1 – INTRODUÇÃO

As peças roscadas são consideradas uma das peças mais importantes na indústria. Sua utilização é muito antiga, muito antes de os romanos já se era utilizada a rosca como meio de amplificação de força. Entretanto, foram os romanos que fizeram grandes avanços na fabricação de roscas, soldando um fio de arame a um eixo.

No início do século XIX, com o advento da revolução industrial do século XVIII, surge a necessidade de criar um tipo de rosca que satisfaria a demanda e como consequência um possível intercambiabilidade. Assim surgem os sistemas Whitworth na Inglaterra, Sellers nos EUA e Lowenherz.

No final do século XIX é quando se vê a necessidade de adotar um sistema entre os países que tinham aderido ao sistema métrico, aparecendo a rosca do sistema internacional, designada ROSCA MÉTRICA.

Em 1934 a International Standard Association (ISA) estabelece uma série de diâmetros (Ø) e passos (P) correspondentes à rosca métrica e posteriormente em 1939 surge um projeto de tolerâncias para a mesma. Posterior a 2ª Guerra Mundial foi observado que aconteceram gastos desnecessários por parte dos aliados. Esses gastos foi uma consequência da falta da unificação dos sistemas de roscas. Com isso, foi estudada a possibilidade de obtenção de uma solução para essa falta de unificação, sendo possível em 1948 fixar o perfil com 60° ao invés de 55º. O perfil de 55º era utilizado pelos EUA, Inglaterra e Canadá que possuem seu sistema em polegadas e formaram o perfil Unified Screw Thread ou simplesmente perfil unificado como é conhecido atualmente.

O perfil de 60° é mais resistente aos esforços de fadiga e mais econômico que o antigo perfil ISA. O Comitê de Roscas ISO/TC-1 o adotou como novo perfil do Sistema Métrico em 1952.

Os problemas nos dias de hoje continuam, pois não há uma unificação internacional. Embora, os perfis sejam os mesmos, porém suas medidas são completamente diferentes, sendo um em polegadas e o outro em mm.

Já o sistema whitworth pode-se dizer que é praticamente utilizado, salvo raras exceções, em tubulações, originando a Rosca Gás.

1.1 – NOMENCLATURA E SUAS DEFINIÇÕES
Rosca é uma helicoidal gerada sobre um cilindro ou cone, podendo ser interna ou externa. A rosca é formada por um ou mais filetes em forma de hélice. Podemos definir a hélice como sendo uma curva descrita num cilindro através de um ponto animado de dois movimentos uniformes:
movimento de rotação em torno do eixo do cilindro; e
movimento de translação paralelo ao eixo do cilindro.
Podemos resumir as propriedades de uma rosca da seguinte maneira:
a qualquer instante as distâncias percorridas em rotação e translação são proporcionais;
duas roscas tendo os mesmos avanços, sentido de giro e diâmetro podem coincidir e correr uma sobre a outra girando no cilindro gerador. 

Rosca externa – é a rosca apresentada sobre a superfície externa de um corpo de revolução, podendo ser cilíndrico ou cônico;
Rosca interna – é a rosca apresentada sobre a superfície interna de um corpo de revolução, podendo ser cilíndrico ou cônico;

Rosca simples – é a rosca em que seu avanço é igual ao passo;

Figura 3: Rosca simples
Rosca múltipla – é a rosca em que seu avanço é igual a um múltiplo do passo;

Figura 4: Rosca múltipla

Rosca direita – é a rosca que penetra girando para a direita;

Figura 5: Rosca direita
Rosca esquerda – é a rosca que penetra girando para a esquerda;

Figura 6: Rosca esquerda

Eixo da rosca – é o eixo do corpo de revolução onde se produz a rosca;
Núcleo – é o cilindro ou cone onde se “enrola” a rosca;
Polígono básico – é o polígono que serve de base para a formação do perfil da rosca, sendo o triângulo o mais utilizado;
Perfil teórico – é determinado por intermédio de normas para cada tipo de rosca;
Perfil efetivo – é o perfil obtido na peça depois de acabada;
Flancos – são as superfícies que unem a crista e a raiz ou ainda são as superfícies laterais que formam o perfil;
Flanco direito – é a superfície que limita o perfil pela direita, quando visto com a crista mais alta que o vale, estando a cabeça do parafuso à direita;
Flanco esquerdo – é a superfície que limita o perfil pela esquerda, quando visto com a crista mais alta que o vale, estando a cabeça do parafuso à esquerda;
Crista – é a parte proeminente de uma rosca, tanto interna como externa;
Vale ou raiz – é o fundo do sulco entre dois flancos de uma rosca, tanto interna como externa;
Vértice da crista – é o vértice exterior do triângulo básico, obtido pelo prolongamento dos flancos;
Vértice do vale ou raiz – é o vértice interior do triângulo básico, obtido pelo prolongamento dos flancos.

Figura 7: Flancos direito e esquerdo, crista, vale e vértices da crista e do vale
1.2 ELEMENTOS DE UMA ROSCA
Suas características fundamentais são:
Diâmetro maior (d, D) – é o diâmetro de um cilindro coaxial imaginário que toca a crista de uma rosca externa ou a raiz de uma rosca interna. O diâmetro externo serve ainda como identificação ou nomenclatura da rosca;
Diâmetro interno (d₁, D₁) ou diâmetro de núcleo – é o diâmetro de um cilindro que tangencia a raiz de uma rosca interna;
Diâmetro de flancos (d₂, D₂) – (também chamado de Diâmetro Efetivo) de uma rosca cilíndrica é o diâmetro de um cilindro coaxial imaginário o qual intercepta a superfície da rosca de tal forma que a distância em uma geratriz do cilindro, entre os pontos onde esta encontra os flancos opostos do vão da rosca é igual à metade do passo da rosca. Podendo ser entendido como a distância perpendicular ao eixo entre flancos homólogos ou um cilindro que tem por raio a distância do eixo ao ponto médio da altura do triângulo básico;
Ângulo da rosca (α) – é o ângulo formado por dois flancos;
Passo (P) – é uma distância, medida paralelamente ao seu eixo, entre pontos correspondentes em perfis de filetes adjacentes, no mesmo plano axial;

Figura 8: Altura da rosca externa, filetes, sulco, flanco, raiz, P, α, crista, ângulo do flanco, ângulo do filete

Figura 8:  Altura da rosca externa, filetes, sulco, flanco, raiz, P, α, crista, ângulo do flanco, ângulo do filete

Ângulo de flancos (α₁ e α₂) ou ângulo do filete – é o ângulo entre os flancos, medido num plano axial. Nos perfis simétricos, o ângulo do flanco é o semiângulo da rosca;
Ângulo do flanco direito (α₁) – é o ângulo que forma o flanco direito com a perpendicular ao eixo;
Ângulo do flanco esquerdo (α₂) – é o ângulo que forma o flanco esquerdo com a perpendicular ao eixo;

Figura 9: α, α₁ e α₂
1.3 CARACTERÍSTICAS SECUNDÁRIAS DE UMA ROSCA EXTERNA
Suas características secundárias são:
Ângulo da hélice (β) – por ser uma rosca helicoidal, o ângulo que forma a mesma com uma perpendicular ao eixo;

Figura 10: β
Esse ângulo da hélice é bastante interessante do ponto de vista metrológico, pois é o ângulo que deve inclinar-se, nesse caso, o cabeçote dos microscópios para se obter uma imagem perfeita dos dois flancos.
Avanço – é o percorrido paralelo ao eixo que se obtém ao girar a rosca de uma volta. Quando a rosca é simples o avanço é igual ao passo, mas quando a rosca é múltipla o avanço é igual ao passo multiplicando (vezes) o número de entrada.
1.4 TIPOS DE ROSCAS
Podemos classificar as roscas de quatro maneiras:
1.4.1 Pela forma do perfil

Figura 10 a: Triangular
triangulares (de diferentes ângulos) – parafusos e porcas de fixação na união de peças. (ex.: fixação das rodas do veículo);

Figura 10 b: Quadrada
quadradas e retangulares – parafusos que sofrem grandes esforços e choques. (ex.: prensas e morsas);

Figura 10 c: Trapezoidal
trapezoidais (de diferentes ângulos) – parafusos que transmitem movimento suave e uniforme. (ex.: fusos de máquinas);

Figura 10 d: Redonda ou Edson
redonda – parafusos de grandes diâmetros (Ø) sujeitos a grandes esforços. (ex.: equipamentos ferroviários);

Figura 10 e: Dente de serra
dente de serra – parafusos que exercem grande esforço num só sentido. (ex.: macacos de catraca).

Figura 10 f: Forma dos perfis
1.4.2 Pelo sentido da hélice

Figura 10 g: Rosca externa e interna direita

Figura 10 h: Rosca externa e interna esquerda

Figura 11: Rosca esquerda e direita
Pelo número de hélices independentes e paralelas

Figura 12: Roscas uma, duas e quatro entradas
Rosca simples de uma entrada; e
Rosca múltipla de duas ou mais entradas.
Pela localização da rosca na peça

Figura 12 a: Rosca métrica externa e interna
Roscas externas (parafusos e fusos);
Roscas internas (porcas).
Pelo espaçamento de seus passos

Figura 13: Rosca externa grossa e fina
Rosca grossa; e
Rosca fina.
Nem sempre os parafusos usados nas máquinas são padronizados, ou seja, não são normalizados, e, muitas vezes, não se encontra o tipo de parafuso desejado no comércio.
Se faz necessário que a indústria construa seus próprios parafusos. Para isso é preciso pôr em prática alguns conhecimentos, como saber identificar o tipo de rosca do parafuso e calcular suas dimensões.
Considerando a importância desse conhecimento, será apresentado uma série de informações sobre cálculo de roscas triangulares de parafusos comumente utilizados na fixação de componentes mecânicos.
Os cálculos de roscas a seguir apresentados são referentes aos seguintes tipos de roscas: triangular métrica normal, rosca métrica fina e rosca whitworth normal (BSW – british standard whitworth – padrão britânico para roscas normais) e fina (BSF – british standard fine – padrão britânico para roscas finas)
2 – ROSCA MÉTRICA
O polígono que serve de base para determinação do perfil da rosca métrica é a de um triângulo equilátero. O primeiro perfil de rosca métrica (Sistema Internacional – SI) foi aprovado em Zurich 10 1898, basicamente é igual ao perfil atual, esse foi modificado no valor do raio de arredondamento do vale, que ao ser maior, melhorou sua resistência aos choques e solicitações repetitivas de esforços, facilitando por sua vez seu processo de fabricação, tornando-o mais econômico.
2.1 – DIMENSÕES BÁSICAS DE UMA ROSCA MÉTRICA

Figura 14: Dimensões básicas de uma rosca métrica
D – Diâmetro maior básico da rosca interna (Diâmetro nominal);
d – diâmetro maior básico da rosca externa (diâmetro nominal);
D₂ – Diâmetro de flancos da rosca interna;
d₂ – diâmetro de flancos da rosca externa;
D₁ – Diâmetro menor básico da rosca interna;
d₁ – diâmetro menor básico da rosca externa;
t – Altura do triângulo fundamental; e
P – Passo.
Em todo o sistema de roscas, se toma como base de cálculo o diâmetro, previamente estabelecido o diâmetro maior básico da rosca externa (d) e o passo (P).