Los engranajes rectificados son parte integral de la maquinaria moderna y ofrecen una precisión inigualable en la transmisión de potencia. Sin embargo, su producción exige estándares rigurosos y técnicas avanzadas para satisfacer la creciente complejidad de las aplicaciones industriales.
Esta falta de precisión genera un aumento del ruido, la vibración y el desgaste prematuro, lo que en última instancia pone en peligro el rendimiento y la vida útil de la maquinaria. Nuestra guía completa ofrece una exploración exhaustiva de la fabricación de engranajes rectificados, que abarca todo, desde el rectificado de formas hasta la selección de materiales y sus ventajas distintivas sobre los engranajes cortados.
¿Qué es un engranaje de tierra?
Un engranaje rectificado es un engranaje que se ha fabricado mediante un proceso de rectificado de precisión para lograr tolerancias extremadamente ajustadas, acabados superficiales suaves y una geometría óptima de los dientes. A diferencia de los métodos tradicionales de tallado de engranajes, como el tallado con fresa madre o el conformado, el rectificado implica el uso de ruedas o discos abrasivos para eliminar pequeñas cantidades de material de los dientes y flancos del engranaje. Este meticuloso proceso da como resultado engranajes con una precisión superior, un funcionamiento más silencioso y una mayor capacidad de carga.
Propósito de la molienda
Los principales propósitos del rectificado de engranajes incluyen:
- Mejorar la precisión dimensional:El rectificado permite corregir cualquier imprecisión o desviación que pueda haberse producido durante el proceso de corte inicial, garantizando que el engranaje cumpla con las especificaciones requeridas.
- Mejora del acabado superficial:La acción abrasiva del esmerilado crea una superficie lisa y uniforme en los dientes del engranaje, lo que reduce la fricción y el desgaste durante el funcionamiento.
- Optimización de la geometría dentaria:El rectificado se puede utilizar para lograr perfiles de dientes precisos, como formas evolventes o cicloidales, que son esenciales para un engranaje adecuado y una transmisión de potencia eficiente.
- Eliminación de distorsiones del tratamiento térmico:Los procesos de tratamiento térmico, como el endurecimiento superficial, pueden provocar distorsiones en la geometría de los engranajes. El rectificado ayuda a corregir estas distorsiones y a recuperar la forma deseada.
- Aumento de la capacidad de cargaAl lograr tolerancias más estrictas y superficies más lisas, los engranajes rectificados pueden soportar cargas más altas sin experimentar fallas prematuras o desgaste excesivo.
Métodos de molienda
Existen varios métodos para rectificar engranajes, cada uno con sus propias ventajas y aplicaciones. Los métodos más comunes incluyen:
Rectificado de formas
El rectificado de formas utiliza una muela rectificadora que se adapta al perfil exacto del diente del engranaje deseado. La muela se introduce en la pieza bruta del engranaje para rectificar cada diente a la forma correcta en una sola pasada. El rectificado de formas es ideal para aplicaciones externas. engranajes rectos y helicoidales.
La principal ventaja del rectificado de formas es su capacidad para producir perfiles de dientes muy precisos. La rueda dentada coincide exactamente con la forma deseada de los dientes del engranaje, lo que permite una alta precisión. El rectificado de formas también es un proceso relativamente rápido, ya que cada diente se rectifica en una sola pasada.
Sin embargo, el rectificado de formas tiene algunas limitaciones. La muela de rectificado debe rectificarse con frecuencia para mantener el perfil correcto, lo que aumenta el tiempo y el costo. El rectificado de formas tampoco corrige los errores en la pieza bruta del engranaje, como la excentricidad o el espaciado irregular de los dientes.
Generando molienda
El rectificado por generación, también conocido como rectificado por generación continuo, utiliza una muela de rectificado roscada que está sincronizada con la rotación de la pieza bruta del engranaje. A medida que la muela de rectificado y la pieza de trabajo giran juntas, la muela se introduce gradualmente en la pieza bruta del engranaje para generar el perfil del diente.
A diferencia del rectificado de formas, el rectificado por generación no requiere rectificar la rueda para que coincida con la forma del diente. En cambio, la rueda roscada y su movimiento en relación con el engranaje generan el perfil de diente correcto a lo largo de múltiples rotaciones. Esto permite el rectificado por generación para corregir errores en la pieza bruta del engranaje.
El rectificado por generación puede producir engranajes rectos y helicoidales tanto externos como internos. Es capaz de rectificar engranajes con pasos muy finos y alta precisión. La acción de corte continuo también proporciona excelentes acabados superficiales. Sin embargo, el rectificado por generación es un proceso más lento que el rectificado de formas.
Molienda electrolítica
El rectificado electrolítico es un proceso no tradicional que combina la disolución electrolítica y la abrasión mecánica para eliminar material. Utiliza una muela abrasiva cargada eléctricamente con partículas abrasivas incrustadas. Se introduce un fluido electrolítico entre la muela y la pieza de trabajo, lo que crea un proceso de corrosión controlado que debilita el material de la pieza de trabajo. A continuación, la muela abrasiva elimina mecánicamente el material debilitado.
El rectificado electrolítico es adecuado para materiales difíciles de mecanizar, como aceros endurecidos o aleaciones de níquel. Genera poco calor o tensión mecánica, lo que reduce el riesgo de dañar la pieza de trabajo. La acción electrolítica también permite velocidades de arranque de material muy altas.
Sin embargo, el rectificado electrolítico requiere un equipo especializado y un control preciso de parámetros como la composición del electrolito, la corriente eléctrica y la velocidad de la rueda. Se utiliza principalmente para aplicaciones específicas en lugar de para la producción de engranajes convencionales.
Bruñido
El bruñido es un proceso de acabado que mejora la calidad de la superficie y la precisión de los engranajes mecanizados previamente. Una herramienta de bruñido con piedras abrasivas o una jaula revestida de abrasivo gira y oscila mientras engrana con el engranaje. Esto crea una acción de corte que elimina pequeñas cantidades de material y mejora el acabado de la superficie.
El bruñido puede corregir pequeños errores de perfil, mejorar la uniformidad del espaciado de los dientes y reducir la rugosidad de la superficie. Se realiza habitualmente después del endurecimiento para lograr las dimensiones finales y el acabado de la superficie requeridos. El bruñido es relativamente lento, por lo que suele limitarse a engranajes de alto valor que exigen un rendimiento óptimo.
Lapeado
El lapeado es otro proceso de acabado que se utiliza para mejorar las superficies de los dientes de los engranajes, a menudo después del endurecimiento. El lapeado implica hacer funcionar el engranaje con un engranaje de acoplamiento o una herramienta de lapeado con forma de engranaje utilizando un compuesto abrasivo fino. Los engranajes se hacen funcionar a bajas velocidades en direcciones opuestas para crear una acción deslizante que elimina las pequeñas irregularidades de la superficie.
El lapeado mejora la suavidad de la superficie, elimina muescas o rebabas y permite realizar pequeñas correcciones en los perfiles de los dientes. El compuesto para lapeado se cambia gradualmente de grano grueso a grano fino para lograr la calidad de superficie deseada. Los engranajes de acoplamiento utilizados para el lapeado suelen estar hechos de un material más blando para evitar dañar la pieza de trabajo.
El lapeado es un proceso lento y laborioso, por lo que suele reservarse para los engranajes de máxima precisión con requisitos de rendimiento exigentes. El lapeado puede llevar una cantidad de tiempo considerable, a veces varias horas por engranaje, según el tamaño y los requisitos de calidad.
Tipos de engranajes que se pueden rectificar
Ruedas dentadas
Los engranajes rectos son el tipo de engranaje más común, con dientes rectos y paralelos al eje. El rectificado de los engranajes rectos ayuda a mejorar la precisión del perfil de los dientes, reducir el ruido y la vibración y aumentar su capacidad de carga.
Engranajes helicoidales
Los engranajes helicoidales tienen dientes que se cortan en ángulo con respecto al eje del eje, formando una hélice. El rectificado de los engranajes helicoidales garantiza una geometría precisa de los dientes y mejora su rendimiento en entornos exigentes.
Engranajes internos
Engranajes internos, también conocida como engranajes anularesRectificar engranajes internos es especialmente difícil debido a su geometría única, pero es esencial para lograr la precisión y el acabado superficial requeridos en aplicaciones de alta precisión.
Engranajes cónicos en espiral
Los engranajes cónicos espirales se utilizan para transmitir movimiento entre ejes que se cruzan, generalmente en ángulos de 90 grados. Tienen dientes curvos que forman un patrón espiral, lo que proporciona un funcionamiento suave y silencioso, así como la capacidad de soportar cargas y velocidades elevadas.
Engranajes de gusano
Engranajes helicoidales Consisten en un sinfín (un engranaje con forma de tornillo) que engrana con una rueda (un engranaje helicoidal). Se utilizan para transmitir movimiento entre ejes que no se cruzan ni son paralelos, a menudo con una alta relación de reducción. Los engranajes sinfín ofrecen una alta eficiencia y son capaces de soportar cargas elevadas en un espacio compacto.
Materiales para engranajes de tierra
Algunos materiales comunes utilizados para engranajes de tierra incluyen:
- Acero:Varios grados de acero, como acero carburizado, acero cementado y acero endurecido, se utilizan ampliamente para engranajes rectificados debido a su resistencia, durabilidad y resistencia al desgaste.
- Acero Inoxidable:Los engranajes de acero inoxidable se utilizan en aplicaciones que requieren resistencia a la corrosión, como procesamiento de alimentos, equipos médicos y entornos marinos.
- Aleación de acero:Los aceros aleados, como el acero al cromo-molibdeno y el acero al níquel-cromo, ofrecen propiedades mecánicas mejoradas y son adecuados para aplicaciones de alta tensión y alta temperatura.
- Latón y Bronce:Estos materiales se utilizan para engranajes en aplicaciones de baja carga y baja velocidad o donde se requieren propiedades de autolubricación.
- Plásticos:Los plásticos de ingeniería, como el nailon, el acetal y el polioximetileno (POM), se utilizan para engranajes en aplicaciones de trabajo liviano, ofreciendo menor peso, reducción de ruido y resistencia a la corrosión.
- Materiales de pulvimetalurgia:Los engranajes de metal sinterizado fabricados a partir de materiales de pulvimetalurgia, como acero sinterizado y aluminio, ofrecen una fabricación con una forma cercana a la neta y pueden ser rentables para la producción de gran volumen.
¿Cuál es la diferencia entre engranajes rectificados y cortados?
Fabricación
Los engranajes tallados se producen mediante operaciones de mecanizado como tallado, conformado o brochado. Los engranajes rectificados son engranajes tallados que se someten a un rectificado adicional para mejorar la calidad.
Exactitud
Los engranajes rectificados son significativamente más precisos que los engranajes tallados, con tolerancias varios grados más estrictas. Un engranaje tallado puede ser de grado AGMA 8, mientras que un engranaje rectificado puede superar el grado 15.
Acabado de la superficie
El rectificado produce acabados superficiales mucho más finos en los dientes de los engranajes en comparación con el corte solo. Los engranajes rectificados pueden tener una rugosidad superficial inferior a 0.4 μm Ra, mientras que los engranajes cortados suelen tener una rugosidad superior a 0.8 μm Ra.
Costo
Las operaciones adicionales hacen que los engranajes rectificados sean más caros que los engranajes tallados, a menudo entre 2 y 5 veces más.
Aplicaciones de los engranajes de tierra
Aeroespacial
Los engranajes de tierra se utilizan ampliamente en aeronaves y naves espaciales en motores a reacción, reductoress de engranajes, actuadores y otros. La alta precisión y confiabilidad de los engranajes de tierra son esenciales.
Automóvil
Los automóviles de alto rendimiento utilizan engranajes rectificados en las transmisiones y los trenes de transmisión para soportar altas densidades de potencia y velocidades. El rectificado también es clave para el funcionamiento suave y silencioso de los componentes de precisión.
Robótica
Los robots industriales y colaborativos dependen de engranajes en el suelo para lograr un movimiento de alta precisión. El juego y la vibración deben minimizarse para lograr un funcionamiento preciso y uniforme.
Herramientas de máquina
Las máquinas CNC y otros equipos de fabricación de precisión utilizan engranajes rectificados para posicionar herramientas y piezas de trabajo con muy alta precisión y repetibilidad.
Dispositivos médicos
Los equipos médicos, como robots quirúrgicos, bombas y automatización de laboratorio, utilizan engranajes rectificados para una actuación suave, precisa y confiable en aplicaciones críticas.
