Máquinas CNC para Ruedas Dentadas y Engranajes

Mecanizado de ruedas dentadas y engranajes

En una rueda dentada o un engranaje, la tolerancia que importa no está en una sola superficie: está en la relación entre el agujero, la circunferencia primitiva y la cara. Una rueda dentada con el agujero descentrado 0,03 mm mantiene la cadena tensa en un punto de cada vuelta, y el cliente lo oye antes de medirlo.

Esta página explica cómo se genera la geometría de los dientes y de los alojamientos, por qué el agujero y la circunferencia primitiva tienen que salir de la misma referencia, cómo amarrar un disco fino sin que ceda y qué decide entre torno con herramientas motorizadas, torno-fresadora y centro de mecanizado.

Lo que hace girar bien a la rueda dentada

La referencia es el agujero, no los dientes

La forma del diente la genera la herramienta y la división, y las máquinas modernas lo resuelven con facilidad. Lo que no es automático es dónde queda la circunferencia de los dientes respecto al agujero por el que pasa el eje. Si el agujero se tornea en un amarre y los dientes se fresan en otro, la desviación entre los dos es la repetibilidad del utillaje más el error de remontaje, y es exactamente esa desviación la que genera la vibración en una pieza que gira rápido. Cortar el agujero y la circunferencia primitiva en el mismo amarre elimina la cuestión.

La desviación de cara aparece como desgaste de la cadena

Una rueda dentada perpendicular al agujero pero no plana tira de la cadena hacia un lado una vez por vuelta, y el desgaste aparece en la cadena antes que en la rueda. La cara que apoya en el cubo y el plano de los dientes tienen que ser paralelos dentro de los límites del plano, y ese paralelismo lo decide el amarre, no el paralelismo de la herramienta.

Los discos finos ceden entre las garras

La rueda dentada suele ser un disco fino, y un disco fino en el plato de tres garras es un muelle. Mientras se mecaniza el agujero, las garras comprimen el círculo hacia dentro, y al soltar la sujeción el agujero vuelve ovalado: el mismo problema del alojamiento de pared fina, en una geometría más plana. Garras blandas mandrinadas a la medida de la pieza, presión de amarre baja y comprobación después de soltar son la solución.

Las piezas templadas se mueven después del tratamiento térmico

Un engranaje cementado o templado después de mecanizado cambia de forma en el horno, y la forma que más se mueve suele ser el agujero. O se deja sobremetal para rectificar después del tratamiento, o se elige un proceso de temple que limita la distorsión y se termina el agujero antes. Decidir esto antes de escribir el proceso evita un lote que no tiene corrección.

Cómo se cortan los dientes y los alojamientos

Fresado por generación y brochado para engranajes evolventes

El diente evolvente se genera con una fresa de generación o por brochado, y las dos son operaciones dedicadas que se hacen en máquina de engranajes, no en centro de mecanizado. Si el taller tiene máquina de engranajes, el trabajo del centro de mecanizado es entregar el esbozo con el agujero, las caras y la referencia correctos, para que la máquina de engranajes solo tenga que cortar los dientes. Si no la tiene, el engranaje se compra o el diseño se convierte en un perfil fresable.

Fresado e interpolación para el perfil de la rueda dentada

El diente de la rueda dentada no es evolvente sino un perfil, y la forma se puede hacer con fresa de forma o interpolar con fresa de punta en una máquina de tres ejes. La interpolación es más lenta por diente, pero no exige herramienta especial y mantiene la relación entre diente y agujero en el mismo amarre, lo que en lotes pequeños y medianos suele valer más que el tiempo de ciclo.

Alojamientos, taladros de alivio y chaveteros

La mayoría de las ruedas dentadas tiene alojamientos de alivio, chavetero o los dos. El chavetero abierto en la segunda operación se desplaza respecto a los dientes por el error de remontaje, y en una pieza con función de sincronismo ese desplazamiento cambia la fase del accionamiento. Cortar el chavetero en el mismo amarre del agujero, o indexar a partir de una superficie mecanizada y no del diámetro exterior, mantiene la fase correcta.

Qué máquina para cada pieza

Torno con herramientas motorizadas para ruedas pequeñas

Una rueda dentada por debajo de unos 300 mm, que exige agujero, dos caras, chavetero y taladros de alivio, se puede tornear y fresar en un amarre en un torno con eje C o Y y herramientas motorizadas. La pieza no sale del plato, así que el agujero y la circunferencia de los dientes quedan ligados, y el ciclo es corto porque los cambios de herramienta ocurren entre operaciones en la misma pieza, no entre amarres.

Torno-fresadora para piezas mayores o más duras

Por encima de ese tamaño, o cuando el perfil del diente exige una fresa de gran diámetro, una torno-fresadora con diámetro de torneado suficiente para la pieza entrega torneado y fresado en el mismo amarre. El número decisivo no es el peso de la pieza, es el mayor diámetro que tiene que pasar girando.

Centro de mecanizado para placas y sectores

Ruedas dentadas demasiado grandes para tornear, anillos dentados y sectores son trabajo de centro de mecanizado: la pieza se amarra en una mesa o en un utillaje vertical, el agujero se hace en su sitio y los dientes o alojamientos se indexan alrededor. En una máquina horizontal con mesa giratoria, la indexación la hace la mesa, y eso mantiene el paso de los dientes ligado a la misma referencia del agujero.

Notas de proceso para ruedas y engranajes

Torne primero el agujero y la cara de apoyo

Todo lo demás se posiciona a partir del agujero y de la cara que apoya en el cubo, por eso los dos se cortan primero y en el mismo amarre. Una vez que existen, la pieza se puede amarrar por ellos para el trabajo de dientes y alojamientos, y cada operación siguiente hereda una referencia real en lugar de una supuesta.

Controle la desviación diente-agujero, no la forma del diente

Medir la forma del diente y aprobar es fácil; el número que decide si la pieza va a girar silenciosa es la desviación entre la circunferencia de los dientes y el agujero. Medir la pieza sujeta por un pin en el agujero, con comparador en las puntas de los dientes, es la verificación que captura el error que el cliente va a oír.

Quite la rebaba antes del tratamiento térmico

La rebaba dejada en la cara del diente se convierte en una rebaba dura después del temple y en un concentrador de tensión en servicio. El desbarbado pertenece a la etapa anterior al horno, y en el perfil interpolado el paso de desbarbado muchas veces se puede incluir en el mismo camino de la herramienta.

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