rOSCA UNIFICADA ROSCA CUADRADA ROSCA ACME

UNIDAD III MEDICION, VERIFICACION Y TOLERENCIAS DE ROSCAS EN
ENGRANES
Competencia específica a desarrollar
Medir y verificar las magnitudes de elementos roscados y engranes con los
instrumentos adecuados.
3.1 ROSCAS
Los registros más antiguos del tornillo se encuentran en los escritos de Arquímedes.
En la edad media se utilizaban tornos para tallar las roscas, en los periodos
posteriores se utilizaban matrices. La punta aguda de barrena apareció hasta 1846. en
1841, Sir. Joseph Whitworth hizo el primer intento de unificar un estándar, este fue
adoptado por toda Inglaterra y Europa, pero no en Estados Unidos.
Terminología en las partes de una rosca.
Rosca de tornillo.- Un filete de sección que se extiende en forma de hélice sobre la
superficie exterior o interior de un cono.
Forma.- El perfil (de la sección transversal) del filete ó hilo de la rosca.
Cresta.- La arista o superficie que une los flancos o caras de una rosca y que esta mas
alejada del cilindro o cono sobre el que sobresale la rosca.
Raíz o fondo.- La arista o superficie que une los flancos o lados de filetes adyacentes y
que coinciden con el cilindro o cono del que sobresale la rosca.
Paso.- La distancia entre dos puntos correspondientes de dos filetes o hilos
consecutivos medida paralelamente al eje. Esta distancia es una medida del tamaño
de la forma de la rosca usada.
Avance.- la distancia que una pieza se mueve axialmente, respecto a la pieza fija en la
que encaja, en una revolución completa.
Hilos por pulgada.- El reciproco del paso y el valor especificado para regir el tamaño
de la forma de la rosca.
Diámetro mayor o nominal.- El diámetro más grande de una rosca de tornillo.
Diámetro menor o de la raíz.- E diámetro más pequeño de una rosca de tornillo.
Diámetro de paso o primitivo.- En una rosca recta, el diámetro de un cilindro imaginario
cuya superficie corta a las formas o perfiles de modo que sus anchos y los huecos
entre ellos sean iguales.
Profundidad de la rosca. La distancia entre la cresta y la raíz medida
perpendicularmente al eje.
Rosca sencilla o de una sola entrada.- Una rosca cuyo filete esta tallado sobre una
sola hélice del cilindro.
Roscas múltiples o de entrada múltiple.- Una combinación de roscas de la misma
forma, talladas sobre dos o más hélices del cilindro. En este tipo de roscas, el avance
es un múltiplo entero del paso. Una rosca múltiple permite un avance mas rápido sin
que su forma o perfil tenga que ser mas grande.
Este antiguo método se basa en una hélice cilíndrica o cónica y un filete triangular,
rectangular, trapezoidal o redondo que se fabrica tanto en el eje como en el orificio que
pretenden unirse.
Los elementos básicos de una rosca o hilo son el diámetro exterior, el diámetro
interior, el paso, el tipo de hilo, el sentido de avance, la cantidad de entradas y el
ajuste. Los diámetros interior y exterior limitan la zona roscada; el paso es el
desplazamiento axial al dar una vuelta sobre la hélice; el tipo de hilo es determinado
por el tipo de filete y el paso, existiendo un gran número de hilos estandarizados. El
sentido de avance puede ser derecho o izquierdo. Esto significa que una rosca
derecha avanza axialmente al girarla de acuerdo a la ley de la mano derecha. En una
rosca izquierda esta ley no se cumple. El sentido de avance izquierdo se usa
principalmente por seguridad, como en las válvulas de balones de gas.
La cantidad de entradas indican cuántas hélices están presentes. Generalmente sólo
hay una hélice presente. Por ejemplo si se desea unir una tuerca a un perno, se tiene
una oportunidad por vuelta, o sea, una entrada; en tapas de frascos y bebidas se
desea una colocación fácil y se utilizan 3, 4 o más entradas, es decir 3, 4 o más
hélices presentes. Esto necesariamente aumenta el paso, lo cual no es conveniente en
un elemento que debe permanecer unido.
Existe un equilibrio que podemos calcular de la siguiente forma: tomemos una rosca y
desarrollemos lateralmente la hélice, utilizando como diámetro Dm, el promedio del
diámetro exterior y el diámetro interior. Si se considera que la unión perno-tuerca está
ejerciendo una fuerza, parte de esta fuerza F tiende a hacer resbalar la tuerca (F sen
α) y como se desea que no resbale, el roce debe ser mayor.
Fr > F sen α
αN > F sen α
α F cos α > F sen α
α cos α > sen α
α > tg α
α > P / (αDm)
P < (α α).Dm
P = K Dm
De aquí se desprende que existe una relación entre el paso y el diámetro para evitar
que una unión apernada se suelte sola. También se puede ver que para un diámetro
dado, un paso menor tiene menos tendencia a resbalar.
REPRESENTACIÓN GRAFICA DE LAS ROSCAS
El dibujo detallado de las roscas es muy difícil de realizar, esto obliga a reemplazarlo
por algún símbolo que represente un eje roscado. La siguiente figura muestra las
representaciones simplificadas en Europa y Norte América. Nosotros utilizamos
principalmente la representación europea
.
3.1.1 Forma Geométrica de sistema de Roscas
Existen varios tipos de rosca, como por ejemplo las roscas métricas (M), la rosca
unificada fina (UNF), la rosca unificada normal (corriente) (UNC), la rosca Witworth de
paso fino (BSF), la rosca Witworth de paso normal (BSW o W), entre otras. Las
diferencias se basan en la forma de los filetes que los hacen más apropiados para una
u otra tarea, las roscas indicadas son las más utilizadas en elementos de unión. En la
figura siguiente se aprecian varias formas de roscas, los filetes triangulares son
utilizados en pernos y tuercas, los filetes redondos son utilizados en uniones rápidas
de tuberías, finalmente las roscas rectangulares en general se utilizan para ejercer
fuerza en prensas.
La designación de las roscas 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 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
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 trapesoidales
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
Otras
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
Es posible crear una rosca con dimensiones no estándares, pero siempre es
recomendable usar roscas normalizadas para adquirirlas en ferreterías y facilitar la
ubicación de los repuestos. La fabricación y el mecanizado de piezas especiales
aumenta el costo de cualquier diseño, por lo tanto se recomienda el uso de las piezas
que están en plaza.
Se han destacado solamente las roscas métricas, unificadas y withworth por ser las
más utilizadas, pero existen muchas roscas importantes para usos especiales. Le
entregan a continuación las tablas detalladas de estas tres familias de roscas para las
series fina y basta.
Con respecto al sentido de giro, en la designación se indica "izq" si es una rosca de
sentido izquierdo, no se indica nada si es de sentido derecho. De forma similar, si tiene
más de una entrada se indica "2 ent" o "3 ent". Si no se indica nada al respecto, se
subentiende que se trata de una rosca de una entrada y de sentido de avance
derecho.
En roscas de fabricación norteamericana, se agregan más símbolos para informar el
grado de ajuste y tratamientos especiales
METRICA
FINO
PASO
METRICA
FINO
PASO
METRICA
NORMAL
PASO
Medida Nominal
Medida Nominal
Medida Nominal
Dext
x paso
Dext
x paso
Dext
x paso
M
2.5
x 0.35
M
25
x 1.5
M
1.6
x 0.35
M
3
x 0.35
M
25
x 2
M
1.7
x 0.35
M
3.5
x 0.35
M
26
x 1.5
M
2
x 0.4
M
4
x 0.5
M
27
x 1
M
2.2
x 0.45
M
5
x 0.5
M
27
x 1.5
M
2.3
x 0.4
M
6
x 0.75
M
27
x 2
M
2.5
x 0.45
M
7
x 0.75
M
28
x 1
M
2.6
x 0.45
M
8
x 0.75
M
28
x 1.5
M
3
x 0.5
M
8
x 1
M
28
x 2
M
3
x 0.6
M
9
x 0.75
M
30
x 1
M
3.5
x 0.6
M
9
x 1
M
30
x 1.5
M
4
x 0.7
M
10
x 0.75
M
30
x 2
M
4
x 0.75
M
10
x 1
M
32
x 1.5
M
4.5
x 0.75
M
10
x 1.25
M
32
x 2
M
5
x 0.75
M
11
x -
M
33
x 1.5
M
5
x 0.8
M
11
x 0.75
M
33
x 2
M
5
x 0.9
M
12
x 1
M
34
x 1.5
M
5
x 1
M
12
x 1
M
35
x 1.5
M
5.5
x 0.9
M
12
x 1.25
M
35
x 2
M
6
x 1
M
13
x 1.5
M
36
x 2
M
7
x 1
M
14
x 1
M
36
x 3
M
8
x 1.25
M
14
x 1
M
38
x 1.5
M
9
x 1.25
M
14
x 1.25
M
38
x 2
M
10
x 1.5
M
15
x 1
M
39
x 1.5
M
11
x 1.5
M
15
x 1.5
M
39
x 2
M
12
x 1.75
M
16
x 1
M
39
x 3
M
14
x 2
M
16
x 1.5
M
40
x 1.5
M
16
x 2
M
17
x 1.5
M
40
x 2
M
18
x 2.5
M
17
x 1
M
40
x 3
M
20
x 2.5
M
18
x 1.5
M
42
x 2
M
22
x 2.5
M
18
x 1
M
42
x 3
M
24
x 3
M
20
x 1.5
M
45
x 1.5
M
27
x 3
M
20
x 1
M
45
x 2
M
30
x 3.5
M
22
x 1.5
M
45
x 3
M
33
x 3.5
M
22
x 1
M
48
x 2
M
36
x 4
M
24
x 1.5
M
48
x 3
M
39
x 4
M
24
x 1
M
50
x 2
M
42
x 4.5
M
24
x 1.5
M
50
x 3
M
45
x 4.5
M
25
x 1
M
52
x 2
M
48
x 5
M
25
x 1.5
M
52
x 3
M
52
x 5
3.1 ROSCAS
Un tornillo es un elemento mecánico comúnmente empleado para la unión
desmontable de distintas piezas, aunque también se utiliza como elemento de
transmisión. Básicamente es un cilindro con rosca helicoidal y cabeza,
frecuentemente acompañado de la correspondiente tuerca.
Tipos de rosca
En el mercado existen diferentes tipos de roscas, su forma y características
dependerán de para qué se quieren utilizar. La primera diferencia que se puede
distinguir es su forma, ya que hay de cinco tipos de roscas:
a) agudas o de filete triangular
b) trapeciales
c) de sierra
d) redondas o redondeadas
f) de filete cuadrado
Las roscas de filete triangular o agudo se usan en tornillos de fijación o para
uniones de tubos. Las trapeciales, de sierra y redondas se utilizan para
movimiento o trasporte y las cuadradas casi nunca se usan.
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 (alfa) y su paso (h)
Figura del libro Alrededor de las máquinas de Gerling
El sentido de las roscas es otra de sus características. Hay roscas derechas e
izquierdas. La rosca derecha se tiene si al girar el tornillo de acuerdo a las
manecillas del reloj este tiene penetración y la rosca izquierda se tiene si al
girar al tornillo en contra de las manecillas del reloj este avanza penetrando
también.
Las roscas pueden tener una sola hélice (un sólo triángulo enrollado) o varios,
esto indica que las roscas tendrán una o varias entradas.
A) Rosca sencilla
B) Rosca doble
C) Rosca triple
Las roscas están normalizadas, en términos generales se puede decir que
existen dos tipos fundamentales de roscas las métricas y las Whitworth. Las
normas generales son las siguientes:
Sistema métrico
BS 3643: ISO Roscas métricas
BS 4827: ISO Roscas miniatura o finas
BS 4846: ISO Roscas trapeciales o trapezoidales
BS 21: Roscas para conexiones y tubos de paredes delgadas
Sistema inglés
BS84: Roscas Whitworth
BS93: Roscas de la British Assiciation (BA)
La mayoría de las normas se pueden encontrar en el manual Machinery's
Screw Thread Book.
Las principales características y dimensiones proporcionales de las roscas
triangulares métricas y Whitworth se observan en los siguientes dibujos.
Figura del libro Alrededor de las máquinas de Gerling
Rosca métrica en la que su altura (t1) es igual a 0.6495h y el radio de giro (r)
del fondo es igual a 0.1082h
R0SCAS.
Las roscas pueden ser exteriores o machos (tornillos) o bien interiores o
hembras (tuercas), debiendo ser sus magnitudes coherentes para que ambos
elementos puedan enroscarse.
No
1
2
3
Rosca Exterior
Rosca Interior o
o Macho
Hembra
Fondo o Base
Cresta o Vértice
Cresta o
Vértice
Fondo o Base
Flanco
Flanco
4
Diámetro del
núcleo
Diámetro del
taladro
5
Diámetro
exterior
Diámetro
interior
6
Profundidad de la rosca
7
Paso
ENTRADAS O FILETES.
La generación de un tornillo puede suponerse arrollando un filete alrededor de
un cilindro. En la primera figura mostrada antes, el filete o hilo es trapezoidal,
mientras que en la segunda es triangular. En cualquier caso, si la hélice que
describe el filete tiene un paso suficientemente grande (a), dejará espacio para
arrollar sobre el cilindro otro filete, obteniéndose una rosca de doble entrada
(b), o triple si los filetes añadidos son dos. Para determinar el número de
entradas de un tornillo, basta apoyar un rotulador en el flanco y girarlo hasta
marcar una vuelta completa, quedando el filete correspondiente coloreado; si
en medio queda otro sin colorear, será de dos entradas, si quedan dos, de tres
entradas y así sucesivamente.
SENTIDO DE LA ROSCA.
En función del movimiento relativo entre el tornillo y la tuerca, existen tornillos
(y roscas) a derechas que son aquellos que al girarlos en el sentido contrario al
de las agujas del reloj salen de la tuerca y desenroscan (a), y a izquierdas, que
son aquellos en los que al girar el tornillo en el sentido contrario al de las
agujas del reloj, entra en la tuerca enroscándose (c). Las roscas empleadas
son comúnmente a derechas.
3.1.1 FORMAS GEOMÉTRICAS DE SISTEMAS DE ROSCAS
ROSCAS NORMALIZADAS. TIPOS Y DESIGNACIÓN

Rosca triangular.
o
o
Métrica: M Ø (diámetro exterior de la rosca Ø en milímetros).
Métrica fina: M Øxp (paso p en mm).
o
o
o
Witworth: Ø" (diámetro exterior de la rosca Ø en pulgadas).
Witworth fina: W Øxp (paso p en pulgadas).
Witworth de tubo: R Ø" (diámetro nominal del tubo Ø en pulgadas).

Rosca trapezoidal: Tr Øxp (diámetro exterior de la rosca Ø y paso p en mm).

Rosca redonda: Rd Øxp (diámetro exterior de la rosca Ø y paso p en
pulgadas).
USOS.
Las roscas triangulares se emplean en tornillos de fijación; el truncamiento del
filete facilita las operaciones de desmontaje, pero por contra disminuye la
estanqueidad de la unión. Las roscas finas (con paso menor que el normal) se
emplean cuando la longitud de la unión atornillada es pequeña, por ejemplo en
uniones en paredes delgadas de tubos; también pueden emplearse ciando 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.
Para el enroscado de tubos se emplean las llamadas roscas de gas derivadas
del sistema Witworth, caracterizadas por una elevada estanqueidad (el filete no
está truncado) y una relación profundidad/diámetro pequeña para no debilitar la
pared del tubo.
Para tornillos de transmisión se usan roscas trapezoidales simétricas o en
forma de diente de sierra en aquellos casos en los que la fuerza aplicada tenga
un sólo sentido.
Las roscas redondas, a pesar de sus buenas cualidades mecánicas se emplea
poco debido a su dificultad de fabricación, y por ende, elevado precio. Se usa
en aplicaciones en los que la unión haya de soportar impactos.
DIBUJO DE ROSCAS.
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).
CABEZAS
El diseño de las cabezas de los tornillos lejos de manifestar el capricho de los
fabricantes, responde, en general a dos necesidades. Por un lado, conseguir la
superficie adecuada de apoyo para la herramienta de apriete de forma tal que se
pueda alcanzar la fuerza necesaria, sin que la cabeza se rompa o deforme. Por otro,
necesidades de seguridad implican (incluso en reglamentos oficiales de obligado
cumplimiento) que ciertos dispositivos requieran herramientas especiales para la
apertura, lo que exige que el tornillo (si éste es el medio elegido para asegurar el
cierre) no pueda desenroscarse con un destornillador convencional, dificultándose así
que personal no autorizado acceda al interior.
Así, se tienen cabezas de distintas formas: hexagonal (a), redonda (b), cilíndrica (d, g),
avellanada (c, e, f); combinadas con distintos sistemas de apriete: hexagonal (a) o
cuadrada para llave inglesa ranura o entalla (b, c, d) y philips (f) para destornillador,
agujero hexagonal (e) para llave Allen, moleteado (g) para apriete manual, etc.
Tipos de roscas
Roscas BSP
Tuvo métrico tubo métrico
y en pulgadas
Rosca macho
BSP cilíndrica
Rosca hembra
BSP cilíndrica
Rosca hembra
BSP cónica (JIS)
Rosca macho
BSP cónica
Roscas NPT roscas métricas
Tubo métrico
y en pulgadas
Tubo métrico
Rosca macho
NPT cónica
Rosca hembra
NPT cónica
Rosca hembra
métrica cilíndrica
.
ROSCA UNIFICADA
ROSCA CUADRADA
ROSCA ACME
ROSCA WITWORTH
3.1.3 Tolerancias y posiciones normalizadas
MITUTOYO: Juego de Calibres para Radios
Hojas
Composición
15 pares arco / pairs arc 1/32-1/4" X 1/64"
180°
16 pares arco / pairs arc 17/64-1/2" X 1/64"
180°
16 pares arco / pairs arc 1/32-17/64" X 1/64"
90°
16 pares arco / pairs arc 9/32-33/64" X 1/64"
90°
34 pares arco / pairs arc 1-3 X 0.25mm; 3.5-7 X 0.5mm
180°
de
los
Calibres
32 pares arco / pairs arc 7.5-15 X 0.5mm
180°
30 pares arco / pairs arc 15.5-20 X 0.5mm; 21-25 X 1mm
180°
18 pares arco / pairs arc 0.4, 0.8, 1, 1.2, 1.6mm; 1.75-3 X 0.25mm; 3.5-6 X 0.5mm
90°
25 individuales
1/64-17/64" X 1/64"; 9/32-1/2" X 1/32" (en estuche)
26 individuales
0.5-13 X 0.5mm (en estuche )
Hojas
Rosca
Composición de los Calibres
30
Witworth 55°
4-42 hilos por pulgada
28
Witworth 55°
4-60 hilos por pulgada
30
Unified
4-42 hilos por pulgada
51
Unified
4-84 hilos por pulgada
18
Métrica
0.40-7.00mm de paso
21
Métrica
0.40-7.00mm de paso
21
Métrica
0.35-6.00mm de paso
51
Metric. Unified
0.40-7.00mm de paso /, 4-42 hilos por pulgada
MITUTOYO: Juego de Calibres para Espesores
Serie 184
Hojas
Composición
9 Cónicas
.0015, .002, .003, .004, .006, .008, .01, .012, .015"
22 Cónicas
.004-.025 X .001
26 Cónicas
.0015, .0025"; .002-.025 X .001"
13 Conicas Largas
0.05-0.3 X 0.05mm; 0.4-1 X 0.1mm
13 Conicas Largas
0.03-0.01 X 0.01mm; 0.2-0.5 X 0.1mm; 0.15mm
28 Conicas Largas
0.05-0.15 X 0.01mm; 0.2-1 X 0.05mm
20 Cónicas Largas
0.05-1 X 0.05mm
13 Cónicas
0.05-0.3 X 0.05mm; 0.4-1 X 0.1mm
10 Cónicas
0.5-0.2 X 0.05mm; 0.3-0.8 X 0.1mm
13 Cónicas
0.03-0.01 X 0.01mm; 0.2-0.5 X 0.1mm; 0.15mm
10 Conicas Largas
0.5-0.2 X 0.05mm; 0.3-0.8 X 0.1mm
28 Cónicas / Tapered
0.05-0.15 X 0.01mm; 0.2-1 X 0.05mm
26 Rectas
.0015, .0025"; .002-.025 X .001"
15 Rectas
.002-.006X.001" .008-.012X.002"; .013, .015, .018, .019, .02, .022, .025"
18 Cónicas
.0015-.006 X .0005"; .007-.01 X .001"; .012, .015, .02, .025"
GAGE ASSEMBLY: Calibre para Rosca Pasa-No Pasa
ROSCA
MÉTRICA
(ANSI/ASME
B1.13M1995)
(ANSI/ASME
B1.13M1995)
Serie 25100: Macho de
Trabajo / Working Plug
Serie 25110: Anillo/ Ring
Serie
25120:
Macho
de
los
Calibres
Patrón / Setting Plug