viernes, 6 de diciembre de 2013

Introducción


     El Estudio de los elementos de unión roscados es de vital importancia, pues permiten el fácil montaje y desmontaje de piezas o elementos de maquinas, facilitando así el mantenimiento de los sistemas industriales, entre los que se encuentran principalmente los sectores automotriz y de la construcción de maquinaria en general.

      Una rosca es un hueco helicoidal construido sobre una superficie cilíndrica, con un perfil determinado y de una manera continúa y uniforme. El proceso de mecanizado de roscas en las piezas se puede realizarse a mano o a máquina.

      Conoceremos mas a detalles algunos puntos importantes sobre este tema.

Roscado o Rosca.


      Se denomina rosca al prisma o filete que se construye en forma de hélice sobre un cilindro. Este cilindro forma el núcleo del tornillo.

      Si la hélice va construida sobre un cilindro se denomina tornillo si está construida sobre las paredes interiores de un taladro se denomina tuerca.

      Las roscas principalmente, tienen dos aplicaciones: por un lado, sirven de unión a elementos amovibles, a través del tornillo y la tuerca y, por otro lados, sirven para transformar el movimiento de rotación (giratorio) en movimiento rectilíneo como, por ejemplo un tornillo de banco. La fabricación de roscas se realiza, fundamentalmente, por medio de arranque de viruta o laminación.

 Clasificación de las roscas.



 Aplicación de las roscas. 


     Dependiendo de la forma de filete, las roscas se pueden emplear en distintas aplicaciones:

  • Rosca triangular: el filete de la rosca tiene forma de triangulo, ya sea equilátero o isósceles. Este tipo de rosca es muy utilizado como método de unión entre el tornillo y la tuerca. 
  • Rosca cuadrada y rosca trapecial: los filetes en forma de cuadrado o de trapecio permiten transformar y transmitir movimientos. Estos se utilizan para el movimiento de mecanismos como por ejemplo, el tornillo sinfín. 
  • Rosca redonda: se utiliza para realizar uniones sometidas a grandes esfuerzos. Es poco propenso a estropearse. También se utiliza en la fabricación de casquillos de lámparas.
  • Roscas en dientes de sierra: se emplea en mecanismos sometidos a grandes presiones unilaterales como por ejemplo, en las prensas.


Partes que constituyen las roscas. Principales dimensiones de las roscas.

     Se presentan las principales partes y dimensiones de una rosca a continuación:



Dimensiones de la rosca.


  • Diámetro nominal o exterior (D): Es el diámetro mayor de la rosca. Este es diferente en una tuerca y en un tornillo. En un tornillo es el diámetro medido entre las crestas de los filetes, mientras que en una tuerca es el diámetro medido entre los fondos de los valles. Este diámetro tiene unas décimas menos que el diámetro exterior teórico de la rosca; por ejemplo, el diámetro exterior de un tornillo M 10 debería ser de 10 mm, pero en realidad es de 9,8 o 9,85 mm. Esto se debe a que el redondeo de los filetes impide que corten.
  • Diámetro del núcleo (d): También llamado diámetro interior, es el diámetro menor de la rosca. En un tornillo corresponde al diámetro medido entre los fondos de los valles de la rosca, mientras que en una tuerca es diámetro medido entre las crestas.
  • Paso (p): El paso de una rosca es la distancia en milímetros entre dos crestas consecutivas. Es la longitud que avanza un tornillo en un giro de 360°. El paso de una misma rosca pueden ser finos (f), medio o normal (m) y grueso (g).
  • Ángulo de rosca o de flancos (°): Es el ángulo formado por flancos de un filete. Va medido en grados sexagesimales (°), roscas métricas 60° y rosca whitworth 55°.


Ángulo de una rosca en un tornillo.

  • Profundidad de rosca (h): Es la altura de la rosca y es igual a la distancia (medida perpendicularmente) que existe entre la cresta y el valle o fondo del filete.




Partes de la rosca en un tornillo.

Sentido de las roscas.


     La rosca de un tornillo es a derechas, cuando gira en el sentido de las agujas de un reloj. La rosca de un tornillo es a izquierdas, cuando gira en el sentido contrario a las agujas del reloj.



Sentidos de las rocas.


     El sentido de las roscas se suele comprobar utilizando un tornillo del mismo sistema y roscándolo sobre su tuerca.

     El sentido de giro de la mayoría de los tornillos es a derecha, mientras que el giro a izquierdas se emplea en ejes que están en movimientos y van fijados con tornillos o tuercas para evitar que el giro del eje afloje la tuerca o tornillo.

Sistema de roscas.

     En la industria se utilizan diferentes sistemas normalizados de roscas. Cabe destacar entre las mas importantes la rosca métrica, la rosca whitworth, la, la rosca sellers, entre otras.

  • Rosca métrica ISO.
     La medida de este sistema de roscas esta basada en el sistema métrico decimal. La rosca métrica esta creada por un filete con forma de triangulo equilatero, cuyo vértice esta truncado a 1/8 de su altura y el fondo redondeado a 1/16 de dicha altura, existiendo de esta forma una holgura entre el vértice y el fondo de filete. El ángulo de flancos es de 60°.

     Estas roscas se designan con la letra M, a continuación la cifra que indica el diámetro nominal del tornillo, seguida del paso en milímetros.

     Ejemplo: M 8 x 1,25, cuando la medida del paso es normalizado no hace falta poner el paso y se pondría de la siguiente forma: M 5, M 6, M 8, etc.

     En la tabla siguiente se expone algunos de los diámetros mas usuales y su paso en milímetros.


  • Rosca whithworth.

     La medida de este sistema de roscas esta basado en la pulgada. En las roscas whithworth el perfil de su filete es un triángulo isósceles, siendo su lado menor el que sirve de base y es paralelo al eje del núcleo e igual al paso de rosca.

     El vértice y el fondo están redondeados a 1/6 de la altura del filete. El ángulo de los flancos es de 55°. La medida de estos tornillos se da en pulgadas.

     Ejemplo: 3/8”, y hace referencia a la medida del diámetro exterior. El paso se da en número de hilos por pulgadas, poniendo la letra G a continuación.

     Ejemplo de medida de un tornillo whithworth: 3/8” 16G. La forma de pronunciarlo sería: tornillo de tres octavos de pulgada dieciséis hilos por pulgada de paso.

  • Rosca sellers o nacional americana.
     Este sistema de rosca es utilizado en los estados unidos de américa, empleándose en gran cantidad de automóviles. En la rosca sellers el perfil del filete es un triángulo equilatero con el vértice y el fondo truncados a 1/8 de su altura.

     El ángulo de la rosca es de 60° y el paso es igual a lado del triángulo. La medida de los tornillos se da en pulgadas y el paso en hilos por pulgadas.

     Existen tres tipos de roscas sellers dependiendo de su paso y se denominan de la siguiente manera: basta NC, fina NF y paso especial NEF. Otra forma de denominarla es anteponiendo la “U” a las letras anteriores.

     Para denominar la rosca sellers primero se da su medida en pulgadas, el paso en número de hilos por pulgada y a continuación las siglas en función del tipo de rosca.

     Ejemplo: 3/8” 20 UNF.


Ejemplo:


  • Abreviaturas de identificación de roscas.
     A continuación se presenta una tabla con las abreviaturas que identifican a las roscas.


Identificación de las roscas.


     Se puede realizar de dos maneras: una a través de peines de roscas y calibres pasa y no pasa; y otra, a través de la medición directa con el calibre del diámetro exterior y el paso.

  • Medición con peines de roscas o calibres pasa y no pasa.
     El empleo del calibre pasa y no pasa es el método mas sencillo. El calibre tiene el patrón de la rosca, y la forma de identificar el tornillo es intentar roscarlo en este patrón comprobando que entra sin dificultad.

     El peine de roscas consiste en un conjunto de laminas de acero con los pasos tallados en ellas (pasos métricos o whithworth de hilos por pulgada).

     Para identificar la rosca se deberá hacer coincidir una de las láminas del peine con el tornillo y así definiremos el paso. Después, mediremos con el calibre el diámetro exterior del tornillo. Con estos datos determinaremos el tipo de rosca. Por ejemplo: paso = 1mm; diámetro exterior medido 5,90 mm. Estamos pues ante una rosca de M 6.

  • Medición con el calibre.

    Para identificar la rosca con el calibre, lo que primero debemos definir es si la rosca es de unión o si es una rosca de fluido (gas). El paso de una rosca se puede medir con el calibre midiendo diez pasos de la rosca (once filetes consecutivos) y dividiéndolo entre diez.

     En primer lugar definiremos si la rosca es métrica o whithworth. Esto se realiza midiendo el diámetro exterior, y comprobando si se acerca la medida a un número exacto en milímetros (métrica) o a una pulgada o fracción de pulgada (whithworth). Definido el tipo de rosca pasamos a determinar su medida.

     En la rosca métrica, con ayuda de un calibre se mide el diámetro exterior del tornillo en milímetros; por ejemplo Ø 9,90 mm. Después, se determina el paso contando la longitud que existe en once filetes de la rosca; por ejemplo once filetes miden 15,0 mm de longitud. En este caso estaremos hablando de una rosca de 10 x 1,5 o lo que es lo mismo M 10. Si el paso del tornillo, en lugar de ser 1,5 mm es 1,25 mm, indicará que la rosca es de paso fino y se designaría M 10 x 125.

     En la rosca whithworth, para conocer el diámetro de la rosca se mide el exterior del tornillo en pulgadas o fracciones de pulgadas; por ejemplo Ø exterior 3/8”. El paso se halla contando el número de filetes contenidos en una pulgada y se le añade al número la letra G, por ejemplo, 16 filetes en una pulgada se denomina 16 G. Esta rosca se identificaría como 3/8” 16 G.

 
calibre pasa y no pasa y peine de roscar.


comprobación de la rosca con el peine de roscas.


medición de la rosca con el calibre.

Ejemplo: 

Machos de roscar.

     Los machos de roscar son herramientas de mecanizado por arranque de viruta. Tienen forma cilíndrica y llevan una zona roscada con ranuras a lo largo de ella que dan los ángulos de corte y facilitan la salida a la viruta que arrancan.

     Se fabrican de acero rápido templado, aunque también se construyen de aceros de mayor dureza para su uso en función del material a roscar.

     Las partes que constituyen un macho de roscar son:

  • Zona roscada (a): lleva el tallado de rosca que es el que produce el corte de material en el proceso de roscado (a). sobre ella van las ranuras (g), y está constituidas por la entrada (b) y la zona de guía para el roscado (c).
  • Mango (d): es la parte que va desde la zona roscada hasta la cabeza. Tiene forma cilíndrica y es de menor diámetro que la zona roscada. Sobre ella van grabadas las características del macho, material del que esta hecho, diámetro exterior, paso y unas acanaladuras (f) que indican el número en que ha de pasarse el macho en la operación de roscado.
  • Cabeza (e): es el cuadrillo en que termina el mango sobre él se monta el giramachos para realizar las operaciones de roscado.

partes que constituyen un macho de roscar


     Los machos se suministran en juegos, formados por tres: cónicos, semicónicos y cilíndricos, que es el que finaliza el roscado.

  • Macho cónico (a): es el que al hacer el roscado se pasa en primer lugar. La punta de la zona roscada tiene una sección inferior al taladro que se va a roscar, aumentando progresivamente su sección, teniendo al final de la rosca prácticamente el diámetro nominal. Este macho es conocido también como de preroscado.
  • Macho semicónico (b): el principio de a rosca es de un diámetro inferior al final del anterior, teniendo al final de la zona roscada el diámetro nominal al que se esta roscando.
  • Macho cilíndrico (c): es el macho de acabado, tiene el paso de rosca y la sección determinada, realizando al pasarlo la normalización de la zona roscada.
Juego de machos: a) cónico ; b) semicónico ; c) cilíndrico


     Al introducir el macho para el roscado debe quedar totalmente perpendicular a la pieza a roscar. Para verificarlo se utiliza una escuadra guía que se sirve para comprobar el centrado del macho con respecto al taladro.

comprobación del centrado del macho sobre el taladro

¿Cómo se roscan las tuercas en producción masiva?


     El roscado se puede realizar con herramientas de forma manual o se puede realizar en máquinas como tornos y taladros. Para el roscado manual se utilizan machos y terrajas fijados al bandeador (soporte).

     Los machos y terrajas (hileras) son herramientas de corte usadas para el roscado de tuercas y tornillos en la mayoría de materiales. Un macho se utiliza para roscar la parte hembra ósea la tuerca, y la terraja se utiliza para roscar el eje o tornillo.

     Para hacer la rosca sobre una varilla o vástago (macho)
  • Determine la rosca que va a efectuar.
  • La varilla tendrá que tener el diámetro nominal de la rosca.
  •  Coloque la terraja en el maneral con sus orificios de centrado, enfrentados a los tornillos de fijación.





  • Asegure bien la terraja en el maneral con la ayuda de los tornillos de fijación.
  • Ajuste la terraja a su máxima apertura, para que en su pasada "coma"  lo menos posible.
  • Con la varilla completamente vertical, coloque la terraja perpendicular a la varilla.

  • Empiece a girar la terraja hacia la derecha una vuelta y retroceda 1/4 de vuelta, así cada  vez hasta conseguir roscar toda la longitud de varilla que desee (acuérdese de lubricar de vez en cuando).
  • Una vez realizado este primer fileteado, cierre el diámetro interno de la terraja y proceda a una segunda pasada para realizar el fileteado definitivo 




¿Por qué no se hacen de la misma manera las roscas con un torno revolver y con uno mecánico?


     El torno revolver se utiliza para tallar roscas en gran números de piezas. El roscado tiene lugar principalmente en la combinación con otros trabajos de torno. Como herramientas se usan terrajas, machos de roscar, terrajas de apertura automática, cuchillas de roscar y peines de roscar. Las piezas se sujetan en el plato de sujeción correspondiente. En la torreta del torno se sujetan las herramientas de roscar. Mientras que en el torno mecánico se utiliza para mecanizar las piezas por revolución arrancado el material en forma de viruta mediante una herramienta de corte.

¿Cuáles son las previsiones que se deben tomar en el roscado?


     Las primeras previsiones que se deben tener en cuenta en el roscado es que 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.

     Otras previsiones pueden ser:
  • Que el diámetro exterior o el diámetro del agujero de la rosca sea el correcto.
  • Que la herramienta de corte esté colocada con precisión.
  • Que el reglaje del filo esté de acuerdo con el paso de la rosca.
  • Que la geometría de corte de la rosca sea correcta.
  • Que el ángulo de incidencia sea correcto.
  • Que el programa de roscado sea el adecuado.
  • Optimizar el número de pasadas que se van a realizar.

Repaso de roscas.

     El repaso de roscas es una operación que se efectúa cuando la tuerca o el tornillo no tienen todos los filetes en perfecto estado.
  • Repaso de tornillos:

  1. Utilizar la terraja adecuada. por ejemplo, tornillo M 8.
  2. Con mucho cuidado, intentar roscar la terraja sobre el tornillo y repasarlo en todo su longitud.   

  • Repaso de tuercas u orificios roscados:
  1. Roscar con un macho similar sobre el orificio defectuoso y realizar el proceso de roscado como si fuese una pieza nueva.
  2. Si la rosca ya esta muy deteriorada, se debe realizar una rosca de diámetro mayor.
  3. Taladraremos el orificio roscado con una broca apropiada a la rosca.
  4. Una vez taladrado, se realizara el roscado con el juego de machos como si se tratara de un proceso normal de roscado.
     Para ciertos casos, cuando la rosca se ha pasado y deteriorado, se puede reparar con varios procedimientos siendo los mas empleados los siguientes:

  • Empleando anillos de reparación de roscas "Heli-Coil". Los anillos de reparación están formados por una rosca interior y otra exterior que sustituye a la dañada.
  • Empleando casquillos de reparación "Time-Sert", que sustituyen la rosca dañada por un casquillo nuevo a medida de la rosca original.

Terraja M 8

Anillos de reparación de roscas.

Problemas en la realización de roscas.


Protección, seguridad e higiene en las operaciones de roscado.


     En el roscado, como cualquier otra operación de mecanizado, es necesario cumplir las medidas de protección, seguridad e higiene que garanticen un trabajo seguro. El riesgo principal que puede sufrir el operario en el roscado es el corte en las manos por las virutas de metal desprendidas de la rosca en su mecanizado. Para evitar esto es recomendable utilizar guantes de cuero o lona.

     Una vez realizada la operación de roscado, tanto de tornillos como de tuercas, se deben limpiar las herramientas correctamente con el fin de que estén limpias de lubricantes y virutas para las siguientes operaciones.

     Las terrajas y los machos se deben guardar en los estuches destinados para ello con el fin de evitar que por descuido se puedan sufrir cortes durante su manipulación.

Operario realizando el roscado de una pieza con el equipo de protección individual.