lunes, 24 de noviembre de 2014

Elemento de Maquina 


ROSCADO 

Un roscado o rosca es una superficie cuyo eje está contenido en el plano y en torno a él describe una trayectoria helicoidal cilíndrica.
   El roscado puede ser realizado con herramientas manuales o máquinas herramientas como taladradora, fresadoras y tornos. Para el roscado manual se utilizan machos y terrajas, que son herramientas de corte usadas para crear las roscas de tornillos y tuercas en metales, madera y plástico. El macho se utiliza para roscar la parte hembra mientras que la terraja se utiliza para roscar la porción macho del par de acoplamiento. El macho también puede utilizarse para roscado a máquina.
Si se necesita producir grandes cantidades de roscados tanto machos como hembras se utiliza el roscado por laminación según el material con que esté construido.

Características de los Roscados 

        Las roscas difieren según la forma geométrica de su filete. Según esta característica pueden ser roscas triangulares, cuadradas, trapezoidales, diente de sierra, etc. La distancia entre dos filetes sucesivos se denomina paso y está normalizado según el sistema de rosca que se aplique. Estos sistemas pueden ser:
Otras características de las roscas son el ángulo de la hélice y los diámetros, que puede ser tanto interior (o de fondo) como medio (o de flanco).
El Roscado Manual 
        El roscado manual puede realizarse por medio de un macho o de una terraja. El macho es unaherramienta de corte con la que se hacen roscas en la parte interna de agujeros, generalmente en una pieza metálica o de plástico.
Ambas herramientas deben tener un diámetro específico y un paso de rosca establecido por algún sistema de rosca. El proceso del roscado a mano se realiza aplicando tres machos en forma sucesiva. El primer macho posee una entrada larga cónica y carece de dientes. Se utiliza para comenzar y guiar la rosca. El siguiente se utiliza para desbastar la rosca y el último acaba y calibra la rosca. También se puede emplear como macho de máquina.
                 El roscado manual se utiliza en mantenimiento industrial y mecánico para repasado de roscas, en instalaciones y montajes eléctricos, etc. El roscado industrial o en serie se realiza en cambio con machos de roscar a máquina. Hay cuatro tipos principales: macho con canal recto, macho con canal helicoidal a derechas y macho con canal helicoidal a izquierdas y corte a derechas. Este último se utiliza para roscar agujeros con un corte interrumpido (por ejemplo: chaveteros longitudinales, agujeros transversales). La viruta va en dirección del avance del macho evitando quedarse atrapada entre las paredes del orificio y los dientes del macho. Finalmente, el macho recto con entrada corregida se utiliza en agujeros pasantes. La viruta es impulsada hacia adelante.
              Por su parte, la terraja de roscar es una herramienta manual de corte que se utiliza para el roscado manual de pernos y tornillos.


                Existe una terraja para cada tipo de tornillo normalizado de acuerdo a los sistemas de roscas vigentes. Las terrajas pueden accionarse con la mano o montarse en un portaterrajas o brazo bandeador, que facilita aplicar la fuerza y el giro para formar la rosca deseada

El Roscado en Maquina 

Fresadora
Cuando se requiere que alguna rosca sea muy precisa se rectifica con rectificadoras en centros de mecanizado(CNC), que permiten realizar perfiles de todos los sistemas de roscado y además tienen una gran precisión pues son máquinas dirigidas por un software al que un operador le añade parámetros, disminuyendo costos y simplificando la labor.
El fresado de roscas permiten roscar materiales de mayor dureza y desarrollar velocidades de corte y avance muy superiores al roscado con macho. También puede realizar varias operaciones en los orificios, como taladrar un orificio, hacerle un chaflán, mecanizar la rosca y ranurar el final de la misma. Puede hacer que la rosca llegue más cerca del fondo de un orificio ciego, e incluso roscar agujeros de diferentes dimensiones en la misma pieza.
Un macho solo puede producir "el sentido" de la rosca —derecho o izquierdo— que ha sido tallado en la herramienta. Pero la fresadora puede producir roscas en ambos sentidos cambiando la programación CNC.
El control de las virutas mejora mucho con el fresado de roscas. Además la fresa de roscar se puede ajustar radialmente para conseguir una tolerancia distinta de la teórica o para alargar la vida de la herramienta.

Los elementos roscados se usan extensamente en la fabricación de casi todos los diseños de ingeniería  Los tornillos suministran un método relativamente rápido y fácil para mantener unidas dos partes y para ejercer una fuerza que se pueda utilizar para ajustar partes movibles.

DEFINICIONES DE LA TERMINOLOGÍA DE ROSCAS

Rosca: es un filete continuo de sección uniforme y arrollada como una elipse sobre la superficie exterior e interior de un cilindro.

Rosca externa: es una rosca en la superficie externa de un cilindro.
Rosca Interna: es una rosca tallada en el interior de una pieza, tal como en una tuerca.
Diámetro Interior: es el mayor diámetro de una rosca interna o externa.
Diámetro del núcleo: es el menor diámetro de una rosca interna o externa.
Diámetro en los flancos (o medio): es el diámetro de un cilindro imaginario que pasa por los filetes en el punto en el cual el ancho de estos es igual al espacio entre los mismos.
Paso: es la distancia entre las crestas de dos filetes sucesivos. Es la distancia desde un punto sobre un filete hasta el punto correspondiente sobre el filete adyacente, medida paralelamente al eje.
Avance: es la distancia que avanzaría el tornillo relativo a la tuerca en una rotación. Para un tornillo de rosca sencilla el avance es igual al paso, para uno de rosca doble, el avance es el doble del paso, y así sucesivamente.
El ángulo de la hélice o rosca (α): Esta relacionado en el avance y el radiko medio (rm) por la ecuación:
En algunos casos se utilizará el angulo θn que mide la pendiente del perfil de la rosca en la sección normal, esta relacionado en el angulo θ en la sección axial y el angulo de la hélice como sigue:
Nota: Cuando aparece cosθn en las ecuaciones, se reemplazan con frecuencia por cosθ. Esto da una ecuaciσn aproximada pero, para los valores normalmente pequeños de α, no introduce error apreciable.

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.
 Ejemplo: Tornillo hexagonal M20 x 2 x 60 x To DIN 960.mg 8.8
Y al analizar cada elemento vemos que.
  1. Denominación o nombre: Tornillo Hexagonal
  2. Designación de la Rosca: M20 x 2
  3. Longitud del vástago: 60
  4. To: Cabezas in saliente en forma de plato
  5. Norma que especifica la forma y característica del tornillo: DIN 960
  6. m.g: Ejecución y precisión de medidas
  7. 8.8: Clase de resistencia o características mecánicas.
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.

DESIGNACION 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.
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 haced e manera diferente: Por ejemplo una nomenclatura normal en un plano de taller podría ser:
1/4 – 28 UNF – 3B – LH
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)


 La tabla siguiente entrega Información  para reconocer el tipo de rosca a través de su letra característica, se listan la mayoría de las roscas utilizadas en ingeniería mecánica
Símbolos de roscado más comunes
Denominación usual
Otras
American Petroleum Institute
API
British Association
BA
International Standards Organisation
ISO
Rosca para bicicletas
C
Rosca Edison
E
Rosca de filetes redondos
Rd
Rosca de filetes trapesoidales
Tr
Rosca para tubos blindados
PG
Pr
Rosca Whitworth de paso normal
BSW
W
Rosca Whitworth de paso fino
BSF
Rosca Whitworth cilíndrica para tubos
BSPT
KR
Rosca Whitworth
BSP
R
Rosca Métrica paso normal
M
SI
Rosca Métrica paso fino
M
SIF
Rosca Americana Unificada p. normal
UNC
NC, USS
Rosca Americana Unificada p. fino
UNF
NF, SAE
Rosca Americana Unificada p.exrafino
UNEF
NEF
Rosca Americana Cilíndrica para tubos
NPS
Rosca Americana Cónica para tubos
NPT
ASTP
Rosca Americana paso especial
UNS
NS
Rosca Americana Cilíndrica "dryseal" para tubos
NPSF
Rosca Americana Cónica "dryseal" para tubos
NPTF
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.
En roscas de fabricación norteamericana, se agregan más símbolos  para informar el grado de ajuste y tratamientos especiales 
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.


TORNILLOS
Definición:
Pieza cilíndrica de metal cuya superficie tiene un resalte en espiral de separación constante; este se emplea como elemento de unión, suele enroscarse en una tuerca y el mismo puede terminar en punta, planos o cualquier otra forma estandarizada.
Tipos de Tornillos:
  • Tornillo De Unión: Se utiliza para la unión de dos piezas y se hace a través de un agujero pasante (sin rosca) de una de ellas y roscando en la otra, como la tuerca.
  • Tornillo Pasante: Es un tornillo que atraviesa las piezas a unir sin roscar en ninguna de ellas. Se usan para piezas de fundición o aleaciones ligeras
  • Espárragos. Es una varilla roscada en los dos extremos sin variación de diámetro. Un extremo va roscando en la pieza mientras que el otro tiene rosca exterior, no tiene cabeza y la sujeción se logra por medio de una tuerca.
  • Tornillo Autoroscante: Estos se usan para uniones que deban saltarse raramente, se recomienda para metales blandos o aceros de menos 50 Kg. de resistencia, en carrocerías, en mecánica fina y electrónica.
  • Tornillo Prisionero: Es una varilla roscada por uno o dos extremos, su colocación se realiza entre la tuerca y el tornillo, taladrado previamente.
MECANICA DE LOS TORNILLOS DE FUERZA O POTENCIA
Los tornillos de Potencia son un dispositivo para cambiar movimiento lineal y usualmente para transmitir potencia. En forma mas específica las tornillos de potencia se usan:
  1. Para obtener una ventaja mecánica mayor con objeto de levantar pesos, como es el caso de los gatos tipo tornillos de lo automóviles.
  2. Para ejercer fuerzas de gran magnitud, como en los compactadores caseros o en una prensa.
  3. Para obtener un posicionamiento preciso de un movimiento axial, como en el tornillo de un micrómetro o en el tornillo de avance de un torno.
En cada una de estas aplicaciones se utiliza un par de torsión en los extremos de los tornillos por medio de conjuntos de engranajes, creando de esta forma una carga sobre el dispositivo.
En los tornillos de potencia se usa el perfil de rosca Acme. El ángulo de la rosca es de 29° y sus dimensiones se pueden determinar fácilmente después que se conoce el paso:
Con el diámetro de la cresta, el número de roscas por pulgada, y las áreas de esfuerzo de tensión y compresión (Tabuladas) para las roscas de los tornillos de potencia Acme. Calculamos el área del es fuerzo de tensión, mediante la siguiente formula:
En el caso de los tornillos de fuerza o potencia, la rosca Acme no es tan eficiente como la rosca cuadrada debido al rozamiento extra ocasionado por la acción de cuña; pero suele preferírsela porque es mas fácil de de formar a máquina y permite el empleo de una tuerca partida, que puede ajustarse para compensar el desgaste.
ELEVACION DE LA CARGA
El momento (T) requerido para avanzar el tornillo (o la tuerca) contra una carga (W) viene dado por:
Donde:
T = momento aplicado para girar el tornillo o la tuerca, cualquiera que sea el que este girando.
W = carga paralela al eje del tornillo.
rm = radio medio del a rosca.
rc = radio efectivo del a superficie de rozamiento contra la cual sea poya la carga, llamado también radio del collar.
f = coeficiente de rozamiento entre las roscas del tornillo y la tuerca.
fc = coeficiente de rozamiento en el collar.
α = αngulo del a hιlice en la rosca en el radio medio.
θn = ángulo entre la tangente al perfil del diente (sobre el lado cargado) y una línea radial, medido en un plano norma la la hélice del a rosca en un radio medio.
El momento requerido para avanzar el tornillo (o la tuerca) en el sentido de la carga (o descendiendo la carga) es
Este momento puede ser positivo o negativo. Si es positivo, debe efectuarse trabajo para avanzar el tornillo. Si es negativo, el significado es que, en equilibrio, el momento debe retardar la rotación, esto es, la carga axial aisladamente producirá rotación (situación de taladro de empuje). Se dice en este caso que el tornillo debe sobrecargarse o sufrirá arrastre.
COEFICENTES DE ROZAMIENTO EN LOS TORNILLOS DE POTENCIA
Si las superficies de los hilos de rosca son lisas y estan bien lubricadas, el coeficiente de rozamiento puede ser tan bajo como f=0.10, pero con materiales d emano de obra de calidad promedio, Ham y Ryan (*) recomienda f=0.125. Si la ejecución es de calidad dudosas e puede tomar f=0.15. Para el aumento en el arranques e aumentan estos valore sen 30-35%.
(*) Ham y Ryan en base a sus experimentos dedujeron que el coeficiente de rozamiento es independiente de la carga axial; que esta sometido a cambios despreciables debido a la velocidad para la mayoría de los intervalos de ésta que se emplean en la práctica; que disminuye algo con lubricantes espesos; que la variación es pequeña para los diferentes combinaciones de materiales comerciales , siendo menor la correspondiente al aceros obre bronce, y que las ecuaciones teóricas dan una buena predicción sobre las ecuaciones reales.
EFICIENCIA DE UN MECANISO DE TORNILLO
Es la relación entre el trabajo de salida y el trabajo de entrada.
LOS ESFUERZOS EN LA ROSCA
Se calculan considerando que la rosca es una viga corta en voladizo proyectada desde el núcleo. La carga sobre la viga se toma como la carga axial sobre el tornillo W, concentrada en el radio medio, esto es la mitad de la altura h del a rosca. El ancho de la viga es la longitud de la rosca (medida en el radio medio) sometida a la carga. Con estas hipótesis el esfuerzo de flexión en la base de la rosca es muy aproximadamente,
y el esfuerzo cortante transversal medio es
donde n es el numero de vueltas de la rosca sometidas a la carga y b es el ancho del a sección del a rosca en el núcleo.
LA PRESION DE CONTACTO
Entre las superficies del tornillo puede ser un factor crítico en el diseño, especialmente para tornillos de potencia. Esta dada aproximadamente por:
Este calculo es bajo porque:
  1. Las holguras entre la raiz y las roscas interna y externa significan que la cargan o es soportadas obre la profundidad total de h.
  2. La carga no esta distribuida uniformemente sobre la longitud del a rosca.
LOS ESFUERZOS EN EL NÚCLEO DEL TORNILLO
Pueden calcularse considerando que las cargas y los momentos son soportados por el cilindro desnudo (despreciando el aumento de resistencia por presencia de la rosca). El esfuerzo cortante torsional es:
donde ri es el radio de fondo del tornillo. T es el momento apropiado, esto es, el momento de torsión al cual esta sometida la sección considerada. Este puede ser el momento total aplicado, el momento por fricción en el collar únicamente, o el momento del tornillo solamente (total menos momento por fricción en el collar). Cada caso debe examinarse con cuidado para ver cual se aplica.
El esfuerzo directo, puede ser de tracción o compresión, es:
Una modificación de la fórmula anterior se utiliza frecuentemente en los cálculos de los sujetadores roscados para tener en cuenta, aproximadamente el esfuerzo del aumento de resistencia producido por la rosca. Básicamente la modificación consiste en suponer que el cilindro tiene un radio mayor que el real. Entonces:
Tanto lasa reas de esfuerzo como las áreas de la base, se encuentran tabuladas en muchos textos y manuales.
SUJETADORES ROSCADOS
Un sujetador es un dispositivo que sirve para sujetar o unir dos o más miembros.
La denominación que se da a los sujetadores roscados depende de la función para la que fueron hechos y no de cómo se emplean realmente en casos específicos. Si se recuerda este hecho básico, no será difícil distinguir entre un tornillo y un perno.
Si un elemento esta diseñado de tal modo que su función primaria sea quedar instalado dentro de un agujero roscado, recibe el nombre de tornillo. Por tanto, un tornillo se aprieta aplicando un par torsor en su cabeza.
Si un elemento esta diseñado para ser instalado con una tuerca, se denomina perno. Así, los pernos se aprietan aplicando una par torsor a la tuerca.
Un esparrago (o perno con doble rosca, birlo) e suna varilla con rosca en sus dos extremos; uno entra en un agujero roscado ye l otro recibe una tuerca.

Los sujetadores roscado incluyen pernos pasantes, tornillos de cabeza, tornillos de máquina, tornillos prisioneros y una variedad de implementos especiales que utilizan el principio del tornillo

Vínculos que brindaron la información que puedes Visitar 
http://es.wikipedia.org/wiki/Rosca_m%C3%A9trica
http://es.wikipedia.org/wiki/Herramienta_de_corte
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