Microacabados para la manufactura de engranajes

Técnicamente hablando, muchas de las innovaciones en los procesos de maquinado están enfocadas en la mejora del tiempo ciclo basado en la reducción de procesos. Esta colaboración de la empresa GTMA expone novedades en el maquinado de terminados en engranes con las cuales se prevén mejores resultados en menos operaciones.

 

En 2015, la empresa Profilator KG introdujo el concepto Hard Scudding al mercado y comenzó a ejecutar pruebas exhaustivas en este proceso de manufactura de engranajes de última tecnologí­a. Compañí­as globales ahora están actualizando sus procesos, diseños de piezas y facturas de procesos para incluir el Hard Scudding en sus instalaciones de fabricación de engranajes.

En este momento, el Hard Scudding es reconocido como un proceso aceptado que aumentará el nivel de calidad general de engranajes y ranuras en condición endurecida.

Como un recordatorio, para tener un proceso óptimo de Hard Scudding, las piezas deben ser sometidas a tratamiento térmico mediante la carburación o mediante el endurecimiento. Esto se debe al hecho de que este proceso requiere un mí­nimo de retiro de reserva de 60 µm/flanco para garantizar la limpieza (sin material en blanco) y asegurar que el material endurecido de la carcasa se queda en la superficie del diente del engranaje.

Engranajes superacabados

En IMTS 2018 se introdujo el siguiente paso en esta tecnologí­a. Se trata de un proceso llamado “Micro-Finishing” ví­a Scudding, por parte de Profilator, y cuya patente está en proceso desde mayo de 2018. El “Micro-Finishing” ocurre despuésde que el proceso de Hard Scudding ha terminado.

El "Micro-Finishing" se dirige a aplicaciones sensibles al ruido y tiene como objetivo hacer un engranaje más silencioso.

El proceso tomará una pieza ya de alta calidad proveniente del Hard Scudding y la hará mejor en términos de acabado superficial. Mientras que la calidad general de AGMA, JIS o DIN puede no cambiar, la aspereza superficial del diente del engranaje será mejorada dramáticamente. También debe tenerse en cuenta que los procesos de superacabado de engranajes como este han sido demostrados para reducir la fricción, aumentar la resistencia a las picaduras y la vida útil de los engranajes. Además, esta tecnologí­a de Profilator GmbH es un proceso de mecanizado completamente seco y no requiere de fluidos de corte ni de tecnologí­a MQL.

Históricamente, los resultados han demostrado que las piezas Hard Scudded están en el rango de calidad general DIN 5-6. Como se ve en la figura 1, esta es una tabla de anillo de engranaje Hard Scudded. La dirección principal es muy buena mostrando calidad DIN 3-5, mientras que el perfil (determinado por la cortadora) está dentro del rango DIN 6-7. Las caracterí­sticas del funcionamiento y del í­ndice están en rangos mejores que aceptables.

 

**B2BIMGEMB**3**

 

Como revisión, el tiempo de Hard Scudding para el anillo de engranaje automotriz estándar (aprox. 125-140 mm de diámetro interno) es de 37-52 segundos (25-40 segundos de corte/12 segundos de carga-descarga tiempo de división de reserva).

En nuestras pruebas, estamos viendo que el proceso de Micro-Finishing toma aproximadamente 20 segundos en un engranaje de anillo de tamaño estándar automotriz. Dicho esto, estimamos que el tiempo total de ciclo para acabar un anillo de engranaje a través de Hard-Scudding y “Micro-Finishing” serí­a aproximadamente 64 segundos, si se completa secuencialmente.

A medida que continuamos probando y desarrollando el proceso “Micro-Finishing” sentimos que la estimación de tiempo indicado podrí­a ser optimizada para disminuir el ciclo de proceso de “Micro-Finishing” y “Hard-Scudding” por 10 %, manteniendo así­ el tiempo total de ciclo bajo un minuto para todos los anillos de engranajes automotores.

Este nuevo proceso toma una pieza de alta calidad proveniente del Hard Scudding y la optimiza en términos de acabado superficial.

Hemos presenciado cómo el mercado va hacia la tecnologí­a hí­brida y eléctrica a un ritmo rápido. En estas aplicaciones, el ruido o (la falta de ruido) es una consideración muy importante. Los engranajes en estas transmisiones giran a velocidades muy altas y eso aumenta la posibilidad de que los ruidos de engranaje sean perceptibles al oí­do humano. Como ya se ha dicho, la tecnologí­a de “Micro-Finishing” se dirige a aplicaciones sensibles al ruido y tiene como objetivo hacer un engranaje más silencioso.  

Incrementando la calidad de las superficies

El engranaje puede también tener una calidad general más alta pero la meta es aumentar la calidad de la aspereza superficial de los flancos de dientes de engranaje. Vea la figura 2 como un ejemplo de la medida de aspereza superficial tomado en un engranaje al que solamente se le ha aplicado el proceso de Hard Scudding, y la figura 3 como un ejemplo de la aspereza superficial de un engranaje con Hard Scudding y “Micro-Finishing”.

 

**B2BIMGEMB**4**

 

En este artí­culo, resaltaremos Rz como la principal medida de aspereza superficial (puede también ver las mediciones equivalentes Ra y Rms). Seleccionamos Rz porque es la medida de aspereza superficial más común usada en la industria y muestra el valor medio entre los picos y valles de la aspereza de la superficie.

El acabado superficial de piezas “Micro-Finished” es notable, como se puede ver en la figura 3. Las mediciones observadas de Rz no exceden 0.8 µm tanto en la dirección principal como en la dirección del perfil. Esto es un resultado increí­ble, ya que está en lí­nea con procesos de acabado de engranajes mucho más costosos que requieren de sistemas de mecanizado de fluidos y filtrado.

El proceso “Micro-Finishing” utiliza una herramienta de alta calidad de diamante plateado. Este concepto de herramienta fue diseñado y desarrollado por Profilator GmbH & Co., ubicado en Wuppertal, Alemania. Este proceso único es diseñado para quitar solo una pequeña parte de material donde la pieza resultante proporciona al usuario una gran ventaja, en términos de calidad superficial en los dientes del engranaje, así­ como reducción de ruido.

Este proceso de acabado fino se completa utilizando la herramienta de diamante industrial con un tamaño medio de partí­cula de 45 µm. Durante el proceso, la herramienta quitará aproximadamente 20 µm de reserva por flanco que no alterará la geometrí­a de engranaje, pero mejorará drásticamente el acabado superficial en el diente de engranaje. Debido a la cantidad relativamente pequeña de eliminación de reserva, se cree que la vida útil de la herramienta será buena.

La tecnologí­a “Micro-Finishing” puede ser aplicada en varias maneras en los equipos Profilator.  Puede ser un proceso “autónomo” en una máquina Scudding, puede ser un proceso secuencial en el que se completan “Hard-Scudding” y “Micro-Finishing” usando una instalación de herramienta tándem o se puede aplicar en una máquina de doble husillo Profilator Scudding, donde los procesos de “Hard-Scudding” y “Micro-Finishing” se pueden completar simultáneamente. En muchos casos, la geometrí­a de la pieza definirá el proceso óptimo del usuario.

Le sugerimos: Nuevos horizontes en el acabado de engranajes helicoidales