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Daniel Abalo Costas

Roscas

• Diseño de las roscas

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.

• Definiciones de la terminología de roscas

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.

• Partes fundamentales de una rosca

Diámetro mayor: Se le conoce también como diámetro exterior y nominal

de la rosca. Es el diámetro máximo del filete del tornillo o de la tuerca.

Diámetro menor: también conocido como diámetro interior, del núcleo o

de raíz. Es el diámetro mínimo del filete de tornillo o tuerca.

Diámetro primitivo: En una rosca cilíndrica, es el diámetro de un cilindro

imaginario cuya superficie corta los filetes en puntos tales que resulten

iguales al ancho de los mismos y al de los hoyos cort

de dicho cilindro. En una rosca cónica, es el diámetro sobre un cono

imaginario medido a una distancia dada desde un plano de referencia

perpendicular al eje; la superficie del cono imaginario corta los filetes en

puntos tales que re

huecos cortados por la misma superficie.

Paso: Es la distancia desde un punto de un filete al punto correspondiente

del filete siguiente, medida paralelamente al eje. Puede darse en

milímetros en pulgadas

acuerdo con las siguientes relaciones:

-Paso en pulgadas = 1/numero de filetes por pulgada

-Paso en milímetros = 25,4/numero de filetes por pulgada

Avance: Es la distancia que avanza un filete en una

un solo filete, o de una entrada, el avance es igual al paso; en roscas de

filete doble o de dos entradas el avance que es el paso real, es igual al

doble del paso, que viene a ser un paso ficticio; en roscas de triple filete el

avance es igual a tres veces el paso; etc.

fundamentales de una rosca

iámetro mayor: Se le conoce también como diámetro exterior y nominal

de la rosca. Es el diámetro máximo del filete del tornillo o de la tuerca.

Diámetro menor: también conocido como diámetro interior, del núcleo o

el diámetro mínimo del filete de tornillo o tuerca.

Diámetro primitivo: En una rosca cilíndrica, es el diámetro de un cilindro

imaginario cuya superficie corta los filetes en puntos tales que resulten

iguales al ancho de los mismos y al de los hoyos cortados por la superficie

de dicho cilindro. En una rosca cónica, es el diámetro sobre un cono

imaginario medido a una distancia dada desde un plano de referencia

perpendicular al eje; la superficie del cono imaginario corta los filetes en

puntos tales que resulten iguales al ancho de los mismos y el de los

huecos cortados por la misma superficie.

Paso: Es la distancia desde un punto de un filete al punto correspondiente

del filete siguiente, medida paralelamente al eje. Puede darse en

en pulgadas o en función del número de filetes por pulgada, de

acuerdo con las siguientes relaciones:

Paso en pulgadas = 1/numero de filetes por pulgada

Paso en milímetros = 25,4/numero de filetes por pulgada

Avance: Es la distancia que avanza un filete en una vuelta. En roscas de

un solo filete, o de una entrada, el avance es igual al paso; en roscas de

filete doble o de dos entradas el avance que es el paso real, es igual al

doble del paso, que viene a ser un paso ficticio; en roscas de triple filete el

es igual a tres veces el paso; etc.

Daniel Abalo Costas

iámetro mayor: Se le conoce también como diámetro exterior y nominal

de la rosca. Es el diámetro máximo del filete del tornillo o de la tuerca.

Diámetro menor: también conocido como diámetro interior, del núcleo o

Diámetro primitivo: En una rosca cilíndrica, es el diámetro de un cilindro

imaginario cuya superficie corta los filetes en puntos tales que resulten

ados por la superficie

de dicho cilindro. En una rosca cónica, es el diámetro sobre un cono

imaginario medido a una distancia dada desde un plano de referencia

perpendicular al eje; la superficie del cono imaginario corta los filetes en

sulten iguales al ancho de los mismos y el de los

Paso: Es la distancia desde un punto de un filete al punto correspondiente

del filete siguiente, medida paralelamente al eje. Puede darse en

mero de filetes por pulgada, de

vuelta. En roscas de

un solo filete, o de una entrada, el avance es igual al paso; en roscas de

filete doble o de dos entradas el avance que es el paso real, es igual al

doble del paso, que viene a ser un paso ficticio; en roscas de triple filete el

Daniel Abalo Costas

Angulo del filete: Es el ángulo formado por los flancos del filete, medido en

el plano.

Angulo de la hélice: Es el ángulo formado por la hélice del filete en el

diámetro primitivo, con un plano perpendicular al eje.

Cresta: Es la pequeña superficie superior del filete que une los dos flancos

del mismo.

Raíz: Es la superficie del fondo que une los flancos de los filetes

adyacentes.

Flanco: Es la superficie del filete que une la cresta con la raíz.

Eje de la rosca: es el del cilindro o cono en que se ha tallado la rosca.

Base del filete: Es la sección inferior del filete, o sea, la mayor sección

entre dos raíces adyacentes.

Profundidad de la rosca: es la distancia entre la cresta y la base del filete,

medida normalmente al eje.

Numero de filetes. Es el número de filetes en una longitud determinada

que casi siempre es una pulgada.

Longitud de acoplamiento: Es la longitud de contacto entre dos piezas

acopladas por rosca, medidas axialmente.

Altura de contacto: Es la altura de contacto entre filetes de dos piezas

acopladas medidas radialmente.

Línea primitiva o de flanco: Es una generatriz del cilindro o cono

imaginarios especificados en la 3° definición.

Grosor del filete: Es la distancia entre los flancos adyacentes del filete,

medida a lo largo o paralelamente a la línea primitiva.

Discrepancia: Es una diferencia prescrita intencionadamente en las

dimensiones de las piezas acopladas, la cual no permite que se rebasen

ni la holgura mínima ni la interferencia máxima que convienen al

acoplamiento.

Daniel Abalo Costas

Tolerancia: Es la magnitud de variación permitida en la medida de una

pieza.

Medida básica: Es la medida normal, teórica o nominal, a partir de la cual

se consideran todas las variaciones.

Holgura de cresta: Se encuentra definida en el perfil de un tornillo como el

espacio que queda entre uno cualquiera de sus filetes. Y la raíz del filete

correspondiente en la pieza de acoplamiento.

Acabado: Es el carácter de la forma y superficie de un filete de rosca o de

otro producto.

Ajuste: Es la relación entre dos piezas acopladas con referencia a las

condiciones de acoplamiento, las cuales pueden dar lugar a ajustes

forzados, apretados, medios, libres y holgados. La calidad del ajuste

depende a la vez de la medida relativa y del acabado de las piezas

acopladas.

Zona neutra: Es la zona de discrepancia positiva.

Limites: Son las dimensiones extremas permitidas por la tolerancia

aplicada a una pieza.

• Designación de los tornillos.

Básicamente, la designación de un tornillo incluye los siguientes datos: tipo de

tornillo según la forma de su cabeza, designación de la rosca, longitud y norma

que lo define. A estos datos, se pueden añadir otros, referentes a la resistencia

del material, precisión, etc.

• Designación de las roscas.

La designación o nomenclatura de la rosca es la identificación de los principales

elementos que intervienen en la fabricación de una rosca determinada, 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.

Daniel Abalo Costas

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 designación de la rosca unificada se hace de manera diferente:

Por ejemplo una nomenclatura normal en un plano de taller podría ser:

1/4 1/4 1/4 1/4 ---- 28 UNF 28 UNF 28 UNF 28 UNF ---- 3B 3B 3B 3B ---- LHLHLHLH

Y al examinar cada elemento se tiene que:

1/4 de pulgada es el diámetro mayor nominal de la rosca.

28 es el numero de rosca por pulgada.

UNF es la serie de roscas, en este caso unificada fina.

3B: el 3 indica el ajuste (relación entre una rosca interna y una externa cuando se

arman); B indica una tuerca interna. Una A indica una tuerca externa.

LH indica que la rosca es izquierda. (Cuando no aparece indicación alguna se

supone que la rosca es derecha)

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.

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.

Daniel Abalo Costas

• Tipos de Rosca

Rosca en V AgudaRosca en V AgudaRosca en V AgudaRosca 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 RedondeadaRosca RedondeadaRosca RedondeadaRosca 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. El roscado redondo normalizado es, pese a sus

buenas cualidades mecánicas, un roscado poco utilizado debido a las

dificultades mecánicas que entraña su ejecución. Su utilización se recomienda

para toda unión de órganos susceptibles de recibir choques, como los

enganches de vagones.

La forma del filete es según la norma alemana DIN 405, con un ángulo de los

flancos del filete de 30° y redondeamientos cuyo radio se aproxima a la mitad de

la altura del filete.

Rosca Nacional Americana UnificadaRosca Nacional Americana UnificadaRosca Nacional Americana UnificadaRosca Nacional Americana Unificada

Esta la forma es la base del estándar de las roscas en Estados Unidos, Canadá y

Gran Bretaña.

Daniel Abalo Costas

Rosca CuadradaRosca CuadradaRosca CuadradaRosca 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. El roscado cuadrado es un roscado que cada vez

tiende más a desaparecer, reemplazado por el roscado trapezoidal; se utilizaba

casi exclusivamente para todos los tornillos de accionamiento de las máquinas-

herramientas.

El filete cuadrado es engendrado por el enrollamiento en hélice de un perfil de

sección cuadrada con uno de los lados apoyando el cilindro generador.

Pudiendo ser los tornillos de varias entradas y hélices, el paso de la hélice es en

tal caso, la distancia, expresada en milímetros, comprendida entre dos espiras de

consecutivas de la misma hélice medida paralelamente al eje.

Rosca AcmeRosca AcmeRosca AcmeRosca 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.

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

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 maquina fresadora.

Daniel Abalo Costas

Rosca WhitworthRosca WhitworthRosca WhitworthRosca Whitworth

Utilizada en Gran Bretaña para uso general siendo su equivalente la rosca

Nacional Americana. El sistema whitworth normalizado en Francia con el nombre

de paso de gas es la forma de rosca de mayor antigüedad conocida. Es debida a

Sir Joseph Whitworth, que la hizo adoptar por el instituto de ingenieros civiles de

Inglaterra en 1841. Sus dimensiones Básicas se expresan en pulgadas inglesas:

25,4 mm.

El tornillo está engendrado por el enrollamiento en hélice de un tornillo isósceles

cuyo ángulo en el vértice superior es de 55°. La base de este triangulo, situada

paralelamente al eje del cilindro de soporte, es, antes de truncada, igual al paso

del tornillo.

La parte superior y las base del triangulo primitivo isósceles se rodean hasta 1/6

de la altura teórica. Este tipo de rosca da un ajuste perfecto.

Como su nombre lo indica, es especialmente utilizada esta rosca para tubos de

conducción de gas, tubos de calefacción central y tubos para alojar conductores

eléctricos. Así mismo es utilizada para construcción de maquinaria no solo en los

países de habla inglesa sino también en los que utilizan el sistema métrico

decimal.

Como rosca de sujeción, no se debe utilizar en diámetros pequeños, porque el

paso resulta en ellos demasiado grande y así la rosca no puede sujetar bien en

estos casos se debe sustituir por la rosca métrica.

Rosca Sin FinRosca Sin FinRosca Sin FinRosca 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.

Rosca TrapezoidalRosca TrapezoidalRosca TrapezoidalRosca Trapezoidal

Este tipo de rosca se utiliza para dirigir la fuerza en una dirección. Se emplea en

gatos y cerrojos de cañones. El roscado trapezoidal normalizado no es, sino el

roscado acmé adaptado a las necesidades francesas, e igualmente concebido

para suprimir las posibilidades de holguras inherentes a los tornillos de rosca

cuadrada.

Daniel Abalo Costas

La forma del filete trapezoidal normalizado está engendrada por el enrollamiento

en hélice, de un perfil cuya sección es un trapecio isósceles en el que el ángulo

que forman sus dos lados no paralelos es de 30 °. También en éste caso las

bases del trapecio son paralelas al núcleo del tornillo, y la mayor de ellas coincide

con las generatrices del mismo.

• Fabricación de una rosca.

Para proceder a la fabricación de una rosca se pueden seguir al menos tres

caminos: forjar la rosca a través de peines, tornearla o maquinarla usando

machos y terrajas. La figura siguiente muestra el proceso de fabricación de una

rosca interior utilizando una broca para perforar el diámetro interior y un macho

para cortar el hilo en la pared de la perforación. Los machos son utilizados para

formar hilos interiores, mientras que las terrajas son utilizadas para roscas

exteriores.

• Representación gráfica de la rosca.

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.

Daniel Abalo Costas

• Control de roscas.

El principal elemento a medir en una rosca es su diámetro medio, cuyo valor es:

dm = d - 0,65 · p (para roscas triangulares métricas)

d = d - 0,64 · p (para roscas triangulares Whitworth)

Medición con micrómetro de parlador en V. La lectura proporcionada por este

instrumento de medida corresponde al diámetro medio que tiene la rosca

medida.

Medición con micrómetro y varillas calibradas. En primer lugar, se elige el

diámetro de varilla dc más adecuado para el paso p de la rosca a medir por las

siguientes expresiones:

dc = 0,577 · p ( rosca métrica )

dc = 0,564 · p ( rosca whitworth )

La cota M a medir sobre varillas es:

M = d - 1,516 · p + 3dc ( rosca métrica )

M = d - 1,6005 · p + 3.1657 · dc ( rosca whitworth )

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• Pasos a seguir para identificar una rosca.

1º Hay que proceder a medir el diámetro exterior del tornillo.

2º El resultado es una medida algo inferior a 8 milímetros. En este caso 7,85.

Teniendo en cuenta que las roscas no acaban en punta cortante sino que tienen

la arista redondeada, y mengua algo la medida teórica, yo diría que son métrica

8, a pesar de que también pueda parecerse a un 5/16 de pulgada que en

milímetros serían 7,9375... (Hay que aclarar que también podemos encontrar

niveles diferencias según la calidad del mecanizado, del desgaste y del tornillo en

general).

3º Lo siguiente contar los hilos de rosca en métrico y en imperial preferiblemente

para descartar totalmente posibles dudas.

Empezamos con galgas métricas y encaja perfectamente la de 1 mm., pero para

seguridad probamos con las imperiales y lo que más se parece es la de 26 hilos

por pulgada, pero si nos fijamos, no alcanza a encajar perfectamente en toda su

longitud. Cabe señalar que en tornillos cortos podemos tener más dudas.

Daniel Abalo Costas

4º Con los datos vamos a las tablas y la localizamos.

M 8 M 8 M 8 M 8 x 1,00 PFx 1,00 PFx 1,00 PFx 1,00 PF

• Medición del paso.

El paso se puede hallar por varios procedimientos:

� Por medio de peines de rosca.

El más rápido y sencillo es usar las plantillas de peines.

Para los casos corrientes, hay que disponer por lo menos de dos juegos;

uno, para roscas Whitworth y otro, para roscas métricas.

Como el paso de una rosca está, generalmente, ejecutando con precisión,

es necesario que la plantilla coincida exactamente con la rosca. Una

pequeña inexactitud debe hacer pensar, no en un defecto de construcción

de la rosca, si no en la falsedad de la comprobación. En este caso hay

que probar otro peine del mismo o de distinto sistema.

Daniel Abalo Costas

� Por medio de pie de rey y regla.

Se puede medir el paso de un tornillo, utilizando un calibrador o una regla.

En este caso nunca hay que medir un solo hilo, sino varios, para conseguir

cierta exactitud en la medida.

Si se trata de rosca Whitworth se toma, en el calibrador o en la regla, una

longitud de 1" y se cuenta el número de hilos contenidos en ella.

Si se trata de rosca métrica, se toma un número de hilos determinado, por

ejemplo 10, y se mide la longitud que ocupan,

después se divide la medida obtenida por el número de hilos, y ese será el

paso.

• Medición del diámetro de los flancos.

Para facilitar el ajuste y la operación del roscado, los tornillos y tuercas se ajustan

sólo en los flancos, por lo cual el diámetro de los flancos es el único que interesa

medir con precisión.

La medición del diámetro de los flancos se puede hacer de dos maneras:

por medio del pálmer y por medio de varillas o alambres calibrados.

Daniel Abalo Costas

• Palmer de roscas

El pálmer, que se emplea para estas mediciones, tiene una de las puntas con un

apoyo en forma de V, y la otra, en forma cónica, para ángulo que la rosca que se

ha de medir.

También hay micrómetros para roscas interiores, que se emplean, sobre todo,

para roscas grandes.

• Método de los tres alambres.

Otro método es el de los tres alambres, estos alambres o varillas, si se trata de

mediciones de precisión, deben ser perfectamente calibrados y colocados bien

paralelos con un dispositivo especial.

Daniel Abalo Costas

• Medición de ángulo de la rosca.

La medición del ángulo de la rosca es, en general, un problema difícil con los

medios corrientes.

• Por medio de peines de rosca.

Un resultado poco aproximado, se obtiene con galgas o peines de medir roscas,

otro medio para comprobar el ángulo de las roscas, es el de los proyectores de

perfiles y los microscopios de taller.

• Verificación de las roscas con calibres fijos.

Estos calibres de roscas consisten en otras roscas, de dimensiones

convenientes, muy exactas, generalmente de acero templado y rectificado, que

se introducen en la que se va a medir.

Los calibres fijos, son aparatos de verificación que se emplean para comprobar

grandes series de piezas, pues estos solamente sirven para comprobar una

medida concreta con su tolerancia.

Calibre fijo pasa/no pasa para verificar roscas de exterior.

Calibre fijo pasa/no pasa para verificar roscas de interior

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• 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 al de las agujas

del reloj entran en la tuerca enroscándose, 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.