable hasta su posición. Al extremo que ha de atornillarse se llama
"extremo de la tuerca". Este último se identifica a veces
redondeándolo en vez de biselarlo. Los hilos deben acuñarse o enclavarse en la
parte superior del agujero para impedir que gire y salga el espárrago cuando se
quita la tuerca. El ajuste de la rosca entre el espárrago y el agujero
aterrajado debe ser apretado.
La longitud de rosca en el extremo de la tuerca deberá ser tal que no haya
peligro de que quede apretada la tuerca antes de que se junten las piezas a
unir.
El nombre "perno espárrago" se aplica con frecuencia a un perno usado
como tornillo pasante con una tuerca en cada extremo. Siendo el espárrago una
pieza no muy estandarizada, se describe en un dibujo de detalle.
Normalización de las roscas
A lo largo de la historia, se han ido desarrollando
distintos tipos de roscas, pero fue en el Renacimiento cuando éstas empezaron a
usarse como elementos de fijación. A pesar de que Leonardo da Vinci desarrolló
distintos métodos para el tallado de roscas, éstas siguieron fabricándose a mano
y sin ningún tipo de normalización hasta bien entrada la Revolución Industrial.
De hecho, en el siglo XIX, los fabricantes de maquinaria, hacían sus propias
roscas, lo cual comportaba graves problemas de compatibilidad. Fue en 1841
cuando el ingeniero Joseph Whitworth ideó un sistema de rosca que eliminaría
los problemas de compatibilidad. Característica por tener un filete de forma
triangular con un ángulo isósceles de 55° y con cresta y raíz redondeadas. Así,
en 1918 fue autorizada la Comisión Norte Americana de Roscas de Tornillos por
Ley, que introdujo los estándares que se usan actualmente en Estados Unidos: la
Rosca Norte Americana Unificada, en sus variantes UNC para paso normal, UNF
para paso fino y UNEF para paso extrafino. A partir de entonces, 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.
Designación de las roscas
La
designación o nomenclatura de la rosca es la identificación mediante unos
códigos para saber cuáles son las características principales de dicho tornillo
y su rosca.
La
designación de la rosca se hace por medio de unas letras identificativa del
tipo de rosca, la dimensión del diámetro exterior y el paso de la rosca. Éste
último se indica en milímetros para la rosca métrica, o en cantidad de hilos en
una pulgada para la rosca unificada y Witworth.
Ejemplos:
M - 3,5 -
0,6 indica una rosca métrica normal de 3,5 mm de diámetro exterior con un paso
de 0,6 mm.
W -
3/4" - 10 equivale a una rosca Witworth normal de 3/4 de pulgada de
diámetro exterior y 10 hilos por pulgada. es el número de hilos por pulgada.
1/4 – 28
UNF – 3B – LH equivale a una rosca de 1/4 de pulgada de diámetro mayor nominal
de rosca, con 28 hilos por pulgada, tipo rosca unificada fina, ajuste 3
(relación entre una rosca interna y una externa cuando se arman) de tuerca
interna, rosca izquierda.
|
Descripción
|
Nombre
1
|
Nombre
2
|
|
American
Petroleum Institute
|
API
|
|
|
British
Association
|
BA
|
|
|
International
Organisation for Standardisation
|
ISO
|
|
|
Rosca
para bicicletas
|
C
|
|
|
Rosca
Edison
|
E
|
|
|
Rosca
de filetes redondos
|
Rd
|
|
|
Rosca
de filetes trapezoidales
|
Tr
|
|
|
Rosca
para tubos blindados de conducción eléctrica
|
PG
|
Pr
|
|
Rosca Whitworth
de paso normal
|
BSW
|
W
|
|
Rosca
Whitworth de paso fino
|
BSF
|
|
|
Rosca
Whitworth para tubos (Gas)
|
BSP
|
R/G
|
|
Rosca
Métrica paso normal
|
M
|
SI
|
|
Rosca
Métrica paso fino
|
M
|
SIF
|
|
Rosca
Americana Unificada paso normal
|
UNC
|
NC, USS
|
|
Rosca
Americana Unificada paso fino
|
UNF
|
NF, SAE
|
|
Rosca
Americana Unificada paso 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
|
|
|
Rosca
Japonesa para fluidos
|
PT
|
Otros tipos de roscas distintas a las de la
tornillería de apriete
Rosca Redondeada Rd:
Husillo
de bola con rosca redondeada rectificada. Se utiliza en tapones para botellas y
bombillas, donde no se requiere mucha fuerza. Es bastante adecuada cuando las
roscas deben ser moldeadas o laminadas en chapa metálica.
Sin
embargo, existe una rosca redondeada rectificada de gran precisión que se
utiliza en los husillos que se desplazan mediante bolas insertadas en la tuerca
de los carros desplazables de las máquinas "herramientas de control
numérico" para que no exista juego cuando se invierte el giro del husillo.
Rosca Cuadrada:
Esta
rosca puede transmitir todas las fuerzas en dirección casi paralela al eje; a
veces se modifica la forma de filete cuadrado dándole una conicidad o
inclinación de 5° a los lados.
Rosca trapecial Tr ACME:
Husillo
de rosca trapecial. Ha reemplazado generalmente a la rosca de filete truncado.
Es más resistente, más fácil de tallar y permite el empleo de una tuerca
partida o de desembrague que no puede ser utilizada con una rosca de filete
cuadrado.
Las
roscas Acme se emplean donde se necesita aplicar mucha fuerza. Se usan para
transmitir movimiento en todo tipo de máquinas herramientas, gatos, prensas
grandes "C", tornillos de banco y sujetadores. Las roscas Acme tienen
un ángulo de rosca de 29° y una cara plana grande en la cresta y en la raíz.
Las roscas Acme se diseñaron para sustituir la rosca cuadrada, que es difícil
de fabricar y quebradiza.
Hay tres
clases de rosca Acme, 2G, 3G y 4G, y cada una tiene holguras en todas las
dimensiones para permitir movimiento libre. Las roscas clase 2G se usan en la
mayor parte de los conjuntos. Las clases 3G y 4G se usan cuando se permite
menos juego u holgura, como por ejemplo en el husillo de un torno o de la mesa
de una máquina fresadora.
Rosca Sin Fin:
Se
utiliza sobre ejes para transmitir fuerza a los engranajes que equipan las
cajas reductoras de velocidad. Se cataloga mejor como un engranaje que como
rosca.
Ejercicios Resueltos
Ejercicio
1
Ejercicio 2
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