Mecanizado de engranajes de CLR: qué es y qué piezas se obtienen

El mecanizado es el conjunto de procesos industriales, realizados sobre una materia prima, mediante el cual se elimina en ella material de forma controlada.

El mecanizado es el conjunto de procesos industriales, realizados sobre una materia prima, mediante el cual se elimina en ella material de forma controlada. Generalmente se realiza sobre material metálico, del que se obtiene tanto la forma como el tamaño deseados para numerosas aplicaciones en todo tipo de ámbitos industriales.

En CLR los procesos empleados para el mecanizado de engranajes son los de arranque de viruta y, en menor medida, el de abrasión.

En este artículo conoceremos cómo se efectúa la fabricación de engranajes en CLR y qué piezas podemos fabricar para obtener los mejores resultados.

Qué es el mecanizado de engranajes

El mecanizado de engranajes es el conjunto de procesos industriales por el cual se fabrican y dan forma a los distintos engranes a partir de una materia prima que se somete a distintos tratamientos.

Para ello, se lima y talla el material (generalmente metálico, pero también puede ser otra materia prima, como el plástico que cada vez está más extendido) de forma controlada hasta obtener el tamaño y las características deseadas.

Hoy en día se puede afirmar que en todos los sectores industriales se recurre a engranajes en sus más diversas formas; lo habitual es que todas o casi todas las máquinas que se utilizan a lo largo de los procesos de fabricación incluyan engranes. En especial recurren a ellos todas aquellas máquinas que incorporan motores térmicos o eléctricos.

El hecho de que exista una gran necesidad de mecanizado de engranajes hace que ese proceso, que antaño se hacía a mano, haya vivido importantes desarrollos tecnológicos, tanto en las máquinas como en las herramientas usadas para el mecanizado, el torneado y el fresado de los dientes de los engranajes.

La talladora de engranajes puede realizar el tallado de ejes estriados con pocas estrías o con mecanismo divisor, aunque esta última modalidad está en desuso.

En la industria, cada talladora se destina a un uso específico de producción, por eso cada una de estas máquinas cuenta con una programación de transmisiones concretas y unas constantes de trabajo particulares.

Las talladoras de gran producción se emplean para mecanizar engranajes normales cilíndricos helicoidales y rectos.

Según los diferentes tipos de mecanizado que se realicen, se dan como resultado distintos tipos de engranajes, como por ejemplo de diente recto, de tornillo y rueda, engranajes cónicos (tanto de dientes rectos como oblicuos), engranajes de dientes helicoidales e hipoides.

Fases del mecanizado de engranajes

Las fases principales son las siguientes:

1. Materia prima

La materia prima de la que se parte para el mecanizado de engranajes suele ser el acero en sus diferentes modalidades (fundido, maleable, etc.), los metales ferrosos, la fundición de hierro, las superaleaciones o los materiales endurecidos.

Sin embargo, pueden emplearse también materiales sintéticos de muy diverso tipo o, incluso, madera. En cuanto al tipo de superficie de estas materias primas, pueden ser curvas o planas, con ranuras, entalladura, etc.

2. Torneado (bulón)

El proceso de torneado de engranajes se basa en la rotación de la pieza sobre la que se quiere trabajar.

La máquina que se utiliza efectúa un desplazamiento de avance, fijando la pieza entre los puntos de centraje o sujetándola en el cabezal. La herramienta efectúa además el movimiento de corte.

Gracias al torneado se consigue la pieza denominada bulón, una pieza de forma cilíndrica, que se obtiene mediante al arranque de viruta.

Existen diferentes tipos de torno en un centro de mecanizado, como:

El frontal, concebido para piezas cortas pero de gran diámetro

El vertical, llamado así porque en él el eje principal, en referencia al suelo, adopta esa posición

El torno paralelo, que ajusta el movimiento de corte a la pieza en rotación

El torno CNC, el más avanzado de todos, emplea el control numérico. Este es el que empleamos en CLR para nuestro mecanizado de piezas.

El torno automático, que no requiere de la presencia de un operario y trabaja de acuerdo con una programación. Se emplea especialmente con piezas metálicas y tiene como función producir elevados volúmenes de piezas con las mismas medidas y particularidades.

3. Fresado (piñón)

El fresado es la fase del mecanizado que permite conseguir el piñón del engranaje con formas diversas.

Mientras que, en las fresadoras tradicionales, las diferentes formas se consiguen desplazando hacia la herramienta las zonas que se desean mecanizar, en el fresado avanzado todo el proceso se desarrolla con una máquina CNC, llamada también de control numérico.

Un código de programación ISO es el encargado de guiar las operaciones, por las que se va ‘indicando’ a la máquina qué trayectos son los que debe seguir. El control numérico de todo este proceso garantiza los mejores resultados.

4. Taladrado

El taladrado es el proceso para la realización de orificios en las piezas. Consiste en realizar un corte en el material gracias al giro de una broca, que efectúa un orificio en el material arrancando virutas.

En el taladrado se programan la forma y el diámetro, entre otras características, del material con el que se cuenta.

Entre los variados tipos de taladrado destacan:

La perforación puntual, la central o el taladrado profundo.

Para orificios de diámetro reducido se aplican microtaladros.

El perforado con interpolación, de alta velocidad y el taladro por vibración responden a necesidades específicas.

¿Cuáles son los procesos de mecanizado de piñones y engranes?

Los dos principales procesos de mecanizado de piñones y engranes son la abrasión y el arranque de viruta.

1. Mecanizado mediante abrasión

El mecanizado mediante proceso de abrasión consiste en el desprendimiento de material de la superficie de la materia prima, a causa del roce que produce la muela.

La muela está formada por pequeñas partículas muy duras y abrasivas, unidas mediante un aglutinante.

Una de las grandes ventajas de este proceso es que ofrece una gran precisión y un excelente acabado.

En cuanto a los inconvenientes, hay que tener en cuenta que requiere de extensos tiempos de producción.

2. Mecanizado mediante arranque de viruta

En la técnica de arranque de viruta se dan los procesos de desbaste. Este se basa en eliminar mucho material burdamente y, en el proceso de acabado, cuyo objetivo es el de dar a la pieza el rematado superficial de las distintas caras, eliminando el material con mucha precisión.

Para que se produzca el arranque de viruta debe de darse tanto el movimiento principal – o de corte – como el movimiento de avance.

El movimiento principal o de corte es el responsable de la eliminación del material de la pieza según el acabado deseado

El movimiento de avance dirige la trayectoria mientras se lleva a cabo el movimiento principal.

Las principales ventajas de este sistema de mecanizado de engranajes son:

La versatilidad, ya que ofrece la posibilidad de realizar una amplia variedad de formas.

El hecho de que permite que la materia prima conserve todas sus propiedades mecánicas.

Además de ello, es posible obtener un buen acabado.

Este proceso de mecanizado es fácilmente automatizable cuando se cuenta con la maquinaria adecuada.

Por contrario, entre los inconvenientes de esta técnica están la gran cantidad de material desperdiciado, el mayor uso de energía que requiere o ciertas limitaciones en el acabado y en la precisión. El tamaño de las piezas sobre las que se trabaja es limitado, ya que tiene que ajustarse a las características de la máquina-herramienta con la que se cuenta.

Máquinas para realizar el mecanizado de piezas

Para el mecanizado de las piezas, en la industria se utiliza una serie de máquinas-herramientas específicas, que pueden ser manuales, semiautomáticas o automáticas. Las más utilizadas en CLR son las siguientes:

Torno

El torno es un conjunto de máquinas y herramientas con las que se puede cortar la viruta de piezas de forma geométrica (MP) hasta conseguir el acabado que se está buscando.

Su sistema de funcionamiento es hacer rotar la pieza a mecanizar, que está sujeta en el cabezal, mientras que, al mismo tiempo, una o varias herramientas de corte realizan un movimiento regulado de avance contra la superficie de la pieza.

En ocasiones, el torno permite trabajar con herramientas motorizadas rotativas y dejar la pieza fija, permitiendo realizar operaciones tales como el taladrado fuera de centro, chaveteros, entrecaras y otros.

Una primera diferenciación entre tornos puede ser entre uno paralelo y otro vertical:

En el caso del primero, paralelo, el arranque de viruta se ajusta a la pieza en rotación.

En el vertical, el torno es conducido por un CNC y suele ser empleado para piezas de grandes dimensiones. Un torno CNC de control numérico es el más idóneo, por su estructura funcional, para piezas de revolución.

En el caso de necesitar la mecanización de piezas con varios escalones, suele recurrirse al torno de tipo copiador, en el que se usan de manera combinada un dispositivo electrónico y otro hidráulico.

Fresadora

Junto con los tornos, las fresadoras son las herramientas más polivalentes y universales.

Su sistema de funcionamiento es arrancar viruta de la pieza semielaborada mediante el movimiento de una herramienta rotativa de varios filos de corte, denominada fresa.

Lo que caracteriza a las fresadoras es que el movimiento de avance lo tiene la base de la fresadora sobre la que está fijada la pieza, mientras que la herramienta rotativa es la encargada de realizar el movimiento de corte.

En CLR contamos tanto con fresadoras convencionales como con fresadoras de control numérico. Las fresadoras son muy útiles para obtener rodillos, prototipos, soportes, articulaciones esféricas, cuerpos de válvula o husos.

Mortajadora

La mortajadora, conocida también como limadora vertical, es una máquina que fabrica las piezas mediante el arranque de viruta, al igual que el torno y la fresadora.

La diferencia, en este caso, es que el movimiento de corte es provocado por la herramienta que se desplaza longitudinal y verticalmente; en cambio, el movimiento de avance lo realiza la mesa de la máquina sobre la cual está fijada la pieza.

Con la mortajadora es posible obtener formas geométricas copiando el perfil de la herramienta.

Este tipo de maquinaria tiene un uso intensivo para el contorneo de palancas, levas o placas, así como para mecanizar ranuras.

Brochadora

La brochadora es una máquina-herramienta que permite mecanizar el chavetero de los engranajes fijos, con la intención de fijarlos al eje con chaveta y dar lugar a un elemento de unión.

La herramienta utilizada para tal fin recibe el nombre de brocha y su diseño permite que cada diente vaya cortando el material en pequeñas proporciones.

La brochadora mecaniza superficies que se encuentran en disposición paralela a su generatriz con un movimiento rectilíneo.

Se utiliza para crear ranuras utilizando herramientas de corte multifilo. Cuando, a partir de agujeros cilíndricos, se desea obtener formas poligonales, se recurre al brochado, aunque también se emplea para la fabricación de superficies helicoidales, ya que aporta una gran precisión al proceso y permite desarrollarlo en poco tiempo.

La brochadora se compone de la bancada, que es el soporte principal; la mesa, en la que se sujeta la pieza a mecanizar; y el brazo tractor o impulsor, que traslada la potencia en sentido rectilíneo.

Tipos de máquinas de control numérico

Ya hemos mencionado a lo largo del artículo que hay máquinas que pueden ser de control numérico. Es to quiere decir esas máquinas-herramienta están automatizadas y operan mediante comandos programados en un medio de almacenamiento.

Existen tres tipos de máquinas de control numérico en función de la trayectoria que realizan:

Las de control punto a punto: no mecanizan ni la trayectoria, ni la velocidad, ni el trazado, sino los puntos inicial y final. Una punteadora y una taladradora entrarían en este apartado.

Las de control interpolar: son las más versátiles. Permiten llevar a cabo mecanizados a lo largo de distintas trayectorias.

Las control pariaxial: por ejemplo, los tornos. Estas sí permiten la programación tanto de los movimientos como de la velocidad durante toda la trayectoria, aunque ésta debe ser paralela a los ejes.

Qué productos mecanizados puede ofrecer CLR

A través de los distintos procesos de mecanizado, CLR puede fabricar una amplia variedad de piezas y componentes, entre los cuales destacan:

Sinfines: tallado de sinfines de latón, aluminio y todo tipo de aceros. Desde el módulo 0,10 hasta el 2.

Engranajes: tallado de engranajes helicoidales, globoidales y rectos de hasta 120 mm y módulo de 0,10 a 2.

Productos personalizados: realizadas en torno CNC, de aceros y distintas aleaciones.Hasta un diámetro máximo de 200 mm y una longitud de 400 mm.

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