Estándar de hilo unificado - Unified Thread Standard

El estándar de rosca unificada ( UTS ) define una forma y una serie de roscas estándar, junto con las asignaciones, tolerancias y designaciones, para las roscas de tornillo que se utilizan comúnmente en los Estados Unidos y Canadá . Es el estándar principal para pernos, tuercas y una amplia variedad de otros sujetadores roscados utilizados en estos países. Tiene el mismo perfil de 60 ° que la rosca 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 . El UTS está actualmente controlado por ASME / ANSI en los Estados Unidos.

Orígenes

Consulte la sección "Historia de la estandarización" del artículo de rosca de tornillo .

Perfil básico

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

Cada hilo en la serie se caracteriza por su diámetro mayor D _maj y su lanzamiento, P . Los hilos UTS consisten en un hilo simétrico en forma de V. En el plano del eje de la rosca, los flancos de la V tienen un ángulo de 60 ° entre sí. El 1 ⁄ 8 más exterior y el 1 ⁄ 4 más interior de la altura H de la forma de V están cortados del perfil.

El paso P es la distancia entre los picos de los hilos. Para las roscas UTS, que son roscas de un solo inicio, es igual al avance , la distancia axial que avanza el tornillo durante una rotación de 360 ​​°. Los subprocesos UTS no suelen utilizar el parámetro de tono; en su lugar, se utiliza un parámetro conocido como hilos por pulgada (TPI), que es el recíproco del tono.

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: ${\ Displaystyle \ theta}$

${\ Displaystyle H = {\ frac {1} {2 \ tan \ theta}} \ cdot P = {\ frac {\ sqrt {3}} {2}} \ cdot P \ approx 0.866025 \ cdot P}$

o

${\ Displaystyle P = 2 \ tan \ theta \ cdot H = {\ frac {2} {\ sqrt {3}}} \ cdot H \ approx 1.154701 \ cdot H}$

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 se puede redondear 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 .

El diámetro menor D _min y el diámetro de paso efectivo D _p se derivan del diámetro mayor y el paso como:

${\ Displaystyle {\ begin {alineado} D _ {\ text {min}} & = D _ {\ text {maj}} - 2 \ cdot {\ frac {5} {8}} \ cdot H = D _ {\ text { maj}} - {\ frac {5 {\ sqrt {3}}} {8}} \ cdot P \ approx D _ {\ text {maj}} - 1.082532 \ cdot P \\ D _ {\ text {p}} & = D _ {\ text {maj}} - 2 \ cdot {\ frac {3} {8}} \ cdot H = D _ {\ text {maj}} - {\ frac {3 {\ sqrt {3}}} { 8}} \ cdot P \ approx D _ {\ text {maj}} - 0.649519 \ cdot P \ end {alineado}}}$

Designacion

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 ⁄ 4 de pulgada, 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 es seguido opcionalmente por las letras UNC, UNF o UNEF (Unificado) si la combinación diámetro-paso es de la serie gruesa , fina o extrafina , y también puede ir seguida de una clase de tolerancia.

Ejemplo: # 6-32 UNC 2B (diámetro principal: 0,1380 pulgadas, paso: 32 tpi)

La siguiente fórmula se usa para calcular el diámetro mayor de un tornillo numerado mayor o igual a 0: Diámetro mayor = Tornillo # × 0.013 in + 0.060 in. Por ejemplo, el diámetro mayor de un tornillo # 10 es 10 × 0.013 in + 0.060 pulg. = 0.190 pulg. Para calcular el diámetro mayor de tornillos de "cualquier" tamaño, cuente el número de ceros adicionales y multiplique este número por 0.013 pulg. Y reste de 0.060 pulg. Por ejemplo, el diámetro mayor de un tornillo # 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 metales se ha extendido hacia abajo para incluir tornillos # 00-90 (0.047 in = 0.060 in - 0.013 in) y # 000-120 (0.034 in = 0.060 in - 2 × 0.013 in); sin embargo, el estándar principal para tornillos menores que # 0 es ANSI / ASME estándar B1.10 Roscas de tornillo miniatura unificadas. Esto define una serie de tornillos métricos que llevan el 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. El paso de rosca estándar es aproximadamente1/4del 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 todavía se extiende hacia dentro1/8H de la V aguda teórica , pero la profundidad total de la rosca se reduce un 4% desde5/8H =5/8 cos (30 °)  P ≈ 0.541 P a 0,52 P . Esto aumenta la cantidad de V agudo teórico que se corta en el diámetro menor en un 10% de 0,25 H a7/8 - 0,52/cos 30 °≈ 0,27456 H .

La serie de números de tornillos para metales una vez incluyó más números impares y subió al número 16 o más. Los esfuerzos de estandarización a finales del siglo XIX y principios del XX redujeron considerablemente la gama de tamaños. Ahora, es menos común ver tornillos de máquina más grandes que el # 14, o tamaños de números impares que no sean el # 1, # 3 y # 5. Aunque los tornillos n. ° 14 y n. ° 16 todavía están disponibles, no son tan comunes como los tamaños del n. ° 0 al n. ° 12.

A veces se utilizan combinaciones "especiales" de diámetro y paso (UNS), por ejemplo, un diámetro mayor de 0,619 pulgadas (15,7 mm) con 20 hilos por pulgada. Las roscas UNS rara vez se usan para pernos, sino más bien en tuercas, orificios roscados y diámetros exteriores roscados. Debido a esto, los grifos UNS están fácilmente disponibles. La mayoría de los hilos UNS tienen más hilos por pulgada que el estándar UNF o UNEF correlativo; por lo tanto, a menudo son el hilo más fuerte disponible. Debido a esto, a menudo se utilizan en aplicaciones en las que se encuentran tensiones elevadas , como husillos de máquinas herramienta o husillos de automoción .

Calibrar

Un sistema de calibre 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 el calibre o calibres que se utilizarán al inspeccionar esas características.

Actualmente, esta medición para UTS está controlada por:

Medidores y calibres ASME / ANSI B1.2-1983 para roscas de tornillo unificadas en pulgadas

Esta norma proporciona especificaciones y dimensiones esenciales para los calibres utilizados en roscas de rosca en pulgadas unificadas UN [unificado] y UNR [solo roscas externas] en forma de rosca, y cubre las especificaciones y dimensiones de los calibres de rosca y equipos de medición enumerados en las Tablas 1 y 2. También se describen el propósito básico y el uso de cada medidor.

ASME / ANSI B1.3-2007 Sistemas de medición de roscas de tornillos para aceptabilidad: Roscas de tornillos métricas y en pulgadas (UN, UNR, UNJ, M y MJ)

1. Esta Norma presenta sistemas de calibre de roscas de tornillos adecuados para determinar la aceptabilidad de roscas Unificadas [UN], UNR [solo roscas externas], UNJ [roscas internas y externas], M y MJ en productos roscados externa e internamente. Establece los criterios para la aceptación de roscas cuando se utiliza un sistema de calibre.
2. Un sistema de calibre 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 el calibre o calibres que se utilizarán al inspeccionar esas características.
3. Uso del gobierno federal. Cuando esta Norma sea aprobada por el Departamento de Defensa y las agencias federales y se incorpore en la Norma Federal-H28 / 20 [FED-STD-H28 / 20], Normas de Rosca de Tornillo para Servicios Federales, Sección 20, el uso de esta Norma por el El gobierno federal está sujeto a todos los requisitos y limitaciones de la Norma Federal-H28 / 20 [FED-STD-H28 / 20].

Estos estándares 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 rosca externa e interna. También cubre las especificaciones y dimensiones de los calibres de rosca y el equipo de medición. También se describen el propósito básico y el uso de cada medidor. También establece los criterios para la aceptación de roscas de tornillo cuando se utiliza un sistema de calibre.

Clases de tolerancia

Existe un sistema de clasificación para facilitar la fabricación y la intercambiabilidad de elementos roscados fabricados. La mayoría (pero ciertamente no todos) los artículos roscados se fabrican según un estándar de clasificación llamado Serie estándar de rosca de tornillo unificada. Este sistema es análogo a los ajustes utilizados con piezas ensambladas.

• Las roscas de clase 1 son de ajuste holgado, diseñadas para facilitar el montaje o el uso en un entorno sucio.
• Los hilos de clase 2 son de ajuste libre y son los más comunes. Están diseñados para maximizar la resistencia considerando la capacidad típica del taller de máquinas y la práctica de la máquina.
• Las roscas de clase 3 son de ajuste medio, siguen siendo bastante comunes y se utilizan para tolerancias más estrechas en trabajos de alta calidad.
• Los hilos de clase 4 anteriormente se designaban como un ajuste perfecto para tolerancias aún más estrictas, pero esta clasificación ahora es obsoleta.
• El ajuste de clase 5 es una rosca de interferencia que requiere el uso de una llave para girar. Estos se pueden ver en aplicaciones como grilletes de resorte en un automóvil.

El sufijo de la letra "A" o "B" indica si los hilos son externos o internos, respectivamente. Las clases 1A, 2A, 3A se aplican a las roscas externas; Las clases 1B, 2B, 3B se aplican a los hilos internos.

La clase de hilo se refiere al rango aceptable de diámetro de paso para cualquier hilo dado. El diámetro de paso se indica como Dp en la figura que se muestra arriba. Hay varios métodos que se utilizan para medir el diámetro de paso. El método más común utilizado en la producción es mediante un indicador de pasa / no pasa .

Estándares relacionados

• ASME / ANSI B1.1 - Roscas de tornillo en pulgadas unificadas 2019, forma de rosca UN, UNR y UNJ
• ASME / ANSI B1.10M - 2004 Roscas de tornillo miniatura unificadas

Ver también

Notas

Bibliografía

• Ryffel, Henry H .; et al., eds. (1988), Machinery's Handbook (23a ed.), Nueva York: Industrial Press, ISBN 978-0-8311-1200-4.
• Schwaller, Anthony E. (2004), Total Automotive Technology (4a ed.), Cengage Learning, ISBN 978-1-4018-2476-1.

enlaces externos

• Roscas de tornillo unificadas con tolerancias
• Diámetros unificados gruesos / finos y tamaños de brocas (unidades de EE. UU.)
• Tamaños unificados de brocas de roscar gruesas / finas (unidades de EE. UU.)
• Tablas de conversión de tamaño de fijación métrica imperial
• Estándares internacionales de hilos
• Tabla de conversión Whitworth / BSF / AF y métrica
• Tamaños de mordazas para llaves Información adicional y tabla de tamaños de mordazas para llaves.
• Serie de roscas de tornillo unificadas
• Roscas de tornillo en pulgadas unificadas ASME B1.1-2003, (forma de rosca UN y UNR)