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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE TECNOLOGIA DE LA INDUSTRIA RECINTO UNIVERSITARIO PEDRO ARAUZ P

CARRERA:

ING.MECÁNICA

PROCESO DE MANUFACTURA 2

TAREA # 4: PARA ENTREGAR EL DIA 29/06 DEL 2020 DE PROCESOS II.

Autor: Br. Li Amaru Espinoza Cerda CARNET: 2016 1010U Docente: ING: Rodolfo A Guerrero Grupo: 5M1 – MECÁNICA

Managua, Nicaragua. Sabado 27 Junio de 2020 Engranajes o Ruedas Dentadas

  Se denomina engranaje o ruedas dentadas 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 la menor piñón. Un engranaje sirve para transmitir movimiento circular mediante 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 conocido 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 de engranajes. La principal ventaja que tienen las transmisiones por engranajes respecto de la transmisión por poleas es que no patinan como las últimas, con lo que se obtiene exactitud en la relación de transmisión.   1.

Clasificación de las ruedas dentadas y sus exigencias de precisión.

Al final de esta sección encontraran los archivos en formato pdf con los calculos necesarios para determinar las dimensiones constructivas de las ruedas dentadas rectas y helicoidales, tambien se encuentra el cálculo para realizar el mecanizado en la fresadora universal con la respectiva aplicacion del cabezal divisor universa. TIPOS DE ENGRANAJES   La principal clasificación de los engranajes se efectúa según la disposición de sus ejes de rotación y según los tipos de dentado. Según estos criterios existen los siguientes tipos de engranajes:   Ejes Paralelos:

●

Cilíndricos de dientes rectos

●

Cilindricos de dientes helicoidales

●

Cilindricos Doble Helicoidales

Ejes Perpendiculares: ●

Helicoidales cruzados

●

Cónicos de dientes rectos

●

Cónicos de dientes helicoidales

●

Cónicos hipoides

●

De rueda y tornillo sinfín

Aplicaciones especiales: ●

Planetarios

●

Interiores

●

De Cremallera

2. Materias primas usadas para la fabricación de ruedas dentadas. El material para la construcción de ruedas dentadas se determina a partir de la magnitud y tipo de solicitaciones, así como del valor de la velocidad periférica a la que trabajará. Pueden ser: fundición gris, fundición de acero, acero laminado o forjado y materiales no metálicos como fibras, plásticos, etc. Las de fundición gris tienen la ventaja de un más fácil maquinado, elevada dureza y buenas propiedades de rodaje. Es necesario que el semiproducto presente una resistencia adecuada y una estructura uniforme con ausencia de poros. En el caso del empleo de fundiciones de acero existe la ventaja de un menor peso, pero con la desventaja de que a grandes velocidades se hace muy ruidosa la transmisión.

En sentido general se pueden emplear aceros de construcción, aceros cementados y mejorados a partir de otros tratamientos térmicos. Las ruedas elaboradas con materiales no metálicos, tienen la ventaja frente a las primeras de ofrecer una transmisión más silenciosa y con muy poco peso, aunque se recomienda que trabaje junto a una rueda metálica. No se deben usar en engranajes que trasmitan grandes potencias. Los materiales no metálicos usados para fabricar ruedas dentadas son, entre otros: tejidos endurecidos, maderas prensadas con resinas sintéticas (las llamadas fibras), y los plásticos. 3.

Métodos de fabricación de ruedas dentadas

Los engranajes son componentes mecánicos usados para transmitir potencia y movimiento a través del éxito del engranaje de dientes periféricos. Realizan ciertas funciones clave dentro de las máquinas y los ensambles como invertir la dirección de rotación o alterar la orientación angular de los engranajes rotativos también se usan para convierta el movimiento rotativo en movimiento lineal y viceversa o alterne las relaciones de velocidad del engranaje. Los métodos de mecanizado de engranajes se pueden clasificar en dos categorías principales: generación de engranajes y corte de engranajes. Muchos de los procesos utilizados para mecanizar engranajes también se pueden usar para terminar engranajes. La generación de engranajes implica aquí cortar el movimiento relativo entre una herramienta de corte giratoria y el Generación de movimiento o rotación de la pieza Los procesos de generación de engranajes primarios incluyen fresado y conformación en dientes de engranaje Los dientes de engranaje se generan progresivamente mediante una serie de cortes utilizando una herramienta de corte estriada de forma flexible llamada encimera. Tanto la encimera como la rueda dentada giran mientras se alimenta la encimera axialmente a través de la cara del blanco El "hubbing" es el principal método para producir engranajes rectos y engranajes helicoidales y también se usa para producir muchas formas especiales de engranajes. La principal limitación de la cojera es que solo se puede usar para producir engranajes externos. El colapso se puede realizar en una pieza en bruto de un solo engranaje, pero también permite apilar piezas de trabajo para aumentar las tasas de producción. la conformación genera dientes de engranaje girando la pieza de trabajo en contacto con el cortador alternativo el cortador alternativo tal vez un cortador en forma de piñón un cortador con dientes múltiples o un cortador de punto único el eje de cuchillas en forma de piñón es paralelo al engranaje y comienza a cortar recíprocamente mientras introduciéndose gradualmente en la pieza bruta hasta una profundidad de corte predeterminada, la pieza inicial del disco y del engranaje gira lentamente a la misma velocidad de círculo de paso cuando la cortadora entra y sale del corte generando incrementalmente los dientes del engranaje.

Los cortadores en forma de bastidor tienen normalmente de seis a doce dientes que se acoplan al bastidor una vez que el cortador de cremallera termina un paso. El cortador se desengrana y vuelve a un punto inicial para comenzar a cortar nuevamente cuando se conforma con un solo cortador. corta hasta alcanzar una profundidad predeterminada. Se utilizan formadores de engranajes para hacer engranajes internos y otros muchos tipos de engranajes que no se pueden producir con ejes. Los conformadores también pueden producir formas no móviles como una leva y engranaje en la misma forma. El corte generalmente implica el uso de cortadores dentales formados que tenían La forma o perfil de engranaje deseado Los procesos de corte de forma de engranaje primario incluyen brochado y fresado. El brochado es el método más rápido de mecanizar engranajes y se realiza en muchos tipos diferentes de máquinas utilizando una herramienta de corte de múltiples dientes llamada brocha. la brocha o el blank del engranaje son empujados o tirados uno con respecto al otro para quitar el material. cada diente y las brochas generalmente más altas que el diente anterior como resultado la muerte del corte aumenta con cada diente a medida que progresa la operación rota el método convencional que se aproxima se usa principalmente para producir engranajes internos para engranajes externos. máquinas herramientas especiales que tienen una broca hueca para ensamblar llamada el pub. los espacios en blanco del engranaje son empujados hacia abajo o empujados hacia adentro del parque podrían generar los dientes del engranaje, El fresado es un proceso de mecanizado que utiliza el movimiento relativo entre un cortador giratorio de bordes múltiples y la pieza de trabajo para generar formas de engranajes. los engranajes de los molinos se producen normalmente utilizando cortadores que muelen cada engranaje al espacio individualmente para producir un bevil de espuela interno o externo de paso largo o engranajes helicoidales. un proceso llamado "gashing" puede usarse en máquinas de trabajo pesado. "Gashing" implica hundir el cortador giratorio en un espacio en blanco para una rápida remoción del metal después de que los engranajes puedan requerir tratamiento térmico para cumplir con los requisitos de dureza después de que los engranajes de tratamiento térmico usualmente requieren acabado; anular cualquier distorsión que pueda ocurrir en algunos casos los engranajes son maquinados y terminados antes del tratamiento térmico y luego, una vez acabado de superficie procesada para eliminar la distorsión del tratamiento térmico

4. Herramientas de corte, accesorios y dispositivos empleados para fabricar una rueda dentada en la fresadora horizontal. Las fresas van provistas en su periferia, o también en su cara frontal, de dientes o de cuchillas. Son útiles de varios filos y tienen respeto a los útiles de un solo filo, para cepillar y para tornear, la ventaja de que no se calienten tanto y de que tampoco se embotan tan rápidamente. Cada filo está cortando nada más que una fracción del tiempo que dura su revolución y durante el resto del tiempo se vuelva a enfriar.

También en el fresado, el material a trabajar y el tipo del trabajo, determinan los ángulos de filo. Estos dependen además del procedimiento de fresado. En el fresado paralelo el ángulo de filo es más puntiagudo; el ángulo de ataque tiene que ser más empinado (20 a 22°). El ángulo de incidencia se elige de 6°. Las fresas para metales ligeros van provistas, con objeto de conseguir un buen arranque de viruta, de huecos entre dientes especialmente grandes y redondeados. Para materiales duros se emplean fresas con muchos dientes, lo cual lleva consigo la existencia de huecos pequeños entre diente y diente: arrancan sólo virutas pequeñas. Clases de fresas Según la forma de sus dientes se distingue entre fresas de dientes puntiagudos por ejemplo: fresas cilíndricas. y fresas destalonadas.

Tipos de Fresas

  Tipos de fresas Fresas cilíndricas y fresas Frontales: ● Las

fresas cilíndricas tienen filos únicamente en su periferia. Se utilizan para desbastar y afinar superficies planas por medio de la maquina fresadora horizontal;

● Las

fresas cilíndricas acopladas, con dientes helicoidales de sentidos opuestos, tienen la ventaja de que el empuje axial queda en ellas parcialmente compensado;

● Las

fresas frontales cilíndricas tienen dientes no solamente en la periferia, sino también en una de las caras frontales. Se prestan estas fresas para trabajar superficies planas y rebajos en ángulo recto, tanto con la fresadora horizontal como la vertical.

Fresas en forma de disco se utilizan para fresar entalladuras estrechas: ● La

sierra circular se utiliza para cortar piezas y para hacer en ellas ranuras estrechas como, por ejemplo, en las cabezas de los tornillos;

● Las

fresas para ranurar con dientes rectos sirven para fresar ranuras planas. Con objeto de evitar el roce lateral, estas fresas van ahuecadas con la muela por ambos lados;

● Las

fresas de disco de dientes triangulares son apropiadas para chaveteros más profundos;

● Las

fresas de dientes cruzados van provistas de filos dirigidos alternativamente a la derecha y a la izquierda;

● Las

fresas de discos acoplados pueden , después de haber sido afiladas, volver a su primitiva anchura mediante interposición de las convenientes arandelas;

● Fresa

de disco en posición de trabajo.

Fresa con vástago: ● Las

fresas de vástago con fresas frontales cilíndricas de pequeño diámetro. El vástago o mango sirve para sujeción. Las fresas de vástago con corte a la derecha y hélice a la derecha o las de corte a la izquierda con hélice a la izquierda, pueden salirse del husillo como consecuencia del empuje axial. Para evitar esto, el mangos de fresa provistos de lengüeta de arrastre no se usan generalmente nada más que para cortes ligeros:

● Las

fresas de vástago para ranuras se prestan para la ejecución de ranuras en T;

● Las

fresas para agujeros rasgados tienen dos filos y se utilizan para el fresado de chaveteros y de agujeros rasgados.

Fresas de forma:

● Las

fresas angulares son necesarias para la ejecución de guías prismáticas;

● La fresa ● Las

frontal angular se utiliza para el mecanizado de guías en ángulo;

fresas de un solo filo se utilizan para pequeños trabajos de fresado de forma.

Materiales de corte para las fresas

Las fresas se fabrican de acero de herramientas de baja aleación o de alta aleación (acero rápido). Para casos de altas solicitaciones en las fresas se emplean éstas con filos de metal duro. En los cabezales de cuchillas, que se aplican especialmente para grandes arranques de viruta y grandes superficies, el cuerpo está ordinariamente constituido por buen y tenaz acero de construcción; únicamente las cuchillas insertadas se hacen de material caro de alto valor, por ejemplo de acero rápido o generalmente de metal duro. En los cabezales de cuchillas pueden ponerse en vez de estas cuchillas placas de corte giratorias de metal duro con 8 o 12 aristas cortantes y que se sujetan mecánicamente en un soporte. Los distintos filos no se reafilan, sino que las citadas placas de corte se van girando para ir empleando sucesivamente todos los filos. Cuando se han gastado todas las aristas cortantes de una placa se substituye por otra nueva. Cabezal Divisor El cabezal divisor se necesita para la fabricación de piezas en las que hay que realizar trabajos de fresado según determinadas divisiones (ruedas dentadas, cuadrados y hexágonos, árboles de chavetas múltiples, fresas, escariadores). Con su ayuda también es posible fresar ranuras en espiral. En estos trabajos cabe distinguir la división sencilla o directa, la división indirecta y la división de compensación o división diferencial. El cabezal divisor (aparato divisor universal) consta de la carcasa en que va soportado el husillo del cabezal divisor. Este husillo sirve para alojar el montaje de sujeción. Las piezas a trabajar pueden sujetarse en voladizo o entre puntos. El disco divisor va fijado sobre el husillo del cabezal. En el aparato divisor también existe un mecanismo de tornillo sin fin necesario para la división indirecta, así como un dispositivo para la división diferencial y para el fresado de ranuras helicoidales.

5. Cálculos de régimen de corte y tiempo de maquinado para fabricar una rueda dentada en la fresadora horizontal. Un par de engranes que trabajan unidos se diseñan a partir de sus círculos primitivos o de paso, estos círculos son siempre tangentes entre si. El diámetro de estos círculos se obtiene de multiplicar el módulo por la cantidad de dientes. El módulo se define como el tamaño de los dientes y para que dos engranes trabajen juntos deben tener igual módulo. Se tiene entonces :                                   Dp = M x Z

          En donde: Dp : diámetro M :   Z :   cantidad total de dientes del engrane

primitivo módulo

   

Si se tienen dos engranajes 1 y 2  con velocidades de giro n1 [rpm] y n2 [rpm] se pueden obtener unas relaciones de gran utilidad. Si los dos engranes van a trabajar juntos, en una unidad de tiempo ambos recorren la misma cantidad de metros, por ejemplo en un minuto ambos recorren :   n1 . Dp1 = n2 . Dp2    n1 / n2  =  Dp2 / Dp1            Pero  Dp = M Z    n1 / n2  =  Z2 / Z1   Se define la relación de transmisión i : 1 como la cantidad de vueltas que debe dar el engranaje motor para que el engranaje conducido de una vuelta. Por ejemplo, un reductor que disminuya a un cuarto la velocidad de giro tiene una relación 4 : 1.   En general :   i =  n1 / n2   =  Dp2 / Dp1  =  Z2 / Z1  

De esta forma, un diseño de engranajes parte por  definir el módulo y la relación de transmisión que se desea, de esta forma y usando las relaciones anteriores se obtienen los diámetros de paso.    A continuación se obsevban los valores típicos para el módulo : Módulos Preferidos

2da Opción

1

1.125

1.25

1.375

1.5

1.75

2

2.25

2.5

2.75

3

3.5

4

4.5

5

5.5

6

7

8

9

10

11

12

14

16

18

20

22

25

28

32

36

40 45 Otra forma de indica el tamaño de los dientes es indicando el Paso diametral [dientes/ pulgada], se tiene que :   Pd = Z / Dp         Pd : Paso diametral Pd = 1 / M   Los tamaños más utilizados para el Paso diametral son : Paso diametral Bastos

Finos

2

20

2.25

24

2.5

32

3

40

4

48

6

64

8

80

10

96

12

120

16 150 Se diseñará a modo de ejemplo un par de engranes para una relación de transmisión de 2 : 1 con módulo 5. Se utilizarán 20 dientes en el piñón y por o tanto 40 dientes en la corona. Los dientes de todo engrane se empujan en una dirección llamada línea de presión, línea de acción o generatriz, esta línea se encuentra inclinada con respecto a la línea AB, tangente a ambos círculos de paso.   Se tiene entonces :   Piñon Corona M=5

M=5

Z = 20

Z = 40

Dp = 100

Dp = 200

  Los valores mas utilizados para la inclinación de la línea de presión son :   20º

20.5º

25º

14.5º (obsoleto)

  En nuestro ejemplo se utilizarán 20º.  La figura siguiente muestra el inicio del trazado del par de engranes, indicando los diámetros de paso y la línea de presión.

  La siguiente animación muestra el objetivo final.  

En el diseño de los engranajes se busca la forma y el ancho del diente para soportar las cargas que se ejercen sobre ellos. Esta carga varía principalmente, dependiendo de la potencia transmitida y de la velocidad de giro. Dependiendo de los esfuerzos que se producen en los dientes,  se pueden fabricar engranajes de diversos materiales y en una gran cantidad de formas