¿Cómo se fabrican los engranajes?
Dentro del sector de la fabricación de engranajes, la selección de los métodos y herramientas de mecanizado de engranajes más eficientes y precisos es esencial. La elección de la herramienta y del método de fabricación del engranaje depende de las características de la pieza, el proceso de producción y el volumen de fabricación.
El proceso de mecanizado de engranajes se lleva a cabo sobre el material en su estado original, y el desafío reside en lograr tolerancias dimensionales ajustadas. Una preparación meticulosa de la etapa de temple facilita el torneado de piezas duras, seguido del mecanizado de engranajes también en estado duro. Para el torneado de piezas duras, es fundamental garantizar un mecanizado predecible y un acabado superficial óptimo, todo ello manteniendo la rentabilidad.
La fabricación de engranajes experimentará una transformación significativa debido a la adopción de vehículos eléctricos, los diseños innovadores de las transmisiones y la demanda combinada de flexibilidad y eficiencia. La atención se desplazará de las máquinas herramienta convencionales para mecanizar engranajes hacia el mecanizado multitarea de engranajes/estriados, que se convertirá en la práctica habitual. El power skiving se posicionará como la técnica predominante, reemplazando al conformado, brochado y laminado de estriados, así como, en cierta medida, al tallado con fresa madre. Calidad del engranaje.
Los engranajes se suelen clasificar según una norma que define los requisitos de tolerancia del engranaje una vez completado el proceso de mecanizado. La norma más común para la clasificación de engranajes cilíndricos es la DIN 3962, que evalúa diversos parámetros del engranaje y lo clasifica en una escala del 1 al 12. Aunque también se emplean otras normas específicas establecidas por los clientes, estas comparten los mismos parámetros de evaluación, de manera similar a la norma DIN 3962.
La clasificación de la calidad de un engranaje generalmente se establece en función de las especificaciones de la pieza y se ve influenciada por el uso previsto del engranaje.
Para obtener engranajes de calidad superior, es necesario considerar lo siguiente:
- Herramientas de alta calidad
- Limpieza de las superficies de contacto
- Excentricidad mínima tanto de la herramienta como de la pieza
- Sujeción estable
- Máquina estable y precisa
Cómo aplicar la fabricación de engranajes
Es común que el perfil de la herramienta para engranajes deba ajustarse a las características de cada engranaje individual. Esto requiere que el tamaño y la forma del espacio entre los dientes coincidan perfectamente con la herramienta.
Consideraciones clave al solicitar una herramienta para mecanizar engranajes:
- Tamaño del módulo
- Ángulo de presión
- Perfil del diente del engranaje (protuberancia, perfil o chaflán de cresta)
- Factor de modificación de altura de la cabeza
- Diámetro de cabeza y pie
- Ángulo helicoidal
- Requisitos de calidad del engranaje
- Gama de diámetros de herramienta (mín.-máx.) posible
- Tipo y tamaño del acoplamiento
Sería más adecuado adjuntar un diagrama completo del engranaje que incluya toda la información relevante.
Métodos de fabricación de engranajes
Las innovaciones en tecnologías de corte están por revolucionar la industria de la fabricación de engranajes. La manera en que los fabricantes se adapten a esta transformación tecnológica determinará la estructura de la competencia en el futuro.
- InvoMilling™
- Power skiving
- Mecanizado con fresas de disco para volúmenes pequeños y medianos
- Tallado de engranajes con fresa madre
InvoMilling™
¿Qué es InvoMilling™?
El mecanizado de engranajes suele requerir herramientas especiales adaptadas al perfil concreto del engranaje. InvoMilling™ es un proceso concebido para el mecanizado de estriados, engranajes cónicos rectos y engranajes exteriores, ofreciendo una flexibilidad sin precedentes que permite mecanizar engranajes en máquinas estándar. Mediante la modificación del programa CNC, en lugar de la herramienta, y utilizando un único reglaje de herramienta para múltiples perfiles de engranaje. Es posible mecanizar piezas completas en un único reglaje con máquinas multitarea o centros de mecanizado de cinco ejes, lo que permite a InvoMilling™ reducir significativamente los tiempos de ciclo y el tiempo total de fabricación. Ventajas de InvoMilling™.
- Flexibilidad: la misma herramienta para muchos perfiles de engranaje diferentes.
- Mecanizado de engranajes en máquinas multitarea y centros de mecanizado de cinco ejes.
- Componentes completos en una única máquina y un único reglaje.
- Mayor respeto por el medio ambiente: sin refrigerante ni aceite de corte
Cuándo utilizar el proceso InvoMilling™
- Para mecanizar engranajes y estriados exteriores, engranajes helicoidales dobles, engranajes dobles angulares y engranajes cónicos rectos.
- Si los componentes del engranaje tienen que producirse sin máquinas ni herramientas específicas.
- Si los plazos reducidos son cruciales.
- Puede utilizarse con o sin correcciones del flanco.
- Gama de módulos: 0.8‒100
- Para desbaste y acabado.
- Para producciones de lotes pequeños a medianos.
Cómo aplicar InvoMilling™
Observe la película y descubra cómo generar un programa de CNC (control numérico computarizado) finalizado con el software CAD/CAM InvoMilling™ en tan solo tres sencillos pasos:
- Defina la geometría del engranaje importando los datos del esquema de la pieza.
- Elija su estrategia de mecanizado, añada las operaciones de desbaste y acabado, y seleccione las herramientas que quiere utilizar en la biblioteca de herramientas.
- Simule el proceso de mecanizado para verificar los recorridos de la herramienta antes de generar automáticamente un programa de CNC para su máquina.
Power skiving
¿En qué consiste el power skiving?
El power skiving es un método de corte continuo considerablemente más veloz que el mortajado y más versátil que el brochado. Si bien el concepto de power skiving existe desde hace aproximadamente un siglo, es en los últimos años cuando su desarrollo ha experimentado un avance significativo. Gracias a la reciente evolución hacia máquinas más fuertes y estables, equipadas con husillos sincronizados, la aplicación del power skiving se ha expandido rápidamente.
El power skiving se puede utilizar para engranajes y estriados interiores y exteriores, pero resulta especialmente eficiente en operaciones de mecanizado interior. Este método es particularmente productivo en la fabricación en serie, donde los tiempos de entrega ajustados son fundamentales. Para producciones de lotes pequeños y medianos, sugerimos la tecnología InvoMilling™ más versátil. Beneficios del power skiving
- Mecanizado de un único reglaje, que reduce el tiempo de producción, mejora la calidad y reduce los costes de manipulación y logística.
- Capaz de mecanizar cerca de las escuadras, lo que ofrece una mayor libertad en el diseño de la pieza.
- Respetuoso con el medio ambiente y el operario.
- Proceso muy eficiente al mecanizar sin refrigerante.
- Tiempo de producción total considerablemente reducido frente a procesos como el brochado, conformado y tallado con fresa madre.
- Mecanizado de piezas manejable y predecible.
- La calidad alcanzada es igual o superior a la obtenida con soluciones de tallado de engranajes similares.
- Puede aplicarse en máquinas específicas, máquinas multitarea y centros de mecanizado.
En qué situaciones emplear el proceso de power skiving
- Engranajes y estriados interiores y exteriores
- Engranajes helicoidales y rectos cilíndricos
- Desbaste a acabado
Mecanizado con discos
¿Qué es el mecanizado con fresas de disco?
El mecanizado de disco consiste en mecanizar los espacios entre dientes de forma individual. Los procesos de mecanizado con fresas de disco son sencillos de integrar en centros de mecanizado, máquinas multitarea y centros de torneado, lo que permite mecanizar piezas completas con una sola configuración. Los estriados, que antes se realizaban en máquinas de tallado con fresa madre o se subcontrataban, ahora pueden mecanizarse internamente gracias a la tecnología de mecanizado con fresas de disco. Por esta razón, el mecanizado con fresas de disco no requiere una inversión inicial considerable. Ventajas del mecanizado de disco
- Fresado de ranuras en centros de mecanizado, máquinas multitarea y centros de torneado.
- Costes de inversión reducidos.
- Mecanice ranuras en las máquinas existentes en lugar de invertir en una máquina de tallar con fresa madre.
- Menos tiempo y dinero invertidos en logística.
- Olvídese de mover componentes de una máquina o taller a otro.
- Olvídese de re-afilar o arreglar el recubrimiento de sus herramientas de acero rápido (HSS).
- Grandes velocidades de corte.
- Capaz de mecanizar materiales difíciles.
- El mecanizado sin refrigerante reduce los plazos de entrega y los costes de refrigerante, a la vez que contribuye a un entorno más ecológico y saludable para el operario.
- Solución rentable para lotes de tamaño pequeño y mediano.
En qué situaciones es adecuado el mecanizado con fresas de disco
- Ranuras exteriores
- Desbaste a acabado
- Todos los tipos de máquina
- Mecanizado sin refrigerante
Fresado en concordancia
Fresado en contraposición
Tallado de engranajes con fresa madre
¿Qué es el tallado de engranajes con fresa madre?
El mecanizado con fresa madre es un proceso de fabricación de engranajes que crea los dientes del engranaje a través de una secuencia de cortes realizados con una herramienta de corte helicoidal. Tanto la fresa madre como la pieza en bruto del engranaje giran de forma continua hasta que todos los dientes han sido mecanizados. El tallado con fresa madre solo se puede aplicar a engranajes exteriores. Ventajas del tallado con fresa madre
- Menor coste total por engranaje frente a las herramientas de HSS.
- Grandes velocidades de corte.
- Vida útil prolongada, tiempos de parada de máquina reducidos.
- Cambio y manipulación sencillos y repetibles de las herramientas.
- Sin coste adicional de rectificado o corrección del recubrimiento.
En qué casos es adecuado el proceso de tallado de engranajes con fresa madre
- Desbaste, semiacabado, acabado
- Perfiles de engranaje según DIN 3972-2
- Gama de módulos: 3–10
- Máquinas con fresas madre, máquinas multitarea, máquinas de 5 ejes
Instrucciones para el mecanizado de engranajes con fresa madre
- Todos los dientes cortan virutas diferentes. La vida útil de la herramienta se ve limitada por los cortes pesados y las virutas espesas. Para evaluar el espesor de viruta, calcule el espesor de viruta máximo, hex, para determinar la velocidad de avance axial. El valor máx. de hex se calcula mediante la ecuación de Hoffmeister.
- Máx. recomendado para hex = 0.18–0.22 mm (0.007–0.009 pulg.)
- Si es posible, alterne el uso de fresas madre para prolongar su vida útil.
- Al utilizar fresas de metal duro es preferible fresar sin refrigerante porque ofrece una mayor vida útil que el fresado con refrigerante.
- Si es posible, utilice fresado en concordancia para prolongar la vida útil de la herramienta.
