Fabricar roscas por laminado tiene sus ventajas

Fabricar roscas por laminado tiene sus ventajas

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El mecanizado de roscas externas se realiza, fundamentalmente, con el uso del torneado --mediante herramientas de un solo punto y herramientas de forma, y de rectificado-- utilizando ruedas de un solo contacto o de forma. Estos dos procesos de corte de metal se usan para remover material y crear la geometría de rosca deseada.

Otro proceso disponible en los talleres es el laminado de roscas, que no es un proceso de corte de metal. En este proceso no se remueve metal para crear el perfil deseado, sino que se forma la rosca como una imagen a espejo de un rodillo de laminación.

Como nunca antes, los fabricantes metalmecánicos están bajo la presión de la competencia. Ya no es suficiente fabricar las piezas "como siempre lo hemos hecho". Cada vez más, encontrar la mejor técnica de proceso para una aplicación específica puede significar la diferencia entre ganar o perder dinero. Los márgenes son muy ajustados.

Para ilustrar una alternativa de corte y rectificado de roscas, este artículo presenta las ventajas y desventajas del laminado de roscas en centros CNC de torneado. Se analizan especificaciones de la aplicación y varios tipos de laminado de roscas, con información técnica de la empresa LMT-Fette (Cleveland, Ohio, E.U.).

Formado de roscas sin arranque de viruta
Como norma general, los materiales apropiados para laminar son difíciles de cortar y viceversa. El laminado de roscas se basa en la plasticidad del material base –en su habilidad para deformarse– para tomar la forma permanente de los rodillos en el blanco de la pieza de trabajo. Una buena plasticidad del material cortado, generalmente da como resultado una formación pastosa de virutas y el agarrotamiento del borde de la herramienta. El hierro fundido, por ejemplo, no tiene las características de flujo apropiadas, por lo cual no es un buen candidato para el laminado de roscas.

Según LMT-Fette, como la presión de los rodillos deforma plásticamente el material, este debe tener un factor de elongación mínimo de 5% y una resistencia a la tensión máxima de 246.000 psi. Estos valores pueden variar con los tipos de material y con el tamaño de los diámetros mayor y secundario.


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En la operación de laminado de roscas, un cabezal portante de los rodillos es presentado axial, tangencial o radialmente a la pieza de trabajo. Aunque cada tipo de cabezal de rodillos opera con el mismo principio básico, diferentes aplicaciones de rosca requieren diferentes aproximaciones al blanco de la pieza de trabajo. Los detalles de los tres tipos de laminado de roscas son analizados más adelante en este artículo.

Asumiendo que el material de la pieza cumple con los requisitos de resistencia y flujo para el laminado, el proceso ofrece varias ventajas sobre el corte de roscas. Comparado con otros métodos de producción, el laminado de roscas proporciona propiedades físicas mejoradas. El trabajo en frío que tiene lugar en el proceso de laminado de roscas produce un incremento en la resistencia a la tensión y un terminado superficial mejor que el obtenido en operaciones de corte.

Como en la mayoría de las operaciones de trabajo en frío, la matriz del blanco de la pieza de trabajo inicialmente es comprimida por la fuerza del dado, haciendo que fluya plásticamente y tome la forma de este. El laminado de roscas opera básicamente de la misma manera. La forma del rodillo o rodillos del cabezal de laminado de roscas imparte la forma de la rosca al blanco de la pieza de trabajo.

La compresión del material generador produce una condición de endurecimiento por deformación al comprimir la matriz del metal, lo cual crea resistencia a la fatiga en la rosca. Esta condición endurecida es parte del proceso, y cualquier tratamiento térmico posterior de la rosca laminada tendrá un efecto de recocido. El roscado por laminación debe ser realizado después del tratamiento térmico. El torneado y rectificado, por otra parte, en estado verde o endurecido, corta la matriz de metal para crear la forma deseada y deja la estructura de grano del metal virtualmente intacta.


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Laminabilidad del material
El laminado exitoso de roscas depende de los diferentes parámetros de aplicación. Entre ellos están el tipo de rosca que debe ser laminado, su diámetro mayor, el paso y la profundidad de la rosca. Consideraciones adicionales del laminado de roscas involucran la ductilidad y las propiedades de flujo en frío del material del blanco.

Cuando una rosca es laminada, la forma de la rosca se imparte al blanco de la pieza de trabajo moviendo el material generador. Un parámetro clave de este movimiento es la profundidad o raíz de la rosca. Cuando el rodillo desplaza el material que se convertirá en la rosca, este fluye de la raíz en direcciones radial y axial.

La posición de los rodillos mantiene el paso diametral de la rosca en un tamaño predeterminado, de tal manera que el material desplazado efectivamente alarga el blanco de la pieza. Según el tamaño y forma de la rosca laminada, se pueden obtener ahorros de material entre 15% y 20% al utilizar laminado en lugar de torneado o corte. En lotes grandes, esto puede significar una cantidad considerable de material.

A causa de la estrecha relación entre el diámetro exterior de la rosca y el blanco de la pieza, es crucial que los diámetros del blanco sean altamente precisos. La tasa de flujo del material se calcula con base en el diámetro especificado del blanco y su variación. Cualquier valor por encima o por debajo de este diámetro producirá roscas inaceptables.

El material de menor tamaño no fluirá totalmente en los dados del rodillo y producirá roscas de menor tamaño. La mayoría de las roscas es producida de acuerdo con los estándares unificados de 60° y similares, fáciles de laminar. La mayoría de los rodillos utilizados para producir estas formas tienen crestas relativamente agudas, por lo general con un radio de borde para ayudar al dado a penetrar el material. Los ángulos de estas roscas, 30° en cada flanco, proporcionan la fuerza para hacer que el material fluya radial y axialmente, de una manera controlada y predecible.

Las roscas Acme y las trapeciales (worm) pueden ser laminadas, pero la cantidad, relativamente grande, de material que debe ser desplazado y la distancia que debe moverse, puede producir descascaramiento de los flancos. La laminabilidad de estos tipos de rosca se mejora al cambiar la configuración de raíz de la rosca, de plana a curvada. El laminado de roscas también puede ser aplicado a operaciones de bruñido, moleteado y, algunas veces, al emboquillado.

Laminado de roscas axiales
Según el tipo de máquina y de la rosca que deba ser fabricada, los talleres tienen varias configuraciones de laminado, de las cuales pueden escoger. Para crear una pieza, un laminador de rosca axial se mueve desde el extremo del centro de torneado del lado del contrapunto en la dirección de la línea central del blanco de la pieza de trabajo. Los rangos de trabajo más comunes para roscas axiales están entre 0,06" y 9" de diámetro.

Por lo general, el cabezal axial se monta en uno de los bolsillos de herramientas de la torreta del centro de torneado. En una pasada, tres (o hasta seis) rodillos son alimentados en el blanco y activados por la rotación del blanco de pieza de trabajo.


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El arreglo de los rodillos en un cabezal axial permite que el blanco pase al través, para que las roscas más largas que el ancho del rodillo puedan ser laminadas. Al principio de estos cabezales, unas pocas roscas son progresivas, como un macho o una brocha, y requieren un chaflán en el blanco de la pieza de trabajo. Pueden usarse progresiones más cortas para trabajar hombros u otros rasgos de pieza, pero la vida del rodillo puede ser afectada por los esfuerzos adicionales.

Laminado de roscas tangenciales
Como su nombre lo indica, el cabezal de rodillo tangencial genera las roscas acercándose al blanco de la pieza de trabajo por el lado. Algunas veces es llamado cabezal de rodillo lateral o cabezal de deslizamiento cruzado, y está diseñado para laminar las roscas presionando a una tasa de avance controlada, con dos rodillos paralelos fijos en el componente rotativo. Es necesario proporcionar un avance mecánico o servoasistido para el laminado tangencial de roscas. No es posible operar estos rodillos manualmente.

Los rodillos hacen contacto tangencial cuadrado con el diámetro del blanco de la pieza de trabajo, forzando al material a fluir uniforme y plásticamente, tomando la forma de los dados del rodillo. Este proceso de conformado es muy rápido y produce un perfil de precisión, libre de rebabas.

En operación, el rodillo tangencial produce una rosca completa en 15 a 30 revoluciones del blanco de la pieza. Una ventaja de este tipo de rodillo es que puede conformar roscas muy cerca (a un solo hilo o algunas veces a menos) del frente o de la espalda de un hombro o de otro rasgo de la pieza.

Los rodillos tangenciales sólo laminan roscas del ancho de los rodillos. Los rangos de trabajo de los rodillos tangenciales Fette están entre 0,61" y 1,59". Estos rodillos no son recomendados para roscas Acme y trapezoidales, porque la fuerza requerida supera los límites de diseño de los soportes.

Laminado de roscas radiales
Un tercer tipo de rodillo de roscar es el cabezal radial. Este utiliza dos o tres rodillos para formar una rosca en una sola rotación del blanco de la pieza de trabajo.

Los rodillos en este tipo de cabezal de roscar son rectificados excéntricamente. Empezando con un plano en cada rodillo, la forma de la rosca es progresiva. Una forma de rosca menos profunda empieza a un lado del plano y una de forma completa al otro lado.

Un cabezal radial de tres rodillos en reposo utiliza planos alineados para formar una apertura de holgura. Esto permite que el blanco de la pieza sea posicionado entre los rodillos y la parte terminada de la rosca, para poder salir sin hacer daño a las roscas. Los dos cabezales de rodillos utilizan el mismo principio.

Internamente, los rodillos se ponen en movimiento aflojando los resortes de tensión fijos a un embrague rotativo. Una vez liberados, la rotación de la pieza de trabajo o de la unidad de rodillos continúa el movimiento hacia delante de los rodillos excéntricos, hasta que el torque del blanco de la pieza de trabajo lleva el resorte del embrague a su tensión inicial.


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El rango de trabajo del cabezal radial de rodillos de roscar es de 1/16" a 2 1/2" de diámetro. Como en el cabezal tangencial, la longitud de la rosca no puede exceder el ancho de los rodillos de roscar.

Acerca de la flexibilidad
El mecanizado exacto y preciso de roscas es una capacidad clave para cualquier taller. Considerar el laminado de roscas como una herramienta potencial para la manufactura de piezas con roscas debe ser una estrategia de proceso del taller.

El laminado de roscas requiere hacer una inversión en herramental por los cabezales y rodillos, mucho mayor que la de los insertos para el roscado de un solo punto. Sin embargo, en aplicaciones que involucren materiales endurecidos, buenos terminados superficiales e integridad superficial, lo mismo que altos volúmenes de producción, la tecnología de laminado de roscas puede ser más efectiva en costos a largo plazo. Además, como los cabezales pueden utilizarse en un centro de torneado CNC junto con los sistemas de roscado de un solo punto, el laminado de roscas puede ser aplicado flexiblemente de acuerdo con las necesidades de la aplicación, convirtiéndose en la herramienta apropiada para el trabajo.

© Reproducido de Modern Machine Shop con autorización expresa del editor.

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