Diseño Mecanico Capítulo VI

Diseo Mecnico Captulo VI: Uniones roscadas

Ing. Csar A. Quispe Gonzles, M Sc. Pgina 84

CAPTULO VI - UNIONES ROSCADAS

6.1 INTRODUCCIN.

El estudio de los elementos de unin rascada es de vital importancia pues permite el fcil montaje y desmontaje de piezas o elementos de mquina, facilitando as el mantenimiento de los sistemas industriales, entre los que se encuentran principalmente los sectores automotriz y de la construccin de maquinarias en general.

Una unin roscada es aquella en la que el contacto entre las dos piezas (eje y agujero) que forman la unin, se produce en una superficie helicoidal, de forma que el nico movimiento relativo posible es un giro combinado con un avance axial simultneo.

Las roscas se fabrican a partir de elementos cilndricos cnicos por medio de procesos de mecanizado que requieren de la remocin de material, por lo que es necesario partir de un elemento de dimensiones tales que contenga a la pieza resultante. En otras palabras, el dimetro del cilindro (o cono) a partir del cual se realizar el roscado externo, tendr que ser al menos igual al dimetro mayor de la rosca. Por el contrario, el dimetro del agujero antes del roscado interno, tendr que ser menor igual al dimetro menor de la rosca.

Las roscas se presentan en una u otra forma en prcticamente todos los productos de ingeniera, por lo que para elaborar los dibujos o planos de taller de mquinas o mecanismos, es necesario conocer las representaciones normalizadas de estos elementos, cuyas reglas y recomendaciones se establecen en la norma ISO 6410 (1993)

6.2 ELEMENTOS BSICOS DE UNA ROSCA.

Los elementos bsicos de una rosca se muestran en la Fig. 6.1 y son:

Figura 6.1 - Elementos bsicos de una rosca

Paso.- distancia paralela al eje desde cualquier punto de un filete hasta el punto correspondiente del siguiente filete (distancia entre crestas).

Dimetro mayor o nominal.- Equivalente al dimetro del cilindro (o cono) sobre el cual est situada la cresta de una rosca exterior o la raz de una rosca interna.



Dimetro menor o de raz.- equivale al dimetro de un cilindro (o cono) sobre el cual est situada la cresta de una rosca interior o la raz de una rosca externa.

Dimetro de paso o dimetro primitivo.- Es el dimetro de un cilindro que intercepta a la rosca donde el ancho del filete es igual al ancho del espacio entre dos vueltas consecutivas de la rosca.

Forma de la cresta o filete.- es la caracterstica que define el tipo de rosca. stas se fabrican en un gran nmero de perfiles estandarizados.

Avance.- es la distancia que un elemento roscado se desplaza axialmente, es decir; en la direccin del eje, al darle un giro de 360.

Profundidad de la rosca.- Es la distancia entre la cresta y la raz medida perpendicularmente al eje de la rosca.

6.3 CLASIFICACIN DE LAS ROSCAS

Las roscas se pueden clasificar segn diferentes parmetros.

5.3.1 Segn su posicin.- En este caso, las roscas se clasifican como: Rosca exterior: la rosca se talla sobre un cilindro o un cono exterior (eje) (Fig. 5.2a). Rosca interior: la rosca se talla sobre un cilindro (o cono) interior (agujero) (Fig. 5.2b).

Figura 6.2 - Clasificacin de las roscas segn su posicin

6.3.2 Segn la forma del filete: las formas de filete se muestran en la Fig. 5.3.

Figura 6.3 - Clasificacin de las roscas segn la forma del filete: a) triangula; b) trapecial; c) de fuerza, d) redonda; e) rectangular; g) de tubos.

6.3.3 Segn el nmero de filetes ( entradas).- Los ejemplos se pueden observar en la Fig. 5.4. Pueden ser:

Rosca de una entrada.- se tiene un solo hilo o filete; es el caso ms comn. Rosca de entradas mltiples.- se tiene varios hilos o filetes. Permite obtener grandes

avances.



Figura 6.4 - Clasificacin de las roscas segn el nmero de filetes

6.3.4 Segn el sentido de la hlice.- Se muestra en la Fig. 6.5 y pueden ser: Rosca a derecha.- el elemento roscado avanza al girarlo en el sentido de las agujas del

reloj, es el caso ms habitual. Rosca a izquierda.- el elemento roscado avanza al girarlo en el sentido contrario a las

agujas del reloj.

Figura 6.5 - Clasificacin de las roscas segn el sentido de la hlice

6.4 REPRESENTACIN DE LAS ROSCAS

6.4.1 Representacin detallada de las roscas.- La representacin detallada de una rosca en vista lateral o en corte (ver Fig. 6.6 al 6.8), se utiliza para ilustrar piezas aisladas o ensambladas en ciertos tipos de documentacin tcnica de productos que no vaya a ser consultada por personal especializado, como por ejemplo, publicaciones, manuales del usuario, etc. En este tipo de representacin no es necesario dibujar, exactamente a escala, el paso y el perfil de la rosca.

Figura 6.6 - Representacin detallada de una rosca exterior e interior (norma ISO 6410, 1993)



En los dibujos tcnicos se recomienda utilizar la representacin detallada de las roscas solo cuando es absolutamente necesario, y siempre que sea posible, se recomienda representar la hlice con lneas rectas (ver Fig. 6.7).

Figura 6.7 - Representacin de la hlice mediante lneas rectas en roscas exteriores e interiores (Norma ISO 6410.1993)

En la representacin detallada de piezas de uniones roscadas, las roscas exteriores deben ocultar las roscas interiores y no deben ser ocultadas por estas ltimas (Fig. 6.8).

Figura 6.8 - Representacin detallada de una unin roscada (Norma ISO 6410, 1993)

6.4.2 Representacin convencional.- Normalmente, en todos los tipos de dibujos tcnicos la representacin de las roscas, piezas y uniones roscadas es, por convenio, simplificada.

Vistas y cortes de la rosca.- para roscas visibles, en vistas laterales y cortes, la cresta de la rosca, es decir, el dimetro exterior de la rosca exterior y el dimetro interior de la rosca interior, debe limitarse por un trazo continuo grueso, y el fondo o raz de la rosca, es decir, el dimetro interior de la rosca exterior y el dimetro exterior de la rosca interior, por un trazo continuo fino, tal como se muestran en las Fig. 6.9 y 6.10.

Figura 6.9 - Representacin simplificada de roscas exteriores (Norma ISO 6410, 1993)



Figura 6.10 - Representacin simplificada de roscas interiores (Norma ISO 6410, 1993)

Se recomienda que, en la medida de lo posible, la distancia entre los trazos que representa la cresta y el fondo de la rosca sea igual a la altura de la rosca, pero en cualquier caso, no debe ser inferior al mayor de los valores siguientes:

- 2 veces la anchura del trazo grueso - 0.7 mm

Nota prctica: para roscas de dimetro nominal mayor o igual a 8 mm, es aceptable una distancia de 1.5 mm entre los trazos de la cresta y el fondo de la rosca.

Vista frontal de las roscas.- en la vista frontal, la cresta de la rosca se representa mediante una circunferencia de trazo continuo grueso y el fondo de esta por tres cuartos de circunferencia de trazo continuo fino, preferentemente interrumpida en el cuadrante superior derecho, tal como se observa en la Fig. 6.9 y Fig. 6.10.

La interrupcin en el trazo de esta circunferencia puede realizarse de ser necesario en cualquier otra posicin como se muestra en la Fig. 6.11.

Figura 6.11 - Interrupcin del trazo de la circunferencia del fondo de la rosca (Norma ISO 6410, 1993)

Achurado de las piezas roscadas representadas en corte.- Para piezas roscadas representadas en corte, las lneas de achurado deben prolongarse hasta el trazo que limita la cresta de la rosca (Fig. 6.9, Fig. 6.10 y Fig. 6.11)

Roscas ocultas.- Cuando es necesario representar roscas ocultas, la cresta y el fondo de la rosca debe representarse por trazos discontinuos finos, tal como se muestra en la Fig. 6.12.



Figura 6.12 - Representacin de roscas ocultas (Norma ISO 6410, 1993)

Lmite de rosca til.- El lmite de rosca til debe indicarse de la siguiente manera:

- Si es visible, por un trazo continuo grueso - Si est oculto, por un trazo discontinuo fino.

Estos trazos deben finalizar en los trazos que definen el dimetro exterior del roscado (Fig 9 - Fig.12).

Hilos incompletos.- Los hilos incompletos se encuentran ms all de los extremos tiles del roscado. Deben representarse por un trazo continuo fino inclinado cuando exista una necesidad funcional (Fig. 6.13).

Figura 6.13 - Representacin de hilos incompletos de una rosca (Nora ISO 6410, 1993)

Para las uniones de piezas roscadas se aplican las convenciones para la representacin simplificada de roscas mostradas anteriormente. No obstante, las roscas exteriores deben ocultar a las roscas interiores y no deben ser ocultadas por estas ltimas (Fig. 6.14).

Figura 6.14 - Representacin simplificada de uniones roscadas (Norma ISO 6410, 1993)

El trazo grueso que representa el lmite del roscado interior con hilos completos debe dibujarse hasta el fondo de la rosca del roscado interior.

6.5 TIPOS DE ROSCAS

Existen varios tipos de rosca, como por ejemplo las roscas mtricas (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 ms apropiados para una u otra tarea, las roscas indicadas son las ms utilizadas en elementos de unin.



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 rpidas de tuberas, finalmente las roscas rectangulares en general se utilizan para ejercer fuerza en prensas (Fig. 6.15).

Figura 6.15 - Tipos comunes de roscas.

Para condiciones de estanquidad (en conductos de lquidos y gases) se utilizan las roscas cnicas, que se elaboran con una conicidad de 1:16 (1 47). Los elementos geomtricos de esta rosca se muestran en la Fig. 6.16.

Figura 6.16 - Rosca cnica americana para tubos.

6.6 DESIGNACIN DE LAS ROSCAS

La designacin de las roscas se hace por medio de su letra representativa e indicando la dimensin del dimetro exterior y el paso. Este ltimo se indica directamente en milmetros para la rosca mtrica, mientras que en la rosca unificada y Witworth se indica a travs de la cantidad de hilos existentes dentro de una pulgada.

Por ejemplo, la rosca M 3,5 x 0,6 indica una rosca mtrica normal de 3,5 mm de dimetro 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 dimetro exterior y 10 hilos por pulgada.



En la Tabla 6.1 se presenta la informacin para reconocer el tipo de rosca a travs de su letra caracterstica, se listan la mayora de las roscas utilizadas en ingeniera mecnica.

Tabla 6.1 - Tipos de roscas comunes y su designacin.

Smbolos de roscados ms comunes DenominacinUsual Otras

American Petroleum Institute APIBristish Association BAInternationa Estndar Organization ISORosca para bicicletas CRosca Edison ERosca de filetes redondos RdRosca de filetes trapezoidales TrRosca para tubos blindados PG PrRosca Whitworth de paso normal BSW WRosca Whitworth de paso fino BSFRosca Whitworth cilndrica para tubos BSPT KRRosca Whitworth BSPT BRRosca mtrica paso normal M SIRosca mtrica paso fino M SIFRosca unificada americana, paso normal UNC NC,USSRosca unificada americana, paso fino UNF NF, SAERosca unificada americana, paso extrafino UNEF NEFRosca americana cilndrica para tubos NPSRosca americana cnica para tubos NPT ASTPRosca americana paso especial UNS NSRosca americana cilndrica "dryseal" para tubos NPSFRosca americana cnica "dryseal" para tubos NPTF

Es posible crear una rosca con dimensiones no estndares, pero siempre es recomendable usar roscas normalizadas para adquirirlas en ferreteras y facilitar la ubicacin de los repuestos. La fabricacin y el mecanizado de piezas especiales aumentan el costo de cualquier diseo, por lo tanto se recomienda el uso de las piezas que estn en el mercado.

Se han destacado solamente las roscas mtricas (Tabla 6.2), unificadas (Tabla 6.3) y Withworth (Tabla 6.4) por ser las ms utilizadas, pero existen muchas roscas importantes para usos especiales. Le entregan a continuacin las tablas detalladas de estas tres familias de roscas para las series fina y basta.

Con respecto al sentido de giro, en la designacin se indica "izq" si es na rosca de sentido izquierdo, no se indica nada si es de sentido derecho. De forma similar, si tiene ms 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 fabricacin norteamericana, se agregan ms smbolos para informar el grado de ajuste y tratamientos especiales.



Tabla 6.2 Medidas de roscas mtricas

D EXT x paso D EXT x paso D EXT x pasoM 2.5 x 0.35 M 25 x 2 M 1.6 x 0.35M 3 x 0.35 M 26 x 2 M 1.7 x 0.35M 3.5 x 0.35 M 27 x 1 M 2 x 0.4M 4 x 0.5 M 27 x 1.5 M 2.2 x 0.45M 5 x 0.5 M 27 x 2 M 2.3 x 0.4M 6 x 0.75 M 28 x 1 M 2.5 x 0.45M 7 x 0.75 M 28 x 1.5 M 2.6 x 0.45M 8 x 0.75 M 28 x 2 M 3 x 0.5M 8 x 1 M 30 x 1.5 M 3 x 0.6M 9 x 0.75 M 30 x 2 M 3.5 x 0.6M 9 x 1 M 32 x 1.5 M 4 x 0.7M 10 x 0.75 M 32 x 2 M 4 x 0.75M 10 x 1 M 33 x 1.5 M 4.5 x 0.75M 10 x 1.25 M 33 x 2 M 5 x 0.75M 11 x 0.75 M 34 x 2 M 5 x 0.8M 11 x 1 M 35 x 1.5 M 5 x 0.9M 12 x 1 M 35 x 1.2 M 5 x 1M 12 x 1.25 M 36 x 1.5 M 5.5 x 0.9M 13 x 1.25 M 36 x 2 M 6 x 1M 13 x 1.5 M 36 x 3 M 7 x 1M 14 x 1 M 38 x 2 M 8 x 1.25M 14 x 1.25 M 38 x 3 M 9 x 1.25M 14 x 1.5 M 39 x 2 M 10 x 1.5M 15 x 1 M 39 x 3 M 11 x 1.5M 15 x 1.5 M 40 x 2 M 12 x 1.75M 16 x 1 M 40 x 3 M 14 x 2M 16 x 1.5 M 42 x 2 M 16 x 2M 17 x 1 M 42 x 3 M 18 x 2.5M 17 x 1.5 M 45 x 2 M 20 x 2.5M 18 x 1 M 45 x 3 M 22 x 2.5M 18 x 1.5 M 48 x 2 M 24 x 3M 20 x 1 M 48 x 3 M 27 x 3M 20 x 1.5 M 50 x 2 M 30 x 3.5M 22 x 1 M 50 x 3 M 36 x 4M 22 x 1.5 M 52 x 2 M 39 x 4M 24 x 1 M 52 x 3 M 42 x 4.5M 24 x 1.5 M 45 x 4.5M 25 x 1 M 48 x 5M 25 x 1.5 M 52 x 5

Mtrica Paso finoMedida nominal Medida nominal

Mtrica Paso finoMedida nominal

Mtrica Paso normal



Tabla 6.3 Medidas de roscas unificadas

D EXT x N H/pulg D EXT x N H/pulg4 (0.112") 40 UNC N 0 (0.060") 80 UNC5 (0.125") 40 UNC N 1 (0.073") 72 UNC6 (0.138") 32 UNC N 2 (0.086") 64 UNC8 (0.164") 32 UNC N 3 (0.099") 56 UNC

10 (0.190") 24 UNC N 4 (0.112") 48 UNC12 (0.216") 24 UNC N 5 (0.125") 44 UNC

1/4" 20 UNC N 6 (0.138") 40 UNC5/16" 18 UNC N 8 (0.164") 36 UNC3/8" 16 UNC N 10 (0.190") 32 UNC7/16" 14 UNC N 12 (0.216") 28 UNC1/2" 13 UNC 1/4" 28 UNC9/16" 12 UNC 5/16" 24 UNC5/8" 11 UNC 3/8" 24 UNC3/4" 10 UNC 7/16" 20 UNC7/8" 9 UNC 1/2" 20 UNC1" 8 UNC 9/16" 18 UNC

1 1/8" 7 UNC 5/8" 18 UNC1 1/4" 7 UNC 3/4" 16 UNC1 3/8" 6 UNC 7/8" 14 UNC1 1/2" 6 UNC 1" 12 UNC1 3/4" 5 UNC 1 1/8" 12 UNC

2" 4.5 UNC 1 1/4" 12 UNC2 1/2" 4 UNC 1 1/2" 12 UNC2 3/4" 4 UNC 1 3/4" 12 UNC

3" 4 UNC

Unificada paso finoMedida nominal Medida nominal

Unificada paso normal

Tabla 6.4 Medidas de roscas Withworth

D EXT x N H/pulg D EXT x N H/pulgW 1/16" 60 BFS 3/16" 32W 3/32" 48 BFS 7/32" 28W 1/8" 40 BFS 1/4" 26W 5/32" 32 BFS 9/32" 26W 3/16" 24 BFS 5/16" 22W 7/32" 24 BFS 3/8" 20W 1/4" 20 BFS 7/16" 18W 5/16" 18 BFS 1/2" 16W 3/8" 16 BFS 9/16" 16W 7/16" 14 BFS 5/8" 14W 1/2" 12 BFS 11/16" 14W 9/16" 12 BFS 3/4" 12W 5/8" 11 BFS 13/16" 12W 3/4" 10 BFS 7/8" 11W 7/8" 9 BFS 1" 10W 1" 8 BFS 1 1/8" 9W 1 1/8" 7 BFS 1 1/4" 9W 1 1/4" 7 BFS 1 3/8" 8W 1 3/8" 6 BFS 1 1/2" 8W 1 1/2" 6 BFS 1 5/8" 8W 1 5/8" 5 BFS 1 3/4" 7W 1 3/4" 5 BFS 2" 7W 1 7/8" 4 BFS 2 1/4" 6W 2" 4 BFS 2 1/2" 6W 2 3/4" 4 BFS 2 3/4" 6W BFS 3 BFS 3" 5

Whitworth paso normalMedida nominal

Whitworth paso normalMedida nominal



6.7 FABRICACIN DE UNA ROSCA

Para proceder a la fabricacin de una rosca se pueden seguir al menos tres caminos: forjar la rosca a travs de peines, tornearla o maquinarla usando machos y terrajas. La figura siguiente muestra el proceso de fabricacin de una rosca interior utilizando una broca para perforar el dimetro interior y un macho para cortar el hilo en la pared de la perforacin. Los machos son utilizados para formar hilos interiores, mientras que las terrajas son utilizadas para roscas exteriores. En la Fig. 6.17 se muestra el procedimiento de fabricacin de una rosca interna.

Figura 6.17 - Procedimiento para la fabricacin de una rosca interna

6.8 DESIGNACIN DE LAS ROSCAS MTRICAS

Las roscas mtricas se designan mediante la letra M seguida del tamao nominal (dimetro mayor en milmetros) y el paso en milmetros, separados por el signo x. Para la serie de roscas ordinarias la indicacin del paso debe ser omitida.

Ejemplo:

Serie de roscas ordinarias: M 6 Otros tipos de roscas: M 8 x 1

Sin embargo, una designacin completa para una rosca mtrica contiene adems del dimetro mayor y del paso, la tolerancia del dimetro mayor seguida por la tolerancia del dimetro de paso. Tambin se puede aadir indicaciones complementarias como: el sentido de la hlice y el nmero de entradas.

Ejemplo:

En este caso, no hay indicaciones complementarias en la designacin, luego, la rosca es derecha y de una sola entrada.

6.9 ACOTACIN DE PIEZAS ROSCADAS

En las roscas exteriores se acota el dimetro nominal d (cresta de la rosca) y la longitud til de roscado (b), tal como se muestra en la Fig. 6.18.



Figura 6.18 - Acotado de roscas exteriores (Norma ISO 6410, 1993)

En las roscas interiores en agujeros pasantes, se acota el dimetro nominal d (fondo de la rosca), tal como se muestra en la Fig. 6.19.

Figura 6.19 - Acotado de roscas interiores en agujeros pasantes (Norma ISO 6410, 1993)

La dimensin de la longitud del roscado se refiere normalmente a la longitud del roscado til, a menos que los hilos incompletos sean funcionalmente necesarios (por ejemplo, en esprragos) y estn, por tanto, representados en el dibujo (Fig. 6.20).

Figura 6.20 - Acotado de roscas exteriores con hilos incompletos (Norma ISO 6410, 1993)

En las roscas interiores en agujeros no pasantes, se acotan el dimetro nominal de la rosca d, la longitud til de roscado b y la profundidad del agujero no pasante previo al roscado l (Fig. 6.21)

Figura 6.21 - Acotado de roscas interiores en agujeros no pasantes (Norma ISO 6410, 1993)



La necesidad de acotar la profundidad del agujero no pasante depende principalmente de la misma pieza y del til (herramienta) empleado para realizar el roscado. Cuando la profundidad del agujero no pasante no se especifica, ste debe ser igual a 1.25 veces la longitud del roscado (tambin puede ser igual a 1.5 2.0 veces el dimetro nominal de la rosca). Esto se observa en la Fig. 6.22. Tambin puede utilizarse una representacin abreviada como se indica en la Fig. 6.23.

Figura 6.22 - Omisin de la profundidad del agujero no pasante en el acotado de roscas interiores (Norma ISO 6410, 1993)

Figura 6.23 - Representacin abreviada del acotado de roscas interiores en agujeros no pasantes (Norma ISO 6410, 1993)

Generalmente no es necesario especificar los roscados a derecha. En cambio, los roscados a izquierda deben especificarse aadiendo la abreviatura LH a la designacin del roscado. Los roscados a derecha y a izquierda de una misma pieza deben designarse en todos los casos (Fig. 6.24). Si es necesario especificar los roscados a derecha, estos deben designarse con la abreviatura RH inscrita a continuacin de la designacin del roscado.

Figura 6.24 - Indicacin del sentido de la hlice de la rosca

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