Guida Completa alla Filettatura: Tipi, Standard e Metodi di Lavorazione

Fare una filettatura vuol dire creare una sagoma, in un foro o su un perno, in grado di combaciare con un corrispettivo meccanico che ha lo stesso disegno inciso sulla superficie. Per unire due parti metalliche in modo robusto e stabile, ma con la possibilità di smontarle, si devono utilizzare uno o più elementi filettati come viti, bulloni o dadi. Prendi come esempio dado e perno: si uniscono e ti permettono di creare un serraggio solido grazie al meccanismo della filettatura.

Ciò avviene nel momento in cui avviti: unisci quello che in gergo si definiscono maschio e femmina, con un movimento (nella maggior parte dei casi) orario crei una forza per chiudere i due elementi. Con quello antiorario invece sviti. Le filettature sono fondamentali per molti sistemi di fissaggio e connessione, poiché dalle semplici viti e bulloni ai macchinari complessi, convertono il movimento rotatorio in movimento lineare o forza. Il loro design facilita le operazioni di fissaggio, regolazione o trasmissione convertendo il movimento rotatorio in movimento lineare.

Fondamenti della Filettatura

Una filettatura è costituita da motivi in rilievo continui lavorati a spirale lungo superfici cilindriche o coniche, utilizzati principalmente per collegare e fissare le parti.

Terminologia Chiave

• Passo: la distanza tra due picchi di filettatura adiacenti, che indica la spaziatura tra le filettature. È anche la distanza percorsa assialmente da una vite in un giro completo.
• Angolo di attacco (angolo d'elica): dipende dal diametro e dal passo del filetto. Questa misura può essere rappresentata da un triangolo che viene "srotolato" dal componente.
• Altezza del filetto: espressa in percentuale, è il rapporto tra altezza effettiva e altezza massima del filetto interno.

Tipi di Filettature per Posizione e Struttura

I thread hanno molti tipi nell'ingegneria e nella produzione, distinguendosi principalmente per la loro posizione e configurazione:

• Filettature Esterne: solitamente situate all'esterno degli elementi di fissaggio come viti e bulloni, rappresentano la parte circondata da filettature esterne.
• Filettature Interne: situate in dadi o altri fori, sono progettate per adattarsi alle filettature esterne. Le filettature interne di un dado sono interne.

In base alla struttura dell'elica, le filettature possono essere:

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• Filettatura a Riga Singola: è il tipo di filettatura più comune, caratterizzata da una sola scanalatura a spirale.
• Filettatura a Doppia Riga: presenta due scanalature a spirale, in grado di fornire un movimento lineare più significativo con lo stesso numero di rotazioni, ed è spesso utilizzata nei sistemi di trasmissione.

Direzione della Filettatura

La direzione del filetto si riferisce all’orientamento dell’elica del filetto mentre si avvolge attorno al corpo cilindrico di una vite, bullone o dado.

• Destrorsa (Direzione normale): la maggior parte delle viti e dei dadi hanno una filettatura destrorsa, che ruota verso destra quando vengono serrati. Se tieni un bullone o una vite con filettatura destra e lo ruoti in senso orario (la stessa direzione delle lancette di un orologio), noterai che si muove lontano da te.
• Sinistrorsa (Direzione inversa): questo tipo di filettatura ruota verso sinistra quando viene serrata e viene solitamente utilizzata per scopi specifici, come impedire l'allentamento delle viti. Se tieni in mano una vite o un bullone con filettatura sinistra e lo giri in senso orario, si avvicinerà a te.

Nell’industria della lavorazione CNC, la precisione è fondamentale. Nell’industria della pietra, le frese a ponte CNC, come quelle di Donatoni o Noat, utilizzano spesso filettature sinistre perché il mandrino utilizzato per gli utensili CNC è lo stesso dove è montato il disco. Identificare la direzione del filetto è fondamentale per qualsiasi professionista dell’industria CNC. Con questa conoscenza, puoi assicurarti di utilizzare le tue macchine CNC e altre attrezzature in modo corretto e sicuro.

Standard e Classificazione delle Filettature

Per assicurare che le due metà (interna ed esterna) di un giunto filettato si accoppino perfettamente, in modo da realizzare una connessione in grado di sostenere un determinato carico, le filettature devono mantenere certi standard. Per le forme di filetto più comuni, sono stati stabiliti degli standard internazionali.

Principali Sistemi di Filettatura

Esistono, sostanzialmente, due tipi di filettatura: il sistema metrico che misura passi e diametri in millimetri e quello Whitworth che usa invece le frazioni di pollice.

• Filettature Metriche ISO: in genere viene usata quasi esclusivamente la prima in cui i dadi e le viti vengono indicati con una M seguita da un numero che definisce il diametro nominale: una vite M6 ha quindi un diametro nominale di 6 millimetri. La cresta è piatta e la radice ha forma arrotondata, con un angolo di filettatura di 60 gradi, contrassegnato come M.
• Filettature Whitworth: le filettature Whitworth sono ormai obsolete ma le filettature gas Whitworth sono un riconosciuto standard internazionale. Nel sistema Whitworth, la filettatura viene definita dal valore del diametro esterno misurato in pollici e frazioni di pollice, fatto seguire dalla sigla W.
• Filettature in Pollici ISO (UNC, UNF, UNEF, UN): il sistema UN prevede tre classi di tolleranza, che vanno da 1 (passo grosso) a 3 (passo fine). Sia la cresta che la radice sono piatte, offrendo una maggiore resistenza. Anche l'angolo della filettatura è di 60 gradi, indicato dal numero di fili per pollice. Questo si riferisce ai fili imperiali.
• Filettatura NPT: NPT è una filettatura per tubi conica di 60-grado standard statunitense. Questa filettatura è progettata per prevenire perdite ed è comunemente utilizzata per collegare raccordi per gas o liquidi.

Forme di Filettatura Speciali

• Filettature con cresta e radice appuntite: riducono la robustezza della connessione.
• Filettatura quadra: ha un'elevata efficienza di trasmissione ma non può essere regolata con un dado dopo l'usura.
• Filettatura Acme (trapezoidale): conosciuta anche come filettatura Acme, ha un'efficienza leggermente inferiore rispetto alle filettature quadre ma può essere regolata dopo l'usura. L'angolo della filettatura metrica è di 30 gradi, mentre l'angolo imperiale è di 29 gradi.
• Filettatura a dente di sega: questo tipo ha la massima efficienza di trasmissione ma è difficile da produrre ed è costoso.

Tolleranze e Classi

La designazione completa della filettatura è costituita dai valori relativi a forma del filetto e tolleranza.

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La posizione di tolleranza identifica lo scostamento fondamentale ed è indicata da una lettera maiuscola per le filettature interne e da una lettera minuscola per le filettature esterne. Le classi di tolleranza sono il risultato della combinazione tra grado di precisione e posizione di tolleranza. Gli standard forniscono i valori delle classi di tolleranza per i vari sistemi di filettatura.

Per le designazioni delle filettature gas Whitworth, le posizioni di tolleranza sono:

• Stretta: A (filettature esterne), una sola classe per le filettature interne.
• Larga: B (filettature interne), una sola classe per le filettature interne.

Queste filettature sono divise in 2 gruppi: Giunti a tenuta di pressione non sul filetto (ISO 228/1) e Giunti a tenuta di pressione sul filetto (ISO 7/1).

Come Realizzare una Filettatura

Per realizzare una filettatura sono necessari strumenti e tecnica. Il lavoro è facile, ma va svolto con una certa accuratezza e precisione. Nella sezione, sono riportate le formule e le definizioni per le operazioni di filettatura e i metodi di calcolo di velocità di taglio, velocità di avanzamento o altri parametri per tornitura dei filetti, fresatura dei filetti o maschiatura. Per un calcolo di base delle dimensioni del foro, si possono utilizzare le seguenti formule.

Strumenti Principali

Di solito, gli attrezzi per realizzare filettature di fori e perni si trovano in kit assortiti che offrono tutti i pezzi necessari all'opera.

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• Maschi: si presentano come una sorta di perno con un profilo caratterizzato da lame differenti che servono a realizzare la filettatura nei fori. Le lame servono a tagliare il metallo utilizzando stadi e passaggi differenti.
• Filiere: per creare filettature esterne su tondini.
• Giramaschi/Girafiliere: per azionare i maschi e le filiere.
• Punta da trapano: per creare il foro preliminare, se necessario.

Filettatura di un Foro (Interna)

Iniziamo dal primo lavoro utile, la filettatura di un foro:

1. Se il foro non esiste, puoi realizzarlo con punta adeguata e trapano.
2. Detto questo, devi scegliere il trittico di maschi per filettare: ogni opera ha bisogno di tre passaggi. Il primo è quello dello sbozzatore, il maschio che apre la strada e inizia a creare il profilo.
3. Una volta inserito il giramaschi, mantieni l'attrezzo perfettamente verticale e perpendicolare al foro: è importante per avere un lavoro di qualità.
4. Ogni due giri avanti ne fai mezzo indietro per rompere i trucioli.
5. È fondamentale lubrificare adeguatamente l'operazione.

Filettatura di un Perno o Vite (Esterna)

Il processo inverso permette di realizzare una filettatura su un pezzo di metallo cilindrico che vuoi trasformare in perno o vite, o in un prigioniero.

1. Prima, conviene limare leggermente il bordo del tondino per semplificare l'aggancio della filiera.
2. Devi utilizzare una filiera femmina adeguata e iniziare a ruotare.
3. Il meccanismo è simile: due giri avanti, mezzo dietro e lubrificazione dell'operazione.

Determinare le Caratteristiche di una Filettatura Esistente

La filettatura viene spesso determinata per trovare la vite o il dado giusto. Tuttavia, è anche necessario conoscere le dimensioni della filettatura per poterla riprodurre. Si noti che i valori di una filettatura imperiale e metrica possono essere molto vicini tra loro e può essere difficile distinguerli chiaramente.

Strumenti Necessari

Per determinare una filettatura sono necessari i seguenti strumenti:

• Calibro a corsoio.
• Calibro per filettature (metrico/pollici) o pettine per filetti.
• Tabella tecnica delle filettature (a volte si trova sul retro dei calibri).

Guida Passo-Passo per la Determinazione

1. Determinare se è metrica o imperiale.
2. Determinare il diametro della filettatura: Per sapere se la filettatura è conica o parallela, misurare il diametro esterno del pezzo in due punti con un calibro a corsoio, preferibilmente all'inizio e alla fine della filettatura. Se i due valori sono identici, si tratta di una filettatura parallela. Nel nostro esempio, entrambi i valori sono uguali e abbiamo un diametro esterno di 9,84 mm.
3. Confrontare il valore con la tabella delle filettature: Quindi, cercare il valore determinato e il passo associato nella tabella delle filettature. Nel nostro esempio, si tratta di una filettatura metrica standard M10.
4. Misurare il passo della filettatura: Per verificare se il passo della filettatura corrisponde a quello specificato nella tabella, è meglio determinare il passo della filettatura con un calibro per filettature (pettine per filetti). Per determinare il passo del filetto, posizionare il pettine per filetti in verticale sul filetto e tenerlo contro una fonte luminosa. Scegli la lama giusta dal manometro. Allinealo con le creste e gli avvallamenti della filettatura. Far scorrere il calibro finché non si trova la lama che si adatta perfettamente alle filettature. Se è visibile una leggera fessura, provare la dima di filo successiva più grande o più piccola fino a quando non è più visibile alcuna fessura tra il pettine del calibro e il filo. A questo punto è possibile leggere il passo del filo sul foglio. Nel nostro esempio, abbiamo misurato un passo di 1,5 mm. Il passo corrisponde quindi al valore della tabella ed è una filettatura standard.

Suggerimenti per la Misurazione del Passo (Senza Calibro per Filettature)

Se non si dispone di un calibro per filettature, è possibile controllare il passo della filettatura utilizzando solo un calibro a corsoio. A tal fine:

1. Moltiplicare il valore del passo letto nella tabella per "4", ad esempio. Con un passo di 1,5 mm, si ottiene un valore di 6 mm.
2. Impostate quindi questo valore sul calibro a corsoio e misurate su quattro punte di filettatura.
3. Se il valore è corretto (in questo caso 6 mm), il passo della filettatura corrisponde a quello della tabella.

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