O corte de engrenagens de precisão funciona bem. Ele adapta o formato do dente, as etapas do processo e as verificações às suas metas de carga, velocidade e ruído. Na Yonglihao Machinery, produzimos peças usinadas por CNC Desde protótipos até a produção.
Este artigo aborda o corte de engrenagens em CNC. Inclui as principais etapas de corte e acabamento, lista os tipos de engrenagens mais comuns que usinamos e apresenta um fluxo de trabalho simplificado para a seleção. O foco é o corte de engrenagens em CNC, incluindo as etapas de acabamento duro relacionadas, que garantem um engrenamento estável e longa vida útil.
Corte de engrenagens em usinagem CNC
A usinagem de engrenagens remove material de uma peça bruta, criando espaçamentos exatos entre os dentes. As engrenagens se encaixam suavemente, transferindo torque com baixo ruído e desgaste. Em nossa oficina, precisão significa que o perfil do dente, a estabilidade do passo, a excentricidade e o acabamento trabalham em conjunto. Reduzimos a vibração e evitamos falhas prematuras nas suas condições.
A maioria dos dentes de engrenagem segue um formato definido. Eles não dependem do que a ferramenta de corte deixa. Esse formato determina o padrão de contato e a distribuição da carga, afetando a eficiência. Ele também mostra como o conjunto lida com erros de alinhamento na montagem.
Perfil dentário: Involuto vs. Cicloide
Dentes involutos são comuns. Eles lidam com pequenos erros de distância entre centros e mantêm um bom engrenamento. Perfis cicloidais aparecem em mecanismos específicos e são comuns em projetos antigos. Eles auxiliam em certas condições de contato, mas exigem um controle rigoroso da forma de acoplamento e de retenções.
De usinagem, A questão principal não é o nome da curva, mas sim se o desenho define o perfil claramente. E também como verificá-lo. Se as verificações forem vagas, você corre o risco de passar dimensões incorretas, mas ainda assim terá ruído ou desgaste irregular.
Ângulo de pressão (14,5° / 20° / 25°)
O ângulo de pressão influencia a resistência e o comportamento dos dentes. Consideramos isso uma intenção do projeto, não um valor padrão. Um ângulo maior resulta em dentes mais resistentes e aumenta a capacidade de carga. No entanto, pode aumentar o ruído e a vibração se o sistema não for projetado para isso.
Um ângulo de pressão de 20° é comum. Ele equilibra resistência e eficiência em muitas aplicações industriais. Se a sua aplicação tiver limites de ruído rigorosos ou cargas incomuns, verificamos o ângulo antecipadamente. Isso afeta opções de ferramentas, formato da fresa e regras de aceitação.
Passo e espaçamento entre dentes
O passo da engrenagem define o espaçamento entre os dentes. A estabilidade do passo garante o funcionamento suave da engrenagem, evitando o trabalho excessivo. Mesmo que um dente pareça correto, um espaçamento inadequado causa problemas. Erros de indexação ou alta excentricidade geram variações de carga, que se manifestam como vibração, aquecimento e desgaste acelerado.
As necessidades de passo são onde a configuração CNC mais importa. A estabilidade da fixação da peça é fundamental. A calibração do eixo rotativo é fundamental. A referência da peça bruta determina se a engrenagem funcionará com precisão ou com ruído.
Processos de corte da engrenagem principal
Não existe um único método ideal para corte de engrenagens. O método correto depende do tipo de dente, do tamanho do lote, da precisão necessária e do tratamento térmico. Abaixo, apresentamos os principais processos que utilizamos em usinagem CNC, explicando os benefícios de cada um.
Fresagem de engrenagens
A usinagem por fresa-engrenagens é comum para engrenagens cilíndricas de dentes retos e helicoidais externas. É um processo rápido e repetível na produção. Uma fresa-engrenagem rotativa e um disco de metal se movem em sincronia. Isso torna a criação dos dentes contínua e eficiente.
A usinagem por fresa-mãe dispensa engrenagens internas devido ao acesso da ferramenta. Para dentes internos, utilizamos torneamento ou brochamento. A escolha é baseada em limites de volume e forma.
Moldagem de engrenagens
A usinagem de engrenagens utiliza uma fresa de vaivém, que espelha o espaço entre os dentes. A fresa e a peça bruta giram juntas. Este método é útil para engrenagens internas e para criar detalhes próximos a ressaltos ou blocos onde as ferramentas não conseguem alcançar.
A usinagem por conformação pode ser mais lenta do que processos contínuos rápidos. O curso de retorno a torna mais lenta. No entanto, ela permanece confiável para formatos complexos e lotes de pequeno a médio porte. Se o seu projeto apresenta espaços confinados ou riscos, a usinagem por conformação costuma ser a opção mais segura para obter um bom formato dos dentes.
Fresagem de engrenagens
A fresagem de engrenagens remove um espaço de dente por vez. Utiliza uma fresa de perfil ou um plano de fresagem. Indexa a peça bruta entre os cortes. É adequada para protótipos e trabalhos de baixo volume. Também é adequada para engrenagens muito grandes, onde o uso de fresas-mãe é impraticável. Nesses casos, o custo da ferramenta é difícil de justificar.
A fresagem é útil quando você precisa de um trabalho personalizado sem ferramentas especiais para engrenagens. A desvantagem é o tempo. O trabalho dente por dente é mais lento do que o trabalho contínuo para produção.
Brochamento de engrenagens
O brochamento de engrenagens consiste em empurrar ou puxar uma broca com múltiplos dentes através de um furo. Isso cria estrias internas ou perfis de engrenagem em uma única passada. É um processo rápido e consistente, que utiliza uma broca dedicada. O volume de produção deve justificar o custo das ferramentas.
O limite é o custo e a flexibilidade. As brocas são vinculadas a perfis e tamanhos específicos. Para engrenagens internas personalizadas de baixo volume, o brochamento raramente é econômico.
Retificação de engrenagens
A retificação de engrenagens é um processo que finaliza as superfícies dos dentes com uma roda abrasiva. Geralmente é realizada após tratamento térmico. Utilizada para tolerâncias muito rigorosas, proporciona melhor acabamento e menor ruído, sendo ideal para aplicações de alta velocidade.
A retificação leva mais tempo. Requer equipamento especial. Reserve-a para aplicações de alto desempenho, não para engrenagens de uso geral. Se houver planos de tratamento térmico, discutiremos o assunto. moagem. Corrige distorções e atende às normas finais.
Acabamento de engrenagens (brunimento/lapidação/polimento)
Métodos de acabamento como brunimento, lapidação e polimento melhoram a textura da superfície e o comportamento de contato. Eles não eliminam grandes defeitos, mas reduzem o ruído e aumentam a precisão do encaixe, removendo pequenas imperfeições de cortes anteriores.
O acabamento não substitui a forma correta. Mas funciona como uma etapa final quando a forma e o espaçamento atendem aos objetivos. Ajustamos o acabamento às suas metas de ruído, vida útil e lubrificação. Evitamos polimentos genéricos.
Principais tipos de engrenagens que fabricamos
A seleção do tipo de engrenagem leva em consideração as necessidades de desempenho e as limitações de espaço. A mesma relação de transmissão pode ser utilizada de maneiras diferentes, o que resulta em níveis variados de eficiência e ruído. Usinamos os tipos mais comuns em máquinas CNC e analisamos cada um deles em situações típicas de uso, observando os efeitos da fabricação na consistência dos resultados.
Engrenagem sem-fim
A engrenagem sem-fim proporciona altas relações de redução. É ideal para configurações compactas. Em algumas configurações, pode travar automaticamente. Escolha-a para espaços reduzidos. Escolha-a para grandes reduções de velocidade em um único estágio.
A contrapartida é a eficiência. O contato deslizante gera mais calor e perdas do que outros tipos. A combinação de materiais é importante. A qualidade da superfície é importante, especialmente para a relação entre vida útil e atrito.
engrenagem cônica
As engrenagens cônicas transmitem potência entre eixos cruzados. Elas são utilizadas em transmissões e caixas de engrenagens angulares. São compatíveis com sistemas que convertem potência em um ângulo. Existem variantes, como as de engrenagens retas, helicoidais e hipoides, que lidam com carga, ruído e suavidade.
Engrenagens cônicas podem ser sensíveis à configuração e às verificações. Confirmamos a variante e as necessidades de contato antecipadamente. Engrenagens cônicas são uma família, não um formato de dente padrão.
Engrenagem cilíndrica
As engrenagens cilíndricas de dentes retos são simples. Os dentes são paralelos ao eixo. Funcionam de forma eficiente em eixos paralelos. São econômicas e robustas quando o ruído não é um fator crítico.
A limitação das engrenagens cilíndricas de dentes retos é o ruído em altas velocidades, em comparação com as helicoidais. Se o seu sistema for sensível à velocidade ou tiver metas de ruído rigorosas, as engrenagens cilíndricas de dentes retos podem funcionar. No entanto, elas exigem precisão e alinhamento cuidadosos dos dentes.
Engrenagem helicoidal
As engrenagens helicoidais possuem dentes angulados, o que cria um engate gradual. Elas funcionam de forma mais suave do que as engrenagens cilíndricas de dentes retos. São ideais para aplicações com cargas mais elevadas e menor nível de ruído.
Considere o empuxo axial. Os rolamentos devem suportá-lo. Leve isso em conta na montagem. Observamos isso logo no início. A troca da engrenagem pode parecer simples, mas as cargas do sistema são diferentes.
Engrenagem em espinha de peixe
As engrenagens helicoidais em espinha de peixe combinam ângulos de hélice opostos. Elas cancelam o empuxo axial e mantêm um engrenamento suave. São ideais para aplicações exigentes que requerem alta carga e operação estável.
São complexos e caros de fabricar. Só os vemos quando o desempenho supera o esforço de produção. Se precisar de algo mais silencioso do que uma corrente esporádica, a corrente helicoidal costuma ser mais simples.
Como escolher o tipo de engrenagem e o método de corte?
Escolha o tipo de engrenagem e o processo em conjunto para obter engrenagens estáveis e de baixo custo. Na prática, começamos com seus objetivos. Transformamos esses objetivos em necessidades de engrenagem. Em seguida, selecionamos um método que atenda a esses objetivos de forma consistente, de acordo com seu volume de produção.
Utilizamos três eixos: acesso à geometria, volume de produção e necessidades de precisão. Os materiais e as etapas de pós-produção são alinhados a esses eixos.
O que pedimos que você confirme antes de bloquearmos a rota (uma lista de verificação):
- Tipo de engrenagem e se os dentes são externos ou internos, além de quaisquer restrições de ombro/interferência.
- Carga, relação de velocidade, limites de ruído e ambiente (lubrificação, temperatura, contaminação).
- Ângulo de pressão, definição do passo e quaisquer requisitos especiais para o perfil do dente, além de como você planeja inspecionar/aceitar a engrenagem.
Essa estrutura evita o processamento excessivo. Se sua engrenagem for um protótipo para ajuste e funcionamento básico, a fresagem, seguida de uma inspeção cuidadosa, pode ser ideal. A retificação pode adicionar custos desnecessários. Se sua aplicação for de alta velocidade e sensível a ruídos, pular a etapa de acabamento final pode causar ruídos e outros problemas. Isso acontece mesmo que a engrenagem atenda às dimensões básicas.
Fluxo de trabalho de produção, ferramentas e pontos de verificação de controle de qualidade.
Controles confiáveis para corte de engrenagens incluem referências e verificações. Não se trata apenas de executar um programa. Nosso fluxo de trabalho mantém a peça bruta estável. Mantém a indexação consistente. Gerencia o calor e o desgaste da ferramenta. Verifica parâmetros que preveem o comportamento de engrenamento.
Preparação da peça bruta e fixação da peça para controlar a excentricidade.
Uma engrenagem de qualidade começa com um bom blank. A precisão dos dentes não corrige a instabilidade da forma. Confirmamos as dimensões do blank e a condição do material. Verificamos elementos de referência, como furos centrais ou faces de montagem. Esses fatores determinam a excentricidade e a estabilidade do passo após o corte.
A fixação da peça minimiza o desvio e a flexão sob forças. Pequenos movimentos na peça bruta se transformam em erros no dente. Se a engrenagem for montada em um eixo ou cubo, alinhamos as referências com os pontos de referência funcionais. Isso evita dentes perfeitos no eixo errado.
Configuração da máquina e ferramentas que tornam o processo repetível.
O equipamento principal depende do processo. O objetivo é a indexação e o alinhamento consistentes. Centros de fresagem CNC lidam com protótipos e trabalhos personalizados. Máquinas dedicadas, como fresadoras de engrenagens ou plainas, são adequadas para produção ou engrenagens internas.
As ferramentas seguem o formato e o processo de fabricação dos dentes. Fresas de usinagem, fresas de perfil, fresas de conformação, brochas e rebolos desempenham funções importantes. Consideramos a cabeça divisora ou a mesa rotativa como peças de precisão. A rotação e o indexamento precisos são essenciais para o espaçamento entre os dentes.
Alavancas de programação: avanços, velocidades, trajetórias da ferramenta e fluido de corte.
A programação equilibra a qualidade da superfície, a vida útil da ferramenta e o tempo. Ela protege o formato dos dentes da ferramenta. As taxas de avanço e as velocidades de corte são ajustadas ao material e à ferramenta. A profundidade de corte e os percursos também são ajustados. Configurações agressivas aumentam o desgaste e o calor. Configurações conservadoras elevam o custo e podem resultar em superfícies de baixa qualidade.
O resfriamento e a lubrificação são fundamentais no corte de engrenagens. A expansão térmica afeta o ajuste e o desgaste. As camadas afetadas pelo calor também. Planejamos o fluido de corte levando em consideração o material, o revestimento da ferramenta e a carga de cavacos. Isso mantém a forma do dente estável.
Pós-processamento: etapas de rebarbação, tratamento térmico e acabamento.
O pós-processamento determina o sucesso ou o fracasso das engrenagens. Ele lida com rebarbas e arestas que afetam a montagem e o desgaste. A remoção de rebarbas elimina arestas vivas e evita danos ao formato do dente. A remoção de rebarbas descontrolada pode arredondar o dente e alterar o contato.
Se houver tratamento térmico planejado, nos preparamos para possíveis distorções. Planejamos um acabamento duro para atender às tolerâncias finais. Acabamentos como retificação, brunimento ou lapidação são adequados aos objetivos de superfície e ruído. Evitamos serviços adicionais genéricos.
Pontos de inspeção que preveem o comportamento real da malha
O controle de qualidade verifica as características de engrenamento. Estas incluem o perfil do dente, a precisão do passo, a excentricidade e o acabamento. Utilizamos metrologia conforme a necessidade e o volume. Documentamos os resultados para garantir repetibilidade e rastreabilidade.
A inspeção melhora o controle do processo. O corte de engrenagens reage à condição e ao alinhamento da ferramenta. Quando surgem problemas, verificamos o desgaste da ferramenta, a calibração da máquina, a estabilidade da fixação da peça e os parâmetros de corte que influenciam o desvio.
Conclusão
O corte de engrenagens de precisão é confiável. Alinhe três coisas desde o início. Escolha o tipo de engrenagem adequado à sua aplicação. Selecione o método de corte que mantenha a precisão no seu volume de produção. Utilize um plano de inspeção que comprove o engrenamento. O CNC torna isso possível. Mas requer informações claras, como ângulo de pressão, passo e pós-processamento.
Na Yonglihao Machinery, realizamos corte de engrenagens CNC para fabricação de protótipos e lotes. Combinamos a seleção do processo com a configuração e as verificações de controle de qualidade. Compartilhe seu desenho, volume, material e restrições. Recomendamos um roteiro e verificações. Isso garante engrenagens confiáveis na montagem. Não apenas peças que parecem certas no papel.
Perguntas frequentes
Qual é o método mais comum usado para o corte de engrenagens de precisão?
A usinagem por fresa-mãe é o método mais comum para engrenagens externas. É rápida e repetível para engrenagens cilíndricas de dentes retos e helicoidais. Funciona melhor em volumes de produção moderados a altos. A engrenagem deve ser externa e ter bom acesso para a fresa-mãe. Para dentes internos, utilize torneamento ou brochamento.
Como posso determinar o ângulo de pressão correto para a minha aplicação de engrenagem?
O ângulo de pressão correto atende às necessidades de resistência e ruído. Ele é compatível com o conjunto de acoplamento e as restrições. Um ângulo de 20° é comum. Ele equilibra a resistência dos dentes e a eficiência para usos industriais. Ângulos maiores fortalecem os dentes, mas podem aumentar o ruído e a vibração em altas velocidades.
Qual é a função de uma cabeça divisora ou mesa rotativa no corte de engrenagens?
Uma cabeça divisora ou mesa rotativa proporciona indexação precisa. Cada espaço entre os dentes se posiciona corretamente em relação ao anterior. A precisão da indexação está ligada à consistência do passo e ao engrenamento suave. A indexação instável permite que a engrenagem atenda às dimensões básicas. No entanto, ela é ruidosa.
A usinagem CNC consegue cortar engrenagens com perfis de dentes complexos ou personalizados?
Sim. As máquinas CNC podem produzir perfis complexos ou personalizados. A geometria precisa ser clara. O processo deve permitir a verificação. As estratégias de fresagem são flexíveis para protótipos e formas especiais. Elas dispensam ferramentas dedicadas. A limitação geralmente reside nas verificações e tolerâncias, e não na criação da forma em si.
Quais são os principais fatores a serem considerados na seleção de um tipo de engrenagem?
Os principais fatores são a relação de carga e velocidade. Incluem-se também restrições de espaço e limites de ruído. Além disso, consideram-se a eficiência e o ambiente. Esses fatores definem qual tipo de engrenagem (cilíndrica, helicoidal, espinha de peixe, sem-fim ou chanfrada) é a mais adequada. Deve-se levar em conta a viabilidade de fabricação e o pós-processamento para os alvos.
Como o passo da engrenagem afeta o desempenho da engrenagem?
A consistência do passo afeta o engate, a vibração e o desgaste. O espaçamento inconsistente cria carga cíclica, que se manifesta como ruído, calor e danos prematuros. O ajuste, o controle de indexação e o gerenciamento da excentricidade são fundamentais para o corte de engrenagens de precisão.
