Departamento de Ingeniería Mecánica Universidad Técnica Federico Santa María Campus Santiago San Joaquín
Taller II – IWM175 Informe N°2 Ruedas Dentadas (Recta y Helicoidal)
Nombres: - Romina Chesta R. - Leonardo Delgado R. - Patricio Muñoz H. ● Fecha: 08/Noviembre/2012 08/Noviembre/2012 ● Profesor: Hugo Monsalves C. ●
1. Introducción: Objetivo General: El objetivo de esta actividad es familiarizarnos con los procesos de fabricación de ruedas dentadas tanto de tipo recto, como de tipo helicoidal, es decir, con un ángulo de hélice involucrado, como también con las medidas que rigen tanto a la rueda misma, como las que permiten configurar la fresadora y elegir la herramienta adecuada para ejecutar el mecanizado del material (elección de herramienta, configuración de tren de engranajes), y así obtener una rueda dentada acorde a los requerimientos exigidos tanto por norma, como también por el cliente, que pueda ser perfectamente usada.
Objetivos Específicos: El objetivo específico de esta actividad, es trabajar con materiales distintos (para este caso, duraluminio y tecnigen), como también, medidas distintas para ambas ruedas. Otro objetivo de esta actividad es identificar la configuración de las fresadoras según los requerimientos del mecanizado de una rueda dentada, ya que las fresadoras se utilizan de manera distinta a cómo se usan comúnmente, utilizando un eje transversal al carro principal de la fresadora, y también un cabezal divisor que permitirá el giro uniforme del material a trabajar.
2. Procesos: 2.1. Rueda Dentada Recta: En el proceso de fabricación de una rueda dentada, lo primero que se realiza, es el cálculo de la rueda a construir. En el caso de la rueda dentada recta, se utilizará un módulo normal de:
Que permitirá obtener el diámetro primitivo de la rueda dentada recta, el cual se obtiene mediante la siguiente fórmula:
( ( )
Donde, es el módulo normal utilizado, es el número de dientes requerido o pedido para la rueda, y el ángulo es el ángulo de la hélice, que en este caso, es cero debido a que es un engranaje recto. Si se consideran dientes, se tiene finalmente:
( ()
Con dicho diámetro primitivo, se procede a calcular el diámetro exterior de la rueda dentada a fabricar, lo cual se obtiene mediante la siguiente s iguiente fórmula:
Por lo tanto, reemplazando y el módulo , se obtiene que:
Teniendo ya calculado este diámetro, se debe mecanizar la pieza en caso que el diámetro exterior real del material sea mayor al calculado anteriormente (como es una pieza circular, se mecaniza en el torno), para obtener su diámetro final dentro de los márgenes que permita la tolerancia de dicha rueda dentada, y finalmente, pueda ser trabajada. Se debe definir el número de la fresa con la cual trabajar la rueda dentada. Lo cual se determina mediante la siguiente expresión:
(( ( ))
Para la rueda dentada recta, se considera y , por lo tanto:
(( ( ))
(()) ())
Para la rueda dentada helicoidal, se considera y , por lo tanto:
(( ( ))
(()) ())
Considerando la siguiente tabla, que define el número de la herramienta dependiendo del valor de obtenido: Serie Herramienta Serie 1 12-13 Serie 2 14-16 Serie 3 17-20 Serie 4 21-25 Serie 5 26-34 Serie 6 35-54 Serie 7 55-134 Serie 8 135-Cremallera
Se define que para la rueda dentada recta se utilizará la fresa número 5, y para la rueda dentada helicoidal, se utilizará la fresa número 6.
Posteriormente, se debe preparar la fresadora para el trabajo de una rueda dentada, para ello, se realizan los siguientes pasos: -
Desatornillar el cabezal de la fresadora: utilizando la llave de punta y corona número ¿? y extrayendo los cuatro tornillos junto con las placas que sujetan y mantienen este cabezal fijo, y alineado al eje vertical de la fresadora. Considerar que dichas placas tienen números marcados (00 y 11), qué indican el lado de la fresadora al cual van, con el objetivo de que no se cambien de posición en el rearmado.
-
Se extrae el piñón que conecta el tren de engranajes interior de la fresadora con el cabezal, con el objetivo de insertar un eje que permita que la fresa gire en sentido horario o anti-horario (según cómo se oriente el cabezal divisor posteriormente) mirándola de frente. Posteriormente, apretar dicho eje en la parte posterior de la fresadora mediante dos pernos ubicados detrás del área de trabajo, y finalmente debe fijarse la fresa de trabajo definida anteriormente (según la rueda a trabajar), sobre el eje, antes de fijar la luneta más adelante. Tanto para la rueda dentada recta, como para la rueda dentada helicoidal, se utiliza la fresa número 6.
Fresado en concordancia, y Fresado en oposición. El fresado en concordancia entrega una mayor calidad superficial a los materiales trabajados en la fresadora, además de producir menor vibración en la fresadora.
-
Se fija el cabezal atrás del área de trabajo (mesa de trabajo) con los mismos tornillos que se extrajeron desde las placas al inicio de la actividad, para que no quede colgando y provoque un accidente.
-
Mediante el uso de llaves Allen (o hexagonal, número 14), se suelta la corredera superior, y se desplaza hacia la mesa de trabajo, para posteriormente con las misma llave hexagonal fijarla, y posteriormente, fijar la luneta sobre la corredera, la cual permitirá posteriormente fijar el eje porta-herramientas (evitando que el eje esté en voladizo), teniendo la precaución de lubricar bien la luneta en dicha área, para no producir un calentamiento de la luneta por rozamiento.
-
Apretar el eje porta herramientas con la llave de punta y corona número ¿?, ayudándose de la inercia de rotación que tendrá la herramienta al girar en conjunto con el eje, para
que este quede completamente firme mediante el mecanizado de la rueda dentada recta. (ver medidas de los pernos que se s e utilizan!!) Posteriormente, se debe configurar el cabezal divisor sobre la mesa de trabajo, para lo cual, se debe realizar: -
Ubicar contrapunta y cabezal divisor sobre la mesa de trabajo. Para el caso de la rueda dentada recta, no se utiliza una placa entre la mesa de trabajo y el cabezal divisor, contrario al caso donde se fabrica una rueda dentada helicoidal, donde si se utiliza una placa.
-
Fijar el cabezal divisor (con o sin placa cuando corresponda) a la mesa de trabajo mediante cuatro tornillos con sus respectivas golillas, y además con cuatro tuercas en T que permitirán la fijación del cabezal y de la contrapunta a la mesa de trabajo.
-
Fijar la contrapunta (con o sin placa cuando corresponda) mediante dos tornillos con sus respectivas golillas y con dos tuercas en T que lograrán el apriete entre la mesa de trabajo y la contrapunta, la cual debe ir firme con tal de centrar la rueda y no se salga de dicho centro.
-
Se debe fijar un eje, el cual posee un extremo cónico que se fijará en el cabezal divisor, y sobre el eje también se fijará la rueda a fresar con un perno. Posteriormente, se alinea la contrapunta con la rueda.
-
Con ayuda de un gramil, marcar el centro de la contrapunta (y centro de la rueda dentada al alinear ambos), el cual nos permitirá, saber si la rueda efectivamente gira los 360° mediante el cabezal divisor, y además, llega al mismo punto. Como el cabezal divisor tiene 40 dientes, se debe dar 40 vueltas a la manivela para que gire los 360°. Por otra parte, el cabezal divisor utiliza un disco perforado que, permitirá controlar el avance con la manivela contando agujeros según el número de dientes que se requiera fresar. Se tienen dos discos, de lados A y B, con un número determinado de agujeros: Disco 1 Disco 2 Lado A Lado B Lado A Lado B 34 43 66 53 30 42 62 51 28 41 59 49 25 39 58 47 24 38 57 46 37 54 Se define el número de vueltas de la manivela por cada división:
Tanto para la rueda dentada recta, como para la rueda dentada helicoidal, se hará una rueda de dientes, por lo tanto, serían divisiones. En consecuencia:
La expresión anterior (fracción impropia), se puede “reacomodar”, dividi endo el numerador y denominador por 10, y multiplicando por 8, obteniendo:
Lo que indica que, para dar una vuelta completa a la manivela, se requiere de una vuelta completa, y avanzar 8 perforaciones en el círculo de 24 perforaciones (que es el que se utilizará en el taller), las cuales se marcan con el punzón que se ubica en la manivela. -
Utilizando el reloj comparador de carátula, se procede procede a comparar el eje al cual va fija la rueda a trabajar, con el objeto de que no exista desviación en el eje, que pueda provocar problemas en la extracción de material y finalmente, en las especificaciones técnicas requeridas para la rueda dentada.
-
Posterior a todo lo anterior, se debe centrar la fresa de trabajo junto con la rueda, para asegurar que esté trabajando centrada a la rueda, y al eje que la sostiene. Una de las formas por las cuales puede centrarse, es utilizando una escuadra al borde de la rueda, y se mide mediante un micrómetro de tambor, la distancia entre la escuadra, y el borde de la herramienta, y dicha distancia debe ser igual al diámetro de la rueda dentada menos el ancho de la herramienta, y dicha diferencia dividida en 2.
-
Finalmente, se procede a elevar la mesa de trabajo, a una altura tal de que la fresa de trabajo apenas roce el material, para marcar el cero en el nonio del eje Z, y así ir controlando el avance que tendrá la herramienta, que será igual a la altura total del diente, es decir, la suma del Addendum (altura de cabeza del diente) y del Dedendum (altura del pie del diente), las cuales se determinan de la siguiente s iguiente manera:
Siendo la altura de cabeza y la altura del pie del diente, las cuales son:
Por lo tanto, se debe penetrar en el material en el eje Z. Con la altura total , se puede calcular el diámetro interior , mediante la siguiente expresión:
Por lo tanto, el diámetro interior será:
Set de instrumentos que se utilizan de la mano con el cabezal divisor, entre ellos, la contrapunta, el tren de engranajes (con 10 ruedas que tienen desde 25, 25, 35, 40, 30, 60, 70, 80, 90, y 100 dientes), el disco de división 1 y 2 con sus respectivos lados.
3. Presentación de Resultados:
Teórico Operación
Práctico
Los equipos y herramientas utilizadas se pueden observar en la siguiente tabla:
Equipo y/o Herramienta
N°
Especificaciones Técnicas
Función
1
2
3
4
5
6
7
4. Conclusiones: 5. Bibliografía: - “Alrededor de las Máquinas Herramientas”. Editorial Reverté.
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Seguridad
- “Método de Dibujo de Máquinas” Héctor Alamos, Editorial del Pacifico.
