Aquest article ha estat escrit originalment en castellà. L'hem traduït automàticament per a la vostra comoditat. Tot i que hem fet esforços raonables per a aconseguir una traducció precisa, cap traducció automática és perfecta ni tampoc pretén substituir-ne una d'humana. El text original de l'article en castellà podeu veure'l a A vueltas con el roscado
A voltes amb el roscat
Albert Esteves15/05/2003
Unir ha estat un dels problemes bàsics en l'enginyeria mecànica de tots els temps. Qualsevol estri, enginy, artefacte, compost de més d'un element ha de solucionar la seva integració mitjançant algun tipus d'unió. Si, com sol passar, aquesta unió ha de ser reversible, el problema es complica. O, millor dit, es complicaria si no fos per la invenció genial de la rosca i de les màquines i útils que han permès la seva fabricació al llarg de la història.
"Passar-se de rosca", "canviar de rosca" o "enroscar a la butaca" són expressions que utilitzem sovint en el llenguatge col·loquial per referir-nos a situacions quotidianes d'índole ben diversa. Tan habitual s'ha fet seu ús que gairebé passa desapercebuda la seva referència directa a un dels elements bàsics de la indústria manufacturera de tots els temps: la rosca i, per extensió, a la seva operació corresponent, el roscat. En efecte, la major part dels estris complexos amb els quals convivim, mobles, electrodomèstics, vehicles, incorporen multitud d'elements roscats. Si ens aturem a pensar, accions com foradar, tallar o clavar se'ns semblen tan intuïtives que no ens sorprèn que el seu origen es remunti a les albors de la humanitat, però, quan va aprendre l'home a roscar?, Com ha anat evolucionant la mecanització de rosques al llarg de la història?, com eren les màquines de roscar fa un segle? A tot això intentarem aportar una mica de llum en aquest capítol.
Els orígens del roscat
Els primers indicis de l'existència d'útils roscats es remunten a època prehistòrica. Probablement, el roscat va tenir el seu origen en les operacions de taladrat amb moviment alternatiu mitjançant corda. En enrotllar i desenrotllar la corda al pal vertical anava deixant unes marques helicoïdals en forma de filets, fent les vegades de cargol, en tant que la corda, amb els seus diferents voltes, exercia el paper de rosca. Convencionalment, s'atribueix la invenció del cargol a Arquites de Tàrent (430 aC - 360 aC), un matemàtic grec seguidor de Pitàgores. Pel que fa al vis-sense-fi, és coneguda la seva invenció per Arquimedes (287 aC - 212 aC), i el seu ús per al bombeig de líquids. Poc després, Apolonio de Perga va desenvolupar la teoria de l'hèlix espiral. Durant segles, els enormes cargols de fusta van ser utilitzats en les grans premses destinades a la fabricació de vi o oli. No obstant això, la utilització de cargols i femelles, bàsicament de fusta, com a elements comuns de fixació no va començar a generalitzar fins ben entrat el segle XVI i la seva producció massiva no es va iniciar fins a mitjans del XIX. De fet, la primera il·lustració d'un cargol de fusta no apareix fins 1566 a De Re Metallica, d'Agrícola. Els primitius cargols i femelles metàl·lics van ser obtinguts mitjançant un mètode molt enginyós. S'enrotllava un filferro en espiral al voltant d'una barra i forjant un material més tou entorn d'ell s'obtenia una femella, la qual s'utilitzava després per roscar la barra, obtenint el cargol.
Hi ha indicis de l'existència d'útils roscats des de la prehistòria i,
encara que la invenció del cargol es remunta a la Grècia del segle IV aC,
la seva generalització com a element de fixació no es va produir fins al segle XVI, iniciant-se la seva producció
massiva a mitjans del XIX
Màquina transportable per roscar a mà, model GAM.
El problema del sistema de rosca
Fins a mitjan segle XIX, cada fabricant utilitzava el seu propi sistema de rosca, amb un perfil individual impossible d'intercanviar amb l'empleat en qualsevol altre taller. Va ser l'anglès Joseph Whitworth (1803 - 1887) qui en 1841 va proposar a la Institució d'Enginyers Civils un conjunt universal d'especificacions per a l'angle i el pas de les rosques dels cargols que van ser adoptades aquell any pel Woolwich Arsenal. En aquest sistema, el perfil del filet es correspon al d'un triangle isòsceles, l'angle corresponent al vèrtex de la cresta és de 55 º. El sistema Whitworth es va generalitzar ràpidament a Gran Bretanya, però als Estats Units va tenir més èxit el sistema desenvolupat per William Sellers (1824 - 1905), de Filadèlfia, que va dissenyar un perfil en forma de triangle equilàter, sent l'angle de la cresta de 60 º . Aquest sistema va ser conegut com O. S. Standard. Pel que fa a Europa continental, va adoptar el sistema de rosca mètrica o internacional, aprovat a Zuric el 1898, el perfil de rosca consisteix en un triangle isòsceles amb angle en el vèrtex de 60 º.
El mecanitzat de rosca
Les rosques poden fabricar per mitjà de diferents processos de manufactura: mitjançant mascles, coixinets o fileres (manualment oa màquina), o mitjançant sistemes de roscat al voltant, fresat o laminat. El procediment seleccionat depèn de la quantitat de peces a fabricar, l'exactitud i la qualitat de la superfície de les hèlixs, entre altres factors.
Per al roscat manual existeixen, des de mitjan segle XIX, màquines de sobretaula molt senzilles que permeten mecanitzar, mitjançant maneta, diferents tipus i dimensions de rosca mitjançant coixinets intercanviables. Un avanç significatiu va ser la possibilitat d'utilitzar dispositius per al roscat adaptables a màquines de foradar convencionals, que eliminaven l'esforç manual, economitzant temps i millorant la qualitat.
En el gravat podem observar un d'aquests dispositius, adaptable a màquina de trepar amb gir a dreta i esquerra, especialment aplicable a màquines radials per tallar les rosques de forats en tirants, en cilindres de màquines de vapor, bombes, etc. El disseny d'aquests estris feia gairebé impossible el trencament del mascle, ja que en arribar aquest al fons del forat i trobar resistència a l'avanç, els plats d'acoblament es desuneixen automàticament. Aquest desacoblament pot regular, en funció de la dimensió de la rosca, per mitjà de la pressió d'una rosca sobre un ressort espiral.
El roscat mitjançant torn va aconseguir el seu desenvolupament durant el segle XVIII, especialment a partir del primer torn de roscar dissenyat per Ramsden el 1777
El roscat al voltant
Des del segle XVIII el torn paral·lel ha estat utilitzat per al roscat mitjançant l'adequada combinació del moviment rotatori de la peça amb l'avanç longitudinal de l'eina. El primer moviment ve determinat pel gir de l'eix del capçal, i el segon pel gir de la claveguera patró. En funció del pas d'aquest i del nombre de dents de les rodes dels engranatges (conductor i conduït) es modifica el pas de rosca del mecanitzat.
Dispositiu per roscar en forat, model Pearne.
Atenent a aquests principis, l'anglès Jesse Ramsden va construir el 1777 el seu primer torn de roscar, basat en una bancada de ferro de perfil triangular sobre la qual es lliscava longitudinalment el porta-eines. La peça a roscar, col·locada entre punts, es feia girar per mitjà d'una maneta i, al mateix temps, mitjançant un eix de rosca patró, s'aconseguia l'avanç o pas de rosca desitjat. Durant el segle XIX es va generalitzar un sistema anàleg equipat en torns amb tracció a pedal, com el que es mostra en el gravat.
A principis del segle XX el roscat en torns d'alta producció es realitzava incorporant-hi diversos dispositius que, mitjançant la combinació de rodes amb múltiple relació, permetien obtenir els diferents tipus i passos de rosca, anglesa o mètrica. En el gravat podem observar un dispositiu específic per tallar rosca mètrica en torns Bradford amb eix guiador de pas anglès.
Màquines per roscar cargols i femelles
El 1893, dos joves mecànics de Bloomfield, Connecticut, Edwin Henn i Reinhold Hakewessell, van construir el primer prototip de torn multieixos, al que van denominar Acme, nom que va donar lloc poc després a la creació de la companyia Acme Screw Machine Company de Hartford, Connecticut , la més emblemàtica de les firmes dedicades al disseny i construcció de maquinària per cargols.
Torn de roscar a pedal amb calibres de guia, model MRE
Màquina Acme per al roscat de cargols
Màquina Acme de 4 eixos parell roscar femelles
Des de la seva fundació a finals del segle XIX, la ACME es va convertir en la més emblemàtica de les firmes dedicades al disseny i construcció de maquinària per cargols
Per al roscat de perns, cargols i femelles, els diferents models comercialitzats per Acme adquirir gran renom i es van generalitzar a partir de la primera dècada del segle XX. Aquest tipus de roscadores constituïa una avantatjosa alternativa als torns convencionals, i permetia tallar, a més de les rosques de forma estàndard, les de formes especials, trapezoïdals, de rosca recta, de filet múltiple, de cable, etc
Referències
- Màquines i Homes, Patxi Aldabaldetrecu
- Història de la Màquina-Eina Metalunivers 4, 2002
- Catàleg General de Màquines-Eines 1913 Alfred H. Schütte
- Al voltant de les Màquines-Eines, d'Heinrich Gerling, editorial Reverté.
- Principis d'Enginyeria de Manufactura, de Stewart C. Black, Vic Chiles et al. de la Companyia Editorial Mexicana.
- Processos de Manufactura, versió Si, de BH Amstead. P Ostwald i M. Begeman. Companyia Editorial Continental.
- Enginyeria de Manufactura, de U. Schara, JA Rico, J. Creu, et al. Companyia Editorial Continental.
- Materials i processos de manufactura per a enginyers. Lawrence E. Doyle et al .. Prentice Hall.
- Encyclopedia of Cleveland History: Acme-Cleveland Corp
- Chapin, Frederic H. "National Acme," an Informal History. New York: Newcomen Society in North America, 1949
- American Precision Museum .
