Rectificado de forma vs rectificado por generación: cómo el rectificado de engranajes alcanza el grado ISO 5

Qué hace el rectificado después del endurecimiento

El rectificado es la operación abrasiva aplicada a los flancos de los dientes que ya han sido tratados térmicamente. Dos tareas le corresponden: borrar el cambio de forma dejado por el cementado y el temple, y devolver los errores de perfil, dirección y paso a los límites del plano.

Un engranaje cementado se encuentra a HRC 58–62. Ni el fresado ni el cepillado cortarán a ese nivel. El temple típicamente desplaza el error de dirección en 0.02–0.08 mm. Instale una pieza así sin una pasada de rectificado y tanto el ruido como la distribución de carga se degradan. Entre todos los pasos de mecanizado de engranajes, este es el más costoso, y es el paso que decide cuán precisa puede ser la pieza terminada.

Resumen: El rectificado sigue al tratamiento térmico. Su tarea es deshacer la distorsión por endurecimiento y elevar los flancos endurecidos al grado 5 de ISO 1328-1, con fα ≤ 5 µm y Ra 0.2–0.8 µm. Dos rutas de proceso cubren la mayor parte del trabajo. El rectificado por generación utiliza una muela roscada (sinfín) en corte continuo y maneja módulos de 0.5–8 mm, con un costo por pieza en producción por lotes alrededor de un 20%–30% por debajo del rectificado de forma. El rectificado de forma utiliza una muela de perfil rectificado, cortando un espacio de diente a la vez, y se adapta a módulos grandes (mn ≥ 6 mm), números de dientes bajos y perfiles inusuales. Tres entradas impulsan la elección: módulo, tamaño del lote, complejidad del perfil.

Rectificado de forma versus rectificado por generación

El rectificado de forma rectifica la muela a la forma del espacio del diente. La muela avanza radialmente hacia un espacio, luego la pieza se indexa al siguiente.

El rectificado por generación engrana una muela roscada (sinfín) con la pieza de trabajo. Los flancos se producen en un movimiento de rodadura continuo, por lo que no hay paradas de indexación.

• Tipo de muela: Muela de perfil rectificado
  • Ruta por generación: Muela roscada (sinfín) o de plato
• Movimiento de corte: Penetración en cada espacio de diente, luego indexación
  • Ruta por generación: Generación continua, sin indexación
• Rango de módulo: mn ≥ 6 mm, números de dientes bajos, engranajes internos
  • Ruta por generación: mn 0.5–8 mm, engranajes externos estándar
• Grado típico: ISO 5–6
  • Ruta por generación: ISO 4–6
• Productividad: Baja a media
  • Ruta por generación: Alta, adecuada para trabajo por lotes
• Costo por pieza: Nivel de referencia
  • Ruta por generación: 20%–30% menor en lotes
• Perfiles especiales: Geometrías escalonadas, modificadas e internas se manejan fácilmente
  • Ruta por generación: Limitada por la geometría de la muela sinfín

La regla de selección es breve. Un módulo grande, un número de dientes pequeño, o un perfil escalonado o modificado abogan por el rectificado de forma. Un módulo medio en lotes superiores a mil piezas aboga por el rectificado por generación. Los rangos de precisión se superponen; la separación real radica en el rendimiento y la flexibilidad del perfil.

Parámetros utilizados en el taller

• Velocidad de la muela: 25–35 m/s convencional; 45–80 m/s alta velocidad
  • Nota: Mayor velocidad reduce el riesgo de quemado
• Profundidad de desbaste: 0.02–0.05 mm/pasada
  • Nota: Elimina la distorsión por temple
• Profundidad de acabado: 0.005–0.01 mm/pasada
  • Nota: Determina la precisión final del perfil
• Presión del refrigerante: 8–15 bar (aceite)
  • Nota: Limpia y enfría la zona de contacto
• Rugosidad superficial: Ra 0.2–0.8 µm
  • Nota: Alcanzada directamente, no se requiere paso de pulido
• Sobrematerial de rectificado (por lado): 0.15–0.25 mm
  • Nota: Típico para engranajes cementados

El sobrematerial es donde los problemas suelen aparecer primero. Por debajo de 0.1 mm, la muela no puede eliminar la distorsión y el perfil queda fuera de tolerancia. Por encima de 0.3 mm, el tiempo de ciclo crece y el riesgo de quemado aumenta.

Quemado: un defecto que no se ve

El quemado es una alteración metalúrgica del flanco causada cuando el calor del rectificado supera la temperatura de revenido del material. Existen dos variedades: quemado por revenido y quemado por re-endurecimiento.

• Quemado por revenido: Pérdida de dureza de HRC 1–5, respuesta de ataque oscura
  • Consecuencia: Desgaste acelerado, picadura
• Quemado por re-endurecimiento: Capa re-endurecida frágil, respuesta de ataque blanca brillante
  • Consecuencia: Grietas de rectificado, desprendimiento del flanco

En el taller, el ataque con nital sirve como verificación estándar de la primera pieza. La prueba de ruido Barkhausen cubre la inspección completa sin dañar las piezas. Cuatro prácticas mantienen el quemado bajo control:

• Reducir la profundidad de acabado
• Rectificar la muela a tiempo para que se mantenga afilada
• Suministrar suficiente refrigerante
• No rectificar en seco

Dónde se ubica el rectificado en la cadena de acabado

• Cepillado: Aplicado antes del tratamiento térmico (≤ HRC 45)
  • Grado alcanzable: ISO 6–7
  • Rugosidad: Ra 0.4–1.0 µm
  • Costo: Bajo
• Rectificado: Aplicado después del tratamiento térmico (HRC 58–62)
  • Grado alcanzable: ISO 4–6
  • Rugosidad: Ra 0.2–0.8 µm
  • Costo: Alto
• Lapeado: Aplicado después del tratamiento térmico, frecuentemente después del rectificado
  • Grado alcanzable: Mejora la textura superficial y el comportamiento de ruido
  • Rugosidad: Ra 0.1–0.4 µm
  • Costo: Medio

Para engranajes de producción, la ruta habitual es fresado, luego cementado y temple, luego rectificado. Donde los objetivos acústicos son estrictos o la dirección de la textura importa, se añade una pasada de lapeado después del rectificado.

Observaciones de producción

Observación 1: Mida el sobrematerial, no lo asuma. Tome 3–5 piezas por lote después del temple y registre la desviación de dirección y perfil. Establezca el sobrematerial por lado en el valor medido más grande más 0.05 mm. Una cifra general de 0.2 mm o deja distorsión atrás o pasa tiempo cortando aire.

Observación 2: Rectifique antes de lo que sugiere el instinto. Una muela roscada requiere rectificado cada 50–100 piezas. El monitoreo de emisión acústica (EA) para cronometrar el rectificado puede reducir el desecho por quemado del 2%–3% a menos del 0.5%, mientras que el uso de aceite cae alrededor del 10%.

Observación 3: La calidad de filtración se refleja en la superficie. Pasar la filtración de 20 µm a 5 µm gana aproximadamente 0.1–0.2 µm en Ra. Escatimar en filtración cuesta más de lo que ahorra.

Observación 4: Ataque las primeras piezas. Ataque con nital 2–3 piezas antes de liberar un lote. Encontrar una zona oscura en la estación de ataque es mucho más barato que encontrar picaduras después del ensamblaje.

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