ELEMENTOS ROSCADOS
TORNILLO Pieza de núcleo cilíndrico o cónico, con un resalto en hélice, llamado filete o rosca, cuya sección puede presentar varias formas geométricas y cuya cabeza puede ser hexagonal, cuadrada, cilíndrica, de gota de sebo, redonda, avellanada y cilíndrica con ojo hexagonal.
PARTES DE UN TORNILLO Tenemos los siguientes: FILETE DE TORNILLO.- es el borde o cresta de sección transversal uniforme, de forma helicoidal, sobre la superficie exterior o la interior de un cilindro. FILETE EXTERIOR.- es un reborde que queda en el lado externo de un miembro, como el caso de un eje. FILETE INTERIOR.- es el filete situado en la parte interna de un miembro, como en el caso de un orificio. DIÁMETRO MAYOR.- Es el diámetro más grande de un tornillo. DIÁMETRO MENOR.- Es el diámetro más pequeño de un tornillo. PASO.- Es la distancia de un punto situado sobre el filete de un tornillo y hasta el punto correspondiente del siguiente filete, medida paralelamente al eje. P = 1/N, siendo, P = paso, N = número de filetes por pulgada o por unidad de longitud en el sistema métrico decimal. DIÁMETRO DE PASO.- Es el diámetro de un cilindro imaginario que pasa a través de los filetes, de manera que se igualarán los anchos de los filetes y anchos de los espacios cortados por el cilindro. AVANCE.- Es la distancia que avanza o adelanta un filete de tornillo, axialmente en una vuelta.
ÁNGULO DE FILETEADO.- Es el ángulo comprendido entre los lados del filete, medido en un plano que atraviese el eje del cilindro.
CRESTA.- Es la superficie superior que une los dos lados de un filete. RAÍZ.- Es la superficie inferior, o de fondo, que une los lados de dos filetes adyacentes. LADO.- Es la superficie de un filete, que conecta la cresta con la raíz. EJE DEL TORNILLO.- Es la línea de centro longitudinal que atraviesa el tornillo. FORMA DEL FILETE.- Es la sección transversal del filete, cortada por un plano que contenga al eje. SERIE DEL FILETE.- Es el número estándar del filetes por pulgada ( por unidad de longitud en el sistema métrico decimal, en su caso), para diversos diámetros.
Partes de un tornillo
TIPOS DE LOS FILETES DE TORNILLO
FILETE EN V AGUDA o FILETE SELLERS Se aplica en donde es importante la sujeción por fricción o el ajuste, como en instrumentos de precisión, también se usa en tubería de latón, aunque su utilización actualmente es rara. P/2
P
P/2
D = 0.87P
60°
FILETE EN V AGUDA
FILETE AMERICAN NATIONAL Es el que tiene raíces y crestas aplastadas, es más fuerte. Esta forma tomó en el lugar del filete en V aguda, para usos generales y aún se emplea en algunos diseños. P P/8 60° D
P/8
ROSCA AMERICAN NATIONAL
FILETE CUADRADO. 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.
P/2
P/2
P/2
P
FILETE CUADRADO
FILETE ACME. 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. .3707P
P
.3707P
P/2
29°
FILETE ACME
FILETE WHITWORTH STANDARD El filete Whitworth utilizada en Gran Bretaña para uso general, siendo el equivalente al filete American National. .1373P
P
D
55°
FILETE WHITWORTH STANDARD
FILETE GUSANO O ACME DE FILETE TRUNCADO. La rosca Acme de filete truncado es resistente y adecuada para las aplicaciones de transmisión de fuerza en que las limitaciones de espacio la hacen conveniente.
.310P
P
29°
.6866P
.335P
P/2
P/2
FILETE GUSANO
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. P P/2
P/2
P/2
P/2
P/4
ROSCA REDONDEADA O NUDILLO
ROSCA TRAPEZOIDAL. Este tipo de rosca se utiliza para dirigir la fuerza en una dirección. Se emplea en gatos y cerrojos de cañones. .16316P
45°
D = 0.66271P
P
7°
FILETE ESTRIBO
PASO DE LOS FILETES El paso de un filete, cualquiera que sea su forma, es la distancia paralela al eje, entre puntos correspondientes situados sobre filetes adyacentes. El paso corresponde simplemente a 1” (25.4 mm) dividido entre el número de filetes por pulgada.
FILETES DERECHOS Un filete derecho, cuando se le mira hacia el extremo, se desarrolla en una dirección similar a las manecillas del reloj, como si se alejara, o siguiendo la dirección de la mano derecha. Es aquel que avanza hacia la tuerca.
FILETES IZQUIERDOS Un filete izquierdo, es el que se adelanta hacia la tuerca cuando se le da vueltas en sentido contrario de las agujas del reloj, o siguiendo la dirección de la mano izquierda.
FILETES SENCILLOS Y MÚLTIPLES Un filete sencillo, como su nombre lo indica, se compone de una sola cresta o reborde; en este filete el avance es igual al paso. Los filetes múltiples se componen de dos o más rebordes que corren el uno al lado del otro.
NOMENCLATURA PARA FILETES Hay tres convenciones de uso general para mostrar los filetes de los tornillos en los dibujos: representación
simplificada o simbólica, representación esquemática, y la
representación detallada.
REPRESENTACIÓN SIMBÓLICA. Hoy es bastante normal la representación simbólica de las roscas, para un agujero roscado que está oculto a la vista se dibujan líneas invisibles paralelas al eje que representa la raíz y los diámetros mayores. Se utiliza en diámetros pequeños donde sería, poco práctico o difícil dibujar las roscas completas. Para la representación de filetes de pequeño diámetro, menores de aproximadamente 1” de diámetro (25.4 mm)
en el dibujo se usan dos conjuntos de filetes, el
esquemático y el simplificado o simbólico.
REPRESENTACIÓN ESQUEMÁTICA. Para el dibujo esquemático de la rosca externa se dibujan las líneas perpendiculares al eje, con líneas delgadas para representar la cresta de la rosca y líneas gruesas para representar la raíz
REPRESENTACIÓN DETALLADA. Es la forma más real de dibujar una rosca. Se utiliza en roscas de 1” aproximadamente y mayores. En este método se sustituyen las líneas elípticas por líneas rectas. La representación detallada es una aproximación muy cercana al aspecto del filete de un tornillo. La proyección verdadera de las curvas helicoidales de un filete de tornillo, rara vez se usa en la práctica.
NOMENCLATURA PARA FILETEADO UNIFICADO Los filetes American National están siendo sustituidos por los filetes unificados, pero se seguirán viendo los antiguos fileteados aún durante mucho tiempo en los dibujos. En el antiguo estándar, se comprendían cinco series de fileteados, tales como: 1.- FILETE BURDO o GRUESO.- Este es un filete para usos generales, de sostén o agarre. Se la designa por las siglas UNC o NC (National Coarse). 2.- FILETE FINO.- Mayor número de filetes por pulgada, empleado en la construcción automotriz y en aeronáutica. Su designación es UNF o NF (National Fine). 3.- FILETEADO DE OCHO PASOS.- Todos los diámetros tiene ochos filetes por pulgada, se usa en pernos para pestañas de tuberías de alta presión, pasadores de cabeza de cilindros, y otros aseguradores similares. Su designación es 8N National form (8 filetes por pulgada). 4.- FILETEADO DE 12 PASOS.- Todos los diámetros tienen 12 filetes por pulgada; se le emplea en trabajos de caldera para tuercas delgadas en ejes y manguitos en construcción de maquinas. Su designacion es 12N National form (12 filetes por pulgada). 5.- FILETEADO DE 16 PASOS.- Todos los diámetros tienen 16 filetes por pulgada; se le emplea en donde es necesario contar con un fileteado fino sin importar su diámetro, como en los collarines de ajuste, y en las tuercas de reten de cojinetes, su designación es 16N National form, 16 filetes por pulgada.
NOMENCLATURA PARA FILETES a.- Para filetes típicos unificados A - Externa B - Interna
Si es derecha, no se pone
Tipo de rosca
Si es simple, no se pone
Ø 3/8" - 10 UNC - 1A - IZQ. - DOBLE - 4" N° de hilos CN
Ajuste
b.-
Ø 3/4 " - 8 CUADRADA
c.-
Ø 7/8" - 6 ACME - 2B
1 2 3
Longitud del perno Se agrega, si es necesario
Si es tornillo, se debe colocar la palabra TORNILLO adelante Si es perno, se debe colocar la palabra PERNO adelante
d.-
La nomenclatura completa debe darse la profundidad y la herramienta para
roscado, aunque en la práctica se omiten frecuentemente y se dejen al taller. .6562 Taladro, 1.38 prof. Ф3/4” – 10 NC – 2 IZQ – 1.00 prof.
Prof. de Fileteado
Prof. de Perforación
e.- Para fileteados exteriores
Ф1 ½” – 6NC – 3 IZQ. DOBLE Ф 1” - NPT
.
Ф ¾” – 16NF – 3 IZQ
Ф 1 ½” – 3 CUADRADO
Ф 1 ½” – 5 ACME – 2G
TABLA DE VALORES PROFUNDIDAD ( D ) y PASO ( p ). La tabla de valores de profundidad y paso que se emplea para el dibujo del fileteado.
PERNOS El término perno se aplica generalmente a un "tornillo que pasa de lado a lado" y que tiene cabeza en uno de sus extremos, atraviesa orificios con espacio libre, en dos o más partes alineadas, está roscado al otro extremo, para recibir una tuerca por cuyo medio se le aprieta y se sostengan unidas las partes.
El tornillo con cabeza hexagonal
es similar a un perno,
excepto que generalmente tiene mayor longitud de fileteado, ya que cuando se le usa sin tuerca, uno de los miembros que une está fileteado para hacer las veces de tuerca. Se le atornilla con una llave de tuercas. Estos tornillos no se usan en materiales delgados si lo que se desea es fuerza.
El perno pasador o de poste es una varilla de acero roscada en ambos extremos. Se le atornilla en su sitio por medio de una llave para tuberías o, mejor aún, con la llave especial que para ello hay. Como regla general, estos pernos pasadores atraviesan un orificio con espacio libre en uno de los miembros, se atornillan en el otro miembro y se usa una tuerca en el extremo libre, como se ve.
ORIFICIOS FILETEADOS O ROSCADOS. El fondo de un orificio taladrado tiene forma cónica, hecha por la punta del taladro. Cuando se usa un taladro ordinario para aterrajar o roscar se le denomina taladro aterrajador o macho de terraja. En los dibujos, se usa un ángulo de 30° para aproximarse al real de 31°. Ver siguiente figura.
La longitud del fileteado es la longitud de los filetes completos o perfectos. La longitud del aterrajador es la profundidad de la porción cilíndrica del agujero, y no incluye la punta cónica (b). La porción A de la profundidad del taladro, mostrada más allá de los filetes en (c) y (d) incluye los varios filetes imperfectos producidos por el extremo achaflanado de la herramienta. Esta distancia varía según el tamaño del taladro y si se usa un taladro de tapón figura (h), o uno para hacer fondos, para el acabado del orificio. Para fines de dibujo, cuando no se especifica la profundidad de la herramienta roscadora, puede dibujarse la distancia A igual a tres pasos de filete esquemático, Un orificio roscado, terminado con una herramienta para fondos es el dibujado en (e). Deben evitarse siempre que sea posible los orificios de fondo ciego. Un procedimiento mejor es el de cortar un relieve con diámetro ligeramente mayor que el diámetro mayor del filete (f). Una de las principales causas de la rotura de los machos de terraja es la insuficiente profundidad del taladro, en cuyo caso el macho de terraja se oprime contra un lecho de virutas en el fondo del orificio. Por ello, jamás debe representar el dibujante un orificio ciego cuando pueda usarse una perforación de lado a lado, sin aumentar demasiado su longitud y cuando es necesario un orificio ciego, debe preverse una generosa profundidad para el taladro de roscado. Los tamaños de los taladros para aterrajado, en relación con los fileteados Unificado y American National.
TUERCAS Y PERNOS AMERICAN NATIONAL STANDARD. Los pernos y tuercas (American Nacional Standard), se producen en dos formas: cuadrados y hexagonales, ver figura. Las cabezas cuadradas, y las tuercas cuadradas, son achaflanadas en 30° y las cabezas y tuercas hexagonales se achaflanan a 25°. Se dibujan ambas de 30° para mayor sencillez.
TIPOS DE PERNOS. Los pernos se clasifican según sus usos: los pernos ordinarios son para servicio general y los pernos pesados son para servicio más fuerte, o para mayor facilidad de destornillado. Los pernos cuadrados solo vienen del tipo ordinario, en tanto que los pernos, tornillos y tuercas hexagonales y tuercas cuadradas son estándar en ambos tipos. ACABADO.
Los pernos y las tuercas cuadradas, los pernos hexagonales, y las tuercas
planas hexagonales son sin acabado. Ni los pernos ni las tuercas sin acabado tienen superficie alguna labrada a máquina, excepto los filetes. Tradicionalmente, los pernos y las tuercas hexagonales pueden obtenerse sin acabar, semiacabados, o acabados. Según los últimos estándares, los tornillos de cabeza hexagonal, y los pernos hexagonales acabados han sido consolidados en un solo producto, tornillos de cabeza hexagonal, eliminándose así la clasificación de pernos hexagonales semiacabados, que se empleaba ordinariamente. Los pernos hexagonales semiacabados pesados, y los pernos hexagonales acabados pesados, también han sido combinados en un solo producto, llamado tornillos hexagonales pesados. Los tornillos de cabeza hexagonal, los hexagonales pesados, y todas las tuercas hexagonales, excepción hecha de las tuercas planas hexagonales, se consideran acabados en cierto grado y se caracterizan por una "cara de arandela" labrada a máquina, o formada de distinta manera, en la superficie de apoyo. La cara de arandela tiene 1/64 de pulgada (0.397 mm) de espesor, que se dibuja de 1/32 de pulgada (0.974 mm), y su diámetro es igual a 11/2 veces el diámetro del cuerpo, D. Para las tuercas, la superficie de apoyo también puede ser una superficie circular producida por achaflanamiento. Los tornillos hexagonales y las tuercas hexagonales tienen tolerancias más estrechas y pueden presentar un aspecto más acabado; pero no se les labra completamente a máquina. No hay diferencia en el dibujo para el grado de acabado de los tornillos y, las tuercas.
PROPORCIONES.
Los tamaños, basados en el diámetro D del cuerpo del perno, que son o bien proporciones derivadas de una fórmula exacta, o aproximación cercana para fines de dibujo, son estos: Pernos y tuercas ordinarias, hexagonales y cuadrados: W = 11/2D
H = 11/2D
T= 11/2D
Pernos y tuercas hexagonales pesadas, y tuercas cuadradas pesadas.( No hay pernos cuadrados pesados). W = 11/2D + 1/8" (3.175 mm) H =2/3 DT = D En donde : W = ancho de uno a otro plano; H = altura de la cabeza, y T = altura de la tuerca. La superficie de arandela siempre se incluye en la altura de la tuerca o de la cabeza, para las tuercas y cabezas de tornillo hexagonales acabadas. FILETES.
Los pernos sin acabado tienen fileteados curvos, clase 2A (ajuste, roscado externo), en tanto que los tornillos de cabeza hexagonal (pernos acabados) tienen filetes gruesos, fino o de 8 pasos, clase 2A. Las tuercas no acabadas tienen filetes gruesos, clase 2 B (ajuste, roscado interno). Las tuercas acabadas tienen filetes gruesos o finos, clase 2B, en tanto que algunos pueden tener filetes de 8 pasos.
LONGITUD DEL FILETEADO O LONGITUD DE ROSCA Para pernos o tornillos hasta de 6" (15.24 cm) de longitud: Longitud del fileteado = 2D + 1/4" (6.350 mm). Para pernos o tornillos de más de 6" (1152.4 mm) de longitud: Longitud de fileteado = 2D + 1/2" (12.700 mm).
Los sujetadores, demasiado cortos para aplicación de estas fórmulas, se filetean tan cerca de la cabeza como sea práctico. Para fines de dibujo puede tomarse esto como aproximadamente tres pasos de filete. El extremo fileteado puede ser redondeado o achaflanado, pero usualmente se le dibuja como chaflán de 45° a partir de la profundidad del fileteado, ver figura.
LONGITUDES DE PERNOS.
Aun no se han estandarizado las longitudes, a causa de la infinita variedad que requiere la industria. Los siguientes incrementos (diferencias entre longitudes sucesivas) han sido compilados de catálogos de fabricantes. Estos incrementos se aplican a tamaños estándar de almacén, para pernos fileteados. Los pernos largos de pequeño diámetro, o los pernos cortos de gran diámetro, tendrán que ser ordenados "especiales". PERNOS DE CABEZA CUADRADA: Longitudes de 1/2" a 3/4" (12.700 a 19.050 mm), incremento = 1/8" (3.175 mm) Longitudes de 3/4" a 5" (19.050 a 127.000 mm),
incremento = 1/4" (3.650 mm) Longitudes de 5" a 12" (127.000 a 304.800 mm), incremento = 1/2" (12.700 mm) Longitudes de 12" a 30" (304.800 a 762.000mm), incremento = 1" (25.4 mm)
TORNILLOS Y PERNOS DE CABEZA HEXAGONAL: Longitudes de 3/4" a 8" (19.050 a 203.200 mm), incremento = 1/4" (6.350 mm) Longitudes de 8" a 20" (203.200a 508.000 mm), incremento = 1/2" (12.700 mm) Longitudes de 20" a 30" (508.000 a 762.000 mm), incremento = 1" (25.4 mm)
DIBUJO DE PERNOS ESTÁNDAR AMERICAN NATIONAL. En la práctica, no se muestran en los dibujos de detalle los pernos ni las tuercas estándar, a menos que deban sufrir alteración, pero aparecen tan frecuentemente en los dibujos de montajes, que debe emplearse un método adecuado pero rápido para dibujarlos. Puede dibujársele basándose en dimensiones exactas tomadas de las tablas * si la precisión es importante, como para el cálculo de espacios libres; pero en la gran mayoría de los casos bastan las representaciones convencionales, en las cuales se usan proporciones basadas en el diámetro del cuerpo del perno, y se ahorra considerable tiempo. En la figura anterior se ven tres pernos típicos que ilustran el uso de estas proporciones para los pernos ordinarios. Aunque las curvas producidas por el chaflán en las cabezas de los pernos y tuercas son hipérbolas, en la práctica siempre se representan aproximadamente por medio de arcos circulares. Por lo general deben dibujarse las cabezas de los pernos y las tuercas "de esquina a esquina" en todas las vistas, sin importar la proyección.
Esta violación convencional de la proyección se usa para evitar confusiones entre las cabezas y las tuercas cuadradas y las hexagonales, y para mostrar los espacios libres reales. Solo cuando haya una razón especial deben dibujarse las cabezas de pernos y las tuercas de una a otra "parte plana". En estos casos, se emplean las proporciones convencionales que se ven en la siguiente figura.
Los pasos para dibujar tuercas y pernos hexagonales (tornillos con cabeza) se i lustran en la figura 13.30, y los relativos a las tuercas y pernos cuadrados en la figura 13.31. Antes de empezara dibujar deben conocerse el diámetro del perno, la longitud a partir del lado inferior de la superficie de apoyo y hasta el extremo o punta, el estilo de cabeza (cuadrada o hexagonal), y el tipo (ordinario o pesado), así como eI acabado. Si solo se necesita la vista longitudinal de un perno, solo es necesario dibujar la mitad inferior de las vistas superiores que se ven en las figuras 13.30 y 13.31 con líneas tenues de construcción para proyectar los ángulos del hexágono o el cuadrado a la vista frontal. Estas líneas de construcción pueden borrarse después si se desea. Las alturas de cabezas y tuercas pueden espaciarse con el compás divisor, sobre el diámetro del eje y transferirlas luego como se ve en ambas figuras, o bien emplear la regla graduada. Las alturas no deberán determinarse aritméticamente.
La cara de arandela de 1/64" (0.397 mm) tiene un diámetro equivalente a la distancia de una a otra parte plana de la cabeza del perno o la tuerca. Solo aparece en las tuercas o tornillos hexagonales acabados, y se dibuja el espesor de 1/64" (0.397 mm) como de 1/32" (0.794 mm) para mayor claridad. Este 1/32" queda incluido en la altura de la cabeza o de la tuerca. Los filetes deberán dibujarse en forma simplificada o esquemática para diámetros de cuerpo de 1"(25.4 mm) o menores en el dibujo, y mediante representación detallada para diámetros mayores. El extremo fileteado el tornillo debe ir achaflanado a 45° partiendo de la profundidad esquemática del filete. Para el dibujo de pequeñas tuercas o pernos, de menos de 1/2" (12.700 mm) de diámetro, aproximadamente en donde apenas podrá notarse el chaflán, puede omitirse el chaflán de la cabeza o de la tuerca en la vista longitudinal.
ESPECIFICACIONES PARA PERNOS Y TUERCAS.
Al especificar en las listas de piezas los pernos, así como en la correspondencia o en otras ocasiones, debe cubrirse la siguiente información por su orden: 1. Tamaño nominal del cuerpo del perno 2. Especificación de fileteado 3. Longitud del perno 4. Acabado del perno 5. Estilo de la cabeza 6. Nombre
TORNILLOS CON CABEZA ESTÁNDAR AMERICAN NATIONAL En la siguiente figura, se ven los cinco tipos de tornillos American National Standard con cabeza. Los primeros cuatro tienen esas cabezas estándar, en tanto que los de cabeza hueca o alveolar (e), tienen distintas formas de cabezas y huecos redondos. Este tipo de tornillos se produce ordinariamente en forma acabada, y se les usa en máquinas herramientas y otras, en donde la precisión y el aspecto son importantes.
TORNILLOS ESTÁNDAR AMERICAN NATIONAL PARA METALES. Los tornillos para metales (tornillos para maquinaria) son similares a los tornillos con cabeza, pero en general más pequeños, de 0.060" a 0.750' (1.588 a 19.050 mm) de diámetro. ANSÍ. La cabeza hexagonal puede ser ranurada si así se desea. Todos los otros tornillos vienen con cabeza ranurada, o con cabeza de nicho. Los tornillos American National Standard, para metales, se producen ordinariamente con un acabado brillante, sin tratamiento térmico, y se les expende de ordinario con extremos de corte sencillo, no achaflanados.
TORNILLOS DE SEGURIDAD AMERICAN NACIONAL STANDARD. La función de estos tornillos, es impedir el movimiento relativo, usualmente rotatorio, entre dos piezas, tal como el movimiento del cubo de una polea sobre un eje. El tornillo prisionero, o de seguridad, American National Standard, con cabeza cuadrada (a), y el tornillo American Nacional Standard, de seguridad, sin cabeza se ve en (b). En (c) y (d) se ilustran dos tornillos de seguridad, de cabeza hueca o alveolar, American National Standard.
Las puntas de los tornillos de seguridad American National Standard, se ven desde (e) a (k).
TORNILLOS PARA MADERA. ESTÁNDAR AMERICAN NATIONAL.
Los tornillos para madera con tres tipos de cabezas se han estandarizado
CHAVETAS. Se usan las chavetas para impedir el movimiento relativo entre ejes y ruedas, en uniones o acoplamientos, manivelas y partes similares de máquinas ajustadas a ejes o soportadas por ellos,
REMACHES. El remache se considera un asegurador permanente, para distinguirlo de los aseguradores removibles, como lo son los pernos y los tornillos. Generalmente se les emplea para mantener unidas formas de acero laminado, o láminas, y se les fabrica de hierro forjado, acero suave, cobre y, ocasionalmente, de otros metales. Para sujetar entre sí dos piezas de metal, se punzonan orificios o bien, se taladran o se les punzona y luego se les escaria, con diámetro ligeramente mayor que el del zanco del remache. El tamaño más grande se emplea para acero y uniones sencillas de remaches, y el tamaño menor puede emplearse para uniones de remaches múltiples. Se usan remaches grandes American Nacional Standard en trabajos estructurales de puentes y edificios, y en la construcción de tanques y calderas, y se ve en sus proporciones exactas según la fórmula, ver figura
