1. Construcción y función del engranaje.

Los engranajes se pueden clasificar en dos categorías: el dentado y el de rueda, a pesar de sus diversas formas y tamaños, resultado de sus múltiples usos en las máquinas. Las siguientes categorías comprenden los engranajes cilíndricos comunes: engranaje de disco, engranaje de manguito, engranaje interno, engranaje de eje, engranaje de sector y cremallera. El engranaje de disco es el tipo más común.

Un engranaje cilíndrico puede tener uno o más anillos. El engranaje típico de un solo anillo es fácil de fabricar; sin embargo, el resalte suele afectar al pequeño anillo dentado de los engranajes dobles o triples, lo que limita las técnicas de fabricación aplicables.

2. Requisitos de precisión de los engranajes cilíndricos

La precisión de fabricación del engranaje influye considerablemente en el rendimiento, la capacidad de carga y la vida útil de toda la máquina. Según las condiciones de uso del engranaje, se establecen los siguientes requisitos para la transmisión:

(1) Precisión de movimiento: se requiere que el engranaje pueda transmitir el movimiento con precisión y que la relación de transmisión sea constante, es decir, que el error de ángulo del engranaje en una revolución no exceda un cierto rango.

(2) Suavidad de trabajo: el movimiento de la transmisión de engranajes debe ser suave y con mínimos impactos, vibraciones y ruidos. Esto requiere minimizar la variación de la relación de velocidad instantánea durante la rotación del engranaje, es decir, minimizar el error angular en un corto período.

(3) Precisión de contacto: cuando el engranaje transmite potencia, para no hacer que la tensión de contacto sea demasiado grande debido a la distribución desigual de la carga, lo que provoca un desgaste prematuro de la superficie del diente, lo que requiere que el contacto de la superficie del diente sea uniforme cuando el engranaje está funcionando y garantizar que haya una cierta área de contacto y cumpla con los requisitos de la posición de contacto.

(4) Juego lateral de los dientes: cuando se requiere accionar el engranaje, existe un cierto espacio entre las superficies de los dientes que no funcionan para almacenar aceite lubricante y compensar los cambios dimensionales causados por la temperatura y la deformación elástica y algunos errores en el procesamiento y el ensamblaje.

3. Materiales de engranajes

El equipo debe utilizarse de acuerdo con las condiciones de trabajo del material adecuado. El rendimiento del mecanizado y la vida útil de los engranajes se ven directamente afectados por la selección del material.

• Selección general de engranajes para aceros de aleación de bajo y medio carbono, como 20Cr, 40Cr, 20CrMnTi, etc., y aceros de medio carbono, como el acero 45.
El acero de nitruro 38CrMoAlA es un material adecuado para engranajes importantes con requisitos más exigentes. Otros materiales que pueden utilizarse para engranajes sin transmisión de fuerza incluyen hierro fundido, madera contrachapada y nailon.

4. Tratamiento térmico de engranajes

En el procesamiento de engranajes, se organizan dos procesos de tratamiento térmico según diferentes propósitos:

1) Tratamiento térmico en blanco: organizar el tratamiento térmico previo de normalización o templado antes y después del procesamiento del diente en blanco, el objetivo principal es eliminar la tensión residual causada por el forjado y el desbaste, mejorar la maquinabilidad del material y mejorar las propiedades mecánicas integrales.

2) Tratamiento térmico de la superficie del diente: después del procesamiento de la forma del diente, para mejorar la dureza y la resistencia al desgaste de la superficie del diente, a menudo se llevan a cabo procesos de tratamiento térmico de endurecimiento por carburación, endurecimiento por calentamiento por inducción de alta frecuencia, carbonitruración y nitruración.

5. Engranaje en blanco

El material en barra, la forja y la fundición constituyen la mayor parte de la fabricación de piezas brutas para engranajes. Los materiales en barra se utilizan para engranajes de diámetro pequeño, de construcción sencilla y con requisitos mínimos de resistencia. Los engranajes con un diámetro superior a 400–600 mm suelen ser piezas brutas fundidas, pero también son frecuentes las forjas multiusos cuando el engranaje requiere alta resistencia, resistencia al desgaste y al impacto. Para engranajes grandes y de baja precisión, los dientes se pueden fundir directamente para minimizar el mecanizado; para engranajes pequeños y de formas complejas, se pueden utilizar nuevos procesos como la pulvimetalurgia, el laminado en caliente, la extrusión en frío, la fundición a presión, la fundición de precisión y la fundición de precisión para producir palanquillas con dientes de engranaje, mejorando la productividad laboral y ahorrando materia prima.

Selección del esquema de mecanizado del diente en bruto

Para el engranaje de eje y el engranaje de manguito, el proceso de procesamiento es básicamente similar al del engranaje de eje y manguito general, el proceso de procesamiento del engranaje de disco se analiza principalmente.

La tecnología de procesamiento del diente en bruto depende principalmente de la estructura del cuerpo del engranaje y del tipo de producción.

(1) Una gran cantidad de producción en masa de procesamiento de piezas en bruto de dientes

Cuando se procesa una gran cantidad de dientes en bruto de tamaño mediano, se utiliza el plan de proceso de "perforación de un solo tirón con un carro de herramientas":

1) Perforación o escariado con círculo exterior en blanco y posicionamiento de la cara del extremo;

2) Lacón;

3) El círculo exterior, la cara final, el ranurado y el biselado del carro de acabado grueso en el torno semiautomático multiherramienta se posicionan con agujeros.

Este esquema de proceso puede estar compuesto por una línea de montaje o una línea automática debido al uso de máquinas herramienta eficientes, por lo que la eficiencia de producción es alta.

El plan de proceso “car pull a car” se utiliza con frecuencia en el procesamiento de piezas dentadas producidas en lotes.

1) En el círculo exterior del tocho de diente o la colocación de la rueda, gire con precisión el círculo exterior, la cara del extremo y el orificio interior; 2) Apoye el orificio estriado o el orificio de tracción utilizando la cara del extremo; 3) Alinee con precisión el círculo exterior y la cara del extremo del automóvil con los orificios.

Esta solución se puede lograr mediante tornos horizontales o tornos de torreta y brochadoras. Se caracteriza por una calidad de procesamiento estable y una alta eficiencia de producción. Cuando el agujero del diente en bruto presenta escalones o la cara frontal presenta ranuras, se puede aprovechar al máximo la multiherramienta del torno de torreta para realizar un mecanizado en varias estaciones y finalizar el mecanizado del diente en bruto en el torno de torreta de una sola vez.

Método de procesamiento de dientes de engranajes

Plan de adición de dientes de engranaje	Clase de precisión de engranajes	Rugosidad de la superficie del diente Raμm	rango de aplicación
fresado de engranajes	Por debajo del nivel 9	6.3~3.2	Producción de reparación de una sola pieza, procesamiento de engranajes cilíndricos de baja precisión, cremalleras, engranajes cónicos y engranajes helicoidales.
brochado de engranajes	Nivel 7	1,6~0,4	Producción en masa de 7 engranajes internos, fabricación compleja de brochas para engranajes externos, por lo que se utiliza menos.
tallado de engranajes	Nivel 8 a 7	3,2~1,6	En una variedad de producción en masa, procesamiento de engranajes cilíndricos externos y engranajes helicoidales de calidad media
conformación de engranajes		1.6	En una variedad de producción en masa, procesamiento de engranajes cilíndricos internos y externos de calidad media, engranajes de acoplamiento múltiple y engranajes de cremallera pequeños.
Tallado o tallado de engranajes – temple – bruñido de engranajes		0,8~0,4	Engranajes para endurecimiento facial
Tallado de dientes – afeitado de dientes	Nivel 7 a 6	0,8~0,4	Se utiliza principalmente para la producción en masa.
Tallado de engranajes – afeitado – temple – bruñido de engranajes	Nivel 7 a 6	0,4~0,2	Se utiliza principalmente para la producción en masa.
Tallado o tallado de engranajes – temple – rectificado	Nivel 6 a 3	0,4~0,2	Para el procesamiento de superficies de dientes de engranajes de alta precisión, baja productividad, alto costo
Tallado o tallado de engranajes: rectificado de dientes	Nivel 6 a 3	0,4~0,2

El mecanizado de la forma de los dientes de las coronas dentadas es fundamental en todo el proceso de mecanizado de engranajes. Existen numerosos procesos en el procesamiento de engranajes, cuyo objetivo es obtener un engranaje que cumpla con los requisitos de precisión.
Según el principio de mecanizado, la forma del diente se puede dividir en métodos de conformado y de desarrollo. El método de conformado consiste en cortar la superficie del diente con una herramienta de conformado que se adapta a la forma de la ranura del diente del engranaje a cortar, como el fresado, el embutido y el rectificado. El método de desarrollo consiste en cortar la superficie del diente según la relación de engrane entre la herramienta y la pieza de trabajo, como el tallado con fresa madre, el tallador de engranajes, el afeitado, el rectificado y el bruñido.
La elección del esquema de mecanizado de la forma del diente depende principalmente del grado de precisión, la forma estructural, el tipo de producción y las condiciones de producción del engranaje. Para engranajes con diferentes grados de precisión, el esquema de mecanizado de la forma del diente más utilizado es el siguiente:

1) Engranaje con precisión de grado 8. El tallado o conformado de engranajes puede cumplir con los requisitos. Para engranajes templados, se puede utilizar: laminado (inserción) de diente, mecanizado de extremos de diente, temple y procesamiento de orificios de corrección. Sin embargo, la precisión de mecanizado de la forma del diente debe mejorarse antes del temple.
2) Engranaje de precisión 6-7. Para engranajes templados, se pueden utilizar: tallado de desbaste, tallado de precisión, mecanizado de extremos de diente, pulido fino, temple superficial, referencia de calibración y bruñido de engranajes.
3) Engranajes con precisión de grado 5 o superior. Generalmente se utilizan: tallado de desbaste, tallado de precisión, mecanizado de extremos de diente, temple, referencia de calibración, rectificado de desbaste y rectificado de precisión. El rectificado es el método de mecanizado con la mayor precisión y la menor rugosidad superficial en el mecanizado de perfiles de dientes, y la precisión máxima puede alcanzar de 3 a 4 niveles.