Roscas

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.

Partes de la rosca

Podemos ver, mediante una imagen, de qué partes consta una rosca, tanto si se trata de una rosca interna, como si se trata de una rosca externa.

 

Tipo de rosca

Clasificación de la rosca por la forma geométrica de su filete:

triangular, cuadrado, trapezoidal, redondo, diente de sierra, etc. El filete es la forma geométrica de la sección terminal de un tornillo, y es ésta la que determina el tipo de rosca en función a la forma de su filete.

 

 

Paso de rosca

Distancia que hay entre dos filetes. Normalizados en función al sistema de rosca que se esté aplicando.

Diámetro exterior de la rosca

Es el diámetro exterior de la rosca. Igualmente normalizados en función al sistema de rosca que se está usando.

Diámetro interior de la rosca

Es el diámetro interior de la rosca. Igualmente normalizados en función al sistema de rosca que se está usando.

Profundidad de la rosca

Es la mitad de la diferencia entre el diámetro exterior y el interior.

Ángulo de la rosca

Ángulo de la forma del filete

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.

 

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.