El fresado de roscas generalmente se prefiere para materiales duros, agujeros ciegos y tamaños de rosca personalizados, mientras que el roscado sigue siendo el método más rápido para roscas estándar en producción de alto volumen.
El fresado de roscas permite realizar roscas internas y externas mediante una fresa giratoria. Esta fresa sigue una trayectoria helicoidal. Esto permite un mejor control de la calidad de la rosca, especialmente en materiales duros, agujeros ciegos o cuando se necesitan roscas de tamaños personalizados. Los machos de roscar estándar no son compatibles con estos tamaños.
¿Qué es el fresado de roscas y cómo funciona?
Fundamentos del proceso de fresado de roscas
Una fresa de roscar gira y se desplaza a lo largo de una trayectoria helicoidal programada sobre o alrededor de la pieza. La fresa utiliza varias pasadas o un movimiento helicoidal sobre la rosca, según el tipo de herramienta elegida.
La misma herramienta puede utilizarse para realizar roscas a izquierda o derecha. Esta flexibilidad es importante al trabajar con operaciones de fresado CNC personalizadas que requieren especificaciones de rosca poco comunes o en producciones de bajo volumen.
El proceso se aplica en máquinas CNC de 3 ejes. El husillo gira la fresadora de roscar y, simultáneamente, los ejes se mueven para crear la hélice. No se requiere equipo especial, salvo centros de mecanizado.
Fresado de roscas vs. roscado: Diferencias principales
El roscado consiste en introducir o cortar roscas girando un macho de roscar en el orificio. El macho de roscar debe tener el mismo tamaño de rosca. En el fresado de roscas, una fresa de menor diámetro sigue una trayectoria programada. Esto permite que una sola herramienta genere roscas de múltiples tamaños.
Con el roscado se generan mayores fuerzas de corte. Permite romper machos en materiales duros o agujeros ciegos. Las fuerzas se distribuyen uniformemente durante el fresado de roscas, lo que reduce la rotura de la herramienta y los daños en las piezas.
Con el fresado de roscas, se obtiene una mejor evacuación de la viruta. La viruta no se acumula en las ranuras, sino que se desplaza fuera del agujero. Esto es un factor en roscas o materiales profundos, que resultan en virutas largas y fibrosas.
Requisitos de mecanizado CNC para fresado de roscas
Su máquina requiere movimiento simultáneo de 3 ejes e interpolación helicoidal. Esto es compatible con la mayoría de los controladores CNC modernos; sin embargo, en máquinas más antiguas, puede que se requieran soluciones de programación alternativas.
La rigidez del husillo es un factor que afecta la calidad de la rosca. Por ejemplo, se observa que la vibración se manifiesta como roscas inconsistentes. Se requiere un sistema estable, especialmente al mecanizar titanio u otros materiales difíciles de cortar.
Las roscas de precisión deben tener una desviación de herramienta inferior a 0.0005 pulgadas. Verificación previa a la producción: antes de producir tiradas, asegúrese de revisar el portaherramientas y la pinza. Cualquier movimiento, incluso pequeño, hará que las roscas tengan un tamaño incorrecto.
Fresado de roscas frente a roscado: ¿cuál es mejor para piezas CNC personalizadas?
Cuándo elegir el fresado de roscas en lugar del roscado
Al mecanizar materiales duros como titanio, Inconel o acero endurecido, utilice fresado de roscas. En estos materiales, los machos de roscar fallan con frecuencia. Por consiguiente, las fresas de roscar ofrecen mayor eficiencia de corte y mayor durabilidad.
El fresado de roscas es ventajoso para agujeros ciegos con profundidad limitada. Los machos rotos en agujeros ciegos también pueden dañar la pieza, ya que son difíciles de retirar.
Si tiene un tamaño de rosca inusual, necesita fresar roscas. A menos que su diseño requiera una rosca métrica con un patrón de agujeros imperial o un paso inusual, no encontrará un macho de roscar adecuado. Cualquier perfil se puede cortar con una fresa de roscar de una sola punta.
El fresado de roscas es más adecuado para producciones de pequeñas cantidades. Una sola herramienta permite más de 10 tamaños de rosca diferentes, en lugar de docenas de machos. Esto ahorra tiempo de configuración y costos de inventario.
Cuando el roscado es más eficiente que el fresado de roscas
La producción de grandes volúmenes de roscas estándar se acelera con el roscado. El macho completa la rosca de una sola pasada. El fresado de roscas requiere varias revoluciones, lo que prolonga el tiempo del ciclo.
Para los ingenieros que deben decidir cómo especificar estas características en los planos, nuestra guía sobre agujeros roscados frente a agujeros con rosca abarca las diferencias de terminología, las indicaciones en los planos y las directrices de DFM que afectan a la producción.
Materiales blandos como el aluminio o el acero dulce se roscan fácilmente sin romper las herramientas. La ventaja de velocidad del roscado supera las ventajas del fresado de roscas en estos casos.
Ahorra tiempo de programación con el roscado. El fresado de roscas requiere la generación de trayectorias helicoidales, lo que añade pasos de programación.
Los agujeros pasantes con buen acceso son ideales para el roscado. La evacuación de viruta no supone un problema, y se pueden utilizar ciclos de roscado por picoteo para romper la viruta.
Comparación del rendimiento del fresado y roscado de roscas
Fresado de rosca Proporciona a la rosca dimensiones más uniformes. El diámetro se determina manipulando la trayectoria de la herramienta, en lugar de la geometría del macho. Esto es importante en el mecanizado CNC de precisión, donde las tolerancias son estrechas.
El roscado deja las superficies de las roscas de ciertos materiales ligeramente rugosas. El macho fuerza el material al pasar, lo que produce bordes deshilachados o rebabas. El fresado de roscas corta el material limpiamente.
La vida útil de la herramienta varía según el material. Los machos de roscar de aluminio tienen una mayor vida útil que las fresas de roscar. Las fresas de roscar de titanio o acero inoxidable son mucho más duraderas.
La resistencia de la rosca es la misma en ambos procedimientos si se realizan correctamente. La resistencia de una rosca se determina por su forma, no por su método de fabricación. Las roscas se debilitarán por una mala elección de herramientas o por el desgaste de las fresas, independientemente del proceso.
| Métrico | Fresado de rosca | Tapping |
| Tolerancia Dimensional | ±0.015 mm | ±0.02–0.05 mm |
| Acabado de la superficie | ~Ra 1.6 µm | ~Ra 3.2 µm+ |
| Precisión posicional | ±0.01 mm | ~±0.02 mm |
| Profundidad del hilo | Hilo completo, lo más profundo posible | Limitada |
| Fuerza de enganche de la herramienta | Fuerzas axiales y radiales bajas | Fuerzas axiales elevadas |
| Tiempo del ciclo | 10–15 s por hoyo | 3–8 s por hoyo |
| Herramienta de vida | Largo | Shorter |
| Materiales adecuados | Materiales más duros | Limitado a materiales más blandos |
| Control de virutas | Excelente | Pobre |
| Flexibilidad de herramientas | Una herramienta para muchos tamaños | Un grifo por tamaño |
Como se destaca en la comparación, el fresado de roscas ofrece 5 ventajas clave para piezas CNC personalizadas: 1) Precisión dimensional superior, 2) Mejor acabado superficial, 3) Menor riesgo de rotura de la herramienta, 4) Excelente control de virutas en agujeros ciegos y 5) Flexibilidad para varios tamaños de rosca con una sola herramienta.
Análisis de costos: fresado de roscas vs. roscado con macho
Las fresas de roscar son más caras que los machos de roscar. El precio de una buena fresa de roscar de carburo oscila entre 50 y 300 dólares, según el tamaño y el recubrimiento. Machos de roscar de tamaño similar cuestan entre 10 y 50 dólares.
Pero tenemos una fresa de roscar que reemplaza varios machos. Si necesita roscas de 1/4-20, 5/16-18 y 3/8-16, puede usar una sola herramienta para realizar el trabajo de tres machos diferentes.
Los costos de un macho roto incluyen el costo del macho y las posibles piezas de desecho. En un componente aeroespacial de titanio de $200 o más, un macho roto causará una pérdida mayor que la diferencia entre roscar con macho y fresar docenas de componentes.
El tiempo de ciclo también afecta el coste total. El roscado con macho es mucho más rápido agujero a agujero, mientras que el fresado de roscas minimiza los desechos y las repeticiones. Debe tener en cuenta el coste total, incluidas las piezas rechazadas, no solo el tiempo de mecanizado.
Herramientas de fresado de roscas para piezas fresadas CNC personalizadas
Fresa de rosca de punta única para roscas personalizadas flexibles
Una fresa de roscar de una sola punta tiene un diente que corta todo el perfil de la rosca. Se programa el paso y el diámetro exactos que se necesitan. Esta herramienta admite cualquier especificación de rosca que su sistema CAM pueda generar.
Estas herramientas son ideales para roscas personalizadas, reparaciones o creación de prototipos. Puede modificar las dimensiones de la rosca modificando la trayectoria de la herramienta sin necesidad de comprar fresas nuevas.
El corte lleva más tiempo que con herramientas multicanal, ya que solo se inserta un diente a la vez. Para prototipado rápido o piezas únicas, esta compensación es conveniente. Para series de producción, podría ser necesario un tipo de herramienta diferente.
La deflexión de la herramienta se convierte en un problema con las fresas largas de una sola punta. Mantenga el saliente corto y utilice portaherramientas rígidos. Las roscas profundas pueden requerir varias pasadas para mantener la precisión.
Fresas de roscar helicoidales vs. fresas de roscar de flauta recta
Las fresas de roscar de flauta helicoidal extraen la viruta del agujero. Esto mejora la evacuación de la viruta en agujeros ciegos y roscas profundas. Se obtienen roscas más limpias con menor riesgo de recorte de viruta.
Las herramientas de ranura recta son más económicas y soportan mejor los cortes interrumpidos. Úselas para fresar roscas en piezas fundidas o forjadas donde se presenten porosidad o puntos duros.
Las ranuras helicoidales reducen las fuerzas de corte y la vibración. Esto prolonga la vida útil de la herramienta en materiales duros. El ángulo de la hélice también mejora el acabado superficial en los flancos de la rosca.
Descubrirá que la mayoría de las herramientas de fresado de roscas para mecanizado CNC de precisión utilizan ranuras helicoidales.
Fresas de roscar de perfil completo para piezas de fresado CNC repetitivo
Las fresas de roscar de perfil completo tienen múltiples dientes con la forma de rosca completa. Cortan más rápido que las herramientas de una sola punta porque varios dientes engranan simultáneamente.
Estas herramientas solo cortan un tamaño y paso de rosca. Se necesitan herramientas independientes para cada especificación de rosca. Esto las hace ideales para el fresado CNC de piezas en grandes cantidades donde se rosca repetidamente el mismo tamaño.
El costo de la herramienta es mayor que el de las fresadoras de una sola punta, pero el tiempo de ciclo se reduce significativamente. En una producción de 100 piezas, el ahorro de tiempo justifica la inversión.
La precisión de la rosca mejora con las herramientas de perfil completo, ya que no se depende de la precisión de la interpolación helicoidal. La forma de la herramienta crea la rosca directamente.
Cómo elegir la herramienta de fresado de roscas adecuada según el material
El mecanizado de titanio requiere fresas de roscar de carburo con recubrimientos especializados. Los recubrimientos de AlTiN o TiAlN absorben el calor generado durante el corte. Las herramientas sin recubrimiento se desgastan demasiado rápido, lo que impide su rentabilidad.
El aluminio funciona bien con carburo sin recubrimiento o incluso con acero de alta velocidad en algunos casos. Permite trabajar a velocidades más altas, lo que reduce el tiempo de ciclo. La evacuación de viruta es más importante que la dureza de la herramienta.
El acero inoxidable requiere filos de corte afilados y refrigerante por inundación. El refrigerante a través del husillo mejora la evacuación de la viruta y prolonga la vida útil de la herramienta. Las herramientas de carburo recubiertas duran más que las no recubiertas.
Los materiales endurecidos superiores a 45 HRC requieren herramientas de carburo sólido con ángulos de hélice elevados. Reduzca la velocidad y aumente el avance por diente para evitar el endurecimiento del material delante de la fresa.
En Fastpreci , el fresado de roscas se utiliza habitualmente en piezas de alto valor donde es fundamental minimizar el riesgo de desperdicio. Nuestra experiencia en fresado de roscas proporciona el control de precisión esencial en materiales duros y orificios ciegos complejos.
Fresado de roscas para materiales difíciles
Mecanizado de roscas de titanio con fresas de roscar
El titanio genera calor rápidamente y se endurece al cortarlo. El fresado de roscas distribuye el calor en múltiples pasadas, lo que evita el endurecimiento localizado que dificulta las pasadas posteriores.
Utilice velocidades de superficie más bajas que las que utilizaría para el acero. Comience con velocidades de superficie de entre 50 y 80 SFM y ajústelas según su aleación específica. El Ti-6Al-4V se comporta de forma diferente a los grados de titanio comercialmente puros.
El control de viruta cobra una gran importancia. Las virutas largas y fibrosas se enrollan alrededor de la herramienta y la desvían de su trayectoria. Programe la trayectoria helicoidal de la herramienta para que desplace la viruta hacia la entrada del agujero. El refrigerante a través del husillo ayuda a romper la viruta.
El desgaste de la herramienta se produce rápidamente si se aplican velocidades demasiado altas. Revise las dimensiones de la rosca cada 10-15 agujeros al desarrollar su proceso. Una vez ajustados los avances y las velocidades, las roscas de titanio se fresan de forma fiable.
Fresado de roscas de acero inoxidable y materiales endurecidos
El acero inoxidable es difícil de trabajar. No detenga la herramienta ni reduzca la velocidad mientras esté cortando. Mantenga el grado de carga de viruta para evitar que el material se endurezca antes de la fresa de roscar.
Los aceros inoxidables 304 y 316 forman una viruta gomosa que carga los filos de corte. El uso de herramientas afiladas y un refrigerante adecuado evita la acumulación de filos. Afile o cambie las herramientas antes de que el acabado superficial comience a deteriorarse.
Para aceros muy duros, se requieren velocidades y avances más bajos. El mayor avance por diente garantiza que no haya rozamiento, sino que se forme una viruta lo suficientemente gruesa como para disipar el calor.
Las roscas interrumpidas o las roscas en piezas fundidas ofrecen ventajas para el fresado de roscas en comparación con el roscado con macho. La fresa de roscar puede manejar fuerzas de corte intermitentes sin interrupción.
Requisitos de rosca para mecanizado CNC aeroespacial
Los aceros inoxidables endurecidos por precipitación, el Inconel o el titanio se utilizan comúnmente en piezas aeroespaciales. Estos materiales resistentes dificultan el roscado, por lo que el fresado de roscas es una opción mucho mejor.
En el mecanizado CNC de piezas aeroespaciales se requieren tolerancias más estrictas . Los ajustes más comunes incluyen roscas de clase 3A o 3B. El control dimensional necesario para mantener estas tolerancias se logra mediante el fresado de roscas.
La trazabilidad y la documentación son importantes. Las fresas de roscar ofrecen resultados mejores y más repetibles que los machos de roscar, lo que le ayudará a mantener el proceso bajo control y a cumplir con las disposiciones de la norma AS9100.
Fresado de roscas en agujeros ciegos
Los problemas de evacuación de virutas se deben a agujeros ciegos. Las virutas se acumulan en la parte inferior e interrumpen el corte de la rosca. El fresado de roscas transfiere las virutas hacia arriba de la herramienta en espiral.
Esto requiere una holgura considerable en la base del agujero ciego. Mantenga un mínimo de dos alturas de rosca de profundidad sin roscar debajo de la rosca final. Esto proporciona a las virutas un espacio para moverse y evita colisiones entre las herramientas.
El fresado de picos se utiliza en agujeros ciegos profundos. Preste atención a sus programas. Cualquier desviación dañará las roscas que acaba de cortar.
Para obtener una guía completa sobre las reglas de diseño de agujeros ciegos, incluidos los límites de profundidad, las condiciones del fondo y las estrategias de evacuación de virutas, consulte nuestra guía de mecanizado de agujeros ciegos.
Programación CNC y configuración de máquinas para fresado de roscas
Trayectorias de herramientas de fresado de roscas en una máquina CNC de 3 ejes
Su sistema CAM genera una trayectoria de herramienta helicoidal que combina el movimiento circular en el plano XY con el movimiento lineal en Z. La herramienta completa un círculo completo por paso de rosca mientras se mueve axialmente.
Las roscas internas requieren interpolación circular en una dirección, mientras que las externas utilizan la dirección opuesta. El software CAM gestiona esto automáticamente al especificar el tipo y la dirección de la rosca.
Los movimientos de entrada y salida son importantes. La herramienta debe acercarse al punto de inicio de la rosca formando un arco suave, no una esquina cerrada.
Velocidad, avance y estabilidad para piezas de fresado CNC
Comience con velocidades bajas y auméntelas gradualmente según los resultados. El precio de las fresas de roscar de carburo para acero sería un buen comienzo con 200-300 SFM. El aluminio puede alcanzar entre 500 y 800 SFM.
Se deben producir virutas lo suficientemente gruesas como para disipar el calor con el avance por diente. Un avance demasiado fino produce fricción y la herramienta se desgasta rápidamente. Comience con 0.001-0.002 pulgadas/diente y varíe según el material.
El adelgazamiento radial de la viruta se produce durante el fresado de roscas porque la herramienta no corta una ranura de ancho completo. Es habitual poder aumentar la velocidad de avance entre un 30 % y un 50 % en comparación con el ranurado en el mismo material.
Problemas comunes de fresado de roscas en piezas CNC personalizadas
Precisión de la rosca y desgaste de la herramienta
Las roscas internas sobredimensionadas o externas subdimensionadas son resultado del desgaste de las fresas de roscar. El perfil de la rosca se altera por el desgaste por cráter en la forma de la rosca. Calibre los límites de vida útil de la herramienta utilizando valores medidos en lugar de valores observados.
Las fresas de roscar de carburo pueden astillarse al encontrar puntos duros o cortes interrumpidos. Examine las herramientas con lupa para examinar los materiales duros. Las pequeñas virutas se forman rápidamente y degradan la calidad de la rosca.
Cambie las herramientas cuando estén demasiado desgastadas. Una sola pieza desechada suele ser más cara que una fresa de roscar nueva.
Problemas de acabado superficial en piezas fresadas con CNC
Un acabado superficial deficiente en los flancos de la rosca suele deberse a velocidades o avances incorrectos. Un avance demasiado lento genera rozamientos. Un avance demasiado rápido causa vibraciones. Debe identificar el área de corte constante de su configuración.
Un filo visible en la herramienta deja un acabado deficiente e irregular. Esto ocurre en materiales gomosos, donde las virutas se fusionan con el filo. Mejore el suministro de refrigerante o cambie a una herramienta de corte más fina para obtener acabados superiores.
Las marcas de vibración son diseños estándar en la superficie de la rosca. Haga que su huso sea menos sobresaliente, más rígido o más rápido. En algunos casos, la vibración puede eliminarse con un ligero cambio de velocidad.
El radio de la raíz de la rosca influye en el acabado superficial . Las herramientas afiladas dejan raíces lisas. Las herramientas afiladas empujan el material y forman superficies rugosas, lo que puede provocar grietas en aplicaciones de alta tensión.
Cómo elegir el socio CNC adecuado para el fresado de roscas
Experiencia con fresado CNC personalizado y piezas roscadas
Busque un servicio de mecanizado CNC que haya trabajado con los materiales que necesita. El Inconel, los aceros endurecidos y el titanio son materiales que requieren conocimientos especializados, adquiridos a través de la experiencia más que de la capacidad del equipo.
Pregunte por el stock de herramientas para fresado de roscas. También puede solicitar muestras de piezas roscadas anteriores en los mismos materiales. Con una lupa, podrá apreciar la calidad de la rosca. Puede comprobar su capacidad de procesamiento antes de producirlas.
La capacidad de inspección de roscas es fundamental. Su socio CNC debería disponer de calibres de roscas, comparadores ópticos o experiencia en CMM para medir correctamente las dimensiones de la rosca.
FastPreci ofrece servicios expertos de mecanizado CNC. Nuestro equipo profesional y nuestras máquinas modernas procesan fácilmente Inconel y titanio, aprovechando nuestra amplia experiencia técnica.
Prototipado rápido y soporte de producción de bajo volumen
El prototipado se beneficia del fresado de roscas porque permite modificar las dimensiones de la rosca sin necesidad de pedir nuevos machos de roscar. Un buen socio de CNC le ayudará a optimizar los diseños de roscas durante el desarrollo.
Las producciones de bajo volumen, de 10 a 100 piezas, suelen recibir presupuestos bajos en talleres especializados en grandes volúmenes. Busque un socio que comprenda la rentabilidad de los lotes pequeños y que fije precios acordes.
La flexibilidad en los plazos de entrega es fundamental durante el desarrollo. Es posible que necesite plazos de entrega cortos para las iteraciones de diseño. Un socio de mecanizado CNC eficiente que pueda programar trabajos pequeños entre las series de producción más grandes aporta un valor añadido que va más allá del precio de la pieza.
El soporte de ingeniería durante el diseño ayuda a evitar errores costosos. Un socio experto detectará problemas de roscabilidad en sus modelos CAD antes de cortar el metal.
Conclusión
El fresado de roscas es más adecuado que el roscado para materiales duros, agujeros ciegos y tamaños de rosca no estándar. Ofrece un mayor control sobre la calidad de la rosca y evita la rotura de machos en materiales más duros. Seleccione el roscado cuando se requiera producir grandes cantidades de roscas estándar en materiales blandos. Elija la herramienta de fresado de roscas adecuada según el volumen de producción y los requisitos de la rosca.
