husillo

Las roscas en V son menos adecuadas para husillos de avance que otras como las Acme , debido a que generan mayor fricción entre sus roscas. Estas roscas están diseñadas para inducir dicha fricción y evitar que el tornillo se afloje. Los husillos de avance, en cambio, están diseñados para minimizar la fricción. ^{[ 6 ]} Por lo tanto, en la mayoría de los usos comerciales e industriales, se evitan las roscas en V para husillos de avance. Sin embargo, en ocasiones se utilizan con éxito como husillos de avance, por ejemplo, en microtornos y microfresadoras. ^{[ 7 ]}

Las roscas cuadradas reciben su nombre por su geometría cuadrada. Son las más eficientes , ya que presentan la menor fricción , por lo que se utilizan a menudo para tornillos que transmiten mucha potencia; sin embargo, también son las más difíciles de mecanizar y, por consiguiente, las más caras.

Las roscas Acme tienen un ángulo de rosca de 29° , lo que facilita su mecanizado en comparación con las roscas cuadradas. Sin embargo, no son tan eficientes como las roscas cuadradas debido a la mayor fricción que genera dicho ángulo. ^{[ 3 ]} Generalmente, las roscas Acme también son más resistentes que las roscas cuadradas gracias a su perfil trapezoidal, que proporciona una mayor capacidad de carga.

Las roscas de contrafuerte tienen forma triangular. Se utilizan cuando la fuerza de carga sobre el tornillo se aplica en una sola dirección. ^{[ 8 ]} Son tan eficientes como las roscas cuadradas en estas aplicaciones, pero son más fáciles de fabricar.

La eficiencia, calculada utilizando las ecuaciones de par anteriores, es: ^{[ 14 ] [ 15 ]}

${\displaystyle {\mbox{eficiencia}}={\frac {T_{0}}{T_{\text{aumento}}}}={\frac {Fl}{2\pi T_{\text{aumento}}}}={\frac {\tan {\lambda }}{\tan {\left(\phi +\lambda \right)}}}}$

Para tornillos con un ángulo de rosca distinto de cero, como una rosca trapezoidal, esto debe compensarse, ya que aumenta las fuerzas de fricción. Las ecuaciones siguientes tienen esto en cuenta: ^{[ 14 ] [ 16 ]}

${\displaystyle T_{\text{raise}}={\frac {Fd_{\text{m}}}{2}}\left({\frac {l+\pi \mu d_{\text{m}}\sec {\alpha }}{\pi d_{\text{m}}-\mu l\sec {\alpha }}}\right)={\frac {Fd_{\text{m}}}{2}}\left({\frac {\mu \sec {\alpha }+\tan {\lambda }}{1-\mu \sec {\alpha }\tan {\lambda }}}\right)}$

${\displaystyle T_{\text{lower}}={\frac {Fd_{\text{m}}}{2}}\left({\frac {\pi \mu d_{\text{m}}\sec {\alpha }-l}{\pi d_{\text{m}}+\mu l\sec {\alpha }}}\right)={\frac {Fd_{\text{m}}}{2}}\left({\frac {\mu \sec {\alpha }-\tan {\lambda }}{1+\mu \sec {\alpha }\tan {\lambda }}}\right)}$

dónde${\displaystyle \alpha \,}$es la mitad del ángulo de la rosca.

Si el husillo tiene un collar sobre el que se apoya la carga, entonces también se deben tener en cuenta las fuerzas de fricción entre la interfaz en los cálculos de par. Para la siguiente ecuación, se supone que la carga está concentrada en el diámetro medio del collar (${\displaystyle d_{\text{c}}}$): ^{[ 14 ]}

${\displaystyle T_{\text{c}}={\frac {F\mu _{\text{c}}d_{\text{c}}}{2}}}$

dónde${\displaystyle \mu _{\text{c}}}$es el coeficiente de fricción entre el collarín sobre la carga y${\displaystyle d_{\text{c}}}$es el diámetro medio del collar. Para collares que utilizan cojinetes de empuje, la pérdida por fricción es despreciable y la ecuación anterior puede ignorarse. ^{[ 17 ]}

La eficiencia para ángulos de rosca distintos de cero se puede escribir de la siguiente manera: ^{[ 18 ]}

${\displaystyle \eta ={\frac {\cos \alpha \ -\ \mu \tan \lambda }{\cos \alpha \ +\ \mu \cot \lambda }}}$

La velocidad de funcionamiento de un husillo (o husillo de bolas) suele estar limitada, como máximo, al 80 % de la velocidad crítica calculada . La velocidad crítica es la velocidad que excita la frecuencia natural del husillo. Para un husillo de acero o un husillo de bolas de acero, la velocidad crítica es aproximadamente ^{[ 20 ].}

${\displaystyle N={(4.76\times 10^{6})d_{\text{r}}C \over L^{2}}}$

dónde

• ${\displaystyle N}$= velocidad crítica en RPM
• ${\displaystyle d_{\text{r}}}$= diámetro más pequeño (raíz) del husillo en pulgadas
• ${\displaystyle L}$= longitud entre soportes de apoyo en pulgadas
• ${\displaystyle C}$= 0,36 para un extremo fijo y un extremo libre
• ${\displaystyle C}$= 1,00 para ambos extremos simple
• ${\displaystyle C}$= 1,47 para un extremo fijo, un extremo simple
• ${\displaystyle C}$= 2,23 para ambos extremos fijos

Alternativamente, utilizando unidades métricas: ^{[ 21 ]}

${\displaystyle N={\frac {Cd_{\text{r}}\times 10^{7}}{L^{2}}}}$

donde las variables son idénticas a las anteriores, pero los valores están en milímetros y${\displaystyle C}$es el siguiente:

• ${\displaystyle C}$= 3,9 para soportes fijos-libres ^{[ 22 ]}
• ${\displaystyle C}$= 12,1 para ambos extremos soportados
• ${\displaystyle C}$ = 18,7 para estructura con soporte fijo
• ${\displaystyle C}$= 27,2 para ambos extremos fijos

• Bhandari, VB (2007), Diseño de elementos de máquinas , Tata McGraw-Hill, ISBN 978-0-07-061141-2.
• Martin, Joe (2004), Mecanizado de sobremesa: Un enfoque básico para la fabricación de piezas pequeñas en máquinas herramienta en miniatura , Vista, California, EE. UU.: Sherline, Inc., ISBN 978-0-9665433-0-8Publicado originalmente en 1998 ; el contenido se actualiza con cada reimpresión, a modo de «edición revisada». Actualmente se encuentra en su cuarta reimpresión.
• Shigley, Joseph E.; Mischke, Charles R.; Budynas, Richard Gordon (2003), Diseño de ingeniería mecánica (7.ª  ed.), McGraw Hill, ISBN 978-0-07-252036-1.