Mecanizado de engranajes: Proceso, materiales, tipos, aplicaciones | JS Precision

Gracias a un robusto sistema de engranajes, la excavadora de gran tonelaje levanta toneladas de carga con su enorme brazo. En un reloj suizo, diminutos engranajes impulsan el paso del tiempo con cada movimiento, con una precisión milimétrica. Desde cargas pesadas hasta los detalles más minuciosos, los engranajes son el «corazón silencioso» de la industria moderna.

Sin embargo, la fabricación de engranajes de precisión como estos es considerablemente más complicada que el simple corte de metales.

He elaborado esta guía para ayudarle a resolver diversos problemas en el mecanizado de engranajes y a que sus proyectos avancen sin contratiempos. Le introducirá en el mundo del mecanizado de engranajes y le mostrará cómo JS Precision, con su proceso de fabricación de engranajes superior, se convierte en su socio de confianza para servicios de tallado de engranajes.

Resumen de respuestas clave

¿Se están llevando a cabo con éxito los proyectos de mecanizado de engranajes? Procesos clave y autorizados de JS Precision

En cualquier proyecto de mecanizado de engranajes, elegir al socio adecuado es indispensable. Una empresa como JS Precision ya cuenta con una amplia experiencia práctica en este campo.

Llevamos 18 años profundamente involucrados en este campo, atendiendo a más de 600 clientes en 25 industrias, incluyendo transmisiones automotrices, automatización industrial y equipos de energías renovables, y completando más de 120.000 pedidos de mecanizado de engranajes.

Por ejemplo, mecanizamos engranajes helicoidales dobles para el sistema de transmisión de un fabricante de vehículos de nueva energía. Se mecanizaron módulos de 3 a 8 con precisión, y la tasa de rendimiento se mantuvo estable en 99,9%.

Además, nuestros productos incluyen engranajes de transmisión de gran tamaño, con un diámetro exterior de 800 mm y módulo 20, para clientes del sector de la maquinaria minera. Su precisión alcanza el alto nivel de la norma nacional 4, superando con creces los requisitos del cliente.

También hemos atendido numerosas solicitudes urgentes. Por ejemplo, la entrega de engranajes no estándar en 48 horas para salvar una línea de producción de nuestros clientes fue posible gracias a un control meticuloso de cada paso del proceso de mecanizado de engranajes.

Cada punto de la guía está verificado en nuestros proyectos reales, por lo que puede confiar plenamente en su profesionalidad.

Si su empresa está trabajando en un proyecto de mecanizado de engranajes, JS Precision puede brindarle apoyo y asesoramiento gracias a nuestro proceso de mecanizado consolidado y nuestra amplia experiencia en el sector. Facilítenos los planos y parámetros técnicos de sus engranajes y realizaremos una revisión experta con rapidez para ofrecerle una solución. Le invitamos a elegir nuestros servicios profesionales.

¿Qué es el mecanizado de engranajes? Una tecnología de precisión que va más allá del “simple corte”.

Mucha gente piensa que el mecanizado de engranajes consiste simplemente en cortar metal para darle forma de dientes, pero es mucho más: es una tecnología de precisión que requiere la colaboración de múltiples procesos, y eso es lo que practicamos en el trabajo todos los días.

Definición básica

El mecanizado de engranajes no se limita al tallado de la forma del diente, sino que abarca un proceso completo que incluye torneado, taladrado, tratamiento térmico y acabado. JS Precision controla la precisión desde la pieza en bruto.

Por ejemplo, en el torneado, se utilizan tornos CNC de alta precisión para garantizar que la tolerancia de la superficie de referencia sea inferior a 0,005 mm, lo que sienta las bases para el posterior mecanizado del perfil del diente. Este es un requisito indispensable para un buen mecanizado de engranajes.

Objetivo principal

El objetivo principal del mecanizado de engranajes es fabricar perfiles de dientes capaces de garantizar una transmisión suave, eficiente, silenciosa y de larga duración .

Tratamos cada engranaje como un proyecto de ingeniería de sistemas, desde la fase de diseño. Por ejemplo, preoptimizamos los parámetros del perfil de los dientes según los requisitos de carga de transmisión de cada cliente para garantizar la facilidad de fabricación y el rendimiento final del engranaje. Este es el principio fundamental de un mecanizado de engranajes de excelencia.

Tanto si necesita servicios de mecanizado de engranajes estándar como de precisión, JS Precision puede crear engranajes que satisfagan sus necesidades mediante un proceso completo de mecanizado. Realizaremos un seguimiento de todo el proceso, desde el diseño hasta la entrega. Le invitamos a contactarnos para iniciar una colaboración.

Descubriendo el proceso de fabricación de engranajes: El nacimiento de un engranaje

Comprender cada paso del proceso de fabricación de engranajes le ayudará a controlar mejor el progreso y la calidad del proyecto. Un engranaje de calidad se somete a cinco procesos fundamentales, cada uno de los cuales requiere una atención meticulosa.

Proceso uno: Preparación de la materia prima

Primero se seleccionan las materias primas adecuadas, luego se mecaniza con precisión la forma básica del engranaje y se rectifica para asegurar la planitud y perpendicularidad de la superficie de referencia, sentando así las bases para los procesos posteriores.

Este paso es el punto de partida del proceso de fabricación de engranajes ; la precisión de la superficie de referencia influye directamente en la precisión del mecanizado posterior del perfil del diente.

Proceso dos: Mecanizado en bruto del perfil del diente

Los métodos más comunes incluyen el tallado con fresa madre, el conformado y el fresado. Se selecciona el proceso adecuado para cada tipo de engranaje. Por ejemplo, los engranajes cilíndricos se fabrican preferiblemente mediante tallado con fresa madre, ya que este proceso permite una mayor eficiencia, mientras que el conformado se utiliza para perfiles de dientes complejos para garantizar una mayor integridad del diente.

Durante el proceso de mecanizado de engranajes, este es un paso importante en el perfilado de los dientes.

Proceso tres: Tratamiento térmico

El método empleado varía según el material. Por ejemplo, el 20CrMnTi se cementa y se templa, mientras que el 42CrMo se templa. El objetivo es dotar al engranaje de dureza superficial y tenacidad interna, mejorando así su vida útil. Este paso determina directamente las propiedades mecánicas de los engranajes durante el proceso de fabricación.

Proceso cuatro: Mecanizado de acabado

Los métodos generales utilizados son el afeitado, el esmerilado y el bruñido, que se emplean para corregir la deformación posterior al tratamiento térmico.

Por ejemplo, el rectificado se realiza en engranajes con superficies dentadas endurecidas, que pueden alcanzar una precisión de grado 5 o superior según las normas nacionales; el afeitado se utiliza en engranajes con superficies dentadas blandas, con alta eficiencia y menor coste. Este paso es crucial para obtener una alta precisión en el proceso de fabricación de engranajes.

Quinto proceso: Inspección y verificación

Todos los parámetros, como el paso, el perfil y la dirección de los dientes, se inspeccionan en un centro de medición de engranajes para garantizar que cada engranaje cumpla al 100% con los estándares de calidad. Este paso constituye el último control en el proceso de fabricación de engranajes y la garantía de nuestro compromiso con la calidad para con nuestros clientes.

Figura 1: Durante el tallado de engranajes, la herramienta de corte engrana continuamente con el engranaje que se está mecanizando, y el afeitado del engranaje es el proceso posterior del mecanizado de engranajes.

¿Cómo elegir las herramientas de corte de engranajes para diferentes tipos de engranajes?

Elegir las herramientas de corte de engranajes adecuadas puede mejorar la eficiencia del mecanizado en más de un 30%, garantizando al mismo tiempo la calidad del proceso. Los distintos tipos de engranajes requieren herramientas de corte muy diferentes, y le proporcionaremos la selección más adecuada según el tipo, el material y la cantidad de engranajes que necesite.

Engranajes cilíndricos:

Las fresas madre son la primera opción. El mecanizado continuo con fresas madre es altamente eficiente y versátil para la producción en masa . Por ejemplo, en el mecanizado de engranajes cilíndricos, el rango de módulos puede ser de 1 a 10, lo que requeriría fresas madre de acero rápido; sin embargo, en estado endurecido, se necesitan fresas madre de carburo para una mayor resistencia al desgaste.

Engranajes cónicos:

Los engranajes cónicos tienen perfiles de dientes complejos y requieren una adaptación precisa de la fresa y los parámetros del engranaje para una transmisión fluida; por ello, existen fresas específicas para engranajes cónicos helicoidales. Personalizaremos la fresa según el número de dientes y el módulo del engranaje cónico para garantizar la precisión del mecanizado.

Engranajes helicoidales:

Se necesita una fresa madre o una fresa de corona que coincida exactamente con los parámetros del engranaje helicoidal. Por ejemplo, tomando como ejemplo un módulo de 2, al mecanizar el engranaje helicoidal, se debe utilizar una fresa madre específica para garantizar la precisión del engrane entre el engranaje y el tornillo sin fin, reduciendo así el ruido de transmisión.

Módulo pequeño / Engranajes no estándar:

Normalmente, estos engranajes requieren herramientas de tallado personalizadas, ya sea porque sus dimensiones únicas exceden la capacidad de las herramientas estándar o porque el perfil especial de sus dientes no se puede lograr con ninguna herramienta estándar . Gracias a su gran capacidad de personalización y optimización de herramientas, JS Precision puede diseñar y fabricar herramientas de tallado de engranajes a medida según los planos del cliente en un plazo muy breve.

Independientemente del tipo de engranaje para el que necesite herramientas de corte, JS Precision le ofrece asesoramiento profesional e incluso la posibilidad de personalizar herramientas especializadas. Combinaremos sus necesidades de producción con un equilibrio entre eficiencia y coste. Contáctenos para obtener soluciones de utillaje.

Figura 2: Fresas para engranajes con insertos tangenciales de acabado parcial. Las fresas para engranajes con insertos montados tangencialmente son bastante comunes.

¿Por qué elegir el material adecuado es la mitad de la batalla en el proceso de fabricación de engranajes?

El material constituye la estructura de los engranajes. Una correcta selección de materiales puede aumentar su vida útil en más de un 50% y reducir la dificultad del mecanizado posterior. Los distintos materiales presentan características de rendimiento muy diferentes. Le sugeriremos el material más adecuado según las necesidades de su aplicación.

Acero:

El acero 20CrMnTi es el rey de los aceros cementantes. Su dureza superficial puede alcanzar HRC58-62 tras el cementado y el temple. Presenta buena tenacidad en el núcleo, lo que lo hace idóneo para aplicaciones de alta carga, como engranajes de transmisión automotriz.

El acero 42CrMo es un acero templado y revenido. Tras el temple y el revenido, presenta alta resistencia y buena plasticidad, por lo que se utiliza en engranajes industriales de carga media y es común su uso en sistemas de transmisión de máquinas herramienta.

Hierro fundido:

El HT250 ofrece una buena amortiguación de vibraciones y un menor coste, aunque su resistencia no es tan alta como la del acero. Es adecuado para engranajes grandes de baja velocidad, como los de transmisión en maquinaria minera, que reducen la vibración y el ruido durante la transmisión.

Metales no ferrosos :

Se utilizan latón y bronce de estaño, materiales resistentes al desgaste y autolubricantes, por lo que no requieren lubricación adicional durante su funcionamiento. Esto puede aplicarse a engranajes helicoidales, como los de las máquinas de tracción de los ascensores, para reducir los costes de mantenimiento.

Plásticos de ingeniería:

El POM y el nailon son ligeros, silenciosos y resistentes a la corrosión, lo que los hace idóneos para entornos con cargas ligeras y resistentes a la corrosión en maquinaria como engranajes para el procesamiento de alimentos. Son materiales no contaminantes y generan poco ruido.

Figura 3: Cuando se diseña un engranaje que va a estar expuesto a un ambiente corrosivo o que necesita ser no magnético, una aleación de cobre suele ser la mejor opción.

Superando los estándares: Abordando las particularidades del mecanizado de engranajes a medida

En comparación con los engranajes estándar, los engranajes no estándar presentan una mayor dificultad en el mecanizado a medida. Generalmente, existen tres dificultades principales: geometría compleja, deformación por tratamiento térmico y rentabilidad en la producción de series cortas. Sin embargo, JS Precision supera eficazmente estos desafíos.

Desafío 1: Geometría compleja

Muchos engranajes no estándar tienen perfiles de dientes no evolventes o requisitos especiales de modificación de perfil que no pueden cumplirse con equipos ordinarios.

Nuestra estrategia implica el uso de un centro de mecanizado CNC de cinco ejes o electroerosión por hilo. El mecanizado CNC de cinco ejes permite el corte multidimensional, lo que facilita el mecanizado de perfiles de dientes complejos, mientras que la electroerosión por hilo permite una alta precisión con tolerancias controlables dentro de 0,002 mm , lo que permite satisfacer necesidades especiales de modificación de perfiles.

Desafío 2: Control de la deformación por tratamiento térmico

Es probable que los engranajes con forma irregular sufran deformaciones impredecibles debido al tratamiento térmico, lo que implica una baja precisión.

Nuestra solución consiste en predecir la tendencia de deformación mediante software de simulación de procesos y realizar una compensación inversa en la fase inicial del mecanizado. Por ejemplo, conviene reducir el perfil del diente en 0,01 mm previamente para compensar la dilatación tras el tratamiento térmico. Asimismo, el rectificado de engranajes posterior al tratamiento térmico para una corrección precisa garantiza la exactitud de los engranajes.

Desafío 3: Eficiencia económica de la producción en lotes pequeños

Los engranajes personalizados suelen producirse en lotes pequeños. Las herramientas de corte personalizadas son caras y la puesta a punto del proceso es complicada, por lo que muchos fabricantes no están dispuestos a emprender este tipo de proyectos.

Nuestro servicio consiste en el mecanizado de engranajes a medida, en lotes pequeños y a bajo coste , con combinaciones de procesos flexibles y una planificación inteligente. Por ejemplo, se pueden combinar y optimizar pequeños pedidos del mismo tipo para diferentes clientes, compartiendo algunos procesos para reducir los costes de utillaje y puesta a punto.

Si necesita mecanizado de engranajes a medida para engranajes no estándar, JS Precision puede ayudarle a resolver diversos problemas con tecnología profesional y soluciones flexibles. Nos encargamos de todo el proceso, desde la optimización del diseño hasta la entrega de la producción, garantizando la calidad y el cumplimiento de los plazos de entrega para este tipo de engranajes no estándar. Le invitamos a elegir nuestros servicios.

Caso práctico: JS Precision salva una línea de producción paralizada con una entrega de emergencia en 48 horas.

Para un cliente, un minuto de interrupción en la línea de producción puede significar enormes pérdidas. En una ocasión, nuestro servicio de mecanizado de engranajes salvó una línea de producción de un millón de dólares en tan solo 48 horas : un claro ejemplo de respuesta rápida.

Punto débil del cliente

La línea de producción automatizada de un fabricante de autopartes se averió debido a la rotura de un engranaje importante, no estándar, de la caja de cambios. Dicho engranaje era de doble hélice, con dientes especiales y estaba fabricado con acero aleado de alta dureza 42CrMo.

El cliente contactó con varios fabricantes y todos indicaron un plazo de entrega de al menos 7 días. Debido a las paradas diarias de la línea de producción, las pérdidas ascendían a 50 000 dólares al día, por lo que el cliente necesitaba un nuevo equipo con la mayor urgencia.

¿Cómo respondió JS Precision?

Inmediatamente iniciamos nuestro proceso de respuesta a emergencias al recibir la solicitud de asistencia.

• Además, en tan solo dos horas se formó un equipo especializado de ingenieros de ingeniería inversa, ingenieros de procesos y operadores.
• La ingeniería inversa se llevó a cabo midiendo con precisión las coordenadas del engranaje dañado mediante una máquina de medición de coordenadas; además, la reconstrucción del modelo en 3D se realizó en 3 horas.
• Luego, se omitió el desbaste tradicional y se adoptó la cadena de procesos compacta de "torneado → tratamiento térmico → torneado duro → rectificado de engranajes" para acortar el tiempo de procesamiento.
• Finalmente, se utilizaron herramientas de corte de engranajes personalizadas y rectificadoras CNC de alta precisión de nuestro inventario. Gracias al control de calidad realizado por personal especializado, se logró una producción continua durante 24 horas .

Resultados y datos

Desde la recepción de la pieza dañada hasta la entrega del nuevo engranaje, solo transcurrieron 48 horas, 5 días antes de lo requerido por el cliente, mientras que la precisión del engranaje alcanzó el nivel 5 del estándar nacional, muy por encima del requisito del cliente de nivel 6, lo que ayudó al cliente a evitar con éxito pérdidas de más de 250.000 dólares causadas por el tiempo de inactividad.

Comentarios del cliente: «JS Precision no es solo un proveedor, sino también una garantía para nuestra línea de producción. Sin duda, les daremos prioridad para nuestras futuras necesidades de engranajes». Desde entonces, este cliente ha establecido una relación a largo plazo con nosotros y nos realiza pedidos de servicio de tallado de engranajes de forma constante cada mes.

Si se produce una parada repentina en la línea de producción y necesita engranajes con extrema urgencia, el servicio de mecanizado de engranajes de JS Precision le ofrece una respuesta inmediata para entregarle engranajes de calidad en 48 horas y minimizar así las pérdidas por tiempo de inactividad. No dude en contactarnos cuando lo necesite.

Figura 4: caja de cambios industrial personalizada

¿Cómo iniciar su proyecto de mecanizado de engranajes? Asóciese con JS Precision.

Iniciar un proyecto de mecanizado de engranajes no es complicado: solo cuatro pasos para convertir sus necesidades en un producto de calidad, con total transparencia y eficiencia gracias a la colaboración con JS Precision.

Paso 1: Información proporcionada

Por favor, envíenos los planos del engranaje y los parámetros técnicos: módulo, número de dientes, grado de precisión, material a utilizar, aplicación, etc. Si el plano no está completo, podemos ayudarle a elaborarlo según sus requisitos.

Paso 2: Revisión de expertos

Nuestro equipo de ingeniería revisa su diseño en 24 horas con un análisis de viabilidad de fabricación, sugerencias de proceso sobre qué estructuras se pueden optimizar para reducir costos y qué parámetros deben ajustarse para mejorar el rendimiento.

Paso 3: Solicitar un presupuesto

De acuerdo con el plan de proceso establecido, recibirá un presupuesto claro y transparente en un plazo de 48 horas. Este presupuesto cubre todos los costos, incluidos los materiales, el procesamiento y las pruebas, sin costos ocultos .

Paso 4: Producción y control de calidad

Una vez que confirme su cotización, iniciaremos la producción de inmediato. Durante el proceso de producción, se le mantendrá informado del progreso en todo momento. Se emitirán informes de inspección de los procesos clave y se realizarán pruebas exhaustivas a los productos terminados para garantizar que los engranajes entregados cumplan al 100% con los estándares de calidad.

Preguntas frecuentes

P1: ¿Cuál es la principal diferencia entre el rectificado de engranajes y el afeitado de engranajes en el mecanizado de engranajes?

El rectificado de engranajes es el acabado más preciso para superficies dentadas endurecidas, alcanzando el nivel 4 de la norma nacional, y es aplicable en entornos exigentes, aunque resulta ineficiente y costoso. El afeitado de engranajes, por otro lado, es un tipo de acabado para superficies dentadas blandas, de alta eficiencia y bajo costo, con un grado de precisión que alcanza los niveles 6-7 de la norma nacional, siendo adecuado para uso general.

P2: ¿Cuál es el módulo de engranaje máximo y el rango de tamaño que se puede procesar?

Podemos procesar módulos de 0,5 a 20 , satisfaciendo las necesidades de engranajes desde micro hasta grandes tamaños. El diámetro exterior máximo alcanza los 800 mm, lo que nos permite procesar tanto engranajes para micromotores como para maquinaria minera de gran tamaño.

P3: ¿Cómo reducir el ruido durante la transmisión de marchas?

La reducción del ruido durante la fabricación se puede lograr mediante un mecanizado de mayor precisión, como el rectificado de engranajes para mejorar el perfil de los dientes y facilitar el engrane. De esta forma, se reduce la fricción, lo que requiere una lubricación adecuada.

P4: ¿Cuáles son las ventajas y desventajas de los engranajes de plástico en comparación con los engranajes metálicos?

Las ventajas de los engranajes de plástico son su ligereza, bajo nivel de ruido, resistencia a la corrosión y bajo coste. Sus desventajas radican en su escasa capacidad de carga, resistencia a la temperatura y al desgaste. Por ello, en condiciones de trabajo con cargas y temperaturas elevadas se utilizan engranajes metálicos.

P5: ¿Cómo elegir el proceso de tratamiento térmico adecuado para los engranajes?

Depende del material y de los requisitos de la aplicación. El temple por inducción es adecuado para engranajes que requieren un tratamiento de endurecimiento superficial con buena tenacidad en el núcleo. La cementación y el temple se utilizan en engranajes sometidos a altas cargas. Los engranajes de precisión con estrictos requisitos de deformación pueden someterse a nitruración.

P6: ¿Ofrecen servicios de diseño y optimización de engranajes?

Sí, ofrecemos soporte técnico integral, desde el diseño conceptual hasta la verificación de resistencia y la optimización de procesos. Según su aplicación, podemos optimizar la estructura y los parámetros para lograr una optimización del rendimiento y los costos de los engranajes.

P7: ¿Qué se entiende por grado de precisión de engranajes, como por ejemplo el grado 7 de la norma nacional?

El grado de precisión define de forma integral el valor de error admisible del engranaje en tres aspectos: paso del diente, perfil del diente y dirección del diente. Cuanto menor sea el número del grado, mayor será la precisión. El grado 7, estándar nacional, tiene un error de aproximadamente 0,01-0,02 mm y es adecuado para transmisiones industriales generales.

P8: ¿Cómo mejorar la vida útil de los engranajes en condiciones de funcionamiento adversas?

Utilice materiales resistentes, como el 20CrMnTi. Se debe realizar un tratamiento térmico de carburización profunda para aumentar la dureza. Asimismo, se pueden emplear métodos de fortalecimiento, como el granallado, para incrementar la resistencia de la superficie del diente. Además, se puede optimizar la lubricación para prolongar aún más la vida útil de los engranajes.

Descripción general

Los engranajes son esenciales para la transmisión de potencia, y su calidad influye directamente en el rendimiento y la fiabilidad de todo el equipo. Elegir un servicio de tallado de engranajes requiere mucho más que una máquina herramienta; se necesita un equipo de expertos con conocimientos especializados en materiales, procesos, herramientas de corte y aplicaciones.

JS Precision es su socio profesional y confiable en este ámbito. Desde engranajes estándar hasta mecanizado de engranajes a medida , ofrecemos servicios integrales, satisfaciendo las necesidades de nuestros clientes tanto en entregas urgentes como en control de precisión.

Para cualquier proyecto de mecanizado de engranajes, visite nuestra página web para solicitar un presupuesto o consultar sobre los requisitos de su proyecto. Recibirá un plan de proceso preliminar y un presupuesto altamente competitivo de nuestro equipo de profesionales en un plazo de 4 horas. Permita que la exquisita artesanía de JS Precision sea la base del rendimiento superior de su producto.