El fresado de roscas es un proceso utilizado para mecanizar roscas en agujeros de diversos tamaños, especialmente en los de gran diámetro. Comparte algunas similitudes con el roscado con macho, pero se diferencia en que la fresa de roscas tiene un diámetro significativamente menor que el agujero que se va a roscar. Como resultado, la herramienta sigue una trayectoria circular alrededor de la circunferencia del agujero para formar la rosca. Este artículo explica qué es el fresado de roscas, cómo funciona, sus tipos, ventajas y desventajas.
Descripción general del fresado de roscas
El fresado de roscas es un método para cortar roscas en una pieza de trabajo utilizando una herramienta que mantiene un área de contacto limitada con ella. Para roscas internas en un agujero, la fresa de roscar tiene un diámetro menor que el agujero. Gira a una velocidad relativamente alta mientras sigue una trayectoria circular alrededor de la circunferencia del agujero. Esto difiere del roscado con macho, donde el diámetro del macho coincide con el agujero roscado y este contacta con la pieza de trabajo en toda su circunferencia durante el proceso.
La función principal del fresado de roscas es producir roscas en una pieza. Se utiliza principalmente para roscas internas en agujeros, pero también permite crear roscas externas en piezas. Las fresas de roscar tienen un paso fijo (hilos por pulgada o paso), pero pueden producir roscas tanto a izquierdas como a derechas y adaptarse a diversos ángulos de flanco de rosca.
El fresado de roscas se emplea principalmente para roscar materiales difíciles de mecanizar. Para materiales más blandos o mecanizables, se suele utilizar el roscado tradicional para producir roscas en agujeros. El fresado de roscas también se prefiere para agujeros roscados de gran diámetro o para roscar hasta el fondo de agujeros ciegos, situaciones donde el roscado presenta limitaciones o resulta poco práctico. Su flexibilidad también permite producir roscas en las superficies externas de las piezas.
Cómo funciona el fresado de roscas
El principio de funcionamiento del fresado de roscas consiste en utilizar una fresa dentada de movimiento relativamente rápido. El husillo sujeta la herramienta, que sigue una trayectoria circular en el plano horizontal XY mientras avanza a velocidad constante y baja a lo largo del eje vertical Z. De esta manera, cada diente de la fresa forma un perfil de rosca a lo largo del eje Z a través del orificio durante cada rotación. Las roscas suelen completarse en una sola pasada, aunque a veces se producen en varias pasadas verticales (normalmente dos).
En qué se diferencia el fresado de roscas de otros tipos de fresado
Se han desarrollado numerosas técnicas de fresado, cada una con fresas específicas para eliminar material y dar forma a la pieza. El fresado de roscas utiliza una herramienta de corte perfilada que difiere de otras fresas. Algunas operaciones de fresado pueden realizarse manualmente girando volantes para mover la fresa, pero el fresado de roscas requiere una fresadora CNC debido al movimiento coordinado de tres ejes de la herramienta. La herramienta gira a velocidad constante, avanza de forma continua a lo largo del eje Z (vertical) y, simultáneamente, sigue una trayectoria circular en el plano XY (horizontal) para formar la rosca. En cambio, otros tipos de fresado suelen implicar la rotación de la herramienta, con la pieza de trabajo moviéndose principalmente en una dirección, como en el fresado frontal.
Tipos de fresas de roscar
Así como los agujeros en las piezas varían considerablemente, las fresas de roscar vienen en diferentes diseños, adecuados para aplicaciones específicas. Los tres tipos principales son los siguientes:
Fresas de roscar de flauta recta
Estas herramientas cuentan con ranuras rectas de evacuación de viruta entre los dientes de corte. Las ranuras discurren paralelas al eje de la herramienta (sin ángulo de hélice). Esto significa que varios dientes consecutivos engranan con la pieza simultáneamente, lo que resulta en un alto grado de penetración en el material. Esto limita las velocidades y avances alcanzables, por lo que las fresas de roscar de ranura recta suelen ser más adecuadas para materiales más mecanizables. Suelen ser la opción más adecuada para aplicaciones de uso general.
Fresas de roscar de flauta helicoidal
Las fresas de roscar de flauta helicoidal tienen múltiples filas de dientes dispuestos alrededor de la circunferencia de la herramienta para facilitar la evacuación de la viruta. Sin embargo, las flautas son helicoidales, generalmente en un ángulo de 15° o 30°. Esta disposición helicoidal reduce la presión lateral de corte al escalonar el acoplamiento de los dientes con la pieza. Son ideales para el fresado a alta velocidad.
Fresas de roscar de forma única
Las fresas de roscar de una sola forma cuentan con un solo diente de corte para conformar el perfil de la rosca, junto con múltiples ranuras de evacuación de viruta. Algunas versiones incluso incluyen dos filas de dientes. Este tipo corta solo una rosca por revolución, lo que resulta en velocidades de procesamiento más lentas. Sin embargo, la ventaja de cortar una sola rosca es que requiere un par de torsión significativamente menor en la herramienta y genera menos calor. Por lo tanto, las fresas de roscar de una sola forma son las más adecuadas para materiales difíciles de mecanizar y, en general, son el tipo más versátil.
Ventajas del fresado de roscas
El fresado de roscas ofrece varias ventajas sobre el roscado, entre ellas:
- Una herramienta de fresado de una sola rosca puede producir roscas internas y externas, roscas a izquierdas y a derechas, así como roscas de diferentes diámetros.
- Dado que la fresa de roscar no entra en contacto con la pieza de trabajo en toda su circunferencia, el grado de contacto con el material es significativamente menor. Como resultado, se requiere menos potencia y par para accionar la herramienta.
- Debido al compromiso reducido, las herramientas de fresado de roscas experimentan un desgaste considerablemente menor que los machos de roscar equivalentes.
- El fresado de roscas es ideal para materiales difíciles de mecanizar. En particular, se pueden utilizar fresadoras monoforma para estos materiales a fin de minimizar las fuerzas de corte, reduciendo así la distorsión de la pieza, la vibración de la herramienta y el riesgo de rotura de la misma.
Desventajas del fresado de roscas
El fresado de roscas no es adecuado para todas las aplicaciones. Algunas de sus desventajas incluyen:
- En ciertos casos, la principal desventaja del fresado de roscas es que es más lento que el roscado. Si un agujero se puede roscar de forma fiable y sencilla con un macho, el fresado de roscas tardará más en completar la misma rosca.
- En comparación con el roscado, el fresado de roscas requiere equipos más complejos. Una máquina CNC es esencial para el fresado de roscas; el proceso no puede realizarse sin ella.
Cómo seleccionar una fresadora de roscas
Varios factores influyen en la elección de la fresa de roscar durante la producción de piezas. El primero es el tamaño del lote de producción. Para grandes volúmenes, la velocidad puede ser un factor crítico; para lotes pequeños, la velocidad es menos importante, y se pueden utilizar fresas de roscar rentables incluso con avances y velocidades más bajos.
En segundo lugar, el diámetro del agujero puede determinar si es más adecuada una herramienta indexable o una de carburo sólido. Las herramientas indexables utilizan insertos de carburo extraíbles, por lo que solo es necesario reemplazar la pequeña porción de corte, en lugar de toda la herramienta. Para diámetros mayores, las herramientas indexables suelen ser más económicas que las de carburo sólido, que deben reemplazarse por completo cuando se desgastan.
Un tercer factor a considerar es la profundidad del agujero roscado. Para agujeros muy profundos, las fresas de roscar de una sola forma pueden requerir mucho tiempo, por lo que se recomienda considerar fresas de varios dientes. Finalmente, el material de la pieza influye en la elección óptima del sustrato y el recubrimiento de la herramienta.
Cómo elegir la fresadora de roscas adecuada
Seleccionar la fresa de roscar adecuada es fundamental, ya que afecta directamente la rentabilidad de la producción de cada pieza. Elegir la herramienta incorrecta suele afectar al taller de dos maneras principales: el desgaste excesivo de la herramienta provoca reemplazos frecuentes, o el roscado tarda más de lo óptimo, lo que reduce la productividad. Una fresa de roscar incorrecta también puede resultar en una mala calidad de la rosca, lo que resulta en piezas desechadas.
La elección de la fresa de roscar afecta la velocidad, la calidad y la rentabilidad. El tiempo es oro, y los tiempos de ciclo más cortos siempre son beneficiosos para las operaciones de mecanizado. La fresa de roscar adecuada permite tiempos de ciclo óptimos con avances y velocidades relativamente altos sin acortar prematuramente la vida útil de la herramienta. Una mayor vida útil de la herramienta mejora la rentabilidad general. La herramienta debe seleccionarse en función del agujero roscado y del material para evitar un desgaste excesivo y, al mismo tiempo, permitir un roscado a una velocidad razonablemente alta. Esto también afecta la calidad, ya que la acumulación de calor durante el roscado puede causar distorsión de la rosca, mientras que la vibración y el impacto de viruta pueden degradar el acabado superficial de la rosca.
Proceso de fresado de roscas
El primer paso en el fresado de roscas es comprender la aplicación, el material a mecanizar y la geometría del agujero, como la profundidad, el diámetro y las especificaciones de la rosca. Esto orienta el segundo paso: seleccionar la fresa de roscar más adecuada para la tarea. El tercer paso consiste en la programación CNC, que requiere calcular la profundidad radial de corte, así como los avances y velocidades aceptables. Para facilitar la programación, se recomienda utilizar software CAD/CAM diseñado para el fresado de roscas. Tras la programación, es recomendable preparar una pieza de prueba para verificar la trayectoria, los avances y las velocidades sin poner en riesgo las piezas de producción. Una vez realizada la prueba, se puede iniciar la producción completa.
Consejos para fresado de roscas
Toda aplicación de fresado de roscas se beneficia de la experiencia en la configuración de la trayectoria de herramienta CNC óptima. Aquí tiene algunos consejos prácticos para el fresado de roscas:
- Supervise de cerca el desgaste de la herramienta y la calidad de la rosca para realizar los ajustes adecuados.
- Utilice la velocidad de corte más lenta posible siempre que sea posible.
- Asegúrese de que haya suficiente flujo y presión de refrigerante para mantener temperaturas seguras en la superficie de corte y facilitar la evacuación de virutas.
- Sujete firmemente la pieza de trabajo para minimizar el riesgo de vibración durante el fresado de roscas.
- Si se observa desgaste en el filo, considere ajustar el método de entrada de la herramienta. Fresar desde el fondo del agujero o añadir pasadas radiales adicionales puede ayudar a prolongar la vida útil de la herramienta.
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