Tema 12

Características y definiciones.
Se llama rosca al resultado de efectuar una ranura helicoidal sobre un cilindro (o a veces
sobre un cono). Normalmente, se dice que un agujero esta terrajado y que una barra esta
roscada. Al conjunto rosca-cilindro se le llama tornillo y al conjunto rosca-agujero se le
denomina tuerca.
Diámetro nominal (D): Se denomina diámetro nominal al diámetro mayor originado por
la ranura helicoidal; en un tornillo será el diámetro del vértice del filete. Un tornillo que
rosca en una tuerca siempre tiene el mismo diámetro nominal que ella. Antes de tallar la
rosca, los diámetros originales del eje (D1) y del agujero (D2) son distintos.
Paso (Ph): Es la distancia longitudinal que avanza un tornillo cada vuelta que gira, o
bien es la distancia entre dos puntos de la hélice situados en la misma generatriz. Para
un tipo de rosca determinado, a cada diámetro nominal le corresponde una serie de
pasos normalizados, que puede ser: Paso fino, paso normal y paso grueso.
Numero de hilos: Si para un diámetro nominal dado, se desea tener un paso grande y
conservar una sección resistente de tornillo suficiente (núcleo de tornillo), se debe
intercalar en el intervalo de un paso varias ranuras helicoidales idénticas entre si
desfasadas un ángulo igual a 360º dividido por el numero de hilos deseados. Para saber
el numero de hilos basta con contar el numero de entradas que tiene.
Sentido de la hélice: Se dice que el tornillo esta roscado "a derechas" cuando penetra en
su tuerca inmovilizada girando de izquierda a derecha, y "a izquierdas" cuando ocurre lo
contrario.
Perfil de rosca: Es la sección que se obtiene cortando la rosca por un plano que contiene
a la generatriz y al eje del cilindro o del agujero.
Perfiles (tipos).
Rosca métrica ISO: Se usa en tornilleria y para aplicaciones de uso común. Las roscas
métricas ISO de paso normal se designan anteponiendo la letra M al diámetro nominal
en milímetros. Su forma detallada y dimensiones se especifican en la norma UNE 17702, equivalente a la DIN 13 e ISO 261.
Maxb
Siendo a el diámetro nominal y b el paso siempre que no sea normal, si es normal se
omitirá.
Rosca Withworth: Se usa en instalaciones hidráulicas, conducciones y fontanería. La
rosca Withworth se designa anteponiendo la letra W al diámetro nominal en pulgadas.
Su forma y dimensiones aparecen detalladas en la norma DIN 11.
Wc
Siendo c el diámetro nominal en pulgadas
Rosca trapezoidal: Se emplea en roscas utilizadas como elementos transformadores de
giro en desplazamiento o viceversa, como por ejemplo en husillos. Sus dimensiones
aparecen en la norma DIN 103
Tr d x e P f
Siendo d el diámetro nominal, e el paso y f la división, recordemos que la división entre
el paso y la división nos da el numero de hilos.
Rosca redonda: Reduce en gran medida la acumulación de tensiones mecánicas, es muy
resistente a esfuerzos importantes y también a los golpes. Sin embargo su utilización es
escasa, ya que su fabricación es compleja. sus dimensiones aparecen especificadas en la
norma DIN 405
Rd g x h
Siendo g el diámetro nominal y h el paso.
Rosca en dientes de sierra: Se utiliza cuando la componente radial del esfuerzo puede
despreciarse y los esfuerzos axiales son relativamente importantes en el sentido del
flanco mas vertical. Sus dimensiones aparecen en la norma DIN 513, 514 y 515.
Sixj
Siendo i el diámetro nominal y j el paso.
Representación convencional.
Las roscas se representaran según lo indicado en la norma UNE 1-108-83. El método
indicado es independiente del tipo de rosca indicado.
Para las roscas vistas, las crestas de los filetes están limitadas mediante una línea llena
gruesa. El fondo de los filetes se limita mediante una línea llena fina (a).
Para las roscas ocultas, las crestas de los filetes y el fondo de los mismos se limitan por
líneas de trazos (c, d).
Para las piezas roscadas el rayado se prolonga hasta la línea de la cresta de los filetes (b,
c, d).
En la vista según su eje de una rosca vista, el fondo de los filetes se representa mediante
una circunferencia incompleta, aproximadamente igual a las tres cuartas partes de la
misma, trazada con línea llena fina (a, b, c). En la vista según su eje de vista oculta se
representara igual pero con línea de trazos (b).
El limite de rosca útil se indica mediante una línea gruesa o de trazos, según sea vista u
oculta. Esta línea se dibuja hasta el diámetro exterior del roscado (a, c, d).
Los filetes incompletos o las salidas de rosca no se representan (a, b, c, d) aunque deben
representarse cuando exista una necesidad funcional para ello (figura siguiente).
Acotación.
Las roscas deben acotarse siempre con una cota diametral correspondiente al diámetro
nominal de las mismas. El diámetro nominal en una rosca macho (tornillo) corresponde
al diámetro exterior de la rosca, representado con línea gruesa, y que el diámetro
nominal de una tuerca corresponde también al diámetro exterior de la misma y se
representa con líneas finas. Como cifra de cota deberá colocarse siempre la designación
normalizada de la rosca.
Tornillos.
Son elementos roscados cuya función mecánica es la unión de dos o más piezas entre sí.
Esta unión, normalmente fija y desmontable, puede tener lugar por:
1. Apriete. Cuando el tornillo, por medio de su cabeza, ejerce la presión que garantiza la
unión entre las piezas.
2. Presión. Cuando el tornillo, por medio del extremo de su vástago, presiona contra
una pieza y produce su inmovilización.
3. Guía. Cuando el tornillo, por medio del extremo de su vástago, asegura una posición
determinada entre las piezas, permitiendo, no obstante, cierto grado de libertad.
CONSTITUCIÓN
Las partes constitutivas de un tornillo son las siguientes: cabeza, vástago y extremo.
1. Cabeza. Es la parte del tornillo que se utiliza para su manipulación, bien manual o
con ayuda de una herramienta (destornillador, llave plana, llave de pipa, llave allen,
llave inglesa, etc.). Puede adoptar diferentes formas (prismática, cilíndrica, troncocónica, etc.), cada una de ellas para unas aplicaciones determinadas, escogiendo la más
adecuada a nuestras necesidades; no obstante, el tornillo con cabeza de forma hexagonal
es de uso general.
Las cabezas de tornillos que presentan una forma prismática, para una mayor facilidad
de manejo y conservación, se eliminan los vértices de las caras externas por medio de
un mecanizado, denominado biselado, que consiste en un torneado cónico a 120º. Este
biselado origina unas aristas hiperbólicas en las caras de la cabeza del tornillo; aunque,
al realizar su representación, se pueden aproximar en forma de arcos de circunferencia.
2. Vástago o caña. Es de forma cilíndrica, estando roscado por el exterior en toda su
longitud o en parte, para poder atornillar en la correspondiente rosca hembra (tuerca).
Existe una gran variedad de roscas normalizadas, cada una de ellas para unas
aplicaciones determinadas, aunque la rosca métrica es de uso general, siendo, por tanto,
la más utilizada.
3. Extremo o punta. Es el extremo libre del vástago. Este extremo, ofrecería un borde
cortante al inicio del filete de la rosca; además, sería muy susceptible de dañarse al
recibir un golpe o al iniciar su penetración en la rosca de la tuerca, penetración que
resultaría difícil de realizar. Para evitar todos estos inconvenientes, el citado extremo
libre se mecaniza con el torno, formando un chaflán cónico de 90º o abombado. Además
de estas dos formas básicas, el extremo o punta puede adoptar diferentes
configuraciones, según la misión que deba cumplir. Se pueden consultar las normas:
UNE 17076 y DIN 78.
DESIGNACIÓN
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.
La longitud que interviene en la designación es la siguiente:
1. En general, la longitud indicada se corresponde con la longitud total del vástago.
2. Para tornillos con extremo con tetón, la longitud indicada incluye la longitud del
tetón.
3. Para tornillos de cabeza avellanada, la longitud indicada es la longitud total del
tornillo
Tuercas.
Son piezas de forma exterior diversa, en cuya parte central llevan un taladro roscado,
dentro del cual se introduce un tornillo con igual tipo, diámetro y paso de rosca. De esta
forma, pueden constituir, junto con el correspondiente tornillo, una unión desmontable
de dos o más piezas entre sí.
Las tuercas pueden adoptar diferentes formas (prismática, cilíndrica, etc.), cada una de
ellas para unas aplicaciones determinadas, escogiendo la más adecuada a nuestras
necesidades; no obstante, la tuerca hexagonal es de uso general.
Al igual que en los tornillos, en las tuercas que presentan una forma prismática, para
una mayor facilidad de manejo y conservación, se eliminan los vértices de las caras
externas por medio de un mecanizado, denominado biselado, que consiste en un
torneado cónico a 120º. Este biselado origina unas aristas hiperbólicas en las caras de la
tuerca; aunque, al realizar su representación, se pueden aproximar en forma de arcos de
circunferencia.
DESIGNACIÓN
Básicamente, la designación de una tuerca incluye los siguientes datos: tipo de tuerca
según su forma, designación de la rosca y norma que la define. A estos datos se pueden
añadir otros, referentes a la resistencia del material, precisión, etc.
Espárragos.
Son tornillos sin cabeza que van roscados en sus dos extremos con diferente longitud
rocada, entre los cuales, hay una porción de vástago sin roscar. El extremo roscado
corto permanece atornillado en la pieza que se considera fija, mientras que en el otro
extremo se atornilla la tuerca que proporciona la unión.
Se emplean principalmente para asegurar piezas
acopladas, que no deban desplazarse
longitudinalmente ni girar, no habiendo espacio
suficiente para disponer la cabeza de un tornillo.
La longitud del extremo atornillado es
inversamente proporcional a la resistencia del
material de la pieza. Así pues, se aplicarán los
espárragos con extremo atornillado corto en
materiales de gran resistencia, con extremo
atornillado medio en materiales de resistencia
media, y con extremo atornillado largo cuando la
resistencia del material sea baja.
Existen diferentes tipos de espárragos, cada uno de
ellos para unas aplicaciones determinadas. Unos están roscados en toda su longitud,
otros disponen una parte del vástago sin roscar. Para facilitar su manipulación con la
ayuda de una herramienta, pueden disponer en uno de sus extremos una ranura o un
taladro de sección hexagonal embutido. Se suelen utilizar para asegurar la posición de
piezas, después del montaje.
Otro tipo de espárragos se caracterizan por presentar doblada, según diferentes formas,
la parte del vástago no roscada, y de este modo facilitar su empotramiento en cualquier
tipo de cimentación de hormigón. Se utilizan para el anclaje de maquinaria, armarios,
báculos, postes, etc., a sus bases de cimentación.
DESIGNACIÓN
Básicamente, la designación de un espárrago incluye los siguientes datos: tipo de
espárrago, designación de la rosca, longitud nominal y norma que lo define. Al igual
que los tornillos, a los datos anteriores se pueden añadir otros, referentes a la resistencia
del material, precisión, etc. Se considera como longitud nominal de un espárrago, la
parte del vástago que sobresale después de atornillado.
Arandelas.
Son piezas, generalmente de forma cilíndrica o prismática, dotadas con un taladro
central. Se utilizan como apoyo de la tuerca o de la cabeza del tornillo; a su vez, cuando
el material de la pieza es más blando que el de la tuerca, protegen la pieza contra los
deterioros causados por los sucesivos aprietes de aquella.
DESIGNACIÓN
La designación de una arandela incluye los siguientes datos: tipo de arandela según su
forma, diámetro del taladro y norma que la define.
Pasadores.
Un pasador es una varilla metálica que sirve para inmovilizar una pieza respecto a otra o
para asegurar la posición relativa de dos piezas. En determinadas ocasiones el pasador
también puede ejercer la función de elemento guía o de articulación.
Los pasadores mas normales son:
Los pasadores cónicos (DIN 1) permiten inmovilización de casquillos, tuercas,
empuñaduras, etc. sobre un eje.
Los pasadores de aletas tienen forma de horquilla. Una vez
introducidos en su alojamiento se doblan los extremos
impidiendo su desmontaje. Estos pasadores se utilizan
principalmente como inmovilizadores de tuercas.
Inmovilización de tornillos y tuercas
La inmovilización de tuercas y tornillos tiene como objetivo evitar que se aflojen las
uniones roscadas sometidas a vibraciones, golpes, cambios de temperatura, etc. Para
ello, existen distintos tipos de montajes que garantizan en mayor o menor grado esta
inmovilización. Las formas más normales de inmovilización de acoplamientos roscados
son:
A. Inmovilización por encolado.
Se utiliza para ello una cola (Loctite, Araldite, etc...) o un barniz especial.
B. Contratuerca.
Para realizar una inmovilización con una contratuerca se bloquea en primer
lugar la tuerca contra la pieza. Seguidamente se atornilla la contratuerca y se
bloquea ésta contra la tuerca, de forma que queden las dos tuercas apretadas
contra la pieza. Normalmente se utilizan como contratuercas tuercas
hexagonales rebajadas (DIN 936).
C. Arandelas Grower.
La inmovilización se consigue gracias a la elasticidad de la
arandela Grower (DIN 127). La eficacia de esta inmovilización
viene aumentada por la incrustación de los extremos salientes en
la tuerca (en la cabeza del tornillo) y en la pieza.
D. Arandelas dentadas.
Estas arandelas (DIN 6798, 6797) consiguen la inmovilización gracias a la
elasticidad de los dientes. La eficacia de las mismas se ve incrementada por la
incrustación de las aristas en las piezas que se van a movilizar.
E. Arandelas Belleville.
La arandela Belleville (DIN 128) presenta una forma troncocónica.
Después del apriete queda plana, pero no pierde las propiedades
elásticas y actúa como un potente resorte axial. De esta forma se asegura una
gran presión de contacto entre los filetes de la rosca. se pueden colocar varias
arandelas superpuestas, aumentando así el efecto resorte incrementando
entonces la presión entre filetes. Se usan principalmente en piezas sometidas a
vibraciones y choques.
F. Tuercas de seguridad.
Las tuercas autoblocantes, figura a, (DIN 986 y 987) que se observan en la
figura tienen un anillo de material sintético (nylon, teflón, etc..) en el que
penetran los filetes del tornillos al roscar la tuerca.
En cuanto a la tuerca de seguridad, figura b, (DIN 7967), fabricada de chapa,
consigue el bloqueo de la unión por el efecto elástico de los dientes roscados de
inmovilización.
G. Inmovilización por alambre.
Si se taladran las cabezas de dos tornillos o de dos tuercas, se pueden
inmovilizar mediante un alambre que pase por los agujeros atándolo después. El
alambre utilizado suele ser de latón recocido o de acero inoxidable. Este tipo de
inmovilización se usa para colocar precintos.
H. Tuercas almenadas y pasadores de aletas.
Uno de los sistemas más utilizados es el de las tuercas almenadas y pasadores
de aletas. El pasador atraviesa una de las aristas a través de un agujero realizado
previamente en el tornillo. Por ahí se introduce el pasador, doblando los
extremos hacia afuera.
Cada vez que se desee
desmontar la tuerca se debe
romper el pasador y
sustituirlo por uno nuevo en
el montaje (figura a).
I. Tuercas de fijación y arandelas de retención.
La arandela de retención tiene varias lengüetas en el exterior y una en el interior. La
interior se encaja en una ranura del árbol y una de las exteriores en la entalla de la
tuerca. Consiguiendo de este modo una inmovilización total. Se suelen utilizar para
bloquear el aro interior de un rodamiento (figura b).
J. Inmovilizadores de chapa o plaquitas tope.
Este tipo de inmovilizadores son placas con formas variadas (figuras siguientes). La
inmovilización de la placa se obtiene por medio del doblado de un borde sobre uno de
los planos de la pieza y el otro borde sobre el tornillo o la tuerca. Las cazoletas de
seguridad se utilizan para tornillos de cabeza cilíndrica.
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