Máquinas CNC para Usinagem de Rodas Dentadas

Usinagem de rodas dentadas e engrenagens

Em uma roda dentada ou engrenagem, a tolerância que importa não está em uma superfície só: está na relação entre o furo, a circunferência primitiva e a face. Uma roda dentada com o furo fora de centro em 0,03 mm mantém a corrente tensionada em um ponto de cada volta e o cliente ouve isso antes de medir.

Esta página explica como a geometria dos dentes e dos alojamentos é gerada, por que o furo e a circunferência primitiva precisam sair da mesma referência, como fixar um disco fino sem que ele ceda e o que decide entre torno com ferramentas acionadas, torno-fresadora e centro de usinagem.

O que faz a roda dentada girar corretamente

A referência é o furo, não os dentes

A forma do dente é gerada pela ferramenta e pela divisão, e as máquinas modernas dão conta disso com facilidade. O que não é automático é onde a circunferência dos dentes fica em relação ao furo por onde passa o eixo. Se o furo é torneado em uma fixação e os dentes são fresados em outra, o desvio entre os dois é a repetibilidade do dispositivo mais o erro de remontagem, e é exatamente esse desvio que gera a vibração em uma peça que gira rápido. Cortar o furo e a circunferência primitiva na mesma fixação elimina a questão.

O desvio de face aparece como desgaste da corrente

Uma roda dentada perpendicular ao furo mas não plana puxa a corrente para o lado uma vez por volta, e o desgaste aparece na corrente antes de aparecer na roda. A face que assenta no cubo e o plano dos dentes precisam ser paralelos dentro dos limites do desenho, e esse paralelismo é decidido pela fixação, não pelo paralelismo da ferramenta.

Discos finos cedem entre as castanhas

A roda dentada geralmente é um disco fino, e um disco fino na castanha de três castanhas é uma mola. Enquanto o furo é usinado, as castanhas comprimem o círculo para dentro, e quando a fixação é solta o furo volta oval — o mesmo problema da carcaça de parede fina, em uma geometria mais plana. Castanhas macias furadas na medida da peça, pressão de fixação baixa e conferência depois de soltar são a solução.

Peças temperadas se movem depois do tratamento térmico

Uma engrenagem cementada ou temperada depois de usinada muda de forma no forno, e a feature que mais se move costuma ser o furo. Ou se deixa sobremetal para retificar depois do tratamento, ou se escolhe um processo de têmpera que limita a distorção e se termina o furo antes. Decidir isso antes de escrever o processo evita um lote que não tem correção.

Como os dentes e alojamentos são cortados

Fresamento por geração e brochamento para engrenagens evolventes

O dente evolvente é gerado por uma fresa de geração ou por brochamento, e os dois são operações dedicadas feitas em máquina de engrenagens, não em centro de usinagem. Se a oficina tem máquina de engrenagens, o trabalho do centro de usinagem é entregar o esboço com o furo, as faces e a referência corretos, para que a máquina de engrenagens só precise cortar os dentes. Se não tem, a engrenagem é comprada ou o projeto é convertido em um perfil fresável.

Fresamento e interpolação para o perfil da roda dentada

O dente da roda dentada não é evolvente e sim um perfil, e a forma pode ser feita com fresa de forma ou interpolada com fresa de topo em uma máquina de três eixos. A interpolação é mais lenta por dente, mas não exige ferramenta especial e mantém a relação entre dente e furo na mesma fixação — o que em lotes pequenos e médios costuma valer mais do que o tempo de ciclo.

Alojamentos, furos de alívio e chavetas

A maioria das rodas dentadas tem alojamentos de alívio, chaveta ou os dois. A chaveta aberta na segunda operação se desloca em relação aos dentes pelo erro de remontagem, e em uma peça com função de sincronismo esse deslocamento muda a fase do acionamento. Cortar a chaveta na mesma fixação do furo, ou indexar a partir de uma superfície usinada e não do diâmetro externo, mantém a fase correta.

Qual máquina para qual peça

Torno com ferramentas acionadas para rodas pequenas

Uma roda dentada abaixo de aproximadamente 300 mm, que exige furo, duas faces, chaveta e furos de alívio, pode ser torneada e fresada em uma fixação em um torno com eixo C ou Y e ferramentas acionadas. A peça não sai da castanha, então o furo e a circunferência dos dentes ficam ligados, e o ciclo é curto porque as trocas de ferramenta acontecem entre operações na mesma peça, não entre fixações.

Torno-fresadora para peças maiores ou mais duras

Acima desse tamanho, ou quando o perfil do dente exige uma fresa de grande diâmetro, uma torno-fresadora com diâmetro de torneamento suficiente para a peça entrega torneamento e fresamento na mesma fixação. O número decisivo não é o peso da peça, é o maior diâmetro que ela precisa passar girando.

Centro de usinagem para placas e setores

Rodas dentadas grandes demais para tornear, anéis dentados e setores são trabalho de centro de usinagem: a peça é fixada em uma mesa ou em um dispositivo vertical, o furo é feito no lugar e os dentes ou alojamentos são indexados ao redor. Em uma máquina horizontal com mesa rotativa, a indexação é feita pela mesa, e isso mantém o passo dos dentes ligado à mesma referência do furo.

Notas de processo para rodas e engrenagens

Torne primeiro o furo e a face de apoio

Todo o resto é posicionado a partir do furo e da face que assenta no cubo, por isso os dois são cortados primeiro e na mesma fixação. Depois que existem, a peça pode ser fixada por eles para o trabalho de dentes e alojamentos, e cada operação seguinte herda uma referência real em vez de uma presumida.

Controle o desvio dente-furo, não a forma do dente

Medir a forma do dente e aprovar é fácil; o número que decide se a peça vai rodar silenciosa é o desvio entre a circunferência dos dentes e o furo. Medir a peça presa por um pino no furo, com comparador nas pontas dos dentes, é a verificação que captura o erro que o cliente vai ouvir.

Remova a rebarba antes do tratamento térmico

Rebarba deixada na face do dente vira uma rebarba dura depois da têmpera e um concentrador de tensão em serviço. A remoção de rebarba pertence à etapa antes do forno, e no perfil interpolado o passe de rebarbação muitas vezes pode entrar no mesmo caminho da ferramenta.

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