Laboratori Tecnologici ed...

Laboratori Tecnologici ed

Esercitazioni (anno scolastico 2015-2016)

- Filettature -

Prof.Gerini Gabriele

Filettature - Nozioni generali sulle filettature

L’utilizzo di elementi filettati costituisce il sistema più utilizzato per unire fra loro parti di macchine che

debbano essere facilmente smontati.

La superficie filettata può considerarsi originata dal moto elicoidale di rivoluzione a contatto della superficie di

un cilindro di una figura piana convessa (ad es. un triangolo) giacente in un piano assiale del cilindro.

L’intersezione della filettatura con un piano contenente l’asse dell’elemento filettato stesso determina il profilo

di filettatura.

Dicesi passo del profilo, la

distanza tra due punti

corrispondenti della superficie di

due profili consecutivi, misurata

su una stessa generatrice. Se la

filettatura è ad un solo filetto,

cioè il profilo è formato da un

solo risalto, il passo del profilo è

uguale allo spostamento assiale

in un giro e questo stesso

corrisponde al passo di filettatura

ed è detto semplicemente passo

(figura a sinistra). Se il profilo è

formato da più risalti, come nel

caso a destra, il passo di

filettatura è un multiplo del passo

del profilo (filettature a più

principi). Laboratorio di Disegno Industriale Prof.Gerini Gabriele


Le filettature si dicono destre o sinistre a seconda che, nella rotazione in senso orario dell’elemento

filettato maschio (vite) rispetto all’elemento filettato femmina (madrevite), la vite si allontani o si avvicini

all’osservatore. Il caso più comune di filettature è tipo destro e ad un solo filetto.

Nella figura sottostante, si riportano i principali elementi che definiscono una filettatura:



Gli elementi principali che definiscono una filettatura sono:

il profilo;

il passo;

il diametro esterno (che corrisponde al diametro nominale della filettatura);

il diametro di nocciolo;

il diametro medio;

l’angolo di inclinazione dell’elica media , definito, per filettature cilindriche, come l’angolo compreso

tra la tangente all’elica media ed un piano perpendicolare all’asse. L’elica media si ricava intersecando

il filetto con il cilindro di diametro medio. Sviluppando tale cilindro su di un piano, si ricava:

tg = p/d

dove p = passo e

d = diametro media della filettatura

L’angolo , al fine di evitare

l’allentamento spontaneo del

collegamento filettato, è

generalmente minore

dell’angolo di attrito (<5°-7°).



Una ulteriore classificazione delle filettature è rappresentata da:

filettature di forza - usate per collegare tra loro due pezzi;

filettature di manovra - utilizzate per trasformare il moto di rotazione di uno degli elementi della

filettatura in moto traslatorio, lungo l’asse della filettatura stessa, dell’altro.

Graficamente, gli elementi filettati, si rappresentano schematicamente come indicato negli esempi sotto

riportati:



Le figure della precedente pagina rappresentano esempi di viti e madreviti in vista, in sezione e nascoste.

Dalle viste e dalle sezioni si vede che la cresta del filetto deve sempre essere rappresentata con linea

continua grossa così come la fine del tratto utile ed il fondo del filetto con linea continua fine. Nei prospetti

non in vista tutte le linee interessate sono rappresentate a tratti.

Nelle rappresentazioni in pianta, la

circonferenza che rappresenta la cresta

del filetto è disegnata con linea continua

grossa, mentre il fondo del filetto è

rappresentato da una linea continua fine

per circa 3/4 della sua circonferenza. Lo

smusso, se coincide con il fondo del

filetto, non viene rappresentato.

La figura a fianco mette in evidenza

quanto detto, illustrando il caso di vite che

fuoriesce o no dalla corrispondente

madrevite:


Filettature - Tipologie di filettature unificate

I tipi di filettature unificate che tratteremo di seguito sono i seguenti:

filettatura metrica ISO;

filettatura Whitworth;

filettatura Gas;

filettatura trapezia;

filettatura a dente di sega.

FILETTATURA METRICA ISO A PROFILO TRIANGOLARE




La sezione del filetto di una

filettatura metrica ISO a profilo

triangolare è un triangolo

equilatero smussato sulla cresta

e raccordato sul fondo, come si

vede dalla figura di pagina

precedente. L’unificazione

stabilisce stabilisce i diametri ed i

passi da usare e tra questi quelli

da preferire. Di seguito un

estratto della tabella UNI 4535

relativa a filettature metriche ISO

a passo grosso (analoghe tabelle

per filettature a passo fine),

dove, per quanto riguarda i

diametri, quelli della prima

colonna sono da preferirsi, quelli

della seconda sono da usarsi

solo in caso di necessità e quelli

della terza sono da evitarsi:




Esistono due categorie di passi: passo grosso e passo fine. Il passo grosso è, a parità di diametro, il passo più

grosso di tutti quelli adottabili. Per ogni diametro, si consiglia di scegliere la filettatura a passo grosso o, non

potendo fare ciò, il passo fine più grosso possibile; questo specialmente per motivi tecnologici di difficoltà di

realizzazione filettature con passo troppo fine.

La designazione di un elemento filettato viene fatta utilizzando la lettera M seguita dal diametro nominale di

filettatura, dal segno “x” e dal passo. Nella designazione di filettature a passo grosso, si deve omettere

l’indicazione del passo (nel caso della filettatura metrica ISO, il diametro, il passo e tutti gli altri elementi sono

misurati in millimetri).

Poiché anche nella realizzazione di un elemento filettato (vite o madrevite) si possono commettere errori sul

passo, sull’angolo di inclinazione e sui valori dei vari diametri, nella tabella UNI 5541 vengono fissati dei campi

di tolleranza per le grandezze sopra nominate in funzione della dimensione della filettatura.

Questo tipo di filettatura, come altre a

profilo triangolare, sono normalmente di

forza; infatti, come si vede dalla figura a

lato, a parità di passo, il filetto a sezione

triangolare ha una sezione alla radice

maggiore rispetto agli altri tipi di filetto e

quindi può sopportare sforzi maggiori:



FILETTATURA WHITWORTH

La sezione del filetto di questo tipo di filettatura, ottenuta intersecando la stessa filettatura con un piano

passante per l’asse dell’elemento, è un triangolo isoscele raccordato sulla cresta e sul fondo. L’angolo tra i

fianchi del filetto è pari a 55°.

Tale filettatura è detta anche inglese.

Di seguito, in un estratto della tabella UNI 2709, sono indicati gli elementi che caratterizzano la filettatura

Whitworth:



FILETTATURA GAS

La sezione del filetto della filettatura gas è, come per la Whitworth, un triangolo isoscele con angolo al vertice

di 55° raccordato sulla cresta e sul fondo. Esistono differenti versioni di questa filettatura, a seconda che la

stessa debba permettere la realizzazione di accoppiamenti a tenuta stagna oppure no, sul filetto. Le filettature

gas trovano un larghissimo impiego per tubazioni, raccordi e accessori analoghi nella costruzione di circuiti

idraulici, pneumatici e oleodinamici.

La tabella seguente che rappresenta un estratto della norma UNI ISO 228, è relativa a filettature per

accoppiamenti non a tenuta stagna sul filetto:



La tabella seguente che rappresenta un estratto della norma UNI ISO 7, è relativa a filettature gas per

accoppiamenti a tenuta stagna sul filetto:



La sezione del filetto della filettatura trapezia è un trapezio isoscele. L’angolo tra i fianchi del filetto è 30°. Questa

filettatura ha sostituito quelle di tipo a profilo quadrato e rettangolare delle quali è più resistente, più precisa e di più

facile costruzione. Le viti con questo tipo di filettatura sono utilizzate principalmente per organi di manovra; la

minore inclinazione dei fianchi del filetto rispetto ad un piano perpendicolare all’asse della filettatura (15° contro i

30° delle metriche a profilo triangolare) fa sì che questa filettatura abbia un rendimento maggiore. E’ unificata dalla

UNI ISO 2901-2904. Sotto, una rappresentazione che riporta gli elementi geometrici del profilo base:

FILETTATURA TRAPEZIA



E’ una filettatura asimmetrica, usata come vite di manovra quando sono in gioco grandi sforzi di direzione e senso

costanti. Nella figura seguente sono indicati gli elementi di questa filettatura:

FILETTATURA A DENTE DI SEGA

Si noti che, per necessità costruttive, il fianco portante della vite che dovrebbe essere normale all’asse, ha invece

un’inclinazione di 3°. Per la notevole diversità dell’inclinazione dei fianchi del profilo, queste filettature funzionano in

un senso come quelle a filetto triangolare (di forza) e nell’altro come quelle a filetto quadro (di manovra). Ciò

permette di usare queste filettature quando si voglia eseguire con poco sforzo lo spostamento in un senso, mentre

si desidera che nell’altro senso non si abbia lo svitamento spontaneo.


Filettature - Esecuzione delle filettature

Le filettature si ottengono mediante

l’asportazione di un truciolo di forma

opportuna eseguita con adatti utensili. La

lavorazione può essere eseguita a

macchina impiegando il tornio o apposite

unità filettatrici come indicato a fianco:

oppure a mano, usando maschi e filiere:



Per la fabbricazione in serie di viti, si

usa anche il metodo di rullatura (vedere

figura a lato), che consiste nell’ottenere i

filetti “rullando” il cilindro da filettare fra due

matrici di forma opportuna ed ottenendo

così i solchi per deformazione plastica.

Qualunque sia il metodo utilizzato,

resta sempre alla fine della filettatura, tanto

nella vite quanto nella madrevite, una parte

di filetto incompleto per una lunghezza

superiore ai due passi circa. Quando per

motivi funzionali non è possibile che ciò

avvenga, è necessario eseguire uno

scarico di lavorazione di dimensioni

opportune prima di filettare il pezzo.



Quando il tratto da filettare termina con

uno spallamento (figura a lato), al tratto di

filetto incompleto bisogna aggiungere una

distanza che impedisca all’utensile di

battere contro lo spallamento stesso:

Alcuni riferimenti a tabelle UNI relative all’argomento:

UNI 5709 - Distanze di spallamento, tratti a filetto incompleto e gole di scarico per

filettature esterne metriche ISO;

UNI 5710 - Tratti a filetto incompleto, gole di scarico, lunghezze utili a filetto

completo e profondità dei fori per filettature interne metriche ISO.


Filettature - Bulloneria

Della bulloneria fanno parte vari elementi filettati, unificati e non, che, mediante l’accoppiamento vite-

madrevite, permettono di realizzare dei collegamenti scomponibili. Nelle pagine seguenti tratteremo di

prigionieri, viti, dadi, bulloni e dei collegamenti che con questi elementi possono essere realizzati.

Collegamento con prigioniero e dado

Il prigioniero è un elemento cilindrico filettato alle

estremità. Una parte, che viene forzata in un foro

filettato, prende il nome di radice, l’altra, destinata a

ricevere un dado prende il nome di gambo.

Il collegamento con prigioniero si effettua tutte le volte

che il materiale del particolare filettato è poco

resistente ad usura e si ritiene si debbano effettuare

frequenti smontaggi. Nella figura a lato un esempio di

questo collegamento:

Nella sequenza delle cinque figure seguenti sono

riportate le varie fasi del collegamento di due

particolari mediante un prigioniero: preparazione dei

fori, montaggio e forzamento del prigioniero, unione

delle due parti. La piastra inferiore viene prima forata

con una punta elicoidale per una conveniente

profondità: Prof.Gerini Gabriele

Filettature - Bulloneria: collegamento a prigioniero

Si procede poi alla filettatura del foro ottenuto,

mediante un maschio. Notare che al fine di non sbattere

con il maschio sul fondo del foro (il maschio si potrebbe

spezzare) la filettatura deve terminare ad una conveniente

distanza dalla fine del foro (tabella UNI 5710):

Il lato radice del prigioniero (riconoscibile perché

normalmente smussato, mentre l’estremità del gambo è a

forma di calotta) viene inserito nel foro e stretto, ad es.,

mediante due dadi avvitati sul gambo e bloccati l’uno

contro l’altro; agendo con una chiave sul dado superiore si

avvita il prigioniero fino a forzarlo nella sua sede:

Tale forzamento avviene perché il filetto incompleto della

radice del prigioniero viene a contatto con il filetto

completo della madrevite deformandolo elasticamente e

deformandosi a sua volta.


Filettature - Bulloneria: collegamento con prigioniero

Ottenuto il forzamento, si tolgono i due dadi:

La piastra superiore, preventivamente forata con una

punta di diametro maggiore di quello del prigioniero, viene

inserita nella sua posizione e si effettua il collegamento

mediante un dado serrato sul gambo. Si fa notare che

nella scelta del prigioniero occorre fare attenzione che la

lunghezza della parte non filettata del prigioniero stesso

sia minore dello spessore della piastra superiore. A lato, la

rappresentazione di un collegamento con prigioniero:

Nell’uso di tale collegamento bisogna fare attenzione al

fatto che la parte di prigioniero sporgente dalla piastra

inferiore può essere un ostacolo allo smontaggio in

quanto la piastra superiore può essere tolta solo

alzandola e non facendola scorrere lateralmente.


Filettature - Bulloneria: collegamento mediante viti

Collegamento mediante viti

La vite è un elemento cilindrico, parzialmente o

totalmente filettato, che può terminare ad una

estremità con una testa di forma appropriata. Una

delle più comuni fra le teste delle viti è quella

esagonale:

Nella figura a lato è rappresentato un esempio di

collegamento di due pezzi mediante una vite a testa

esagonale:


Filettature - Bulloneria: collegamento mediante viti

Le viti, oltre che per collegamenti come quello di

figura precedente possono essere utilizzate anche

come elementi di fermo, come si può vedere a lato in

una delle tantissime applicazioni realizzabili:

- Bulloneria: collegamento mediante bullone

Viene chiamato bullone l’insieme di una vite e di

un dado collegati fra di loro. Nella figura a lato è

rappresentato il collegamento di due piastre mediante

bullone. E’ da notare che entrambi i pezzi da

collegare sono soltanto forati e non filettati; proprio

per questa ragione, questo collegamento è il più

economico di quelli fino ad ora esaminati. L’azione di

compressione delle piastre nell’intorno della zona di

giunzione, azione originata dal serraggio del bullone,

origina una forza di attrito tra le due piastre che evita

lo scorrimento delle piastre stesse in caso di

sollecitazione perpendicolare all’asse del bullone:


Filettature - Dispositivi antisvitamento

In presenza di vibrazioni, i collegamenti realizzati mediante

elementi filettati sono soggetti ad allentarsi se non vengono adottati

dei particolari dispositivi studiati proprio per evitare questo

inconveniente.

La soluzione indicata a lato prevede la foratura trasversale del gambo

della vite e l’utilizzo di un dado con degli intagli nella parte superiore.

Inserendo nel foro una spina elastica oppure una copiglia (come nella

soluzione illustrata), si evita la rotazione del dado e quindi

l’allentamento del collegamento filettato:

Quando le vibrazioni non sono molto forti, un’altra

soluzione consiste nell’utilizzo di rosette elastiche di

acciaio. Le più comunemente utilizzate sono le rosette

Grower (vedere fig. a lato). Essendo elementi unificati,

tutte le caratteristiche geometriche si possono trovare

nelle corrispondenti tabelle UNI 1751 (serie normale) e

UNI 9195 (serie pesante). Quando il materiale dei pezzi

da collegare è sufficientemente duro, le Grower

possono essere sostituite da altre rosette dentellate

sulla circonferenza esterna o su quella interna e

costruite con acciaio per molle.



Un altro metodo molto semplice per realizzare un

dispositivo antisvitamento è quello di sovrapporre al dado

del collegamento, un secondo dado detto controdado. Il

forzamento elastico che si ottiene serrando il controdado sul

dado comporta un aumento delle azioni di attrito tra vite e

madrevite. A lato, un esempio:

Altre soluzioni vengono realizzate utilizzando i cosiddetti dadi e viti

autobloccanti; questi sono muniti, ad un’estremità, di un anello (nel caso

dei dadi) o di un blocchetto (nel caso delle viti) di materiale plastico, che

durante l’avvitamento si deforma ed impedisce quindi l’allentamento.

Nel caso in cui sia previsto l’utilizzo del collegamento filettato in situazioni

con temperature elevate, si trovano anche dadi che al posto dell’inserto in

materiale plastico presentano una lamina di acciaio per molle. Nelle figure

a lato, alcuni esempi di dadi autobloccanti:



Qualora gli spazi a disposizione e la forma del

pezzo lo consentano, è possibile utilizzare anche

piastrine di fermo i cui bordi vengono ripiegati sia

su una faccia del dado che su una superficie

fissa appartenente al pezzo collegato. Nella

pagina sono riportati alcuni esempi di

applicazione delle più comuni piastrine unificate:


Laboratori Tecnologici ed...

Documents

Transcript of Laboratori Tecnologici ed...