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Instituto Tecnológico de Aguascalientes Procesos de Manufactura “Fresadora” (Engrane) Flores Avila Jorge Humberto 13150237 Valdepeña Wong Andrea 13150260 Ingeniero José de Jesús Martínez Prieto 18 de Julio de 2017

Abstract The gears are sets of wheels that have protruding elements called "teeth", which fit together, so that wheels (the drives) drag the other (driven or driven). They transmit the circular movement to circular. The condition for the wheels to "mesh", that is, to be able to engage and transmit the movement correctly, is that they have the same parameters or dimensions in the tooth. A sprocket transmits the movement to the contiguous one that moves in the opposite direction to the original one. They are very robust systems that allow to transmit great powers between near, parallel, perpendicular or oblique axes, according to their design. On the contrary they are quite noisy.

Introducción El manejo de la fresadora requiere de personal capacitado para que conozca y determine la materia prima a utilizar dependiendo del producto a realizar. En esta ocasión será útil el cabezal divisor para obtener nuestra pieza necesaria que será nuestro engrane con 23 dientes gracias a esta herramienta podremos hacer la división correcta que nos lleve a obtener una pieza bien hecha y con las especificaciones necesarias, Los engranajes son sistemas de transmisión del movimiento circular de constituidos por el acoplamiento, diente a diente, de dos ruedas dentadas, una motriz y otra conducida. A la mayor se le llama corona y al menor piñón. Su uso está muy extendido tanto en máquinas industriales, en automoción, en herramientas; así como también en objetos como electrodomésticos, juguetes. Etc En esta ocasión solo será nuestra prueba de un engrane por creación en la fresadora con ayuda del torno la segueta y la fresadora obteniendo así nuestros resultados y objetivos planteados.

Desarrollo Entre los mecanismos de transmisión de movimiento, uno de los más exitosos es el basado en engranes, ya que se consiguen movimientos de manera continua, semicontinua o alternada y provee una amplia gama de posibilidades de transmisión gracias a los diferentes tipos de diseños posibles. Los registros más antiguos de posibles diseños de engranajes provienen de la literatura de la antigua China, Grecia y Turquía,1 en específico de la ciudad de Antioquía y de Siria, en especial de Damasco su capital, famosa por sus armas blancas. Se denomina engranaje al mecanismo utilizado para transmitir potencia de un componente a otro dentro de una máquina. Los engranajes están formados por dos ruedas dentadas, de las cuales la mayor se denomina corona y el menor piñón. Un engranaje sirve para transmitir movimiento circular mediante el contacto de ruedas dentadas. Una de las aplicaciones más importantes de los engranajes es la transmisión del movimiento desde el eje de una fuente de energía, como puede ser un motor de combustión interna o un motor eléctrico, hasta otro eje situado a cierta distancia y que ha de realizar un trabajo. De manera que una de las ruedas está conectada por la fuente de energía y es conocida como engranaje motor y la otra está conectada al eje que debe recibir el movimiento del eje motor y que se denomina engranaje conducido. Si el sistema está compuesto de más de un par de ruedas dentadas, se denomina tren. Fresado Los dientes de los engranes se pueden cortar con una fresadora de forma, para adaptarse al espacio del diente. En teoría cuando se emplea este método se necesita utilizar una fresa diferente para cada engrane, porque uno con 25 dientes, por ejemplo, tendrá un espacio del diente con forma diferente a uno que cuente, digamos, con 24. En realidad, el cambio en espacio no es tan grande y se ha determinado que se pueden utilizar solamente ocho fresas para cortar con precisión razonable cualquier engrane, en el rango de 12 dientes hasta la cremallera. Por supuesto, se requiere un juego separado de fresas para cada paso. Existe una gran variedad de procedimientos para formar los dientes de engranes, como fundición en arena, moldeo en cáscara, fundición por revestimiento, fundición en molde permanente, fundición en matriz y fundición centrífuga. Los dientes se forman también mediante el proceso de metalurgia de polvos o, por extrusión, se puede formar una sola barra de aluminio y luego rebanarse en engranes. Los engranes que soportan grandes cargas, en comparación con su tamaño, suelen fabricarse de acero y se cortan con cortadoras formadoras o con cortadoras generadoras. En el corte de formado, el espacio del diente toma la forma exacta de la cortadora. En el corte de generación, una herramienta que tiene una forma diferente del perfil del diente se mueve en relación con el disco del engrane, para obtener la forma adecuada del diente. Uno de los métodos más

recientes y prometedores de formado de dientes se llama formado en frío o laminado en frío, en el que unos dados ruedan contra discos de acero para formar los dientes. Las propiedades mecánicas del metal se mejoran mucho mediante el proceso de laminado, y al mismo tiempo se obtiene un perfil generado de alta calidad. Los dientes de engranes se maquinan por fresado, cepillado o con fresa madre. Se terminan mediante cepillado, bruñido, esmerilado o pulido. Los engranes hechos a partir de termoplásticos tales como nailon, policarbonatos o acetal son bastante populares y se fabrican fácilmente mediante moldeado por inyección. Estos engranes son de baja a mediana precisión, de bajo costo para cantidades de alta producción y una capacidad de carga ligera, que pueden usarse sin lubricación. Tipos de engranes Engranajes rectos: Se utilizan en transmisiones de ejes paralelos. Son uno de los mecanismos más utilizados, y se encuentran en cualquier tipo de máquina: relojes, juguetes, máquinas herramientas, etc. Engranajes Helicoidales: Sus dientes están dispuestos siguiendo la trayectoria de hélices paralelas alrededor de un cilindro. Pueden transmitir movimiento (potencia) entre ejes paralelos o entre ejes que se cruzan en cualquier dirección (incluso perpendiculares). Este sistema de engrane de los dientes proporciona una marcha más suave que la de los engranajes rectos, ya que en el mismo instante hay varios pares de dientes en contacto, lo cual hace que se trate de un sistema más silencioso, con una transmisión de fuerza y de movimiento más uniforme y segura. Engranajes Cónicos: Se emplean para transmitir movimiento entre ejes perpendiculares, o para ejes con ángulos distintos a 90 grados. Se trata de ruedas dentadas en forma de tronco de cono, y pueden ser rectos o curvos (hipoides), siendo estos últimos muy utilizados en sistemas de transmisión para automóviles. Engranajes exteriores: Los dientes de ambas ruedas están tallados en la superficie exterior.

Engranajes interiores: Los dientes de una de las ruedas están tallados en la parte interna.

Trenes de engranajes Si para realizar la transmisión necesitamos más de un par de ruedas dentadas, entonces el mecanismo, se denomina tren de engranajes. Tenemos un tren de engranajes simple cuando las ruedas dentadas están en un mismo plano o, lo que es lo mismo, cuando en cada eje existe una sola rueda. Hablamos de tren de engranajes compuesto cuando en alguno de los ejes existe más de una rueda dentada. En este mecanismo la transmisión se realiza entre más de dos ejes simultáneamente, para lo que es necesario que en cada eje intermedio vayan montadas dos ruedas dentadas. Una de ellas engrana con la rueda motriz, que es la que proporciona el movimiento, y la otra conecta con el eje siguiente al que conduce.

Rueda loca En un sistema de rueda de entrada y la en sentido contrario. conseguir que la mismo sentido que la interponer entre las denominada “rueda modifica las velocidad de salida, sentido de giro.

engranajes simple. La rueda de salida giran Si necesitamos salida gire en el entrada, debemos dos una tercera rueda loca”. Esta rueda no características de la sino que invierte el

Engranajes planetarios o epicicloidales Los engranajes planetarios o epicicloidales están formados por cuatro elementos: planeta, satélites, porta satélites y corona. Entre sus diversos usos destaca el diferencial de casi todos los coches de motor y cambio transversal; también es el engranaje común en las cajas de cambio automáticas con convertidor hidráulico de par. Partes En los engranajes se deben diferenciar las siguientes partes, que definen al propio engranaje y al diente: Diente de un engranaje. Son los que efectúan el esfuerzo de empuje y transmiten la potencia desde el eje motriz al conducido. Tienen un perfil característico que se tiene en cuenta en su diseño y fabricación. Circunferencia exterior. Es la circunferencia que limita la parte exterior del engranaje. Circunferencia interior. Es la circunferencia que limita el pie del diente. Circunferencia primitiva. Es la circunferencia a lo largo de la cual engranan los dientes.

Ventajas, inconvenientes y aplicaciones Estos mecanismos presentan numerosas ventajas respecto a las correas y poleas, aunque también algunos inconvenientes. Ventajas: Ocupan espacios muy reducidos. No tiene posibilidad de deslizamiento. Tiene una gran capacidad de transmisión de potencia. Poseen un elevado rendimiento. Tienen un bajo mantenimiento. Inconvenientes: Son más costosos, más difíciles de fabricar. Producen bastante ruido en el proceso de transmisión. Aplicaciones: Su uso está muy extendido tanto en máquinas industriales, en automoción, en herramientas; así como también en objetos como electrodomésticos, juguetes. Métodos para el tallado de ruedas dentadas Por el método de copiado. Por el método de rodamiento.

Método copiado Tallado de dientes por el método de copiado Para tallar dientes siguiendo este método se emplean herramientas cuyo perfil coincide exactamente con el perfil del espacio que queda entre los dientes. Para ello se utilizan fresas de módulo, cuchillas de forma y brochas. Para el tallado de ruedas dentadas con este método se emplean fresas de dos tipos: de disco y de vástago. Después del tallado de cada cavidad se hace girar el semiproducto una magnitud igual al paso de los dientes con el auxilio del cabezal divisor. La

productividad con este método de tallado es baja, ya que después del tallado de cada diente se requiere el retroceso de la herramienta a la posición inicial y el giro manual del semiproducto. El tallado de ruedas dentadas con cuchillas de forma se emplea en la producción en masa. Para e1lo se emplean cabezales especiales en los cuales se instalan tantas cuchillas como dientes se tallan simultáneamente. El tallado de rueda dentada por copiado a través del brochado, permite elaborar dientes con gran acabado y precisión, sin embargo, se puede emplear económicamente sólo en la producción en masa. Método por rodamiento Tallado de dientes por el método de generación o rodamiento Por este método a la herramienta se le emprime un movimiento tal que durante el proceso de trabajo los filos de corte describen en el espacio el perfil de la superficie de los dientes de uno de los elementos del engranaje, ya sea la rueda dentada, la cremallera o el tornillo sin fin. Esta rueda dentada o cremallera reflejada por la herramienta es imaginaria y se llama productora. Durante el proceso de elaboración la rueda productora y el semiproducto realizan los mismos movimientos que si se hallaran realmente engranados. Actualmente el método por rodamiento (generación) es el método principal para la producción de ruedas dentadas. Sus ventajas son: a) Mediante la utilización, de una sola herramienta de un módu1o determinado se puede elaborar una rueda de diferentes números de dientes del mismo módulo. b) Se consigue una gran exactitud en el tallado porque la evolvente se obtiene por generación automáticamente. c) Gran productividad y automaticidad durante el trabajo. d) Posibilidad de elaborar una rueda dentada corregida por una herramienta normal. Parte experimental En esta ocasión se realizó la actividad de un engrane con la cual tuvimos que diseñar nuestro engranaje con las medidas que tenía nuestro plato divisor en esta ocasión era este plato 17,19,21,24,29,33,39,43,49. Decidimos tener un engrane con 22 dientes lo que nos lleva a utilizar el plato divisor y el cabezal divisor pero sin antes tener nuestros cálculos a continuación presentados: N° = 5 N = 22

Pd = 20

∅=

22+2 =1.200 20 40 T = =¿ 1 18/22 = 9/11 x 3/3 = 27/33 = 1 27/33 22

W=

2.157 =0,1078 x 25.4 = 2.7305 mm 20

Obteniendo nuestro calculo nos dice que tendremos que dar 1 vuelta y 27 espacios en la medida 33 de nuestro plato divisor para así poder obtener nuestros dientes deseados y

seguir efectivamente con nuestra practica propuesta los siguientes pasos son maquinarla en 2 máquinas herramientas que serán el torno y la fresadora con cabezal divisor y a su vez finalizada la pieza nuestra segueta para dividir en partes iguales nuestro engrane.

1 - Primer paso fue llevar nuestra pieza en el torno y colocarla en el Chuck para poder cilindrarla y darle una distancia adecuada así como también sacar nuestro centro el cual es necesario para montarla en la fresadora como se muestra en las imágenes

2- El siguiente paso fue montar nuestra fresadora con nuestra herramienta correspondiente para así poder trabajar con las especificaciones de nuestro engranaje

3 –

El siguiente paso después de tener todo en orden y nuestras cosas seleccionadas nos toca encender la máquina y centrar nuestro carro para que la herramienta realice el corte correcto junto con la coordinación de la codificación de nuestro plato divisor

4- Para este paso vasto con asegurar que la maquina estuviera haciendo bien su trabajo supervisarla y a su vez utilizamos el modo automático de la fresadora para un mejor control de la carrera de la herramienta

5- En este paso se revisó que nos estuvieran quedando nuestros dientes correspondientes parando la máquina y contando nuestros espacios

6- Pasamos al torno para poder darle un acabado a nuestro engranaje de cilindrado y un poco de longitud como se muestra a continuación

7- Para concluir la practica con nuestra pieza bien hecha y cuidando sus detalles nos dirigimos a cortar un pedazo de nuestro engrane aproximadamente de 2 cm por persona y obteniendo nuestro resultado final

Conclusiones Jorge Humberto Flores Avila El engranaje es la solución más simple a la transmisión de movimiento. Como hemos visto su construcción es compleja, pero de fácil entendimiento. Las aplicaciones son variadas y Ias utilizamos a diario. Los dibujos y esquemas de da Vinci nos Ileva a pensar que la mecánica no es solo aplicación de conocimientos; también influye la imaginación y la creación.

Bibliografía https://es.slideshare.net/FernandoJuarezLopez/tiposdeengranes http://www.sitenordeste.com/mecanica/engranajes.htm http://eenngrraness.blogspot.mx/