La diferencia clave entre el roscado y el fresado de roscas

Este artículo tiene como objetivo elucidar la disparidad esencial entre dos técnicas fundamentales en la manufactura: el roscado y el fresado de roscas. Ambos métodos se emplean para crear roscas en materiales metálicos, sin embargo, difieren significativamente en sus enfoques, aplicaciones y ventajas.
Form Inserts
Tapping
Thread Milling
Form Inserts

El tema de los hilos y el roscado a menudo se relaciona con varios aspectos como hilos gruesos y finos, clases de tolerancia, forma, ángulo y paso. En este artículo, nos enfocaremos en los dos métodos principales para crear roscas de tornillo internas: el roscado y el fresado de roscas, y cuándo elegir uno sobre el otro.

¿Qué es el roscado? A primera vista, un macho de roscar se asemeja a un perno o tornillo con surcos a lo largo de sus lados. Estos surcos sirven para eliminar virutas del agujero durante el mecanizado, mientras que los bordes afilados en el extremo y la periferia cortan las roscas. Los machos de roscar funcionan de manera similar a las herramientas rotativas, se mantienen en un portabrocas, portapinzas o un portaherramientas especial “flotante” y se impulsan hacia la pieza de trabajo a una velocidad de avance específica.

Hay dos consideraciones importantes: la presencia de un agujero ligeramente más grande que el diámetro menor del hilo (ya que los machos solo cortan en los bordes exteriores) y una velocidad de avance que coincida precisamente con el paso del hilo. Por ejemplo, un macho de roscar de 1/4″-20 debe avanzar 0.05″ por revolución (o 20 hilos por pulgada) para crear un hilo adecuado.

Los machos de roscar vienen en varios tipos. Los machos de rosca ciega se utilizan para roscar “agujeros pasantes”, mientras que los machos de roscar de fondo pueden producir roscas que casi llegan al fondo de agujeros ciegos. Los machos de roscar de punta espiral ayudan a expulsar las virutas hacia adelante, mientras que los machos de roscar de flauta espiral dirigen las virutas hacia arriba y fuera del agujero.

Los machos de roscar de formación o rodillos, a diferencia de los machos de corte, no generan virutas. En cambio, desplazan el material de manera similar al proceso de laminado de roscas mencionado anteriormente. Los machos de roscar de formación siguen las mismas reglas que los machos de corte con respecto a la velocidad de avance y la geometría de la herramienta, pero requieren un agujero piloto ligeramente más grande para acomodar el metal desplazado. Sin embargo, los machos de roscar de formación son adecuados para materiales dúctiles como aluminio, acero inoxidable y superaleaciones, pero no para hierro fundido o acero endurecido.

Los machos de roscar de flauta espiral de TOOLIND ofrecen un alto rendimiento para acero y aleaciones de acero, acero inoxidable, hierro fundido, aleaciones a base de níquel y cobalto, titanio y aleaciones de titanio, aluminio y acero duro.

¿Qué es el fresado de roscas? El fresado de roscas también requiere un agujero previamente taladrado. Sin embargo, a diferencia de los machos de corte y de formación, el fresado de roscas ofrece una mayor flexibilidad en términos de velocidades de avance, tamaños de rosca y enfoques de programación. Funciona como una fresa, eliminando material radialmente a lo largo de sus bordes periféricos. Las estrías de un fresador de roscas reflejan la forma de la rosca misma, creando la rosca a medida que avanzan.

Es importante destacar la mención de “enfoque de programación”. A diferencia del roscado, que se puede realizar en diversas máquinas herramienta o incluso manualmente, el fresado de roscas solo es posible en centros de mecanizado CNC, centros de torneado fresado equipados con ejes Y o tornos multitarea. Sin embargo, el fresado de roscas permite a los programadores más libertad en los enfoques de mecanizado, los materiales con los que pueden trabajar e incluso el tamaño del agujero roscado. Por ejemplo, un único fresador de roscas de 20 hilos por pulgada puede crear cualquier tamaño de rosca siempre que tenga 20 hilos por pulgada y no exceda la profundidad de corte máxima de la herramienta.

Una operación de fresado de roscas comienza impulsando la fresa hacia el centro del agujero taladrado a una velocidad relativamente rápida, seguida de un pequeño movimiento de arco para mover la herramienta radialmente hacia la pieza de trabajo hasta alcanzar el diámetro requerido. El fresador de roscas giratorio completa entonces un círculo completo mientras se mueve hacia arriba (en el eje Z) por una cantidad igual al paso del hilo. En el caso de un hilo de 1/4″-20, esto sería 0.050″ o una vuelta completa. Una vez que se completa el hilo, la herramienta se desengancha realizando otro pequeño movimiento de arco de regreso a su punto de inicio antes de retirarse del agujero.

La descripción anterior proporciona un esquema de programación genérico. Materiales difíciles como Inconel o titanio podrían requerir múltiples pasadas o “pases de primavera”. Se pueden emplear diferentes estrategias de arco, y como la velocidad de avance no depende del paso del hilo como en el roscado, los programadores tienen la flexibilidad de ajustar sus estrategias según las condiciones de mecanizado y el tipo de herramienta utilizada. El ejemplo describió una ruta típica para un fresador de roscas de “perfil completo”. Sin embargo, algunos fabricantes ofrecen fresadores de roscas de “un solo plano” que deben seguir toda la rosca de arriba abajo, circulando una y otra vez hasta alcanzar la profundidad completa.

Los fresadores de roscas de carburo sólido de alto rendimiento de TOOLIND incorporan varios elementos de diseño para mejorar la calidad de la rosca y la producción de herramientas. Las virutas cortas que se evacuan fácilmente generan menos calor y fricción, reduciendo el riesgo de dañar la rosca. Además, las calidades superiores de carburo facilitan el roscado y reducen los tiempos de mecanizado.

¿Qué método debería utilizar? Al igual que con muchas decisiones en la fabricación, la elección entre el roscado y el fresado de roscas depende de varios factores. Cada método tiene sus pros y sus contras, y seleccionar uno sobre el otro depende de la cantidad de producción, la dureza o resistencia del material, la potencia disponible de la máquina herramienta, los requisitos de precisión y la preferencia personal. Aquí hay algunas consideraciones para ayudarlo a tomar una decisión:

Velocidad: En general, el roscado es ligeramente más rápido que el fresado de roscas. Dependiendo del material de la pieza, la profundidad del hilo y la velocidad de la máquina herramienta, el roscado de un hilo de 1/4″-20, por ejemplo, podría llevar alrededor de 4-5 segundos, mientras que fresarlo con un cortador de perfil completo podría tomar aproximadamente el doble de tiempo. Los fresadores de roscas de un solo plano que requieren múltiples pasadas son mucho más lentos, pero son la excepción más que la regla. En la mayoría de los casos, la diferencia de velocidad entre el fresado y el roscado es insignificante a menos que se trate de producción en gran volumen.

Potencia: El roscado requiere un par significativo para crear un hilo completo en una sola pasada, especialmente en materiales difíciles. Para roscas de más de aproximadamente 3/4″ de diámetro, solo los centros de mecanizado potentes con cabezales engranados pueden manejar la tarea. El fresado de roscas, por otro lado, no tiene tales limitaciones y puede mecanizar roscas de cualquier tamaño.

Tamaño: Hay una advertencia al punto anterior. Hilos muy pequeños, como los utilizados en relojes de pulsera y ciertos dispositivos médicos (por ejemplo, #000 y más pequeños), pueden tener una disponibilidad limitada de fresadores de roscas. En tales casos, el roscado podría ser la única opción viable, especialmente si los hilos tienen más de unos pocos diámetros de profundidad.

Vida útil de la herramienta: El fresado de roscas tiene una ventaja en la vida útil de la herramienta. La mayoría de los machos de roscar están hechos de acero de alta velocidad (HSS), mientras que los fresadores de roscas suelen estar hechos de carburo, lo que proporciona una vida útil más larga de la herramienta (y la capacidad de operar a velocidades de husillo más altas). Si un macho de roscar gastado se rompe dentro del agujero (una ocurrencia común), existe un alto riesgo de dañar o desechar la pieza de trabajo. Los fresadores de roscas son más predecibles en este sentido, y si uno se rompe durante la operación, es más probable que se pueda salvar la pieza de trabajo.

La flexibilidad es la clave ventaja del fresado de roscas. Cuando los hilos roscados se desvían de la tolerancia deseada, es necesario ajustarse a un macho de roscar de diferente “tamaño H”, que está disponible en incrementos pequeños. Sin embargo, el fresado de roscas permite un ajuste de compensación simple para llevar los hilos nuevamente dentro de las especificaciones. Además, los machos de roscar están diseñados para tamaños y tipos de roscas específicos, a menudo adaptados a materiales específicos. En contraste, un fresador de roscas de 16 hilos por pulgada de perfil completo puede cortar cualquier hilo de 16 hilos por pulgada (siempre que quepa en el agujero), y lo mismo se aplica a un fresador de roscas de 20 hilos por pulgada para hilos de 20 hilos por pulgada y así sucesivamente. Los fresadores de roscas de un solo plano pueden cortar roscas de cualquier tamaño o paso modificando el programa.

Sin embargo, vale la pena señalar que esta flexibilidad también es una desventaja del fresado de roscas. La programación involucrada es, sin duda, más compleja, razón por la cual algunas tiendas tienden a evitarla. Sin embargo, con la abundancia de calculadoras de programación en línea y el amplio soporte de fabricación asistida por computadora (CAM) para el fresado de roscas, no hay razón para evitarlo, especialmente considerando su flexibilidad y calidad de rosca mejoradas.

Independientemente del método elegido, es crucial adherirse a las mejores prácticas. Siempre use el portaherramientas apropiado. Las máquinas sin una función de roscado rígido requieren un portaherramientas de compresión-tensión o una cabeza de roscado autoinvertida, mientras que los portabrocas de roscado sincrónico como el que ofrece TOOLIND deben usarse en otros casos. Los fresadores de roscas se mantienen mejor en portaherramientas de fresado de alta calidad, como portaherramientas hidráulicos, mecánicos o de ajuste por contracción. Se recomienda evitar los portaherramientas de bloqueo lateral y los portabrocas de pinza.

Si está disponible el refrigerante a través de la herramienta (una característica común con los fresadores de roscas), se recomienda utilizar un fluido de corte limpio y de alta presión. Por otro lado, al roscar, puede ser necesario detener la máquina y aplicar una pequeña cantidad de cera o fluido especial en el agujero para evitar el agarrotamiento. Independientemente del enfoque elegido, es esencial considerar cuidadosamente las opciones y tomar decisiones informadas. Excepto para aplicaciones de alto volumen, el fresado de roscas a menudo resulta ventajoso, aunque el roscado aún tiene sus méritos. Si tiene dudas, no dude en buscar orientación de los expertos en TOOLIND, ya que nos especializamos en roscado.

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