¿Qué es el mecanizado de roscas?
El mecanizado de roscas es uno de los procesos sustractivos más importantes utilizados para cortar roscas externas e internas de diferentes tamaños. Esta técnica utiliza el movimiento giratorio de una herramienta de la manera más delicada. La herramienta se gradúa para producir las roscas requeridas en cilindros o conos. Pueden iniciarse en piezas externas como tornillos o pueden iniciarse internamente dentro de tuercas.
Las roscas se utilizan sobre todo para acoplar piezas. Ayudan a hacer uniones fuertes y compactas en varias piezas. Es similar a cómo se cierra el tapón de una botella de agua. Este acoplamiento permite transmitir el movimiento. Proporciona ventajas mecánicas y transforma el movimiento de rotación en movimiento rectilíneo. Es lo que ocurre con los husillos y los tornillos prisioneros. Las roscas son vitales para fabricar piezas que deben unirse. También son fundamentales para fabricar piezas que necesitan moverse.
Parámetros principales de la rosca
Dimensiones clave del mecanizado de roscas
Diámetros mayor y menor: El diámetro mayor es el diámetro más grande de una rosca exterior. El diámetro menor es el diámetro más pequeño de una rosca interna, también conocido como diámetro básico. Ambos tamaños son cruciales. Definen la geometría fundamental de la rosca y son vitales para engranar con otros componentes.
Diámetro de paso: El diámetro mayor es el mayor de los tres. El diámetro menor es el más pequeño. Se utiliza para engranar roscas. El diámetro de paso se sitúa entre el mayor y el menor. Es el diámetro en el que la anchura a través de las roscas y el espacio entre roscas son iguales.
Parámetros geométricos de los hilos
Pitch: El paso es la distancia entre los puntos de dos roscas adyacentes. Se mide en una dirección paralela al eje del tornillo. Determina el grado de apriete o separación de las roscas, lo que a su vez define cómo se entrelazan las roscas.
Ángulo de hélice: El ángulo de hélice es el ángulo entre la hélice de la rosca y el eje de la rosca del tornillo. Para roscas rectas, es la dirección en la que la rosca gira alrededor del cilindro o cono.
Ángulo de la rosca: El ángulo de la rosca, que puede estar indicado para el tipo de rosca, es el ángulo entre los dos flancos de la rosca. De todos los ángulos, éste es crucial para definir el potencial de carga y el rendimiento de la rosca.
Características físicas de los hilos
Raíz: La raíz es el comienzo del hilo, que define la estructura del hilo de abajo hacia arriba. Determina la resistencia y durabilidad necesarias del propio hilo.
Cresta: La cresta es la parte final de la rosca y es muy importante para garantizar un ajuste correcto del elemento dentro del conjunto. Suele recibir la mayor atención durante la fase de acabado para garantizar una alta precisión.
Flanco: Los flancos son las superficies laterales de la rosca que unen la cresta y la raíz. Afectan en gran medida al perfil de la rosca y determinan la capacidad de la rosca para encajar y realizar un sellado.
Tipos de roscas de mecanizado
Según las normas de roscas unificadas, se clasifica en dos tipos principales de roscas. Éstas se rigen por la Norma Unificada de Roscas: Hay dos tipos de UNF y UNC que son Unified Fine y Unified Coarse. Estas normas fueron publicadas por la ASME. Definen las geometrías de las roscas para el mecanizado. Estas normas ayudan a diferenciar entre los pasos de rosca más finos y más gruesos. Son para diferentes piezas mecánicas.
Roscas internas
También se denominan roscas hembra. Se mecanizan en forma cóncava. Para ello se utilizan herramientas de roscado de un solo labio o los tradicionales capuchones de roscado que se colocan en las cabezas de las roscas. Estas roscas son muy esenciales para las aplicaciones en las que se necesitan tornillos. Se fabrican con machos de roscar manuales o mecánicos. Hay roscas internas en los componentes. Hay que estar muy cerca, como en los coches y los aviones.
Roscas exteriores
También conocidas como roscas macho, las roscas exteriores se enroscan en la periferia exterior de tornillos, pernos y espárragos. Las roscas exteriores se realizan principalmente con un torno o una terraja redonda. El troquel se fija a una terraja fija. Depende de la pieza y del grado de roscado necesario para la aplicación. Las roscas que se encuentran en la superficie externa del tornillo son cruciales en el proceso de fijación. Están destinadas a enroscarse en roscas internas para mantener las piezas bien unidas.
El mecanizado de roscas emplea muchas herramientas. Por ejemplo, los machos se utilizan para crear roscas internas, mientras que una matriz crea roscas externas. La selección de la herramienta viene determinada por el tipo de rosca y el material utilizado en la pieza. Esto permite obtener roscas correctas y el ajuste adecuado en el montaje.
¿Cómo cortar una rosca de mecanizado?
En primer lugar, debe reunir el equipo necesario. Para realizar roscas internas se requieren medidas de seguridad, como gafas protectoras. También necesita un taladro de caja y columna para los machos de roscar a máquina. Necesita una llave de macho que se ajuste para los machos de roscar manuales. Necesita un macho de roscar interior, una broca espiral y un avellanador de 90 grados. Reúna una lima, una terraja, un destornillador de punta plana, una terraja redonda, un tornillo de banco para sujetar la pieza de trabajo y un spray de corte para roscas exteriores.
Pasos para cortar roscas internas
- Decida el tamaño necesario del orificio en el que se cortará el hilo.
- Para obtener el diámetro del orificio central, al diámetro del macho hay que restarle el paso de rosca.
- Golpee en el centro con fuerza y luego haga un agujero piloto con la broca espiral.
- Forme un chaflán en el orificio del núcleo con un avellanado de 90 grados.
- Enrosque el macho de roscar girándolo en el sentido de las agujas del reloj en el orificio utilizando la llave de macho de roscar para cortar la rosca.
Pasos del corte de roscas exteriores:
- Los bordes de la varilla redonda deben limarse.
- Rosque la varilla y bisélela en un ángulo de 45 grados, de modo que el bisel sea mayor que la rosca.
- Coloque el troquel redondo en un soporte para troqueles y asegúrese de que está bien sujeto para que no se mueva.
- Ejerza una fuerte presión sobre la varilla al enhebrar y cortar el hilo.
- Utilice los sprays de corte para mejorar el acabado superficial de la pieza.
Métodos para cortar una rosca de mecanizado
Método Tapping
El roscado se utiliza sobre todo en la producción de roscas internas. Consiste en utilizar un macho del mismo diámetro que el orificio previamente taladrado. Este método también es rápido y barato. Es muy adecuado para agujeros de poca precisión y pequeño diámetro en comparación con el proceso de taladrado. Los machos de roscar se emplean de forma básica en el diseño, con lo que se minimiza la pérdida de tiempo y se aumenta la productividad. Empleamos técnicas de roscado flexibles con mordazas de roscado flexibles. Equilibran las variaciones de avance y velocidad del husillo que pueden producirse debido al material de la pieza y sus propiedades. Esto garantiza una mayor precisión.
Fresado de roscas
El fresado de roscas puede utilizarse en roscas internas y externas. Este tipo de mecanizado utiliza una fresa que debe guiarse a lo largo de los ejes x, y, y z siguiendo un patrón en espiral. Este método permite una gran variedad de tamaños de rosca y es especialmente adecuado para piezas de precisión. El fresado de roscas se caracteriza por su alta velocidad, alta precisión y corte eficaz, por lo que es adecuado para roscas de gran tamaño. Las herramientas de fresado pueden tener bordes de corte complejos hechos de aleaciones duras capaces de realizar varias funciones, eliminando así la necesidad de otras herramientas. También se obtienen roscas con una superficie lisa y sin aristas ni rebabas. Es adecuado para estructuras de paredes finas, agujeros ciegos y componentes no giratorios.
Roscado CNC en tornos
Se recomienda el uso de tornos CNC para el roscado. Son precisos a la hora de producir muchos tipos y pasos de rosca. Estas técnicas incluyen el roscado de un solo punto y el roscado rígido. Utilizan herramientas que tienen determinadas características o parámetros. Estos perfiles corresponden al diseño de la rosca en la pieza. El roscado rígido, por su parte, consiste en apretar el macho de roscar con un mandril de resorte. La máquina herramienta también tiene la capacidad de controlar el avance y la velocidad del husillo con fines de normalización. Este método es muy eficaz para aumentar la productividad y, al mismo tiempo, reducir los gastos de fabricación.
Rectificado de roscas
Este método es adecuado para piezas templadas que requieren una gran precisión en su producto final. El rectificado utiliza muelas. Puede fijarse de forma que se adapte a diferentes tamaños de rosca. Esto es ideal para crear tornillos, calibres y otros componentes roscados delicados que requieren altos niveles de precisión. El rectificado de roscas puede proporcionar un acabado superficial muy bueno y una tolerancia ajustada. Aplicamos muelas de una y varias líneas. El rectificado multilínea se clasifica en tipo de corte y tipo longitudinal. El método longitudinal tiene una muela estrecha. Su tamaño es menor que el de la rosca y, normalmente, menor que el grosor de la rosca. Se necesitan varios ciclos para alcanzar el tamaño deseado del producto.
Troquelado de roscas
El troquelado es otro método popular para cortar roscas exteriores. Es un proceso económico y rápido adecuado para la producción en masa, que proporciona una precisión moderada. Las matrices de roscado se presentan en varias formas, como matrices de fondo o redondas partidas y matrices ajustables. Las matrices de fondo se utilizan para roscas iniciales, mientras que las matrices ajustables permiten diferentes grados de ajuste.
Preparación y cálculo para el mecanizado de roscas
La preparación es clave. Antes de empezar a roscar, encuentre el diámetro menor para roscas internas. Encuentre el diámetro cilíndrico para las roscas exteriores. La fórmula es D = N – S, donde N es el diámetro nominal y S es el paso de rosca. Determinar el diámetro correcto es esencial para garantizar un roscado preciso.
También es importante calcular la velocidad de rotación para taladrar y la profundidad del agujero. La velocidad de corte, denominada V, varía en función del material mecanizado. La fórmula para calcular la velocidad de corte es V=π×D×n1000V = \frac{{pi \times D \times n}{1000}V=1000π×D×n, donde D es el diámetro, y es la velocidad del husillo en RPM. Para el acero, utilice aceite de corte; para las aleaciones de aluminio, alcohol; y para las aleaciones de cromo-níquel, aceite de petróleo o de colza. Después de taladrar, retire las virutas y el material sobrante con aire comprimido o un cepillo suave.
Consejos para el mecanizado de roscas
Normalización y compatibilidad
- Utilizar tamaños de rosca estándar:Son rentables, fáciles de fabricar y ampliamente compatibles con los proveedores.
- Implantar medidas estándar: implantar medidas y formas de rosca estándar para facilitar la producción y la intercambiabilidad y evitar retrasos y confusiones en la producción.
Técnicas de mecanizado de roscas
- Chaflán y avellanado: Incluya un chaflán en los extremos de las roscas exteriores para facilitar el montaje y dispersar las concentraciones de tensiones. Termine las roscas internas con un avellanado para reducir las concentraciones de tensión.
- Superficie plana y alineación: Asegúrese de que el extremo inicial de un hilo tiene una superficie plana que se alinea con el eje central para una alineación precisa.
- Aumentar el espesor de pared: aumente el espesor de pared de las piezas tubulares para soportar la presión durante el conformado o el corte y mejorar la resistencia y la durabilidad.
- Preferir roscas de menor altura: Prefiera roscas de menor altura si no se dan requisitos específicos de rosca para mejorar la robustez y reducir la probabilidad de desprendimiento.
- Proporcionar alivio de rosca: Proporcione alivio de rosca para evitar que las roscas externas coincidan con los hombros de rosca adyacentes.
Consideraciones sobre el diseño
- Longitudes de rosca más cortas: Las longitudes de rosca más cortas mejoran la funcionalidad y el acoplamiento de las piezas.
- Incluir biseles: Incluir biseles en los extremos de las roscas exteriores para facilitar el montaje, especialmente en piezas que se montan y desmontan con frecuencia.
- Especifique la profundidad de la rosca para agujeros ciegos: Para los agujeros ciegos, especifique siempre la profundidad de la rosca para evitar problemas de fabricación y garantizar una producción precisa.
Conclusión
El dominio de las técnicas de mecanizado de roscas garantiza roscas duraderas y de alta calidad, cruciales para los ensamblajes mecánicos. Los fabricantes pueden aumentar la fiabilidad y el rendimiento de sus productos. Para ello, deben conocer y utilizar los métodos descritos.
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FAQS
¿Cuál es la diferencia de velocidad entre el fresado de roscas y el roscado?
El roscado suele ser más rápido que el fresado de roscas. Sin embargo, las fresadoras de roscas tienen filos adicionales. Esto compensa la menor velocidad. La principal diferencia entre el fresado de roscas y el roscado es la suavidad del corte. El fresado de roscas crea cortes más lisos y uniformes, mientras que los cortes realizados mediante roscado son ásperos y dentados.
¿Dónde debe colocarse el hilo?
Las roscas pueden colocarse prácticamente en cualquier parte de una pieza, siempre que satisfagan las necesidades del ensamblaje final. Si hay obstrucciones en el diseño, la herramienta DFM lo señalará y es posible que haya que modificar la colocación de las roscas.
Cuál es el requisito común del diseño de hilos:
Las roscas con una longitud superior a 0,5 veces el diámetro del orificio no añaden una resistencia significativa. Por lo tanto, las roscas deben diseñarse con una longitud máxima de hasta tres veces el diámetro del orificio.
¿Cuáles son los tres tipos básicos de hilos?
Los tres tipos básicos de roscas son las roscas paralelas (o rectas), las roscas cónicas y las roscas en seco. Las roscas paralelas tienen el mismo diámetro en toda su longitud, como las roscas gruesas unificadas. Las roscas cónicas cambian de diámetro a lo largo de su longitud y suelen utilizarse en accesorios de tubería. Las roscas de cierre en seco son cónicas. Están diseñadas para sellar herméticamente las juntas sin compuestos de sellado.
¿Cuáles son los hilos comunes de las máquinas?
Las roscas de máquina suelen clasificarse en dos tipos. UNC (Unified National Coarse) y UNF (Unified National Fine). Las roscas UNC son las más comunes en pernos, tuercas y otros elementos de fijación.
