Existe un tipo de roscas que se denominan de transmisión potencia  o de alta resistencia, su característica principal es el perfil del diente y su paso, su principal ventaja, el poco desgaste, la resistencia y la duración, entre este tipo de roscas la más común es la Rosca Cuadrada.

Se llama rosca cuadrada porque el perfil del filete del tornillo es un cuadrado perfecto.

Para evitar realizar tornillos de poco diámetro y de pasos grandes o al contrario, tornillos de diámetro grande y de paso pequeños, se ha normalizado o estandarizado esta relación y se estableció que para guardar una proporción entre el diámetro del tornillo y el paso, este último se calcula con base en el tornillo, y la fórmula para encontrar el paso es la siguiente:

P = 0.2D

Siendo: P, el paso del tornillo y D, el diámetro exterior del tornillo de rosca cuadrada.

Ejemplo: ¿Cuál es el paso correcto para elaborar un tornillo de rosca cuadrada que posee 35 mm de diámetro exterior?
Entonces se procede a encontrar el paso por medio de la fórmula:

P = 0.2D
P = 0.2(35)
P = 7 mm
El paso correcto para el tornillo de rosca cuadrada es: 7 mm

Ahora, si se tiene el paso y se desea conocer el diámetro del tornillo, entonces de la anterior fórmula debemos despejar el diámetro (D), así:

D = P/0.2

Apliquemos con los datos anteriores para corroborar si es correcto: ¿De qué diámetro (D) debo tornear el tornillo si necesito que el paso(P) sea de 7 mm?

D = P/0.2
D = 7/0.2
D = 35 mm
El Diámetro correcto es 35 mm.

Datos del perfil del diente de la Rosca Cuadrada:

D, es el diámetro exterior del tornillo, es igual a P/0.2
P, es el paso del tornillo, es igual a 0.2D
e, es el espesor del filete, en el tornillo es igual 0.5P
h, es la altura del filete, en el tornillo es igual a 0.5P
d, es el diámetro interno del tornillo o diámetro de fondo, es igual a D-2h

Además es necesario tener en cuenta las holguras existentes entre el tornillo y la tuerca, esto es necesario para que la tuerca entre en el tornillo:

D’ es el diámetro a tornear la tuerca, es igual a d+ 0.125P
e’ es el espesor del vano dela tuerca, es igual a e + 0.05 a 0.1

Ejemplos de aplicación de tornillo y tuerca.

Calcular todos los elementos necesarios para elaborar el tornillo y la tuerca de rosca cuadrada en un material de 25 mm de diámetro.

TORNILLO:

D = 25mm

P = 0.2(D)
P = 0.2(25)
P = 5 mm

e = 0.5(P)
e = 0.5(5)
e = 2.5 mm

h = 0.5(P)
h = 0.5(P)
h = 2.5 mm

d = D – 2(h)
d = 25 – 2(2.5)
d = 25 – 5
d = 20 mm

TUERCA:

D’ = d + 0.125(P)
D’ = 20 + 0.125(5)
D’ = 20+0.625
D’ = 20.625 mm

e’ = e + 0.05
e’ = 2.5+0.07
e’ = 2.57

Además es necesario calcular el ángulo de inclinación de la cuchilla para roscar.

En la figura se puede observar 2 tipos de cuchillas al momento de efectuar el corte del filete del tornillo.

Cuchilla 1: realiza el corte de acabado
Cuchilla 2: realiza el corte de desbaste

Además las dos cuchillas poseen un ángulo α que permite que la cuchilla no dañe el filete del tornillo cuando realiza su paso por el mismo. Para calcular este ángulo tendremos en cuenta lo siguiente:

calcular el diámetro medio del tornillo (Dm)
Dm = (D+d)/2

Buscar el ángulo α de la hélice de la rosca así
Si el roscado es de una entrada se usa la siguiente fórmula:
Tan α = P/(πDm)

Si el roscado es de más entradas(n):
Tan α = (Pn)/(πDm)

Ejemplos:

Calcular el ángulo de la cuchilla para que no dañe el filete de un tornillo de una entrada, paso de 5 mm, diámetro exterior de 25 mm y diámetro interno del tornillo de 20 mm

Entonces:
Dm = (D+d)/2
Dm = (25+20)/2
Dm = 45/2
Dm = 22,5 mm

Tan α = P/(πDm)
Tan α = 5/(3.1416(22,5))
Tan α = 5/(70,686)
Tan α = 0.07073536848
α = tan ¯¹ (0.07073536848)
α = 4.04609
α = 4° 2’ 45.92’’

Ahora supongamos que el tornillo es de dos entradas, entonces
Tan α =(Pn)/(πDm)
Tan α = 5(2)/(3.1416(22,5))
Tan α = 10/(70,686)
Tan α = 0.141470729
α = tan ¯¹ (0.141470729)
α = 8.052240379
α = 8° 3’ 8’’

Con estas fórmulas y este ejemplo, es fácil calcular el Tornillo y la tuerca de rosca cuadrada de una o varias entradas.

¡Muchas Gracias!

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