Fundamentos de Roscas: Tipos, Dimensiones y Procesos de Mecanizado

Sistemas de Roscas

Roscas de Sujeción

• Rosca Métrica: ISO, DIN, Francesa, SI.
• Rosca Whitworth.
• Rosca Sellers.

Roscas Finas

• Rosca Métrica Fina.
• Rosca Whitworth Fina.
• Rosca Sellers Fina.
• Rosca de Gas (BSP).

Roscas Especiales

• Roscas Redondas.
• Roscas de Dientes de Sierra.

Roscas Trapeciales

• DIN: Ángulo de 30°.
• ACME: Ángulo de 29°.

Rosca Métrica SI

Propiedades de los Filetes

• Ángulo: 60°.
• Truncamiento en la cresta: 1/8 H.
• Redondeamiento en el fondo: 1/16 H.
• Altura Teórica (H): 0,866 * P.
• Altura Práctica (h₃): 0,7 * P.
• Altura de Contacto (h₁): 0,65 * P.

Escalonamiento de Diámetros

• Tornillo:
  • Diámetro mayor / exterior / nominal: d
  • Diámetro interior / del núcleo / menor: d₃ = d - 1.4 * P
  • Diámetro medio / de los flancos: d₂ = D₂ = d - 0.65 * P
• Tuerca:
  • Diámetro exterior / mayor: D = d + 0,1 * P
  • Diámetro de los flancos / medio: D₂ = d₂ = d - 0.65 * P
  • Diámetro interior / diámetro broca: D₁ = d - 1,3 * P

Rosca Whitworth

Propiedades de los Filetes

• Ángulo: 55°.
• Redondeamiento en la cresta y en el fondo: 1/6 H.
• Altura Teórica (H): 0,96 * P.
• Altura Práctica (h₃): 0,64 * P.
• Altura de Contacto (h₁): h₁ = h₃ = 0,64 * P.

Escalonamiento de los Diámetros

• Diámetro exterior / nominal / mayor: d
• Diámetro interior / núcleo / menor / de la broca: d₃ = d - 1,28 * P (Nota: El valor original 1.26 podría ser un error, comúnmente es 1.282*P para d3)
• Diámetro medio / de los flancos: d₂ = D₂ = d - 0,64 * P

Rosca Sellers (UNC/UNF/UNS - Americana Unificada)

Propiedades de los Filetes

• Tipo: Rosca triangular.
• Ángulo: 60°.
• Truncamiento en la cresta y redondeamiento en el fondo: 1/8 H.
• Alturas:
  • Teórica (H): 0,866 * P.
  • Práctica (h₃): 0,65 * P (Nota: El valor exacto es 5/8H ≈ 0.541*P, pero 0.65*P se usa a veces como aproximación o puede referirse a otra cota).
  • Contacto (h₁): h₁ = h₃.

Escalonamiento de Diámetros

• Diámetro exterior / mayor / nominal: d = D.
• Diámetro interior / menor / núcleo / broca: D₁ = d₃ = d - 1,3 * P (Nota: El valor exacto es d - 2*(5/8)H = d - 1.0825*P).
• Diámetro medio / de los flancos: d₂ = D₂ = d - 0,65 * P (Nota: El valor exacto es d - 2*(3/8)H = d - 0.6495*P).

Machos de Roscar

Son herramientas similares a tornillos de acero templado con unas ranuras longitudinales, capaces de tallar, mediante el arrancamiento de viruta, una rosca en el interior de un agujero previamente taladrado.

Partes de un Macho

• Entrada: Es la parte cónica de la rosca que realiza el tallado inicial.
• Parte Calibradora: Es el resto de la parte roscada que actúa como guía y calibra la rosca a su dimensión final.
• Mango: Es la parte no roscada; sirve para la sujeción en el bandeador o porta-machos.

Sección Transversal

La forma transversal viene determinada por el número de ranuras, su forma y el destalonado de los filetes (relieve).

Ángulo de Desprendimiento

Este varía desde 5° para metales duros hasta 25° para metales ligeros y blandos.

Pasos para Roscar una Tuerca (Roscado Interior)

1. Trazado: Marcar el centro del agujero.
2. Graneteado: Marcar el punto con un granete para guiar la broca.
3. Taladrado: Realizar el agujero con una broca de diámetro adecuado (aproximadamente D₁ = d - P).
4. Achaflanado: Realizar un pequeño chaflán en la entrada del agujero para facilitar el inicio del roscado.
5. Selección de los Machos: Elegir el juego de machos adecuado para la rosca (normalmente 3 pasos: desbaste, semi-acabado, acabado).
6. Elección del Bandeador: Seleccionar el porta-machos o bandeador apropiado para el mango del macho.
7. Roscado:
   • Asegurar la perpendicularidad del macho respecto a la pieza.
   • Utilizar lubricante adecuado (taladrina, aceite de corte).
   • Avanzar girando el macho en sentido horario (para roscas a derechas), retrocediendo aproximadamente media vuelta cada vuelta o dos vueltas completas para romper la viruta.

Pasos para Roscar un Tornillo (Roscado Exterior)

1. Torneado: Mecanizar el cilindro al diámetro nominal (exterior) de la rosca (d).
2. Achaflanado: Realizar un chaflán en el extremo de la barra para facilitar el inicio del roscado con la terraja.
3. Roscado:
   • Seleccionar la terraja y el porta-terrajas adecuado.
   • Lubricar la pieza y la terraja.
   • Asegurar la perpendicularidad de la terraja respecto al eje de la pieza.
   • Girar la terraja aplicando presión axial al inicio, retrocediendo periódicamente para romper la viruta.

Refrentado

Es una operación de mecanizado que se realiza habitualmente en el torno y consiste en obtener una superficie plana y perpendicular al eje de giro del cabezal.

Herramientas de Refrentar

• Cuchillas de exteriores (para desbaste y acabado).
• Cuchillas de interiores (para refrentar caras internas si es posible).

Montaje de las Piezas para Refrentar

• En plato universal (de garras).
• En plato plano con bridas y escuadras.
• Entre puntos (si la geometría lo permite y se usan puntos adecuados).
• En mandrinos o pinzas.

El refrentado puede realizarse mecanizando desde el exterior hacia el centro o desde el centro hacia el exterior.

Clasificación de las Roscas

• Según la forma del filete: Triangular, Trapecial, Cuadrada, Redonda, Dientes de Sierra.
• Según su posición: Exteriores (tornillo), Interiores (tuerca).
• Según el sentido de avance: A derechas (sentido horario), A izquierdas (sentido antihorario).
• Según el número de entradas (hilos): De una entrada (la más común), de varias entradas (para avances rápidos).

Partes de una Rosca

• Flancos: Caras laterales del filete.
• Ángulo de los Flancos (o Ángulo de la Rosca): Ángulo formado por los dos flancos de un filete.
• Fondo: Superficie interior que une los flancos de filetes adyacentes.
• Cresta: Superficie exterior que une los flancos de un mismo filete.
• Vano: Espacio vacío entre dos filetes consecutivos.
• Base: Superficie cilíndrica o cónica de donde parten los filetes.
• Hilo o Filete: Porción de hélice que conforma la rosca.

Dimensiones de una Rosca

• Paso (P): Distancia axial entre puntos homólogos de dos filetes consecutivos (ej. cresta a cresta).
• Avance (Av): Distancia axial que recorre la tuerca (o el tornillo) al dar una vuelta completa. En roscas de una entrada, Avance = Paso. En roscas de varias entradas (n), Avance = n * Paso.
• Diámetro Exterior (d, D): Diámetro mayor de la rosca (nominal en tornillos).
• Diámetro Interior (d₃, D₁): Diámetro menor de la rosca (diámetro del núcleo en tornillos, diámetro de taladrado en tuercas).
• Diámetro Medio (d₂, D₂): Diámetro de un cilindro imaginario cuya superficie corta a los filetes donde el ancho del filete es igual al ancho del vano. También llamado diámetro de los flancos.
• Profundidad de la Rosca (h₃): Distancia radial entre la cresta y el fondo.

Designación de las Roscas

• Métrica (ISO): Letra M seguida del diámetro nominal en mm. Ejemplo: M10.
• Métrica Fina: Letra M seguida del diámetro nominal en mm y del paso en mm, separados por 'x'. Ejemplo: M10x1.25.
• Whitworth (BSW): Diámetro nominal en pulgadas ("). A veces precedido por W. Ejemplo: 1/4" o W 1/4".
• Whitworth Fina (BSF): Letra W seguida del diámetro exterior en pulgadas y, a veces, del paso en hilos por pulgada (TPI). Ejemplo: W 1/4" - 26 (26 TPI). (Nota: La designación original mencionaba mm y paso en pulgadas, lo cual es incorrecto para BSF estándar).
• Sellers (Americana Unificada - UNC/UNF/UNS): Diámetro exterior en pulgadas, seguido del paso en hilos por pulgada (TPI), seguido de las letras UNC (basta), UNF (fina) o UNS (especial). Ejemplo: 1/4-20 UNC.
• Rosca de Gas (BSP/BSPT): Letra R (para cónica BSPT) o G (para cilíndrica BSPP) seguida del diámetro nominal del tubo en pulgadas. Ejemplo: R 1" (según DIN 2999 para BSPT).
• Rosca Trapecial (Métrica): Letras Tr seguidas del diámetro nominal en mm y del paso en mm, separados por 'x'. Ejemplo: Tr 20x4.

Notas Adicionales sobre Sistemas

• Rosca Francesa (S.F.): Similar a la Sellers americana pero con dimensiones métricas. Crestas y fondos truncados a 1/8 H.
• Sistema DIN (Métrica): Generalmente sigue la norma ISO. La cresta del tornillo puede ser truncada (1/8 H) y el fondo de la tuerca redondeado (1/6 H o 1/8 H según norma específica).