Toca y muere


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Los machos de roscar y los troqueles son herramientas que se utilizan para crear roscas de tornillo de propósito , lo que se denomina roscado . Muchas son herramientas de corte ; otros están formando herramientas. Se utiliza un grifo para cortar o formar la parte hembra del par de apareamiento (por ejemplo, una tuerca ). Se utiliza un troquel para cortar o formar la parte macho del par de acoplamiento (por ejemplo, un perno ). El proceso de cortar o formar roscas usando un macho se llama roscado , mientras que el proceso que usa un troquel se llama roscado .

Ambas herramientas se pueden utilizar para limpiar un hilo, lo que se denomina persecución . Sin embargo, el uso de un macho o de un troquel común para limpiar las roscas generalmente elimina parte del material, lo que da como resultado roscas más sueltas y débiles. Debido a esto, los maquinistas generalmente limpian las roscas con machos y matrices especiales, llamados chasers, hechos para ese propósito. Los chasers están hechos de materiales más suaves y no cortan hilos nuevos. Sin embargo, aún quedan más ajustados que los sujetadores reales y tienen ranuras como grifos y matrices regulares para que los escombros puedan escapar. Los mecánicos de automóviles, por ejemplo, usan chasers en las roscas de las bujías para eliminar la corrosión y la acumulación de carbón.

Historia

Si bien las tuercas y tornillos modernos se hacen habitualmente de metal , este no era el caso en épocas anteriores, cuando se empleaban herramientas de carpintería para fabricar tornillos y tuercas de madera muy grandes para su uso en cabrestantes , molinos de viento , molinos de agua y molinos harineros de la Edad Media ; la facilidad de cortar y reemplazar piezas de madera se equilibró con la necesidad de resistir grandes cantidades de torquey soportar cargas de peso cada vez más pesadas. A medida que las cargas se volvieron cada vez más pesadas, se necesitaron pernos más grandes y más fuertes para resistir la rotura. Algunas tuercas y tornillos se midieron por pie o yarda. Este desarrollo finalmente condujo a una sustitución completa de las piezas de madera por piezas metálicas de idéntica medida. Cuando una pieza de madera se rompe, generalmente se rompe, se rasga o se rasga. Una vez lijadas las astillas, las partes restantes se volvieron a ensamblar, se encerraron en un molde improvisado de arcilla y se vertió metal fundido en el molde, de modo que se pudiera hacer un reemplazo idéntico en el lugar.

Los machos y matrices para trabajar metales fueron fabricados a menudo por sus usuarios durante los siglos XVIII y XIX (especialmente si el usuario era experto en la fabricación de herramientas), utilizando herramientas como tornos y limas para dar forma, y ​​la herrería para endurecer y templar. Así, era probable que los constructores de, por ejemplo, locomotoras, armas de fuego o maquinaria textil hicieran sus propios grifos y matrices. Durante el siglo XIX, las industrias del mecanizado evolucionaron enormemente, y la práctica de comprar machos de roscar y matrices de proveedores especializados en ellos suplantó gradualmente la mayor parte del trabajo interno. Joseph Clement fue uno de los primeros proveedores de grifos y matrices, a partir de 1828. [1] Con la introducción de más avanzadosEn la práctica del fresado en las décadas de 1860 y 1870, tareas como cortar las flautas de un grifo con una lima manual se convirtieron en 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, incluidos los de machos de roscar y matrices.

Durante los siglos XIX y XX, la estandarización de hilos evolucionó simultáneamente con las técnicas de generación de hilos , incluidos machos y matrices.

La empresa de grifería y troquel más grande que existe en los Estados Unidos fue Greenfield Tap & Die (GTD) de Greenfield, Massachusetts . GTD fue tan vital para el esfuerzo bélico aliado de 1940 a 1945 que se colocaron cañones antiaéreos alrededor de su campus en previsión de un posible ataque aéreo del Eje. La marca GTD ahora es parte de Widia Products Group .

Grifo

Desde arriba: Tapones de fondo, tapones y cónicos (uso en EE. UU.), O tapones, segundo y cónicos (uso en el Reino Unido).
Varios grifos.
Un grifo y una llave en "T"
Varias manijas de grifo (llaves).

Un grifo corta o forma una rosca en la superficie interior de un agujero, creando una superficie hembra que funciona como una tuerca . Los tres grifos de la imagen ilustran los tipos básicos comúnmente utilizados por la mayoría de los maquinistas :

Grifo de fondo o grifo de tapón
El grifo ilustrado en la parte superior de la imagen tiene un borde de corte continuo casi sin ahusamiento; es típico entre 1 y 1,5 hilos de ahusamiento. [2] [3] Esta función habilita un grifo de fondo para cortar roscas hasta el fondo de un agujero ciego . Un grifo de fondo se utiliza generalmente para cortar roscas en un orificio que ya ha sido parcialmente roscado con uno de los tipos de grifo más ahusados; el extremo ahusado ("chaflán del grifo") de un grifo de fondo es demasiado corto para comenzar con éxito en un orificio sin rosca. En los EE. UU., Se conocen comúnmente como grifos de fondo, pero en Australia y Gran Bretaña también se conocen como grifos de enchufe.
Grifo intermedio, segundo grifo , [3] o grifo de enchufe
El grifo ilustrado en el medio de la imagen tiene bordes cortantes ahusados, que ayudan a alinear e iniciar el grifo en un orificio sin explotar. El número de roscas ahusadas suele oscilar entre 3 y 5. [2] Las derivaciones de tapón son el tipo de derivación más utilizado. [ citación necesitada ] En los EE. UU., Se conocen comúnmente como grifos de enchufe, mientras que en Australia y Gran Bretaña se conocen comúnmente como segundos grifos.
Grifo cónico
El pequeño grifo ilustrado en la parte inferior de la imagen es similar a un grifo intermedio, pero tiene una inclinación más pronunciada en los bordes cortantes. Esta característica le da al macho cónico una acción de corte muy gradual que es menos agresiva que la del macho. El número de roscas ahusadas típicamente varía de 8 a 10. [2] Un macho de roscar cónico se usa con mayor frecuencia cuando el material es difícil de trabajar (p. Ej., Acero de aleación) o el macho tiene un diámetro muy pequeño y, por lo tanto, es propenso a romperse.
Grifos de poder
Los grifos anteriores se denominan generalmente grifos manuales, ya que se operan manualmente. Durante la operación, el maquinista debe invertir periódicamente un golpe manual para romper la viruta (también conocida como viruta ) que se forma al cortar. Esto evita que el material cortado se amontone y rompa el grifo.
El tipo más común de macho de roscar motorizado es el macho de roscar de "punta en espiral", también denominado macho de "pistola", cuyos bordes cortantes están desplazados angularmente con respecto a la línea central de la rosca.
Un grifo de tapón de punta en espiral (grifo de "pistola").
Esta característica hace que el grifo rompa continuamente el chip y lo expulse hacia adelante en el agujero, evitando el apiñamiento. Los machos de roscar de punta en espiral se suelen utilizar en orificios que atraviesan todo el material, de modo que las virutas puedan escapar. Otra versión de la espiral del grifo enchufe punto es la espiral flauta del grifo, cuya flautas parecerse a los de una broca helicoidal . Los machos de roscar de ranura en espiral se utilizan ampliamente en operaciones de roscado automático de alta velocidad debido a su capacidad para trabajar bien en agujeros ciegos.
Grifo de formación
Un tipo de grifo muy diferente es un grifo de formación. Un grifo de formación, también conocido como un grifo sin flauta o un grifo enrollado, simplemente desplaza con fuerza el metal en forma de rosca al girarlo en el orificio, en lugar de cortar el metal de los lados del orificio como lo hacen los grifos de corte. Un grifo de formación se parece mucho a un grifo de corte sin las flautas, o casi como un hilo simple. Hay lóbulos espaciados periódicamente alrededor del grifo que en realidad forman la rosca a medida que el grifo avanza hacia un orificio del tamaño adecuado. Los hilos detrás de los lóbulos están ligeramente rebajados para reducir la fricción de contacto. Dado que el grifo no produce virutas, no es necesario retroceder periódicamente el grifo para eliminar las virutas, que, en un grifo de corte, pueden atascar y romper el grifo. Por lo tanto, la formación de roscas es especialmente adecuada para roscar agujeros ciegos,que son más difíciles de golpear con un macho de corte debido a la acumulación de viruta en el orificio. Los machos de roscar de conformado solo funcionan en materiales maleables como acero dulce o aluminio. Los hilos formados suelen ser más fuertes que los hilos cortados. Tenga en cuenta que el tamaño de la broca para machos de roscar difiere del utilizado para una machos de roscar de corte, como se muestra en la mayoría de las tablas de machos de roscar, y que se requiere un tamaño de agujero exacto porque un agujero un poco más pequeño puede romper la machos de roscar. La lubricación adecuada es esencial debido a las fuerzas de fricción involucradas, por lo tanto, se usa un aceite lubricante en lugar de aceite de corte.y que se requiere un tamaño de orificio preciso porque un orificio ligeramente más pequeño puede romper el grifo. La lubricación adecuada es esencial debido a las fuerzas de fricción involucradas, por lo tanto, se usa un aceite lubricante en lugar de aceite de corte.y que se requiere un tamaño de orificio preciso porque un orificio ligeramente más pequeño puede romper el grifo. La lubricación adecuada es esencial debido a las fuerzas de fricción involucradas, por lo tanto, se usa un aceite lubricante en lugar de aceite de corte.

Agujeros

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

donde es el tamaño del taladro del macho, es el diámetro mayor del macho (por ejemplo, ⅜ de pulgada para un macho de ⅜ "-16), y es el paso de rosca (16 en el caso de un macho de ⅜" -16). Para un grifo de ⅜ "-16, la fórmula anterior produciría 516 como resultado, que es el diámetro de taladro correcto para un grifo de ⅜" -16. La fórmula anterior finalmente da como resultado un hilo de aproximadamente el 75 por ciento.

El diámetro correcto de la broca para machos de roscar de tamaño métrico se calcula con:

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

Toque la secuencia

Con materiales blandos o de dureza media, como plástico , aluminio o acero dulce , la práctica común es utilizar un macho intermedio (tapón) para cortar las roscas. Si las roscas deben extenderse hasta el fondo de un orificio ciego, el maquinista usa un macho intermedio (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 virutas con frecuencia para evitar atascar o romper el grifo. Con materiales duros, el maquinista puede comenzar con un macho de roscar cónico, cuya transición de diámetro menos severa reduce el torque requerido para cortar roscas. Para enroscar hasta la parte inferior de un orificio ciego, el maquinista sigue la rosca cónica con una rosca intermedia (tapón) y luego una rosca de fondo para terminar.

Roscado de la máquina

El roscado se puede lograr mediante un roscado manual mediante el uso de un conjunto de machos (primer golpe, segundo y final (acabado)) o usando una máquina para hacer el roscado, como un torno , una máquina perforadora radial , una máquina perforadora tipo banco , taladradora tipo columna, fresadoras verticales, HMC, VMC. El roscado de la máquina es más rápido y, en general, más preciso porque se elimina el error humano. El golpe final se logra con un solo golpe.

Aunque, en general, el roscado de la máquina es más preciso, las operaciones de roscado tradicionalmente han sido muy complicadas de ejecutar debido a la frecuente rotura del roscado y la calidad inconsistente del roscado.

Los motivos habituales de rotura del grifo son:

  • Problemas relacionados con el toque:
    • El desgaste del grifo no se puede cuantificar fácilmente (uso de grifos gastados)
    • Uso de machos con una geometría de machos inadecuada para una aplicación en particular.
    • Uso de grifos de calidad inferior o no estándar.
  • Obstrucción con virutas .
  • Desalineación entre grifo y agujero.
  • Sobrealimentación o falta de alimentación del grifo, provocando rotura en tensión o compresión.
  • Uso de lubricante de corte inadecuado y / o insuficiente.
  • Ausencia de una función de limitación de par.
  • Flotación incorrecta o nula para su uso con máquinas de tornillo (se recomienda una alimentación .1 más lenta para establecer la flotación para 40 tpi o más y .15 más lenta para 40 tpi o más fina [4] )
  • Velocidad incorrecta del husillo.

Para superar estos problemas, se requieren portaherramientas especiales para minimizar las posibilidades de rotura del macho durante el roscado. Por lo general, se clasifican como portaherramientas convencionales y portaherramientas CNC.

Portaherramientas para operaciones de roscado

Se pueden utilizar varios portaherramientas para roscar en función de los requisitos del usuario:

Ayudas para el roscado manual (plantillas y accesorios simples)

El mayor problema con el simple toque manual es alinear con precisión el grifo con el orificio para que sean coaxiales; en otras palabras, entrar en línea recta en lugar de en ángulo. El operador debe acercar esta alineación a la ideal para producir buenas roscas y no romper el grifo. Cuanto más profunda 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 para ignorarlo. Otro hecho sobre la alineación es que el primer o dos cortes de hilo establecen la dirección que seguirán el resto de hilos. No puede corregir el ángulo después del primer hilo o dos.

Para ayudar con esta tarea de alineación, se pueden usar 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:

  • Roscadora manual: un accesorio simple análogo a una prensa de eje en su forma básica. De este modo, su eje se mantiene exactamente perpendicular al trabajo. Los machos estándar se mantienen en el eje y el operador gira el eje manualmente a través de un manillar. Este dispositivo evita la necesidad de que el operador se aproxime con cuidado y habilidad a la perpendicularidad, que incluso para un operador experto puede resultar fácilmente en un error de 2 a 5 °.
  • Guía de roscado, o "alineador / soporte de roscado y escariador", una guía cónica simple que se desliza sobre un grifo cuando se usa un mango de grifo normal. Al igual que con un roscador manual, el principio básico es simplemente el de una plantilla o dispositivo para proporcionar la alineación correcta.

Cabezales para husillos de máquina herramienta

  • Accesorios de roscado: pueden ser normales (disponibles en una variedad de tamaños de roscas) o de cambio rápido
  • Mandriles de perforación y roscado de cambio rápido (variaciones disponibles para herramientas CNC y de control manual)
  • Accesorios de roscado rígidos (para CNC)

Por lo general, se requieren las siguientes características de los soportes para roscar:

  • Mandril doble: el grifo se sujeta en puntos de su sección transversal circular y cuadrada. El agarre de la sección circular asegura la concentricidad con el eje de la máquina, y el agarre del cuadrado produce un accionamiento rotatorio positivo.
  • Embrague de seguridad: el mecanismo de seguridad incorporado funciona tan pronto como se alcanza el límite de par establecido para evitar que el grifo se rompa.
  • Flotador radial paralelo: este flotador se encarga de las pequeñas desalineaciones.
  • Compensación de longitud: la compensación de longitud incorporada se encarga del pequeño empuje o tracción del eje o de la diferencia de avance.

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

Estaciones de tapping

  • Las estaciones de roscado son mesas de trabajo con un cabezal de roscado unido al extremo de un brazo de estilo pantógrafo similar al de una lámpara de brazo equilibrado . El operador guía el cabezal de roscado a cada orificio (ya perforado) y lo golpea rápidamente.
  • Los centros de taladrado y roscado , cuyo nombre suena similar al de las estaciones de roscado, son en realidad centros de mecanizado asequibles y ligeros de 2, 2,5 o 3 ejes que están diseñados para una vida de principalmente taladrado y roscado con un uso limitado de fresado.

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

Tamaños de taladro de rosca

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 se puede ajustar mediante un tornillo integrado o mediante un juego de tornillos en el soporte del troquel (denominado "material de troquel"). Los tornillos de ajuste integrales pueden disponerse para trabajar axialmente, donde el movimiento del tornillo de ajuste en un orificio roscado en el troquel fuerza la sección de la ranura del troquel abierta, o tangencialmente donde un tornillo roscado en un lado de la ranura se apoya contra el opuesto lado de la hendidura. Las matrices sin tornillos integrados se ajustan dentro de la matriz mediante tornillos dispuestos radialmente. Dos tornillos de la culata se insertan en las muescas a cada lado de la hendidura, tendiendo a apretar la hendidura para cerrarla, mientras que un tercer tornillo con una punta cónica se atornilla en la hendidura forzándola a abrirse. Trabajando estos tres tornillos uno contra el otro ajusta la matriz.

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:

  • arriba a la izquierda: una matriz dividida más antigua, con tornillo de ajuste superior
  • abajo a la izquierda: un troquel de una pieza con tornillo de ajuste superior
  • centro: un troquel de una pieza con tornillo de ajuste lateral (apenas visible en la imagen completa)
  • derecha: dos matrices sin tornillos de ajuste integrados

Los troqueles macizos cortan una forma y profundidad de rosca nominal, cuya precisión está sujeta a la precisión con la que se hizo el troquel y los efectos del desgaste. Las matrices ajustables pueden comprimirse o expandirse ligeramente para compensar el desgaste o para lograr diferentes clases de ajuste de rosca (clase A, B y, más raramente, C). También existen grifos ajustables, pero no son comunes. Estos tienen una punta que se divide a través de las ranuras y un tornillo axial que separa ligeramente los bordes de corte.

La pieza de trabajo (pieza en bruto) que se va a roscar, que suele tener un diámetro ligeramente menor que el diámetro principal del troquel, recibe un ligero ahusamiento (chaflán) en el extremo que se va a roscar. Este chaflán ayuda a centrar el troquel en la pieza en bruto y reduce la fuerza necesaria para iniciar el corte de la rosca. [7] Una vez que el dado ha comenzado, se autoalimenta. A menudo, se requiere la inversión periódica del dado para romper el chip y evitar el apiñamiento.

Las tuercas de matriz, también conocidas comomatrices de reenroscado, son matrices hechas para limpiar roscas dañadas, [8] no tienen hendiduras para cambiar el tamaño y están hechas de una barra hexagonal para quese pueda usarunallavepara girarlas. El proceso de reparación de hilos dañados se denomina "persecución". No se pueden utilizar troqueles de enhebrado para cortar nuevos hilos. [9]

Lubricantes

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

Acero al carbono (dulce)
Aceite de corte sintético o a base de petróleo.
Aleación de acero
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 su uso con acero inoxidable .
Hierro fundido
Sin lubricante. Se debe utilizar una ráfaga de aire a baja velocidad para despejar 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 a 15 por ciento) de aceite de corte a base de petróleo.

Referencias

  1. ^ Roe 1916 , pág. 58.
  2. ↑ a b c Smid, Peter (1 de marzo de 2003). Manual de programación CNC . ISBN 978-0-8311-3158-6.
  3. ^ a b "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 herramientas y levas, p.11-12
  5. ^ "Tabla de tamaño de broca y grifo de EE. UU . " . BoltDepot.com. Archivado desde el original el 1 de diciembre de 2006 . Consultado el 3 de diciembre de 2006 .
  6. ^ "Tabla de tamaño de broca y rosca métrica" . BoltDepot.com. Archivado desde el original el 10 de noviembre de 2006 . Consultado el 3 de diciembre de 2006 .
  7. ^ "Terminología de grifos y matrices" . TapDie.com. Archivado desde el original el 19 de noviembre de 2006 . Consultado el 3 de diciembre de 2006 .
  8. ^ "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 .
  9. ^ Keenan, Julian Paul (2005). ASVAB: la mejor preparación para exámenes . Asociación de Investigación y Educación. ISBN 978-0-7386-0063-5.

Bibliografía

  • Degarmo, E. Paul; Black, J T .; Kohser, Ronald A. (2003). Materiales y procesos en la fabricación (9ª ed.). Wiley. ISBN 0-471-65653-4.
  • Roe, Joseph Wickham (1916), constructores de herramientas ingleses y estadounidenses , New Haven, Connecticut: Yale University Press, LCCN  16011753. Reimpreso por McGraw-Hill, Nueva York y Londres, 1926 ( LCCN  27-24075 ); y por Lindsay Publications, Inc., Bradley, Illinois, ( ISBN 978-0-917914-73-7 ). 

enlaces externos

  • Foto de un golpeador manual
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