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Estándar de subprocesos unificados

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 usan comúnmente en Estados Unidos y Canadá . Es el estándar principal para pernos, tuercas y una amplia variedad de otros sujetadores roscados que se usan 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.

Orígenes

Perfil básico

El perfil básico de todas las roscas UTS es el mismo que el de todas las roscas de tornillo métricas ISO . Solo los valores comúnmente utilizados para D maj y P difieren entre las dos normas.

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 18 más externos y los 14 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 964 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:

Designación

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)

  1. ^ Durante muchos años, se han utilizado ampliamente tuercas y tornillos no estándar de 1 pulgada y 14 tpi en lugar de sujetadores de 1 pulgada y 12 tpi de tamaño estándar; en consecuencia, los sujetadores de 1″-14 son más fáciles de encontrar y menos costosos que los de 1″-12. Después de varias décadas, los sujetadores de 1″-14 ahora se conocen comúnmente como "rosca fina estándar" o "UNF". Aunque técnicamente es incorrecto (el estándar UNF especifica 1″-12), el tamaño 1″-14 se acepta universalmente como estándar para sujetadores de 1 pulgada con rosca fina, y "1 pulgada 14 tpi NF" se ha establecido como un término de "uso común" o "una marca/estándar genérico". En otras palabras, el estándar 1″-12 no ha tenido una aplicación efectiva durante un tiempo lo suficientemente largo (muchas décadas) como para otorgarle a los sujetadores de 1 pulgada y 14 tpi un estatus de marca genérica .

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 ⁠1/8H de la V aguda teórica , pero la profundidad total de la rosca se reduce un 4% desde 5/8H = 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 7/80,52/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 un tamaño mayor que el n.° 14 o tamaños impares distintos de los 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]

Medición

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:

Calibres y calibradores ASME/ANSI B1.2-1983 para roscas de tornillo en pulgadas unificadas
Esta Norma proporciona especificaciones y dimensiones esenciales para los calibres utilizados en roscas de tornillos en pulgadas unificadas de forma de rosca UN [unificada] y UNR [solo roscas externas], y cubre las especificaciones y dimensiones para los calibres de rosca y equipos de medición enumerados en las Tablas 1 y 2. También se describen el propósito y uso básicos de cada calibre.
Sistemas de medición de roscas de tornillos según ASME/ANSI B1.3-2007 para su aceptabilidad: roscas de tornillos en pulgadas y métricas (UN, UNR, UNJ, M y MJ)
  1. Esta norma presenta sistemas de calibración de roscas de tornillos adecuados para determinar la aceptabilidad de roscas de tornillos unificadas [UN], UNR [solo roscas externas], UNJ [roscas internas y externas], M y MJ en productos con rosca externa e interna. Establece los criterios para la aceptación de roscas de tornillos cuando se utiliza un sistema de calibración.
  2. 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.
  3. Uso por parte del gobierno federal. Cuando el Departamento de Defensa y las agencias federales aprueben esta norma y se incorpore a la norma federal H28/20 [FED-STD-H28/20], Normas de roscas de tornillos para servicios federales, Sección 20, el uso de esta norma por parte del gobierno federal estará sujeto a todos los requisitos y limitaciones de la norma federal H28/20 [FED-STD-H28/20].

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 externas e internas. 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.

Clases de tolerancia

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 .

Normas relacionadas

Véase también

Notas

  1. ^ Oberg y otros 2000, pág. 1706 .
  2. ^ abc Oberg, Erik (2012). Manual de maquinaria (29.ª edición). Nueva York: Industrial Press. ISBN 978-0-8311-2900-2.
  3. ^ Tornillos #00-90 y #000-120 a la venta
  4. ^ McMaster-Carr, p. 2520 , consultado el 28 de agosto de 2009
  5. ^ McMaster-Carr, p. 2501 , consultado el 28 de agosto de 2009
  6. ^ Schwaller 2004, pág. 55.
  7. ^ Conexiones especiales, archivado desde el original el 18 de mayo de 2009 , consultado el 28 de agosto de 2009.
  8. ^ Componentes del concentrador (PDF) , archivado desde el original (PDF) el 17 de junio de 2009 , consultado el 29 de agosto de 2009.
  9. ^ "Terminología de roscas AFT" (PDF) . aftfasteners.com . Consultado el 9 de enero de 2019 .

Bibliografía

Enlaces externos