Diversi tipi di filettatura

Le viti sono parte integrante di molti dispositivi e strutture meccaniche e consentono di unire e fissare diversi componenti. Tuttavia, le filettature delle viti sono più varie di quanto non sembri. Sono stati sviluppati diversi tipi di filettatura per adattarsi a diverse applicazioni e requisiti. La comprensione dei diversi tipi di filettatura è importante per gli ingegneri e i tecnici per selezionare la configurazione ottimale per un determinato compito.

Nozioni di base sulle filettature delle viti

Quando si ha a che fare con le filettature delle viti, si tratta essenzialmente di una struttura elicoidale progettata per convertire il movimento rotatorio in lineare o per fissare gli oggetti tra loro. La comprensione dei termini di base vi aiuterà a identificarli e a utilizzarli in modo efficace.

Il passo è la distanza tra due punti corrispondenti su filettature adiacenti. È fondamentale per l'assemblaggio, in quanto la corrispondenza dei passi assicura che le filettature si innestino correttamente.

Il diametro di una vite indica la dimensione della vite stessa. Il diametro maggiore è il diametro maggiore (d、D) della filettatura, mentre il diametro minore (d1、D1) è il più piccolo.

La radice è la parte inferiore del filo, tra i due fianchi del filo, mentre la cresta è la parte superiore del filo.

Parliamo del piombo di una filettatura. Se si tratta di una filettatura con un solo inizio (un'elica), il piombo è uguale al passo. Tuttavia, nel caso di una filettatura a più principi (più di un'elica), il piombo è uguale al passo moltiplicato per il numero di principi.

L'angolo di filettatura è l'angolo tra i fianchi della filettatura, che può influenzare la resistenza e la capacità di carico. Nelle viti più comuni, questo angolo è di 60 gradi, ma può variare.

Standard del sistema di filettatura

Conoscere le diverse filettature standard è essenziale per i vostri progetti che prevedono l'uso di viti e dispositivi di fissaggio. Esploriamo gli standard più comunemente utilizzati, per assicurarci di scegliere il tipo giusto per il nostro lavoro.

Standard di filettatura unificato (UTS)

Lo standard di filettatura unificato è molto diffuso, soprattutto negli Stati Uniti e in Canada. Comprende le filettature UNC (Unified National Coarse) e UNF (Unified National Fine), designate rispettivamente per i dispositivi di fissaggio a filettatura grossa e fine. Questi standard specificano la forma della filettatura, l'angolo, il diametro e il passo (la distanza tra le filettature).

• UNC: comunemente utilizzato nei casi in cui è necessario un montaggio o uno smontaggio rapido.
• UNF: offre una maggiore resistenza alla trazione rispetto alle filettature grosse; ideale per applicazioni di precisione.
• UNEF: Extra Multa Nazionale Unificata

Queste filettature possono avere diverse classi di accoppiamento, da lasco a stretto, per soddisfare diversi requisiti di assemblaggio. Ad esempio, 2A/2B è una filettatura comune, dove 2A rappresenta una filettatura esterna e 2B una filettatura interna.

Un adattamento dello standard della filettatura unificata è la filettatura UNR. Essa prevede un piccolo e controllato arrotondamento della radice del filetto, che ne aumenta la resistenza alla fatica. Questa caratteristica è particolarmente importante per le applicazioni in cui la vite è sottoposta a cicli di carico e scarico.

Filettatura metrica standard

Lo standard di filettatura metrica è un sistema riconosciuto a livello internazionale, caratterizzato da semplicità ed efficienza. Le filettature metriche sono identificate dal diametro (in millimetri) e dal passo e sono disponibili nelle varianti a filettatura grossa e fine. Questo standard consente una facile interscambiabilità dei componenti a livello globale.

• Filettatura grossa: Uso regolare quando non è necessaria la regolazione fine delle viti.
• Filettatura fine: Meno probabilità di essere filettati in modo incrociato e migliori per le applicazioni che richiedono una regolazione della tensione più fine.

Norme britanniche

Gli standard britannici comprendono diversi tipi di filettatura, come la filettatura British Standard Whitworth (BSW) e la serie di filettature British Association (BA). La BSW è nota per il suo angolo di filettatura specifico e per le radici e le creste arrotondate, che conferiscono profili di filettatura distinti. Gli standard BA sono spesso utilizzati negli strumenti di precisione e negli elementi di fissaggio di piccole dimensioni.

• BSW: profilo di filettatura con angolo di filettatura di 55 gradi, comune nei macchinari più vecchi o pesanti.
• BA: Filettature fini adatte a piccoli meccanismi, spesso presenti nell'elettronica e nel modellismo.

Altri standard di filettatura

Oltre agli standard principali, esistono anche filettature specializzate, come quelle per i raccordi per tubi o l'American National Standard per diverse applicazioni. Questi standard rispondono a requisiti specifici che potrebbero non essere soddisfatti dalle categorie più diffuse.

• Filettature speciali: Utilizzate per applicazioni quali connessioni di tubi a tenuta stagna o ambienti con sollecitazioni meccaniche particolari.

Variazioni del design del filetto

Dritto vs. Conico

Le filettature diritte mantengono un diametro costante, formando un cilindro lungo la loro lunghezza. Sono perfetti per i fissaggi in cui l'allineamento e l'integrità contro le forze laterali sono fondamentali. Le filettature coniche, invece, si restringono a forma di cono, garantendo una tenuta più stretta, comunemente utilizzata in applicazioni che richiedono il contenimento di liquidi o gas.

Parallelo vs. conico

Le filettature parallele sono un tipo di filettatura diritta in cui il diametro rimane invariato da un'estremità all'altra. Questo design consente di avvitare i componenti senza modificare il rapporto tra i diametri, rendendoli ideali per molte operazioni di assemblaggio. Al contrario, le filettature coniche, analoghe a quelle coniche, diminuiscono di diametro e sono progettate per creare una tenuta stagna grazie alla superficie della filettatura stessa che si conforma alla forma del cono.

Mano sinistra vs mano destra

La direzione in cui la filettatura gira intorno al cilindro può essere destrorsa o sinistrorsa. La filettatura destrorsa è più comune e si avvita in senso orario, mentre la filettatura sinistrorsa si avvita in senso antiorario. Quest'ultima è meno comune e può essere utilizzata quando l'azione di avvitamento deve contrastare una forza che tende a svitare una filettatura destrorsa, come sul lato sinistro di un pedale di bicicletta.

Profili e forme della filettatura

Nel percorso di comprensione delle filettature, è essenziale riconoscere la varietà di profili e forme di filettatura, ciascuno con caratteristiche e applicazioni specifiche. Ora analizziamo i quattro tipi principali: Filettatura a V, filettatura quadrata, filettatura Acme e filettatura di testa.

Filetto a V

La vostra esperienza con le viti è probabilmente legata al filetto a V, il profilo di filettatura più comune caratterizzato da un angolo di 60 gradi. È presente nella maggior parte delle viti e dei bulloni di fissaggio. Il design del filetto a V offre una buona resistenza ed è facile da produrre, il che lo rende adatto alla maggior parte delle operazioni di assemblaggio generali.

Filo quadrato

Le filettature quadrate si distinguono per la loro forma quadrata, con il fianco perpendicolare all'asse della vite. Queste filettature sono progettate per la trasmissione di potenza, riducendo l'attrito rispetto alle filettature a V. Si trovano in genere in martinetti, morse e altri meccanismi che richiedono un movimento efficiente.

Filettatura Acme

Il profilo della filettatura Acme si distingue per la sua forma trapezoidale, che offre un compromesso tra la resistenza di una filettatura a V e il basso attrito delle filettature quadrate. L'angolo del fianco di 29 gradi lo rende più robusto e adatto a carichi pesanti, spesso presenti nelle viti a piombo e nei meccanismi delle morse.

Filo per contrafforti

Infine, le filettature Buttress hanno un profilo triangolare con un fianco verticale e un fianco angolato. Questo design consente un'elevata trasmissione della forza in una direzione, pur mantenendo il movimento libero nell'altra - comune in applicazioni come martinetti e presse in cui è presente un carico unidirezionale.

Meccanica e dinamica della filettatura

Nel campo delle filettature, la comprensione dell'interazione tra le forze e il movimento risultante è fondamentale. La coppia applicata e la forza risultante sono fondamentali per il funzionamento della filettatura sia come macchina semplice sia come componente di sistemi di supporto.

Coppia e forza

Quando si applica una coppia a una vite, la si sta essenzialmente ruotando per generare un movimento lineare. Questa coppia è calcolata come la forza esercitata a una distanza dal punto di rotazione, che è il raggio medio della vite. L'equazione M = Wr tan(ϕs + α) rappresenta il momento o la coppia necessaria per vincere l'attrito e generare il movimento, dove:

• M è il momento o la coppia.
• W è la forza lineare applicata alla vite.
• r è il raggio medio della vite.
• ϕs è l'angolo di attrito della vite.
• α è l'angolo del passo della vite.

Questa forza lineare, o il carico sulla vite, si traduce nel movimento rotatorio necessario per sollevare o abbassare la vite, mostrando il principio del vantaggio meccanico nelle macchine semplici.

Attrito e usura

L'attrito svolge un ruolo significativo nella dinamica delle filettature. È la resistenza che una superficie o un materiale incontra quando si muove su un altro. Ecco come influisce:

• Angolo di attrito (ϕs): Questo angolo contribuisce a capire quanta coppia è necessaria perché la vite inizi a muoversi. Un attrito più elevato significa che è necessaria una coppia maggiore.
• Usura: L'interazione continua tra le filettature può portare all'usura, incidendo sull'efficienza e sulla durata della vite.

Per ridurre al minimo l'usura e prolungare la durata delle filettature delle viti:

1. Lubrificazione: Applicare lubrificanti adeguati per ridurre il contatto diretto metallo-metallo.
2. Selezione del materiale: Per le filettature utilizzare materiali ad alta resistenza all'usura.

Ricordate che quanto meglio si gestisce l'attrito attraverso la lubrificazione e la scelta dei materiali, tanto più fluido sarà il passaggio dal movimento rotatorio a quello lineare, massimizzando il vantaggio meccanico delle filettature delle viti.

Strumenti e misure di filettatura

Per ottenere precisione nei progetti che prevedono l'impiego di elementi di fissaggio filettati, è fondamentale misurare accuratamente le filettature. Il diametro del passo della filettatura e il diametro effettivo svolgono un ruolo importante in questo processo. Ecco come misurare queste dimensioni in modo efficace utilizzando strumenti specifici.

Micrometri e calibri

Il micrometro è uno strumento di misura di precisione che serve per ottenere il diametro preciso delle filettature maschio. Lo strumento funziona misurando il diametro del passoche è il diametro di un cilindro immaginario in cui la larghezza della filettatura e lo spazio tra le filettature sono uguali. In genere, i micrometri misurano con incrementi fini, consentendo di raggiungere un elevato grado di precisione.

• Micrometro a passo: è stato progettato per misurare il diametro del passo delle filettature delle viti.
• Misuratori di filettature: sono essenziali per identificare il profilo delle filettature su un dispositivo di fissaggio filettato. Aiutano a verificare il passo o il numero di filetti per pollice facendo coincidere i denti con le filettature.

Torni e macchinari

Altrettanto fondamentali sono i torni e le altre macchine, che hanno un duplice scopo. Non solo sono in grado di creare le filettature mediante taglio, ma alcune hanno anche la capacità di misurare le filettature prodotte. Sono particolarmente utilizzati per la produzione di filettature sia maschio che femmina, visto il loro profilo di base. Inoltre, molti torni moderni sono dotati di letture digitali per fornire misure precise.

Utilizzando micrometri, calibri e attrezzature di lavorazione, è possibile misurare con precisione e creare filettature che corrispondono alle specifiche del progetto.

Forme speciali di filettatura

Nel mondo della filettatura, le forme speciali servono a scopi precisi. Si possono trovare filettature uniche, progettate per garantire connessioni sicure e applicazioni ad alta resistenza. Esploriamo alcune filettature speciali che potrebbero essere utilizzate nei vostri progetti.

Filettature dei tubi

Spesso si ha a che fare con le filettature dei tubi quando si lavora su impianti idraulici o di movimentazione dei fluidi. Queste filettature sono progettate per fornire una tenuta a prova di perdite e di solito hanno una conicità per creare un accoppiamento più stretto quando si avvitano. Gli standard più comuni per queste filettature sono NPT (National Pipe Taper) e BSPT (British Standard Pipe Taper). Ciascuno di essi presenta angoli di filettatura e diametri diversi che li rendono adatti a usi specifici.

• Filettature NPT: Comuni in Nord America, hanno una tenuta perfetta grazie al loro profilo affusolato.

• Filettature BSPT: Utilizzate prevalentemente in Europa e in Asia, hanno anche una forma conica per la tenuta dei fluidi.

Il raggio di radice, una caratteristica di progettazione di alcune forme di filettatura, influisce sulla resistenza del filetto. È la piccola curva alla base della scanalatura del filetto che può assorbire le sollecitazioni e ridurre la possibilità di crepe sotto carico.

Gestione e utilizzo della filettatura

Quando si ha a che fare con le filettature delle viti, è fondamentale comprendere le specificità del fissaggio e i livelli di impegno tra filettatura maschio e femmina. Una tecnica adeguata garantisce la longevità e l'affidabilità delle connessioni filettate.

Fissaggio e fissaggio

Il fissaggio è il processo di unione di oggetti mediante bulloni, viti o altri tipi di dispositivi di fissaggio simili. Ecco come farlo correttamente:

• Scegliere il dispositivo di fissaggio giusto: Far coincidere le filettature maschili (bulloni o viti) con quelle femminili (dadi o fori filettati).
• Allineare con precisione: Iniziare a mano per evitare l'infilatura incrociata.
• Serrare in modo appropriato: Utilizzare l'utensile corretto per serrare gli elementi di fissaggio; un serraggio eccessivo può spanare la filettatura, mentre un serraggio insufficiente può causare un allentamento del giunto.

Il termine vite a cricchetto si riferisce a un tipo di vite utilizzata in elettronica per fornire spaziatura o per fissare componenti come i connettori. L'uso di un dado spaccato, che è diviso in due pezzi per avvolgere l'albero senza dover filettare l'estremità, può facilitare le riparazioni quando lo smontaggio è difficile.

Filo Coinvolgimento

L'ingranamento della filettatura si riferisce alla profondità con cui le filettature maschio si incastrano con le filettature femmina. Per ottenere un corretto ingranamento:

• Assicurare la profondità: In genere, la profondità di ingaggio deve essere almeno pari al diametro della vite o del bullone.
• Controllare la qualità della filettatura: Filettature danneggiate o sporche possono compromettere l'innesto della filettatura.

L'aderenza tra le filettature è fondamentale. Quando si stringe, si deve sentire una resistenza che indica che le filettature sono in pieno contatto. Fare attenzione a non spanare le filettature con un serraggio eccessivo.

In conclusione, esistono diversi tipi di filettatura comunemente utilizzati per scopi diversi, in base a fattori quali le sollecitazioni meccaniche, i vincoli di produzione e la precisione richiesta. Le filettature metriche e unificate sono le più diffuse per l'assemblaggio meccanico generale. Le forme di filettatura specializzate, come la filettatura di testa, la filettatura Acme e la filettatura quadrata, rispondono alle esigenze di settori quali i macchinari pesanti, il movimento lineare e le giunzioni ad alta resistenza.

Per essere leggibile, ecco una forma concisa:

L'angolo di filettatura, il passo e il profilo influenzano le prestazioni della filettatura. La scelta del tipo di filettatura corretto massimizza la funzionalità e previene i guasti. Con il progredire dei sistemi meccanici, possono emergere anche nuovi tipi di filettatura. In generale, l'applicazione dei principi di ingegneria della filettatura aiuta a garantire che i componenti siano fissati in modo affidabile per gli usi previsti.