El tallado es un proceso de mecanizado para cortar engranajes , cortar ranuras y cortar ruedas dentadas en una máquina talladora , que es un tipo especial de fresadora . Los dientes o estrías del engranaje se cortan progresivamente en el material (una pieza de metal cilíndrica plana) mediante una serie de cortes realizados con una herramienta de corte llamada encimera . En comparación con otros procesos de formación de engranajes, es relativamente económico pero aún bastante preciso, por lo que se utiliza para una amplia gama de piezas y cantidades. [1]
Es el proceso de corte de engranajes más utilizado para crear engranajes rectos y helicoidales [2] y se cortan más engranajes mediante tallado que cualquier otro proceso, ya que es relativamente rápido y económico. [3]
Un tipo de biselado análogo al fresado de engranajes externos se puede aplicar al corte de engranajes internos, que se biselan con un cortador giratorio (en lugar de dar forma o brochar ). [4]
Proceso
Tallado utiliza una máquina talladora con dos husillos oblicuos , uno montado con una pieza de trabajo en blanco y el otro con la encimera. El ángulo entre el husillo de la encimera (eje) y el husillo de la pieza de trabajo varía, dependiendo del tipo de producto que se esté produciendo. Por ejemplo, si se está produciendo un engranaje recto, entonces la encimera tiene un ángulo igual al ángulo de avance de la encimera; si se produce un engranaje helicoidal, el ángulo debe aumentarse en la misma cantidad que el ángulo de hélice del engranaje helicoidal. Las características de tallado para engranajes son rectas, helicoidales, bisel recto, frontal, coronado, helicoidal, cilíndrico y biselado. [5] Los dos ejes se giran en una relación proporcional, que determina el número de dientes en la pieza en bruto; por ejemplo, para una encimera de un solo hilo, si la relación de transmisión es 40: 1, la encimera gira 40 veces por cada vuelta de la pieza en bruto, lo que produce 40 dientes en la pieza en bruto. Si la placa tiene varios hilos, la relación de velocidad debe multiplicarse por el número de hilos de la placa. [6] A continuación, la encimera se introduce en la pieza de trabajo hasta que se obtiene la profundidad de diente correcta. Finalmente, la placa se alimenta a través de la pieza de trabajo en paralelo al eje de rotación de la pieza en bruto. [5]
A menudo, durante la producción en masa, se apilan varios espacios en blanco utilizando un accesorio adecuado y luego se cortan en una sola operación. [6]
Para engranajes muy grandes, la pieza en bruto se puede cortar primero a la forma aproximada para facilitar el tallado.
Equipo
Las fresadoras, también conocidas como fresadoras , son máquinas totalmente automatizadas que vienen en muchos tamaños, porque necesitan poder producir cualquier cosa, desde pequeños engranajes de instrumentos hasta engranajes marinos de 10 pies (3,0 m) de diámetro. Cada máquina de tallado de engranajes generalmente consta de un mandril y un contrapunto , para sujetar la pieza de trabajo o un eje, un eje en el que está montada la placa y un motor de accionamiento. [3]
Para un perfil de diente que es una evolvente teórica , la cremallera fundamental es de lados rectos, con lados inclinados en el ángulo de presión de la forma del diente, con la parte superior e inferior planas. La corrección necesaria del apéndice para permitir el uso de piñones de números pequeños puede obtenerse mediante la modificación adecuada de esta cremallera a una forma cicloidal en las puntas, o mediante tallado en un diámetro diferente al del círculo primitivo teórico. Dado que la relación de engranajes entre la encimera y la pieza en bruto es fija, el engranaje resultante tendrá el paso correcto en el círculo primitivo, pero el grosor de los dientes no será igual al ancho del espacio.
Las fresadoras se caracterizan por tener el módulo o diámetro de paso más grande que pueden generar. Por ejemplo, una máquina de 10 pulgadas (250 mm) de capacidad puede generar engranajes con un diámetro de paso de 10 pulgadas y, por lo general, un máximo de 10 pulgadas de ancho de cara. La mayoría de las fresadoras son fresadoras verticales, lo que significa que la pieza en bruto está montada verticalmente. Las fresadoras horizontales se utilizan normalmente para cortar piezas de trabajo más largas; es decir, cortar estrías en el extremo de un eje. [7]
Quemador
La encimera es una herramienta de corte que se utiliza para cortar los dientes en la pieza de trabajo. Tiene forma cilíndrica con dientes cortantes helicoidales . Estos dientes tienen ranuras a lo largo de la placa de cocción, que ayudan a cortar y quitar las virutas . También hay placas especiales diseñadas para engranajes especiales como los engranajes estriados y de rueda dentada. [3]
La forma de la sección transversal de los dientes de la encimera tiene casi la misma forma que los dientes de un engranaje de cremallera que se utilizaría con el producto terminado. Hay ligeros cambios en la forma con fines de generación, como extender la longitud de los dientes de la placa para crear un espacio en las raíces del engranaje. [8] Cada diente de la encimera tiene un relieve en la parte posterior para reducir la fricción. [9]
La mayoría de las encimeras son de un solo hilo, pero las encimeras de doble y triple hilo aumentan las tasas de producción. La desventaja es que no son tan precisos como las encimeras de un solo hilo. [10] Dependiendo del tipo de dientes del engranaje a cortar, existen placas de cocción hechas a medida y placas de cocción de uso general. Las placas de cocción hechas a medida son diferentes de otras placas, ya que son adecuadas para hacer engranajes con perfiles de dientes modificados. El perfil del diente se modifica para agregar resistencia y reducir el tamaño y el ruido del engranaje.
Esta lista describe los tipos de placas:
- Placas de cocción con piñón de cadena de rodillos
- Placas de cocina de rueda helicoidal
- Placas estriadas
- Placas de chaflán
- Placas de cocción de engranajes rectos y helicoidales
- Placas de cocción estriadas laterales
- Placas de cocción con estrías complicadas
- Placas de cocina dentada
- Placas de cocción semi-cortadas
Usos
El tallado se utiliza para fabricar los siguientes tipos de engranajes terminados:
- Engranajes cicloides (ver más abajo)
- Engranajes helicoidales
- Engranajes complicados
- Trinquetes
- Estrías
- Piñones
- Ruedas dentadas
- Engranajes helicoidales
El tallado se utiliza para producir la mayoría de las ruedas helicoidales de garganta , pero ciertos perfiles de dientes no se pueden tallar. Si alguna parte del perfil de la encimera es perpendicular al eje, no tendrá espacio de corte generado por el proceso de retroceso habitual y no cortará bien.
Formas cicloidales
Para engranajes cicloidales (como se usa en la Especificación BS978-2 para engranajes de paso fino) y engranajes de tipo cicloidal, cada módulo , la relación y el número de dientes en el piñón requieren un cortador de tallado diferente, por lo que la técnica solo es adecuada para producción de gran volumen.
Para evitar este problema , se elaboró un estándar especial de engranaje de arco circular de emergencia en tiempo de guerra que proporciona una serie de formas casi cicloidales que se pueden cortar con una sola placa para cada módulo de ocho dientes y hacia arriba para economizar los recursos de fabricación de la fresa. Una variante de esto todavía se incluye en BS978-2a (Engranajes para instrumentos y mecanismos de relojería. Engranajes de tipo cicloidal. Engranajes de doble arco circular).
Las tolerancias de concentricidad de la encimera limitan los módulos inferiores que se pueden cortar prácticamente por tallado a aproximadamente 0,5 módulo.
Historia
Christian Schiele de Lancaster, Inglaterra, patentó la máquina talladora en 1856. [11] [ fuente autoeditada ] Era una máquina simple, pero las partes rudimentarias están presentes en los dibujos de patentes habituales. La herramienta de corte de encimera y el tren de engranajes para proporcionar la relación adecuada son claramente visibles. El conocimiento del tallado probablemente precede a su patente, probablemente dentro de los oficios de la relojería. El mecanismo de Antikythera (70-60 aC) todavía se está estudiando y está proporcionando más información [12] sobre cómo se produjo. Si bien no es un reloj, está claro que en este instrumento astronómico existen muchos engranajes con recuentos de dientes grandes de hasta 354 en trenes de engranajes complejos. [13] Se desconocen los fabricantes del mecanismo de Antikythera, las herramientas y la ubicación de la tienda se pierden en el tiempo.
Muchas empresas de fabricación que mantienen museos de cómo se producían los productos en el pasado tendrán ejemplos de encimeras de engranajes manuales que ayudaron a producir engranajes anteriores a los engranajes del siglo XIX y anteriores. Junto con estas encimeras de engranajes completamente manuales, habrá muestras de algunas de las primeras encimeras de engranajes semiautomatizadas y, finalmente, ejemplos de tecnología más reciente que demuestra el proceso totalmente automatizado que utilizan las encimeras de engranajes modernas para producir engranajes en la actualidad. Algunos productores de placas de cocción de engranajes también tienen literatura interesante sobre la historia de las placas de cocción de engranajes, incluidos detalles sobre cómo las placas de cocción de engranajes modernas pueden producir miles de engranajes en una sola hora.
Ver también
- Lista de nomenclatura de artes
Referencias
- ^ Sociedad Estadounidense de Metales, Cubberly & Bardes 1978 , p. 334.
- ^ Drozda y col. 1983 , pág. 13‐34.
- ^ a b c Todd, Allen y Alting 1994 , págs. 59–60.
- ^ Weppelmann, E; Brogni, J (marzo de 2014), "A breakthrough in power skiving" , Gear Production: A Supplement to Modern Machine Shop : 7–12 , consultado el 11-03-2014 .
- ↑ a b Degarmo, Black & Kohser , 2003 , p. 769.
- ↑ a b Jones , 1964 , pág. 289.
- ^ Endoy 1990 , p. 6.
- ^ Jones , 1964 , p. 288.
- ^ Degarmo, Black y Kohser 2003 , p. 768.
- ^ Degarmo, Black y Kohser 2003 , p. 770.
- ^ "La talladora original" . Diseño evolutivo . Consultado el 17 de enero de 2021 .
- ^ "Mecanismo de Antikythera: British Horological Institute" . bhi.co.uk . Consultado el 17 de enero de 2021 .
- ^ "Episodio 1 del mecanismo de Antikythera - Griegos, relojes y cohetes. - YouTube" . www.youtube.com . Consultado el 17 de enero de 2021 .
Bibliografía
- Sociedad Estadounidense de Metales ; Cubberly, William H .; Bardes, Bruce P. (1978), Manual de metales: mecanizado , 16 (novena edición ilustrada), ASM International, ISBN 978-0-87170-007-0.
- Degarmo, E. Paul; Black, J T .; Kohser, Ronald A. (2003), Materiales y procesos en la fabricación (9a ed.), Wiley, ISBN 0-471-65653-4.
- Drozda, Tom; Wick, Charles; Benedict, John T .; Veilleux, Raymond F .; Sociedad de Ingenieros de Fabricación; Bakerjian, Ramon (1983), Tool and Manufacturing Engineers Handbook: Machining , 1 (cuarta edición ilustrada), Society of Manufacturing Engineers, ISBN 978-0-87263-085-7.
- Endoy, Robert (1990), Tallado, modelado y afeitado de engranajes (edición ilustrada), Sociedad de ingenieros de fabricación , ISBN 978-0-87263-383-4.
- Jones, Franklin D. (1964), Curso de capacitación en taller de máquinas (5.a edición ilustrada), Industrial Press Inc., ISBN 978-0-8311-1040-6.
- Todd, Robert H .; Allen, Dell K .; Alting, Leo (1994), Guía de referencia de procesos de fabricación , Industrial Press Inc., ISBN 0-8311-3049-0.
Otras lecturas
- Burstall, Aubrey F. (1965), Historia de la ingeniería mecánica , MIT Press, ISBN 0-262-52001-X, LCCN 65-10278. En la p. 303, "El proceso de tallado concebido en 1856 por Christian Schiele se convirtió en práctico para el trabajo de producción tan pronto como los dientes de engranaje en forma de involuta sustituyeron al tipo cicloidal en la década de 1880, ya que la encimera de encimera de involuta, como la parrilla de involuta, tiene lados rectos el gusano es una forma de rejilla continua) de modo que para hacer una placa de cocción con un gusano todo lo que hay que hacer es cortar algunos dientes en el gusano para que corte la pieza en bruto a medida que se gira ".
- GB 185702896 , Schiele, Christian, "Maquinaria para cortar tuercas, tornillos y ruedas dentadas", publicado el 6 de diciembre de 1856, publicado el 5 de junio de 1857; patente anterior a 1890 no encontrada en eSpaceNet (ver comentarios de la Biblioteca Británica ); consulte la reimpresión de Google Books a la que le faltan las hojas 1 y 2.
- Woodbury, Robert S. (1958), Historia de la máquina cortadora de engranajes: un estudio histórico en geometría y máquinas , MIT Press, ISBN 9780262730013, OCLC 1689960. En la p. 105, "Pero se había reconocido que el gusano era una forma de rejilla continua y todo lo que se necesitaba para cortar engranajes con él era proporcionarle bordes cortantes, para hacer una placa de cocción (Fig. 45). Los dientes habían sido cortados por este método probablemente por primera vez por Ramsden en 1768. "
- Woodbury, Robert S. (1972), "Historia de la máquina cortadora de engranajes", Estudios sobre la historia de las máquinas herramienta , Cambridge, Massachusetts: MIT Press, ISBN 978-0-262-73033-4, LCCN 72006354 , OCLC 609185
- Dudley, Darle W. (1969), "The Evolution of the Gear Art", publicado por, American Gear Manufacturers Association, Washington DC, Library of Congress Catalog Card Number: 72-78509
- Radzevich, Stephen P. (2017), "Herramientas de corte de engranajes: ciencia e ingeniería", CRC Press, segunda edición, ISBN 9781138037069 . El Capítulo 1 proporciona una historia muy completa y contemporánea de las herramientas de corte de engranajes en el Capítulo 1.
enlaces externos
- Gimpert, Dennis (enero de 1994), "El proceso de tallado de engranajes" (PDF) , Tecnología de engranajes , 11 (1): 38–44. Tiene esquemas de máquinas talladoras en las figuras 8-10.