El estándar de roscas unificadas ( UTS ) define una forma y una serie de roscas estándar (junto con tolerancias, asignaciones y designaciones) para las roscas de tornillos que se utilizan comúnmente en Estados Unidos y Canadá . Es el estándar principal para pernos, tuercas y una amplia variedad de otros sujetadores roscados que se utilizan en estos países. Tiene el mismo perfil de 60° que la rosca de tornillo métrica ISO , pero las dimensiones características de cada rosca UTS (diámetro exterior y paso) se eligieron como una fracción de pulgada en lugar de un valor milimétrico . Actualmente, el UTS está controlado por ASME / ANSI en Estados Unidos.
Cada rosca de la serie se caracteriza por su diámetro mayor D maj y su paso, P . Las roscas UTS consisten en una rosca simétrica en forma de V. En cualquier plano que contenga el eje de la rosca, los flancos de la V tienen un ángulo de 60° entre sí. Los 1 ⁄ 8 más externos y los 1 ⁄ 4 más internos de la altura H de la forma de V se cortan del perfil.
El diámetro mayor D maj es el diámetro del tornillo medido desde el borde exterior de las roscas. El diámetro menor D min (también conocido como diámetro de la raíz) es el diámetro del tornillo medido desde el borde interior de las roscas. El diámetro mayor puede ser ligeramente diferente del diámetro del vástago, que es el diámetro de la parte no roscada del tornillo. Los diámetros a veces se dan aproximadamente en fracciones de pulgada (por ejemplo, el diámetro mayor de un tornillo n.° 6 es 0,1380 pulgadas, aproximadamente 9 ⁄ 64 pulgadas = 0,140625 pulgadas ).
El paso P es la distancia entre los picos de la rosca. Para las roscas UTS, que son roscas de una sola entrada, es igual al paso , la distancia axial que avanza el tornillo durante una rotación de 360°. Las roscas UTS no suelen utilizar el parámetro de paso; en su lugar se utiliza un parámetro conocido como hilos por pulgada (TPI), que es el recíproco del paso.
La relación entre la altura H y el paso P se encuentra utilizando la siguiente ecuación donde es la mitad del ángulo incluido de la rosca, en este caso 30 grados: [1]
o
En una rosca externa (macho) (por ejemplo, en un perno), el diámetro mayor D maj y el diámetro menor D min definen las dimensiones máximas de la rosca. Esto significa que la rosca externa debe terminar plana en D maj , pero puede redondearse por debajo del diámetro menor D min . Por el contrario, en una rosca interna (hembra) (por ejemplo, en una tuerca), los diámetros mayor y menor son dimensiones mínimas , por lo tanto, el perfil de la rosca debe terminar plano en D min pero puede redondearse más allá de D maj . Estas disposiciones sirven para evitar cualquier interferencia.
El diámetro menor D min y el diámetro de paso efectivo D p se derivan del diámetro mayor y del paso como:
La designación estándar para una rosca UTS es un número que indica el diámetro nominal (mayor) de la rosca, seguido del paso medido en roscas por pulgada . Para diámetros menores a 1/4pulgada, el diámetro se indica mediante un número entero definido en la norma; para todos los demás diámetros, se da la cifra en pulgadas.
Este par de números va seguido opcionalmente de las letras UNC, UNF o UNEF (Unificado) si la combinación de diámetro y paso es de la serie gruesa , fina o extra fina , y también puede ir seguido de una clase de tolerancia.
Ejemplo: #6-32 UNC 2B (diámetro mayor: 0,1380 pulgadas, paso: 32 tpi)
La siguiente fórmula se utiliza para calcular el diámetro mayor de un tornillo numerado mayor o igual a 0: Diámetro mayor = Tornillo n.º × 0,013 pulg. + 0,060 pulg. Por ejemplo, el diámetro mayor de un tornillo n.º 10 es 10 × 0,013 pulg. + 0,060 pulg. = 0,190 pulg. Para calcular el diámetro mayor de tornillos de tamaño "aught", cuente la cantidad de ceros adicionales y multiplique este número por 0,013 pulg. y réstelo de 0,060 pulg. Por ejemplo, el diámetro mayor de un tornillo n.º 0000 es 0,060 pulg. − (3 × 0,013 pulg.) = 0,060 pulg. − 0,039 pulg. = 0,021 pulg.
La serie de números de tornillos para máquinas se ha ampliado hacia abajo para incluir tornillos #00-90 (0,047 pulg. = 0,060 pulg. − 0,013 pulg.) y #000-120 (0,034 pulg. = 0,060 pulg. − 2 × 0,013 pulg.); [3] sin embargo, el estándar principal para tornillos más pequeños que #0 es el estándar ANSI/ASME B1.10 Unified Miniature Screw Threads. Este define una serie de tornillos métricos que reciben su nombre de sus diámetros principales en milímetros, desde 0,30 UNM hasta 1,40 UNM. Los tamaños preferidos son 0,3, 0,4, 0,5, 0,6, 0,8, 1,0 y 1,2 mm, con tamaños definidos adicionales a medio camino entre ellos. [2] : 1861 El paso de rosca estándar es de aproximadamente 1/4 del diámetro mayor. La forma de la rosca se modifica ligeramente para aumentar el diámetro menor y, por lo tanto, la resistencia de los tornillos y machos de roscar. El diámetro mayor aún se extiende hasta dentro de 1/8 H de la V aguda teórica , pero la profundidad total de la rosca se reduce un 4% desde 5/8 H = 5/8 cos(30°) P ≈ 0,541 P a 0,52 P . [2] : 1858–1859 Esto aumenta la cantidad de V aguda teórica que se corta en el diámetro menor en un 10% de 0,25 H a 7/8 − 0,52/cos 30° ≈ 0,27456 H .
La serie de números de tornillos para máquinas incluía antes más números impares y llegaba hasta el n.° 16 o más. Los esfuerzos de estandarización a fines del siglo XIX y principios del XX redujeron considerablemente el rango de tamaños. Ahora, es menos común ver tornillos para máquinas de tamaños mayores que el n.° 14 o tamaños impares distintos del n.° 1, n.° 3 y n.° 5. Aunque todavía se encuentran disponibles tornillos n.° 14 y n.° 16, no son tan comunes como los tamaños n.° 0 a n.° 12. [ cita requerida ]
A veces se utilizan combinaciones de diámetro y paso "especiales" (UNS), por ejemplo, un diámetro mayor de 0,619 pulgadas (15,7 mm) con 20 roscas por pulgada. Las roscas UNS rara vez se utilizan para pernos, sino más bien en tuercas, orificios roscados y diámetros exteriores roscados. Debido a esto, los machos de roscar UNS están fácilmente disponibles. [4] [5] La mayoría de las roscas UNS tienen más roscas por pulgada que el estándar UNF o UNEF correlacionado; por lo tanto, a menudo son las roscas más fuertes disponibles. [6] Debido a esto, a menudo se utilizan en aplicaciones donde se encuentran altas tensiones , como husillos de máquinas herramienta [7] o husillos automotrices . [8]
Un sistema de calibración de roscas de tornillos comprende una lista de características de roscas de tornillos que deben inspeccionarse para establecer la aceptabilidad dimensional de las roscas de tornillos en un producto roscado y los calibres que se deben utilizar al inspeccionar esas características.
Actualmente esta medición para UTS está controlada por:
Estas normas proporcionan especificaciones y dimensiones esenciales para los calibres utilizados en roscas de tornillo en pulgadas unificadas (forma de rosca UN, UNR, UNJ) en productos con roscas internas y externas. También cubren las especificaciones y dimensiones de los calibres de rosca y el equipo de medición. También se describen el propósito y el uso básicos de cada calibre. También se establecen los criterios para la aceptación de roscas de tornillo cuando se utiliza un sistema de calibración.
Existe un sistema de clasificación para facilitar la fabricación y la intercambiabilidad de los artículos roscados fabricados. La mayoría de los artículos roscados (pero ciertamente no todos) se fabrican según un estándar de clasificación llamado Serie estándar unificada de roscas de tornillo. Este sistema es análogo a los ajustes utilizados con las piezas ensambladas.
El sufijo de la letra "A" o "B" indica si las roscas son externas o internas, respectivamente. Las clases 1A, 2A, 3A se aplican a las roscas externas; las clases 1B, 2B, 3B se aplican a las roscas internas. [9]
La clase de rosca se refiere al rango aceptable de diámetro de paso para cualquier rosca dada. El diámetro de paso se indica como Dp en la figura que se muestra arriba. Existen varios métodos que se utilizan para medir el diámetro de paso. El método más común utilizado en producción es mediante un calibre pasa/no pasa .
