Roscas ACME: Dimensões, gráficos e fórmulas

Acme é um perfil de rosca trapezoidal com um ângulo V de 29°, definido na norma ASTM B1.5. É a rosca mais popular utilizada para movimentos lineares transversais (por exemplo, parafusos de avanço e parafusos de potência) devido à sua capacidade de suportar grandes cargas e à facilidade de fabricação. Encontra-se em equipamentos industriais, como máquinas CNC e transportadores, mas também em equipamentos da vida quotidiana, como um macaco, que utilizamos para substituir um pneu furado.

As roscas Acme foram desenvolvidas pela primeira vez no final do século XIX pelo inventor industrial americano William Sellers. Sellers tinha como objetivo criar um design de rosca de parafuso de chumbo que fosse mais forte e mais fácil de fabricar do que o design de rosca quadrada normalmente utilizado na altura. A forma trapezoidal da rosca resultante ficou conhecida como rosca Acme e rapidamente ganhou popularidade na concepção de parafusos de avanço e parafusos de potência.

ACME – Índice

Obtenha facilmente todas as dimensões e tolerâncias com a nossa Calculadora de Roscas Acme

Designação

Sintaxe básica da designação:

• Diâmetro nominal em fração de polegadas
• Passo em TPI
• Séries: G – Geral / C – Centralizada
• Classe: 2, 3 ou 4. Indica a precisão.

Diâmetro:

• O diâmetro pode variar entre 1/4″ e 5″.
• Também é permitido indicar os diâmetros com um valor decimal. Por exemplo, 0,250 (1/4″), 0,4375 (7/16″), etc.

Passo:

• Por padrão, o passo é dado em TPI. Por exemplo, 1/4-20 significa uma rosca com um passo de 20 TPI (1/20=0,05″).
• Nas roscas com múltiplas entradas (ver abaixo), o passo é indicado pela distância. Por exemplo, 1/4-0.05P significa uma rosca com um passo de 0,05″ (o mesmo que 20 TPI).

Série:

• G – Utilização geral.
• C – Centralizado. Esta classe define uma folga mais restrita no diâmetro maior dos parafusos internos e externos que impede o encravamento nos flancos.

Classe:

• A classe é definida por um número entre 2 e 4.
  • 2- Menor precisão.
  • 4 – Maior precisão.

A designação interna e externa é exatamente a mesma. Só pela descrição não é possível saber se o fio é externo ou interno.

Parâmetros adicionais:

• Direção: Por padrão, a rosca é direita. Para uma rosca à esquerda, acrescentar o sufixo -LH.
• Número de entradas: Por padrão, todas as roscas têm uma única entrada. Assim, o avanço é igual ao passo. Para uma rosca de múltiplas entradas, o condutor é também indicado pela letra L. Por exemplo, 1/4 – 0,0625P – 0,1875L-ACME indica uma rosca com 3 entradas ACME de 0,25″. (0.1875/0.0625=3)

Exemplos de designação de roscas Acme

Roscas ACME – Dimensões básicas

As dimensões de base são as dimensões nominais do perfil ACME sem tolerâncias (a série e a classe definem-no – ver abaixo). São baseados na norma ASTM B1.5. As dimensões de base podem ser utilizadas para a conceção. No entanto, para a fabricação e usinagem, é necessário o intervalo admissível de cada dimensão. Estes dados podem ser encontrados na norma ASTM ou na seção Limites e dimensões abaixo. Todas as dimensões básicas são derivadas de fórmulas simples baseadas no diâmetro nominal e no passo da rosca.

Símbolos

Lista de símbolos utilizados nos gráficos e fórmulas de Roscas ACME

Fórmulas

Rosca externa

\( \begin{array}{l} \large d= \text{Diâmetro da designação} \\ \large n = \text{TPI da designação} \\ \large P = \frac{n}{TPI} \\ \large h = \frac{P}{2} \\ \large d _2= d\,-\,h \\ \large d_1 = d\,-\,P \\ \large F = 0.3707 \times P \\ \large 2\times\alpha = 29^{\circ} \\ \large \lambda = \tan^{-1} \left ( \frac{P \times S}{\pi \times d_2} \right ) \end{array} \)

Rosca interna

\( \begin{array}{l} \large D= \text{Diâmetro da designação} \\ \large n = \text{TPI da designação} \\ \large P = \frac{n}{TPI} \\ \large h = \frac{P}{2} \\ \large D _2= D\,-\,h \\ \large D_1 = D\,-\,P \\ \large F = 0.3707 \times P \\ \large 2\times\alpha = 29^{\circ} \\ \large \lambda = \tan^{-1} \left ( \frac{P \times S}{\pi \times D_2} \right ) \end{array} \)

Tabela de dimensões

Clique no link da rosca para obter os dados completos da rosca para todas as classes em unidades métrica e polegadas
* Clique ícone para mostrar Colunas adicionais.

(*) Todas as dimensões estão em polegadas

Roscas ACME – Limites de dimensões

Para fabricar ou medir uma rosca, é necessário conhecer os valores máximos e mínimos admissíveis das dimensões de base. Estes valores são calculados de acordo com a série e a classe da rosca(veja abaixo).

Definição dos termos:

• Folga (desvio): A distância mínima permitida entre o perfil básico e o perfil real.
• Tolerância: A largura do campo de tolerância de um diâmetro no perfil de rosca atual. (Passo, diâmetros maior e menor)

• Uma pequena folga significa que a montagem de uma rosca macho e fêmea será mais difícil, mas após a montagem, haverá menos liberdade de movimento.
• Uma folga grande significa que a montagem de uma rosca macho e fêmea será mais fácil, mas após a montagem, haverá mais liberdade de movimento.
• O tamanho da folga não influencia a dificuldade de produção ou o preço de uma rosca.
• Uma tolerância ampla é mais fácil e mais barata de produzir, mas produz uma maior dispersão entre as roscas.
• Uma tolerância estreita é difícil de produzir e mais cara, porém produz uma menor dispersão entre as roscas.

Séries & Classes

As roscas ACME estão divididas em 3 séries:

• G (General Purpose) – The most commonly used Acme threads.
  • A cunha pode ocorrer sob cargas; por isso, é recomendada para aplicações em que o parafuso e a porca são suportados individualmente.
  • Tem 3 classes de precisão: 2G, 3G e 4G.
• C (Centralized) – Tighter clearance between the internal and external threads. That prevents wedging on the flanks.
  • Mais adequado para aplicações com maior carga.
  • Partilha as dimensões básicas exatas da série C. A diferença reside apenas nas tolerâncias.
  • Tem 3 classes de precisão 2C, 3C e 4C.
• Stub – Compact threads with a 43% shorter stub height than standard Acme.
  • Perfil de rosca curto e truncado, adequado para aplicações com espaço limitado.
  • Ao contrário das séries G e C, só tem uma única classe de precisão.
  • São definidos num documento ASTM separado, com o número B1.8.

As séries G e C têm 3 classes de preços:

• 2G/2C – Menos exato e mais utilizado.
• 3G/3C – Precisão média.
• 4G/4C – Precisão mais elevada, recomendada para reduzir a folga.

Cálculo dos Limites

A norma ASTM B1.5 define a forma de calcular a tolerância dos seguintes parâmetros:

• Diâmetro maior (d / D)
• Diâmetro menor (d₁ / D₁)
• Diâmetro do passo (d₂ / D₂)
• Pitch & Lead (P / L)
• Ângulos entre flancos (α)

As fórmulas abaixo não são válidas para os seguintes casos:

• Centraliza a série Acme.
• Comprimentos de engate superiores ao dobro do diâmetro principal.
• Roscas com múltiplas entradas.
• Valores TPI que não são um de 2-6, 8, 10, 12, 14 ou 16.
• Diâmetros nominais que não sejam de 1/4, 5/16, 3/8, 7/16, 1/2, 3/4, 7/8, 1, 1-1/8, 1-1/4, 1-3/8, 1-1/2, 1-3/4, 2, 2-1/2, 2-3/4, 3, 3-1/2, 4, 4-1/2 ou 5 polegadas.

Para estes casos, leia as letras pequenas na ASTM B1.5 ou utilize a nossaCalculadora de roscas Acme que trata de todos os casos!

Antes de calcular os limites, é necessário obter os seguintes dados:

• Tolerância para diâmetros maiores e menores (el): Igual a 0,002 para passos de 10 TPI ou mais grossos. Para passos mais finos, utilizar 0,001.
• Tolerância para diâmetros de passo (es): Deve ser obtida da ASM B1.5 (tabela 9). Não pode ser calculado por uma fórmula. Pode obtê-lo a partir da norma ou utilizar a nossa calculadora abaixo.

• Tolerância do diâmetro do passo (T_D2): Deve ser obtida da ASM B1.5 (tabelas 5-7) ou calculada com a fórmula abaixo.

• Tolerância do diâmetro maior (T_d):É igual ao TPI dividido por 20. (Mas se for inferior a 0,005, deve ser utilizado 0,005).

Após a obtenção dos dados acima referidos, pode proceder às seguintes fórmulas para calcular os limites. As fórmulas abaixo são válidas para todos os casos (incluindo a limitação acima referida).

Fórmulas para os limites da Rosca Acme externa

\( \begin{array}{l} \large d_{max} = d_{nom} \\\ \large d_{min} = d_{max}\,-\,T_d \\ \large d_{2\,max} = d_{2\,nom}\,-\,es \\ \large d_{2\,min} = d_{2\,max}\,-\,T_{d2} \\ \large d_{1\,max} = d_{1\,nom}\,-\,el \\ \large d_{1\,min} = d_{1\,max}\,-\,1.5 \times T_{d2} \end{array} \)

Fórmulas para os limites de uma rosca Acme interna

\( \begin{array}{l} \large D_{min} = D_{nom}\,+\,el \\ \large D_{max} = D_{min}\,+\,el \\ \large D_{2\,min} = D_{2\,nom} \\ \large D_{2\,max} = D_{2\,min}\,+\,T_{d2} \\ \large D_{1\,min} = D_{1\,nom} \\ \large D_{1\,max} = D_{1\,min}\,+\,T_{d} \end{array} \)

Roscas ACME especiais

Devido à natureza dos seus casos de utilização e à lista limitada de configurações padrão, são normalmente utilizadas roscas Acme especiais.

O que é considerado uma rosca Acme especial?

• Uma combinação de Diâmetro-Passo que não aparece nesta lista.
• Roscas de múltiplas entradas.
• Um comprimento de engate superior ao dobro do diâmetro maior.

ACalculadora de Roscas Acme também lida com roscas especiais!

Combinações de diâmetro e passo

A lista padrão de roscas Acme na ASTM B1.5 tem apenas uma opção de passo por diâmetro. No entanto, “jogar” com o passo é uma consideração de conceção importante, uma vez que nos permite aumentar a velocidade transversal utilizando um passo mais grosseiro ou aumentar a precisão escolhendo um mais fino. Quando se opta por uma rosca especial, a norma ASTM B1.5 fornece a cada passo os diâmetros mínimo e máximo permitidos.

Combinações premissíveis de diâmetro e inclinação

• Para uma rosca com um valor de passo intermédio, utilizar os diâmetros indicados para o passo mais grosso seguinte no gráfico.
• Para obter as dimensões de uma rosca deste tipo, siga as fórmulas fornecidas acima ou o nosso Calculadora de Roscas Acmeque sabe como lidar com qualquer combinação de diâmetro e passo.

Roscas com múltiplas entradas

As Roscas Acme de múltiplas entradas são populares porque podem aumentar a velocidade transversal em múltiplos de 2, 3, 4 ou mais.

As dimensões indicadas na norma são válidas apenas para roscas de entrada única. Utilize o procedimento abaixo para ajustar os limites de acordo com o número de entradas.

• As roscas externas (parafusos) não são afetadas. Devem ser utilizados os dados para as roscas de entrada única.
• Para as roscas interiores (porcas), a tolerância para os diâmetros maior, menor e de passo é aumentada (relativamente a uma rosca de entrada simples equivalente) em K x es. K depende do número de entradas: para 2 entradas k=0,5, 3 entradas k=0,75 e para 4 entradas ou mais, k=1.
• A nossa Calculadora de Roscas Acmetambém lida com roscas de múltiplas entradas!

Duração do engate

Aumentar o comprimento do engate significa utilizar uma porca mais comprida que pode suportar forças mais elevadas. Os dados indicados na norma ASTM B1.5 e as fórmulas acima indicadas são válidos para comprimentos de engate até ao dobro do diâmetro maior. A tolerância do diâmetro do passo (es) deve ser aumentada em 0.1 x es x (LE - 2 x d) quando LE>2XD. A nossa Calculadora de Rosca Acmetambém trata de todos os comprimentos de engate.