10 . M E C A N I Z A D O D E R U E D A S D E N T A D A S

E m p l e o de ruedas dentadas.

Por medio de ruedas dentadas se t ransmiten movimientos de rotacin y movimientos de torsin. L a transmisin es desmodrrnica porque engranan entre s los dientes y los espacios entre diente y diente.

H a y ruedas dentadas inter iormente y exteriormente ( f ig . 210,1). E n las ruedas dentadas exteriormente el sentido de rotacin es opuesto cuando v a n aco-

pladas. Las ruedas dentadas inter iormente tienen el mismo sentido de giro que las ruedas inter io -

res que engranan con ellas, y la distancia entre sus ejes es pequea. Mediante una rueda dentada y una cremallera se transforma el mov imiento de rotacin

en un mov imiento rectilneo del mismo sentido. Separacin

de ejes

E n g r a n a j e s y formas de las ruedas dentadas.

Dos o ms ruedas dentadas que engranan entre s const ituyen u n engranaje. L a rueda ms pequea se l lama pin. Segn la posicin de los ejes existen dist intas formas fundamentales de ruedas dentadas. . '

Engranajes de ruedas frontales ( f ig. 210,2). Los rboles tienen posicin paralela. La forma fundamenta l de las ruedas dentadas es un c i l indro . Los dientes pueden ser rectos, inclinados o de flecha (dientes en V ) .

Los dientes rectos son los ms empleados. Los dientes inclinados funcionan con menos ruido porque el engrane tiene lugar de u n modo

paulat ino . Se produce, no obstante, u n empuje axial que ha de ser soportado por un cojinete de presin. . i j

Los dientes en forma de flecha se emplean para grandes potencias. E l empuje axial queda compensado en estos engranajes.

F i e . 2 ! 0 . 2 . E n g r a n a j e d e r u e d a s f r o n t a l e s , a) R u e d a s f r o n t a l e s c o n d i e n t e s r e c t o s ; b) r u e d a s f r o n t a l e s c o n d i e n t e , i n c l i n a d o s ; e ) r u e d a s f r o n t a l e s c o n d i e n t e s e n f o r m a d e f l e c h a .

\

E m p l e o d e l a s r u e d a s d e n t a d a s 211

E n g r a n a j e s cnicos (fig. 211,1) . L o s rboles se c o r t a n aqu en un p u n t o . L a s ruedas t ienen u n a f o r m a f u n d a m e n t a l cnica. E x i s t e n ruedas cnicas con dientes rectos , incl inados y en forma espira l .

F i g . 2 1 1 , 1 . E n g r a n a j e s d e r u e d a s c n i c a s . a) R u e d a s c n i c a s c o n d i e n t e s r e c t o s ; b) r u e -

d a s c n i c a s c o n d i e n t e s i n c l i n a d o s .

E n g r a n a j e s Je ruedas helicoidales (fig. 211,2) . L o s rboles se c r u z a n . L a s ruedas helicoidales son ruedas frontales con el dentado i n c l i n a d o .

E n g r a n a j e de tornil lo s in f i n . L o s rboles se c r u z a n . E l engranaje consta de tornil lo s in fin y r u e d a hel icoidal y es apropiado p a r a grandes relaciones de t r a n s m i -sin. T i e n e u n funcionamiento silencioso y o c u p a poco sitio . L a r u e d a h e l k o i d a l es s iempre a r r a s t r a d a por el tornil lo s i n f in .

Los engranajes de ruedas frontales y los de ruedas cnicas son engranajes de rodadura por-que en ellos las ruedas ruedan una sobre la o t ra .

Los engranajes de ruedas helicoidales y de torni l los sin fin se designan como engranajes helicoidales.

F i g . 2 1 1 , 2 . ( a ) E n g r a n a j e d e r u e d a s h e l i -c o i d a l e s ; ( 6 ) e n g r a n a j e d e t o r n i l l o s i n f i n ;

a) r u e d a h e l i c o i d a l ; b) t o r n i l l o s i n f i n .

Perfi l de los dientes.

C o n objeto de que las ruedas dentadas que e n -granan entre s, t r a b a j e n sin sacudidas y p r o d u -ciendo poco ruido y rozamiento , los dientes t ienen que tener u n d e t e r m i n a d o perf i l . E l perfi l ms corriente es el de evolvente . U n a evolvente es la c u r v a que se produce a l desarrol lar u n hilo de u n a c ircunferencia en que e s t u v i e r a arrol lado , m a n t e -nindolo t i r a n t e , o lo que es lo m i s m o , a l h a c e r rodar u n a r e c t a sobre u n a c ircunferencia (figu-ra 211,3) . E n u n a cremal lera con dentado de e v o l -vente el f lanco de los dientes es recto . E l dentado de evolvente est n o r m a l i z a d o . E x i s t e tambin el dentado c ic lo idal , pero ste no se e m p l e a en cons-truccin di; mquinas.

Evolvente

V 2 1 1 , 3 .

! I 2 M q u i n a y h e r r a m i e n t a

Magnitudes de las ruedas frontales con dentado recto. L a forma de los dientes queda l i m i t a d a por las circunferencias de cabeza y de pie [tif(U

ra 212,1). Los dientes se d is tr ibuyen a lo largo de la circunferencia p r i m i t i v a . Se l lama paso la distan

cia de diente a diente medida sobre el arco de circunferencia p r i m i t i v a . E l paso est compui M por el espesor del diente y por la separacin entre dientes. E l paso se elige mltiplo ilt- l un mero TI. E l nmero por el cual se m u l t i p l i c a el nmero n es el mdulo (m). Mediante Uwnormi lizacin se l i m i t a el nmero i n f i n i t o de posibles mdulos.

Paso = mdulo n\ Flanco ttrl dmntt

Paso t = m 7i

Cbela I ditntm

d) d F i g . 2 1 2 , 1 . D e s i g n a c i o n e s e n u n a r u e d a t r o n t a l c o n d i e n t e s r e c t o s . a\i) D i m e t r o d e l a c i r c u n f e r e n c i a p r i m i t i v a ; d \ ) d i -m e t r o d e l a c i r c u n f e r e n c i a d e c a b e z a ; h) a l t u r a d e l d i e n t e ; lit) c a b e z a d e l d i e n t e ; h,) p i e d e l d i e n t e ; I) p a s o ; s ) e s p e s o r d e l d i e n t e ; / ) s e p a r a c i n e n t r e d i e n t e s ; 6 ) a n c h u r a o p r o f u n -

d i d a d d e l d i e n t e .

E l mdulo es un nmero concreta ) da en m m .

Ejemplo : Clculo del paso en min pari u n mdulo 2.

Solucin: t m-rc = 2 - 3 , 1 4 6,211 i Eligiendo el paso como mltiplo d i

se obtienen para el dimetro de la ci l ferencia p r i m i t i v a nmeros sencillos

Permetro circunf. p r i m i t . = paso mero de dientes. U=t-z o bien f / m

Mi

Dimetro circunf. p r i m i t . permetro circunf. p r i m i t .

d.

o bien, siendo U = mzrt, da =

Dimetro circunf. p r i m i t . = mdulo nmero de dientes;

dimetro circunf. p r i m i t . | d = m-z\ en m m .

Son valores normales los siguientes: a l tura del diente hz ' 7

214 M q u i n a y h e r r a m i e n t a

Ejecucin del dentado.

E l dentado se hace , por lo general , mediante a r r a n q u e de v i r u t a . E n este pro-cedimiento se forman los dientes v a c i a n d o los espacios comprendidos entre ellos. L o s mtodos de t rabajo ms frecuentes son el fresado, el m o r t a j a d o o el cepil lado y el esmeri lado .

E n casos especiales, se e j e c u t a el dentado sin a r r a n q u e de v i r u t a , por e jemplo , cuando se h a c e n las ruedas dentadas por fundicin o por e s t a m p a d o .

F r e s a d o de dientes.

E n el fresado de dientes puede emplearse el procedimiento de plato divisor o el procedimiento continuo.

F r e s a d o de ruedas dentadas por el procedi -miento del plato divisor (fig. 214,1) .

Como tiles se emplean fresas para ta l lar en-granajes que tienen que tener la forma, del hueco entre diente y diente (figs. 214,2,3).

A l aumentar .el nmero de dientes se altera, para el mismo paso, la forma del hueco entre diente y diente. Con objeto de que se puedan construir ruedas de diferentes nmeros de dientes es nece-sario tener para cada mdulo u n juego completo de fresas. Segn la exact i tud que tenga que tener la rueda dentada acabada, as se tomar la fresa del juego de 8 del de 15 fresas (T . 214,1). E n la fresa para ta l lar engranajes se indican los siguientes da-tos: mdulo, nmero de la fresa y para qu nme-ro de dientes es apropiada, paso en milmetros y a l tura del diente = pro fundidad de la fresa en m m .

Las ruedas dentadas pequeas se fresan en la fresadora hor izontal . Despus de fresar un hueco entre dientes, se hace avanzar el cuerpo de rueda con ayuda del plano divisor (vase pg. 140) en la

magni tud del paso y se fresa el siguiente hueco. E l procedimiento se repite hasta que estn todos los dientes terminados. Para fresar ruedas grandes se necesitan mquinas fresadoras para ruedas dentadas, de construccin es-pecial. E l fresado segn el procedimiento del p lato divisor se emplea p r i n c i -palmente en la fabricacin de piezas sueltas.

F i g . 2 1 4 , 1 . F r e s a d o d e u n a r u e d a f r o n t a l p o r e l p r o c e -d i m i e n t o d e l p l a t o d i v i s o r .

F i g . 2 1 4 , 2 . F r e s a p a r a t a l l a r e n g r a -

n a j e s . T . 214,1- J U E G O S D E F R E S A S P A R A D E N T A D O D E E V O L V E N T E

F r e s a N . 2 4 5 6 7 8

P a r a n m e r o s 1 2 1 4 1 7 2 1 2 6 3 5 5 5 1 3 5 h a s t a d e d i e n t e s - 1 5 - 1 6 - 2 0 - 2 5 - 3 4 - 5 4 1 3 5 c r e m a l l e r a

F i g . 2 1 4 , 3 . L a f r e s a p a r a t a l l a r e n g r a -n a j e s t i e n e l a f o r -m a d e l h u e c o e n t r e

d i e n t e s .

C l a s i f i c a c i n d e l j u e g o d e 8 f r e s a s

C l a s i f i c a c i n d e l j u e g o d e 1 5 f r e s a s

F r e s a 1N. > 1 ' / . 2 '/.' 3 3 ' / ! 4 * ' ) , 5 6 7 , 7 TI, 8

2 6 1 3 5

P a r a 12 1 3 1 4 1 5 1 7 1 9 2 1 2 3 2 6 3 0 3 5 4 2 5 5 8 1 h a s t a n m e r o s - 1 6 - 1 8 - 2 0 - 2 2 - 2 5 - 2 9 - 3 4 - 4 1 - 5 4 - 8 0 - 1 3 4 c r e m a -

d e d i e n t e s l l e r a

\

F r e s a d o d e u n a r u e d a f r o n t a l p o r e l p r o c e d i m i e n t o d e l p l a t o d i v i s o r 215

F R E S A D O D E U N A R U E D A F R O N -T A L P O R E L P R O C E D I M I E N T O

D E L P L A T O D I V I S O R

E j e m p l o de trabajo .

Trabajo encargado: Mecanizado de una rueda dentada f ronta l para u n engranaje.

E l cuerpo de rueda se da ya torneado. Los dientes debern fresarse.

Mecanizado de los dientes.

Eleccin de la fresa. Se elige la fresa del juego de 8 piezas (T . 214,1, pg. 214) y la fresa elegida deber l levar la siguiente inscripcin: Mdulo 2,5; N . u 4. 21-25 dien-tes; paso 7,85; pro fundidad de fresa 5,42.

Ajuste del plato divisor. Se calcula el nmero de revoluciones de la manivela (vase pg. 141):

v ( w ) Rueda frontal

Designacin

St. +2.11 Matinal

F i g . 2 1 5 , 1 . P l a n o d e t a l l e r .

nk ^ = *2 = 115 = 1 - ? i = 11? T 25 25 5 20

M q u i n a

Ufi. 2 1 6 , 1 . I ' r o c r t r a b a j o e n e l f r e s a d o c o n t i n u o , n ) M o v i m i e n t o d e r o t a c i n d e l c u e r p o d e r u e d a : 6 ) m o v i m i e n t o d e r o t a c i / i t a d e l a f r e s a : r ) m o v i m i e n t o v e r t i c a l d e a v a n c e d e l a f r e s a .

u n a r u e -

F i g . 2 1 6 , 3 . F r e s a d o d e u n a r u e -d a f r o n t a l c o n d i e n t e s i n c l i n a d o s

e l p r o c e d i m i e n t o d e r o d a -por

Fresado de ruedas por el procedimiento continuo o de rodamiento.

En el procedimiento continuo de fresado se configuran los dientes de la rueda dentada mediante rodamiento del cuerpo de rueda sobre una fresa de forma helicoidal ( f ig. 216.1). E l perf i l del diente de la fresa helicoidal no corresponde, como en la fresa de forma, al hueco que queda entre diente y diente, sino que es de forma trapecial como el perfi l de los dientes de una cremallera.

E l fresado por el procedimiento continuo se realiza general-mente en mquinas especiales para el fresado de ruedas d c n l . i -das ( f ig. 216,2).

Para fresar ruedas dentadas de dientes rectos hay que colocar la fresa helicoidal inclinada en una magni tud angular igual a la de su pendiente. E l cuerpo de rueda se sujeta en la mesa de fresar. La fresa y el cuerpo de rueda reciben un accionamiento desmodrmico y giran lo mismo que un mecanismo de rueda helicoidal y torn i l l o sin f in engranados. Para una revolucin del cuerpo de rueda tiene que realizar la fresa tantas revoluciones como dientes haya de tener la rueda. E l arranque de v i r u t a es continuo. Despus de cada revolucin de la pieza, realiza el ca-bezal portaherramienta . con la fresa, un movimiento de avance. Para fresar ruedas frontales de dientes inclinados hay que dar a la fresa la inclinacin correspondiente a la de los dientes de la rueda (f ig. 216,3).

Con respecto al procedimiento de plato divisor presenta el continuo, o de rodamiento, varias ventajas:

a) los flancos de los dientes resultan ms exactos y la d i s t r i -bucin resulta ms uniforme:

6) con uno fresa helicoidal pueden fresarse todos los nme-ros de dientes de un mismo paso:

r) el fresado resulta ms rpido. Con este procedimiento de rodamiento pueden ser fresadas,

no solamente ruedas frontales de dientes rectos o inclinados, sino tambin cremalleras, ruedas helicoidales y tornil los sin fin.

E n v i r t u d de las ventajas del fresado por el procedimiento de rodamiento, as como de las de otros procedimientos racio-nales de fresado, apenas si se emplea ya en las fabricaciones en serie el procedimiento de plato divisor.

F r e n a d o d e r u e d a s p o r e l p r o c e d i m i e n t o c o n t i n u o o d e o d a ni i e n t o M o r t a j a d o d e d i c n l e - 217

Mortajado de dientes.

Mortajado de dientes en ruedas frontales.

E l m o r t a j a d o de dientes puede realizarse por el procedimiento de plato divisor o por el procedimiento continuo o de rodamiento.

Mortajado de dientes por el procedimiento de plato divisor.

L a mquina que se emplea es la m o r t a j a d o r a (vase l ig . 156,3, pg. 156). E l cuerpo de rueda se s u j e t a en la mesa correspondiente . P a r a el m o r t a j a d o es nece-sario un til de forma. Despus de m o r t a j a r uno de los huecos que de jan entre s los dientes , se hace girar la rueda c a d a vez en la m a g n i t u d angular correspondiente al paso. L a e x a c t i t u d del dentado realizado depende de la forma de til de mor-tajar y de la precisin de la divisin. E s t e procedimiento es poco empleado .

Mortajado de dientes por el procedimiento continuo.

P a r a el m o r t a j a d o es necesaria una mquina m o r t a j a d o r a especial p a r a ruedas dentadas , l l a m a d a tambin cepi l ladora de ruedas dentadas . Como til se emplean peines o tambin ruedas cortantes. E l m o r t a j a d o por rodamiento es ms exacto y ms rpido que el fresado por el m i s m o procedimiento .

E l til de peine tiene la forma de una cremallera ( f ig. 217.1). Va fijo en un carro y lleva a cabo el movimiento de corte vert i ca l . La p i ; za realiza el movimiento de rodadura que se com-

one de un mov imiento de rotacin y de otro lateral de traslacin en direccin*paralela al peine. uando la pieza ha realizado este mov imiento de rodadura a lo largo del peine, vuelve, la mesa

a su posicin de p a r t i d a , con lo cual la mesa y la pieza habrn realizado el avance correspon-diente a un diente. El 'proceso se repite hasta que hayan sido mortajados todos los huecos. Pueden realizarse as dentados exteriores en ruedas frontales de dientes rectos y de dientes inclinados.

Mediante el morta jado con rueda cortante ( f ig . 217,2) pueden mecanizarse no solamente dentados exteriores, sino tambin dentados interiores. La rueda cortante realiza el movimiento vert i ca l de corte. E l mov imiento de rodadura se compone del mov imiento de giro de la rueda de corte y del de la pieza. Durante el retroceso del carro portatil se separa la pieza algo de la rueda de corte y vuelve, al pr incipio de la nueva carrera, automticamente a la posicin in ic ia l de trabajo .

218 M q u i n a y h e r r a m i e n t a

E s m e r i l a d o de los flancos de dientes en ruedas frontales. Mediante el esmerilado aumenta la exact i tud de la forma del diente y mejora la calidad

superficial. Se emplea en ruedas templadas para supr imir la deformacin debida al temple , pero tambin en las no templadas para conseguir un funcionamiento silencioso (figs. 218,1,2).

Se distingue entre esmerilado de forma y esmerilado de rodamiento.

o o F i g . 2 1 8 , 1 . M q u i n a ( le e s m e r i l a r r u e d a s

d e n t a d a s , p r o v i s t a d e m u e l a s d e p l a t o .

F i g . 2 1 8 , 2 . I ' r o e e d i n i i e n l o p a r a e s m e r i l a r r u e d a s f r o n t a l e s , a) E s -m e r i l a d o d e f o r m a ; 6 ) e s m e r i l a d o d e r o d a m i e n t o c o n una m u e l a ;

c) e s m e r i l a d o d e r o d a m i e n t o c o n m u e l a s d e p l a t o .

Mediante vaciado * en mquinas especiales de vaciar pueden afinarse los flancos de los d ien-tes de dos ruedas que se correspondan.

F i g . 2 1 8 , 3 . F r e s a d o d e u n a r u d a h e l i c o i d a l p o r e l p r o c e d

m i e n t o d e r o d a m i e n t o .

F i g . 2 1 8 , 4 . M e c a n i z a d o d e r u e d a s d e n t a d a s c n i -c a s p o r m e d i o d e d o s

t i l e s d e c e p i l l a r .

Mecanizado de tornillos s in fin y ruedas helicoidales . L o s tornillos s in fin pueden ser tal lados en el torno,

pueden fresarse en la fresadora o pueden m e c a n i z a r s e con a y u d a s de ruedas de corte por el procedimiento de rodamiento .

L a s ruedas helicoidales no se , m e c a n i z a n o r d i n a r i a -mente n a d a ms que por fresado de rodamiento (figu-r a 218,3) .

Mecanizado de ruedas cnicas. La ejecucin de dentados para ruedas cnicas es difcil, por-

que tanto el espesor del diente como la curvatura de los flancos varan hacia el vrtice del cono. Las ruedas cnicas pueden me-canizarse por el procedimiento del p lato divisor y por el de ro-damiento .

Para el procedimiento del plato divisor hacen falta fresas de forma. Como el hueco entre los dientes es de anchura variable , hav que t r a -bajar cada flanco por separado.

Mediante el cepillado por rodamiento en la cepilladora o l imadora para ruedas dentadas cnicas ( f ig . 218,4) se mecanizan ruedas cnicas m u y exactamente. L a mquina t raba ja con dos tiles que arrancan v i rutas a l ternat ivamente . Cuando est terminado un diente se hace avanzar el cuerpo de rueda en la m a g n i t u d correspondiente al paso. E l mov imiento de rodamiento del cuerpo de rueda y del til es produ-cido por medio de ruedas dentadas. Mediante cepillado de rodamiento pueden mecanizarse tambin ruedas cnicas de dientes inclinados.

Los dientes helicoidales de las ruedas cnicas se mecanizan por fresado de rodamiento con una fresa de rodamiento de forma hel i -coidal .

* A i . del T.: V a s e n o t a d e p g i n a 1 9 7 .