Lección 5.5CortarCapítulo 5 · Mecanizado

Tallado de engranajes (fresa madre, mortajado)

Las fresas madre o los cortadores de mortajar generan los dientes del engranaje

El tallado de engranajes da sus dientes a una pieza en bruto redonda. En los dos métodos principales, el cortador y la pieza giran juntos como si ya fueran engranajes engranando, así que cada diente sale con el mismo perfil curvo preciso. Los engranajes de una caja de cambios de coche, de un taladro inalámbrico o de un aerogenerador se hacen así.

Foto: Kolossos, CC BY-SA 3.0, vía Wikimedia Commons

Tallado de engranajes · tallado con fresa madre y mortajado, vistas laterales, 5 pasosLos números en círculo corresponden a los pasos de abajo: los pasos 1–3 son el tallado con fresa madre (izquierda), los pasos 4–5 el mortajado de engranajes (derecha).

Cómo funciona

Monta la pieza en bruto. Una pieza en bruto de engranaje (un disco ya torneado a medida, con un agujero central) se sujeta en el husillo giratorio de la máquina.
Fresa madre: haz girar fresa y pieza al unísono. La fresa madre (un cortador con forma de tornillo sin fin, con muchos dientes de corte) gira mientras la pieza gira con una relación fija, como un tornillo sin fin que mueve su rueda.
Avanza a lo ancho de la cara. La fresa madre recorre lentamente el eje de la pieza. Cada hueco entre dientes se corta un poco en cada vuelta, así que todos los dientes crecen a la vez.
Mortajado de engranajes: carrera arriba y abajo. Para engranajes a los que no llega la fresa madre, un cortador con forma de engranaje sube y baja como una cepilladora, cortando en cada carrera descendente.
Rueda despacio en engrane. Entre carreras, el cortador y la pieza giran un poco, como si engranaran, hasta que se forman todos los dientes. El mortajado puede cortar engranajes interiores y dientes justo junto a un resalte (un escalón en la pieza).

Tras el corte, los engranajes de coches y máquinas suelen tratarse térmicamente (templarse), y los precisos se rectifican o se bruñen después.

Datos clave

Materiales: Aceros (la mayoría de los engranajes), fundición, bronce, latón, aluminio, plásticos
Piezas típicas: Engranajes rectos y helicoidales (dientes rectos o inclinados), piñones, ejes estriados, ruedas de tornillo sin fin
Tamaño de pieza: Desde engranajes de reloj de unos pocos milímetros hasta engranajes de aerogeneradores y de minería de varios metros
Precisión: Normalmente AGMA 8–10 o grado ISO 7–9 tras el tallado con fresa madre, con errores de diente de aproximadamente 0,01–0,03 mm; el rectificado alcanza aproximadamente ISO 4–5
Acabado superficial: Normalmente Ra 1,6–3,2 µm (Ra = rugosidad media; 1 µm es una milésima de milímetro) en los flancos de los dientes
Tamaño de lote adecuado: Desde engranajes sueltos hasta millones; una fresa madre corta cualquier número de dientes del mismo módulo
Coste de utillaje y máquina: Las fresas madre y los cortadores de mortajar cuestan de cientos a miles de dólares; las máquinas CNC de engranajes cuestan cientos de miles
Velocidad: De segundos a aproximadamente un minuto por engranaje pequeño de coche; muchas horas para un engranaje de metros de ancho

Ventajas y límites

Ventajas

Formas de diente precisas y constantes en cada diente
Una fresa madre sirve para muchos tamaños de engranaje con el mismo módulo
El tallado con fresa madre es rápido y continuo, ideal para volumen
El mortajado llega a engranajes interiores y a engranajes en grupo

Límites

Máquinas dedicadas y caras
La fresa madre no puede cortar engranajes interiores ni dientes junto a un resalte
El mortajado es más lento, porque la mitad de cada carrera no corta nada
Los engranajes templados aún necesitan rectificado para la máxima precisión

Dónde se usa

AutomociónEngranajes de cajas de cambios, engranajes de diferencial, engranajes de arranque y de bombas
EnergíaCajas de engranajes de aerogeneradores, grandes transmisiones industriales
MaquinariaReductores, transportadores, accionamientos de máquinas herramienta
Bienes de consumoHerramientas eléctricas, batidoras de cocina, piñones de bicicleta y de moto
AeroespacialTransmisiones de helicóptero, cajas de engranajes de accesorios de motor

Cómo reconocerlo

Dientes idénticos con flancos curvos (de evolvente), el perfil que permite a los engranajes rodar con suavidad juntos.
Finas marcas que cruzan cada cara del diente, en la dirección en que avanzó la fresa madre.
Un engranaje interior o un engranaje pegado a un resalte indica mortajado y no tallado con fresa madre.

Compáralo con

Brochado5.4copia un engranaje interior o estriado completo en una sola pasada, pero necesita una herramienta cara para cada tamaño.Fresado5.2una fresa de forma puede cortar los dientes de un engranaje un hueco cada vez; más lenta y menos precisa, usada para reparaciones únicas.Rectificado5.7termina los dientes de engranajes templados con mayor precisión tras el tallado con fresa madre.

Míralo

ProdMach · Una comparación para principiantes del tallado con fresa madre y el mortajado

Evolvent Design · Primeros planos de un engranaje recto tallado con fresa madre en un taller

Gleason Corporation · Tallado con fresa madre en producción en una máquina moderna, con achaflanado

Liebherr · Una máquina de tallar engranajes muy grande trabajando

Ver fotos reales

Wikipedia: Tallado de engranajes — visión general de los métodos de tallado con fresa madre, mortajado, brochado, fresado y acabado
Wikipedia: Tallado con fresa madre — foto de una fresa madre y de una máquina de tallado
Búsqueda de fotos en Wikimedia Commons

Recuerda

Los dientes del engranaje se generan: el cortador rueda con la pieza como un engranaje conjugado.
El tallado con fresa madre es continuo y rápido; el mortajado sube y baja y llega a engranajes interiores.
La mayoría de los engranajes precisos se cortan blandos, se templan y luego se rectifican.