Roscas de tornillo: Introducción y calibrado
Después de leer este artículo, aprenderá acerca de: 1. Introducción a las roscas de tornillo 2. Elementos 3. Errores 4. Inspección.
Introducción a las roscas de tornillo:
Las roscas de los tornillos se emplean básicamente para dos propósitos:
(i) Para sujetar dos componentes con la ayuda de tuercas, pernos y pernos.
(ii) Para transmitir la potencia, como en el caso del tornillo de la máquina de torno.
Hay un gran número de formas estándar diferentes de roscas de tornillo en el uso común. Una rosca tiene siete elementos individuales, cada uno de los cuales puede medirse por separado.
Cualquier error en cualquiera de estos siete elementos puede causar la falla de la rosca del tornillo. Estos siete elementos se ilustran en la figura 1.29.
Donde, p - echada
θ - Ángulo de flanco
E - Diámetro efectivo (PCD)
D - Diámetro mayor
d - Diámetro menor
h - Profundidad de hilo
S 1 - Profundidad de truncamiento de la altura del triángulo en la cresta,
S 2 - Profundidad de truncamiento de la altura del triángulo en la raíz,
r 1 - radio de la cresta
r 2 - radio de la raíz
n - Número de arranques
Elementos de rosca:
Una rosca de tornillo paralela se define completamente cuando se conocen los siguientes elementos:
1. cresta:
Es la superficie más superior que une los dos lados de un hilo.
2. Raíz:
Es la parte inferior de la ranura del hilo.
3. Diámetro mayor (D):
Es el diámetro más grande de una rosca de tornillo o un agujero roscado.
4. Diámetro menor (d):
Es el diámetro más pequeño de una rosca de tornillo de un orificio roscado.
5. Diámetro de paso (E):
También se conoce como diámetro efectivo de tono o diámetro de círculo de paso (PCD). Es el diámetro en el que el espacio y el ancho de la rosca son iguales a la mitad del paso del tornillo.
6. Echada (P):
Es la distancia entre un punto en una rosca y el punto correspondiente en la siguiente rosca, medida paralela al eje del tornillo.
7. Plomo (L):
Es la distancia a través de la cual una rosca avanza paralelamente al eje del tornillo en una monja o, se define como la distancia axial avanzada por el tornillo en una revolución.
Para hilo de un solo inicio. Plomo = tono
Para subprocesos de inicio múltiple, Lead = pitch x Nº de inicios.
8. Profundidad (h):
Es la distancia medida normal al eje del tornillo entre la cresta y la raíz de la rosca.
9. Rosca de tornillo paralelo:
Este término se refiere a hilos cortados en una superficie cilíndrica.
10. Roscas cónicas:
Este término se refiere a los hilos cortados en una superficie cónica en lugar de en una superficie cilíndrica.
11. Ángulo del flanco (G):
Es el ángulo entre el flanco individual y el perpendicular al eje de la rosca, medido en el plano axial. Generalmente para hilo simétrico, se denomina como medio ángulo de hilo.
12. Ángulo incluido:
Es el ángulo de la rosca entre los dos flancos, medido en un plano axial.
13. Ángulo de plomo:
Es el ángulo formado por la hélice de hilo en la línea de inclinación, con un plano perpendicular al eje.
14. Ángulo de hélice (a):
Es el ángulo formado por la hélice del hilo en la línea de paso, con un plano perpendicular al eje.
Errores de rosca de tornillo:
Los errores en las roscas de los tornillos pueden surgir durante su fabricación o almacenamiento.
Estos errores pueden estar en uno o más de los siguientes elementos:
(i) Diámetro mayor,
(ii) Diámetro menor,
(iii) Diámetro de la pendiente,
(iv) Echada,
(v) ángulo incluido,
(vi) Forma de hilo,
(vii) Ángulo del flanco del hilo, etc.
Sin embargo, los errores en el diámetro efectivo, el paso y el ángulo de la rosca son los más significativos, ya que estos elementos tienen el mayor efecto en el ajuste de las roscas de acoplamiento. Los errores influyen directamente en el funcionamiento de las roscas de los tornillos.
Los errores comunes y sus efectos consecuentes en el rendimiento del hilo son los siguientes:
(i) Errores en Diámetros Mayores y Menores:
Este error se debe a una configuración incorrecta de la máquina. Los errores en mayor y menor diámetro causarán.
(a) Interferencia entre las roscas de acoplamiento, evitando el acoplamiento entre el perno de acoplamiento y la tuerca.
(b) Reducción en el contacto de flanco, si el error es en la otra dirección. Puede ocasionar un debilitamiento excesivo de los hilos y demasiada holgura entre las piezas de acoplamiento.
(ii) Errores en el Diámetro Efectivo de Echada:
De manera similar, el error en el diámetro efectivo del paso ofrecerá interferencia entre hilos de acoplamiento o holgura entre ellos. Este error reduce la resistencia del montaje.
(iii) Errores en el Pitch:
Los errores en el tono pueden ser uno o más de los siguientes:
(a) Error progresivo:
El error progresivo es un error uniforme en el tono, pero da un tono mayor o menor que el nominal, como se ilustra en la figura 1.30 (a), (b) y (c). Fig. (A) Muestra el error de tono progresivo 'σp' en una longitud dada de acoplamiento de hilo. La figura (b) muestra el error de tono progresivo 'σp' distribuido por igual en cada extremo del acoplamiento del hilo.
(b) Error periódico:
El error periódico varía en su magnitud de un hilo a otro y se repite a intervalos regulares. Esto se muestra en la Figura 1.30 (d).
(c) Error errático:
El error errático varía en su magnitud y ocurre en intervalos irregulares. Esto se muestra en la Figura 1.30 (e).
El error de inclinación generalmente se produce durante el proceso de corte o acabado. Esto también es causado donde se requiere tratamiento térmico. El tratamiento térmico puede distorsionar el paso de los hilos.
(iv) Errores en el ángulo del hilo:
Estos errores pueden ocurrir en uno o ambos ángulos de flanco de un hilo. Pueden causar interferencia o flojedad entre las piezas de acoplamiento del ensamblaje.
Inspección de roscas de tornillo:
Hay dos métodos utilizados para la inspección de roscas de tornillo:
(i) Medición de la tienda.
(ii) Medición directa.
(i) Medición de la tienda:
Los calibradores de rosca se utilizan generalmente en el taller de producción para la medición de roscas de tornillo.
Algunos calibres de hilo utilizados son:
(a) Calibre de tornillo de anillo,
(b) tapón de tornillo, y
(c) Calibre calibrador de hilo.
(a) Calibre de tornillo de anillo:
El calibre de tornillo de anillo tiene un principio similar al de un calibre de anillo plano, excepto que las roscas de tornillo se cortan en la superficie interior del calibre de tornillo de anillo.
El calibre de tornillo anular se usa para verificar las roscas de los tornillos en el exterior de objetos cilíndricos como pernos y ejes. Pueden ser de tipo 'Ir' y 'No-Ir'.
(b) Tapón de tornillo:
El calibre del tornillo de enchufe tiene roscas cortadas en su superficie exterior. Se utilizan para comprobar los hilos cortados en el interior de un agujero. También están disponibles en los tipos "Ir" y "No ir". Esto se muestra en la Figura. 1.31.
(c) Calibrador de calibre de hilo:
El calibre de la pinza de hilo se parece a un calibre de presión, excepto que el calibre de la pinza de hilo tiene roscas en las mordazas de medición. Hay dos mandíbulas, una es "Ir" y otra es "no ir". El calibre del calibrador de hilo se muestra en la figura 1.32.
(ii) Medición directa:
Dado que el método de medición en el taller de roscas de tornillo simplemente acepta o rechaza las hebras producidas, no darán la cantidad de error involucrado en las roscas. Por lo tanto, el método directo de medición es útil cuando se requiere determinar la magnitud de los parámetros del hilo y la cantidad de error involucrada.
A continuación se discuten diferentes métodos de medición directa de elementos de rosca de tornillo:
(a) Medición del diámetro mayor:
El diámetro mayor de la rosca del tornillo se puede medir con un micrómetro o un calibrador a vernier. Para mayor precisión y conveniencia, el diámetro mayor se mide con un micrómetro de banco. El diagrama de líneas del micrómetro de banco se muestra en la figura. 1.33.
El instrumento consta de un indicador fiducial, un yunque de medición y una cabeza micrométrica (tambor). Cabeza de micrómetro provista de una escala de vernier que puede leer hasta 0.0002 mm.
El uso del indicador fiducial permitirá que los elementos del hilo se midan dentro de 0.0025 mm. El instrumento requiere nivelar mediante el tornillo ajustable provisto en la base, antes de la medición.
El instrumento se ajusta primero a un dato mediante medidores de deslizamiento (estándar) de diámetro conocido, luego se anota la lectura de la cabeza del micrómetro. El estándar se reemplaza luego por las roscas de los tornillos cuyo diámetro mayor se mide, luego se anota la segunda lectura de la cabeza del micrómetro. Esto se muestra en la figura. 1.34.
Fig. 1.34. Medida de diámetro mayor.
Dejar,
La lectura de la cabeza del micro metro sobre estándar = R 1
La lectura de la cabeza del micro metro sobre las roscas de tornillo = R 2
El diámetro del estándar = S
Entonces, el mayor diámetro del hilo está dado por:
(b) Medición del diámetro menor:
El micrómetro de banco es un medio más preciso y conveniente para medir el diámetro menor. El principio de funcionamiento es el mismo que para la medición del diámetro mayor, pero se utilizan prismas en forma de V de un ángulo de 45 °, que se fijan en las raíces de los hilos.
La primera lectura del micrómetro se toma con "estándar" y la segunda lectura del micrómetro con la "rosca de tornillo" cuyo diámetro menor debe determinarse.
El diámetro menor está dado por:
(c) Medición de la médula o diámetro efectivo:
El paso o el diámetro efectivo se puede medir por:
(i) Método de dos cables.
(ii) Método de tres hilos.
(iii) Micrómetro de rosca.
(i) Método de dos / tres cables:
Básicamente, los principios de ambos métodos son los mismos. El método de dos cables se utiliza cuando hay un micrómetro de carro flotante disponible para la medición. Cuando se usa un micrómetro ordinario para la medición, se debe usar un método de tres cables.
En este método de medición, dos o tres alambres redondos de diámetros iguales que tienen un alto grado de precisión se colocan en las ranuras de los hilos como se muestra en la Fig. 1.36 (a) y (b). Se obtiene la lectura del micrómetro D sobre los cables. El diámetro efectivo D e de la rosca del tornillo ahora se puede calcular a partir de la geometría de la configuración.
Aquí,
D se obtiene por lectura micrométrica
Se nos conoce a D (diámetro del alambre)
P es conocido por nosotros (paso de rosca de tornillo)
Por lo tanto, D e (diámetro efectivo) se puede calcular fácilmente.
Limitaciones del método de dos / tres cables:
El método descrito anteriormente dará un resultado preciso solo cuando:
(a) El ángulo del hilo (2φ) es correcto.
(b) El paso de la rosca del tornillo (p) no tiene ningún error.
(c) El alambre toca la porción recta del flanco.
(ii) Micrómetro de rosca:
El micrómetro de rosca está diseñado para medir el diámetro de paso de las roscas de tornillo hasta 0.01 mm de precisión.
Es similar a un micrómetro externo pero tiene las siguientes diferencias:
(i) El eje móvil es puntiagudo, y
(ii) El extremo del yunque es el mismo que la rosca de los tornillos a medir.
La lectura se lee de manera similar a como en el caso de un micrómetro exterior. Con el micrómetro se proporcionan diferentes pares de Vee-yvils intercambiables y puntos de husillo.
(d) Medición de la inclinación:
La medición del paso de la rosca del tornillo se puede realizar mediante dos métodos:
(i) Método de proyección de perfil óptico, y
(ii) Máquina de medición de la inclinación.
(i) En el método de proyección óptica, el perfil de una rosca de tornillo se proyecta por medio de un proyector de perfil. La proyección de perfil se muestra en la figura 1.37.
Ahora, a partir de la geometría de la Fig. Podemos calcular el paso de la rosca del tornillo mediante la siguiente fórmula:
(ii) Un método relativamente preciso, simple y conveniente para medir la inclinación de una rosca de tornillo es mediante una máquina de medición de inclinación.
El tornillo que se va a medir se mantiene entre los centros, y la máquina está equipada con estilos de tal tamaño, que entran en contacto con los flancos de la rosca aproximadamente en la línea de paso cuando se encuentra en el hilillo de la rosca.
Los estilos se mueven a lo largo de la rosca, espacio por espacio, la cantidad de movimiento entre cada espacio que se mide del micrómetro y esto causa el movimiento del carro a lo largo de la plataforma paralelo al eje de la rosca del tornillo. El paso del hilo está indicado por el micrómetro.
(e) Medición del ángulo del hilo:
El método de proyección óptica también se utiliza para verificar el ángulo del hilo. En este método, una imagen de la rosca de tornillo se proyecta por medio de un proyector de perfil. Para una mejor precisión de los resultados, es necesario proyectar a lo largo de la dirección de la rosca del tornillo, es decir, a lo largo del ángulo de hélice.
