Uma das partes vitais de uma máquina é sua engrenagem, que permite seu movimento rotacional. É um corpo circular com uma série de dentes que transmite a potência e o movimento de um eixo para outro eixo. Uma única engrenagem não pode transmitir potência sozinha. São necessárias duas ou mais engrenagens rotativas interligadas (ou engrenadas) para transmitir potência.
Agora, vamos nos aprofundar no assunto da usinagem de engrenagens: o que é, para que é usada, os processos de usinagem de engrenagens e vários de seus prós e contras.
O que é usinagem de engrenagens?
A usinagem de engrenagens é um método de fabricação que envolve a remoção de peças indesejadas de um material para produzir um produto final chamado engrenagem. Esses materiais podem ser aço, Resina, ferro fundido, plásticos, policarbonato, nylon, alumínio ou bronze.
Existem vários processos de usinagem que podem ser usados para obter uma peça de engrenagem. Eles incluem fundição, fresagem, fresagem, retificação, corte e estampagem. Esses processos de usinagem de engrenagens exigem 100% de precisão para a transmissão precisa de potência.
Como funciona a usinagem de engrenagens
O processo de usinagem de engrenagens tem muitas etapas envolvidas, desde a preparação do material até o corte, tratamento térmico e acabamento. É considerado um processo sensível porque até mesmo uma pequena imprecisão na configuração pode prejudicar a função pretendida da máquina. O propósito real do processo de usinagem de engrenagens é transmitir movimento e potência para uma máquina.
5 Estágios de Usinagem de Engrenagens
O processo de usinagem de engrenagens consiste em vários estágios antes que a condição final da engrenagem seja alcançada. Discutiremos todos os principais processos de usinagem de engrenagens abaixo:
Preparação do Blank de Engrenagem
O primeiro passo é fornecer e preparar os blocos de engrenagem. Blocos de engrenagem são matérias-primas como aço, alumínio ou outros metais que são usados para criar engrenagens. Eles são transformados nos formatos desejados para se tornarem engrenagens completas.
Corte e Moldagem
Esta etapa requer a configuração do blank de engrenagem selecionado na fresadora ou mesa de trabalho. Lá, o corte é feito usando ferramentas como fresas ou cortadores de forma para moldar os dentes da engrenagem no blank de engrenagem preparado. O tipo de engrenagem que você deseja obter determina qual dos vários processos de corte de engrenagem em uma fresadora você empregaria.
Tratamento térmico
O tratamento térmico nem sempre é um estágio necessário na usinagem de engrenagens. É opcional e depende do material e da finalidade da engrenagem. No entanto, ele torna a engrenagem resistente ao desgaste e melhora sua força.
Acabamento
Acabamento é um processo de aprimoramento de superfície na usinagem de engrenagens, como retificação, polimento ou revestimento. Este processo garante dentes refinados para operação eficaz e encaixes fáceis com outras engrenagens.
Inspeção e Controle de Qualidade
Este é o estágio final da usinagem de engrenagens, e é uma inspeção completa para garantir a precisão das engrenagens em todas as dimensões. Para ter certeza de que as engrenagens usinadas estão de acordo com o padrão de desempenho antes de serem incorporadas às máquinas.
Quais são os métodos para usinagem de engrenagens
Você aprenderá três métodos principais de usinagem de engrenagens. Passaremos pelas diferentes táticas uma por uma, começando pela geração de engrenagens.
Geração de engrenagens
A geração de engrenagens é o uso de ferramentas de corte para remover materiais de um blank. Existem subtipos de geração de engrenagens e eles incluem:
- Método Sunderland: Neste método, uma fresa de cremalheira com folga angular é usada para fazer o perfil do dente em uma engrenagem bruta usando uma máquina de engrenagens.
- Moldagem de engrenagens: Isso envolve o movimento de vai e vem de um cortador especial que tem o formato da engrenagem desejada ao longo de uma peça de trabalho enquanto a engrenagem em branco está em um movimento de rotação contínua ao redor do cortador. A moldagem é um processo de corte mais conveniente onde outros não são eficientes o suficiente.
- Fresagem de engrenagem: É considerado o processo mais preciso e exato para usinagem de engrenagens. A ferramenta de corte helicoidal é empregada durante esse processo e fornece alta precisão e um bom acabamento de superfície, especialmente em engrenagens retas e helicoidais.
Corte de forma de engrenagem
Embora seja o método de usinagem de engrenagens preferido, o corte de forma de engrenagem tem algumas desvantagens, como baixa qualidade e produtividade. No entanto, aqui estão alguns métodos possíveis, se você precisar deles:
- Modelagem, aplainamento e ranhura:Na modelagem, a ferramenta no cilindro se move repetidamente pela peça de trabalho e pode ser usada para fazer engrenagens internas e externas.
- fresagem: O uso disto é limitado. No entanto, é melhor usado na criação de geometrias de engrenagens complexas.
- Usinagem por descarga elétrica (EDM)Este processo é adequado para cortar geometrias complexas de diferentes tamanhos, mas requer controle de qualidade para evitar danos às superfícies das peças, como os perfis curvos dos dentes.
Formação de engrenagem
É o processo de produzir dentes de engrenagem e peças sem realmente fazer uso de um cortador ou remover quaisquer materiais como em outras técnicas. Pode ser alcançado através dos seguintes métodos:
- Rolando: Este método envolve colocar uma superfície em branco ou metálica entre duas matrizes de laminação e força é aplicada para criar roscas na superfície em branco. Enquanto o corte de engrenagens é um processo similar ao que vimos acima, a laminação de engrenagens pressiona o material para o formato desejado em vez de cortá-lo.
- Conjurar: Isso envolve derreter uma liga e despejar o magma em um formato definido. Neste caso, o formato é o de uma engrenagem com a quantidade e o tamanho certos de dentes.
- Metalurgia do pó: Esta técnica envolve fazer engrenagens a partir de pós metálicos. Esses pós são aquecidos através do processo de aquecimento para formar uma engrenagem.
- De produção de aditivos: Diferentemente da maioria dos processos tradicionais de usinagem de engrenagens, é uma maneira tecnológica avançada de usar impressoras 3D ou software CAD para criar engrenagens de alta qualidade.
Melhores materiais para uso na usinagem de engrenagens
Diferentes tipos de engrenagens usinadas precisam de seus próprios materiais especiais para aumentar o desempenho e a durabilidade. Aqui estão os materiais comumente usados na usinagem de engrenagens:
- Aço: Os aços são perfeitos para processos de usinagem de engrenagens mais robustos, como a produção de engrenagens cilíndricas de dentes retos e helicoidais. Eles oferecem durabilidade impecável e são resistentes ao desgaste. Existem diferentes tipos de aço, mas o aço carbono e o aço liga são os mais indicados para essa finalidade.
- Ferro fundido: Essas matérias-primas são usadas principalmente em engrenagens em aplicações de baixa intensidade, onde a durabilidade é importante.
Bronze: O bronze geralmente tem propriedades de baixo atrito e é ideal para a produção de engrenagens sem-fim. - nylon: Engrenagens feitas de náilon geralmente são para aplicações leves e menos exigentes.
- Materiais de metalurgia do pó: Esses materiais são ideais para produzir engrenagens de grande quantidade com propriedades consistentes.
Usinagem de engrenagens Ferramentas de corte
Ferramentas de corte de engrenagens de precisão são necessárias na usinagem de engrenagens para garantir perfis de engrenagens suaves e sem emendas para operação em diferentes aplicações. Algumas das ferramentas essenciais necessárias para a maioria das usinagens de engrenagens:
- Máquinas de fresagem de engrenagens:Estas são ferramentas essenciais de corte de engrenagens usadas para aparar materiais com alta velocidade durante a usinagem de fresamento de engrenagens, especialmente para formar engrenagens helicoidais e retas.
- Ferramentas de corte:Existem diferentes tipos de ferramentas de corte, incluindo cortadores de cremalheira, fresas e desbastadores para dar forma aos dentes.
- Máquinas CNC:As máquinas CNC são ferramentas de engrenagens automatizadas, construídas com o propósito de produção em massa consistente de engrenagens.
Ferramentas de brochamento: Essas ferramentas são úteis para cortar formas complexas de engrenagens. Elas também são usadas para fazer ranhuras internas. - Formadores de engrenagem:Essas ferramentas são melhores para moldar engrenagens internas com perfis exclusivos.
Ferramentas de acabamento de superfície: Elas dão aos dentes das engrenagens acabamentos de qualidade necessários para transmissão de potência. - Ferramentas de retificação: Usado para alisar superfícies de engrenagens após corte e modelagem.
Quais são os vários tipos de equipamentos?
Existem muitos tipos de engrenagens, cada uma com suas funções e aplicações exclusivas em diferentes partes das máquinas, algumas das quais estão listadas abaixo:
Engrenagem Spur
Usado em aplicações como liquidificadores elétricos, máquinas de lavar e secadoras de roupas. Eles são moldados em uma forma cilíndrica com dentes horizontais paralelos ao seu eixo e são essenciais para transmitir potência entre dois eixos. Um desafio da engrenagem reta é que ela é muito barulhenta e causa muitas vibrações em alta velocidade.
Redutores rosca sem fim
A engrenagem sem-fim é uma peça semelhante a um parafuso que se move através de uma engrenagem circular. Ela é construída para reduzir a velocidade, mas dá mais potência ou força. A engrenagem sem-fim também pode ser usada para mudar a direção do movimento. Alguma fonte de energia, como um motor elétrico, pode ser usada para acionar a engrenagem semelhante a um parafuso.
Engrenagens helicoidais
Esta é uma das engrenagens mais empregadas e eficientes na fabricação. Engrenagens helicoidais são obtidas por meio do processo de usinagem de engrenagens helicoidais. Ela é usada na produção de plásticos, cimento e borracha, e remove as desvantagens do processo de usinagem de engrenagens cônicas.
Ele é fixado em um ângulo em relação ao eixo, permitindo que vários dentes fiquem em contato durante a operação e suportem mais carga.
Em engrenagens helicoidais, os dentes não são paralelos ao eixo, mas são inclinados em algum ângulo menor que 50 graus. Este tipo particular de engrenagens é mais potente e menos barulhento do que a engrenagem reta. A principal função de uma engrenagem helicoidal é a redução de velocidade.
Engrenagem cónica
Engrenagens cônicas são usadas em aplicações como automóveis, siderúrgicas, usinas de energia e torres de resfriamento. Elas permitem a intersecção do eixo entre dois eixos em um ângulo. Por exemplo, se for necessário aplicá-la na direção do eixo y em vez da direção do eixo x na qual a energia está chegando no eixo, cabe à engrenagem cônica direcionar toda a força na direção desejada.
Espinha de Peixe
Engrenagens espinha de peixe são frequentemente chamadas de “duplas helicoidais”. Isso ocorre porque elas parecem duas engrenagens helicoidais colocadas na mesma engrenagem. A engrenagem espinha de peixe é usada para transferir potência entre eixos paralelos.
O empuxo de ponta das engrenagens helicoidais deu origem, portanto, ao design da engrenagem espinha de peixe. A engrenagem espinha de peixe diminui o ruído e opera suavemente.
Qual é a importância das engrenagens na usinagem?
Não podemos ignorar o fato de que as engrenagens estão em quase todas as máquinas que usamos que têm peças móveis. Então a grande questão não é se elas são importantes, mas o quão importantes elas são. Aqui estão algumas das funções que as engrenagens desempenham na usinagem:
Configurando a velocidade de rotação
Sempre que você gira os botões do seu ventilador elétrico de teto ou pisa no acelerador do seu carro, o motor e o motor em ambos os casos ligam. Mas o que eles eventualmente colocam em movimento para lhe dar a velocidade aumentada são as engrenagens.
Mudando a direção da energia
Máquinas que usam engrenagens geralmente exigem que as máquinas se movam em direções diferentes. Isso será difícil de conseguir na ausência de engrenagens. Engrenagens usinadas ajudam a mudar a direção de um movimento rotacional, redirecionando a força rotacional de uma direção ao longo de eixos diferentes.ff
Poder de Transmissão
A transmissão de potência é uma das importâncias básicas das engrenagens na usinagem. Ela garante que a potência e o movimento sejam distribuídos uniformemente por uma máquina.
Alterando o Torque
A outra importância das engrenagens na usinagem é que elas aumentam ou diminuem o torque de saída e modificam a velocidade de um motor.
Aplicações da Usinagem de Engrenagens
Robótica
Os robôs são projetados por alguns mecanismos. Sem engrenagens embutidas neles, é impossível para um robô se mover. As engrenagens fornecem suporte para o movimento do robô e os ajudam a atingir precisão no movimento.
Maquinaria industrial
Todo o movimento que você vê em máquinas industriais, como um trator, uma escavadeira ou até mesmo uma empilhadeira, é causado por diferentes tipos de engrenagens usinadas sendo incorporadas em suas estruturas mecânicas. Para realizar trabalho pesado com máxima eficiência para aumentar a produção e o rendimento, essas máquinas industriais empregam engrenagens que podem funcionar em ambientes exigentes.
Indústria aeroespacial
Na fabricação aeroespacial, as engrenagens são um dos atributos mais importantes. Elas têm diferentes propósitos principais, auxiliam uma aeronave a decolar, pousar ou manobrar com facilidade. As engrenagens também agem como um trem de força entre o motor e a hélice de um aparelho de voo.
Automotiva
Na fabricação de veículos automotores, engrenagens usinadas são instaladas para permitir movimento e aumentar a velocidade. Elas são diferentes tipos de engrenagens instaladas em uma máquina automotiva, como carros e caminhões, desempenhando papéis únicos.
Por exemplo, engrenagens retas são usadas na fabricação de bombas hidráulicas que ajudam a transmitir fluidos hidráulicos de forma consistente.
Equipamentos Médicos
Algumas das máquinas médicas altamente técnicas utilizadas em hospitais e outras instalações de saúde são movidas por engrenagens usinadas e peças médicas usinadas por CNC . Por exemplo, robôs como o sistema robótico cirúrgico da Vinci, que auxilia cirurgiões na realização de diferentes cirurgias, possuem engrenagens usinadas embutidas em suas articulações e outras áreas para permitir movimentos suaves.
Algumas limitações comuns na usinagem de engrenagens
Existem algumas vantagens interessantes na usinagem de engrenagens, mas também existem algumas armadilhas associadas a elas. É indispensável conhecer essas armadilhas e como evitá-las. Aqui estão alguns desafios, as causas comuns e como preveni-los.
- Corrosão de superfície: Isso acontece em caso de lubrificação insuficiente ou pressão superficial excessiva. Aplique lubrificantes e revise o projeto da engrenagem para melhorar a distribuição de estresse.
- Deformação da engrenagem: Isso pode ocorrer devido ao superaquecimento durante a usinagem. Para evitar expansão de calor durante a usinagem, controle a temperatura de corte e use técnicas de resfriamento.
- Erros de pitch: Isso pode acontecer quando há um movimento indesejado da máquina que não está calibrada corretamente, levando a cortes imprecisos. Certifique-se de que a máquina esteja sempre firme para medições precisas.
- Desvio do dente da engrenagem: Isso geralmente acontece devido a um alinhamento errado ou defeituoso do blank da engrenagem. Para evitar que esse problema surja, certifique-se de configurar o blank com precisão no centro e calibrar a máquina antes da usinagem do dente da engrenagem.
- Rebarbas excessivas: Isso pode acontecer no caso de usar ferramentas cegas ou usar a velocidade errada para cortar. Ajustar a velocidade de corte e usar as ferramentas necessárias simplesmente acabará com as rebarbas excessivas.
- Desvio de perfil: Isso pode ser um desafio quando a ferramenta de corte está posicionada incorretamente. Certifique-se de verificar o posicionamento da ferramenta e confirme se ela está precisa durante o corte.
Conclusão
Agora, se você chegou até esta parte do artigo, você já sabe algumas coisas interessantes sobre usinagem de engrenagens e para que todas essas habilidades são utilizadas.
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