Mecanizado CNC de piezas de engranajes de precisión para la industria robótica

Cada engranaje ofrece ventajas propias para aplicaciones de precisión. Aceros aleados como el 4140, el 4340 y el 8620 ofrecen una excepcional resistencia elemental de los dientes mediante cementación o temple superficial, alcanzando hasta 58 HRC. Además, ofrecen una excelente resistencia al desgaste para aplicaciones de alta carga, con pares de 10 a 500 Nm. Además, ofrecen una resistencia a la fatiga extrema durante más de 50 000 horas de funcionamiento continuo. Son fiables para robots industriales con cargas útiles superiores a 50 kg. Son aptos para la producción en serie, rentables por su precio y su fino acabado superficial, obtenido mediante rectificado, contribuye a un funcionamiento silencioso. Esto convierte al acero aleado en el estándar para cajas de engranajes y reductores de robots industriales de alta resistencia. Los grados de acero inoxidable 17-4 PH y 303 proporcionan una resistencia adecuada para robots de procesamiento de alimentos, quirúrgicos y de salas blancas para aplicaciones de carga media biocompatibles, con alta resistencia, oxidación extrema incontrolada, buena maquinabilidad para geometrías complejas y otras características de diseño que soportan duras condiciones ambientales con superficies biocompatibles en duras condiciones sin alterar la superficie.
Las aleaciones de aluminio, como la 7075-T6, tienen una construcción ligera que ayuda a minimizar la inercia rotacional en aplicaciones de alta velocidad; son lo suficientemente resistentes para robots colaborativos y sistemas de posicionamiento de baja carga que manejan cargas útiles inferiores a 20 kg; tienen una conductividad térmica significativa para la disipación del calor por fricción; tienen una maquinabilidad excepcional para funciones integradas avanzadas y diseños geométricos complejos; tienen resistencia natural a la corrosión; y son económicas para prototipos y aplicaciones especializadas donde el peso tiene un efecto significativo en el rendimiento dinámico para la construcción y la reducción de costos. El latón tiene una maquinabilidad superior para perfiles de dientes complejos y paso fino; tiene lubricidad natural que reduce la fricción y el desgaste contra engranajes de acero en aplicaciones de engranajes sinfín; tiene resistencia a la corrosión; ofrece suficiente resistencia para la transmisión de par bajo a medio; y sus propiedades de amortiguación proporcionan silenciamiento para el funcionamiento; es de uso común en instrumentos de precisión y mecanismos de sincronización que se fabrican con un estándar fino y silencioso.

Para la construcción de engranajes de precisión, la producción emplea las tecnologías de mecanizado más sofisticadas y especializadas disponibles, como el tallado de engranajes, que emplea fresas madre multientrada que producen perfiles de dientes evolventes y permiten un indexado continuo a velocidades de producción de entre 30 y 200 dientes por minuto, según el módulo y el material utilizado. El mecanizado de engranajes mediante tallado con forma, que utiliza fresas reciprocantes para los engranajes internos y los engranajes cercanos a los resaltes, donde la holgura de tallado es insuficiente. El fresado de engranajes, que utiliza fresas de forma, o el método de indexado con fresas de extremo para las formas de prototipos, así como para lotes pequeños, y la electroerosión por hilo CNC para engranajes endurecidos y para modificaciones intrincadas de dientes sin desgaste de herramientas. Además, los engranajes pueden rectificarse con muelas de rectificado de perfiles o mediante generación para la carcasa final del diente y el tratamiento térmico, que cumple con las clases de calidad AGMA 10 a 12. Los engranajes pueden bruñirse, así como los dientes con acabado superior. El suavizado de engranajes se puede lograr a través del afeitado, donde se eliminan pequeñas cantidades de material; los controles CMM de la máquina talladora permiten realizar modificaciones de avance y perfil.

Garantizamos constantemente tolerancias correspondientes a la clase de calidad AGMA 10 o superior a la calidad DIN 5. Estas normas requieren que las tolerancias de paso sean de ± 0.0001 pulgadas con un espaciado uniforme de los dientes a lo largo de la circunferencia para una rotación suave. Las desviaciones del perfil del diente evolvente están limitadas a 0.0003 pulgadas para garantizar una distribución adecuada de la carga a lo largo del ancho de la cara del diente, con tolerancias de precisión de paso de 0.0002 pulgadas para que el contacto a lo largo del diente sea completo para evitar la carga del borde, el error compuesto total no debe exceder las 0.001 pulgadas, lo que indica la calidad general del engrane dentado, la variación compuesta de diente a diente no debe exceder las 0.0005 pulgadas para indicar la uniformidad de los dientes adyacentes, la concentricidad del diámetro del orificio/paso de ± 0.0005 pulgadas para una colocación adecuada con un descentramiento mínimo, un acabado superficial antifricción y antiruido de los flancos de los dientes que exceda las 32 Ra micropulgadas, un espesor de diente controlado para proporcionar una holgura de malla adecuada, un movimiento perdido equilibrado y un funcionamiento suave de los conjuntos de engranajes con niveles de ruido que no excedan los 65 dB, una eficiencia de transmisión para engranajes helicoidales que exceda el 98 por ciento, conjuntos de engranajes posicionados con una precisión de ± 0.01 grados después de la reducción y una vida útil superior a 20,000 horas para juegos de engranajes.

Sí. Ofrecemos capacidades de fabricación flexibles que incluyen:
Prototipado rápido para la validación del diseño
Producción de bajo volumen para aplicaciones especializadas
Producción de gran volumen con control de calidad constante
Verificación estructural y dimensional completa en cada etapa

Por supuesto. Todos los componentes se fabrican bajo un sistema de gestión de calidad con certificación ISO 9001. Esto garantiza el cumplimiento total de las normas de calidad AGMA (Asociación Americana de Fabricantes de Engranajes), la norma DIN (Instituto Alemán de Normalización) para engranajes, especificaciones dimensionales y metalúrgicas personalizadas, como la profundidad de la caja y la dureza superficial, y una trazabilidad completa desde el lote de colada de la materia prima hasta la inspección final. Todos los engranajes también cumplen con los requisitos de documentación y auditorías de calidad para componentes críticos de transmisión de potencia en la automatización industrial, para abordar los riesgos de paradas de producción y fallos de seguridad, la mejora continua y otros requisitos de calidad.

Ofrecemos soluciones integrales de acabado adaptadas a los requisitos aeroespaciales:
Anodizado (Tipo II y Tipo III)
Pasivación para resistencia a la corrosión
Pulido de precisión para superficies aerodinámicas
Recubrimientos protectores y barreras térmicas personalizados

El volumen y la complejidad del pedido afectan los plazos de entrega. Para engranajes rectos y helicoidales estándar fabricados a partir de barras o piezas brutas, el plazo de entrega es de 12 a 18 días hábiles. Este plazo incluye las operaciones de tallado, tratamiento térmico y rectificado. Los engranajes cónicos complejos o los conjuntos planetarios de varios componentes requieren de 4 a 6 semanas para los procesos de corte, temple y ajuste del ensamblaje. Para la verificación del diseño de prototipos, los engranajes prototipo mecanizados mediante fresado CNC o electroerosión por hilo requieren de 5 a 8 días antes de la integración de las herramientas de producción. Disponemos de ciclos de producción y secuencias de procesamiento optimizados para pedidos de gran volumen. Durante la fase de cotización, detallamos los programas de producción, incluyendo los ciclos de tratamiento térmico, rectificado, inspección y controles de calidad. Esto le permite obtener una visión completa.

Sí, nuestros profesionales en ingeniería de engranajes colaboran con diseñadores de robótica para crear trenes de engranajes personalizados, adaptados a requisitos específicos de reducción de velocidad, capacidades de par y limitaciones de espacio. Diseñamos conjuntos de engranajes planetarios compactos, centrándonos en el rango de reducción de engranajes de 3:1 a 100:1 y la configuración de trenes de engranajes rectos o helicoidales multietapa para equilibrar la eficiencia y la relación de reducción. Realizamos las modificaciones necesarias en los dientes para un funcionamiento silencioso y una mayor capacidad de carga, incluyendo desplazamiento de perfil, alivio de punta, coronamiento de avance y otras optimizaciones para coronamiento y alivio. Formulamos requisitos de movimiento complejos utilizando disposiciones de engranajes compuestos con diferentes tipos de engranajes. Determinamos distancias entre centros y relaciones de transmisión para la cinemática del robot existente. Ofrecemos diseños completos de cajas de engranajes que integran rodamientos, ejes y carcasas. Esto permite la fabricación de sistemas de transmisión optimizados para aplicaciones como robots de recogida y colocación de alta velocidad y baja inercia, alta aceleración, robots industriales de carga pesada, alta densidad de par, robots colaborativos, funcionamiento silencioso, sistemas de posicionamiento de precisión y precisión bidireccional sin holgura.

Las ventajas de la fabricación CNC de precisión se reflejan en diferentes aspectos del rendimiento. Los perfiles dentados evolventes precisos permiten una distribución óptima de la carga en la cara del diente y en todo el engranaje, lo que previene la aparición de grietas por fatiga en la cara y la raíz. En conjuntos de engranajes bien diseñados, la distribución de la tensión de contacto es uniforme y la tensión máxima se mantiene por debajo de los límites aceptables de fatiga del material. La presencia de imprecisiones en el paso crea variaciones entre dientes, lo que elimina la rotación suave y genera ruido y vibración. Las variaciones de paso inferiores a 0.0001 pulgadas eliminan el ruido y las cargas dinámicas incómodas para velocidades de rotación superiores a 3000 RPM. Los pasos bien diseñados y la precisión controlada de los mismos garantizan un contacto completo en la cara y el paso, eliminando la carga en el borde y un desgaste impuesto de 10 veces en los engranajes. La calibración del descentramiento a menos de 0.001 pulgadas y la ausencia de errores de desalineación del eje eliminan los errores de distancia entre centros diseñados de 0.0005 pulgadas. El juego diseñado limita la pérdida de movimiento y evita el contacto de los engranajes que se relajan y expanden. El juego optimizado de 0.002 a 0.005 pulgadas permite que los engranajes alcancen una precisión de posicionamiento de 2 minutos de arco tras la reducción. La resistencia al desgaste de los dientes con superficie endurecida prolonga la vida útil de los engranajes a 50,000 horas en funcionamiento continuo, en comparación con las 5,000 horas de los engranajes sin endurecer.
Las superficies dentadas superacabadas mejoran la eficiencia de los conjuntos de engranajes helicoidales entre un 94 % y un 98 % al reducir el coeficiente de fricción en un 30 %. Las modificaciones eficaces de los dientes, como el alivio de la punta, reducen el impacto durante el acoplamiento, lo que resulta en una reducción de ruido de 5 a 10 dB, fundamental para los robots colaborativos que trabajan en entornos humanos. La fabricación precisa permite conjuntos de engranajes emparejados, que ofrecen características de rendimiento consistentes en todos los lotes de producción, lo que garantiza un comportamiento predecible en los robots y simplifica la programación. Los excelentes materiales, junto con el tratamiento térmico, permiten el diseño de engranajes más pequeños para un par específico gracias a la resistencia reforzada a la fatiga por flexión de los dientes, que supera los 40 000 PSI.
La consistencia dimensional previene el desgaste prematuro por desalineación, garantiza un ensamblaje correcto con ajustes de eje diseñados y disposiciones de rodamientos, mientras que los engranajes mecanizados con precisión proporcionan la base mecánica para los sistemas robóticos. Estos sistemas logran una repetibilidad de posición de ±0.02 milímetros gracias a relaciones de reducción precisas, junto con perfiles de movimiento altos y suaves sin ondulación de velocidad ni dentado, lo que permite una velocidad constante para aplicaciones como soldadura y dispensación. Mantienen una alta eficiencia para minimizar el calentamiento causado por el motor y ahorrar energía, funcionan silenciosamente por debajo de 70 dB para un entorno agradable en el caso de robots colaborativos y de servicio, ofrecen largos tiempos de operación entre 10,000 horas de mantenimiento y un rendimiento predecible y confiable en la automatización de la productividad para diversas industrias, como el ensamblaje automotriz con tiempos de ciclo inferiores a 60 segundos, con electrónica para la colocación precisa de componentes, para el envasado de alimentos de más de 200 unidades por minuto, y la logística de almacén con sistemas de clasificación de alta velocidad, así como la robótica médica, donde la suavidad del movimiento y la precisión de posicionamiento afectan directamente a la seguridad del paciente en cirugía.