Grupos de holgura DIN 3967 y cómo encaja el rectificado de engranajes

Respuesta breve: en un par de engranajes, la holgura es el ángulo que un miembro puede girar mientras su compañero permanece bloqueado; proviene del adelgazamiento del diente más la desviación de la distancia entre centros. DIN 3967 expresa la tolerancia del espesor del diente como un número seguido de una letra — los números 21–30 fijan la anchura de la zona de tolerancia, las letras a–h fijan cuánta holgura está presente, y la zona h conlleva desviación superior cero, es decir, la menor holgura, cercana a cero. Para la holgura angular, θ′ ≈ 6875.5 × jt / d, donde jt es la holgura circunferencial en mm y d es el diámetro del círculo primitivo en mm. En el taller, mantener repetible la tolerancia del espesor del diente es una tarea de rectificado: la precisión de rectificado alcanza DIN 4-5, la producción por lotes mantiene GB 4~5, y con emparejamiento selectivo o una disposición antijuego se puede llevar un mecanismo de indexación de precisión hasta el rango de los arcminutos.

Definición de la holgura y sus tres medidas

Un par de engranajes pierde movimiento en el momento en que se invierte la dirección de accionamiento. Ya se exprese ese movimiento perdido como un ángulo o como juego de flancos, es holgura. El juego cero no es una opción para un engrane en funcionamiento: la película de lubricante, el crecimiento térmico y el error de producción exigen espacio entre los flancos, y sin él los engranajes simplemente no girarán.

En la práctica de ingeniería aparecen tres cantidades:

• Holgura circunferencial jt — juego de flancos medido a lo largo del círculo primitivo, en mm.
• Holgura normal jn — juego medido a lo largo de la normal al flanco, en mm.
• Holgura angular θ — el ángulo que gira libremente un engranaje mientras el otro está fijo, en arcmin.

Más pequeño no es automáticamente mejor aquí. Los mecanismos de indexación y posicionamiento quieren mantener baja la holgura, mientras que los accionamientos de potencia necesitan una cantidad normal: debe formarse una película de aceite en los flancos, el aumento de temperatura desplaza la distancia entre centros, y un juego demasiado pequeño termina en agarrotamiento. Distinguir estas dos funciones es la decisión de diseño inicial.

Lectura del marcado DIN 3967

El sistema de ajuste (holgura) de engranajes y sus tolerancias de espesor del diente se establecen en la norma alemana DIN 3967. En el marcado va primero un número y después una letra, por ejemplo 25c.

• Número de elemento: Anchura de la zona de tolerancia del espesor del diente
  • Rango: 21–30; un número mayor significa una zona más ancha y mayor variación del espesor del diente
• Letra de elemento: Posición de la zona de tolerancia del espesor del diente, es decir, magnitud de la holgura
  • Rango: a–h; la zona a da la mayor holgura, la zona h tiene desviación superior cero y la menor holgura, cercana a cero

Elegir la zona es una decisión de diseño. Los accionamientos de potencia generales se sitúan en las zonas c/d para holgura normal. Los accionamientos de indexación de precisión y servocontrol pueden desplazarse hacia la zona h, pero el aumento de temperatura y la lubricación deben evaluarse al mismo tiempo — un diseño de holgura cero que ignore la dilatación térmica puede agarrotarse tras un breve funcionamiento.

Conversión entre holgura angular y circunferencial

Una fórmula cubre la conversión: θ′ (arcmin) ≈ 6875.5 × jt / d.

Se derivan dos consecuencias. A igual juego, un círculo primitivo mayor produce una holgura angular menor. A igual diámetro, reducir el juego a la mitad reduce a la mitad la holgura angular. Por lo tanto, los engranajes de precisión de diámetro pequeño son más sensibles al juego y necesitan tolerancias de espesor del diente más estrechas.

Rutas de proceso y su efecto sobre el espesor del diente

El espesor del diente es donde se origina la holgura, por lo que el control de la holgura comienza por mantener a raya la tolerancia del espesor del diente. La ruta de proceso decide hasta dónde se puede llevar ese control.

• Proceso Fresado/cepillado: DIN 7~8
  • Efecto sobre la consistencia del espesor del diente: Variación del espesor del diente relativamente grande; adecuado para accionamientos insensibles a la holgura
• Proceso Rectificado (lote): GB 4~5
  • Efecto sobre la consistencia del espesor del diente: Tolerancia del espesor del diente mantenida estrecha, buena consistencia de lote
• Proceso Rectificado (mejor pieza individual): Hasta DIN 4-5
  • Efecto sobre la consistencia del espesor del diente: Perfil y hélice corregidos conjuntamente; adecuado para emparejamiento de precisión

El tratamiento térmico es la segunda variable. El cementado y temple dejan los engranajes distorsionados, y cuánto depende del material, el módulo y la geometría. La secuencia habitual es dejar material para rectificar, rectificar la distorsión, luego registrar el espesor del diente y la longitud tangente base en un centro de medición de engranajes y clasificar los engranajes compañeros en grupos por el valor medido. Una verificación final de holgura en un probador de engrane precede al despacho, y el informe de inspección viaja con el envío.

Opciones estructurales antijuego

Donde la precisión de fabricación por sí sola no basta, los mecanismos de precisión con frecuencia ganan un añadido estructural.

• Método antijuego Engranaje de dos piezas (precarga por resorte): Dos discos de engranaje desfasados y precargados para eliminar la holgura en una dirección
  • Dónde encaja: Instrumentos de carga ligera, servocontrol
  • Atención a: Elimina solo una dirección; el elemento de precarga se desgasta bajo carga pesada
• Método antijuego Engranaje de espesor de diente variable (cónico): El espesor del diente se estrecha a lo largo del eje, el ajuste axial elimina la holgura
  • Dónde encaja: Mecanismos de indexación, máquinas herramienta
  • Atención a: Necesita espacio de ajuste axial
• Método antijuego Casquillo excéntrico para distancia entre centros: Reducir la distancia entre centros reduce directamente el juego
  • Dónde encaja: Carcasas con distancia entre centros ajustable
  • Atención a: Limitado por la distancia entre centros mínima
• Método antijuego Tornillo sin fin de doble paso: Los dos flancos del tornillo sin fin tienen pasos diferentes; el desplazamiento axial ajusta el juego
  • Dónde encaja: Mesas de indexación de tornillo sin fin, mesas giratorias
  • Atención a: Ajuste fácil, pero el tornillo sin fin debe ser axialmente móvil

Lo que suministra PinyiGear

Los engranajes cilíndricos rectos y helicoidales salen de PinyiGear con el módulo, el diámetro exterior y la clase de tolerancia indicados en el plano del cliente. Los engranajes cónicos siguen los grados de GB/T 11365 indicados en el plano. Los conjuntos de tornillo sin fin y rueda dentada están disponibles en las formas de diente Z1~Z6 indicadas en el plano, con ruedas de bronce funcionando contra tornillos de acero. Entre las opciones de material están 20CrMnTi cementado y templado, 42CrMo templado y revenido, y 38CrMoAl nitrurado, según lo indicado en el plano. El área de inspección cuenta con centro de medición de engranajes, CMM, durómetro y probador de engrane, por lo que el espesor del diente, la longitud tangente base y la holgura real se miden y documentan contra el plano.

• Engranajes rectos personalizados
• Engranajes helicoidales personalizados
• Engranajes cónicos
• Conjuntos de tornillo sin fin y rueda dentada
• Capacidades de fabricación de engranajes

Envíe los planos junto con las condiciones de funcionamiento — potencia, velocidad, frecuencia de inversión, temperatura de funcionamiento — y el equipo de ingeniería los procesará con KISSsoft, luego volverá con tolerancias de espesor del diente, el grupo de holgura y una ruta de proceso. Contacte con PinyiGear o vaya al sitio web de PinyiGear para enviar su requisito.

Secuencia de selección

1. Establezca primero la función: con qué frecuencia se invierte el accionamiento, la banda de temperatura que ve, la naturaleza de la carga — la respuesta decide si se especifica un accionamiento de posicionamiento o un accionamiento de potencia;
2. Traduzca eso a una tolerancia de espesor del diente DIN 3967: elija el número para la anchura de zona y la letra para el grupo de holgura;
3. Verifique la exposición a holgura cero: en la zona h, calcule la dilatación térmica y el espesor de la película de aceite en lugar de confiar en un cálculo estático;
4. Fije la ruta de producción: rectificado cuando la holgura deba ser estrecha, fresado más cepillado con ensamblaje selectivo para accionamientos ordinarios;
5. Determine qué se inspeccionará: espesor del diente y longitud tangente base medidos, holgura verificada en un probador de engrane, documentación que acompaña a la entrega;
6. Añada estructura donde la precisión por sí sola no sea suficiente: un mecanismo antijuego elegido para complementar las tolerancias de fabricación.