implementaciÓn de operaciones tecnolÓgicas, para la
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IMPLEMENTACIÓN DE OPERACIONES TECNOLÓGICAS, PARA LA GENERACIÓN
DE ENGRANAJES RECTOS, EN CENTRO DE MAQUINADO MULTIEJE CNC.
JORGE EDISSON MARTINEZ LEAL
UNIVERSIDAD SANTO TOMÁS
FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA
DIVISIÓN DE INGENIERÍAS
BOGOTÁ D.C.
2016
IMPLEMENTACIÓN DE OPERACIONES TECNOLÓGICAS, PARA LA GENERACIÓN
DE ENGRANAJES RECTOS, EN CENTRO DE MAQUINADO MULTIEJE CNC.
JORGE EDISSON MARTINEZ LEAL
Proyecto de Trabajo de Grado en la modalidad de Solución de problema de
Ingeniería para optar al título de Ingeniero Mecánico
Director
JORGE ANDRÉS GARCÍA
Codirector
CARLOS JULIO CAMACHO
UNIVERSIDAD SANTO TOMÁS
FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA
DIVISIÓN DE INGENIERÍAS
BOGOTÁ D.C.
2016
3
NOTA DE ACEPTACIÓN
___________________________________________
___________________________________________
___________________________________________
___________________________________________
___________________________________________
___________________________________________
___________________________________________ FIRMA DEL PRESIDENTE DEL JURADO
___________________________________________ FIRMA DEL JURADO
___________________________________________ FIRMA DEL JURADO
Bogotá 20-04-2016
4
DEDICATORIA: A mis padres: Ellos siempre me han apoyado en mi vida y en mi carrera desde el primer día y todos los éxitos y fracasos que tuve en el trascurso de esta misma. También que nunca perdieron la fe en mí, para poder demostrar que se puede conseguir con estudio, trabajo y perseverancia los objetivos que me plantee en mi vida. A mi familia: Ellos como parte fundamental vieron el crecimiento de joven a persona y siempre me dieron una voz de apoyo. A mis amigos: Tanto en las buenas como en las malas vieron como fue la trayectoria de mi carrera y me dieron consejo para seguir. A mis profesores: Que me enseñaron, ellos son una guía para seguir formando ingenieros capacitados para asumir los retos y a dar solución eficaz.
A mis compañeros.
En la universidad hay compañeros que te pueden colaborar, otros que te pueden ayudar y
a ellos son los que estuvieron en mis grupos de trabajo que supieron valorar mis opiniones
para poder afrontar los trabajos.
Para todos los que vieron como fue mi progreso en la carrera y me dieron consejos, se los
dedico.
5
AGRADECIMIENTOS:
A la universidad Santo Tomas que me dio la oportunidad de estudiar y aprender tanto, para
poder aplicarlo a la vida práctica.
Al ingeniero Jorge Andrés García por su dedicación, interés y paciencia en el desarrollo del
proyecto.
Al ingeniero Carlos Julio Camacho por su gran colaboración con el centro de mecanizado
para el desarrollo del proyecto.
A los amigos y compañeros como el ingeniero Yamid Reyes por desarrollar el pos
procesador de la máquina virtual, el ingeniero Jaime Marulanda por explicación de la norma
y colaborarme el día de la sustentación, al próximo ingeniero Jecser Iván Hernández por
colaborarme el día de la sustentación, al ingeniero Adolfo Osorio por la explicación de NX
y mucho compañero más.
Y a todas las personas me que colaboraron para poder desarrollar esta tesis.
6
TABLA DE CONTENIDO
Pág.
0. INTRODUCCIÓN ........................................................................................................................ 13
1. OBJETIVO.................................................................................................................................. 14
1.1 GENERAL .......................................................................................................................... 14
1.2 ESPECÍFICOS ..................................................................................................................... 14
2. MARCO TEÓRICO ...................................................................................................................... 15
2.1 ENGRANAJES CILÍNDRICOS ............................................................................................... 15
2.1.1 Engranajes rectos ..................................................................................................... 15
2.1.2 Engranajes helicoidales ............................................................................................ 16
2.2 GEOMETRÍA DE ENGRANAJES RECTOS Y HELICOIDALES ................................................... 17
2.2.1 Partes que compone un Diente: ............................................................................... 17
2.2.2 Deducción del ángulo β para el 4to eje .................................................................... 21
2.3 CINEMÁTICA ..................................................................................................................... 22
2.3.1 Engranajes rectos y helicoidales ............................................................................... 22
2.3.2 Cinemática de tallado ............................................................................................... 23
2.3.3 Ecuaciones de fresado .............................................................................................. 24
2.4 TALLADO DE ENGRANAJES RECTOS Y HELICOIDALES ....................................................... 25
2.5 MÁQUINAS PARA EL TALLADO DE ENGRANAJES .............................................................. 26
2.6 PROGRAMACIÓN CON MACROS FANUC .......................................................................... 27
2.6.1 Variables, operaciones y funciones .......................................................................... 27
2.6.2 Ciclos, contadores y saltos ........................................................................................ 28
2.6.3 Códigos G.................................................................................................................. 31
2.7 SIMULACIÓN CON MÁQUINA VIRTUAL ............................................................................ 33
2.8 MATERIALES PARA HERRAMIENTAS Y TRATAMIENTOS TÉRMICOS .................................. 34
2.8.1 Temple...................................................................................................................... 34
2.8.2 Recocido ................................................................................................................... 36
2.9 ECUACIONES..................................................................................................................... 37
2.9.1 Definición de las variables ........................................................................................ 37
7
2.9.2 Ecuaciones de engranajes cilíndricos........................................................................ 38
2.9.3 Ecuaciones de perfil de una Involuta: ....................................................................... 40
2.9.4 Ecuaciones cinemáticas ............................................................................................ 40
3. GEOMETRÍA, CINEMÁTICA Y CONDICIONES DE PROCESO PARA FABRICACIÓN ....................... 41
3.1 CARACTERÍSTICA GEOMÉTRICA ........................................................................................ 41
3.2 ANÁLISIS CINEMÁTICO ..................................................................................................... 43
3.3 SELECCIÓN DEL MATERIAL DEL LOS ENGRANAJES ............................................................ 44
3.4 ANÁLISIS CINEMÁTICO DEL CORTE ................................................................................... 45
4. PLANEACIÓN Y SIMULACIÓN DEL PROCESO DE MANUFACTURA EN EL CENTRO DE
MECANIZADO ................................................................................................................................... 46
4.1 CREACIÓN DE MACRO PARA TALLADO DE ENGRANAJES RECTOS Y HELICOIDALES .......... 48
4.2 SIMULACIÓN DE TALLADO POR MEDIO DE CENTRO DE MECANIZADO VIRTUAL. ............ 53
4.3 RESTRICCIÓN DE LA MACRO ............................................................................................. 55
5. DISEÑO DE HERRAMIENTA DE TALLADO MÓDULO 3, 4 Y 5...................................................... 56
5.1 SELECCIÓN DE MATERIAL PARA HERRAMIENTA ............................................................... 57
5.2 CÁLCULOS DE PERFIL PARA TALLADO INVOLUTA ............................................................. 58
5.3 FABRICACIÓN DE HERRAMIENTA DE TALLADO ................................................................ 61
5.4 VERIFICACIÓN DE TALLADO DE MÓDULO 3 EN DURALUMINIO ....................................... 62
5.5 CORRECCIÓN DE ÁNGULOS DE DESPRENDIMIENTO E INCIDENCIA Y CURVAS DE
INVOLUTA PARA MÓDULOS 3, 4, 5. ............................................................................................. 64
6. IMPLEMENTACIÓN DEL PROCESO PARA FABRICACIÓN DE ENGRANAJES Y VERIFICACIÓN .......... 68
6.1 MONTAJE ......................................................................................................................... 68
6.1.1 BASE PROVISIONAL DE SUJECIÓN ............................................................................. 69
6.1.2 FABRICACIÓN DE BASE PARA SUJECIÓN ................................................................... 70
6.2 DIMENSIONAMIENTO Y PREPARACIÓN DE LA MATERIA PRIMA ...................................... 71
6.3 FABRICACIÓN DE LOS ENGRANAJES ................................................................................. 74
6.4 INSPECCIÓN VISUAL ......................................................................................................... 79
6.5 METROLOGÍA ................................................................................................................... 80
7. CONCLUSIONES ........................................................................................................................ 83
8. RECOMENDACIONES ................................................................................................................ 84
BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................................................... 85
Anexos A .......................................................................................................................................... 87
8
Anexos B .......................................................................................................................................... 93
Anexos C ........................................................................................................................................ 120
Anexos D ........................................................................................................................................ 122
9
TABLA DE FIGURAS
Figura 1 Engranajes cilíndricos ................................................................................................... 15
Figura 2 Engranaje recto .............................................................................................................. 16
Figura 3 Engranaje Helicoidal ..................................................................................................... 16
Figura 4 Características de los engranajes rectos ................................................................... 17
Figura 5 Ángulo de Presión ......................................................................................................... 18
Figura 6 Número mínimo de dientes .......................................................................................... 19
Figura 7 Ángulo de hélice ............................................................................................................ 20
Figura 8 Secciones engranaje helicoidal ................................................................................... 20
Figura 9 Trasformación de ángulo .............................................................................................. 21
Figura 10 Piñón y Corona ............................................................................................................ 23
Figura 11 Interpolación de velocidades...................................................................................... 24
Figura 12 Fresa con punta de diente modular 3 ....................................................................... 25
Figura 13 Curva involuta .............................................................................................................. 26
Figura 14 Máquina Talladora de Engranajes ............................................................................ 27
Figura 15 Ciclo IF GOTO ............................................................................................................. 29
Figura 16 Simulación de Engranaje Helicoidal.......................................................................... 34
Figura 17 Correlación entre templabilidad e información de enfriamiento del acero ........... 35
Figura 18 Representación esquemática de la probeta del ensayo Jominy y curvas de
enfriamiento ................................................................................................................................... 36
Figura 19 Región del diagrama de fases hierro-carburo de hierro ......................................... 36
Figura 20 Engranaje recto ............................................................................................................ 42
Figura 21 Engranaje Helicoidal Mano derecha ......................................................................... 43
Figura 22 Máquina virtual Centro de mecanizado Finetech GTX-170 ................................... 46
Figura 23 Diagrama explicativo de Macro engranajes ............................................................. 48
Figura 24 Verificación de ángulo ................................................................................................. 54
Figura 25 Fresa de punta dentado módulo ................................................................................ 56
Figura 26 Torno Poly Gim CNC Mitsubishi ................................................................................ 56
Figura 27 Delta X y Delta Z Modular .......................................................................................... 59
Figura 28 Buscar objetivo ............................................................................................................ 59
Figura 29 Diseño de herramienta módulo 3 en CAD................................................................ 60
Figura 30 Configuración de entrada torno Poly Gim ................................................................ 61
Figura 31 Módulos 3,4 y 5 ............................................................................................................ 62
Figura 32 Tallado prueba de módulo 3 ...................................................................................... 63
Figura 33 Desbaste final de módulo 3 ........................................................................................ 63
Figura 34 Ángulos de corte .......................................................................................................... 65
Figura 35 Modificación de herramienta ...................................................................................... 65
Figura 36 Introducción de datos .................................................................................................. 68
Figura 37 Partes de sujeción ....................................................................................................... 69
Figura 38 Base provisional........................................................................................................... 69
Figura 39 Parte superior e inferior de base de sujeción .......................................................... 70
10
Figura 40 Base de sujeción ......................................................................................................... 71
Figura 41 Montaje virtual y real de un engranaje helicoidal .................................................... 71
Figura 42 Taladrado ...................................................................................................................... 72
Figura 43 Cajeado ......................................................................................................................... 72
Figura 44 Roscado con macho M8X1.25 ................................................................................... 73
Figura 45 Sujeción con la base provisional ............................................................................... 73
Figura 46 Cilindrado ...................................................................................................................... 74
Figura 47 Tallado inicial de engranaje recto .............................................................................. 75
Figura 48 Tallado engranaje recto terminando ......................................................................... 75
Figura 49 Tallado de engranaje recto finalizado ....................................................................... 76
Figura 50 Engranaje recto con escudo de la facultad .............................................................. 76
Figura 51 Tallado de engranaje helicoidal ................................................................................. 77
Figura 52 Finalizado de engranaje helicoidal ............................................................................ 77
Figura 53 Engranajes recto y helicoidal ..................................................................................... 78
Figura 54 Imperfecciones de superficie ..................................................................................... 79
Figura 55 Medida con calibrador pie de rey .............................................................................. 80
Figura 56 Toma de datos de la huella ........................................................................................ 80
Figura 57 Plano módulo 3 ............................................................................................................ 87
Figura 58 Plano módulo 4 ............................................................................................................ 88
Figura 59 Plano módulo 5 ............................................................................................................ 89
Figura 60 Plano base provisional ................................................................................................ 90
Figura 61 Plano engranaje helicoidal ......................................................................................... 91
Figura 62 Plano engranaje recto ................................................................................................. 92
Figura 63 Curva Módulo 3 .......................................................................................................... 122
Figura 64 Curva Módulo 4 .......................................................................................................... 122
Figura 65 Curva Módulo 5 .......................................................................................................... 122
Figura 66 Módulo 3 y verificación con ángulo de presión ...................................................... 123
Figura 67 Módulo 4 y verificación con ángulo presión ........................................................... 124
Figura 68 Módulo 5 y verificación con ángulo presión ........................................................... 125
11
LISTA DE TABLAS
pág.
Tabla 1 Ángulos de presión ......................................................................................................... 18
Tabla 2 Variables de macro ......................................................................................................... 28
Tabla 3 Comparaciones y saltos ................................................................................................. 30
Tabla 4 Códigos G ........................................................................................................................ 31
Tabla 5 Tabla de Nomenclatura .................................................................................................. 37
Tabla 6 Datos engranaje Recto ................................................................................................... 41
Tabla 7 Datos engranaje helicoidal mano derecha .................................................................. 42
Tabla 8 Recomendación de corona con número de dientes ................................................... 44
Tabla 9 Recomendación de Corona Con Diámetro primitivo .................................................. 44
Tabla 10 Aplicaciones de los aceros al carbón ......................................................................... 44
Tabla 11 Velocidades Compuestas ............................................................................................ 45
Tabla 12 Cálculo de diámetro ...................................................................................................... 49
Tabla 13 Operaciones matemáticas ........................................................................................... 50
Tabla 14 Solución del problema .................................................................................................. 51
Tabla 15 Acabado final ................................................................................................................. 52
Tabla 16 Composición química de duraluminio 7075 .............................................................. 57
Tabla 17 Propiedades físicas duraluminio 7075 ....................................................................... 57
Tabla 18 Propiedades tecnológicas de duraluminio 7075 ....................................................... 58
Tabla 19 Datos para generar curva ............................................................................................ 60
Tabla 20 Selección de ángulos para fresa con punta de diente modular .............................. 64
Tabla 21 Error de dientes ............................................................................................................. 66
Tabla 22 Valor modificado de módulos ...................................................................................... 66
Tabla 23 Nuevos de diámetros.................................................................................................... 67
Tabla 24 Toma de Muestras ........................................................................................................ 81
Tabla 25 Estadística descriptiva de los ángulos de hélice ...................................................... 81
Tabla 26 Comparación de medidas ............................................................................................ 82
Tabla 27 Base provisional ............................................................................................................ 93
Tabla 28 Hoja de proceso Engranaje Recto .............................................................................. 97
Tabla 29 Hoja de procesos engranaje helicoidal .................................................................... 101
Tabla 30 Hoja de Proceso módulo 3 ........................................................................................ 105
Tabla 31 Operaciones tecnológicas módulo 3 ........................................................................ 107
Tabla 32 Hoja de procesos módulo 4 ....................................................................................... 110
Tabla 33 Operaciones tecnológicas módulo 4 ........................................................................ 112
Tabla 34 Hoja de proceso módulo 5 ......................................................................................... 115
Tabla 35 Operaciones tecnológicas módulo 5 ........................................................................ 116
Tabla 36 Macro para avellanes ................................................................................................. 120
12
RESUMEN
Se muestra el proceso de manufactura de engranajes rectos y helicoidales por medio de un
centro de mecanizado CNC de cinco ejes. El código G para el tallado de los engranajes se
realizó por medio de programación paramétrica, utilizando el lenguaje de macros disponible
en el control de la máquina. La macro desarrollada contiene variables de usuario que
pueden ser modificadas para la manufactura de los engranajes con diferente número de
dientes, módulos, espesores y ángulos de hélice.
Para la simulación, verificación y refinamiento del programa paramétrico se utilizó una
máquina virtual equivalente al centro de mecanizado que se encuentra en los laboratorios
de la universidad Santo Tomás; la cual sirvió para disminuir el uso de la máquina real en la
realización de pruebas en vacío. La planificación del proceso de manufactura incluyó el
diseño y fabricación de un dispositivo de sujeción para la materia prima, así como el diseño
y fabricación de la fresa modular para el tallado de los engranajes.
En la práctica experimental se realizó la manufactura de un engranaje recto de 16 dientes
módulo 4 y un engranaje helicoidal de mano derecha con 13 dientes módulo 5, en la
aleación de aluminio 7075. Se evidenció un defecto de manufactura en el momento de
realizar la verificación dimensional de los engranajes, atribuido a un error en el diseño de la
herramienta. Se comprobó el correcto funcionamiento del programa paramétrico y su
flexibilidad al posibilitar el tallado de engranajes con diferentes características geométricas.
13
0. INTRODUCCIÓN
En la industria colombiana no se ha apropiado la tecnología de arranque de viruta CNC a
la misma velocidad con que se han desarrollado los procesos de maquinado a nivel mundial
para el desbaste de engranajes cilíndricos, por la poca importación de herramienta
especializada para el tallado o porque no tienen un conocimiento previo [1] , Se encuentra
que en la industria nacional se realizan principalmente operaciones tecnológicas de
máquinas de dos y tres ejes de movimiento como planeados, desbaste de cavidades,
refrenado, cilindrado, taladrado y roscado con herramientas convencionales. A pesar de
que están llegando al país máquinas con más de tres ejes de movimiento, como centros de
mecanizado de cuatro y cinco ejes y tornos hasta con ocho ejes de movimiento, estás
máquinas siguen siendo utilizadas como máquinas de dos y tres ejes.
Las nuevas tecnologías permiten desarrollar operaciones tecnológicas como: torneado
poligonal, tallado de roscas con interpolación helicoidal para grandes diámetros y tallado de
engranajes, entre otros. Las operaciones tecnológicas anteriormente descritas, no son
programadas usualmente con software CAM [2], puesto que muchas veces son comandos
especializados que dependen del tipo de control, requieren técnicas de programación con
macros y análisis cinemáticos de la geometría a fabricar.
El problema a abordar es el desbaste de engranajes rectos y Helicoidales en centro de
mecanizado CNC FANUC, para tener nuevas técnicas de tallado de engranajes cilíndricos.
El presente proyecto pretende explorar el tallado de engranajes rectos y helicoidales en el
centro de mecanizado de la Universidad Santo Tomas y generar nuevas operaciones
tecnológicas disponibles en las máquinas con más de tres ejes de movimiento, que no son
usuales en la industria colombiana y así contribuir con la apropiación de las nuevas
tecnologías CNC.
14
1. OBJETIVO
1.1 GENERAL
Implementar operaciones tecnológicas, para el tallado de engranajes rectos, en un centro
de mecanizado multiejes.
1.2 ESPECÍFICOS
- Definir características geométricas, cinemáticas y condiciones de proceso para la
fabricación de engranajes rectos.
- Planear y simular el proceso de manufactura de un engranaje recto en un centro de
mecanizado multiejes virtual.
- Implementar el proceso de manufactura de un engranaje recto en el centro de
mecanizado multiejes.
15
2. MARCO TEÓRICO
2.1 ENGRANAJES CILÍNDRICOS
Son los más comunes que se encuentran en la industria, normalmente están unidos a ejes
en paralelo o se mecaniza con el eje; con el fin de diseñar y fabricar reductores de velocidad,
y conseguir la disminución de velocidad y aumento del torque. En los engranajes cilíndricos
se puede encontrar los de dientes rectos, dientes helicoidales y los cilíndricos de dientes
doble helicoidal; engranaje pequeño se le conoce como piñón y el grande corona [3].
Los engranajes cilíndricos fueron los primeros en desarrollarse para la trasmisión de
potencia; los engranajes cilíndricos son los más representativos en la vida cotidiana, ya que
se pueden encontrar desde la parte micro como la relojería, hasta en la industria automotriz,
aeronáutica, mecánica, etc.
Figura 1 Engranajes cilíndricos
Fuente: Autor
2.1.1 Engranajes rectos
Son ruedas dentadas cilíndricas rectas como se muestra en la Figura 2, las cuales
componen un robusto mecanismo de trasmisión de potencia, sólo trasmite entre ejes
paralelos que estén cerca, estos suelen ser ruidosos pero sirven para transmitir torque y
velocidad [4] cargas elevadas; requieren una lubricación continua para minimizar el
rozamiento y evitar desgaste por picadura.
16
Figura 2 Engranaje recto
Fuente: Autor
2.1.2 Engranajes helicoidales
Es un engranaje cilíndrico con el diente desfasado a un ángulo, totalmente diferente a un
engranaje recto ya que este tiene el diente constante; al tener el diente desfasado y con
ángulo el recorrido de éste en longitud es mayor que el de un engranaje recto, por lo tanto,
tienden a ser más silencioso generan menos vibración que los rectos, también por tener un
contacto gradual en el diente son capases de trasmitir mayor potencia respecto a los rectos
[3].
Figura 3 Engranaje Helicoidal
Fuente: Autor
17
2.2 GEOMETRÍA DE ENGRANAJES RECTOS Y HELICOIDALES
En la Figura 4 se muestra la geometría de un engranaje recto, teniendo en cuenta: la altura
total del diente, diámetros, ancho de cara, paso, ángulo de involuta, etc.
Figura 4 Características de los engranajes rectos
Fuente: [5]
2.2.1 Partes que compone un Diente:
Número de dientes N: Este hace referencia de la cantidad de dientes que puede tener un
engranaje.
Módulo M: Referencia de diente que multiplicándolo con el número de dientes se halla el
diámetro primitivo.
Addendum a: Longitud de la parte superior que parte desde el diámetro primitivo, esta tiende
a variar si los dientes son recortados es 0.8 ver Tabla 1.
Dedemdum b: Longitud de la parte inferior que parte desde el diámetro primitivo, esta tiende
a variar si los dientes son recortados si el ángulo de presión es diferente a 20º.
Paso: Distancia que se encuentra entre la cara del engranaje y la siguiente cara.
Holgura c: Es la diferencia entre el Addendum “a” y Dedemdum b.
18
Ángulo de presión: Ángulo generado por la tangente y la razón de contacto entre los dientes
de la corona y el piñón.
Figura 5 Ángulo de Presión
Fuente: [6]
Tabla 1 Ángulos de presión
Fuente: [6]
Ancho del diente: Distancia que hay en la parte tallada del diente, se mide donde se pasa
el diámetro primitivo ver ecuación (2-1).
Altura de diente: Distancia total entre el radio exterior y el radio inferior.
19
Interferencia: Contacto de dos perfiles de dientes no conjugados [6].
Figura 6 Número mínimo de dientes
Fuente: [6]
Espesor de Engranaje o ancho de cara AC: Los autores manejan diferentes opiniones sobre
F o el espesor del engranaje. Por lo tanto, estos son algunos criterios de espesor de
engranaje:
8
𝑃< 𝐹 <
16
𝑃
(2-1)
Teniendo en cuenta que:
𝑃 = 𝑁/𝐷 (2-2)
Ángulo de hélice
Se conoce al ángulo generado en un engranaje, este sólo aplica cuando los engranajes son
helicoidales, “El ángulo de la hélice es el mismo en cada engrane, pero uno debe ser hélice
derecha y el otro hélice izquierda” [6] sólo para el caso si son paralelos, si son cruzados no
aplica .
20
Figura 7 Ángulo de hélice
Fuente: Autor
Figura 8 Secciones engranaje helicoidal
Fuente: [6]
21
2.2.2 Deducción del ángulo β para el 4to eje
La deducción del ángulo β del 4to eje es para que el ángulo de hélice Ψ se mantenga,
porque la variación del ángulo de hélice puede afectar el ancho de cara, generando que el
espesor de diente se modifique y dañando la geometría del engranaje helicoidal.
𝐶𝑢 = 𝐴𝐶 ∗ 𝑡𝑎𝑛(𝛹)
(2-3)
β = 2 ∗ asin (
𝐶𝑢
2𝑅)
(2-4)
Figura 9 Trasformación de ángulo
Fuente: Autor
22
2.3 CINEMÁTICA
Es el estudio del movimiento de los cuerpos en el espacio sin tener en cuenta que fuerzas
lo modifican o lo inician ni tampoco su peso, forma o tamaño. Los elementos como autos,
cohetes y proyectiles; Estos se pueden considerar partículas finitas. Pero para los
engranajes que son elementos que rotan en su propio eje se aplica cinemática en 2D y 3D
ya que son elementos que tienen velocidades relativas [7].
2.3.1 Engranajes rectos y helicoidales
Los engranajes son ruedas cilíndricas dentadas las cuales sirven para trasmitir potencia por
medio de un movimiento giratorio, las transmisiones con engranajes causan un cambio de
velocidad entre el engranaje de salida de la potencia y el engranaje de entrada por medio
de movimiento angular1 ver ecuación (2-33). “la cinemática plana de un cuerpo rígido. Este
estudio es importante en el diseño de engranes, levas y mecanismos utilizados en muchas
operaciones mecánicas”[7].
Relación de reducción de velocidad: Usualmente emplean engranajes para cambiar la
velocidad angular entre los ejes, en los cuales se encuentra la corona que es el engranaje
grande y un engranaje pequeño llamado piñón ver Ecuación (2-34). La corona tiene una
velocidad angular pequeña por lo tanto se ve que anda muy lento, el piñón tiene una
velocidad muy alta por lo tanto, la velocidad angular es muy rápida [5].
1 movimiento entorno a un eje fijo [7]
23
Figura 10 Piñón y Corona
Fuente:[6]
2.3.2 Cinemática de tallado
El movimiento del 4to eje que realiza el centro de mecanizado es complicado ya que acopla
el eje Y, sin embargo, para ver en movimientos lineales en los ejes X y Y se analizará por
medio de un gráfico y las siguientes ecuaciones ya que los dientes de los engranajes
helicoidales menores a 30 grados tienden a generar una curva por el desfase y por los
diámetros tan pequeños y el Ángulo Ψ .
𝑉 = 𝑉𝑐
(2-5)
𝑉𝑥 = 𝑉𝑐𝑜𝑠 Ψ
(2-6)
𝑉𝑦 = 𝑉𝑠𝑒𝑛 Ψ
(2-7)
Ѡ𝑥 =
𝑉𝑥
𝑅
(2-8)
Inicialmente se tiene la velocidad Vc que es la interpolación del centro de mecanizado ver
ecuación (2-5), esa velocidad resultante se descompone el ángulo de hélice Ψ; para
encontrar las velocidades que componen los ejes X y Y que son Vx ver ecuación (2-6) y Vy
ver ecuación (2-7). Para los engranajes helicoidales afecta el Vx ya que es la velocidad
tangencial del 4to eje.
24
Por lo tanto, se tiene el radio externo que es donde va a ser la primera pasada y el radio
interno que va a terminar la pasada, al tener la velocidad tangencial Vx y los radios. Se
puede calcular Ѡ𝑥 ver ecuación (2-8), para encontrar la velocidad angular con la cual se
interpolaría el sistema ver Figura 11.
Figura 11 Interpolación de velocidades
Fuente: Autor
2.3.3 Ecuaciones de fresado
Para calcular los avances y las revoluciones por minuto de las herramientas para el
tallado de los engranajes, se usan las siguientes ecuaciones:
𝑁𝑣 =
1000 ∗ 𝑉𝑐
𝜋 ∗ ∅
(2-9)
25
𝑉𝑓 = 𝑁𝑣𝑍 ∗ 𝑓𝑧
(2-10)
2.4 TALLADO DE ENGRANAJES RECTOS Y HELICOIDALES
En la industria se encuentra varios tipos de desbaste para tallar engranajes circulares; como
es el caso de engranajes rectos y helicoidales. Para ello se usa la fresa de disco , Fresa
con punta de diente modular y Fresa madre [8].
Figura 12 Fresa con punta de diente modular 3
Fuente: Autor
Involuta:
Curva infinita que generan por un ángulo θ inicial; el cual, por medio de los vectores R X B,
R es el radio y B es la sumatoria de una cuerda geométrica2. Se aplica después variando
el ángulo θ y B, así se va desarrollando por medio de puntos la curva [9].
2 Línea recta que conecta dos partes de una circunferencia
26
Figura 13 Curva involuta
Fuente: Autor
2.5 MÁQUINAS PARA EL TALLADO DE ENGRANAJES
En la industria a la hora de fabricar engranajes se encuentra gran variedad de formas.
Usualmente las más conocidas son fresado y cepillado.
Fresado:
“Los dientes de los engranes se pueden cortar con una fresadora de forma para adaptarse
al espacio del diente. En teoría cuando se emplea este método se necesita utilizar una fresa
diferente para cada engrane. En realidad, el cambio en espacio no es tan grande y se ha
determinado que se pueden utilizar solamente ocho fresas para cortar con precisión
razonable cualquier engrane, en el rango de 12 dientes hasta la cremallera. Por supuesto,
se requiere un juego separado de fresas para cada paso”[6].
27
Figura 14 Máquina Talladora de Engranajes
Fuente: [10]
“Diseñado para la producción de Engranaje Recto (Cilíndrico), Espiral (Helicoidal) y
Engranaje de tornillo sin fin, Ranuras, Rueda, Corona Dentada, Polea de Cadena, Rueda
de Trinquete y cualquier otra forma que puede ser fresado”[10].
2.6 PROGRAMACIÓN CON MACROS FANUC
Es una forma de generar variables que están guardadas en el control y así con ello poder
mecanizar por medio del control Fanuc, los cuales permiten que el usuario no tenga que
hacer una programación línea a línea como la que se puede generar por CAM; Esta forma
usa variables locales y dependientes las cuales se puede modificar.
Las variables son #100 a #199 estos valores se pierden si se apaga el controlador y también
se encuentran las variables #500 a #999 las cuales quedan guardadas si se apaga el
controlador, por lo tanto, permiten guardar información y modificarla según como el
programador vaya generando el código.
2.6.1 Variables, operaciones y funciones
En la Tabla 2 se encuentran las variables que maneja el controlador Fanuc, estas sirven
para aplicar en la macro como operaciones para el tallado de engranajes.
28
Tabla 2 Variables de macro
variable descripción
#5xx= #5xx VALOR FIJO
#5xx= #5xx+#5xx SUMA
#5xx= #5xx-#5xx RESTA
#5xx= #5xx*#5xx MULTIPLICACIÓN
#5xx= #5xx/#5xx DIVISIÓN
#5xx= ABS [#5xx] VALOR ABSOLUTO
#5xx= MOD [#5xx] MÓDULO: VALOR DEL RESIDUO DE UNA DIVISIÓN
#5xx= FIX [#5xx] REDONDEA A LA PARTE SUPERIOR DE UN NÚMERO
#5xx= FUP [#5xx] REDONDEA A LA INFERIOR DE UN NÚMERO
#5xx= ROUND [#5xx]
REDONDEA EL VALOR A VALOR ENTERO
#5xx= SQRT [#5xx]
RAÍZ
#5xx= LN [#5xx] LOGARITMO NATURAL
#5xx= EXP [#xx] EXPONENCIAL
#5xx= SIN [#5xx] SENO
#5xx= COS [#5xx] COSENO
#5xx= TAN [#5xx] TANGENTE
#5xx= ASIN [#5xx] ARCO SENO
#5xx= ACOS [#5xx]
ARCO COSENO
#5xx= ATAN [#5xx] ARCO TANGENTE
Fuente: [11]
2.6.2 Ciclos, contadores y saltos
Para programar en el controlador Fanuc se debe tener en cuenta un estudio previo de los
siguientes temas: cómo funciona un ciclo con IF GOTO, condicionales y una base de la
macro para el manejo de variables en el centro de mecanizado Fanuc [12].
Ciclo:
Es una sentencia que se ejecuta para que se repita n veces, normalmente se usa
condicionales para detener el ciclo, estos ayudan ahorrar tiempo y espacio a la hora de
programar varias líneas de texto.
29
Figura 15 Ciclo IF GOTO
Fuente: Autor
El ciclo más común es el IF GOTO, también se encuentra el WHILE, pero es para un
control más en específico.
Ejemplo:
N150 [IF [#502 EQ #535) GOTO N1410] Si el valor que hay cargado en el parámetro #502
es igual al valor cargado en el parámetro #535, salta a la línea N1410. Si no se cumple
esa condición, el control continúa leyendo [13].
Contadores:
Variable que va incrementando un valor, normalmente esta acoplado a un ciclo de
repetición generando acumuladores
Como hacer un contador positivo: #1xx= #1xx+#1xx positivo
Ejemplo: si el #101= 1 entonces
#101= #101+#101 =1+1=2
30
Cada vez que con el IF GOTO pase por el valor este se va incrementando
#1xx= #1xx-#1xx negativo
Ejemplo: si el #101= 1 entonces
#101= #101-101 =1-1=2
Cada vez que con el IF GOTO pase por el valor este se aumentara, pero solo aplica si
está en un ciclo.
Saltos y Comparaciones:
El centro de mecanizado con el controlador Fanuc reconoce unos comparadores y unos
saltos ver Tabla 3, los condicionales y saltos son parte importante para la creación de la
macro de tallado de engranajes.
Tabla 3 Comparaciones y saltos
GOTO Salto incondicional. N060 [GOTO N150] Saltar incondicionalmente al bloque número 150.
EQ Comparación de igualdad. N060 [IF [#500 EQ #511] GOTO N1000] Si el valor cargado en el parámetro #500 es igual al valor cargado en el parámetro #511, salta a la línea N1000
IF Es una variable que se utiliza para realizar comparaciones. Dependiendo del resultado de la comparación, el programa puede saltar al número de bloque que nosotros queramos, o, por el contrario, puede continuar su ejecución normal,
LT Comparación de menor que "<". N100 [IF [#541 LT #521] GOTO N1100. Si el valor cargado en el parámetro #541 es menor que el valor cargado en el parámetro #521, salta a la línea N1100.
GE: Mayor o igual que ">=". N200 [IF [#520 GE #501] GOTO N1005]. Si el valor cargado en el parámetro #520 es mayor o igual que el valor cargado en el parámetro #501, salta a la línea N1005.
GT Mayor que ">". N200 [IF [#500 GT #520] GOTO N500]. Si el valor cargado en el parámetro #500 es mayor que el valor cargado en el parámetro #520 salta a la línea N500
NE ¡No es igual “! =". N200 [IF [#500 NE #520] GOTO N500] Si el valor cargado en el parámetro #500 no es igual que el valor cargado en el parámetro #520 salta a la línea N500
LE Menor o igual que. "<=". N200 [IF [#500 LE #520] GOTO N500] Si el valor cargado en el parámetro #500 es menor o igual que el valor cargado en el parámetro #520 salta a la línea N500.
Fuente: [13]
31
2.6.3 Códigos G
En la Tabla 4 se debe tener en cuenta para la creación de las macros si es para
Controladores Fanuc [14].
Tabla 4 Códigos G
G Code Group Function
A B C
G00 G00 G00
1
Positioning (Rapid traverse)
G01 G01 G01 Linear interpolation (Cutting feed)
G02 G02 G02 Circular interpolation CW or helical interpolation CW
G03 G03 G03 Circular interpolation CCW or helical interpolation CCW
G04 G04 G04
0
Dwell
G07.1(G107) G07.1(G107) G07.1(G107) Cylindrical interpolation
G08 G08 G08 Advanced preview control
G10 G10 G10 Programmable data input
G11 G11 G11 Programmable data input cancel
G12.1(G112) G12.1(G112) G12.1(G112)
21
Polar coordinate interpolation mode
G13.1(G113) G13.1(G113) G13.1(G113) Polar coordinate interpolation cancel mode
G17 G17 G17
16
X Y plane selection
G18 G18 G18 Z X plane selection
G19 G19 G19 Y Z plane selection
G20 G20 G70 6
Input in inch
G21 G21 G71 Input in mm
G22 G22 G22 9
Stored stroke check function on
G23 G23 G23 Stored stroke check function off
G25 G25 G25 8
Spindle speed fluctuation detection off
G26 G26 G26 Spindle speed fluctuation detection on
G27 G27 G27
0
Reference position return check
G28 G28 G28 Return to reference position
G30 G30 G30 2nd, 3rd and 4th reference position return
G31 G31 G31 Skip function
32
Tabla 4 Códigos G (continuación)
G32 G33 G33 1
Thread cutting
G34 G34 G34 Variable—lead thread cutting
G36 G36 G36 0
Automatic tool compensation X
G37 G37 G37 Automatic tool compensation Z
G40 G40 G40
7
Tool nose radius compensation cancel
G41 G41 G41 Tool nose radius compensation left
G42 G42 G42 Tool nose radius compensation right
G50 G92 G92 0
Coordinate system setting or max. spindle speed setting
G50.3 G92.1 G92.1 Workpiece coordinate system preset
G50.2(G250) G50.2(G250) G50.2(G250) 20
Polygonal turning cancel
G51.2(G251) G51.2(G251) G51.2(G251) Polygonal turning
G52 G52 G52 0
Local coordinate system setting
G53 G53 G53 Machine coordinate system setting
G54 G54 G54
14
Workpiece coordinate system 1 selection
G55 G55 G55 Workpiece coordinate system 2 selection
G56 G56 G56 Workpiece coordinate system 3 selection
G57 G57 G57 Workpiece coordinate system 4 selection
G58 G58 G58 Workpiece coordinate system 5 selection
G59 G59 G59 Workpiece coordinate system 6 selection
G65 G65 G65 0 Macro calling
G66 G66 G66 12
Macro modal call
G67 G67 G67 Macro modal call cancel
G68 G68 G68 4
Mirror image for double turrets ON
G69 G69 G69 Mirror image for double turrets OFF
G70 G70 G72
0
Finishing cycle
G71 G71 G73 Stock removal in turning
G72 G72 G74 Stock removal in facing
G73 G73 G75 Pattern repeating
G74 G74 G76 End face peck drilling
G75 G75 G77 Outer diameter/internal diameter drilling
G76 G76 G78 Multiple threading cycle
33
Tabla 4 Códigos G (continuación)
G80 G80 G80
10
Canned cycle for drilling cancel
G83 G83 G83 Cycle for face drilling
G84 G84 G84 Cycle for face tapping
G86 G86 G86 Cycle for face boring
G87 G87 G87 Cycle for side drilling
G88 G88 G88 Cycle for side tapping
G89 G89 G89 Cycle for side boring
G90 G77 G20
1
Outer diameter/internal diameter cutting cycle
G92 G78 G21 Thread cutting cycle
G94 G79 G24 Endface turning cycle
G96 G96 G96 2
Constant surface speed control
G97 G97 G97 Constant surface speed control cancel
G98 G94 G94 5
Per minute feed
G99 G95 G95 Per revolution feed
- G90 G90 3
Absolute programming
- G91 G91 Incremental programming
- G98 G98 11
Return to initial level
- G99 G99 Return to R point level
Fuente: [15]
2.7 SIMULACIÓN CON MÁQUINA VIRTUAL
La simulación con un Pos procesador o máquina virtual es poder controlar centro multieje
por medio virtual en un computador para poder verificar trayectorias, tiempos y reducción
de costos; normalmente hay desventajas si se corre un programa o un código en el centro
de mecanizado, ya que a veces la trayectoria generada no se puede verificar, por lo tanto,
hay riesgo de colisión de la máquina.
Una ventaja que tiene la Universidad Santo Tomas es que el centro de mecanizado Finetech
GTX-170 con control Fanuc se encuentra como máquina virtual [16] ; Por lo tanto la mayoría
de estudiantes que ven materias como Procesos 2 o CAD CAM tiene la posibilidad de usar
el centro de mecanizado virtual y comprobar con antelación los programas para poder
mecanizar en el real.
34
Figura 16 Simulación de Engranaje Helicoidal
Fuente: Autor
2.8 MATERIALES PARA HERRAMIENTAS Y TRATAMIENTOS TÉRMICOS
2.8.1 Temple
Tratamiento térmico que se genera al calentar una pieza de acero aleado a una temperatura
previa y enfriarla a una velocidad uniforme por medio de un medio líquido sea agua, aceite
o aguasal, esto genera que la estructura se trasforme la micro estructura martensita; Los
factores fundamentales son la composición de la aleación, el tipo y carácter del temple y el
tamaño de la pieza o muestra[17].
35
Figura 17 Correlación entre templabilidad e información de enfriamiento del acero
Fuente: [18]
La prueba Jominy es generada para obtener las cuervas te templabilidad de los aceros ver
Figura 17 Correlación entre templabilidad e información de enfriamiento del acero, y
consiste en tomar una probeta y elevarla a una temperatura previa, después en un extremo
se le aplica un chorro de agua a temperatura de 24°C. El enfriamiento en toda la probeta
ver Figura 18 genera diferentes puntos de dureza [18].
36
Figura 18 Representación esquemática de la probeta del ensayo Jominy y curvas de enfriamiento
Fuente: [18]
2.8.2 Recocido
Tratamiento térmico que se le realiza a un material expuesto a elevada temperatura durante
un periodo de tiempo, después se enfría lentamente para eliminar tensiones, incrementar
la plasticidad, ductilidad y tenacidad ver Figura 19. Normalmente se realizan los siguientes
pasos. Calentamiento de la pieza a una temperatura prevista, impregnación térmica y
enfriamiento hasta la temperatura ambiente. El calentamiento puede variar según el
diámetro del material a trabajar [18].
Figura 19 Región del diagrama de fases hierro-carburo de hierro
Fuente: [18]
37
2.9 ECUACIONES
Las siguientes ecuaciones están relacionadas con el trabajo a realizar para cálculos o
deducciones.
2.9.1 Definición de las variables
Tabla 5 Tabla de Nomenclatura
símbolo nombre Unidades
σ Sigma [grados]
𝑑 Diámetro [mm]
D Diámetro Primitivo [mm]
𝑁 Número de dientes [#dientes]
𝑁’ Número de dientes virtual [#dientes]
𝑀 Módulo [mm/#dientes]
𝑀′ Módulo virtual [mm/#dientes]
𝑝 Paso circular [mm/#dientes]
𝑎 Addendum [mm]
𝑏 Dedemdum [mm]
𝑐 Holgura [mm]
𝐷𝑜 Diámetro externo [mm]
𝐷𝑟 Diámetro interno [mm]
𝑅𝑏 Radio base [mm]
𝐻𝑡 Altura total [mm]
𝐴𝐶 Ancho de cara [mm]
𝛹 Ángulo de hélice [grados]
ϑ Ángulo variable de involuta [grados]
𝜙 Ángulo de presión [grados]
P paso [mm]
Pn Paso normal [mm]
Pc Paso circular [mm]
Pa Paso axial [mm]
c Ancho de Diente [mm]
c’ Ancho de Diente helicoidal [mm]
e Espacio entre dientes [mm]
e’ Espacio entre dientes helicoidal [mm]
L Longitud de hélice [mm]
38
Tabla 5 Tabla de Nomenclatura (continuación)
cu cuerda [mm]
β Ángulo de transformación [grados]
V Velocidad resultante [m/s]
Vc Velocidad de corte [m/s]
Vx Velocidad en x [m/s]
Vy Velocidad en y [m/s]
Ѡx Velocidad radial del componente x [rad/seg]
ѡ Velocidad radial [rad/seg]
Nv Velocidad radial de la herramienta [RPM]
Vf Velocidad de avance de la herramienta [mm/min]
Z número de insertos [#insertos]
fz avance por inserto [mm/#insertos]
Re Relación de engranajes [adimensional]
Fuente: Autor
2.9.2 Ecuaciones de engranajes cilíndricos
Las siguientes ecuaciones sirven para gráficar en un plano los engranajes rectos y
helicoidales [5].
𝑀 =
𝑑
𝑁
(2-11)
𝐷 =
𝑀 ∗ 𝑁
cos Ψ
(2-12)
𝑎 = 𝑚 (2-13)
𝑏 = 1.25 ∗ 𝑚 (2-14)
𝑐 = 𝑏 − 𝑎
(2-15)
𝐷𝑜 = 𝐷 + 2𝑎 (2-16)
𝐷𝑟 = 𝐷 − 2 ∗ 1.25 ∗ 𝑏
(2-17)
39
𝑅𝑏 = 𝑅 cos 𝜙
(2-18)
𝐷𝑟 = 𝐷 − 2𝑏
(2-19)
𝐻𝑡 = 𝑎 + 𝑏
(2-20)
𝑃𝑛 = 𝑀 ∗ 𝜋
(2-21)
𝑒 = 𝑀 ∗ 𝑃𝑖/2
(2-22)
𝑐 = 𝑀 ∗ 𝑃𝑖/2
(2-23)
Ecuaciones tomadas de [5]
𝑀′ =𝑀
cos (ϕ)
(2-24)
𝑁′ =
𝑁
cos3 𝛹
(2-25)
𝑃𝑐 = 𝑁′ ∗ 𝜋 (2-26)
𝑃𝑎 =𝑃𝑛
𝑠𝑒𝑛(𝛹)
(2-27)
𝐿 = 𝐷 ∗ 𝜋 ∗ cot (𝛹) (2-28)
𝑒′ =𝜋
2∗ 𝑀′ (2-29)
𝑐′ =𝜋
2∗ 𝑀′ (2-30)
Las anteriores ecuaciones para engranajes helicoidales fueron tomadas de [6]
40
2.9.3 Ecuaciones de perfil de una Involuta:
𝑥 = 𝑅(𝑐𝑜𝑠 𝜗 + 𝜗. 𝑠𝑒𝑛 𝜗 ) (2-31)
𝑦 = 𝑅(𝑠𝑒𝑛 𝜗 – 𝜗. 𝑐𝑜𝑠 𝜗)
(2-32)
2.9.4 Ecuaciones cinemáticas
𝑉 = Ѡ ∗ 𝑅
(2-33)
𝑅𝑒 = 𝑁𝑝/𝑁𝑐 = 𝐷𝑝/𝐷𝑐 = 𝑅𝑝/𝑅𝑐 (2-34)
41
3. GEOMETRÍA, CINEMÁTICA Y CONDICIONES DE PROCESO PARA
FABRICACIÓN
El engranaje es un componente mecánico que sirve para trasmitir potencia entre ejes, ya
que por su estructura es preferible para trabajos pesados; por sus dimensiones y diseño es
un elemento que es complejo para fabricar.
Por lo tanto, se debe analizar aspectos de la geometría y cinemática; pero como se trata de
la fabricación, no implica examinar las partes de dinámica, análisis por fatiga, durabilidad
de superficie, coeficientes elásticos y otros factores determinantes para el diseño de
engranajes.
3.1 CARACTERÍSTICA GEOMÉTRICA
La geometría es la base por la cual se comienza el proceso de construcción de un
engranaje, por lo tanto, se crea un boceto inicial y para eso se necesita calcular las
siguientes dimensiones:
Tabla 6 Datos engranaje Recto
RECTO
SÍMBOLO GEOMETRÍA RESULTADO No de
ecuación
N NÚMERO DIENTES 16
M MÓDULO 4 (2-11)
AC ANCHO DE CARA MÍNIMO 32 (2-1)
AC ANCHO DE CARA MÁXIMO 64 (2-1)
ϕ ÁNGULO DE PRESIÓN 20
a ADDENDUM 4 (2-13)
b DEDEMDUM 5 (2-14)
c HOLGURA 1 (2-15)
Ht ALTURA TOTAL 9 (2-20)
D DIÁMETRO PRIMITIVO 64 (2-12)
Do DIÁMETRO EXTERIOR 72 (2-16)
Dr DIÁMETRO INTERIOR 54 (2-17)
Rb RADIO BASE 30.07 (2-18)
Pn PASO NORMAL 12.56 (2-21)
e ESPESOR DIENTE 6.28 (2-22)
c ESPACIO ENTRE Dientes 6.28 (2-23) Fuente: Autor
42
Figura 20 Engranaje recto
Fuente: Autor
Tabla 7 Datos engranaje helicoidal mano derecha
HELICOIDAL
SÍMBOLO GEOMETRÍA RESULTADO No de
ecuación
N NÚMERO DIENTES 13
M MÓDULO 5 (2-11)
AC ANCHO DE CARA MÍNIMO 30 (2-1)
AC ANCHO DE CARA MÁXIMO 60 (2-1)
ϕ ÁNGULO PRESIÓN 20
Ψ ÁNGULO HÉLICE 30
a ADDENDUM 5 (2-13)
b DEDEMDUM 6.25 (2-14)
c HOLGURA 1.25 (2-15)
Ht ALTURA TOTAL 11.25 (2-20)
N' NÚMERO DIENTES VIRTUAL
20.01 (2-25)
M' MÓDULO VIRTUAL 5.77 (2-24)
D DIÁMETRO PRIMITIVO 75.05 (2-12)
Do DIÁMETRO EXTERIOR 85.05 (2-16)
Dr DIÁMETRO INTERIOR 62.55 (2-17)
Rb RADIO BASE 35.26 (2-18)
43
Tabla 7 Datos engranaje helicoidal mano derecha (continuación)
Pn PASO NORMAL 15.7 (2-21)
Pc PASO CIRCULAR 18.13 (2-26)
Pa PASO AXIAL 31.41 (2-27)
e' ESPESOR DIENTE VIRTUAL 9.06 (2-29)
c' ESPACIO ENTRE VIRTUAL 9.06 (2-30)
L LONGITUD DE HÉLICE 471.23 (2-28)
Fuente: Autor
Figura 21 Engranaje Helicoidal Mano derecha
Fuente: Autor
3.2 ANÁLISIS CINEMÁTICO
En el principio de capítulo se estipula la importancia de los engranajes aplicados en la
industria, pero se debe tener en cuenta las aplicaciones en las cuales se usan los
engranajes rectos y helicoidales; la aplicación de reductores de velocidad es más común.
“Se puede obtener un valor del tren de hasta 10 a 1 con un par de engranes” [6]. Por lo tanto, la relación máxima para el engranaje recto actuando de piñón sería de 160 dientes la corona y para el engranaje helicoidal sabiendo que el tallado actuaria de piñón sería de 130 dientes aplicando la ecuación (2-34), ver Tabla 8 y Tabla 9.
44
Tabla 8 Recomendación de corona con número de dientes
N piñón [dientes]
Relación engranaje N corona [dientes] ecuación
16 5 10 80 160 (2-34)
13 5 10 65 130 (2-34)
Fuente: Autor
Tabla 9 Recomendación de Corona Con Diámetro primitivo
Dp piñón [mm] Relación engranaje Dp corona [mm] ecuación
64 5 10 320 640 (2-34)
85.1 5 10 425.5 851 (2-34)
Fuente: Autor
3.3 SELECCIÓN DEL MATERIAL DEL LOS ENGRANAJES
Normalmente el tallado de engranajes se usa materiales de aceros al carbono o con
aleaciones; los siguientes aceros son los más usados: AISI 1020, 1040, 1050, 3140, 4140,
4150, 4340 y 8650 [19], o también los que se encuentran en la Tabla 10.
Tabla 10 Aplicaciones de los aceros al carbón
Fuente: [18]
El tallado se va a utilizar una herramienta construida en el torno Poly Gim, se remienda usar
Duraluminio 7075 para evitar desgaste o fractura a la herramienta.
45
3.4 ANÁLISIS CINEMÁTICO DEL CORTE
El desarrollo de la macro se debe analizar desde muchos factores, como en el caso de la
cinemática de corte y los movimientos de los ejes, ya que en un principio se relaciona en
un movimiento que se genera en el plano Y-Z mientras que el 4to eje se encuentra estático,
pero es un movimiento es erróneo, ya que el diente al desfasarse más de los 5° no genera
el perfil constante si no un perfil diferente y no curvo como se encuentra en los engranajes
helicoidales.
En el caso de los engranajes rectos no se ve afectado ya que el ángulo de hélice es 0, la
dificultad de la geometría de los engranajes helicoidales cilíndricos es poder generar el
ángulo de hélice y que este corresponda al desplazamiento del eje 4to del centro de
mecanizado y el eje Y.
El centro de mecanizado puede interpolar con G01 movimientos entre los 5 ejes, por lo
tanto, facilita la cinemática de los movimientos de tallado ya que si se estuviera manejando
movimientos de los ejes “Y” y “4to” eje.
En la Tabla 11 se analiza la descomposición de las velocidades que genera la interpolación G01 entre el 4to eje y el eje Y cuando está tallando los engranajes rectos y helicoidales en mm/segundo y las radiales en rad/segundo ver Tabla 11.
Tabla 11 Velocidades Compuestas
Cinemática recto helicoidal unidades ecuación
velocidad de avance 152 304 mm/seg (2-5)
grados de hélice 0 30 grados
velocidad componente Y 152 263.27 mm/seg (2-6)
velocidad componente X 0 152 mm/seg (2-7)
Velocidad Ѡ primera pasada 0 3.57 rad/seg (2-8)
Velocidad Ѡ última pasada 0 4.86 rad/seg (2-8)
Fuente: Autor
46
4. PLANEACIÓN Y SIMULACIÓN DEL PROCESO DE MANUFACTURA EN EL
CENTRO DE MECANIZADO
El centro de mecanizado GTX-170 virtual como se muestra en la Figura 22 es una gran
ayuda para la persona que lo está usando permite la disminución de tiempo, visualización
de las trayectorias y uso del centro de mecanizado de GTX-170; Si no existiera esta
herramienta este proyecto se hubiese alargado más de lo presupuestado.
Figura 22 Máquina virtual Centro de mecanizado Finetech GTX-170
Fuente: Autor
Se realiza unas pruebas verificando los movimientos de la máquina virtual GTX-170 Fanuc
con unos archivos.txt, este se puede cargar en NX para simular y verificar los movimientos
Por medio de códigos G, se tiene en cuenta valores no incrementales para reconocer los
movimientos que la máquina y poder interpolar.
Después del reconocimiento se genera un programa línea a línea interpolando el 4to y 5to
eje. Verificando que el G01 pudiese interpolar con los grados de la máquina virtual, se
comienza a usar las variables de máquina #501 a #513 para introducir los siguientes
valores: número de dientes, módulo, distancia de entradas, velocidad de corte, profundidad
de corte, RPM del husillo; con las variables propuestas se inicia a las operaciones
geométricas, estas líneas conforman la geometría de los engranajes como los diámetros,
radios.
47
Luego se inicia con las operaciones matemáticas, estas variables son #100 a # 131 contiene
operaciones las cuales relacionan contadores iniciales, la posición inicial del tallado con
respecto al diámetro del material en bruto del engranaje, la trasformación de ángulo de
hélice para el ángulo del 4to eje.
Posteriormente en solución del problema se usa códigos G iniciales y las variables de
máquina mencionadas anteriormente, también usa dos ciclos anidados con dos contadores,
uno es para la profundidad de corte y el otro es para el ángulo y la rotación del engranaje
según el número de dientes; para finalizar en el acabado final solo se maneja un ciclo de
rotación para el posicionamiento del ángulo con respecto al número de dientes y la altura
del radio inferior.
48
4.1 CREACIÓN DE MACRO PARA TALLADO DE ENGRANAJES RECTOS Y
HELICOIDALES
Figura 23 Diagrama explicativo de Macro engranajes
Fuente: Autor
si
no
si
no
si
no
49
Código general de la macro O0250 y O0251
Tabla 12 Cálculo de diámetro
DESCRIPCIÓN
(CÁLCULO DE DIÁMETRO) Se introduce las variables para que la máquina reconozca los valores.
(#501=MÓDULO) El usuario digita el módulo a usar, nota: solo hay módulos 3, 4, 5. #501=3
(#502=NÚMERO DE DIENTES) El usuario digita el número de dientes del engranaje a realizar. Nota verificar que con el módulo no se pase del rango operativo
#502=30
(#503=ESPESOR DE ENGRANAJE)
El usuario tiene un rango, ver ecuación (2-1)
#503=30
(#504=VELOCIDAD HUSILLO) El usuario puede controlar las RPM del husillo
#504=3000
(#505=AVANCE DE HERRAMIENTA)
El usuario puede controlar el avance de la herramienta
#505=2000
(#506=ÁNGULO HÉLICE GRADOS
Esta parte el usuario tiene que verificar en que macro está trabando ya que hay de mano derecha O0250 o izquierda O0251 #506=30
(#507=PROFUNDIDAD CORTE HTA)
El usuario puede la profundidad de ataque de la herramienta
#507=1
(#508=DISTANCIA SEGURA EN Z)
El usuario puede controlar la primera posición de la herramienta
#508=1
(#509=MATERIAL DE ACABADO)
El usuario puede dejar un material de acabado para un desbaste final
#509=0.25
(#510=DISTANCIA DE ENTRADA)
Selección de distancia de entrada y salida para la fresa
#510=#501*1.35
(#511=DISTANCIA DE SALIDA)
#511=#501*1.35
(CÁLCULOS ENGRANAJE) La máquina calcula valores en esta sección
(#101=DIÁMETRO PRIMITIVO) Cálculo de valores de geométricos del engranaje a tallar como Diámetro primitivo, teniendo en cuenta si se va a manejar hélice
#101=#501*#502/ABS [COS [#506]]
50
Tabla 12 Cálculo de diámetro (continuación)
(#102=DIÁMETRO EXTERIOR) Cálculo de diámetro exterior con ángulo de presión a 20°. #102=#101+2*1*#501
(#103=DIÁMETRO INTERIOR) Cálculo de diámetro interior con ángulo de presión a 20°. #103=#101-2*1.25*#501
(#104=RADIO EXTERNO) División de diámetro externo.
#104=#102/2
(#105=RADIO INTERNO) División de diámetro interno.
#105=#103/2
(#106=ALTURA DE DIENTE) Cálculo de la altura de diente.
#106=#104-#105
(#107=CUERDA) Cálculo de la cuerda geométrica para la entrada, salida y espesor del engranaje; y la suma de las cuerdas para la trasformación de ángulo.
#107=#503*TAN [#506]
#130=#510*TAN [#506]
#131=#511*TAN [#506]
#132=#107+#130+#131
(#108=OMEGA) Trasformación de ángulo para el cuarto eje.
#108=2*ASIN [#132/ [2*#104]]
Fuente: Autor
Tabla 13 Operaciones matemáticas
LÍNEA DE MACRO DESCRIPCIÓN
(OPERACIONES MATEMÁTICAS)
#109=#503+#511 Cálculo de la entrada de herramienta en Y.
#110=#508+#104 Primera aproximación .
#112=360/#502 División del engranaje por el número de dientes.
#113=0 Contador inicial .
#114=#105+#509-0.00001 Aproximación del radio interno.
#115=0 Contador inicial de ángulo .
#116=#108 Igualdad de ángulo omega trasformado .
#117=0 Contador inicial de rotación por diente .
#118=#106 Igualdad de la altura del diente.
#119=[#106MOD#507] Residuo de la altura de diente con respecto a la profundidad de corte .
#120=#104-#119+#509 Variable de primera entrada en Z .
#121=#104+2 Distancia de salida de engranaje para que no choque con el material en bruto en Z .
#122=#503+#511 Cálculo de salida de la herramienta en Y.
#123=#508+#104+20 Cálculo de altura previa .
Fuente: Autor
51
Tabla 14 Solución del problema
LÍNEA DE MACRO DESCRIPCIÓN
(SOLUCIÓN DEL PROBLEMA)
G59 G80 G40 G17 G90 Bloque inicial con posición de pieza selección de plano en x-z.
G91 G28 Z0.0 Posición inicia de máquina con incrementales.
T01 M06 Llamada de herramienta .
G00 G90 X0 Y0 S#504 M03 Posicionamiento rápido y encendido de husillo ..
G00 A0 B90 Y#510 Pre posicionamiento de la herramienta .
G43 Z#123 H01 Altura previa de la herramienta.
G00 Z#110 F#505 M08 Avance de la herramienta a un radio inicial.
N100 G01 Código G de Interpolación.
Z#120 Radio menos el residuo para desbaste previo.
Y-#109 A#116 Interpolación del 4to eje con el eje Y posición final para la macro O251 A-#.
Z#121 Radio inicial más 2mm para evitar choque.
A#115 Regreso en a posición inicial del 4to eje para la macro O251 A-#.
Y#510 Regreso a posición inicial en Y.
#120=#120-#507 Contador de altura.
N110 IF[#120GT#114]GOTO100
Condicional de altura y ciclo de alturas.
#104=#104 Reinicio de variable inicial.
#105=#105 Reinicio de variable inicial.
#120=#104-#119+#509 Reinicio de radio menos residuo.
#115=#115 Reinicio de variable inicial.
#116=#115+#108 Contador de ángulo trasformado.
N120 GOTO125
N125 #117=#117+#112 Contador para el cambio de ángulo y el número de dientes.
Z#104 A#117 Interpolación para el cambio de la posición del diente para la macro O251 A-#.
#115=#117 Cambio de variable inicial para el primer ciclo de rotación.
#116=#117+#108 Contador para la rotación del 4to eje.
N130 IF[#115LT359.9999]GOTO100
Condicional para finalizar la rotación final del 4to eje.
#115=0 Reinicio de la variable.
#116=0 Reinicio de la variable.
#117=0 Reinicio de la variable.
N140 GOTO170
N170 A0 Devolución de 4to eje .
52
Tabla 14 Solución del problema (continuación)
G00 G28 Z0 DEVOLUCIÓN A POSICIÓN INICIAL DE MÁQUINA
A0 B0 Retorno de los ejes A y B.
X0 Y0 Retorno de los ejes X y Y .
Fuente: Autor
Tabla 15 Acabado final
LÍNEA DE MACRO DESCRIPCIÓN
(ACABADO FINAL)
G59 G80 G40 G17 G90 Bloque inicial con posición de pieza selección de plano en x-z.
G91 G28 Z0.0 Posición inicia de máquina con incrementales.
T01 M06 Llamada de herramienta.
G00 G90 X0 Y0 S#504 M03 Posicionamiento rápido y encendido de husillo.
G00 A0 B90 Y#510 Pre posicionamiento de la herramienta.
G43 Z#123 H01 Altura previa de la herramienta.
G00 Z#110 F#505 M08 Avance de la herramienta a un radio inicial.
N180 G01 Código G de Interpolación.
Z#105 Radio menos el residuo para desbaste previo.
Y-#109 A#116 Interpolación del 4to eje con el eje Y posición final para la macro O251 A-#.
Z#121 Radio inicial más 2mm para evitar choque.
A#115 Regreso en a posición inicial del 4to eje para la macro O251 A-#.
Y#510 Regreso a posición inicial en Y.
N190 #117=#117+#112 Contador para el cambio de ángulo y el número de dientes.
Z#105 A#117 Interpolación para el cambio de la posición del diente para la macro O251 A-#.
#115=#117 Cambio de variable inicial para el primer ciclo de rotación.
#116=#117+#108 Contador para la rotación del 4to eje.
N200 IF[#115LT719.99999]GOTO180
Condicional para finalizar la rotación final del 4to eje.
N210 GOTO220
N220 G91 G00 G28 Z0 Devolución a posición inicial de máquina.
A0 B0 Retorno de los ejes A y B.
X0 Y0 Retorno de los ejes X y Y.
G90 Referencia posicional.
M5 Quitar refrigerante.
M30 Cerrar programa.
Fuente: Autor
53
4.2 SIMULACIÓN DE TALLADO POR MEDIO DE CENTRO DE MECANIZADO
VIRTUAL.
La simulación de el tallado de engranajes recto y helicoidales se tuvo en cuenta primero
realizar unas pruebas, estas pruebas eran para el reconocimiento de los ejes de la máquina
virtual en total se realizó 5 documentos .txt verificando interpolaciones con el 4to eje, como
se podía manejar los códigos G para aplicar en los bloques.
En la segunda parte que fueron las macros se realizó 41 documentos .txt con el desarrollo
continuo de la macro:
Las macros 1.0 tiene los primeros pasos de aplicación de variables #5xx y #1xx para valores
de usuario, como no se estaba usando el G54 -G59 de posición de material, se estaba
posicionando con el 0 de máquina no con el de pieza.
Las macros 2.0 ya tiene en cuenta ciclos IF And GOTO para la rotación del 4to eje, pero
solo para engranajes rectos y el número de dientes, no se está manejando valores de
aproximación y solo para desbaste en general.
Las macros 3.0 ya empieza a manejar profundidades de corte y ángulos de hélice con
contadores en el 4to eje y trayectorias, pero no se tiene en cuenta la corrección del diámetro
con respecto a un valor de hélice y la función MOD para deducir el módulo de la división
para la primera pasada.
Las macros 4.0 ya tiene corregido la posición 0 de pieza G59, también ya tiene en cuenta
la corrección del diámetro con valores de hélice para el 4to eje y la función MOD para el
desbaste de la primera pasada de material. La versión 4.5 es la primera que se escribe en
el centro de mecanizado, pero genera errores en las pruebas de vacío.
Las macros 5.0 se revisa los errores que se generan en vacío y se corrigen se tiene en
cuenta valores de entrada y salida de la herramienta y la trasformación del ángulo de hélice
para que el 4to eje, también tiene corrección en la trayectoria para el tallado de engranajes
helicoidales.
Para la comprobación del ángulo se talla virtualmente un engranaje en el centro de
mecanizado virtual y después se guarda como un archivo ipw; cuando se abre el archivo se
genera un engranaje en la suite de NX con las mismas especificaciones del que se
mecaniza, para posicionarlo encima del que se talló y poder verificar que el ángulo de la
macro sea aproximado al ángulo del engranaje generado ver Figura 24.
54
Figura 24 Verificación de ángulo
Fuente: Autor
La macro 5.6.1 es una de las macros finales que se escribió en el centro de mecanizado
para el tallado de engranajes, con esta macro se talló los engranajes, el recto de módulo 4
y 16 dientes, el engranaje helicoidal de 13 dientes módulo 5 y de mano derecha. Se detectó
problemas con el acabado final y que el centro de mecanizado no calcula valores con
resultados negativos.
Por lo tanto, se debe manejar dos tipos de macros la 5.6.1 que es para tallado de engranajes
rectos y helicoidales de mano derecha y la 5.6.2 que es para el tallado de engranes rectos
y helicoidales de mano izquierda; la versión 5.6.2 esta modificada en la trayectoria para que
el cuarto eje rote en forma negativa.
En macros se alcanzó a desarrollar las versiones 5.7, 5.7,1, 5.8 y 5.9 pero fueron
descartadas por tener problemas con el centro de mecanizado virtual.
55
4.3 RESTRICCIÓN DE LA MACRO
La forma base para el tallado de engranajes rectos y helicoidales debe tener en cuenta un
diámetro exterior, para eso se deduce con la ecuación (2-16) con ello se puede dar forma
en el CAD.
Después de calcular el diámetro exterior, se calcula el ancho del engranaje con la ecuación
(2-1), para los engranajes helicoidales tiene unas restricciones por la macro, por lo tanto, la
macro adapta un ángulo de hélice inicial de 0° a 30° pero si se extiende máximo tiene un
permitido de 60° ya que en adelante tanto el centro de mecanizado como los cálculos van
a pasar un rango de β que maneja la macro que no reconoce valores mayores o iguales a
180° porque se asemeja a una cuerda geométrica3
Casos los cuales puede pasar β mayor o igual a 180° ver Figura 9.
- Ángulo Ψ grande, espesor medio y pocos dientes.
- Ángulo Ψ pequeño, espesor grande y pocos dientes.
3 Una cuerda de una curva es un segmento recto, cuyos extremos son dos puntos de la curva
56
5. DISEÑO DE HERRAMIENTA DE TALLADO MÓDULO 3, 4 Y 5
La fresa con punta de diente modular es una herramienta que facilita el tallado de
engranajes, ya que al no ser un disco tiene mayor grado de libertad para tallar engranajes
helicoidales menores a 30 dientes. En Colombia las grandes ferreterías que se encuentran
en Bogotá como herratec y ferretería JRC no se encuentra este tipo de herramienta que no
ha llegado a Colombia, solo disco de módulo 3 grado 1.
Otra opción es comprar la fresa de punta dentado módulo para desbaste y terminación en
la fábrica Schneider Helber. Esta se encuentra en Buenos Aires Argentina y sólo de módulo
8 a 60 como se encuentra en la Figura 25.
Figura 25 Fresa de punta dentado módulo
Fuente: [20]
Como es una herramienta difícil de conseguir se decide el diseño y construcción para
módulos 3, 4 y 5; con 20° de presión en el torno Poly Gim CNC Mitsubishi ver Figura 26.
Figura 26 Torno Poly Gim CNC Mitsubishi
Fuente: Autor
57
5.1 SELECCIÓN DE MATERIAL PARA HERRAMIENTA
Usualmente el tallado, fresado y taladrado de materiales requiere que el material de la
herramienta que soporte impactos, altas temperaturas, no deformaciones, alta resistencia
a la abrasión y dureza superficial para minimizar el desgaste y fractura de esta misma.
Como en principio no se van a construir engranajes en acero u otro material con
características similares, las especificaciones van a ser menores para trabajar con
duraluminio 7075.
Tabla 16 Composición química de duraluminio 7075
Fuente: [21]
Tabla 17 Propiedades físicas duraluminio 7075
Fuente: [21]
58
Tabla 18 Propiedades tecnológicas de duraluminio 7075
Fuente: [21]
5.2 CÁLCULOS DE PERFIL PARA TALLADO INVOLUTA
Se aplica la Ecuación en X (5-1) y Ecuación en Y (5-2) en Excel, estas funciones
paramétricas generan una curva la cual se gráfica y crea un perfil de involuta con los
primeros 55 grados. Después se desarrolla para cada módulo su correspondiente curva y
así poder establecer los módulos que se van a diseñar.
Primero se cambia la variable Y por Z y formar un delta X y Z ver Figura 27, que sirven para
hacer una diferencia de altura y espesor que contiene cada módulo. también se usa una
constante multiplicadora en X y en Z para para redimensionar la gráfica según la altura del
diente y el espesor.
59
Figura 27 Delta X y Delta Z Modular
Fuente: Autor
Los datos se obtienen teniendo en cuenta el desarrollo de tres engranajes con su respectivo
módulo, número de dientes y grados de presión en la suite de NX. En Excel ya se encuentra
formulado los valores de los módulos según las ecuaciones (5-1) y (5-2).
Figura 28 Buscar objetivo
Fuente: Autor
Aplicando buscar objetivo como lo indica la Figura 28 en Excel, El libro itera los valores de
delta X y delta Z para aproximar los valores que se encuentra en la Tabla 19, al cambiar los
valores delta cambia los valores multiplicador KX y KZ para que la curva pueda modificar la
gráfica que se había desarrollado antes. Los valores Ds y pin son para posicionar la gráfica
y manejar un diámetro inicial en la gráfica.
60
Tabla 19 Datos para generar curva
módulo delta x delta z Multiplicador KX
Multiplicador KZ
Diámetro inicial de Hta (Ds)
Posición inicial (pin)
3 4.6 6.75 0.632170457 1.642640438 1.6 1.897
4 6.2 9 0.639041875 1.642640438 2.1 2.556
5 7.8 11.25 0.643164725 1.642640438 2.6 3.216
Fuente: Autor
Para crear una función:
𝑥 = (−𝐾𝑥 ∗ 𝑟(𝑐𝑜𝑠 𝜗 − 𝜗. 𝑠𝑒𝑛 𝜗 ) + 𝐷𝑠 + 𝑝𝑖𝑛)
(5-1)
𝑧 = 𝐾𝑧 ∗ 𝑟(𝑠𝑒𝑛 𝜗 + 𝜗. 𝑐𝑜𝑠 𝜗) ∗ (−1) (5-2)
Después de aplicar buscar objetivo se generaron las gráficas Figura 63, Figura 64, Figura 65 , cada gráfica contiene la posición modificada que se encuentran en Anexos D. Al poder generar las gráficas y teniendo las interpolaciones se puede seguir con el desarrollo de las operaciones tecnologías ver Tabla 31, Tabla 33 y Tabla 35 que se encuentra en los anexos.
Figura 29 Diseño de herramienta módulo 3 en CAD
Fuente: Autor
61
En la Figura 29 los módulos se diseñan con 4 dientes de corte y sin tener en cuenta la
Tabla 20, los valores de ángulos de desprendimiento y de incidencia para el tallado se
aproxima para los materiales de latón, bronce, fundición y baquelita.
5.3 FABRICACIÓN DE HERRAMIENTA DE TALLADO
Los módulos son generados aplicando las ecuaciones (5-1) y (5-2) en Excel, esto forma
una parte del código .txt, para desarrollar la curva de involuta se debe interpolar en varias
secciones, creando 50 líneas conectadas con el código G G01; como el código es tan
extenso para pasarlo a mano se decide usar una conexión PC-torno Poly Gim por medio
de un puerto paralelo.
Se emplea el programa Cimco 5.0 como interfaz para enviar los códigos generados línea a
línea, la Figura 30 contiene las variables que permite la interconexión por medio del puerto
paralelo de torno Poly Gim y el control Mitsubishi.
Figura 30 Configuración de entrada torno Poly Gim
Fuente: Autor
El material a mecanizar es un acero SAE 4140 calibrado ¾ in y el procedimiento se puede
verificar en las hojas de procesos Tabla 30, Tabla 32 y Tabla 34 que se encuentra en
Anexos B.
62
Figura 31 Módulos 3,4 y 5
Fuente: Autor
Las herramientas se les realiza un temple y un revenido para alcanzar una dureza entre 56-
60 HRC ver Figura 18 y Figura 19 , los ángulos de ataque de la herramienta quedaron 0
grados de ángulo ver Figura 29.
5.4 VERIFICACIÓN DE TALLADO DE MÓDULO 3 EN DURALUMINIO
Se genera un fresado, para verificar como está quintando el material y como es la viruta
que se genera y el acabado de las paredes del diente del engranaje, para eso se usa un
trozo de material de duraluminio 7075 con diámetro de 50mm, y que se generó un programa
el cual se desplaza en una trayectoria recta ver Figura 32.
63
Figura 32 Tallado prueba de módulo 3
Fuente: Autor
Primero se realiza un corte a 0.5mm, para reconocer si la herramienta no sufre por el
contacto y el tipo de viruta que deja, después se profundiza en el corte para ver si deja
residuos en los filos de la herramienta y como deja el acabado de las paredes como se
puede ver en la Figura 33.
Figura 33 Desbaste final de módulo 3
Fuente: Autor
64
La herramienta módulo 3 es apta para el corte de duraluminio, aunque el ángulo sea para
cobre o latón, no deja residuos en la herramienta, pero las paredes de corte con el acabado
una es irregular y la otra pared termina con un buen acabado.
5.5 CORRECCIÓN DE ÁNGULOS DE DESPRENDIMIENTO E INCIDENCIA Y
CURVAS DE INVOLUTA PARA MÓDULOS 3, 4, 5.
Después de verificar el tallado de los engranajes y de la prueba con el duraluminio, se
encontraron problemas de dimensión en los módulos y las curvas, también se vio un
problema con el ataque de la herramienta ya que esta no cumplía los valores de la Tabla
20 ; por lo tanto, se decide en corregir las dimensiones y las curvas.
Lo primero a realizar en la corrección de los ángulos de desprendimiento e incidencia de
las fresas con punta de diente modular, con el fin que queden para tallado de duraluminio;
en la prueba de la verificación del tallado se observa que el material tallado deja viruta
cuando la herramienta está tallando en una de las paredes del duraluminio.
Tabla 20 Selección de ángulos para fresa con punta de diente modular
Fuente: [22]
65
Figura 34 Ángulos de corte
Fuente: Autor
En la Tabla 20 se selecciona un ángulo de desprendimiento de 15 grados para modificar la
herramienta de módulo en el boceto Figura 35, teniendo en cuenta el Figura 34. Con la
modificación se genera que la herramienta tenga 3 filos de corte para que sea más robusta
por la modificación de la distancia con respecto al centro de la herramienta.
Figura 35 Modificación de herramienta
Fuente: Autor
66
El segundo paso fue verificar la distancia que estaba en el módulo realizado con el cálculo
de espacio entre dientes la ecuación (2-23) y la que se generó en la función en una altura
de el Dedemdum.
Tabla 21 Error de dientes
Modulo calculado medido error
3 4.712 4.097 13.4%
4 6.283 5.408 13.4%
5 7.853 6.724 13.4%
Fuente: Autor
Al tener esos errores se genera una nueva proyección de la función paramétrica de
involuta en Excel, ya se tiene en cuenta el valor del ángulo de presión. Para la gráfica solo
se tiene en cuenta las ecuaciones (5-3) y (5-5).
𝑥 = (𝐾𝑥 ∗ 𝑟(𝑐𝑜𝑠 𝜗 + 𝜗. 𝑠𝑒𝑛 𝜗 ) + 𝑝𝑖𝑛
(5-3)
𝑧 = 𝐾𝑧 ∗ 𝑟(𝑠𝑒𝑛 𝜗 − 𝜗. 𝑐𝑜𝑠 𝜗) + 𝑝𝑖𝑛 (5-4)
𝑧′ = 𝑧 +
𝑥 ∗ 𝑠𝑒𝑛(𝜙)
4
(5-5)
Al final se generan 3 gráficas con valores aproximados del Dedemdum y la mitad del
espesor del diente con un ángulo de presión de 20° ver Anexos D. La Tabla 22 están los
valores modificados de los módulos, para que se utilicen a un futuro las herramientas con
valores hallados con el error de las distancias.
Tabla 22 Valor modificado de módulos
Fuente: Autor
3
coordenada X Z
mult 4.13385246 1
pin -12.4015574 1.5
20
delta 6.75 2.156
delta mod 6.75 2.733
13.4%
2.60
MODULO
ÁNGULO DE PRESION
modificado
ERROR
4
coordenada X Z
mult 4.13385246 1
pin -16.5354098 2
20
delta 9 2.874
delta mod 9 3.644
13.4%
3.47
MODULO
ÁNGULO DE PRESION
modificado
ERROR
5
coordenada X Z
mult 4.13385246 1
pin -20.6692623 2.5
20
delta 11.25 3.593
delta mod 11.25 4.555
13.4%
4.33
MODULO
ÁNGULO DE PRESION
modificado
ERROR
67
También se genera nuevos cálculos que posibles valores se hubiesen podido tomar para
tallar los engranajes con los módulos calculados y con los modificados ver Tabla 23 Nuevos
de diámetros; se debe tener en cuenta que el de 30 dientes nunca se realizó solo los de 16
y 13 dientes.
Tabla 23 Nuevos de diámetros
Diámetro Do Dr H
Modulo calc mod calc mod calc mod calc mod
4 64 55.08544 72 62 54 46.5 9 7.7464
5 75.05 64.25702 85.1 72.8 62.6 53.6 11.25 9.6314
Fuente: Autor
68
6. IMPLEMENTACIÓN DEL PROCESO PARA FABRICACIÓN DE ENGRANAJES Y
VERIFICACIÓN
El centro de mecanizado Finetech GTX-170 con control Fanuc es una máquina multiejes
que es capaz de manejar 4+1 ejes, esta capacidad es aplicada para la generación de
engranajes rectos y helicoidales.
Figura 36 Introducción de datos
Fuente: Autor
6.1 MONTAJE
En la industria el montaje de los engranajes se genera primero taladrando en la materia
prima, después se pasa un eje el cual tiene una chaveta, lengüeta o tornillo torneador para
evitar el movimiento en los ejes y por último se cilindra el material.
La sujeción que se va a diseñar tiene en cuenta las siguientes recomendaciones:
- Poder tallar el escudo de la facultad.
- El engranaje sea recto o helicoidal debe tener una caja de sujeción para restringir
los ejes X, Y, y Z, pero también como no se puede hacer un agujero pasante debe
tener una rosca al final para que el tornillo se pueda sujetar.
- La base también debe ser fácil de sujetar al 4to eje con las mordazas.
69
Figura 37 Partes de sujeción
Fuente: Autor
6.1.1 BASE PROVISIONAL DE SUJECIÓN
El boceto inicial teniendo en cuenta lo anterior se hace de 2 in de diámetro como base inicial
con una altura de 80 mm y una caja de 5 mm de altura; también se hace un agujero de 8.5
mm de diámetro por la parte superior y uno inferior de 22 mm de diámetro con una
profundidad de 57 mm ver Figura 38.
Figura 38 Base provisional
Fuente: Autor
70
El cajeado debe tener un ajuste H7/g7 para que no quede juego entre el material en bruto
y la base provisional, ya que a la hora de mecanizar los engranajes la fuerza de corte del
centro de mecanizado puede desajustar el material; la altura de la base debe estar separado
de la copa para evitar colisiones que puedan afectar el centro de mecanizado.
6.1.2 FABRICACIÓN DE BASE PARA SUJECIÓN
Para el diseño de la base y teniendo en cuenta las recomendaciones anteriores, se realiza
una base con acero SAE 1020 sin tratar para no modificar las medidas de cajeado, se
verifica las velocidades de corte y se realiza dos montajes, uno para la cara superior que
contiene el cajeado y otro para el agujero de 8.5mm pasante avellan de 1 mm en el cajeado
y 1 mm en el borde circular ver Figura 39.
Figura 39 Parte superior e inferior de base de sujeción
Fuente: Autor
El avellan en el cajeado es para cuando se realiza el montaje con el engranaje y que no se
vea afectado con el radio que deja la herramienta MEC 12 con insertos. Y para finalizar la
cara inferior que contiene el agujero de 22 mm con 57 mm de profundidad con un avellan
de 1 mm en la parte circular para poder introducir un tornillo con cabeza de avellan.
Las operaciones que se hicieron para la fabricación de se pueden encontrar en la hoja de
procesos Tabla 27 con las velocidades de corte y de avance.
71
Figura 40 Base de sujeción
Fuente: Autor
6.2 DIMENSIONAMIENTO Y PREPARACIÓN DE LA MATERIA PRIMA
El material en bruto debe tener un rango, que debe ser entre 2 a 3 veces el ancho de la base; no se puede generar un engranaje muy grande por la fuerza de corte que genera el centro de mecanizado. También porque el material a usar tiene un diámetro de 90 mm con partes inconsistentes y un espesor de 25 a 26 mm ver Figura 41.
Figura 41 Montaje virtual y real de un engranaje helicoidal
Fuente: Autor
Teniendo en cuenta que se tiene los bocetos base, los planos y los CAM; lo primero es
sujetar el material base a la copa con las mordazas internas para hacer un planeado a una
72
de las caras del material en bruto, después se le realiza un taladrado con una broca de 6.8
mm ver Figura 42, a continuación, se realiza un cajeado con una herramienta escariadora
de punta plana para duraluminio ver Figura 43, después con un macho M8x1.25 se pueda
hacer un roscado.
Figura 42 Taladrado
Fuente: Autor
Figura 43 Cajeado
Fuente: Autor
La siguiente operación es de avellanado, esta operación es para la parte interna del cajeado
para que la base provisional no tenga dificultad de introducirse y generar un buen ajuste
con el material en bruto del engranaje.
73
Figura 44 Roscado con macho M8X1.25
Fuente: Autor
Ya teniendo la parte inferior del engranaje se procede a la sujeción de la base provisional
Figura 45 en la copa, pero antes se debe cambiar la sujeción del agarre mordazas externas
para obtener una mayor fijación, la instalación de la base provisional es fácil de realizar ya
que ella encaja muy fácil en la copa.
Figura 45 Sujeción con la base provisional
Fuente: Autor
74
El tornillo a usar para el encaje es un tornillo cabeza Allen de M8x1.25X40, este genera una
buena sujeción sin necesidad de usar arandelas, a continuación, se procede con las
operaciones faltantes que son un planeado para la cara y un cilindrado del diámetro exterior
a trabajar como se encuentra en la Figura 46; la preparación en bruto funciona tanto para
engranajes rectos como helicoidales cilíndricos.
Figura 46 Cilindrado
Fuente: Autor
El material queda listo para el proceso de tallado con la fresa con punta de diente modular.
Al final se deja el avellanado del engranaje, pero este procedimiento se debe hacer antes;
para el avellanado se realiza una macro especial que es la O0252 está la pueden encontrar
en anexos.
6.3 FABRICACIÓN DE LOS ENGRANAJES
El tallado de los engranajes recto y helicoidal se puede realizar ya teniendo la materia prima,
lo primero es ir a la macro O0250 u O0251 que se encuentra en la memoria interna del
controlador Fanuc ver Tabla 12 Cálculo de diámetro, ella les va a pedir según el número de
dientes y el módulo a usar para modificar la geometría del tallado. También le pedirá al
usuario el avance y el rpm para poder tallar; Otras opciones son la profundidad de corte,
material de acabado, entrada y salida de la fresa con punta de diente modular.
75
El primer paso es el tallado a 1mm de profundidad por cada pasada para cada diente, en
las primeras pasadas no se escucha la herramienta, pero se encuentra en las últimas
profundidades se siente la vibración del fresado ver Figura 47.
Figura 47 Tallado inicial de engranaje recto
Fuente: Autor
Figura 48 Tallado engranaje recto terminando
Fuente: Autor
76
El primer mecanizado ver Figura 49 dura aproximadamente 30 minutos sin tener en cuenta
la duración de posicionamiento de la base ni el tallado del logo de la facultad.
Figura 49 Tallado de engranaje recto finalizado
Fuente: Autor
No se le realizó un acabado con otra herramienta y desde la macro se deja con acabado
final con valor de 0 y se usa la altura total para el desbaste del diente, el espesor del módulo
es independiente al valor del módulo que se tiene.
Figura 50 Engranaje recto con escudo de la facultad
Fuente: Autor
77
Para el tallado del engranaje helicoidal se encuentra otras opciones como ángulo de hélice
para el fresado, se debe tener en cuenta que, si es de mano derecha usar la macro O0250,
o si es de mano izquierda usar O0251 ya que el centro de mecanizado indetermina en los
cálculos de la memoria valores negativos de ángulos.
Figura 51 Tallado de engranaje helicoidal
Fuente: Autor
Para el tallado del engranaje helicoidal ver Figura 51 se tiene en cuenta que es de mano
derecha y que maneja 30 grados de hélice, por lo tanto, se usa macro O0250 que se
encuentra en el centro de mecanizado.
Figura 52 Finalizado de engranaje helicoidal
Fuente: Autor
78
El tallado del escudo de la facultad de ingeniería mecánica sé que puede verificar en la
Figura 53 fue realizado por el ingeniero Carlos Julio Camacho, El escudo fue generado por
CAM. Se debe tener en cuenta en las hojas de proceso no se tiene en cuenta el último
procedimiento.
Figura 53 Engranajes recto y helicoidal
Fuente: Autor
79
6.4 INSPECCIÓN VISUAL
Ya teniendo los engranajes tallados y finalizados se les realiza una inspección visual, esta
inspección es para verificar como trabaja la herramienta módulo 4 y módulo 5; Como el
ángulo de la Tabla 20 es de 0° eso genera que la fresa con punta de diente modular no sea
la adecuada para el aluminio si no para otros materiales. la superficie del diente tiene
imperfecciones en la parte derecha de la cara de todos los dientes ver Figura 54.
Figura 54 Imperfecciones de superficie
Fuente: Autor
80
6.5 METROLOGÍA
En la verificación de las medidas de los engranajes se usa un calibrador pie de rey como se nota en la Figura 55 . Se encontró que la altura H de los engranajes no concuerda según la estipulada por el Addendum y el Dedemdum, ya que los diámetros y el ancho de cara tienen una diferencia mínima, también que el espesor el diente quedo más ancho que el espacio que hay entre ellos.
Figura 55 Medida con calibrador pie de rey
Fuente: Autor
La hélice se toma una muestra los dientes ver Tabla 24 del engranaje helicoidal mano
derecha por medio de la huella, la cual se escanea y por medio de NX se mide el ángulo
que se genera, los cuales están en un rango de 60° como se ve en la Figura 56 por lo tanto
hay que transformarlos para que se parezca al ángulo de hélice .
Figura 56 Toma de datos de la huella
Fuente: Autor
81
Tabla 24 Toma de Muestras
muestra ángulo [grados] ángulo de hélice [grados]
1 60,2268 29,7732
2 62,6211 27,3789
3 59,8165 30,1835
4 58,5125 31,4875
5 59,2719 30,7281
6 60,6701 29,3299 Fuente: Autor
Luego de ser seleccionado aleatoriamente las mediciones indican que en promedio el
ángulo engranaje helicoidal es 29,8135°, las seis muestras recogidas difieren de esta
medida aproximadamente 1,4°, esto bajo un error típico de 0,57.
Tabla 25 Estadística descriptiva de los ángulos de hélice
Media 29,81351667
Error típico 0,575570423
Mediana 29,97835
Desviación estándar 1,409853848
Varianza de la muestra 1,987687874
Rango 4,1086
Mínimo 27,3789
Máximo 31,4875
Suma 178,8811
Cuenta 6
Nivel de confianza (98,0%) 1,936754184 Fuente: Autor
Así mismo, el valor mínimo de los ángulos fue de 27,37 y el valor máximo de 31,48, bajo
un nivel de confianza del 98%.
.
82
Tabla 26 Comparación de medidas
símbolo recto helicoidal
unidades calculado medido calculado medido
do 72 71.5 85.05 84.5 mm
dr 54 54 62.55 62 mm
e 6.28 6.5 9.6 10.2 mm
c 6.28 5 9.6 7 mm
e' 0 0 7.85 8.8 mm
c' 0 0 7.85 6 mm
h 9 9 11.25 11 mm
Ψ 0 0 30 29.81 grados
AC 22 21.5 22 21 mm
Fuente: Autor
En las medidas finales que se ven en la Tabla 26 hay una gran diferencia en el espacio
entre dientes “c” y el espesor de dientes “e” por no tener en cuenta que la fresa con punta
de diente modular no tiene en cuenta el ángulo de presión de 20°, por lo tanto, se genera
una corrección de la involuta en capítulo 5 sub índice 5.
83
7. CONCLUSIONES
La programación con macros permite generar códigos G paramétricos, que posibilitan la
obtención de múltiples partes con rasgos geométricos similares, pero de diferentes
dimensiones, evitando la generación de varios programas.
La ventaja de la macro desarrollada es su gran flexibilidad, ya que, modificando variables
como el número de dientes, el módulo, el ángulo de hélice y el ancho de cara; se puede
obtener engranajes tanto rectos como helicoidales de diferentes diámetros.
La programación de la macro fue verificada por medio de una máquina virtual implementada
en el software NX, homologa al centro de mecanizado Finetech GTX 170 de la universidad
Santo Tomás. El proceso de simulación y verificación integrada permitió calibrar el
programa paramétrico, simular las trayectorias de la herramienta, comprobar la validez del
dispositivo de montaje y verificar la ausencia de colisiones. El anterior procedimiento virtual
disminuyo considerablemente el uso de la maquina real.
Para el tallado de los engranajes se fabricaron fresas con punta de diente modular de
módulos 3, 4 y 5. El perfil de la involuta es una función compleja, por lo que no es fácil de
obtener en un torno convencional, motivo por el cual se utilizó un torno tipo suizo de control
numérico, los filos de la herramienta se obtuvieron por medio del proceso de fresado
indexando el husillo del torno.
En la Universidad Santo Tomás ya es posible tallar engranajes rectos y helicoidales por
medio del centro de mecanizado Finetech GTX 170, ya que este contiene la macro
desarrollada y las herramientas adecuadas. Con el fin de que las personas puedan fabricar
engranajes para sus proyectos y también como base de otros trabajos de grado que se
realicen a futuro.
84
8. RECOMENDACIONES
El posicionamiento de pieza para las operaciones de tallado con la macro y para el avellan
del engranaje están situadas en G59. Para no estar modificando cada vez que se varié el
espesor del material de bruto para el tallado de engranajes.
Se programa una macro para el avellan, esta evita el uso de CAM y que sea acorde al
espesor del engranaje y el diámetro externo.
La máquina virtual no reconoce la posición en grados del 4to eje cuando se gira más de
360° si no asimila la posición más cercana a 0 grados.
El control Fanuc indetermina valores negativos en los grados para la hélice por lo tanto se
realiza otra macro para engranajes de mano izquierda.
Se realiza los módulos según la función de involuta, pero no quedaron como se esperaban,
por lo tanto, se genera otra función de involuta teniendo en cuenta la variable de ángulo de
presión a 20°.
Se recomienda fabricar los módulos con materiales como el acero O1 para tallar materiales
más resistentes y aplicar los respectivos ángulos para fresar los dientes con diferentes
materiales si es necesario.
85
BIBLIOGRAFÍA
[1] M. C. Rojas, “Piñones ‘Diente por diente y vuelta por vuelta,’” Met. Actual, vol. 9, pp.
44–50, 2008.
[2] P. Zelinski, “Hobbing on a Turning Center,” Modern Machine Shop, 2009. [Online]. Available: http://www.mmsonline.com/articles/hobbing-on-a-turning-center.
[3] C. Vasquez, “http://trabajocp2012.weebly.com/catalina-vasquez.html,” Trabajo de Investigación, 2012. [Online]. Available: http://trabajocp2012.weebly.com/catalina-vasquez.html.
[4] R. L. Norton, DISEÑO DE MÁQUINAS Un enfoque integrado, Cuarta edi. Pearson Education, 2005.
[5] R. Mott, “Diseño de Elementos de Máquinas-Mott.pdf.” Pearson Education, mexico, pp. 309, 311–314, 2006.
[6] J. Shigley, R. G. Budynas, and J. K. Nisbett, “Diseño en ingeniería mecánica de shigley,” pp. 660–665,672–673, 676–678, 2008.
[7] R. C. Hibbeler, INGENIERIA MECANICA - DINAMICA, vol. 1. 2010.
[8] G. Castro, “Alesadoras, fresadoras, divisores,” pp. 120–150, 2012.
[9] J. M. Rico Martinez, “Análisis Diferencial de la Curva Involuta de un Círculo.,” pp. 1–6, 2015.
[10] Maneklal Global Exports, “Máquina Talladora de Engranajes / Fresadora de Engranajes / Fresa Madre Generadora de Engranajes,” Manek, 2003. [Online]. Available: http://www.maneklalexports.com/Espanol/McTools/GearHobbing.htm.
[11] P. Smid, Fanuc CNC Custom Macros: Programming Resources for Fanuc Custom Macro B Users. New York: Industrial Press, 2005.
[12] J. Andrés, G. Barbosa, J. Manuel, and A. Osorio, “Simulación de Arranque de Viruta en Máquinas Multieje CNC,” pp. 48–53, 2013.
[13] Victor, “Saltos y comparaciones,” Programacion cnc iso, 2010. [Online]. Available:
http://programacioncnciso.blogspot.com.co/2010/02/saltos-y-comparaciones.html.
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http://www.helmancnc.com/g-code.
[16] Y. G. Reyes Flores, “DESARROLLO DE PROCEDIMIENTO PARA LA GENERACIÓN, SIMULACIÓN Y VERIFICACIÓN DE MAQUINADO EN CENTRO DE MECANIZADO CNC MULTIEJES,” vol. 5, no. 11, pp. 179–184, 2013.
[17] P. P. D. Askeland, Ciencia e ingenieria de los materiales. 2005.
[18] D. William and J. Callister, Introducción a la Ciencia e Ingeniería de los Materiales. 1995.
[19] A. P. Garcia, Engranajes Rectos 2005 Reducido. .
86
[20] Schneider-helber, “FRESAS - CREADORES,” FRESAS - CREADORES, Buenos Aires Argentina, pp. 2–6, 2010.
[21] DELMETAL metales no ferrosos, “Aluminio 7075,” no. C, p. 1, 2015.
[22] G. F. MICHELETTI, TECNOLOGÍA MECÁNICA Mecanizado Por Arranque de Viruta.pdf. 1980.
87
Anexos A Figura 57 Plano módulo 3
Fuente: Autor
88
Figura 58 Plano módulo 4
Fuente: Autor
89
Figura 59 Plano módulo 5
Fuente: Autor
90
Figura 60 Plano base provisional
Fuente: Autor
91
Figura 61 Plano engranaje helicoidal
Fuente: Autor
92
Figura 62 Plano engranaje recto
Fuente: Autor
93
Anexos B Tabla 27 Base provisional
Fase Ope Designacion Croquis Herramienta Fz(mm) Vf (mm/min) N° RPM V (m/min) Ap(mm)
1.1 Pieza con medidas en
Bruto
1.2 Planeado inicial G54
Herramienta N°3:
PLANEADO PALBIT 050A-
09945-04-20-U022040
INCERTO SEKT 13T3 AGSN
X155 NCM325
0.08 0.30558 954.92 70 1
1.3 Centro Punto en G54Herramienta N°2 Centro
Punto de 8 mm0.0199 39.8 1000 70 0.5
1.4 Taladrado en G54Herramienta N°7 Broca
8.5mm0.05 74.9 749 70 3
1.5 Cajeado en G54
Herramienta N°13: Fresa
Kyocera KYOCERA MEC16-
S12-11 INCERTO 070302ER-JT
0.0502 160 1592 70 1
1.6 Acabado de base G54 Herramienta N°18 EPP 1/4 0.01995 360 4511 70 0.5
1.7 Avellan interno en G54 Herramienta N°1 Nine 9 0.02 118.24 2956 70 0.5
1.8 Avellan externo en G54 Herramienta N°1 Nine 9 0.05 680 6800 70 1
2.1 Pieza con medidas en
Bruto
2.2 Planeado en G54
Herramienta N°3:
PLANEADO PALBIT 050A-
09945-04-20-U022040
INCERTO SEKT 13T3 AGSN
X155 NCM325
0.08 0.30558 954.92 70 1
2.2 taladrado en G54Herramienta N°4 Broca con
incertos 22mm0.038181 168 2200 70 7
2.3 Avellan externo en G54 Herramienta N°1 Nine 9 0.05 680 6800 70 1
2.4Desmontaje y metrologia
de la Pieza Final
OBSERVACIONES
acabado de broca 22 mm regular
Maquina: Centro de mecanizado multiejes Finetech
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MONTAJE DE LA PIEZA EN BRUTO PARA MECANIZAR
MONTAJE DE LA PIEZA EN BRUTO PARA MECANIZAR EN BASE PROVISIONAL
verificar el taladrado con broca de 22mm
Jorge E Martinez leal
Material en
bruto(mm):
Ø100x50.8(mm)
HOJA DE PROCESO Material: acero 1020
Universidad Santo TomásIMPLEMENTACIÓN DE OPERACIONES TECNOLÓGICAS, PARA LA GENERACIÓN DE
ENGRANAJES RECTOS, EN CENTRO DE MAQUINADO MULTIEJE CNC.
Fecha: 26/01/2016
Facultad de Ingeniería Mecánica
Base temporal
94
Tabla 27 Base provisional (continuación)
Fase Ope Designacion Croquis Herramienta Fz(mm) Vf (mm/min) N° RPM V (m/min) Ap(mm)
1.1 Pieza con medidas en
Bruto
1.2 Planeado inicial G54
Herramienta N°3:
PLANEADO PALBIT 050A-
09945-04-20-U022040
INCERTO SEKT 13T3 AGSN
X155 NCM325
0.08 0.30558 954.92 70 1
1.3 Centro Punto en G54Herramienta N°2 Centro
Punto de 8 mm0.0199 39.8 1000 70 0.5
1.4 Taladrado en G54Herramienta N°7 Broca
8.5mm0.05 74.9 749 70 3
1.5 Cajeado en G54
Herramienta N°13: Fresa
Kyocera KYOCERA MEC16-
S12-11 INCERTO 070302ER-JT
0.0502 160 1592 70 1
1.6 Acabado de base G54 Herramienta N°18 EPP 1/4 0.01995 360 4511 70 0.5
1.7 Avellan interno en G54 Herramienta N°1 Nine 9 0.02 118.24 2956 70 0.5
1.8 Avellan externo en G54 Herramienta N°1 Nine 9 0.05 680 6800 70 1
2.1 Pieza con medidas en
Bruto
2.2 Planeado en G54
Herramienta N°3:
PLANEADO PALBIT 050A-
09945-04-20-U022040
INCERTO SEKT 13T3 AGSN
X155 NCM325
0.08 0.30558 954.92 70 1
2.2 taladrado en G54Herramienta N°4 Broca con
incertos 22mm0.038181 168 2200 70 7
2.3 Avellan externo en G54 Herramienta N°1 Nine 9 0.05 680 6800 70 1
2.4Desmontaje y metrologia
de la Pieza Final
OBSERVACIONES
acabado de broca 22 mm regular
Maquina: Centro de mecanizado multiejes Finetech
C
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MONTAJE DE LA PIEZA EN BRUTO PARA MECANIZAR
MONTAJE DE LA PIEZA EN BRUTO PARA MECANIZAR EN BASE PROVISIONAL
verificar el taladrado con broca de 22mm
Jorge E Martinez leal
Material en
bruto(mm):
Ø100x50.8(mm)
HOJA DE PROCESO Material: acero 1020
Universidad Santo TomásIMPLEMENTACIÓN DE OPERACIONES TECNOLÓGICAS, PARA LA GENERACIÓN DE
ENGRANAJES RECTOS, EN CENTRO DE MAQUINADO MULTIEJE CNC.
Fecha: 26/01/2016
Facultad de Ingeniería Mecánica
Base temporal
95
Tabla 27 Base provisional (continuación)
Fase Ope Designacion Croquis Herramienta Fz(mm) Vf (mm/min) N° RPM V (m/min) Ap(mm)
1.1 Pieza con medidas en
Bruto
1.2 Planeado inicial G54
Herramienta N°3:
PLANEADO PALBIT 050A-
09945-04-20-U022040
INCERTO SEKT 13T3 AGSN
X155 NCM325
0.08 0.30558 954.92 70 1
1.3 Centro Punto en G54Herramienta N°2 Centro
Punto de 8 mm0.0199 39.8 1000 70 0.5
1.4 Taladrado en G54Herramienta N°7 Broca
8.5mm0.05 74.9 749 70 3
1.5 Cajeado en G54
Herramienta N°13: Fresa
Kyocera KYOCERA MEC16-
S12-11 INCERTO 070302ER-JT
0.0502 160 1592 70 1
1.6 Acabado de base G54 Herramienta N°18 EPP 1/4 0.01995 360 4511 70 0.5
1.7 Avellan interno en G54 Herramienta N°1 Nine 9 0.02 118.24 2956 70 0.5
1.8 Avellan externo en G54 Herramienta N°1 Nine 9 0.05 680 6800 70 1
2.1 Pieza con medidas en
Bruto
2.2 Planeado en G54
Herramienta N°3:
PLANEADO PALBIT 050A-
09945-04-20-U022040
INCERTO SEKT 13T3 AGSN
X155 NCM325
0.08 0.30558 954.92 70 1
2.3 taladrado en G54Herramienta N°4 Broca con
incertos 22mm0.038181 168 2200 70 7
2.4 Avellan externo en G54 Herramienta N°1 Nine 9 0.05 680 6800 70 1
2.5Desmontaje y metrologia
de la Pieza Final
Jorge E Martinez leal
Material en
bruto(mm):
Ø100x50.8(mm)
HOJA DE PROCESO Material: acero 1020
Universidad Santo TomásIMPLEMENTACIÓN DE OPERACIONES TECNOLÓGICAS, PARA LA GENERACIÓN DE
ENGRANAJES RECTOS, EN CENTRO DE MAQUINADO MULTIEJE CNC.
Fecha: 26/01/2016
Facultad de Ingeniería Mecánica
OBSERVACIONES
acabado de broca 22 mm regular
Maquina: Centro de mecanizado multiejes Finetech
C
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MONTAJE DE LA PIEZA EN BRUTO PARA MECANIZAR
MONTAJE DE LA PIEZA EN BRUTO PARA MECANIZAR EN BASE PROVISIONAL
verificar el taladrado con broca de 22mm
Base temporal
96
Tabla 27 Base provisional (continuación)
Fuente: Autor
Fase Ope Designacion Croquis Herramienta Fz(mm) Vf (mm/min) N° RPM V (m/min) Ap(mm)
1.1 Pieza con medidas en
Bruto
1.2 Planeado inicial G54
Herramienta N°3:
PLANEADO PALBIT 050A-
09945-04-20-U022040
INCERTO SEKT 13T3 AGSN
X155 NCM325
0.08 0.30558 954.92 70 1
1.3 Centro Punto en G54Herramienta N°2 Centro
Punto de 8 mm0.0199 39.8 1000 70 0.5
1.4 Taladrado en G54Herramienta N°7 Broca
8.5mm0.05 74.9 749 70 3
1.5 Cajeado en G54
Herramienta N°13: Fresa
Kyocera KYOCERA MEC16-
S12-11 INCERTO 070302ER-JT
0.0502 160 1592 70 1
1.6 Acabado de base G54 Herramienta N°18 EPP 1/4 0.01995 360 4511 70 0.5
1.7 Avellan interno en G54 Herramienta N°1 Nine 9 0.02 118.24 2956 70 0.5
1.8 Avellan externo en G54 Herramienta N°1 Nine 9 0.05 680 6800 70 1
2.1 Pieza con medidas en
Bruto
2.2 Planeado en G54
Herramienta N°3:
PLANEADO PALBIT 050A-
09945-04-20-U022040
INCERTO SEKT 13T3 AGSN
X155 NCM325
0.08 0.30558 954.92 70 1
2.3 taladrado en G54Herramienta N°4 Broca con
incertos 22mm0.038181 168 2200 70 7
2.4 Avellan externo en G54 Herramienta N°1 Nine 9 0.05 680 6800 70 1
2.5Desmontaje y metrologia
de la Pieza Final
OBSERVACIONES
acabado de broca 22 mm regular
Maquina: Centro de mecanizado multiejes Finetech
C
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MONTAJE DE LA PIEZA EN BRUTO PARA MECANIZAR
MONTAJE DE LA PIEZA EN BRUTO PARA MECANIZAR EN BASE PROVISIONAL
verificar el taladrado con broca de 22mm
Jorge E Martinez leal
Material en
bruto(mm):
Ø100x50.8(mm)
HOJA DE PROCESO Material: acero 1020
Universidad Santo TomásIMPLEMENTACIÓN DE OPERACIONES TECNOLÓGICAS, PARA LA GENERACIÓN DE
ENGRANAJES RECTOS, EN CENTRO DE MAQUINADO MULTIEJE CNC.
Fecha: 26/01/2016
Facultad de Ingeniería Mecánica
Base temporal
97
Tabla 28 Hoja de proceso Engranaje Recto
Fase Operación Designacion Croquis Herramienta Fz(mm) Vf (mm/min) N° RPM V (m/min) Ap(mm)
1.1 Pieza con medidas en
Bruto
1.2 Planeado inicial G54
Herramienta N°3:
PLANEADO PALBIT 050A-
09945-04-20-U022040
INCERTO SEKT 13T3 AGSN
X155 NCM325
0.08 0.30558 954.92 150 1
1.3 Centro PuntoHerramienta N°2 Centro
Punto de 8 mm0.0199 39.8 1000 150 0.5
1.4 Taladrado en G54Herramienta N°10 Broca
6.8mm0.025 99.45 1989 150 2
1.5 Cajeado en G54Herramienta N°12 X
Power0.002 240.6 6015 150 2
1.6 Roscado en G54Herramienta N°14 Macho
8X1.251.25 250 200 150 1
1.7 Avellan interno en G54 Herramienta N°1 Nine 9 0.0375 600 8000 150 1
2.1 Pieza con medidas en
Bruto
2.2 Planeado en G54
Herramienta N°3:
PLANEADO PALBIT 050A-
09945-04-20-U022040
INCERTO SEKT 13T3 AGSN
X155 NCM325
0.2 0.79557 3978.87 150 1
2.3 Cilindrado en G54
Herramienta N°13: Fresa
Kyocera KYOCERA MEC16-
S12-11 INCERTO
070302ER-JT
0.033 400 4000 150 2
2.4Tallado de engranaje
recto en G59
Herramienta N°9 Modulo
40.04 152 954 150 1
2.5avellan interno y externo
en G59Herramienta N°1 Nine 9 0.0375 600 8000 150 2
2.6Desmontaje y metrologia
de la Pieza Final
Jorge E Martinez leal
Material en
bruto(mm): Diametro
de 90X25(mm)
HOJA DE PROCESO
Material:
Duraluminio 7075
Universidad Santo TomásIMPLEMENTACIÓN DE OPERACIONES TECNOLÓGICAS, PARA LA GENERACIÓN DE
ENGRANAJES RECTOS, EN CENTRO DE MAQUINADO MULTIEJE CNC.
Fecha: 27/01/2016
Facultad de Ingeniería Mecánica
OBSERVACIONES
verificacion de tallado de engranaje recto , verificando medidas de cara y altura de dientes;
cara de los diente anteriores con superficie irregular.
Maquina: Centro de mecanizado multiejes Finetech
C
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MONTAJE DE LA PIEZA EN BRUTO PARA MECANIZAR
MONTAJE DE LA PIEZA EN BRUTO PARA MECANIZAR EN BASE PROVISIONAL
verificar el espesor del diente
tallado de engranaje recto
98
Tabla 28 Hoja de proceso Engranaje Recto (continuación)
Fase Operación Designacion Croquis Herramienta Fz(mm) Vf (mm/min) N° RPM V (m/min) Ap(mm)
1.1 Pieza con medidas en
Bruto
1.2 Planeado inicial G54
Herramienta N°3:
PLANEADO PALBIT 050A-
09945-04-20-U022040
INCERTO SEKT 13T3 AGSN
X155 NCM325
0.08 0.30558 954.92 150 1
1.3 Centro PuntoHerramienta N°2 Centro
Punto de 8 mm0.0199 39.8 1000 150 0.5
1.4 Taladrado en G54Herramienta N°10 Broca
6.8mm0.025 99.45 1989 150 2
1.5 Cajeado en G54Herramienta N°12 X
Power0.002 240.6 6015 150 2
1.6 Roscado en G54Herramienta N°14 Macho
8X1.251.25 250 200 150 1
1.7 Avellan interno en G54 Herramienta N°1 Nine 9 0.0375 600 8000 150 1
2.1 Pieza con medidas en
Bruto
2.2 Planeado en G54
Herramienta N°3:
PLANEADO PALBIT 050A-
09945-04-20-U022040
INCERTO SEKT 13T3 AGSN
X155 NCM325
0.2 0.79557 3978.87 150 1
2.3 Cilindrado en G54
Herramienta N°13: Fresa
Kyocera KYOCERA MEC16-
S12-11 INCERTO
070302ER-JT
0.033 400 4000 150 2
2.4Tallado de engranaje
recto en G59
Herramienta N°9 Modulo
40.04 152 954 150 1
2.5avellan interno y externo
en G59Herramienta N°1 Nine 9 0.0375 600 8000 150 2
2.6Desmontaje y metrologia
de la Pieza Final
Jorge E Martinez leal
Material en
bruto(mm): Diametro
de 90X25(mm)
HOJA DE PROCESO
Material:
Duraluminio 7075
Universidad Santo TomásIMPLEMENTACIÓN DE OPERACIONES TECNOLÓGICAS, PARA LA GENERACIÓN DE
ENGRANAJES RECTOS, EN CENTRO DE MAQUINADO MULTIEJE CNC.
Fecha: 27/01/2016
Facultad de Ingeniería Mecánica
OBSERVACIONES
verificacion de tallado de engranaje recto , verificando medidas de cara y altura de dientes;
cara de los diente anteriores con superficie irregular.
Maquina: Centro de mecanizado multiejes Finetech
C
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MONTAJE DE LA PIEZA EN BRUTO PARA MECANIZAR
MONTAJE DE LA PIEZA EN BRUTO PARA MECANIZAR EN BASE PROVISIONAL
verificar el espesor del diente
tallado de engranaje recto
99
Tabla 28 Hoja de proceso Engranaje Recto (continuación)
Fase Operación Designacion Croquis Herramienta Fz(mm) Vf (mm/min) N° RPM V (m/min) Ap(mm)
1.1 Pieza con medidas en
Bruto
1.2 Planeado inicial G54
Herramienta N°3:
PLANEADO PALBIT 050A-
09945-04-20-U022040
INCERTO SEKT 13T3 AGSN
X155 NCM325
0.08 0.30558 954.92 150 1
1.3 Centro PuntoHerramienta N°2 Centro
Punto de 8 mm0.0199 39.8 1000 150 0.5
1.4 Taladrado en G54Herramienta N°10 Broca
6.8mm0.025 99.45 1989 150 2
1.5 Cajeado en G54Herramienta N°12 X
Power0.002 240.6 6015 150 2
1.6 Roscado en G54Herramienta N°14 Macho
8X1.251.25 250 200 150 1
1.7 Avellan interno en G54 Herramienta N°1 Nine 9 0.0375 600 8000 150 1
2.1 Pieza con medidas en
Bruto
2.2 Planeado en G54
Herramienta N°3:
PLANEADO PALBIT 050A-
09945-04-20-U022040
INCERTO SEKT 13T3 AGSN
X155 NCM325
0.2 0.79557 3978.87 150 1
2.3 Cilindrado en G54
Herramienta N°13: Fresa
Kyocera KYOCERA MEC16-
S12-11 INCERTO
070302ER-JT
0.033 400 4000 150 2
2.4Tallado de engranaje
recto en G59
Herramienta N°9 Modulo
40.04 152 954 150 1
2.5avellan interno y externo
en G59Herramienta N°1 Nine 9 0.0375 600 8000 150 2
2.6Desmontaje y metrologia
de la Pieza Final
Jorge E Martinez leal
Material en
bruto(mm): Diametro
de 90X25(mm)
HOJA DE PROCESO
Material:
Duraluminio 7075
Universidad Santo TomásIMPLEMENTACIÓN DE OPERACIONES TECNOLÓGICAS, PARA LA GENERACIÓN DE
ENGRANAJES RECTOS, EN CENTRO DE MAQUINADO MULTIEJE CNC.
Fecha: 27/01/2016
Facultad de Ingeniería Mecánica
OBSERVACIONES
verificacion de tallado de engranaje recto , verificando medidas de cara y altura de dientes;
cara de los diente anteriores con superficie irregular.
Maquina: Centro de mecanizado multiejes Finetech
C
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MONTAJE DE LA PIEZA EN BRUTO PARA MECANIZAR
MONTAJE DE LA PIEZA EN BRUTO PARA MECANIZAR EN BASE PROVISIONAL
verificar el espesor del diente
tallado de engranaje recto
100
Tabla 28 Hoja de proceso Engranaje Recto (continuación)
Fuente: Autor
Fase Operación Designacion Croquis Herramienta Fz(mm) Vf (mm/min) N° RPM V (m/min) Ap(mm)
1.1 Pieza con medidas en
Bruto
1.2 Planeado inicial G54
Herramienta N°3:
PLANEADO PALBIT 050A-
09945-04-20-U022040
INCERTO SEKT 13T3 AGSN
X155 NCM325
0.08 0.30558 954.92 150 1
1.3 Centro PuntoHerramienta N°2 Centro
Punto de 8 mm0.0199 39.8 1000 150 0.5
1.4 Taladrado en G54Herramienta N°10 Broca
6.8mm0.025 99.45 1989 150 2
1.5 Cajeado en G54Herramienta N°12 X
Power0.002 240.6 6015 150 2
1.6 Roscado en G54Herramienta N°14 Macho
8X1.251.25 250 200 150 1
1.7 Avellan interno en G54 Herramienta N°1 Nine 9 0.0375 600 8000 150 1
2.1 Pieza con medidas en
Bruto
2.2 Planeado en G54
Herramienta N°3:
PLANEADO PALBIT 050A-
09945-04-20-U022040
INCERTO SEKT 13T3 AGSN
X155 NCM325
0.2 0.79557 3978.87 150 1
2.3 Cilindrado en G54
Herramienta N°13: Fresa
Kyocera KYOCERA MEC16-
S12-11 INCERTO
070302ER-JT
0.033 400 4000 150 2
2.4Tallado de engranaje
recto en G59
Herramienta N°9 Modulo
40.04 152 954 150 1
2.5avellan interno y externo
en G59Herramienta N°1 Nine 9 0.0375 600 8000 150 2
2.6Desmontaje y metrologia
de la Pieza Final
Jorge E Martinez leal
Material en
bruto(mm): Diametro
de 90X25(mm)
HOJA DE PROCESO
Material:
Duraluminio 7075
Universidad Santo TomásIMPLEMENTACIÓN DE OPERACIONES TECNOLÓGICAS, PARA LA GENERACIÓN DE
ENGRANAJES RECTOS, EN CENTRO DE MAQUINADO MULTIEJE CNC.
Fecha: 27/01/2016
Facultad de Ingeniería Mecánica
OBSERVACIONES
verificacion de tallado de engranaje recto , verificando medidas de cara y altura de dientes;
cara de los diente anteriores con superficie irregular.
Maquina: Centro de mecanizado multiejes Finetech
C
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MONTAJE DE LA PIEZA EN BRUTO PARA MECANIZAR
MONTAJE DE LA PIEZA EN BRUTO PARA MECANIZAR EN BASE PROVISIONAL
verificar el espesor del diente
tallado de engranaje recto
101
Tabla 29 Hoja de procesos engranaje helicoidal
Fase Ope Designacion Croquis Herramienta Fz(mm) Vf (mm/min) N° RPM V (m/min) Ap(mm)
1.1 Pieza con medidas en
Bruto
1.2 Planeado inicial G54
Herramienta N°3:
PLANEADO PALBIT 050A-
09945-04-20-U022040
INCERTO SEKT 13T3 AGSN
X155 NCM325
0.08 0.30558 954.92 150 1
1.3 Centro PuntoHerramienta N°2 Centro
Punto de 8 mm0.0199 39.8 1000 150 0.5
1.4 Taladrado en G54Herramienta N°10 Broca
6.8mm0.025 99.45 1989 150 2
1.5 Cajeado en G54 Herramienta N°12 X Power 0.002 240.6 6015 150 2
1.6 Roscado en G54Herramienta N°14 Macho
8X1.251.25 250 200 150 1
1.7 Avellan interno en G54 Herramienta N°1 Nine 9 0.0375 600 8000 150 1
2.1 Pieza con medidas en
Bruto
2.2 Planeado en G54
Herramienta N°3:
PLANEADO PALBIT 050A-
09945-04-20-U022040
INCERTO SEKT 13T3 AGSN
X155 NCM325
0.2 0.79557 3978.87 150 1
2.3 Cilindrado en G54
Herramienta N°13: Fresa
Kyocera KYOCERA MEC16-
S12-11 INCERTO 070302ER-JT
0.033 400 4000 150 2
2.4Tallado de engranaje recto
en G59Herramienta N°9 Modulo 5 0.04 304 1900 150 1
2.5avellan interno y externo
en G59Herramienta N°1 Nine 9 0.0375 600 8000 150 2
2.6Desmontaje y metrologia
de la Pieza Final
Jorge E Martinez leal
Material en
bruto(mm): Diametro
de 90X25(mm)
HOJA DE PROCESO
Material:
Duraluminio 7075
Universidad Santo TomásIMPLEMENTACIÓN DE OPERACIONES TECNOLÓGICAS, PARA LA GENERACIÓN DE
ENGRANAJES RECTOS, EN CENTRO DE MAQUINADO MULTIEJE CNC.
Fecha: 27/01/2016
Facultad de Ingeniería Mecánica
OBSERVACIONES
verificacion de tallado de engranaje recto , verificando medidas de cara y altura de dientes; cara
de los diente anteriores con superficie irregular.
Maquina: Centro de mecanizado multiejes Finetech
C
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MONTAJE DE LA PIEZA EN BRUTO PARA MECANIZAR
MONTAJE DE LA PIEZA EN BRUTO PARA MECANIZAR EN BASE PROVISIONAL
verificar el posiciconamieto de las caras
tallado de engranaje helicoidal 30° mano derecha
102
Tabla 29 Hoja de procesos engranaje helicoidal (continuación)
Fase Ope Designacion Croquis Herramienta Fz(mm) Vf (mm/min) N° RPM V (m/min) Ap(mm)
1.1 Pieza con medidas en
Bruto
1.2 Planeado inicial G54
Herramienta N°3:
PLANEADO PALBIT 050A-
09945-04-20-U022040
INCERTO SEKT 13T3 AGSN
X155 NCM325
0.08 0.30558 954.92 150 1
1.3 Centro PuntoHerramienta N°2 Centro
Punto de 8 mm0.0199 39.8 1000 150 0.5
1.4 Taladrado en G54Herramienta N°10 Broca
6.8mm0.025 99.45 1989 150 2
1.5 Cajeado en G54 Herramienta N°12 X Power 0.002 240.6 6015 150 2
1.6 Roscado en G54Herramienta N°14 Macho
8X1.251.25 250 200 150 1
1.7 Avellan interno en G54 Herramienta N°1 Nine 9 0.0375 600 8000 150 1
2.1 Pieza con medidas en
Bruto
2.2 Planeado en G54
Herramienta N°3:
PLANEADO PALBIT 050A-
09945-04-20-U022040
INCERTO SEKT 13T3 AGSN
X155 NCM325
0.2 0.79557 3978.87 150 1
2.3 Cilindrado en G54
Herramienta N°13: Fresa
Kyocera KYOCERA MEC16-
S12-11 INCERTO 070302ER-JT
0.033 400 4000 150 2
2.4Tallado de engranaje recto
en G59Herramienta N°9 Modulo 5 0.04 304 1900 150 1
2.5avellan interno y externo
en G59Herramienta N°1 Nine 9 0.0375 600 8000 150 2
2.6Desmontaje y metrologia
de la Pieza Final
Jorge E Martinez leal
Material en
bruto(mm): Diametro
de 90X25(mm)
HOJA DE PROCESO
Material:
Duraluminio 7075
Universidad Santo TomásIMPLEMENTACIÓN DE OPERACIONES TECNOLÓGICAS, PARA LA GENERACIÓN DE
ENGRANAJES RECTOS, EN CENTRO DE MAQUINADO MULTIEJE CNC.
Fecha: 27/01/2016
Facultad de Ingeniería Mecánica
OBSERVACIONES
verificacion de tallado de engranaje recto , verificando medidas de cara y altura de dientes; cara
de los diente anteriores con superficie irregular.
Maquina: Centro de mecanizado multiejes Finetech
C
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MONTAJE DE LA PIEZA EN BRUTO PARA MECANIZAR
MONTAJE DE LA PIEZA EN BRUTO PARA MECANIZAR EN BASE PROVISIONAL
verificar el posiciconamieto de las caras
tallado de engranaje helicoidal 30° mano derecha
103
Tabla 29 Hoja de procesos engranaje helicoidal (continuación)
Fase Ope Designacion Croquis Herramienta Fz(mm) Vf (mm/min) N° RPM V (m/min) Ap(mm)
1.1 Pieza con medidas en
Bruto
1.2 Planeado inicial G54
Herramienta N°3:
PLANEADO PALBIT 050A-
09945-04-20-U022040
INCERTO SEKT 13T3 AGSN
X155 NCM325
0.08 0.30558 954.92 150 1
1.3 Centro PuntoHerramienta N°2 Centro
Punto de 8 mm0.0199 39.8 1000 150 0.5
1.4 Taladrado en G54Herramienta N°10 Broca
6.8mm0.025 99.45 1989 150 2
1.5 Cajeado en G54 Herramienta N°12 X Power 0.002 240.6 6015 150 2
1.6 Roscado en G54Herramienta N°14 Macho
8X1.251.25 250 200 150 1
1.7 Avellan interno en G54 Herramienta N°1 Nine 9 0.0375 600 8000 150 1
2.1 Pieza con medidas en
Bruto
2.2 Planeado en G54
Herramienta N°3:
PLANEADO PALBIT 050A-
09945-04-20-U022040
INCERTO SEKT 13T3 AGSN
X155 NCM325
0.2 0.79557 3978.87 150 1
2.3 Cilindrado en G54
Herramienta N°13: Fresa
Kyocera KYOCERA MEC16-
S12-11 INCERTO 070302ER-JT
0.033 400 4000 150 2
2.4Tallado de engranaje recto
en G59Herramienta N°9 Modulo 5 0.04 304 1900 150 1
2.5avellan interno y externo
en G59Herramienta N°1 Nine 9 0.0375 600 8000 150 2
2.6Desmontaje y metrologia
de la Pieza Final
Jorge E Martinez leal
Material en
bruto(mm): Diametro
de 90X25(mm)
HOJA DE PROCESO
Material:
Duraluminio 7075
Universidad Santo TomásIMPLEMENTACIÓN DE OPERACIONES TECNOLÓGICAS, PARA LA GENERACIÓN DE
ENGRANAJES RECTOS, EN CENTRO DE MAQUINADO MULTIEJE CNC.
Fecha: 27/01/2016
Facultad de Ingeniería Mecánica
OBSERVACIONES
verificacion de tallado de engranaje recto , verificando medidas de cara y altura de dientes; cara
de los diente anteriores con superficie irregular.
Maquina: Centro de mecanizado multiejes Finetech
C
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MONTAJE DE LA PIEZA EN BRUTO PARA MECANIZAR
MONTAJE DE LA PIEZA EN BRUTO PARA MECANIZAR EN BASE PROVISIONAL
verificar el posiciconamieto de las caras
tallado de engranaje helicoidal 30° mano derecha
104
Tabla 29 Hoja de procesos engranaje helicoidal (continuación)
Fuente: Autor
Fase Ope Designacion Croquis Herramienta Fz(mm) Vf (mm/min) N° RPM V (m/min) Ap(mm)
1.1 Pieza con medidas en
Bruto
1.2 Planeado inicial G54
Herramienta N°3:
PLANEADO PALBIT 050A-
09945-04-20-U022040
INCERTO SEKT 13T3 AGSN
X155 NCM325
0.08 0.30558 954.92 150 1
1.3 Centro PuntoHerramienta N°2 Centro
Punto de 8 mm0.0199 39.8 1000 150 0.5
1.4 Taladrado en G54Herramienta N°10 Broca
6.8mm0.025 99.45 1989 150 2
1.5 Cajeado en G54 Herramienta N°12 X Power 0.002 240.6 6015 150 2
1.6 Roscado en G54Herramienta N°14 Macho
8X1.251.25 250 200 150 1
1.7 Avellan interno en G54 Herramienta N°1 Nine 9 0.0375 600 8000 150 1
2.1 Pieza con medidas en
Bruto
2.2 Planeado en G54
Herramienta N°3:
PLANEADO PALBIT 050A-
09945-04-20-U022040
INCERTO SEKT 13T3 AGSN
X155 NCM325
0.2 0.79557 3978.87 150 1
2.3 Cilindrado en G54
Herramienta N°13: Fresa
Kyocera KYOCERA MEC16-
S12-11 INCERTO 070302ER-JT
0.033 400 4000 150 2
2.4Tallado de engranaje recto
en G59Herramienta N°9 Modulo 5 0.04 304 1900 150 1
2.5avellan interno y externo
en G59Herramienta N°1 Nine 9 0.0375 600 8000 150 2
2.6Desmontaje y metrologia
de la Pieza Final
Jorge E Martinez leal
Material en
bruto(mm): Diametro
de 90X25(mm)
HOJA DE PROCESO
Material:
Duraluminio 7075
Universidad Santo TomásIMPLEMENTACIÓN DE OPERACIONES TECNOLÓGICAS, PARA LA GENERACIÓN DE
ENGRANAJES RECTOS, EN CENTRO DE MAQUINADO MULTIEJE CNC.
Fecha: 27/01/2016
Facultad de Ingeniería Mecánica
OBSERVACIONES
verificacion de tallado de engranaje recto , verificando medidas de cara y altura de dientes; cara
de los diente anteriores con superficie irregular.
Maquina: Centro de mecanizado multiejes Finetech
C
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MONTAJE DE LA PIEZA EN BRUTO PARA MECANIZAR
MONTAJE DE LA PIEZA EN BRUTO PARA MECANIZAR EN BASE PROVISIONAL
verificar el posiciconamieto de las caras
tallado de engranaje helicoidal 30° mano derecha
105
Tabla 30 Hoja de Proceso módulo 3
Operación. Montaje.
N [RPM]
Vc [m/min]
F [mm/rev]
Ap [mm]
Pc [kW]
Refrentado
2000 119.69 0.05 0.10 0.40
desbaste radio
90 5.39 0.10 16.85 6.07
UNIVERSIDAD SANTO TOMAS
DIVISIÓN DE INGENIERÍAS FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA
PROCESOS DE MANUFACTURA II
Módulo 3 Programa para Torno CNC
Jorge Edisson Martinez Leal
106
Tabla 30 Hoja de Proceso módulo 3 (continuación)
Desbaste
90 5.39 0.03 15.95 1.76
fresado
1500 28.27 2.26 0.05 1.13
cilindrado
90 5.39 0.02 2.55 0.02
Tronzado.
2000 119.69 0.05 0.50 0.20
Fuente: Autor
107
Tabla 31 Operaciones tecnológicas módulo 3
Operación tecnológica.
Montaje.
Código.
Refrentado
% O452 ( ) (MÓDULO3) N10(INVOLUTA) G54G40G99G50S1=2000 G43.1 G28U0 G28V0 T0303 G0Y0 G96M3S1=90F0.05 G0Z0X20 G1X-1F0.1 G0Z-1X5 Z-2 G41
desbaste radio
G1X0F0.03 G1Z0 X2.2 G2X3.2Z0.5R0.5
Desbaste
G1X3.217Z0.516 X3.229Z0.687 X3.244Z0.858 X3.263Z1.028 X3.286Z1.198 X3.312Z1.367 X3.341Z1.535 X3.374Z1.703 X3.41Z1.869 X3.449Z2.034 X3.492Z2.198 X3.538Z2.361 X3.587Z2.522 X3.64Z2.681 X3.696Z2.839 X3.755Z2.995 X3.817Z3.15 X3.883Z3.302 X3.951Z3.452 X4.023Z3.6 X4.097Z3.746 X4.175Z3.89 X4.256Z4.031 X4.339Z4.17 X4.426Z4.306 X4.515Z4.44 X4.607Z4.571 X4.702Z4.699 X4.8Z4.823 X4.9Z4.945 X5.003Z5.064 X5.108Z5.18 X5.216Z5.292 X5.326Z5.402 X5.439Z5.507
108
X5.554Z5.609 X5.671Z5.708 X5.79Z5.803 X5.912Z5.894 X6.036Z5.982 X6.161Z6.066 X6.289Z6.145 X6.418Z6.221 X6.55Z6.293 X6.683Z6.361 X6.817Z6.425 X6.954Z6.484 X7.092Z6.539 X7.231Z6.59 X7.371Z6.637 X7.513Z6.679 X7.657Z6.717 X7.801Z6.75 G1X9.5Z7.75 G3X15Z12.75R10 G1X20 G40 G0X50 M5
fresado
N20(FILOS) G54G19G98G50S3=2000 G43.1 M92 G28U0 G28V0 M5 M90 T0808 G0Y0 G97M103S3=1500 G0C0 Z-4Y4.423 X0 G2Y12.763Z12.360R13F50 G0Z-4 G0C90 Z-4Y4.423 G2Y12.763Z12.360R13 G0Z-4 G0C180 Z-4Y4.423 G2Y12.763Z12.360R13 G0Z-4 G0C270 Z-4Y4.423 G2Y12.763Z12.360R13 G0Z-4 G0C30 Z-4Y4.6 G2Y13.17Z12.425R13 G0Z-4 G0C120 Z-4Y4.6 G2Y13.17Z12.425R13 G0Z-4 G0C210
109
Fuente: Autor
Z-4Y4.6 G2Y13.17Z12.425R13 G0Z-4 G0C300 Z-4Y4.6 G2Y13.17Z12.425R13 G0Z-4 M105 M92 G0X50 M30
cilindrado
% O455() N10(CILINDRADO) G54G40G99G50S1=2000 G43.1 G28U0 G28V0 T0303 G0Y0 G96M3S1=90 G41 G0Z0X20 Z11 G1X16.5F0.02 G1Z83 G1X20 G40 G0X50
Tronzado.
N30(TRONZADO) G54G40G99G50S1=2000 G43.1 G28U0 G28V0 T0101 G0Y0 G96M3S1=50 G0X20 G0Z83 G75R0.5F0.05 G75X2P0.5 G0X50 M30 %
110
Tabla 32 Hoja de procesos módulo 4
Operación.
Montaje.
N [RPM]
Vc [m/min]
F [mm/rev]
Ap [mm]
Pc [kW]
Refrentado
2000 119.69 0.05 0.10 0.40
desbaste radio
90 5.39 0.10 16.05 5.78
UNIVERSIDAD SANTO TOMAS
DIVISIÓN DE INGENIERÍAS FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA
PROCESOS DE MANUFACTURA II
Módulo 4 Programa para Torno CNC
Jorge Edisson Martinez Leal
111
Tabla 32 Hoja de procesos módulo 4 (continuación)
Desbaste
90 5.39 0.03 14.85 1.63
fresado
1500 28.27 2.26 0.05 1.13
cilindrado
90 5.39 0.50 2.55 0.46
Tronzado.
2000 119.69 0.05 0.50 0.20
Fuente: Autor
112
Tabla 33 Operaciones tecnológicas módulo 4
Operación tecnológica.
Montaje.
Código.
Refrentado
% O453( ) (MÓDULO4) N10(INVOLUTA) G54G40G99G50S1=2000 G43.1 G28U0 G28V0 T0303 G0Y0 G96M3S1=90F0.05 G0Z0X20 G1X-1F0.1 G0Z-1X5 Z-2 G41
desbaste radio
G1X0F0.03 G1Z0 X3 G2X4.2Z0.6R0.6
Desbaste
G1X4.221Z0.687 X4.237Z0.916 X4.258Z1.144 X4.284Z1.371 X4.314Z1.598 X4.349Z1.823 X4.388Z2.047 X4.432Z2.27 X4.481Z2.492 X4.534Z2.712 X4.592Z2.931 X4.654Z3.147 X4.72Z3.362 X4.791Z3.575 X4.867Z3.785 X4.946Z3.994 X5.03Z4.199 X5.118Z4.403 X5.211Z4.603 X5.307Z4.801 X5.408Z4.995 X5.513Z5.187 X5.621Z5.375 X5.734Z5.56 X5.851Z5.742 X5.971Z5.92 X6.095Z6.094 X6.223Z6.265 X6.354Z6.431 X6.49Z6.594 X6.628Z6.752 X6.77Z6.907 X6.915Z7.057 X7.064Z7.202 X7.216Z7.343
113
Operación tecnológica.
Montaje.
Código.
X7.371Z7.479 X7.529Z7.611 X7.69Z7.737 X7.854Z7.859 X8.02Z7.976 X8.19Z8.088 X8.362Z8.194 X8.536Z8.295 X8.713Z8.391 X8.892Z8.481 X9.074Z8.566 X9.258Z8.645 X9.443Z8.719 X9.631Z8.787 X9.821Z8.849 X10.012Z8.905 X10.205Z8.956 X10.4Z9 G1X12.4Z9.9 G3X20.4Z13.9R4 G1X20 G40 G0X50 M5
fresado
N20(FILOS) G54G19G98G50S3=2000 G43.1 M92 G28U0 G28V0 M5 M90 T0808 G0Y0 G97M103S3=1500 G0C0 Z-4Y4.399 X0 G2Y13.7Z15.403R17F50 G0Z-4 G0C90 Z-4Y4.399 G2Y13.7Z15.403R17 G0Z-4 G0C180 Z-4Y4.399 G2Y13.7Z15.403R17 G0Z4 G0C270 Z-4Y4.399 G2Y13.7Z15.403R17 G0Z-4 G0C30 Z-4Y4.755 G2Y16.284Z16.151R17 G0Z-4 G0C120 Z-4Y4.755 G2Y16.284Z16.151R17 G0Z-4
114
Operación tecnológica.
Montaje.
Código.
G0C210 Z-4Y4.755 G2Y16.284Z16.151R17 G0Z-4 G0C300 Z-4Y4.755 G2Y16.284Z16.151R17 G0Z-4 M105 M92 M92G0X50 M30
cilindrado
% O455() N10(CILINDRADO) G54G40G99G50S1=2000 G43.1 G28U0 G28V0 T0303 G0Y0 G96M3S1=90 G41 G0Z0X20 Z11 G1X16.5F0.02 G1Z83 G1X20 G40 G0X50
Tronzado.
N30(TRONZADO) G54G40G99G50S1=2000 G43.1 G28U0 G28V0 T0101 G0Y0 G96M3S1=50 G0X20 G0Z83 G75R0.5F0.05 G75X2P0.5 G0X50 M30 %
Fuente: Autor
115
Tabla 34 Hoja de proceso módulo 5
Operación. Montaje.
N [RPM]
Vc [m/min]
F [mm/rev]
Ap [mm]
Pc [kW]
Refrentado
2000 119.69 0.05 0.10 0.40
desbaste radio
90 5.39 0.10 16.05 5.78
UNIVERSIDAD SANTO TOMAS
DIVISIÓN DE INGENIERÍAS FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA
PROCESOS DE MANUFACTURA II
Módulo 5 Programa para Torno CNC
Jorge Edisson Martinez Leal
116
Tabla 34 Hoja de proceso módulo 5 (continuación)
Desbaste
90 5.39 0.03 13.85 1.52
fresado
1500
28.27 2.26 0.05 1.13
cilindrado
90
5.39 0.30 2.55 0.28
Tronzado.
2000
119.69 0.05 0.50 0.20
Fuente: Autor
Tabla 35 Operaciones tecnológicas módulo 5
Operación tecnológica.
Montaje.
Código.
Refrentado
% O454() (MÓDULO 5) N10(INVOLUTA) G54 G40 G17 G99 G50 S1=2000 G43.1 G28 U0
117
Operación tecnológica.
Montaje.
Código.
G28 V0 T0303 G0 Y0 G96 M3 S1=90 F0.05 G0 Z0 X20 G1 X-1 F0.1 G0 Z-1 X5 Z-2 G41
desbaste radio
G1 X0 F0.03 G1 Z0 X3.8 G2 X5.2 Z0.7 R0.7
Desbaste
G1 X5.227 Z0.859 X5.247 Z1.145 X5.274 Z1.43 X5.306 Z1.714 X5.344 Z1.997 X5.388 Z2.279 X5.438 Z2.559 X5.493 Z2.838 X5.554 Z3.115 X5.621 Z3.39 X5.693 Z3.663 X5.772 Z3.934 X5.855 Z4.203 X5.945 Z4.469 X6.039 Z4.732 X6.14 Z4.992 X6.245 Z5.249 X6.356 Z5.503 X6.472 Z5.754 X6.594 Z6.001 X6.72 Z6.244 X6.852 Z6.484 X6.989 Z6.719 X7.131 Z6.95 X7.277 Z7.177 X7.429 Z7.4 X7.585 Z7.618 X7.746 Z7.831 X7.911 Z8.039 X8.081 Z8.242 X8.256 Z8.441 X8.434 Z8.633 X8.617 Z8.821 X8.804 Z9.003 X8.995 Z9.179 X9.19 Z9.349 X9.389 Z9.513 X9.591 Z9.672 X9.797 Z9.824 X10.007 Z9.97 X10.22 Z10.109 X10.436 Z10.242 X10.656 Z10.369 X10.879 Z10.489
118
Operación tecnológica.
Montaje.
Código.
X11.104 Z10.602 X11.333 Z10.708 X11.564 Z10.807 X11.797 Z10.899 X12.034 Z10.984 X12.272 Z11.061 X12.513 Z11.132 X12.756 Z11.195 X13 Z11.25 G1 X15 Z13.25 G3 X20.4 Z18 R4 G1 X20 G40 G0 X50 M5
fresado
N20(FILOS) G54 G19 G98 G50 S3=2000 G43.1 M92 G28 U0 G28 V0 M5 M90 T0808 G0Y0 G97 M103 S3=1500 G0 C0 Z-4 Y4.47728 X0 G2 Y14 Z14.64135 R17 F50 G0 Z-4 G0 C90 Z-4 Y4.47728 G2 Y14 Z14.64135 R17 G0 Z-4 G0 C180 Z-4 Y4.47728 G2 Y14 Z14.64135 R17 G0 Z-4 G0 C270 Z-4 Y4.47728 G2 Y14 Z14.64135 R17 G0 Z-4 G0 C30 Z-4 Y4.97728 G2 Y14.51458 15.49 R17 G0 Z-4 G0 C120 Z-4 Y4.97728 G2 Y14.51458 15.49 R17 G0 Z-4 G0 C210 Z-4 Y4.97728 G2 Y14.51458 15.49 R17 G0 Z-4 G0 C300 Z-4 Y4.97728 G2 Y14.51458 15.49 R17
119
Operación tecnológica.
Montaje.
Código.
G0 Z-4 M105 M92 M92 G0X50 M30
cilindrado
% O455() N10(CILINDRADO) G54G40G99G50S1=2000 G43.1 G28U0 G28V0 T0303 G0Y0 G96M3S1=90 G41 G0Z0X20 Z11 G1X16.5F0.02 G1Z83 G1X20 G40 G0X50
Tronzado.
N30(TRONZADO) G54G40G99G50S1=2000 G43.1 G28U0 G28V0 T0101 G0Y0 G96M3S1=50 G0X20 G0Z83 G75R0.5F0.05 G75X2P0.5 G0X50 M30 %
Fuente: Autor
120
Anexos C
Tabla 36 Macro para avellanes
(MACRO PARA HACER ENGRANAJES HELICOIDALES)
(CÁLCULO DE DIÁMETRO)
(#501=MÓDULO 3,4,5)
#501=5
(#502=NÚMERO DE DIENTES MIN 13 - MAX 30)
#502=13
(#503=ANCHO DE CARA)
#503=22
(#504=VELOCIDAD HUSILLO DE 200 A 5000)
#504=3000
(#505=AVANCE DE HERRAMIENTA 100 A 1000)
#505=500
(#506=ÁNGULO HÉLICE GRADOS)
#506=30
(#507=PROFUNDIDAD CORTE)
#507=0
(#508=DIFERENCIA DE HTA Z)
#508=3.5
(#509=DIFERENCIA DE HTA Y)
#509=3.5
(#510=APROXIMACIÓN)
#510=1
(CÁLCULOS ENGRANAJE)
(#101=DIÁMETRO PRIMITIVO)
#101=#501*#502/ABS [COS [#506]]
(#102=DIÁMETRO EXTERIOR)
#102=#101+2*1*#501
(#103=RADIO EXTERNO)
#103=#102/2
(OPERACIONES MATEMÁTICAS)
#104=#103+20
#105=#103+5
#106=#103-#508-#507
#107=#509-#510
121
Tabla 36 Macro para avellanes (continuación)
#108=#503+#509
#109=#503-#510+#509
#110=#503+2*#509
(SOLUCIÓN DEL PROBLEMA)
G59 G80 G40 G17 G90
G91 G28 Z0.0
T01 M06
G00 G90 X0 Y0 S#504 M03
G00 A0 B90
G43 Z#104 H01
G00 Z#105 Y0 F#505 M08
N100 G01
Z#105
Y#509
Z#106
Y#107 A-30
A-120
A-250
A-391
Y#509
Z#105
Y-#108
Z#106
Y-#109 A-361
A-251
A-120
A0
Y-#109
Y-#108
Y-#110
Z#105
Z#104
M5
M30 Fuente: Autor
122
Anexos D
Figura 63 Curva Módulo 3
Fuente: Autor
Figura 64 Curva Módulo 4
Fuente: Autor
Figura 65 Curva Módulo 5
Fuente: Autor
0.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
8.0
9.0
0.0 2.0 4.0 6.0 8.0
eje
X
eje Z
0.0
2.0
4.0
6.0
8.0
10.0
12.0
0.0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0
eje
X
eje Z
0.0
2.0
4.0
6.0
8.0
10.0
12.0
14.0
0.0 5.0 10.0 15.0
eje
X
eje Z
123
Figura 66 Módulo 3 y verificación con ángulo de presión
Fuente: Autor
124
Figura 67 Módulo 4 y verificación con ángulo presión
Fuente: Autor
125
Figura 68 Módulo 5 y verificación con ángulo presión
Fuente: Autor