Métodos de Procesamiento de Roscas en Centros de Mecanizado CNC
El procesamiento de roscas es una de las funciones más críticas de los centros de mecanizado CNC (Control Numérico por Computadora). La eficiencia y calidad del procesamiento de roscas impactan directamente en la calidad del mecanizado de las piezas y en la eficiencia de producción general del centro de mecanizado. A medida que el rendimiento de los centros de mecanizado continúa mejorando y las herramientas de corte avanzan, los métodos de procesamiento de roscas también están evolucionando. Esto lleva a mejoras graduales tanto en la precisión como en la eficiencia del procesamiento de roscas. Para permitir a los fabricantes elegir razonablemente los métodos de procesamiento de roscas en los centros de mecanizado, mejorar la calidad del producto y la eficiencia de producción, y evitar accidentes de calidad, hemos resumido varios métodos para procesar roscas utilizando centros de mecanizado CNC. Vamos a explorar estos métodos en detalle:
Método de Procesamiento de Roscas
El procesamiento de roscas con machos, o roscado, es un método tradicional y ampliamente utilizado para producir roscas internas. Este método es esencial para lograr roscas precisas y confiables en varios materiales.
Determinación del Agujero Inferior de la Rosca Antes del Roscado
El procesamiento del agujero inferior de la rosca afecta significativamente la vida útil del macho y la calidad del procesamiento de la rosca. El diámetro del taladro utilizado para crear el agujero inferior de la rosca debe estar cerca del límite superior de la tolerancia del diámetro del agujero inferior de la rosca. Por ejemplo, el diámetro del agujero inferior de una rosca M8 es Ф6.7+0.27mm, por lo que se selecciona un diámetro de taladro de Ф6.9mm. Este enfoque reduce la cantidad de mecanizado del macho, disminuye la carga sobre el macho y extiende su vida útil. La preparación adecuada del agujero inferior es crucial ya que minimiza el riesgo de rotura del macho y asegura la precisión de la rosca resultante.
Clasificación y Características del Procesamiento de Machos
Usar machos para procesar agujeros roscados es el método más común, principalmente adecuado para agujeros roscados con diámetros más pequeños (D<30) y requisitos de baja precisión posicional. En la década de 1980, los agujeros roscados se procesaban utilizando roscado flexible, que involucraba portabrocas flexibles que podían compensar los errores de avance axial causados por la falta de sincronización entre el avance y la velocidad del husillo. Este método, aunque efectivo, tenía sus desventajas, incluyendo la complejidad y el costo de los portabrocas flexibles. Con los años, el rendimiento de los centros de mecanizado CNC ha mejorado, y el roscado rígido se ha convertido en una característica básica. El roscado rígido utiliza un portabrocas de resorte rígido para sujetar el macho, asegurando la sincronización del avance del husillo y la velocidad, lo que simplifica el proceso y aumenta la eficiencia.
El roscado rígido tiene varias ventajas sobre el roscado flexible. Permite el corte a alta velocidad, mejorando la eficiencia general del centro de mecanizado y reduciendo los costos de fabricación. El portabrocas de resorte, en comparación con el portabrocas flexible, es más simple en estructura, menos costoso y versátil. También puede sujetar fresas, brocas y otras herramientas de corte, reduciendo aún más los costos de las herramientas.
Programación CNC para el Procesamiento de Roscas
La programación para el procesamiento de roscas es relativamente sencilla. Los centros de mecanizado modernos suelen incluir ciclos de roscado enlatados, que solo requieren la asignación de parámetros. Sin embargo, es esencial tener en cuenta que diferentes sistemas CNC tienen diferentes formatos de subrutinas y significados de parámetros. Por ejemplo, el formato del sistema de control SIEMEN840C es G84X_Y_R2_R3_R4_R5_R6_R7_R8_R9_R10_R13_, con 12 parámetros para asignar durante la programación. Asegurarse de que los parámetros correctos estén configurados de acuerdo con el sistema CNC específico es crucial para operaciones de roscado exitosas.
Selección de Machos
La selección de machos debe considerar el material que se está procesando. Los fabricantes de machos producen diferentes modelos para diferentes materiales, y usar un macho inapropiado puede resultar en problemas como roscas rotas o rotura del macho, lo que lleva a piezas desechadas. Además, es importante distinguir entre machos para agujeros pasantes y machos para agujeros ciegos, ya que tienen diferentes longitudes de avance y métodos de evacuación de virutas. Igualar el diámetro del mango del macho con el diámetro del portabrocas es crucial para un procesamiento suave. Por ejemplo, usar un macho diseñado para hierro fundido en aluminio puede causar problemas de roscado e incluso fallos en la herramienta. Por lo tanto, seleccionar el macho adecuado para el material es vital para asegurar roscas de alta calidad y la longevidad de la herramienta.
Centro de Mecanizado CNC
Método de Corte de Roscas de Punto Único
El corte de roscas de punto único, también conocido como roscado de punto único o torneado de roscas, es otro método esencial para producir roscas internas y externas en máquinas CNC. Este método es particularmente útil para agujeros roscados grandes o cuando no se dispone de fresas de roscar especializadas.
Precauciones para el Corte de Roscas de Punto Único
Velocidad del Husillo y Retardo: Asegúrese de que el husillo alcance la velocidad nominal antes de comenzar la operación de roscado. Un retardo asegura que el husillo opere a una velocidad constante y estable, lo cual es crucial para un roscado preciso.
Retracción de la Herramienta: Para herramientas de rosca manualmente afiladas, evite la retirada inversa. En su lugar, use la orientación del husillo y el movimiento radial de la herramienta para retraer la herramienta. Esto previene daños a la herramienta y a la pieza de trabajo.
Fabricación Precisa del Portaherramientas: La fabricación precisa del portaherramientas es esencial, especialmente para posiciones consistentes de las ranuras de la herramienta. Las posiciones inconsistentes de las ranuras de la herramienta pueden llevar a inexactitudes en la rosca y problemas de calidad.
Pasadas Múltiples: No complete el roscado en una sola pasada. Son necesarias múltiples pasadas para evitar la rotura de dientes y una mala rugosidad superficial. Este enfoque asegura un acabado de rosca de mayor calidad y reduce el riesgo de rotura de la herramienta.
Consideraciones de Eficiencia: El corte de roscas de un solo punto tiene una baja eficiencia de procesamiento, lo que lo hace adecuado para piezas únicas, lotes pequeños o pasos de rosca únicos sin herramientas correspondientes. No es ideal para la producción en grandes volúmenes debido a su naturaleza que consume tiempo.
Características del Corte de Roscas de Un Solo Punto
El roscado de un solo punto se utiliza para agujeros de rosca grandes en casos donde no hay machos o fresas de rosca disponibles. Este método implica el uso de una herramienta de un solo punto para cortar el perfil de la rosca en múltiples pasadas. Por ejemplo, procesar una rosca M52x1.5 con una tolerancia de posición de 0.1mm utilizando corte de un solo punto en ausencia de machos o fresas de rosca puede cumplir con los requisitos después de las pruebas. La precisión y el control ofrecidos por las máquinas CNC hacen del roscado de un solo punto una opción viable para producir roscas de alta calidad, incluso en materiales desafiantes.
Programa de Muestra para el Corte de Roscas de Un Solo Punto
N5 G90 G54 G0 X0 Y0
N10 Z15
N15 S100 M3 M8
N20 G04 X5 (Retraso para alcanzar la velocidad nominal)
N25 G33 Z-50 K1.5 (Corte de rosca)
N30 M19 (Orientación del husillo)
N35 G0 X-2 (Retracción de la herramienta)
N40 G0 Z15 (Retirada de la herramienta)
Este programa de muestra describe los pasos básicos para realizar el corte de roscas de un solo punto en un centro de mecanizado CNC. El programa incluye comandos para establecer la posición inicial, iniciar el husillo y ejecutar la operación de roscado. También incluye comandos para la retracción y retirada de la herramienta para asegurar una producción de roscas suave y precisa.
Método de Fresado de Roscas
El fresado de roscas es un método avanzado y versátil para producir roscas utilizando máquinas CNC. Este método implica el uso de una herramienta de corte rotativa para fresar el perfil de la rosca, ofreciendo varias ventajas sobre los métodos tradicionales de roscado y roscado de un solo punto.
Clasificación de las Herramientas de Fresado de Roscas
Las herramientas de fresado de roscas se clasifican en dos tipos: fresas de inserto de carburo indexable y fresas de carburo sólido. Las herramientas indexables tienen una amplia gama de aplicaciones, adecuadas para profundidades de rosca tanto menores como mayores que la longitud del inserto, mientras que las fresas de carburo sólido se utilizan típicamente para profundidades de rosca menores que la longitud de la herramienta. La elección de la herramienta depende de los requisitos específicos de roscado, incluyendo el tamaño de la rosca, la profundidad y el material.
Características del Fresado de Roscas
El fresado de roscas implica el uso de una herramienta de fresado de roscas y un movimiento simultáneo de tres ejes (alimentación lineal de los ejes X, Y y Z) para procesar roscas. Es particularmente útil para agujeros de rosca grandes y materiales difíciles de mecanizar. Las características clave del fresado de roscas incluyen:
Velocidad y Eficiencia de Procesamiento: El fresado de roscas ofrece velocidades de procesamiento rápidas y alta eficiencia, lo que lo hace adecuado para la producción en grandes volúmenes. El uso de materiales de carburo duro para las herramientas de fresado permite altas velocidades de corte y una rápida eliminación de material.
Alta Precisión: El fresado de roscas proporciona alta precisión y exactitud, resultando en roscas de alta calidad. El proceso de fresado permite un control preciso del perfil y la profundidad de la rosca, asegurando una producción de roscas consistente y precisa.
Mejora en la Evacuación de Virutas y Enfriamiento: El fresado de roscas facilita una mejor evacuación de virutas y enfriamiento en comparación con el roscado tradicional. Esto es particularmente ventajoso al mecanizar materiales como aluminio, cobre y acero inoxidable, que pueden ser difíciles de roscar utilizando métodos convencionales.
Versatilidad y Rentabilidad: Las herramientas de fresado de roscas son versátiles y pueden usarse para roscas de mano izquierda y derecha con la misma herramienta, siempre que el paso de la rosca sea el mismo. Esto reduce el inventario de herramientas y los costos. Además, el fresado de roscas es ideal para producir roscas en componentes grandes o costosos, ya que minimiza el riesgo de daño a la pieza de trabajo.
Adaptabilidad a Varios Tipos de Roscas: El fresado de roscas es adecuado para una amplia gama de tipos de roscas, incluyendo roscas estándar, roscas personalizadas y roscas de múltiples entradas. Esta adaptabilidad lo convierte en un método valioso para producir roscas especializadas y complejas.
Programación CNC para Fresado de Roscas
La programación para el fresado de roscas difiere de otras herramientas. Una programación incorrecta puede dañar la herramienta o producir roscas defectuosas. Los puntos clave incluyen:
Preparación del agujero inferior: Asegúrese de una preparación adecuada del agujero inferior de la rosca. Para agujeros de diámetro pequeño, use un taladro, y para agujeros más grandes, use un mandrinado para asegurar la precisión del agujero inferior de la rosca.
Entrada y salida de la herramienta: Utilice una trayectoria en arco para la entrada y salida de la herramienta, típicamente medio círculo mientras avanza en el eje Z por medio paso. Esto asegura un acoplamiento y desacoplamiento suave de la herramienta, reduciendo el riesgo de daño a la herramienta y asegurando un perfil de rosca limpio.
Sincronización de ejes: Asegúrese de que la interpolación de arco de los ejes X e Y avance un paso de rosca por revolución del husillo para evitar errores en la rosca. La sincronización adecuada de los ejes de la máquina es crucial para la producción precisa de roscas.
Programa de muestra para fresado de roscas
G0 G90 G54 X0 Y0
G0 Z10 M3 S1400 M8
G0 Z-14.75 (Mover a la profundidad de la rosca)
G01 G41 X-16 Y0 F2000 (Mover a la posición de entrada, aplicar compensación de radio)
G03 X24 Y0 Z-14 I20 J0 F500 (Entrada en arco)
G03 X24 Y0 Z0 I-24 J0 F400 (Fresado de roscas)
G03 X-16 Y0 Z0.75 I-20 J0 F500 (Salida en arco)
G01 G40 X0 Y0 (Regresar al centro, cancelar compensación de radio)
G0 Z100
M30
Este programa de muestra demuestra el proceso de fresado de roscas utilizando un centro de mecanizado CNC. El programa incluye comandos para establecer la posición inicial, arrancar el husillo y realizar la operación de fresado de roscas. También incluye comandos para la entrada, salida y sincronización de la herramienta para asegurar una producción precisa y exacta de roscas.
Consideraciones adicionales para el procesamiento de roscas en CNC
Al seleccionar un método de procesamiento de roscas para centros de mecanizado CNC, se deben considerar varios factores adicionales:
1. Propiedades del material: Las propiedades del material de la pieza de trabajo juegan un papel significativo en la determinación del método de procesamiento de roscas adecuado. Los materiales con alta dureza o tenacidad pueden requerir herramientas y técnicas especializadas para lograr roscas precisas.
2. Especificaciones de la rosca: Las especificaciones de la rosca, incluyendo el tamaño, el paso y la tolerancia de la rosca, influyen en la elección del método de procesamiento. Por ejemplo, las roscas de paso fino pueden requerir herramientas y técnicas diferentes en comparación con las roscas de paso grueso.
3. Volumen de producción: El volumen de producción y el tamaño del lote impactan la elección del método de procesamiento de roscas. La producción de alto volumen puede beneficiarse del fresado de roscas debido a su eficiencia, mientras que el roscado con un solo punto puede ser adecuado para roscas de bajo volumen o personalizadas.
4. Vida útil y costo de la herramienta: Se debe considerar la vida útil y el costo de las herramientas de roscado. Las herramientas de alta calidad con una vida útil más larga pueden reducir los costos de producción generales y mejorar la eficiencia. Sin embargo, los costos iniciales de las herramientas y el mantenimiento también deben ser considerados en el proceso de toma de decisiones.
5. Capacidades de la máquina: Las capacidades y características del centro de mecanizado CNC, como la disponibilidad de roscado rígido, la velocidad del husillo y la sincronización de ejes, influyen en la elección del método de procesamiento de roscas. Asegurarse de que la máquina pueda soportar el método elegido es crucial para una producción exitosa de roscas.
6. Requisitos de calidad: Los requisitos de calidad del producto final, incluyendo la precisión de la rosca, el acabado superficial y la tolerancia posicional, determinan la idoneidad del método de procesamiento. Asegurarse de que el método elegido cumpla con los estándares de calidad es esencial para producir roscas de alta calidad.
Al considerar cuidadosamente estos factores y seleccionar el método de procesamiento de roscas adecuado, los fabricantes pueden optimizar sus operaciones de mecanizado CNC, mejorar la calidad del producto y aumentar la eficiencia de producción. Ya sea utilizando el roscado tradicional, el roscado con un solo punto o el fresado de roscas avanzado, comprender las fortalezas y limitaciones de cada método es clave para lograr una producción de roscas exitosa y confiable.
Conclusión
Los centros de mecanizado CNC ofrecen una gama de métodos de procesamiento de roscas, cada uno con sus ventajas y aplicaciones únicas. El procesamiento con machos, el corte de roscas con un solo punto y el fresado de roscas proporcionan soluciones versátiles y eficientes para producir roscas de alta calidad en diversos materiales y aplicaciones. Al aprovechar las capacidades de las máquinas CNC modernas y seleccionar el método de roscado adecuado, los fabricantes pueden lograr una producción de roscas precisa, confiable y eficiente, cumpliendo con las demandas del competitivo entorno de fabricación actual.
