¿Qué es el roscado? Condiciones de mecanizado, tipos y precauciones

¿Qué es el roscado?

El roscado es una técnica para mecanizar la superficie interna de una rosca hembra. Primero, repasemos los conceptos básicos del roscado y en qué se diferencia del barrenado y el escariado.

¿Qué es el roscado?

El roscado es un tipo de técnica de mecanizado de rosca para crear ranuras en la superficie interior de una rosca hembra. Una herramienta de corte llamada machuelo se utiliza para mecanizar el interior de un agujero guía preperforado. El roscado también se llama machuelado y generalmente se realiza en un taladro de columna o centro de mecanizado.

El método de corte, el tamaño del agujero (barreno) que se puede mecanizar y el paso (distancia entre crestas o valles de roscas adyacentes) varían según la herramienta de roscado utilizada. Al roscar, es importante conocer las características de cada herramienta y seleccionar la mejor para el material y el tipo de rosca a mecanizar.

Diferencias con el barrenado y el escariado

El roscado es una técnica de mecanizado para formar valles y crestas en la superficie interna de una rosca hembra. El barrenado se centra en crear un agujero y se realiza con el objetivo de crear un barreno guía para la rosca hembra en el mecanizado de rosca. Asimismo, el escariado es el mecanizado para aumentar el diámetro del orificio interior o para alisar la superficie interna de un agujero guía creado por el barrenado.

• Roscado: Método de mecanizado para cortar ranuras de rosca dentro de agujeros que ya se habían creado.
• Barrenado: Método de mecanizado dedicado a perforar agujeros (también conocidos como barrenos).
• Escariado: Método de mecanizado para darle un acabado al diámetro interior de los agujeros para mayor precisión y mejora de la rugosidad superficial.

Métodos de roscado

Existen dos tipos de métodos de mecanizado para roscar: de corte y laminado. Veamos en qué se diferencian.

Características del roscado de corte

El roscado de corte es un método para formar las crestas y valles de un barreno roscado cortando la superficie interna de una rosca hembra con un machuelo. Para mejorar la precisión, es importante calcular con precisión no solo el proceso de roscado, sino también la creación del barreno guía. Además, dado que produce virutas, hay que tener cuidado para que éstas se desechen correctamente.

Características del roscado laminado

El roscado laminado es un método para formar roscas empujando hacia afuera para ensanchar el barreno guía desde el interior. También conocido como conformado plástico, se caracteriza por no producir virutas, a diferencia del corte. En algunos casos, no se puede roscar por laminación si la pieza de trabajo es demasiado dura o demasiado blanda.

Ventajas del roscado

Existen varios tipos de machuelos, como en espiral, en punta y de roscado a mano. Por lo tanto, la ventaja del roscado es que puede utilizarse en una amplia variedad de mecanizados para adaptarse al material y al mecanizado requeridos.

Al formar ranuras dentro de una rosca hembra usando un torno, se utiliza una herramienta llamada machuelo (también conocida como "macho de roscar". La herramienta de corte se presiona contra la pieza de trabajo mientras gira para cortarla. La punta de una cuchilla de roscado interior tiene forma de L, por lo que no se puede mecanizar si el diámetro interior es demasiado pequeño. En cambio, un machuelo puede tallar ranuras incluso en barrenos roscados con diámetros interiores pequeños.

Además, los centros de mecanizado y las máquinas multitarea están equipadas con una función automática de cambio de herramienta, por lo que el proceso desde el mecanizado del barreno guía hasta el roscado final puede automatizarse. Esto reduce significativamente las horas de trabajo, lo que finalmente conduce a una reducción de costos de fabricación y una mejora de la productividad.

Tipos de machuelos

En esta sección, presentaremos cinco tipos principales de machuelos. Vamos a repasar los usos, características y precauciones al usar cada uno.

Machuelo en espiral

Los machuelos en espiral son herramientas con dientes que forman una espiral. El canal entre las crestas dentadas en espiral (flauta) dirige las virutas hacia arriba, haciendo que sean menos propensas a obstruir el barreno. Sin embargo, fragmentos de la pieza de trabajo pueden quedar atrapados en la herramienta y pueden reducir la precisión del mecanizado.

Machuelo de punta

Los machuelos de punta son herramientas utilizadas para cortar roscas que atraviesan completamente un barreno. Mientras que los machuelos espirales evacuan virutas hacia arriba, los machuelos de punta evacuan virutas en la misma dirección que el movimiento de la herramienta, es decir, hacia enfrente de la misma. Dado que las virutas pueden obstruir el fondo de los barrenos ciegos, que no penetran completamente la pieza de trabajo, los machuelos de punta se utilizan principalmente para mecanizar barrenos pasantes.

Machuelo manual

Los machuelos manuales son herramientas para tallar manualmente ranuras dentro de roscas hembra. Los machuelos de mano normalmente vienen en un conjunto compuesto por tres herramientas: el machuelo nº 1 (machuelo cónico), el nº 2 (machuelo central) y el nº 3 (machuelo final). Cada uno se utiliza para ensanchar gradualmente el orificio roscado. Se utilizan para fines como la creación de prototipos porque permiten roscar barrenos manualmente. Sin embargo, se requiere cierto nivel de habilidad para poder ajustar correctamente la fuerza y el ángulo necesarios.

Machuelo laminador

Los machuelos laminadores son herramientas utilizadas para el roscado por laminación. En lugar de cortar, utilizan presión para extruir el barreno guía y formar roscas. Son menos propensos a perder precisión debido a virutas y son adecuados para piezas de dureza relativamente baja, como el aluminio y el cobre.

Machuelo para tuberías

Los machuelos para tuberías son herramientas utilizadas para crear ranuras de rosca en uniones de tubos, y se clasifican ampliamente en dos tipos: rosca cónica y rosca paralela. Los machuelos de roscado cónico son excelentes para la hermeticidad y se utilizan para mecanizar tuberías de agua, tuberías de vacío y otras aplicaciones. Por otro lado, los machuelos de tubo de rosca paralela se utilizan a menudo para mecanizar piezas de máquinas que requieren resistencia. Cabe destacar que los machuelos para tuberías a veces se clasifican dentro del mecanizado de rosca en lugar de herramientas de roscado.

Cortador de roscas

Las fresas de rosca son diferentes de las herramientas de roscado, pues son herramientas de fresado especiales utilizadas para mecanizar roscas. Se cortan ranuras en la circunferencia interna de un barreno guía mediante un movimiento helicoidal de interpolación. Un movimiento helicoidal de interpolación es el movimiento de la herramienta mientras gira continuamente sobre su propio eje y avanza en espiral alrededor de un punto fijo. La herramienta gira a alta velocidad (sobre su eje) y se mueve en un arco circular (en espiral) a lo largo de la circunferencia interna del barreno guía para cortar la rosca.

Cómo realizar el roscado y sus pasos

El roscado se divide en tres pasos.

1. Crear un barreno guía
2. Inyección de aceite de corte
3. Formar ranuras de rosca con un machuelo

Explicaremos el proceso de cada paso a detalle.

Crear un barreno guía

El roscado empieza por crear primero el barreno guía. El tamaño del barreno guía está determinado por el diámetro de la rosca. También existen dos tipos de paso de rosca: rosca fina y rosca gruesa. Las roscas finas tienen pasos con pequeñas distancias entre roscas. A menos que haya una razón especial, generalmente se usan roscas gruesas.

A continuación se muestra un gráfico que muestra el diámetro de la rosca y el diámetro del barreno guía. El gráfico muestra que, por ejemplo, el diámetro del barreno guía adecuado para una rosca M8 (diámetro de rosca de 8 mm) es de 6,647 a 6,912 mm.

La profundidad del barreno guía suele mecanizarse "ligeramente más profunda que la longitud de la rosca macho." En general, la profundidad del barreno guía se calcula usando la siguiente fórmula:

Profundidad del barreno guía = Longitud de la rosca macho + Longitud de la punta de la broca (altura de la pirámide triangular) + Longitud de la rosca incompleta + Margen (1 paso)

Inyección de aceite de corte

Después de crear el barreno guía, el siguiente paso es aplicar aceite de corte. Este proceso reduce la fricción entre la pieza de trabajo y la herramienta, además de lubricar y permitir un corte suave.

No usar aceite de corte acortará la vida útil del machuelo. Ten en cuenta que existen varios tipos de aceite de corte, como el aceite mineral, el aceite de corte sintético y el aceite puro. Elige el aceite adecuado en función del material de la pieza de trabajo, la dureza y otros factores.

Formar ranuras de rosca con un machuelo

Por último, se utiliza el machuelo unido a la máquina-herramienta para cortar ranuras de rosca dentro del barreno guía. Es importante ajustar la pieza de trabajo y la herramienta de modo que el ángulo de inserción sea perpendicular al barreno guía. Si las condiciones de corte no se ajustan correctamente, el machuelo puede romperse o la ranura puede deformarse. Asegúrate de realizar el trabajo adecuadamente según los detalles de mecanizado requeridos.

¿Cuáles son las precauciones que hay que tomar al roscar?

En esta sección, explicaremos las precauciones a tomar al roscar y los puntos a tener en cuenta mientras trabajas. Asegúrate de revisarlos detenidamente. Todos son puntos importantes a tener en cuenta para mantener la precisión requerida.

Seleccionar el machuelo adecuado para la tarea

Al roscar, lo primero es seleccionar el machuelo en función del diámetro y la profundidad de la rosca. A continuación, se selecciona la herramienta adecuada según el trabajo requerido, como si el barreno es pasante o ciego, o si la pieza de trabajo está hecha de un material duro o blando. Por ejemplo, los machuelos con chaflanes largos suelen seleccionarse para barrenos pasantes, mientras que los de chaflán corto se eligen para barrenos ciegos porque la profundidad del orificio es limitada. Cabe señalar que el chaflán es la parte en la punta del machuelo con dientes que se estrechan a un ángulo.

Sujeta la pieza de trabajo de forma segura

Es importante fijar firmemente la pieza de trabajo en su lugar no solo durante el roscado, sino en cualquier otro proceso de corte. Si la pieza de trabajo no está correctamente sujetada, existe el riesgo de reducir la precisión en el mecanizado o de dañar el machuelo. Considera la forma y las propiedades de la pieza de trabajo y utiliza una sujeción, como una abrazadera o un tornillo de prensa, para fijarla firmemente si es necesario.

Comprobar el diámetro del barreno guía

El diámetro del barreno guía puede determinarse con base en la tabla de referencia rápida del barreno guía para los diámetros de rosca, o también puede calcularse restando el paso del diámetro de la rosca.

[Fórmula]
Diámetro del barreno guía = diámetro de la rosca – paso

Por ejemplo, para un diámetro de rosca M12 y un paso de 1,75 mm, el diámetro del barreno guía puede calcularse como 10,25 mm (= 12 – 1,75).

Uso del aceite de corte

El aceite de corte tiene tres funciones: lubricación, refrigeración y antiadherencia. La antiadherencia es la función de evitar que la pieza de trabajo y la herramienta se adhieran entre sí, con el fin de limitar las variaciones de rugosidad y precisión de la superficie mecanizada.

Los aceites de corte también se clasifican generalmente en los siguientes tipos: fluido de corte insoluble y fluido de corte soluble en agua. El primero tiene excelentes propiedades de lubricación, mientras que el segundo ofrece una excelente capacidad de refrigeración y no presenta riesgo de incendio.

Los aceites de corte que contienen cloro se utilizaban ampliamente en el pasado, aunque el cloro genera dioxinas. Dado que las dioxinas tienen un impacto negativo sobre el medio ambiente, cada vez se utilizan más aceites de corte sin cloro y respetuosos con el medio ambiente.

Ajuste de la velocidad de corte

Aumentar la velocidad de corte acorta el tiempo de trabajo, pero también incrementa el calor de corte y acelera el desgaste de la herramienta. Por lo tanto, ajustar correctamente la velocidad de corte durante el roscado es fundamental para mejorar la precisión y prolongar la vida útil de la herramienta. La velocidad de corte suele determinarse por el tipo de machuelo y el material de la pieza de trabajo. Con base en ello, se ajusta la velocidad de rotación de la herramienta.

Se debe tener en cuenta que la velocidad de corte del machuelo puede calcularse mediante la siguiente fórmula.

[Fórmula]
Velocidad de corte: V (m/min) = D × n × π / 1.000
D: diámetro del machuelo (mm)
n: revoluciones por minuto (min-1)
π: pi

Terminología del roscado que debes conocer

Por último, revisaremos algunos términos que se utilizan con frecuencia en el roscado.

Precisión de la rosca

En el mecanizado de roscas, la precisión de la rosca es una medida que indica la exactitud de la forma y las dimensiones de las roscas. Generalmente se expresa mediante un símbolo o número y determina el nivel de precisión y el rango de tolerancia de la rosca para la fabricación.

Para las roscas hembra, existen dos tipos de posiciones de tolerancia: G (tolerancia positiva permitida respecto al tamaño básico) y H (tolerancia permitida de 0 respecto al tamaño básico). Además, cuanto mayor sea el número asociado, más amplio será el rango de tolerancia. S, N y L hacen referencia a la longitud del ajuste: S para corto, L para largo y N para longitud intermedia.

Índice de acoplamiento de rosca

El índice de acoplamiento de rosca es una medida que indica el nivel de contacto entre las roscas macho y hembra. Se expresa como la relación entre la “altura de la rosca donde embonan las roscas macho y hembra” y la “altura estándar de la cresta de la rosca”. Cuanto más se acerca el índice de acoplamiento al 100 %, menor es el diámetro del barreno guía y mayor es el área de contacto entre las crestas y valles de las roscas macho y hembra.

[Fórmula]
Índice de acoplamiento de rosca (%) = (diámetro exterior de la rosca macho – diámetro interior de la rosca hembra) ÷ (2 × altura estándar de la rosca macho) × 100

Socavado y salto de rosca

El socavado y el salto de rosca son defectos de corte que pueden producirse durante el roscado. El socavado ocurre cuando la herramienta rasga la pieza de trabajo durante el mecanizado, generando rebabas en la superficie de corte y reduciendo la precisión del mecanizado.

El colapso de las crestas de las roscas hembra, denominado salto de rosca (salto de paso), se produce cuando las virutas quedan atrapadas entre la herramienta y la pieza de trabajo durante el corte.

Cómo hacer más eficiente el roscado con un centro de mecanizado

El roscado es el proceso de mecanizado para crear ranuras de rosca en roscas hembra utilizando una amplia variedad de herramientas. Es esencial seleccionar la herramienta adecuada según el trabajo requerido, como el material de la pieza de trabajo y la precisión necesaria. Asimismo, recuerda los principios básicos, como utilizar aceite de corte e introducir el machuelo de forma perpendicular. En particular, cuando se trabaja manualmente, introducir el machuelo en diagonal puede provocar una disminución de la calidad.

Una forma de mantener la precisión del roscado y mejorar la productividad es utilizar un centro de mecanizado. Como las herramientas pueden controlarse mediante programación, incluso las formas de rosca complejas pueden acabarse con una calidad elevada y constante. Si es necesario, considera invertir en equipo.