Torbellino, una solución para roscas difíciles

15/10/2004

Las demandas crecientes de aumento de productividad, garantía de alta calidad, todo ello conjuntamente con la reducción del precio por pieza, son una constante en la industria de nuestros días. La situación se complica todavía más cuando se trata de piezas complejas, que requieren muchas horas en el desarrollo del proceso, preparaciones de máquina y tiempo de ciclo. Esta creciente demanda estrecha todavía más el margen de beneficios ... Hay que mecanizar las piezas con la más alta precisión y el mínimo tiempo sin gastar ni tiempo ni dinero en costosas segundas operaciones.

Prueba comparativa publicada en Tooling & Production por Mr. Steve Rose, presidente del RTSI, Solon, OH.

El roscado por torbellino es la forma más eficaz de producir roscas, siendo una solución que minimiza el tiempo de producción, permitiendo tiempos de ciclo más cortos. Es un proceso especializado que proporciona resultados espectaculares. Es un hecho comprobado que el mecanizado de tornillos y piezas roscadas llega a ser hasta 9 veces más rápido que con los métodos tradicionales y, según los casos, sin necesidad de operaciones de acabado, llegando a veces a calidades similares al rectificado.

El proceso de roscado por torbellino se ha realizado siempre con máquinas concebidas para este fin, requiriendo una grande y costosa instalación.

En Madaula estamos trabajando en porta-herramientas concebidos para ser montados en torreta motorizada (Tornos, Star, Citizen, Okuma, Mori Seiki, Mazak, Miyano, etc.) preservando su capacidad multitarea.

Ámbitos de aplicación

En todos los ámbitos productivos se fabrican piezas con roscas, pero más especialmente en el ámbito dental, óptico, biomédico, electrónico, telecomunicaciones, automoción, tornillería, decoletaje, relojería, etc.

Asimismo es aplicable a piezas para implantes dentales, tornillos de huesos para cirugía, tornillos para caderas, para cirugía maxilofacial... e incluso tornillos de diámetro inferior a 1 mm pueden ser roscados.

Cuando llega el momento de mecanizar roscas en materiales difíciles (inox, titanio, materiales templados a 65 Hrc, etc.), pocos procesos son tan rápidos y eficientes como el roscado por torbellino.

Aunque el proceso no es nuevo, su popularidad se va extendiendo por la capacidad de acoplar dispositivos de torbellino en tornos CNC y de decoletaje, siendo una solución realmente barata y alternativa a la inversión en máquinas exclusivas de roscado por torbellino.

Ventajas

Roscado sin torneado previo.
Se puede realizar todo tipo de perfil especial.
Sin deformación sobre la pieza, debido a las bajas fuerzas de corte.
Roscas de alta calidad. Sin flexiones en las piezas.
Virutas muy pequeñas, sin problemas de virutas.
Sin rebabas.
Larga vida de las herramientas.
Posibilidad de hasta 40 reafilados antes de su sustitución.
Escaso esfuerzo de corte. Poca solicitación de la máquina.
Poca potencia requerida.
Roscas “enteras”, sin salida de rosca.
Realización en una sola pasada.
Elevada velocidad de rotación práctica, que no real en máquina.
Menos tiempos muertos gracias a la larga vida de las herramientas.

Máquinas de aplicación

Aunque el sistema puede aplicarse en cualquier torno con torreta motorizada, es un hecho que la aplicación más popular se efectúa en los tornos denominados de tipo “suizo” o “cabezal móvil”.

Tipos de roscas que se pueden obtener

La flexibilidad que ofrece el roscado por torbellino posibilita reducciones de costes simplificando preparaciones y agilizando ciclos. Las distintas roscas disponibles incluyen además de las normales y las de perfiles especiales:

roscas miniatura
roscas extra largas
roscas de paso variable
roscas cónicas
roscas de varias entradas
roscas de perfil profundo
“buttress” (apoyo de hélice profundo)
visinfines

Principio de funcionamiento

Consta de dos componentes: el cabezal de corte y el cabezal de torbellino, que se monta en la estación rotativa del torno.

El torbellino es esencialmente un proceso de roscado mediante el cual el cabezal porta-herramientas gira alrededor de la pieza. El porta-herramientas está equipado de múltiples dientes de corte para el tallado de la rosca mientras “orbita” alrededor de la pieza.

Como se muestra en el dibujo, el cabezal tiene tres cuchillas que contactan con la pieza en movimiento, generando la rosca en una sola pasada y generalmente sin torneado previo. La profundidad de corte es de alrededor de 2,3 mm máximo.

La pieza gira aproximadamente a 10 RPM, mientras que el cabezal porta-cuchillas lo hace a 2400 RPM aprox. Con las 3 herramientas contactando la pieza centenares de veces en cada giro, el esfuerzo de corte es mínimo y la calidad de acabado es máxima.

Las cuchillas han de ajustarse al ángulo de la hélice de la rosca. Esto se hace fácilmente mediante un ingenioso dispositivo. Asimismo, el ángulo proporciona espacio libre para girar las cuchillas.

Forma de las cuchillas

La forma circular proporciona una excelente resistencia de la herramienta y suficiente espacio para la evacuación de virutas. El rendimiento económico es superior, dado que cada filo de corte puede roscar cientos de piezas y pueden efectuarse numerosos reafilados antes del final de su vida útil. El reafilado es fácil y puede hacerse en cualquier rectificadora plana.

Comparativa

A modo de ejemplo transcribimos una prueba comparativa (1), publicada por un constructor de tornos, que hace evidente el rendimiento superior del torbellino en la ejecución de una rosca en un tornillo para hueso.

Pieza:

Tornillo para hueso de cirugía de forma cónica

Geometría

Longitud de rosca:	100 mm
Diámetro de base:	4,27 mm +/- 0,05 mm
Paso de rosca:	3 mm
Altura de rosca:	1,5 mm, radial

Máquina-herramienta:

Citizen M12

Material:

Acero inoxidable316 L

Resultados

	Sin torbellino	Con torbellino
Velocidad del husillo	1.000 rpm	10 rpm
Velocidad del torbellino	n/a	2.400 rpm
Profundidad de corte	1,5 mm	1,5 mm
Número de pasadas	63	1
Tiempo de ciclo	9 min 30 s	4 min 15 s

El Citizen M12 con torbellino redujo la duración de los ciclos en la pieza de prueba más de la mitad, sin torneado previo en una sola pasada y cumpliendo con las tolerancias.

Ventajas del torbellino Madaula

Los cabezales de torbellino Madaula ofrecen una solución “llaves en mano” que incluye el cabezal de torbellino adaptable a cada tipo de máquina, el cabezal porta-cuchillas y las cuchillas de corte adaptadas a la geometría de la rosca a tallar.

Incorporan las últimas ventajas tecnológicas, fruto de una actitud receptiva a las demandas de los clientes, tendentes a facilitar todavía más la puesta a punto y a asegurar una calidad constante en las roscas.

No menos importante es el aspecto económico, ya que los cabezales de torbellino se ofrecen a precios nunca vistos hasta el momento, incrementando su atractivo.