Video: Educación sobre fresado de roscas

Transcripción completa en español

SmiCut y la historia del fresado de roscas

00:05 Bienvenidos. Vamos a presentar brevemente nuestra empresa, SmiCut. Aquí pueden ver tres generaciones, lo que demuestra que somos una empresa familiar. Entre otros productos, importamos plaquitas de metal duro de Kyocera, Japón.

00:26 Además, fabricamos nuestras propias fresas de roscar de metal duro integral. El roscado ocupa un lugar especial en nuestra familia desde hace muchos años. Hace más de cincuenta años, mi abuelo ya fabricaba plaquitas de metal duro para torneado de roscas, aunque aquellas herramientas eran para tornear y no para fresar roscas.

00:53 Aquí dice fresado de roscas, que es el tema que vamos a tratar. No podemos preguntárselo a mi abuelo, porque ya había fallecido cuando apareció la primera fresa de roscar en el mercado. Por eso, lo apropiado es preguntárselo a mi padre.

01:09 Tendrás que encargarte de este tema: la historia del fresado de roscas.

01:15 El fresado de roscas empezó a ser posible con las máquinas de control numérico, es decir, máquinas que podían controlarse mediante ordenador.

01:30 Al principio, las fresas de roscar se desarrollaron para resolver aplicaciones en las que los machos resultaban muy caros, bien porque las roscas eran grandes o porque el producto aún estaba en desarrollo y el fabricante no quería invertir en machos especiales.

01:56 Un ejemplo surgió en Falun a mediados de la década de 1970, cuando Scania nos preguntó si podíamos desarrollar una fresa de roscar. Habían adquirido nuevos centros de mecanizado para producir roscas en carcasas de eje trasero. Las roscas tenían un diámetro de 150 mm y un paso de 2 mm, una aplicación idónea para el fresado de roscas.

02:30 En aquella época, fresar una rosca no era sencillo porque los sistemas de control no eran tan rápidos como los actuales. Una máquina podía tener tres ejes, pero el control solo era capaz de coordinar dos simultáneamente. Para compensar esta limitación, había que programar pequeños segmentos y hacer ajustes. Fresar una rosca de 150 mm de diámetro podía llevar hasta cinco minutos.

03:04 Las máquinas y sus sistemas de control fueron ganando capacidad de forma gradual. La tecnología CNC supuso un gran avance.

03:15 Muchos buscaban formas de ahorrar tiempo. Algunos añadieron más plaquitas al portaherramientas, pasando de dos a cuatro. Un proceso que antes duraba cinco minutos podía completarse de pronto en dos minutos y medio o, en algunos casos, en solo un minuto.

03:38 El fresado de roscas seguía requiriendo bastante tiempo, por lo que durante la década de 1970 los machos continuaron siendo el método más utilizado, salvo para roscas muy grandes. Los controles y las máquinas siguieron evolucionando y aumentó la velocidad de los husillos. Así fue posible fresar roscas de diámetros cada vez menores, hasta que las plaquitas dejaron de caber en el portaherramientas.

04:17 El siguiente paso natural fue utilizar fresas de roscar de metal duro integral. Una fresa integral puede incorporar más filos de corte y producir roscas de mayor longitud.

04:31 Con un portaherramientas de plaquitas intercambiables, a menudo era necesario mecanizar la rosca en dos etapas. Una fresa de metal duro integral es mucho más estable y puede producir la rosca en una sola etapa, con un ahorro de tiempo considerable. En el momento de esta presentación, SmiCut fabricaba fresas para roscas de tamaño M2.

04:58 La fresa de roscar mide tan solo 1,5 mm de diámetro. Visiten nuestro stand para comprobar lo pequeñas que son realmente estas herramientas. Si no ven bien, pueden pedir prestada una lupa.

05:13 No hemos traído un microscopio, aunque sé que algunos utilizan uno. Esto demuestra hasta qué punto puede reducirse el tamaño en el fresado de roscas moderno. Los materiales de las piezas suelen ser difíciles de mecanizar, como el titanio y el acero templado. Vamos a demostrar el fresado de roscas en Hardox 600, con una dureza aproximada de 57 HRC.

05:39 El fresado de roscas también puede utilizarse en materiales de hasta 65 HRC. Imaginen intentar mecanizarlos con un macho.

05:50 Cedo esta parte de la presentación a Timo, que ha aprendido mucho sobre esta evolución a lo largo de los años.

La familia Schmidt lleva más de cincuenta años trabajando con roscas. Yo trabajo en este campo desde que terminé la escuela, al igual que mi hijo y mi nieto. Por tanto, contamos con una amplia experiencia. Pónganse en contacto con nosotros si tienen problemas de fresado de roscas, torneado de roscas o cualquier otro aspecto del roscado.

Timo, adelante.

Gracias.

Cómo funciona el fresado de roscas

06:26 Vamos a hablar de las ventajas y posibilidades del fresado de roscas. Antes de examinarlas, conviene repasar el principio básico.

06:40 Empecemos por ver cómo funciona una fresa de roscar. Es posible que muchos ya lo sepan, pero quizá algunas de las personas presentes hoy no.

La ilustración muestra que el diámetro de la herramienta es menor que el diámetro del agujero o de la rosca. Esto es diferente de un macho. Iniciemos el proceso de fresado.

07:09 La herramienta se desplaza alrededor del agujero para crear el perfil de la rosca mientras la máquina avanza axialmente. Para una rosca con un paso de 2 mm, la máquina se desplaza 2 mm durante una vuelta completa.

07:25 Este es el principio básico de funcionamiento. Ahora podemos pasar a las ventajas y posibilidades del fresado de roscas.

Seguridad del proceso y materiales difíciles de mecanizar

07:38 El fresado de roscas proporciona una operación de mecanizado segura. Esta es una de las principales razones por las que muchos fabricantes empiezan a utilizar el fresado para producir roscas. El riesgo de una parada imprevista es bajo porque las fuerzas de corte son reducidas y las virutas son cortas.

07:58 Mostraremos una animación para que resulte más fácil de entender. El macho está a la derecha y la fresa de roscar, que corta libremente, a la izquierda.

08:10 ¿Reconocen esta situación? Muchos la han sufrido y se han frustrado. La pieza está casi terminada, pero todo queda arruinado porque se rompe el macho.

La fresa de roscar suele sobrevivir gracias a las bajas fuerzas de corte, aunque incluso en el mejor proceso puede ocurrir un accidente. Sin embargo, como verán, no tiene por qué arruinar la pieza. Observen la fresa de roscar de la izquierda.

08:43 Quizá sea necesario comprar una herramienta nueva, pero la pieza se salva. En muchas aplicaciones, esto tiene un valor enorme.

08:53 Esta es una razón para elegir el fresado al producir roscas. También nos lleva directamente a la siguiente ventaja: el fresado de roscas puede utilizarse en materiales difíciles de mecanizar, materiales que nadie quiere mecanizar pero que a veces no pueden evitarse.

09:14 Como mencionó antes Reinar, el fresado de roscas puede utilizarse en materiales de hasta 65 HRC, así como en titanio, Inconel y muchos otros materiales.

Estas aplicaciones son posibles gracias a las favorables condiciones de corte.

09:27 Los dos primeros puntos suelen ser los motivos por los que un fabricante adopta inicialmente el fresado de roscas. Después se descubre que el proceso también es útil en otros materiales y aplicaciones por sus numerosas ventajas adicionales.

Calidad de la rosca y flexibilidad de la herramienta

09:46 Una de esas ventajas es la mayor calidad de la rosca. Todos queremos fabricar un buen producto, un producto excelente.

El fresado de roscas puede producir una rosca muy fina, con un acabado superficial suave y tolerancias estrechas.

10:09 Una fresa de roscar también es una herramienta flexible. ¿En qué sentido? La misma herramienta puede producir roscas a derechas y a izquierdas. Para hacer una rosca a derechas, la herramienta gira alrededor del agujero mientras la máquina está programada para desplazarse hacia arriba.

Para hacer una rosca a izquierdas se utiliza la misma herramienta, pero la máquina se programa para desplazarse hacia abajo. Por tanto, una sola herramienta puede producir roscas en ambos sentidos.

10:44 La misma herramienta también puede producir distintos diámetros de rosca. Aquí pueden ver una fresa de roscar de metal duro integral. Primero fresa una rosca más pequeña y después, con la misma herramienta, una rosca mayor. Esto es posible cuando el perfil y el paso de la rosca son iguales.

11:04 Para el roscado con macho suelen necesitarse machos diferentes para agujeros ciegos y pasantes, por ejemplo, con canales helicoidales o rectos. Con el fresado de roscas, la misma herramienta puede utilizarse tanto en agujeros ciegos como pasantes.

11:17 En determinados perfiles, la misma fresa de roscar también puede producir roscas interiores y exteriores. Sin embargo, esto no es posible con las roscas métricas más comunes debido al diseño de sus perfiles.

La mayoría de las roscas fresadas son interiores.

Agujeros ciegos, desgaste del husillo y consumo energético

11:43 Al roscar un agujero ciego con macho, el agujero debe taladrarse a una profundidad considerablemente mayor, porque el macho no genera el perfil completo hasta el tercer diente. El fresado de roscas permite obtener un perfil completo mucho más cerca del fondo del agujero.

12:07 Esto puede permitir modificar el diseño de la pieza. La animación muestra que el agujero para la fresa de roscar se taladra a una profundidad mucho menor que el destinado al macho, aunque ambos procesos producen la misma profundidad de rosca útil.

12:24 Los diseñadores deberían tenerlo en cuenta al desarrollar sus productos. El fresado de roscas puede ofrecer posibilidades de diseño adicionales.

12:39 El fresado de roscas también puede reducir el desgaste del husillo de la máquina. Puede parecer que esto no está directamente relacionado con el roscado, pero pensemos en el funcionamiento de un macho: el husillo arranca, baja hasta el fondo, se detiene, invierte el giro, vuelve a detenerse y regresa. Esta secuencia se repite para cada rosca.

13:01 Con una fresa de roscar, el husillo arranca y continúa de un agujero al siguiente. Naturalmente, los husillos necesitan mantenimiento o reconstrucción, pero el fresado de roscas puede reducir la frecuencia en comparación con ciclos de roscado con macho repetidos. Es un coste oculto que resulta fácil pasar por alto.

13:33 El siguiente punto está relacionado: la producción energéticamente eficiente. Detener, arrancar e invertir repetidamente el husillo durante el roscado con macho consume energía. El fresado de roscas puede evitar gran parte de estas aceleraciones y deceleraciones repetidas.

13:45 En el momento de esta presentación de 2010, una directiva de la Unión Europea animaba a los fabricantes de herramientas y máquinas-herramienta a desarrollar productos más eficientes desde el punto de vista energético. El cambio del roscado con macho al fresado de roscas en aplicaciones adecuadas se presentó como una forma de reducir el consumo de energía.

Fresado de roscas en tornos y control de viruta

14:12 El fresado de roscas también puede realizarse en un torno con herramientas motorizadas. Al pensar en fresado, normalmente se imagina la producción de una rosca en una fresadora o un centro de mecanizado. Sin embargo, los tornos modernos ya no son únicamente tornos. Muchos son también centros de mecanizado con herramientas rotativas suficientemente estables para fresar roscas.

14:43 Es un método rápido con un excelente control de viruta, como veremos ahora.

14:47 A la izquierda se muestra el torneado de roscas. El atasco de virutas es un problema que muchos operarios reconocerán. Vendemos una cantidad considerable de portaherramientas interiores porque pueden romperse cuando las virutas se atascan durante el torneado de roscas. El fresado evita este problema de viruta larga. Las virutas son cortas y el proceso es rápido porque trabajan varios dientes, en lugar de una herramienta de torneado de un solo filo.

ThreadBurr: roscado y desbarbado en una sola operación

15:18 ¿Puede el fresado producir una rosca sin rebabas? Sí, cuando se utilizan las fresas de roscar SmiCut que se muestran aquí. En el momento de esta presentación, SmiCut ofrecía de serie fresas de roscar que también desbarbaban la rosca en la misma operación.

15:43 Esto nos lleva a otra ventaja: un menor tiempo de mecanizado.

15:50 Un fabricante de machos podría argumentar que el fresado de roscas requiere demasiado tiempo. Para algunas roscas de paso grueso, el roscado con macho puede ser más rápido. Sin embargo, el fresado suele ser más rápido en diámetros grandes, pasos finos o agujeros largos.

16:14 Si además tenemos en cuenta que la rosca queda desbarbada y que no es necesario avellanar el agujero antes de fresarla, el fresado también puede ser más rápido en algunas aplicaciones de paso grueso.

16:30 En el momento de esta presentación, la mayoría de las fresas de roscar vendidas por SmiCut se utilizaban para roscas de paso grueso. Mostraremos un breve vídeo para explicar su funcionamiento.

16:46 Llamamos a este producto ThreadBurr: la fresa de roscar sin rebabas.

16:59 Vamos a comparar dos agujeros. A la izquierda se utiliza una fresa de roscar convencional. A la derecha, el agujero se desbarba previamente con un avellanador. Las rebabas de la izquierda son las que los fabricantes quieren eliminar; por eso normalmente se avellana el agujero antes de fresar la rosca o utilizar el macho. La fotografía muestra que el resultado sigue sin ser ideal.

17:21 Ahora utilizamos el nuevo ThreadBurr. Realiza el roscado y el desbarbado en una sola operación, sin tiempo adicional de desbarbado. La herramienta de la derecha es nuestra fresa de roscar.

17:32 Funciona del mismo modo y a la misma velocidad que una fresa convencional, pero la rosca queda completamente desbarbada. Esta también es una fotografía del resultado real. ¿Cuál es el secreto? El principio es sencillo: añadimos un filo de corte en la parte superior de la herramienta para eliminar la rebaba mientras se fresa la rosca.

17:52 Aquí pueden ver de nuevo la comparación. La fresa convencional de la izquierda requiere avellanado. ThreadBurr trabaja igual de rápido, pero produce un resultado sin rebabas. El avellanado previo requiere más tiempo y puede no ofrecer el mismo resultado, por lo que ThreadBurr es considerablemente más rápido para la operación completa.

18:10 Estamos orgullosos de este producto. En el momento de la presentación, SmiCut había transformado toda su gama estándar de fresas de roscar al diseño ThreadBurr sin rebabas.

Selección de herramienta y generación del programa con SmiProg

18:19 También desarrollamos un software llamado SmiProg. Aunque el fresado de roscas llevaba varios años disponible, todavía no se había implantado en toda la industria.

18:32 ¿Por qué? Muchos operarios aún no estaban seguros de qué herramienta utilizar, qué datos de corte seleccionar ni cómo programar la operación. SmiProg se diseñó como una herramienta de programación sencilla. En aquella época podía descargarse gratuitamente desde el sitio web de SmiCut.

18:59 Solo se necesitan unos minutos para aprender a utilizar el software. Antes de que termine la presentación, mi hijo Oliver mostrará cómo usarlo.

19:20 Como hemos oído, SmiProg es una herramienta de programación. Hemos trabajado para que el software sea sencillo y funcional. Veámoslo.

19:34 Como exportamos la mayoría de nuestras fresas de roscar, queríamos que el software funcionara en todo el mundo. Una de las razones para desarrollar esta versión en Microsoft Excel fue que el programa estaba ampliamente disponible.

19:47 Otra ventaja de la versión basada en Excel era que ocupaba menos de 500 kB, por lo que resultaba fácil compartirla o descargarla de Internet.

19:58 Aquí está el programa. Esta versión se ofrecía en más de 19 idiomas, lo que la hacía accesible a usuarios de numerosos países. Para esta demostración seleccionaremos sueco.

20:13 La primera opción de SmiProg permite elegir si la fresa de roscar se utilizará en una fresadora o en un torno. Como vimos antes, también es posible fresar roscas en un torno.

20:29 Seleccionamos la opción de fresadora. El programa CNC aparece en la columna central. Observen que, cada vez que cambiamos un valor de entrada, el programa se actualiza automáticamente.

20:46 La siguiente opción es el sistema de control. Esta versión de SmiProg incluye Fanuc y Heidenhain.

20:55 ¿Existen otros sistemas de control? Por supuesto, pero en aquella época aún no habíamos desarrollado salidas específicas para más sistemas. La salida Fanuc sigue siendo útil porque utiliza programación ISO. Aunque la máquina utilice Siemens u otro sistema, SmiProg puede servir como punto de partida.

21:19 Puede ser necesario realizar algunos ajustes, pero las coordenadas se mantienen correctas. La tercera selección es la norma de rosca. Están disponibles Whitworth y Unified, pero para este ejemplo elegiremos una rosca métrica.

21:40 La siguiente selección es el material: acero de bajo contenido en carbono.

21:46 A continuación introducimos cuatro valores. Primero, el diámetro de la rosca: M20. Después, el paso: 2,5 mm. La longitud de la rosca es de 25 mm. Por último, introducimos la distancia de seguridad. La ilustración de la derecha muestra dónde comienza el programa y a qué distancia por encima del centro se inicia. La distancia seleccionada de 2 mm es suficiente.

22:20 SmiProg propone automáticamente las herramientas estándar que pueden producir esta rosca.

22:29 Si seleccionamos la primera opción, una fresa de roscar de 12 mm, el programa facilita la información de la herramienta, los datos de corte y el tiempo de mecanizado estimado. Esta rosca tarda 12 segundos.

22:46 Probemos otra herramienta más robusta: una fresa de roscar de 14 mm. El programa y los datos de corte se actualizan inmediatamente. El tiempo de mecanizado estimado es ahora de solo ocho segundos.

23:06 Ya casi hemos terminado. Así de sencillo: hemos seleccionado una herramienta, obtenido los datos de corte y generado un programa CNC. Sin embargo, recomendamos introducir un valor adicional.

23:19 El campo se denomina diámetro de corte de la fresa. En este momento muestra 14 mm, que es el diámetro nominal de la fresa de roscar. Las herramientas fabricadas siempre tienen tolerancias, por lo que SmiCut mide el diámetro de paso de cada fresa.

23:41 El diámetro de paso es importante al producir una rosca. Lo medimos ópticamente y marcamos con láser en cada herramienta el diámetro exterior de corte calculado.

23:53 Introducir en SmiProg el valor marcado con láser ayuda a que la primera rosca quede dentro de tolerancia. La fresa de este ejemplo está marcada con 13,92 mm.

24:08 Los valores de la columna central se actualizan automáticamente.

24:16 Hemos completado la configuración inicial. Como la demostración en directo se realizará en Hardox 600, debemos ajustar el programa. Primero seleccionamos el material. SmiProg elige entonces dos pasadas en lugar de una, en función del material. El software tiene en cuenta las condiciones de mecanizado.

24:47 El Hardox 600 utilizado en esta demostración supera los 55 HRC, por lo que ajustamos la velocidad de corte a 35 m/min y reducimos el avance de 0,045 a 0,04 mm/diente.

25:08 Ahora cedo de nuevo la presentación a Timo.

Demostración en directo en Hardox 600

25:16 Hemos llegado a la parte más emocionante. Veamos si la demostración en directo tiene éxito. Utilizaremos los valores que aparecen en pantalla: una velocidad de corte de 35 m/min y un avance de 0,04 mm/diente para una rosca M20 en Hardox 600.

25:40 Aquí está el material: Hardox 600 con 57 HRC. Antes de fresar la rosca, primero tenemos que taladrar el agujero. Utilizaremos una broca corta de Kyocera, la Magic Drill DRX.

26:04 En la pantalla pueden ver la fresa de roscar que vamos a utilizar. Tiene un aspecto ligeramente diferente de las herramientas mostradas antes. ¿Ven la diferencia? En la punta de la herramienta hay un filo de corte recto.

26:20 ¿Por qué? Esta herramienta desbarba tanto la parte superior como la inferior del agujero mientras fresa la rosca: tres tareas de mecanizado en una sola operación.

26:39 Ha llegado el momento de ponerlo todo a prueba. Cambien la cámara, por favor.

26:56 La broca trabaja con una velocidad de corte de 80 m/min y un avance de 0,07 mm/vuelta. Se invitó a los visitantes de la feria a ver las brocas en el stand de SmiCut después de la presentación.

27:30 El taladrado ha terminado. Ahora la máquina cambiará a la fresa de roscar.

27:39 La fresa desbarbará la parte superior e inferior del agujero mientras fresa la rosca. Como la pieza es de acero templado, la operación se realizará en dos pasadas.

27:51 La primera pasada elimina dos tercios de la profundidad de la rosca y la pasada final elimina el tercio restante. La mayoría de las roscas fresadas se producen en una sola pasada. Con este material difícil de mecanizar, una pasada adicional puede resultar ventajosa, aunque también es posible realizar la operación en una sola pasada.

28:11 En las pruebas realizadas por SSAB, el mecanizado en una sola pasada funcionó muy bien. También probaron la misma fresa en Hardox Extreme, aún más duro, con hasta 62 HRC.

28:32 Quedaron muy satisfechos con el resultado. Después de producir más de 30 agujeros, la fresa de roscar seguía en buen estado. En la prueba se utilizó una velocidad de corte de 28 m/min y el mismo avance que en la demostración de hoy: 0,04 mm/diente.

28:47 En la próxima feria tendremos que pedirles que traigan un material aún más duro, o tendremos que producir roscas más pequeñas. Es posible fresar roscas M2 y M3 en materiales muy duros. También habían realizado con éxito pruebas de M3 en Toolox 38.

29:12 La operación ha terminado sin ningún contratiempo. Magnífico.

Muchas gracias a todos.