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Fresado de engranajes de diente recto Mecánica de rocas Universidad Católica Andres Bello (UCAB) - Caracas 17 pag.

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INSTITUTO SUPERIOR TECNOLÓGICO VIDA NUEVA SEDE MATRIZ

TECNOLOGÍA SUPERIOR EN MECANICA INDUSTRIAL

ASIGNATURA: FRESADORA CÓDIGO: 20204871 NIVEL: CUARTO JORNADA: NOCTURNA TEMA: FRESADO DE UN ENGRANAJE DE DIENTE RECTO AUTOR/ES: AGUIRRE DARIO PALOMO DAVID SANGOTUÑA HENRY TOAPANTA WLADIMIR DOCENTE: CAZA PAUL OCTUBRE 2019 – MARZO 2020

QUITO – ECUADOR

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ÍNDICE

RESUMEN EJECUTIVO ................................................................................................................. 1 OBJETIVOS .................................................................................................................................... 2 MARCO TEÓRICO ...................................................................................................................... 3-6 DESARROLLO Y RESULTADOS OBTENIDOS ........................................................................ 7-8 I. PASO PARA EL FRESADO DE DIENTES…………………………………………………9 CALCULO PARA TALLAR ENGRANAJES ………………………………………………………10 NORMAS DE SEGURIDAD………………………………………………………………………...11 CONCLUSIONES……………………………………………………………………………………12 REFERENCIA………………………………………………………………………………………...13 ANEXOS………………………………………………………………………………………...……14

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RESUMEN EJECUTIVO Sección 1.01 En el presente informe se va a realizar un diseño de un engranaje de diente recto en una barra de jabón lo cual va a permitir , entender el funcionamiento de la misma ya que se entiende por engrane o engranaje que es una pieza cuya función es dar una transmisión de fuerza a un mecanismo integrado por dos o más ruedas dentadas , generalmente construida con hierro de fundición, de forma cilíndrica, casi plana, es decir de poco espesor, en cuyo perímetro se halla formada una figura de trapecios invertidos y cuyos picos están equidistantes permitiendo el paso de una cadena que puede ser a rodillos o con eslabones. En el primer paso se va a analizar el engranaje de diente recto, su estructura y sus componentes, además de su funcionamiento como pieza fundamental para el funcionamiento de las maquinas hoy en día. Luego se utilizará el modelo matemático para diseñar la pieza, por medio de las fórmulas y con los resultados obtenidos se procederá a diseñar la pieza mecánica en INVENTOR, permitiendo dar una visión mas clara al compañero al momento de moldear la pieza , dado una vez una breve introducción a la teoría de engranajes , se va a explicar el proceso de fabricación y el método correcto de que se debe llevar a cabo junto a ello se va a explicar las el tratamiento térmico , las normas de seguridad que se debe tener en cuenta dentro del taller que se vaya a mecanizar la pieza.

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OBJETIVOS

1.1

Objetivo general

Sección 1.02 Diseñar un engranaje de diente recto en Inventor, por medio de las fórmulas y con los resultados obtenidos se empezará a diseñar la pieza mecánica en un jabón para luego explicar el funcionamiento y las aplicaciones que se debe llevar a cabo

1.2

Objetivos específicos

•

Consultar el funcionamiento de los engranajes por lo cual se procede a obtener

información de los parámetros característicos de la rueda dentada •

Conocer los materiales y equipos necesarios para la fabricación y diseño de las misma

mediante formulas •

Realizar el diseño en programa CAD para la construcción del engranaje

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MARCO TEÓRICO

Para tener una referencia teórica sobre los componentes y mecanismos a ser tratados durante el desarrollo del proyecto, se realiza una consulta que será tomada como soporte durante el proceso. Deutschman y Michels (1975) señalan que: Para que dos mecanismos engranen, estos deben satisfacer la ley fundamental del engranamiento. Esta ley puede establecerse como sigue: la forma de dientes de un engranaje debe ser tal que la normal común en el punto de contacto entre dos dientes debe pasar siempre a través de un punto fijo sobre la línea de centros. Cuando dos engranajes que están engranando satisfacen la ley fundamental, se dice que estos producen una acción conjugada. Es necesario señalar que para una el buen funcionamiento de las máquinas, los engranajes deben mantener una velocidad constante y un buen engranamiento entre sí. González (2001) resalta que: Las transmisiones por engranajes mecánicas es el más difundido e importante desde los inicios de la Revolución Industrial hasta la actualidad. Este mecanismo de tres miembros, en el cual dos elementos engranados son móviles y forman con el elemento fijo pares de rotación o 7 traslación, es empleado en los más diversos campos y condiciones de trabajo. En la actualidad, la aplicación de engranajes es muy amplia. Los engranajes los podemos encontramos en centrales eléctricas, automóviles, transporte marítimo, industrias, minas, máquinas-herramientas, maquinaria textil, etc. Méndez (2011) señala que: Los mecanismos de engrane impulsor empujan los dientes del engranaje impulsado, ejerciendo una componente de la fuerza perpendicular al radio del engranaje. De esta forma se transmite un par de torsión y como el engrane gira, se transmite potencia. Los engranajes son los transmisores de par de torsión más fuerte y resistentes, su eficiencia de transmisión de potencia es de 98 %. Por lo tanto, los engranajes son más costos que otros transmisores de par de torsión, como los de transmisión por cadena y por banda. Para la transmisión de potencia en los engranajes, se debe tener un engranaje impulsor y un engranaje impulsado o conducido. Norton (2011) por su parte indica que: Los engranajes sirven para transmitir torque y velocidad angular en variedad de aplicaciones. Existen variedad de engranajes, los tipos más conocidos; es el engranaje 4

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recto, diseñado para operar con ejes paralelos y con dientes paralelos a las líneas de centro de los ejes. En la actualidad, los engranajes están muy estandarizados por la forma y el tamaño del diente. La Asociación Estadounidense de Fabricantes de Engranajes (AGMA) 8 financia investigaciones para el diseño, los materiales y la manufactura de engranajes. Considero importante señalar que las transmisiones por engranajes son de gran exactitud en la relación de transmisión, debido a ello se usan en maquinarias de precisión. (a) Engranajes Los engranajes son ruedas dentadas cilíndricas y son utilizados para la transmisión de potencia desde un eje giratorio a otro. Si un engranaje esta acoplado a otra rueda dentada se le estima como engranaje, no obstante este término se utiliza para denominar a ruedas dentadas individuales. En un engranaje, el engranaje que posee el mayor tamaño se le conoce con el nombre de engranaje, y al de menor tamaño se le conoce como piñón, por lo general, en la mayor parte de las aplicaciones, el piñón es el componente motriz o impulsor y el engranaje es el impulsado, este generalmente gira a menor velocidad que el piñón. Engranajes rectos.- Estos engranajes poseen dientes paralelos al eje de rotación y son utilizados para transmitir potencia y movimiento de un eje a otro eje paralelo. De toda la variedad de engranajes existentes, los engranajes rectos son los más sencillos, por la cual este tipo de engranajes son utilizados en la industria. Las ventajas que presentan este tipo de engranajes son que ellos son simples y son de bajo costo de fabricación y mantenimiento. Engranajes Engranajes de ejes paralelos Engranajes rectos Engranajes helicoidales Engranajes de dientes internos Engranajes doble helicoidales Engranajes de ejes paralelos no coplanares Engranajes cónicos Engranajes cónicos rectos Engranajes cónico tipico Zerol Engranaje cónico Espiral Engranajes cónico hipoidales Engranajes de ejes no paralelos no coplanares Engranajes de gusano De simple envolvente De doble envolvente .

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•

Diente de un engranaje: son los que realizan el esfuerzo de empuje y transmiten la potencia

desde los ejes motrices a los ejes conducidos. El perfil del diente, o sea la forma de sus flancos, está constituido por dos curvas evolventes de círculo, simétricas respecto al eje que pasa por el centro del mismo. •

Modulo: es una característica de magnitud que se define como la relación entre la medida del

diámetro primitivo expresado en milímetros y el número de dientes. El valor del módulo se fija mediante cálculo de resistencia de materiales en virtud de la potencia a transmitir y en función de la relación de transmisión que se establezca. •

El módulo está indicado por números. Dos engranajes que engranen tienen que tener el mismo

módulo. •

Circunferencia primitiva: es la circunferencia a lo largo de la cual engranan los dientes. Con

relación a la circunferencia primitiva se determinan todas las características que definen los diferentes elementos de los dientes de los engranajes. •

Paso circular: es la longitud de la circunferencia primitiva correspondiente a un diente y un

vano consecutivos. •

Espesor del diente: es el grosor del diente en la zona de contacto, o sea, del diámetro primitivo

•

Número de dientes: es el número de dientes que tiene el engranaje. Se simboliza como (Z). Es

fundamental para calcular la relación de transmisión. • El número de dientes de un engranaje no debe estar por debajo de 18 dientes cuando el ángulo de presión es 20º ni por debajo de 12 dientes cuando el ángulo de presión es de 25º. •

Diámetro exterior: es el diámetro de la circunferencia que limita la parte exterior del

engranaje. •

Diámetro interior: es el diámetro de la circunferencia que limita el pie del diente.

•

Pie del diente: Es la parte del diente comprendida entre la circunferencia interior y la

circunferencia primitiva. • Cabeza del diente: Es la parte del diente comprendida entre el diámetro exterior y el diámetro primitivo.

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•

Angulo de presión: el que forma la línea de acción con la tangente a la circunferencia de paso,

φ (20º ó 25º son los ángulos normalizados). • Distancia entre centro de dos engranajes: es la distancia que hay entre los centrosde las circunferencias de los engranajes •

Ventajas y desventajas

•

Presentan la ventaja de ser muy fáciles de fabricar, pero tienen el inconveniente de ser muy

ruidosos y producir vibraciones. Se suelen emplear en mecanismos en los que la potencia a transmitir y el número de revoluciones no es muy grande.

Aplicación Se utiliza engranajes rectos para potencia •

Los engranajes de dientes rectos se pueden utilizar para aumentar o disminuir el par, o la potencia, de un objeto dado. Éstos se utilizan para este efecto en las lavadoras, licuadoras, secadoras de ropa, equipos de construcción, bombas de combustible y molinos. En las centrales eléctricas, los llamados "trenes" de engranajes rectos se utilizan para convertir una forma de energía, como la eólica o la energía hidroeléctrica, en energía eléctrica.

•

Los engranajes de dientes rectos se utilizan también para aumentar o disminuir la velocidad de un objeto. Por ejemplo, se utilizan en los relojes mecánicos para ajustar las velocidades relativas de las manillas de segundos, minutos y horas. En los batidores de mano, los engranajes de dientes rectos se utilizan para aumentar la velocidad del mismo para que pueda ser usado más eficazmente.

•

Engranajes rectos en los automóviles Los engranajes de dientes rectos no se utilizan en autos debido al fuerte ruido que producen a altas velocidades. El ruido proviene del sonido que hace cuando los dientes de los engranajes chocan. Los engranajes rectos, sin embargo, se usan en motores de aviones, donde son superiores a los engranajes helicoidales y donde el ruido no es un problema.

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DESARROLLO / RESULTADOS OBTENIDOS

Sección 1.03 En la presente práctica vamos a realizar y aplicar lo aprendido en clases mediante la realización y construcción de una pieza mecánica diseñaremos la pieza por lo que a más adelante se enseñará todo el proceso que pasamos hasta la constatación del dimensionamiento de la misma. PROCEDIMIENTO 1.

Se realiza una previa consulta de elaboración de engranajes en el programa de Inventor y se le da las respectivas medidas ,según los cálculos obtenidos para el engranaje y piñon

2. Después se va al apartado que dice dar forma al engranaje y se le da una tolerancia al piñón que es el engranaje pequeño

3. Previo a eso aparece un cilindro con un solo diente marcado, lo cual toca extruirlo y cortarlo, por lo cual toca se da clic en el comando “Circular” y le designamos cuantos dientes deseamos tener en este caso Z=15 y en el centro se le hace un agujero de d=2

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4. Se procede hacer los dientes en el engranaje siguiendo el mismo procedimiento anterior en este apartado se le da Z=22 y un diámetro en el centro de 2

5. Una vez obtenido el piñón y el engranaje se procede a realizar las bases para las mismas

6. Se abre un documento en la parte de ensamble donde se une y se les dan los respectivos movimientos a las piezas.

7. Se diseña la pieza mecánica en una barra de jabón

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PASOS PARA EL FRESADO DE DIENTES: 1.- Se tornea el cuerpo de la rueda completamente cilíndrico hasta que tenga el diámetro y el espesor deseado. 2.- Se taladra el material en su centro para poder sujetarlo en un eje y montarlo en el divisor universal. 3.- Se prepara la fresadora con el divisor universal. 4.- Se elige la fresa cuyo número u modulo sirva para fresar esa rueda dentada.

MODULO DE FRESAR

5.- El módulo se fija en el árbol porta fresa y se centra con respecto a la línea PC, enseguida se inmoviliza el carro transversal. 6.- Se fija la rueda que se ha de fresar, sujetándolo de un extremo en el divisor universal y el otro extremo en el contrapunto. 7.- Para cada diente que se va a fresar debe dar el eje de la fresa DIVISOR Y CONTRAPUNTO 1/40 avos de vueltas, para lo cual el índice del aparato del plato divisor deberá dar 40/40 vueltas para ello es necesario inmovilizar esto quiere decir que dará una vuelta y se inmovilizara el aparato divisor hasta nuestro próximo diente. (Esto es cuando el cabezal divisor tiene como relación de transmisión 1/40 avo) 8.- Por último, una vez concluido el fresado de todos los dientes el engranaje se lo lleva al torno para proceder a la eliminación de la rebaba producto del corte con la fresa, utilizando para tal efecto una cuchilla o una lima adecuada. 9.- En cada uno de los pasos que se desarrollan debe tenerse en cuenta los diferentes aspectos de seguridad, realizando las inspecciones de medidas.

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CÁLCULO PARA TALLAR ENGRANAJES

Los engranajes fresados satisfacen la condición de una transmisión suave, sin choque, e igual paso de diente además presenta gran resistencia y consumen poca fuerza solo por esta razón su costo es más elevado y a pesar de esto se les prefiere en las prácticas la de dientes fundidos.

FÓRMULAS APLICADAS PARA EL TALLADO DE ENGRANAJES

Denominación

Fórmulas

Módulo

M = Dp Z

Número de dientes

Z = Dp M Dp = Z ∙ M Dp = De - 2M Di = De – 2b Di = M(z-2.32) De = Dp + 2∙M H= 2,32 ∙ M h= ha + hf p=π ∙M ó p=c+ e c = p/2 c = p/2 a=M d = 1.167 ∙ M A = Dp1 + Dp2 NK= K/Z

Diámetro primitivo Diámetro interior Diámetro exterior Altura del diente Paso circular Espacio entre los dientes Espesor del diente Altura de la cabeza del diente Altura del pie del diente Distancia entre centros Relación de división Fuente (Guía practica 2)

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SEGURIDAD EN LA FRESADORA Una vez identificados los riesgos más comunes en la fresadora es de vital importancia adoptar las siguientes medidas para garantizar un trabajo seguro: En cuanto a la ropa de trabajo, equipos de protección individual, etc. • • • •

Las mangas del buzo o de la bata terminarán en tejido elástico, en su defecto, se remangarán por encima de los codos. Usar las gafas de seguridad. Las botas de seguridad tendrán puntera reforzada. Utilización de gorro para las personas que tengan el pelo largo, quedando prohibido el uso de corbatas, bufandas, pulseras, collares, anillos, etc. En cuanto al manejo de la fresadora:

• • • • • • •

Manipular con extremo cuidado las fresas ya que disponen de aristas vivas muy cortantes. Montar correctamente la herramienta en el husillo (las chavetas de arrastre del husillo en el alojamiento correspondiente del portaherramientas). Asegurar el correcto sentido de giro de la herramienta. Asegurarse de que nadie active el giro del husillo mientras realizamos el cambio de posición de la correa del cabezal (en las fresadoras de torreta que corresponda). Asegurar el correcto amarre de la pieza. Trabajar con todos los sistemas de seguridad de que disponga la fresadora. Quitar las virutas con escobilla, gancho o con aire comprimido

Pasos para usar la fresadora de manera correcta • • • • • • • • • •

Lo primero que tienes que hacer es montar la fresa, y es indispensable que la fresadora esté desenchufada. Bloquea también el eje con la llave fija que viene incluida con la máquina. Coloca la fresa que quieres utilizar según el trabajo que vas a realizar y vuelve a apretar la tuerca para que quede bien montada. Gradúa la profundidad de corte de la fresadora cogiendo los dos mangos laterales y empujando la caja motora hacia abajo, hasta que toques la madera. Ajusta la escala según la profundidad deseada. Ten en cuenta que la fresadora trabaja a muchas revoluciones, por lo que la pieza sobre la que vas a trabajar debe estar muy bien sujeta a un banco de trabajo o la superficie elegida. El recorrido que hagas con la fresa debe ser sin pausa, continuo, por lo que no puede haber nada que entorpezca el paso durante el mismo. Coloca la fresadora al principio de la madera y baja el bloque motor hasta la profundidad deseada para bloquearla ahí. En este punto ya puedes poner la fresadora en marcha y empezar a tallar. Debes dirigir siempre la máquina, ya que su motor gira en sentido único, llévala por el recorrido con cuidado ya que si te equivocas la fresa chocaría con la madera y la estropearía. Cuando llegas al final de la madera tienes que sacar la fresadora y pararla. Esto es muy importante, la tienes que parar cuando ya la has sacado, nunca estando aún en la madera. Cuando hayas terminado, desenchúfala y bloquea el motor.

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CONCLUSION ▪

En este proyecto de trabajo se busca profundizar los conocimientos en cuanto al engranaje y mediante los cálculos realizados y resultados obtenidos se pudo diseñar un engranaje y un piñón en el programa de Inventor donde se diseñó el sistema de transmisión por engranajes de dientes rectos cumpliendo satisfactoriamente con los requisitos impuestos anteriormente, para poder generar movimiento

▪

Mediante la información obtenida del internet se adquiere conocimiento sobre los parámetros y características que debe haber al momento de elaborar un engranaje.

▪

En el momento de comenzar a fresar se debe tener una previa inducción como teórico y práctico del funcionamiento de la máquina para así no tener inconvenientes o accidentes al momento de trabajar

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REFERENCIAS

Arellano, A. R. (8 de Abril de 2017). Diseño de engranajes rectos usando la herramienta de entalle de dientes. Obtenido de Pinterest: https://www.pinterest.com/pin/826355508272334536/ Chávez, J. C. (12 de Agosoto de 2017). Fabricación y Diseño de un engranaje. Obtenido de SANDIVIK: https://www.sandvik.coromant.com/es-es/knowledge/milling/pages/gear- manufacturing.aspx Elaboración de engranajes . (21 de Noviembre de 2012). Obtenido de SLIDESHARE: https://es.slideshare.net/AlbertoZambranoMayguashca/elaboracion-de-engranajes-en-el- cenaculo Herrera, L. (23 de Mayo de 2010). normas de seguridad en el trabajo con fresadora. Obtenido de jnmv2107f9: https://sites.google.com/site/jnmv2107f9/normas-de-seguridad-en-el-trabajo- con-fresadora Javier. (14 de Marzo de 2012). VENTAJAS, INCONVENIENTES Y APLICACIONES. Obtenido de Tecnoblogueando : https://tecnoblogueando.blogspot.com/2012/03/engranajes-de-dientes- rectos.html Merino, J. P. (2017). Que es un Engranaje. Obtenido de Definicion: https://definicion.de/engranaje/

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ANEXOS

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