As engrenaxes son os heroes silenciosos e indispensables do mundo moderno. Desde o intrincado funcionamento da transmisión dun vehículo ata a potencia colosal dun aeroxerador, estes compoñentes dentados son fundamentais para a transmisión de potencia mecánica. Durante séculos, a fabricación de engrenaxes foi unha busca da precisión e a eficiencia, dominada por procesos establecidos como o fresado, a conformación e o brochado. Non obstante, as implacables demandas da industria moderna (de maiores volumes de produción, maior rendibilidade e unha integración de compoñentes máis estreita) impulsaron o desenvolvemento dunha tecnoloxía transformadora:Raspado de potencia.

O principio de mecanizado do raspado eléctrico

Na súa esencia, o mecanizado por engrenaxes é un proceso de corte xerativo continuo que combina sinérxicamente a rotación a alta velocidade do fresado coa disposición ferramenta-peza da conformación de engrenaxes. É un proceso complexo de "laminado" ou "cepillado" no que unha fresa especializada con varios dentes e a peza en bruto da engrenaxe xiran nun movemento sincronizado con precisión, similar ao dun engranaxe.

A característica definitoria do raspado eléctrico é aángulo de intersección do eixe (Σ)A diferenza do fresado (onde os eixes da ferramenta e da peza están nun ángulo de 90 graos, desprazados polo ángulo da hélice) ou da conformación (onde os eixes son paralelos), o fresado mecánico funciona cos eixes da ferramenta e da peza fixados nun ángulo específico, non paralelo e non intersectante. Este ángulo é o factor clave do proceso.

Este ángulo coidadosamente calculado crea unha velocidade relativa específica (deslizamento) entre os bordos de corte da ferramenta e os flancos da peza de traballo. A medida que a ferramenta e a peza en bruto xiran a altas velocidades, esta velocidade de deslizamento xera a acción de corte. A ferramenta de corte, que se asemella a unha fresa moldeadora pero presenta un ángulo de hélice, "rasca" ou "desprende" eficazmente o material da peza en bruto con cada pasada dun bordo de corte, xerando continuamente o perfil do dente en evolvente mentres ambos compoñentes xiran.

Ferramentas: o corazón do proceso

A fresa para o corte mecánico é unha ferramenta moi complexa e especializada. Normalmente está feita de carburo con revestimento sólido para unha máxima rixidez e resistencia ao desgaste, ou de aceiro rápido (HSS) metalúrxico en po (PM) de alto rendemento. O deseño da ferramenta, incluído o seu ángulo de hélice, ángulo de ataque e perfil, calcúlase especificamente para o modelo cinemático da máquina e a xeometría exacta da engrenaxe obxectivo. Esta complexidade específica da ferramenta é un factor significativo no custo global e na configuración do proceso.

Vantaxes e desvantaxes do Power Skiving

Como calquera proceso de fabricación, o raspado mecánico ofrece un conxunto único de vantaxes e desvantaxes.

Vantaxes:

Produtividade extrema: É significativamente máis rápido (de 3 a 10 veces) que o conformado de engrenaxes e moi competitivo co fresado. Para engrenaxes internas, adoita ser o método máis produtivo dispoñible.

Flexibilidade sen igual: o proceso pode mecanizar engrenaxes internas e externas, así como estrías, engrenaxes helicoidais e engrenaxes cilíndricas nunha soa máquina.

Capacidade "feito nun só": Pode realizar desbaste, semiacabado e acabado nunha soa configuración. Tamén é capaz de filetear en duro ou mecanizar engrenaxes despois do tratamento térmico, o que pode eliminar a necesidade de operacións posteriores de rectificado.

Alta calidade: Cando se realiza nunha máquina ríxida e moderna, o mecanizado por engrenaxes pode producir engrenaxes de alta precisión (por exemplo, AGMA 10-11, DIN 6-7) con excelentes acabados superficiais.

Resolve xeometrías difíciles: É ideal para pezas con folgura de ferramenta limitada, como engrenaxes cun ombro ou brida, onde unha fresa non pode saír. Este é un desafío común nos deseños de transmisións compactas.

Desvantaxes:

Alto custo de capital da máquina: o proceso require unha máquina CNC de 5 eixes (ou máis) moi avanzada, ríxida e termicamente estable con sincronización electrónica perfecta, o que representa un investimento significativo.

Proceso e ferramentas complexos: A cinemática é excepcionalmente complexa. A planificación de procesos require un software de simulación sofisticado para calcular as traxectorias das ferramentas e evitar colisións. As propias ferramentas son caras e específicas da aplicación.

Sensibilidade de configuración: O proceso é moi sensible á configuración correcta, especialmente ao ángulo de intersección do eixe. Calquera desalineación pode afectar drasticamente a vida útil da ferramenta e a calidade da peza.

Xestión de virutas: A eliminación a alta velocidade de grandes volumes de material pode crear desafíos para o control de virutas, especialmente ao mecanizar engrenaxes internas profundas onde as virutas poden quedar compactadas.

Escenarios de aplicación

O mecanizado por engrenaxes non é un substituto universal para todos os demais procesos de engrenaxes, pero é unha solución dominante en áreas específicas de alto valor, impulsadas principalmente pola produción en masa.

Industria do automóbil: esta é a que máis o adopta. O proceso úsase amplamente para a fabricación de compoñentes de transmisión interna como engrenaxes de coroa, engrenaxes planetarias e corpos de embrague estriados. A súa capacidade para crear engrenaxes internas e estrías complexas de forma rápida e con alta precisión é inestimable para as transmisións modernas e compactas de vehículos automáticos e eléctricos (VE).

Aeroespacial: Úsase para producir estrías e engrenaxes de sistemas de accionamento, onde a alta fiabilidade e os deseños complexos e lixeiros son primordiais.

Maquinaria industrial: ideal para a fabricación de compoñentes como engrenaxes de bombas, acoplamentos e outros eixes estriados onde a produtividade e a precisión son fundamentais.

O candidato ideal para o mecanizado por corte é un compoñente de volume medio a alto, en particular unha engrenaxe interna ou unha engrenaxe con ombros interferentes, onde o aforro no tempo de ciclo pode xustificar o elevado investimento inicial en maquinaria e ferramentas.

Conclusión

O mecanizado por engrenaxes deu o salto con éxito dun concepto teórico centenario a unha potencia de fabricación moderna. Ao fusionar a velocidade do fresado coa flexibilidade da conformación, superou fundamentalmente unha brecha crítica na produción de engrenaxes. Ofrece unha solución sen igual para a fabricación de grandes volumes de engrenaxes internas e compoñentes estriados complexos, impulsando a eficiencia e permitindo a próxima xeración de sistemas mecánicos compactos e de alta densidade de potencia. A medida que a tecnoloxía das máquinas-ferramenta, o software de simulación e os deseños de ferramentas de corte continúan evolucionando, a adopción do mecanizado por engrenaxes está destinada a expandirse, consolidando aínda máis o seu papel como unha forza revolucionaria na fabricación de engrenaxes.