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Toca y muere

Coloque una llave para crear roscas hembra (izquierda) y una matriz para crear roscas macho (derecha).

Los machos de roscar y las matrices son herramientas que se utilizan para crear roscas de tornillos , lo que se denomina roscado . Muchas son herramientas de corte ; otras son herramientas de conformado. Un macho de roscar se utiliza para cortar o formar la parte hembra del par de acoplamiento (por ejemplo, una tuerca ). Una matriz se utiliza para cortar o formar la parte macho del par de acoplamiento (por ejemplo, un perno ). El proceso de cortar o formar roscas utilizando un macho de roscar se denomina roscado , mientras que el proceso que utiliza una matriz se denomina roscado .

Ambas herramientas se pueden utilizar para limpiar una rosca, lo que se denomina "perseguir" . Sin embargo, el uso de un macho o una matriz común para limpiar roscas generalmente elimina algo de material, lo que da como resultado roscas más flojas y débiles. Debido a esto, los maquinistas generalmente limpian las roscas con machos y matrices especiales, llamados "perseguidores" , fabricados para ese propósito. Los "perseguidores" están hechos de materiales más blandos y no cortan roscas nuevas. Sin embargo, todavía se ajustan mejor que los sujetadores reales y están estriados como los machos y matrices comunes para que los residuos puedan escapar. Los mecánicos de automóviles, por ejemplo, utilizan "perseguidores" en las roscas de las bujías, para eliminar la corrosión y la acumulación de carbón.

Historia

Aunque las tuercas y los tornillos modernos se fabrican habitualmente de metal , este no era el caso en épocas anteriores, cuando se empleaban herramientas de carpintería para fabricar tornillos y tuercas de madera de gran tamaño para su uso en tornos , molinos de viento , molinos de agua y molinos de harina de la Edad Media ; la facilidad de cortar y reemplazar piezas de madera se equilibraba con la necesidad de resistir grandes cantidades de torsión y soportar cargas de peso cada vez más pesadas. A medida que las cargas se hacían aún más pesadas, se necesitaban tornillos más grandes y resistentes para resistir la rotura. Algunas tuercas y tornillos se medían por pie o yarda. Este desarrollo finalmente condujo a un reemplazo completo de las piezas de madera con piezas de metal de una medida idéntica. Cuando una pieza de madera se rompía, generalmente se rompía, se rasgaba o se rasgaba. Una vez lijadas las astillas, las piezas restantes se volvían a ensamblar, se encerraban en un molde improvisado de arcilla y se vertía metal fundido en el molde, de modo que se pudiera hacer un reemplazo idéntico en el lugar.

Durante los siglos XVIII y XIX, los usuarios de las máquinas para trabajar el metal (especialmente si eran expertos en la fabricación de herramientas) solían fabricar machos y matrices para trabajar el metal, utilizando herramientas como tornos y limas para darles forma, y ​​la herrería para endurecerlos y templarlos. Así, los fabricantes de locomotoras, armas de fuego o maquinaria textil, por ejemplo, solían fabricar sus propios machos y matrices. Durante el siglo XIX, las industrias del mecanizado evolucionaron enormemente y la práctica de comprar machos y matrices a proveedores especializados en ellos fue sustituyendo gradualmente a la mayoría de los trabajos internos. Joseph Clement fue uno de los primeros vendedores de machos y matrices, a partir de 1828. [1] Con la introducción de prácticas de fresado más avanzadas en las décadas de 1860 y 1870, tareas como cortar las estrías de un macho con una lima de mano pasaron a ser cosa del pasado. A principios del siglo XX, la práctica del rectificado de roscas experimentó una evolución significativa, lo que hizo avanzar aún más el estado del arte (y la ciencia aplicada) del corte de roscas de tornillos, incluidas las de machos de roscar y terrajas.

Durante los siglos XIX y XX, la estandarización de roscas evolucionó simultáneamente con las técnicas de generación de roscas , incluidos machos de roscar y terrajas.

La mayor empresa de machos y terrajas que existió en los Estados Unidos fue Greenfield Tap & Die (GTD) de Greenfield, Massachusetts . GTD fue tan vital para el esfuerzo bélico de los Aliados entre 1940 y 1945 que se colocaron cañones antiaéreos alrededor de su campus en previsión de un posible ataque aéreo del Eje [ cita requerida ] . La marca GTD ahora es parte de Widia Products Group .

Grifo

Desde arriba: machos de roscar de fondo, de tapón y cónicos (uso en EE. UU.) o de tapón, segundo y cónicos (uso en Reino Unido).
Varios grifos.
Un grifo y una llave en "T"
Varias manijas de grifo (llaves).

Un macho de roscar corta o forma una rosca en la superficie interior de un orificio, creando una superficie hembra que funciona como una tuerca . Los tres machos de roscar de la imagen ilustran los tipos básicos que suelen utilizar la mayoría de los maquinistas :

Grifo de fondo
El macho ilustrado en la parte superior de la imagen tiene un borde de corte continuo casi sin conicidad: entre 1 y 1,5 roscas de conicidad es lo típico. [2] [3] Esta característica permite que un macho de roscar de fondo corte roscas hasta el fondo de un agujero ciego . Un macho de roscar de fondo se utiliza normalmente para cortar roscas en un agujero que ya ha sido roscado parcialmente utilizando uno de los tipos de machos más cónicos; el extremo cónico ("chaflán del macho") de un macho de roscar de fondo es demasiado corto para empezar con éxito en un agujero sin roscar. En los EE. UU., se conocen comúnmente como machos de roscar de fondo, pero en Australia y Gran Bretaña también se conocen como machos de tapón.
Grifo intermedio, segundo grifo, [3] o grifo de tapón
El macho de roscar que se muestra en el medio de la imagen tiene bordes de corte cónicos que ayudan a alinear e iniciar el macho de roscar en un orificio sin roscar. La cantidad de roscas cónicas suele oscilar entre 3 y 5. [2] Los machos de roscar de tapón son el tipo de macho de roscar más utilizado. [ cita requerida ] En los EE. UU., se los conoce comúnmente como machos de roscar de tapón, mientras que en Australia y Gran Bretaña se los conoce comúnmente como segundos machos de roscar.
Macho de roscar cónico
El macho de roscar pequeño que se muestra en la parte inferior de la imagen es similar a un macho de roscar intermedio, pero tiene una conicidad más pronunciada en los bordes de corte. Esta característica le da al macho de roscar cónico una acción de corte muy gradual que es menos agresiva que la del macho de roscar de tapón. La cantidad de roscas cónicas varía típicamente entre 8 y 10. [2] Un macho de roscar cónico se usa con mayor frecuencia cuando el material es difícil de trabajar (por ejemplo, acero de aleación) o el macho de roscar tiene un diámetro muy pequeño y, por lo tanto, es propenso a romperse.
Tomas de corriente
Los machos de roscar mencionados anteriormente se denominan generalmente machos de roscar manuales, ya que se operan manualmente. Durante la operación, el maquinista debe invertir periódicamente un macho de roscar manual para romper la viruta (también conocida como desportilladura ) que se forma durante el corte. Esto evita que el material cortado se amontone y rompa el macho de roscar.
El tipo más común de macho de roscar accionado mecánicamente es el macho de roscar con punta en espiral, también conocido como macho de roscar con punta de "pistola", cuyos bordes de corte están desplazados angularmente con respecto a la línea central del macho de roscar.
Un grifo con punta en espiral (grifo "pistola").
Esta característica hace que el macho rompa continuamente la viruta y la expulse hacia adelante dentro del agujero, evitando el amontonamiento. Los machos de roscar con punta espiral se utilizan generalmente en agujeros que atraviesan completamente el material, de modo que las virutas puedan escapar. Otra versión del macho de roscar con punta espiral es el macho de roscar con ranura espiral , cuyas ranuras se parecen a las de una broca helicoidal . Los machos de roscar con ranura espiral se utilizan ampliamente en operaciones de roscado automático de alta velocidad debido a su capacidad para funcionar bien en agujeros ciegos.
Grifo de formación
Un tipo de macho de roscar muy diferente es el macho de roscar de conformación. Un macho de roscar de conformación, también conocido como macho de roscar sin ranuras o macho de roscar de rodillo, desplaza con fuerza el metal en forma de rosca al introducirlo en el orificio, en lugar de cortar el metal desde los lados del orificio como lo hacen los machos de roscar de corte. Un macho de roscar de conformación tiene lóbulos espaciados periódicamente alrededor del macho que, en realidad, forman la rosca a medida que el macho avanza en un orificio del tamaño adecuado, y las roscas detrás de los lóbulos están ligeramente hundidas para reducir la fricción de contacto. Como no es necesario proporcionar espacio para las virutas, estos huecos son mucho más sutiles que las ranuras de un macho de roscar de corte y el macho parece casi una rosca simple. Como el macho no produce virutas, no es necesario sacarlo periódicamente para quitarlas, que pueden atascarse y romper un macho de roscar de corte si se deja que se acumulen. Este problema es particularmente agudo en los orificios ciegos, por lo que el conformado de roscas es particularmente adecuado para tales aplicaciones. Los machos de roscar de conformación solo funcionan en materiales maleables como el acero dulce o el aluminio. Las roscas formadas suelen ser más fuertes que las roscas cortadas. Tenga en cuenta que el tamaño de la broca para machos es mayor que el que se utiliza para un macho de corte, como se muestra en la mayoría de las tablas de brocas para machos, y se requiere un tamaño de orificio preciso; un orificio ligeramente más pequeño puede romper el macho. La lubricación adecuada es esencial debido a las fuerzas de fricción involucradas, por lo tanto, se utiliza un aceite lubricante en lugar de aceite de corte.

Agujeros

Ya sea manual o automático, el proceso de roscado comienza con la formación (normalmente mediante perforación) y el avellanado leve de un orificio hasta un diámetro algo menor que el diámetro principal del macho de roscar. El diámetro correcto del orificio se indica en una tabla de tamaños de brocas y machos de roscar , una referencia estándar en muchos talleres mecánicos . El diámetro adecuado para la broca se denomina tamaño de broca de roscar . Sin una tabla de brocas de roscar, puede calcular el diámetro correcto de la broca de roscar con:

donde es el tamaño de la broca del macho de roscar, es el diámetro mayor del macho de roscar (por ejemplo, 38 in para un macho de roscar de 38 -16), y es el paso de la rosca ( 116  pulgada en el caso de un macho de roscar de 38 -16). Para un macho de roscar de 38 -16, la fórmula anterior produciría 516 , que es el diámetro correcto de la broca del macho de roscar. La fórmula anterior finalmente da como resultado una rosca aproximada del 75%.

Dado que las roscas métricas especifican el paso directamente, el diámetro de broca de roscar correcto para roscas de tamaño métrico se calcula con:

donde es el tamaño de la broca del macho de roscar, es el diámetro mayor del macho de roscar (por ejemplo, 10 mm para un macho de roscar M10×1,5) y el paso es el paso de la rosca (1,5 mm en el caso de un macho de roscar M10 estándar) y, por lo tanto, el tamaño de broca correcto es 8,5 mm. Esto funciona tanto para pasos finos como gruesos, y también produce una rosca aproximada del 75 %.

Secuencia de toques

Con materiales blandos o de dureza media, como plástico , aluminio o acero dulce , la práctica habitual es utilizar un macho intermedio (de tapón) para cortar las roscas. Si las roscas deben extenderse hasta el fondo de un agujero ciego, el maquinista utiliza un macho intermedio (de tapón) para cortar las roscas hasta que la punta del macho llegue al fondo y luego cambia a un macho de fondo para terminar. El maquinista debe expulsar con frecuencia las virutas para evitar atascar o romper el macho. Con materiales duros, el maquinista puede comenzar con un macho cónico, cuya transición de diámetro menos severa reduce el par necesario para cortar las roscas. Para roscar hasta el fondo de un agujero ciego, el maquinista sigue el macho cónico con un macho intermedio (de tapón) y luego un macho de fondo para terminar.

Roscado a máquina

El roscado se puede realizar a mano utilizando un juego de machos (primer macho, segundo macho y macho final) o utilizando una máquina para realizar el roscado, como un torno , una taladradora radial , una taladradora de banco, una taladradora de columna, una fresadora vertical, una máquina de centro de mecanizado horizontal (HMC) o una máquina de centro de mecanizado vertical (VMC). El roscado a máquina es más rápido y, en general, más preciso porque se elimina el error humano. El roscado final se logra con un solo macho.

Aunque en general el roscado a máquina es más preciso, las operaciones de roscado tradicionalmente han sido muy difíciles de ejecutar debido a las frecuentes roturas de los machos y a la calidad inconsistente del roscado.

Las razones más comunes de rotura de grifos son:

Para superar estos problemas, se requieren portaherramientas especiales para minimizar las posibilidades de rotura del macho de roscar durante el roscado. Estos suelen clasificarse como portaherramientas convencionales y portaherramientas CNC.

Portaherramientas para operaciones de roscado

Se pueden utilizar varios portaherramientas para roscar según los requisitos del usuario:

Ayudas para roscar a mano (plantillas y accesorios sencillos)

El mayor problema con el roscado manual sencillo es alinear con precisión el macho de roscar con el orificio de modo que queden coaxiales, es decir, que entren en línea recta en lugar de en ángulo. El operador debe conseguir que esta alineación sea casi ideal para producir buenas roscas y no romper el macho de roscar. Cuanto mayor sea la profundidad de la rosca, más pronunciado será el efecto del error angular. Con una profundidad de 1 o 2 diámetros, poco importa. Con profundidades superiores a 2 diámetros, el error se vuelve demasiado pronunciado como para ignorarlo. Otro hecho sobre la alineación es que el primer corte de rosca o los dos primeros establecen la dirección que seguirán el resto de las roscas. No se puede corregir el ángulo después del primer corte o los dos primeros.

Para ayudar con esta tarea de alineación, se pueden utilizar varios tipos de plantillas y accesorios para proporcionar la geometría correcta (es decir, coaxialidad precisa con el orificio) sin tener que usar la habilidad a mano alzada para aproximarla:

Cabezales para husillos de máquinas herramienta

Generalmente se requieren las siguientes características de los portaherramientas:

En la fuente machinetoolaid.com se muestran estudios de casos de roscado con ejemplos típicos de operaciones de roscado en varios entornos [1].

Estaciones de toma de agua

Los machos de roscar de doble paso y los machos de roscar de inserción necesitan diferentes velocidades y avances, y diferentes diámetros de orificio inicial que otros machos de roscar.

Tamaños de brocas para machos de roscar

Tabla de referencia y tamaños de machos de roscar y brocas de EE. UU.

En la tabla que ofrece Albany County Fasteners se puede encontrar una referencia completa de tamaños de brocas y machos de roscar de EE. UU. Esta tabla incluye especificaciones detalladas sobre el tamaño de los tornillos para máquinas, las roscas por pulgada, los diámetros mayor y menor y los tamaños de broca adecuados para diferentes materiales.

Morir

Cinco tamaños y tipos de matrices

Un troquel corta una rosca externa en un material cilíndrico , como una varilla, lo que crea una pieza roscada macho que funciona como un perno . Los troqueles se fabrican generalmente en dos estilos: sólidos y ajustables. Un troquel ajustable puede ajustarse mediante un tornillo integrado o mediante un conjunto de tornillos colocados en el soporte del troquel (denominado "materia prima"). Los tornillos de ajuste integrados pueden estar dispuestos para funcionar axialmente, donde el movimiento del tornillo de ajuste en un orificio roscado en el troquel fuerza la sección de ranura del troquel a abrirse, o tangencialmente donde un tornillo roscado en un lado de la ranura se apoya contra el lado opuesto de la ranura. Los troqueles sin tornillos integrados se ajustan dentro de la materia prima del troquel mediante tornillos dispuestos radialmente. Dos tornillos en la materia prima se apoyan en hendiduras a cada lado de la ranura, lo que tiende a apretar la ranura para cerrarla, mientras que un tercer tornillo con una punta cónica se atornilla en la ranura y la abre. Al trabajar estos tres tornillos uno contra el otro se ajusta el troquel.

Los tornillos integrados parecen ser comunes en los EE. UU., pero son casi desconocidos en el Reino Unido y Europa.

Los troqueles que se muestran en la imagen de la derecha son ajustables:

Las matrices sólidas cortan una forma y profundidad de rosca nominales, cuya precisión está sujeta a la precisión con la que se fabricó la matriz y a los efectos del desgaste. Las matrices ajustables se pueden comprimir o expandir ligeramente para compensar el desgaste o para lograr diferentes clases de ajuste de rosca (clase A, B y, más raramente, C). También existen machos de roscar ajustables, pero no son comunes. Estos tienen una punta que se divide a través de las estrías y un tornillo axial que fuerza los bordes de corte a separarse ligeramente.

La pieza de trabajo (pieza bruta) que se va a roscar, que normalmente tiene un diámetro ligeramente menor que el diámetro principal de la matriz, recibe un ligero bisel en el extremo que se va a roscar. Este bisel ayuda a centrar la matriz en la pieza bruta y reduce la fuerza necesaria para iniciar el corte de la rosca. [8] Una vez que la matriz ha comenzado, se autoalimenta. A menudo es necesario invertir periódicamente la matriz para romper la viruta y evitar el amontonamiento.

Las matrices de reenhebrado , también conocidas comomatrices de reenhebrado, son matrices fabricadas para limpiar roscas dañadas,[9]no tienen hendiduras para redimensionarlas y están hechas de una barra hexagonal para que se pueda usar unallavepara girarlas. El proceso de reparación de roscas dañadas se conoce como "persecución". Las matrices de reenhebrado no se pueden utilizar para cortar roscas nuevas, ya que carecen de dientes formadores de viruta.[10]Sin embargo, el perfil externo de una matriz no se corresponde estrictamente con su función. Los fabricantes de matrices han producido modelos en forma hexagonal que están destinados a la creación de nuevas roscas.[11]Estos parecen idénticos a las matrices sólidas en todos los aspectos excepto en la forma externa. Las matrices de corte de roscas hexagonales se utilizan con un material de matriz con características de sujeción hexagonales.

Lubricantes

El uso de un lubricante adecuado es esencial en la mayoría de las operaciones de roscado y aterrajado. Los lubricantes recomendados para algunos materiales comunes son los siguientes:

Acero al carbono (dulce)
Aceite de corte sintético o a base de petróleo .
Acero aleado
Aceite de corte a base de petróleo mezclado con una pequeña cantidad (aproximadamente el 10 por ciento) de queroseno o alcoholes minerales . Esta mezcla también es adecuada para usar con acero inoxidable .
Hierro fundido
Sin lubricante. Se debe utilizar un chorro de aire a baja velocidad para limpiar las virutas.
Aluminio
Queroseno o alcoholes minerales mezclados con una pequeña cantidad (15-25 por ciento) de aceite de corte a base de petróleo. En algunos casos, productos como WD-40 , CRC 5-56 y 3-In-One Oil son sustitutos aceptables.
Latón
Queroseno o alcoholes minerales.
Bronce
Queroseno o alcoholes minerales mezclados con una pequeña cantidad (10–15 por ciento) de aceite de corte a base de petróleo.

Referencias

  1. ^ Roe 1916, pág. 58.
  2. ^ abc Smid, Peter (1 de marzo de 2003). Manual de programación CNC. Prensa industrial. ISBN 978-0-8311-3158-6.
  3. ^ ab "Grifos: Información técnica". Archivado desde el original el 13 de enero de 2009. Consultado el 4 de enero de 2009 .
  4. ^ Brown & Sharpe: Diseño de levas y herramientas, pág. 11-12
  5. ^ "Tabla de tamaños de brocas y machos de roscar de EE. UU." BoltDepot.com. Archivado desde el original el 2006-12-01 . Consultado el 2006-12-03 .
  6. ^ "Tabla de tamaños de brocas y machos de roscar métricos". BoltDepot.com. Archivado desde el original el 2006-11-10 . Consultado el 2006-12-03 .
  7. ^ "Tabla de referencia y tamaño de brocas y machos de roscar de EE. UU." AlbanyCountyFasteners.com . Consultado el 6 de marzo de 2024 .
  8. ^ "Terminología de machos de roscar y terrajas". TapDie.com. Archivado desde el original el 19 de noviembre de 2006. Consultado el 3 de diciembre de 2006 .
  9. ^ "Tipos y usos - Continuación - 14256_231". www.tpub.com . Archivado desde el original el 9 de marzo de 2009 . Consultado el 7 de mayo de 2018 .
  10. ^ Keenan, Julian Paul (2005). ASVAB: la mejor preparación para exámenes . Asociación de investigación y educación. ISBN 978-0-7386-0063-5.
  11. ^ "Juego de machos y terrajas de 38 piezas de acero con alto contenido de carbono para hacer uno mismo". Vermont American . Consultado el 2 de julio de 2022 .

Bibliografía

Enlaces externos