Forma B o Forma C: ¿Qué macho de roscar es adecuado para cada agujero?

El principio básico se explica rápidamente: la Forma B con entrada peladora está prevista para agujeros pasantes. La Forma C posee una entrada más corta y se utiliza principalmente para agujeros ciegos. Sin embargo, en la Forma C es necesario diferenciar con mayor precisión. Una ejecución con ranuras rectas no transporta activamente las virutas fuera del agujero de núcleo, mientras que una hélice a derechas las conduce hacia la abertura. Por tanto, la variante adecuada no depende únicamente del tipo de agujero de núcleo, sino también del material y de la forma de viruta resultante.

La Forma B y la Forma C designan en primer lugar la entrada

La entrada es la zona delantera del macho de máquina en la que los dientes de corte generan progresivamente el perfil de la rosca. Los primeros dientes no cortan de inmediato el perfil completo. Al principio solo eliminan una parte del material. Con cada diente sucesivo de la entrada, el perfil se mecaniza a mayor profundidad hasta alcanzar finalmente la forma completa de la rosca. De este modo, el macho puede penetrar con mayor facilidad en el agujero de núcleo. Al mismo tiempo, la carga generada durante el roscado se distribuye entre varios filos, en lugar de actuar desde el principio con toda su intensidad sobre dientes individuales.

En la Forma B, este trabajo de mecanizado suele distribuirse entre cuatro y cinco hilos. La Forma C, en cambio, tiene una entrada más corta de aproximadamente dos a tres hilos. Esto permite que el perfil completo de la rosca llegue más cerca del fondo del agujero de núcleo en un agujero ciego. Sin embargo, las letras B y C no describen por completo la herramienta. También deben tenerse en cuenta las ranuras, la entrada peladora, el sentido de la hélice y el ángulo de hélice.

«Al seleccionar la herramienta no basta con leer Forma B o Forma C en el macho. La Forma B es la solución estándar clara para agujeros pasantes, mientras que en la Forma C también debe comprobarse si una ranura recta o una hélice a derechas es adecuada para el material. Las virutas cortas y quebradizas pueden permanecer en las ranuras (Forma C), mientras que las virutas largas deben evacuarse del agujero ciego de forma controlada (Forma C con hélice a derechas). Por tanto, lo decisivo es siempre la interacción entre el tipo de agujero de núcleo, el material, la profundidad de rosca y la evacuación de virutas.»

Forma B con entrada peladora para agujeros pasantes

La Forma B posee una entrada peladora que empuja hacia delante, en la dirección de corte, las virutas generadas durante el roscado. En un agujero pasante, este recorrido está libre. Las virutas pueden salir por el lado opuesto de la pieza, en lugar de permanecer en la rosca ya mecanizada.

Esta evacuación de virutas convierte a la Forma B en la solución preferida para agujeros pasantes, especialmente en materiales que producen virutas de longitud media o larga. Al mismo tiempo, la herramienta puede fabricarse con ranuras comparativamente poco profundas, lo que aumenta su estabilidad. Esto resulta especialmente ventajoso en mecanizados repetitivos y en la producción en serie, porque el recorrido de las virutas está claramente definido y la zona roscada no se carga innecesariamente con virutas.

En principio, un macho de Forma C también puede utilizarse en un agujero pasante. Sin embargo, afirmar de forma general que la Forma C puede emplearse siempre sin limitaciones sería excesivo. Las ejecuciones de Forma C con ranuras rectas, por ejemplo, también son adecuadas para agujeros pasantes en materiales de viruta corta. Cuando se generan virutas más largas, la Forma B suele ser la opción más adecuada y rentable gracias a la evacuación dirigida hacia delante.

Ejemplo práctico: Rosca pasante M6 en 42CrMo4

42CrMo4, una rosca pasante M6 y un recorrido libre de las virutas hacia delante: para esta combinación se utilizó en una prueba práctica de VÖLKEL un macho de máquina GRÜNRING de HSSE, Forma B con entrada peladora. Las roscas se realizaron en un componente para ejes delanteros de un proveedor de la industria automovilística.

La geometría de la herramienta se adaptaba directamente a la aplicación. El agujero de núcleo pasante permitía que las virutas generadas durante el roscado se evacuaran hacia delante a través de la pieza en la dirección de corte. Al mismo tiempo, el macho de máquina GRÜNRING utilizado estaba diseñado para mecanizar este material.

El usuario quedó satisfecho con la calidad de las roscas realizadas y consiguió una mayor vida útil con las herramientas empleadas.

Encontrarás más información sobre la herramienta, la máquina, la lubricación y el resultado de la prueba en el artículo «Rosca M6 en 42CrMo4: macho de máquina GRÜNRING en una prueba práctica».

Forma C sin hélice a derechas para agujeros ciegos

La Forma C posee una entrada corta de aproximadamente dos a tres hilos. Por ello, el perfil completo de la rosca se forma antes que con la Forma B. Esto es importante en los agujeros ciegos, ya que detrás de la rosca necesaria solo se dispone de un espacio limitado.

Sin embargo, en una ejecución recta de Forma C las virutas no se transportan activamente fuera del agujero de núcleo. Durante el mecanizado se acumulan en las ranuras y, en parte, en el espacio restante detrás de la rosca. Esto solo funciona de forma fiable si el material produce virutas cortas y fáciles de controlar o si únicamente se mecaniza una rosca relativamente corta.

El volumen de las ranuras debe ser suficiente para alojar las virutas generadas. Si las virutas son más largas de lo previsto o la rosca es demasiado profunda, las ranuras pueden llenarse progresivamente. Las virutas dejan entonces de alojarse correctamente y pueden quedar atrapadas entre la herramienta y los flancos de la rosca. Por ello, una Forma C sin hélice a derechas no es automáticamente adecuada para todos los agujeros ciegos.

Forma C con hélice a derechas para agujeros ciegos

En materiales que generan virutas largas, no basta con alojarlas en las ranuras. Deben transportarse activamente fuera del agujero ciego. Para ello, la Forma C se combina con una hélice a derechas.

Las ranuras helicoidales transportan las virutas hacia el vástago de la herramienta y la abertura del agujero de núcleo. De este modo, las virutas no se compactan delante de la herramienta en el fondo cerrado del agujero. Esto es especialmente importante en materiales tenaces que generan virutas largas o continuas.

El ángulo de hélice necesario depende de cada aplicación. En general, las exigencias para la evacuación de virutas aumentan cuanto más tenaz es el material, más largas son las virutas o mayor es la profundidad de rosca. Por ello, VÖLKEL ofrece, según la gama de herramientas y el campo de aplicación, distintas ejecuciones de Forma C con diferentes ángulos de hélice. Entre ellas se encuentran, por ejemplo, ejecuciones con hélice a derechas de 15°, 35°, 39° o 40°.

Es importante formularlo con precisión: la Forma C por sí sola no evacua las virutas del agujero ciego. La hélice a derechas es la responsable. La Forma C designa en primer lugar la entrada corta. Solo la combinación de una entrada corta y una hélice a derechas da lugar a la herramienta típica para agujeros ciegos en materiales que producen virutas largas.

El material determina la ejecución de Forma C adecuada

La herramienta no debe seleccionarse únicamente a partir de la denominación general del material. Lo decisivo es cómo puede mecanizarse el material concreto en las condiciones de trabajo existentes.

Si el material produce virutas cortas y quebradizas, estas pueden alojarse con frecuencia en las ranuras de una ejecución recta de Forma C. Si, por el contrario, se generan virutas largas, continuas o difíciles de controlar, deben evacuarse activamente del agujero ciego. En este caso, una Forma C con hélice a derechas es la opción más adecuada.

La fundición gris y los aceros más tenaces son ejemplos típicos de comportamientos diferentes de la viruta. Debido a su estructura, la fundición gris suele formar virutas cortas y quebradizas que pueden alojarse relativamente bien en las ranuras. Los aceros más tenaces, en cambio, pueden producir virutas más largas o continuas que requieren una evacuación activa desde el agujero ciego. No obstante, esta no es una regla rígida basada en el material. Siempre es decisivo el comportamiento real de la viruta bajo las condiciones concretas de mecanizado.

Incluso dos piezas que se designan de forma general como acero pueden comportarse de manera muy distinta durante el roscado. La resistencia, la tenacidad, la aleación, el tratamiento térmico y el estado real del material influyen en la formación de virutas. A ello se añaden la profundidad de rosca, la velocidad de corte, la lubricación, la máquina y la geometría de la herramienta. Por tanto, la denominación del material es solo el punto de partida de la selección, no la respuesta completa.

«En la práctica, el error no suele consistir en haber seleccionado en principio la Forma C, sino en no haber tenido suficientemente en cuenta el comportamiento de la viruta al elegir la ejecución concreta. Especialmente en agujeros ciegos, es decisivo saber si las virutas pueden alojarse de forma segura en las ranuras o si deben evacuarse activamente del agujero de núcleo.»

La profundidad de rosca no es igual a la profundidad del agujero

En los agujeros ciegos se confunden con frecuencia tres profundidades diferentes:

1. La profundidad de rosca útil describe la zona con una rosca completamente formada.
2. La profundidad de la herramienta describe hasta qué punto debe penetrar realmente el macho en el agujero de núcleo.
3. La profundidad del agujero de núcleo incluye además la distancia de seguridad necesaria y la zona de la punta de la broca.

Estos tres valores no son idénticos. La entrada no genera inmediatamente la rosca con toda la profundidad del perfil. Los primeros dientes de corte solo eliminan inicialmente una parte del material. El perfil de la rosca se va completando de forma progresiva a lo largo de la entrada. Por tanto, el macho debe penetrar en el agujero de núcleo más profundamente que la profundidad de rosca útil deseada.

Con la Forma C deben añadirse normalmente entre dos y tres hilos correspondientes a la entrada. Además, es necesaria una distancia de seguridad respecto al fondo del agujero de núcleo. El macho no debe tocar el fondo durante el mecanizado.

Como esquema básico simplificado se aplica:

También debe tenerse en cuenta la zona cónica generada por la punta de la broca helicoidal. Esta zona no está completamente disponible para el macho como espacio de trabajo útil. Por ello, la dimensión adicional concreta depende del tamaño de la rosca, del paso, de la herramienta utilizada y de la geometría del fondo del agujero de núcleo.

En una Forma C sin hélice a derechas debe considerarse otro factor: las virutas no se evacuan activamente del agujero de núcleo. Permanecen principalmente en las ranuras y, en parte, en el espacio libre detrás de la rosca. Esta zona actúa como depósito de virutas y debe ser lo bastante grande para alojar las virutas generadas durante el mecanizado.

Un agujero de núcleo más profundo puede ofrecer espacio adicional para las virutas. Sin embargo, no sustituye automáticamente a la geometría de herramienta adecuada. Si el material produce virutas largas o continuas, incluso un depósito de virutas mayor puede alcanzar rápidamente sus límites. En ese caso, una Forma C con hélice a derechas suele ser la solución más segura para el proceso, ya que transporta activamente las virutas hacia la abertura del agujero de núcleo.

¿Qué consecuencias tiene seleccionar la herramienta incorrecta?

Forma B en un agujero ciego convencional

La Forma B empuja hacia delante, en la dirección de corte, las virutas generadas durante el roscado. En un agujero pasante, este recorrido está libre. Sin embargo, en un agujero ciego termina en el fondo cerrado del agujero de núcleo. Las virutas se acumulan delante del macho de máquina y se compactan cada vez más a medida que avanza el mecanizado.

Esto puede provocar un aumento considerable del par de giro. Como muy tarde al invertir el sentido de giro, la viruta que todavía está unida al material debe cortarse limpiamente. Debido a que la Forma B posee una entrada más larga y una geometría diseñada para agujeros pasantes, existe el riesgo de que una viruta fina no se corte por completo, sino que quede atrapada entre la entrada y el flanco de la rosca. Las posibles consecuencias son flancos de rosca dañados, melladuras en los filos y, en casos extremos, la rotura del macho de máquina.

Forma C sin hélice a derechas con virutas largas

Una Forma C con ranuras rectas no transporta activamente las virutas fuera del agujero de núcleo. Con virutas cortas y quebradizas puede funcionar, siempre que el volumen de las ranuras y el espacio disponible sean suficientes. Sin embargo, si el material produce virutas largas o continuas, las ranuras se llenan progresivamente.

Las virutas pueden engancharse, introducirse entre la herramienta y el flanco de la rosca o ser arrastradas y aplastadas durante el retroceso del macho. Esto desestabiliza el proceso, aumenta el par de giro y puede dañar la superficie de la rosca. En este caso se necesita una Forma C con hélice a derechas para transportar las virutas de forma controlada hacia la abertura del agujero de núcleo.

Forma C en un agujero pasante

En principio, un macho de máquina de Forma C también puede utilizarse para un agujero pasante. En materiales de viruta corta, una Forma C con ranuras rectas puede ser adecuada tanto para agujeros ciegos como para agujeros pasantes. Por tanto, el uso de la Forma C en un agujero pasante no constituye automáticamente una selección incorrecta.

Sin embargo, en materiales que producen virutas de longitud media o larga, la Forma B suele ser la solución más adecuada. La entrada peladora conduce las virutas hacia delante en la dirección de corte y aprovecha así la salida libre del agujero pasante. Una Forma C con hélice a derechas transportaría las virutas hacia el vástago, aunque podrían salir hacia delante por el agujero de núcleo. La rosca puede mecanizarse de este modo, pero la evacuación resulta innecesariamente desfavorable para esta aplicación y puede favorecer el enrollamiento de virutas alrededor del vástago.

Excepción absoluta: Forma B en un agujero ciego muy profundo

En ciertos casos especiales también puede utilizarse una herramienta con entrada peladora en un agujero ciego. El requisito es que el agujero de núcleo sea considerablemente más profundo que la rosca necesaria. Debajo de la profundidad de rosca útil debe quedar suficiente espacio libre para alojar las virutas empujadas hacia delante en la dirección de corte.

Sin embargo, esta no es una recomendación general para un macho de máquina convencional de Forma B. Dependiendo de la aplicación, puede ser necesaria una geometría de herramienta adaptada, por ejemplo una entrada más corta y un ángulo de incidencia de la entrada adecuado para el agujero ciego. Aun así, las virutas permanecen en el agujero de núcleo y, en caso necesario, deben retirarse en una operación adicional.

Esta solución no suele ser adecuada para una producción en serie planificada. El agujero de núcleo debe perforarse a mayor profundidad, aunque esa profundidad adicional no sea necesaria para la función de la rosca. Esto prolonga el tiempo de mecanizado, somete la broca helicoidal a una mayor carga y mantiene la máquina ocupada durante más tiempo. Además, según la pieza, la profundidad necesaria del agujero de núcleo puede ser constructivamente imposible debido al espesor de material disponible.

Junto con un posible trabajo adicional de limpieza, esto genera costes de proceso adicionales. Si el mecanizado puede planificarse desde el principio, debe elegirse directamente una ejecución de Forma C adecuada. La Forma B en un agujero ciego muy profundo sigue siendo una excepción absoluta para condiciones especiales y no constituye una alternativa habitual para la producción en serie.

Las señales típicas de una ejecución de herramienta inadecuada son un aumento repentino del par de giro, un funcionamiento inestable de la herramienta, enrollamientos visibles de viruta, flancos de rosca ásperos o dañados, melladuras en la entrada o no alcanzar por completo la profundidad de rosca. En este caso debe detenerse el proceso y no continuar simplemente aplicando más fuerza. Primero deben comprobarse la geometría de la herramienta, la evacuación de virutas y la profundidad del agujero de núcleo.

Seleccionar la Forma B o la Forma C en cinco pasos

1. Determinar el tipo de agujero de núcleo: un agujero pasante suele indicar la Forma B; un agujero ciego, la Forma C.
2. Comprobar el comportamiento de la viruta: las virutas cortas y quebradizas pueden mecanizarse con una Forma C sin hélice a derechas. Las virutas largas o continuas requieren una Forma C con hélice a derechas.
3. Adaptar la geometría de la herramienta: la entrada, las ranuras y, en su caso, el ángulo de hélice deben ser adecuados para la aplicación.
4. Comprobar la profundidad de rosca y del agujero de núcleo: deben tenerse en cuenta la entrada, la distancia de seguridad, la punta de la broca y el espacio necesario para las virutas.
5. Considerar el proceso completo: la máquina, la lubricación, los parámetros de corte y la rentabilidad también forman parte de la selección de la herramienta.