Cargando...
Cargando...
La primera aplicación práctica de un diente en evolvente fue debida al suizo Leonhard Euler, matemático y físico suizo, en el año de 1707. Mucho después, en 1856, Christian Schiele descubrió el sistema de fresado de engranajes rectos por medio de una fresa madre; aunque el procedimiento no se llevaría a la práctica hasta 1887, a base de la patente Grant.
En 1874, el norteamericano William Gleason inventó la primera fresadora de engranajes cónicos y gracias a la acción de sus hijos, especialmente su hija Kate Gleason (1865-1933), convirtió a su empresa Gleason Works, radicada en Rochester (Nueva Llora, EE. UU.) en una de los fabricantes de máquinas herramientas más importantes del mundo.
.jpg)
Históricamente, los métodos de fresado de engranajes se dividen en tres categorías principales: generación, formación y corte de forma. A medida que se desarrollan nuevas tecnologías, es posible que se agreguen nuevos métodos de fresado de engranajes a la lista, pero los tres grandes siguen siendo las formas más comunes de fabricar un engranaje:
Los cortadores tipo cremallera se utilizan en uno de los principales métodos de generación de engranajes. El proceso también se conoce como el método Sunderland, que consiste en un cortador de cremallera que tiene ángulos de inclinación y de separación para crear el perfil de los dientes en un engranaje en bruto. Utiliza un movimiento relativo específico entre la pieza de trabajo y el cortador durante el proceso de maquinado para producir perfiles de dientes y es similar a una cremallera y un piñón, como se muestra en la siguiente imagen:
Método de Sunderland
Los perfiles de los dientes siguen una geometría que consiste en una involuta de un círculo, básicamente una curva en espiral trazada por el extremo de una cuerda imaginaria que se desenrolla de ese círculo estacionario, o si traza el punto de contacto de un diente a otro como se muestra en la siguiente imagen:
Geometría de curva envolvente
En este método de fresado de engranajes, un cortador y un engranaje en blanco están conectados por engranajes para que no rueden juntos cuando el cortador se mueve alternativamente. El cortador comienza a tallar su camino hasta la profundidad deseada, como se ve en la Figura 3, luego el cortador y el engranaje en bruto giran lentamente a medida que los dientes del engranaje se cortan en los engranajes en bruto.
Ilustración 4Generación de engranajes - modelado
La conformación de engranajes se usa comúnmente para cortar engranajes rectos, engranajes en espiga y engranajes de trinquete. Este método se puede usar para otros tipos de engranajes, pero dado que está utilizando un cortador que alterna la forma del engranaje, ha sido útil para los tipos de engranajes mencionados anteriormente, lo que facilita la configuración durante la producción. Todavía puede fabricar este tipo de engranajes con otros métodos, pero tenga en cuenta las ventajas de dar forma a los engranajes con respecto a la velocidad, el diseño y la configuración durante la producción en masa. Sin embargo, este método no es la mejor opción para engranajes internos y engranajes helicoidales, debido a la posición del cortador (en el exterior) y la dirección de corte.
No olvides visitar nuestra publicación relacionada con el fresado de engranajes, que es la medición para calidad y metrología de engranajes. Te invitamos a conocer más, y descubrir que tenemos muchos instrumentos para resolver cualquier situación relacionada con la manufactura de engranajes: https://yamazen.com.mx/blog/metrology-gdt-and-lab-test/retos-de-la-medicion-de-engranajes-y-los-instrumentos-para-resolverlo.html
El tallado de engranajes produce dientes de engranaje al rotar un cortador de forma cilíndrica llamado "hob" que se muestra en la Figura 4. El hob puede ser de una sola rosca, dependiendo de cuántos dientes por revolución se deben generar.
Generación de engranajes: tallado de engranajes
Los engranajes rectos se fabrican con mayor frecuencia con este método, aunque una variedad de otros engranajes, como engranajes cicloides, engranajes helicoidales, engranajes helicoidales, trinquetes y ruedas dentadas, se fabrican mediante tallado. Es fundamental que la placa esté bien diseñada, especialmente cuando se corta una geometría compleja. Este proceso normalmente no funciona para engranajes internos. Similar a la formación de engranajes, el método tiene ventajas en la configuración, pero solo para cortes exteriores, ya que la encimera está cortando el exterior de los espacios en blanco del engranaje.
El siguiente método primario de fabricación de engranajes es el corte de formas. Este proceso no es el preferido debido a sus limitaciones: baja productividad y mala calidad del producto. Sin embargo, las diversas técnicas de corte de formas son alternativas útiles para la reparación y el mantenimiento cuando sea necesario.
Al dar forma, la pieza de trabajo se fija y la herramienta en el ariete se mueve hacia adelante y hacia atrás a lo largo de la pieza de trabajo (consulte la Figura 5). Al cepillar, la herramienta se fija y la pieza de trabajo se desplaza sobre la mesa de un lado a otro debajo de la herramienta (consulte la Figura 6). Al ranurar, la pieza de trabajo se mantiene estacionaria y la herramienta en el ariete se mueve hacia arriba y hacia abajo a lo largo de la pieza de trabajo (consulte la Figura 7).
Tanto la fresadora como la cepilladora cortan en línea recta. Sin embargo, el moldeador maneja geometrías de tamaño pequeño, mientras que la cepilladora está diseñada para aplicaciones más grandes. Los moldeadores se pueden utilizar para crear ranuras, ranuras y chaveteros. El ranurado es esencialmente un moldeador vertical que corta engranajes internos y ranuras.
El método de corte de forma de fresado tiene un uso relativamente limitado, pero es muy adecuado para crear geometrías de engranajes complejas. El fresado se utiliza para fabricar ruedas dentadas helicoidales y de dientes rectos para una variedad de industrias diferentes, incluidas las transmisiones de automóviles, y para crear fresas fresadoras.
Este método es lento y crea una gran transferencia de calor a la pieza de trabajo, por lo que los dientes sucesivos no deben fresarse uno tras otro.
EDM es un proceso de fabricación en el que se elimina material de la pieza de trabajo mediante la aplicación de una serie de descargas de corriente entre dos electrodos separados por un baño de líquido dieléctrico.
EDM es un buen método para cortar geometrías complejas de todos los tamaños, pero tiene sus limitaciones. Si no tiene un buen control y programa, es fácil dañar las superficies de las piezas, especialmente los perfiles de dientes curvos que son tan difíciles de ejecutar para los programas CNC. Pero el modelado 3D intuitivo y de alta calidad y el software CAM , como Feature CAM, Autodesk Fusion, Master CAM y otros, pueden producir el movimiento suave necesario para cortar dientes curvos.
Las máquinas de electroerosión han mejorado en los últimos años. Las primeras máquinas EDM y los usos de este proceso tenían limitaciones, pero han ido evolucionando. Esta evolución ha minimizado los problemas con los acabados superficiales, ha mejorado la precisión de corte y las propiedades del material resultante (microestructura, propiedades mecánicas, etc.). El proceso puede lograr tolerancias tan estrictas como milésimas de pulgada y crear engranajes pequeños (diámetro de fracciones de pulgada) y grandes (diámetro de más de 20 pulgadas). Este proceso se utiliza tanto para aplicaciones delicadas en relojes y relojes como para cortar engranajes más robustos como los que se utilizan en los coches de carreras.
El laminado es uno de los procesos de formación más antiguos. Forma el engranaje mediante el laminado en caliente o en frío de una pieza de trabajo en blanco a través de dos o tres troqueles, como se muestra en la Figura 10.
Cuando el ahorro de material es una preocupación fundamental durante la fabricación, el laminado es una buena opción, ya que no genera virutas. Sin embargo, para obtener un proceso eficiente, debe considerar los parámetros de laminación, las deformaciones y los efectos de la microestructura antes de aumentar la producción.
La fundición es un proceso de formación que se utiliza para crear engranajes en blanco (que luego se mecanizan) y engranajes completos con perfiles de dientes fundidos. Las tolerancias y la precisión son consideraciones cruciales al fundir engranajes, y la creación de moldes de fundición implica muchos costos iniciales. Sin embargo, una vez que se determinan los parámetros del molde y del proceso, las grandes cantidades de producción justifican la inversión.
La fundición en arena se utiliza principalmente para producir piezas en bruto de engranajes que se utilizarán en otros procesos. Los engranajes rectos, helicoidales, de grupo y cónicos completamente funcionales se fabrican mediante fundición de engranajes y se utilizan en lavadoras, pequeños electrodomésticos, herramientas manuales, juguetes y cámaras.
La pulvimetalurgia es un método de conformado de alta precisión que es una alternativa rentable a los engranajes convencionales de acero y hierro fundido con acabado mecanizado. Sin embargo, este método no es adecuado para tamaños de engranajes más grandes, pero es adecuado para crear engranajes rectos, cónicos y espirales pequeños y de alta calidad. Debido a la porosidad del material formado, los engranajes más grandes tienen menos resistencia a la fatiga y al impacto, aunque se puede utilizar un proceso de sinterización para mejorar sus propiedades mecánicas.
La pulvimetalurgia también es particularmente útil cuando los diseños de engranajes incluyen orificios, depresiones y diferentes niveles de superficie o proyecciones. Encontrará estos engranajes en electrodomésticos, equipos de granja, césped y jardín, automóviles, camiones y vehículos militares.
También conocida como impresión 3D, la fabricación aditiva construye un objeto tridimensional, capa por capa, a partir de un modelo CAD 3D. Debido a la naturaleza del proceso, las máquinas aditivas pueden formar diseños complejos con estructuras reticulares. Estas estructuras se pueden modelar para lograr una reducción de masa que no se obtiene fácilmente a través de métodos convencionales. Este tipo de geometría a menudo se crea mediante la optimización de topología 3D y el diseño generativo por computadora.
Los engranajes convencionales y no circulares se pueden fabricar con procesos de fabricación aditiva, y las impresoras 3D de alta calidad son relativamente asequibles y están ampliamente disponibles. Debido a esta disponibilidad, se ha convertido en la elección para reparaciones y proyectos mecánicos como juguetes educativos u otros dispositivos que necesitan engranajes completamente funcionales. También puede incluir otras funciones e incluso combinar la geometría con las formas de los engranajes para agregar ejes, chavetas o ranuras personalizados al mismo sólido.
En una siguiente entrada trataremos el tema especial sobre el Fresado Cilíndrico, por lo que te sugerimos registrarte en nuestra base de datos para obtener una alerta, en cuanto emitamos nuestro siguiente capítulo, el cual quizá se podría titular algo así como, “Fresado Cilíndrico, como realizarlo en México”.
¿Te podemos apoyar para diseñar y realizar algún proceso fresado de engranajes en talleres de maquinado, áreas de producción , etc;? Contáctanos a info@yamazen.com.mx; con mucha experiencia nuestro equipo de ingeniería en manufactura te apoyará a realizar estrategias y planes de fresado de engranajes con la mejor relación calidad-precio para tu negocio.
¡Saludos!
Luis Daniel Arzola (daniel.arzola@yamazen.com.mx)
Av. Mina de Guadalupe 950-i, Parque Industrial Santa Fé IV, Puerto Interior, Silao, Guanajuato, México, C.P. 36275
info@yamazen.com.mx
+52 (472) 748 6400
Change language to: English
.jpg)