Roscado

Roscado

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Usos y Aplicaciones

Roscado (Thread Rolling)

Proceso de mecanizado helicoidal para piezas que requieren de un roscado recto exterior (hueco en espiral que recorre desde un extremo al otro en una pieza cilíndrica) que emplea tornos o máquinas roscadoras para crear la rosca por arranque de viruta; se utiliza en barras cilíndricas y en tuberías redondas.

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1. Rosca

La rosca es un filete continuo helicoidal (espiral) sobre una superficie interna o externa de un cilindro o cono.

Su función es la de permitir la inserción de un elemento (tornillo, perno) en el interior de un hueco con forma y rosca equivalente (tuerca) por medio de un movimiento circular para integrar ambas piezas en un solo conjunto.

Las roscas cilíndricas son las más comunes, se emplean para unir con firmeza dos elementos por medio de tornillos, pernos y sus tuercas correspondientes. Los tornillos cilíndricos con rosca fina se utilizan para calibrar piezas de precisión o de medición.

Las roscas cónicas se utilizan para la unión hermética para el caso de tubería por los cuales se transportan fluidos, también las vemos presentes en la punta cónica de tornillos para unir y ajustar chapas.

Los elementos roscados se diferencian entre si por una serie de características, conocerlas es importante tanto para su mecanizado y para su identificación.

  • Diámetro exterior (D), también llamado diámetro nominal, es el diámetro del cilindro sobre el que se talla la rosca.
  • Paso (P), es la distancia entre dos filetes consecutivos, sean o no de la misma hélice.
  • Diámetro interior (d), es el menor de los diámetros. En tornillos se mide entre los vértices interiores de las roscas, llamado diámetro del núcleo. En tuercas se mide entre los vértices exteriores de las roscas.
  • Ángulo de rosca (a), es el ángulo entre los flancos de un filete.
  • Altura de rosca (h), también llamado profundidad de rosca, corresponde con la distancia entre la máxima altura de la rosca (cresta) y el fondo (valle), conociendo el diámetro nominal y el interior se puede calcular.

2. Tipos de rosca

Existen diferentes tipos de rosca, su forma y características dependerán de la aplicación a utilizar. La principal diferencia es en base a su forma, hay cinco tipos: agudas (tornillos de fijación y unión), trapeciales, sierra, redondeadas (éstas se utilizan para movimiento o transporte), cuadradas (uso poco común).

El sentido de giro de las roscas puede ser a la derecha (el tornillo gira en sentido a las manecillas del reloj) o a la izquierda (el tornillo gira en sentido contrario a las manecillas del reloj).

La distancia entre dos filetes sucesivos se denomina paso y esta normalizado según el sistema de rosca que se aplique.

Sistemas de roscas
  • Rosca Métrica
  • Rosca Whitworth
  • Rosca Sellers
  • Rosca Chapa
  • Rosca SAE
  • Rosca Unificada

En términos generales las más utilizadas son la métrica y la Whitworth. Las principales diferencias entre éstas radica en la la forma de su perfil y su ángulo, que en la rosca métrica el ángulo de las espiras son de 60° y en la rosca Whitworth el ángulo es de 55°.

La rosca Sellers es emplea principalmente en la industria automotriz (se genera a partir de un triángulo, en el que las puntas y los fondos son truncados a 1/8” de altura). La rosca chapa son tornillos de sujeción que no van acompañados de tuercas (en algunos casos con grapas). La rosca norteamericana Unificada se utiliza para uniones de conductos de líquidos, en la industria automotriz y vehicular.

Fig. Rosca chapa
Fig. Rosca Sellers
Fig. Rosca norteamericana unificada

3. Roscado

El roscado es un proceso de mecanizado o tallado de roscas que se puede efectuar con machuelos o terrajas (manuales o de máquina), en máquinas taladradoras y fresadoras, en tornos o por laminado.

  • Roscado con machuelos y terrajas. Es el método más sencillo y económico, se utiliza para roscas con perfil triangular, el tallado se realiza por medio de una herramienta de acero de alta calidad que para el caso de roscas exteriores se emplean las terrajas (rosca en tornillos) y para roscas interiores se emplean los machuelos (roscas en tuercas).

El tallado de un rosca exterior con terraja está limitado por las dimensiones del perno a roscar, en las roscas Whitworth el diámetro máximo es de 1 1/4” y en las métricas es de 30 mm. Cualquier rosca mayor a 16 mm (5/8”) debe iniciarse un roscado previo para evitar que se rompan lo filetes.

Para el caso de un rosca interior con machuelos, antes es necesario realizar el barreno con el diámetro adecuado, para identificar la rosca que se va a mecanizar.

Fig. Perforación de barrenos antes del roscado interior.
Fig. Machuelo
Fig. Terraja
  • Fresado de roscas. Se basa en el desplazamiento en rampa circular de la herramienta giratoria (taladro) con desplazamiento en los ejes X, Y Z, el movimiento lateral de la herramienta en una vuelta crea el paso de la rosca. Permite realizar perfiles de todos los sistemas de roscado con precisión. Se utiliza en piezas asimétricas, con problemas de rotura, de espesor delgado e inestables. Empleado para roscas interiores.

Fig. Machuelo para fresado de roscas
  • Torneado de roscas. Es un método muy productivo y versátil,, se puede ejecutar en tornos convencionales, de bancada plana o en equipos CNC de bancada inclinada con programas especializados. Permite realizar roscas interiores y exteriores de todos los tamaños y perfiles.

Utiliza un inserto de torneado o plaquitas para roscado que tiene adaptado el perfil de la rosca a mecanizar. El proceso implica varias pasadas de corte a lo largo de toda la longitud de la rosca.

Fig. Torneado de roscas

En este tipo de tornos se pueden utilizar como insertos varias puntas como son los peines de roscar.

Fig. Peines de roscado exterior
Rosca exterior Rosca interior
  • Roscado por laminación. Se utiliza cuando se requieren producir grandes cantidades de piezas roscadas, es una alternativa en lo referente a la reducción del tiempo de mecanizado y costos. Es un proceso que puede fabricar roscas en todos los materiales dúctiles en frío sin formación de viruta como en los métodos anteriores.

Se basa en la plasticidad del acero para deformarse y tomar la forma permanente de rodillos de laminado. Se emplea un cabezal con rodillos que realizan contacto en la superficie de la pieza de trabajo en forma tangencial o radial. Gracias a la plasticidad de la pieza se da una formación pastosa de virutas y el endurecimiento del borde de la herramienta

Fig. Roscado por laminación
Fig. Diferencia en el comportamiento de las fibras

4. Aplicaciones

Se emplea principalmente como sistema de unión y sujeción permanente o temporal en piezas estáticas o con movimiento, presentes en todos los sectores industriales y de construcción. Otros usos incluyen el generar o transformar movimiento en maquinaria o en transportadores (tornillo sin fin), como husillos en máquinas, para uniones herméticas en tubos roscados empleados para el paso de agua, aceite, gas, etc. evitando fugas de fluidos y en metrología para elaborar instrumentos de medición como el micrómetro (tornillo micrométrico).