ES2261733T3 - Procedimiento para conformkar engranajes en polvo metalico. - Google Patents
Procedimiento para conformkar engranajes en polvo metalico.Info
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Abstract
Procedimiento para fabricar un engranaje de polvo metálico que comprende las etapas siguientes: compactar y sinterizar polvo metálico para formar una pieza en bruto de engranaje (14) y caracterizado porque se soporta la pieza en bruto de engranaje (14) para girar alrededor del primer eje (A) de la pieza en bruto de engranaje (14); se soporta una herramienta (18) para girar alrededor de un segundo eje (B) transversal al primer eje (A) presentando la herramienta una serie de partes cortantes de dientes de engranajes (22) y un conjunto axialmente adyacente de partes de densificación de superficie de dientes de engranaje (24); se acciona la herramienta (18) alrededor del segundo eje (B) y corta los dientes de engranajes (42) en la pieza en bruto de engranaje de polvo metálico (14) mediante la eliminación de material de la pieza en bruto de engranaje para preparar una pieza en bruto de engranaje dentado; y sin necesidad de desmontar la herramienta (18) o la pieza en bruto de engranaje dentado, se desplaza la herramienta (18) y la pieza en bruto de engranaje dentado entre sí, para llevar las partes de densificación de superficie de dientes de engranaje (24) de la herramienta a su acoplamiento con los dientes de la pieza en bruto de engranaje dentado y accionar la herramienta (18) alrededor del segundo eje (B) para desplazar y densificar la superficie de los dientes de engranaje (42).
Description
Procedimiento para conformar engranajes en polvo
metálico.
La presente invención se refiere, en general, a
un procedimiento de fabricación de engranajes de polvo metálico,
según el preámbulo de la reivindicación 1. Dicho procedimiento se da
a conocer en el documento US nº 4.708.912 de la técnica
anterior:
La patente US nº 4.708.912 se refiere a un
procedimiento para fabricar engranajes de polvo metálico, en el que
una pieza en bruto de engranaje de metal sinterizado se monta en una
máquina laminadora para su rotación alrededor de un primer eje,
entre un conjunto de herramientas laminadoras dentadas adyacentes,
estando cada una montada para girar alrededor de un segundo eje y
de un tercer eje, que son paralelos al primer eje de la pieza en
bruto del engranaje. La densificación tiene lugar mediante el
desplazamiento del material de la pieza en bruto de engranaje por
los dientes de las herramientas laminadoras. La pieza en bruto de
engranaje puede estar provista de dientes preformados, que
posteriormente son densificados por las herramientas
laminadoras.
La patente US nº 5.711.187 da a conocer un
procedimiento para densificar engranajes de polvo metálico, en el
que una pieza en bruto de engranaje de polvo metálico se monta para
su rotación alrededor de un primer eje adyacente a una herramienta
laminadora dentada, montada para girar alrededor de un segundo eje
que es paralelo al primer eje. La pieza en bruto y la herramienta
se desplazan en un movimiento relativo entre sí para desplazar y
densificar el material de los dientes de los engranajes. El modo en
el que los dientes de la pieza en bruto de engranaje son
preformados para su posterior densificación no se da a conocer.
Un objetivo de la presente invención es
simplificar la fabricación de engranajes de polvo metálico que
presentan dientes de engranajes densificados. Este objetivo se
alcanza mediante las características de la reivindicación 1.
Un procedimiento para fabricar un engranaje de
polvo metálico, según una forma de realización actualmente
preferida de la invención, comprende las etapas de compactar y
sinterizar polvo metálico para formar una pieza en bruto de
engranaje que, a continuación, es soportada para girar alrededor de
un primer eje. Una herramienta está soportada para girar alrededor
de un segundo eje, que es transversal al primer eje de la pieza en
bruto del engranaje. Una herramienta presenta una serie de partes
cortantes de dientes de engranajes y un conjunto de partes de
densificación de las superficies de los dientes de engranajes
axialmente adyacentes. La herramienta se impulsa alrededor del
segundo eje y las partes cortantes de dientes de engranajes se
llevan al acoplamiento con la pieza en bruto de engranaje, de tal
modo que los dientes sean cortados en la pieza en bruto de engranaje
mediante la retirada de material de la pieza en bruto de engranaje
para preparar una pieza en bruto de engranaje dentado. Sin
desmontar la herramienta ni la pieza en bruto de engranaje dentado,
la herramienta y la pieza en bruto de engranaje dentado se
desplazan en un movimiento relativo entre sí para llevar las partes
de densificación de las superficies dentadas de los engranajes de
la herramienta en acoplamiento con los dientes de la pieza en bruto
de engranaje dentado y la herramienta se impulsa alrededor del
segundo eje para desplazar y densificar la superficie de los
dientes de los engranajes.
La invención presenta la ventaja de dar a
conocer un método simple para fabricar dientes de engranajes de
polvo metálico.
Además, la invención presenta la ventaja de dar
a conocer un procedimiento de formación de dientes de engranajes de
polvo metálico con gran precisión y repetibilidad, puesto que las
características de densificación y cortantes están proporcionadas
en la herramienta y su posición y movimiento se controlan, según la
invención, de tal modo que sean presentadas a la pieza en bruto de
engranaje sin perturbar la relación establecida de la pieza en
bruto de engranajes para herramientas. Dicho de otro modo,
combinando las etapas de corte y de densificación en una sola
operación, utilizando la herramienta con características de corte y
densificación, se consigue un mayor control sobre las propiedades
dimensionales físicas del engranaje de polvo metálico densificado
resultante.
Éstas y otras características y ventajas de la
presente invención se pondrán más claramente de manifiesto a partir
de la siguiente descripción detallada y los dibujos adjuntos, en los
que:
la Figura 1 es una vista en perspectiva
esquemática de un aparato para perfilar engranajes de polvo metálico
según una forma de realización preferida del procedimiento según la
invención;
la Figura 2 es una vista fragmentaria similar a
la Figura 1, pero que ilustra la densificación de los dientes de
engranajes; y
la Figura 3 es una vista en sección esquemática
fragmentaria ampliada, tomada generalmente a lo largo de las líneas
3-3 de la Figura 2.
Haciendo referencia inicialmente a las Figuras 1
y 2 de los dibujos, un aparato 10 para cortar y laminar engranajes
comprende un husillo de pieza de trabajo 12, que presenta un eje de
rotación A para el montaje de una preforma o pieza en bruto de
engranaje 14 para su rotación alrededor del eje A. Además, el
aparato 10 comprende un husillo de herramienta 16, adyacente al
husillo 12, que presenta un eje de rotación B que es transversal al
eje de rotación A. Una herramienta o matriz conformadora de
engranajes 18 está montada en el husillo 16 para su rotación
alrededor del eje B en relación de trabajo operativa respecto a la
pieza de trabajo 14. El eje B está sesgado en relación con el eje
A, de tal modo que no son paralelos y no se llegan a
intersectar.
La herramienta conformadora 18 comprende un
cuerpo generalmente cilíndrico 20, que presenta una serie de partes
cortantes de dientes de engranajes 22 y una serie de partes de
densificación de las superficies de dientes de engranajes 24. Las
partes cortantes de dientes de engranajes 22 comprenden una serie de
dientes cortantes 26 dispuestos alrededor del cuerpo 20 adyacentes
a un eje axial 28 de la herramienta 18. Los dientes 26 presentan
bordes de ataque cortantes 30.
Las partes de densificación de dientes de
engranajes 24 están previstas en una herramienta 18 axialmente
adyacente a las partes cortantes de dientes de engranajes 22
adyacentes a un extremo opuesto 32 de la herramienta 18. Las partes
de densificación de las superficies de dientes de engranajes 24
comprenden un rodillo periférico perfilador de dientes en forma de
una rosca de tornillo sinfín helicoidal 34 que está libre de
cualquier superficie cortante que actuaría para cortar, cizallar o
eliminar material de la pieza de trabajo 14. La rosca de tornillo
sinfín 34 tiene caras de ataque y de salida 36, 28 conformadoras
(con respecto a la dirección de rotación de la herramienta 18), que
se extienden helicoidalmente alrededor del cuerpo cilíndrico 20. La
rosca conformadora 34 puede ser una rosca de arranque único o
múltiple. Un espacio axial 40 separa las partes cortantes de dientes
de engranajes 22 de las partes de densificación de las superficies
de dientes de engranajes 24 y de este modo, están en posición
intermedia respecto a los extremos 28, 32 de la herramienta 18. Las
partes 22, 24 pueden comprender una estructura de una sola pieza de
la herramienta 18 o, como alternativa, se pueden fabricar por
separado y fijarse al husillo 16 para la rotación conjunta alrededor
del eje B.
La pieza de trabajo 14 se conforma inicialmente
como una pieza en bruto de engranaje sin dientes y se compacta a su
forma a partir de polvo metálico y a continuación, se sinteriza, en
un modo convencional, a partir de cualquiera de varios polvos
aleados y/o mezclados añadidos, tales como hierro elemental,
aleaciones de hierro y adiciones de aleaciones individuales o
combinadas, tales como cobre, manganeso, silicio, carbono, grafito,
lubricantes y aglutinantes, etc. La pieza de trabajo de la pieza en
bruto sinterizada 14 se carga en el husillo 12 del aparato 10 para
su rotación controlada alrededor del eje A en la dirección de la
flecha C y/o en la dirección opuesta. Cuando se instala, la pieza
de trabajo 14 no presenta todavía dientes de engranajes preformados,
que estén preparados para la densificación. La herramienta 18 se
sitúa con las partes cortantes de dientes de engranajes 22
adyacentes a la pieza de trabajo 14 y los husillos 12, 16 se
desplazan en un movimiento relativo entre sí para llevar las partes
cortantes de dientes de engranajes 22 al acoplamiento con la
superficie periférica exterior de la pieza de trabajo 14 para
iniciar el corte de dientes de engranajes en la pieza de trabajo 14,
según se ilustra en la Figura 1. Durante esta operación, la
herramienta 18 se hace girar en la dirección de la flecha D
alrededor del eje B del husillo 16, mientras la pieza de trabajo 14
se hace girar alrededor del eje A del husillo 12. En esta operación
inicial de corte de dientes de engranajes, los dientes cortantes 26
se acoplan y eliminan la parte del material de polvo metálico de la
pieza de trabajo 14 para obtener los dientes de engranajes no
densificados 42 de la pieza 14. La herramienta 18 se puede acoplar y
desacoplar con la pieza de trabajo 14 al desplazar la herramienta
18 en el sentido de la flecha E.
Una vez cortados los dientes de engranajes 42 en
la pieza de trabajo 14, la herramienta 18 se desplaza fuera de su
acoplamiento con los dientes 42 en la dirección de la flecha E. Con
la pieza de trabajo 14 y la herramienta 18 desacopladas, y sin
desmontar la herramienta 18 o la pieza de trabajo 14 de sus
respectivos husillos 16, 12, la herramienta 18 y la pieza de
trabajo 14 se desplazan, o tienen un movimiento relativo, de tal
modo que sitúen la parte de densificación de las superficies de
dientes de engranajes 24 de la herramienta 18 adyacente a los
dientes de engranajes 42. Como se ilustra mejor en la Figura 2, el
desplazamiento relativo se realiza, preferentemente, desplazando la
herramienta 18 a lo largo del eje B en la dirección de la flecha F.
Una vez desplazadas, las partes de densificación de las superficies
de dientes de engranajes 24 de la herramienta 18 se desplazan en
acoplamiento con los dientes de engranajes no densificados 42.
El husillo 16 está acoplado a un motor impulsor
44 que funciona para impulsar con un desplazamiento positivo el
husillo 16, y de este modo la herramienta 18, alrededor del eje D en
la dirección de la flecha D o en la dirección opuesta, si así se
desea. La rotación de la herramienta 18, en la dirección de la
flecha D, imparte la correspondiente fuerza rotación a la pieza de
trabajo 14 solicitándola para girar en la dirección de la flecha C
debido al acoplamiento entre los dientes 42 y la rosca 34. Según la
forma de realización preferida de la invención, la pieza de trabajo
14 es accionada también positivamente por un motor asociado 46
acoplado al husillo de piezas de trabajo 14 para permitir un
control independiente de la rotación relativa y de la velocidad
angular de la pieza de trabajo 14.
En la Figura 3 se ilustra la interacción que
tiene lugar entre la rosca de tornillo sinfín 34 de la herramienta
18 y los dientes 42 de la pieza de trabajo 14 durante la etapa de
densificación del proceso. Las caras conformadoras 24, 26 de la
rosca 22 se acoplan con las correspondientes caras laterales de los
dientes de engranajes 42, lo que provoca que se desplace el
material en la superficie de los dientes de engranajes, densificando
y endureciendo los dientes de engranajes 42 a una profundidad
predeterminada tal como se ilustra por las zonas punteadas de la
Figura 3.
El accionamiento positivo de la herramienta 18 y
la pieza de trabajo 14, independientemente entre ellos, permiten el
ajuste en la carga direccional aplicada por la rosca 34 sobre los
dientes 42 para admitir varias configuraciones de dientes de
engranajes, comprendiendo dientes involutos, y controlar la
densificación de los dientes de modo que se obtenga una
densificación uniforme de los dientes o densificación de una zona
particular de los dientes más o menos que otras zonas. La
densificación de los dientes 42 se puede realizar de la misma forma
o similar descrita en la patente US nº 6.151.941 a nombre del
titular de la presente invención, cuyo contenido se incorpora a la
presente memoria a título de referencia.
Resulta evidente que son posibles numerosas
modificaciones y variaciones de la presente invención a la luz de
las enseñanzas anteriores. Por lo tanto, ha de entenderse que dentro
del alcance de las reivindicaciones adjuntas, la invención se puede
realizar de modo distinto al anteriormente descrito. La invención se
define por las reivindicaciones adjuntas.
Claims (4)
1. Procedimiento para fabricar un engranaje de
polvo metálico que comprende las etapas siguientes:
compactar y sinterizar polvo metálico para
formar una pieza en bruto de engranaje (14) y caracterizado
porque se soporta la pieza en bruto de engranaje (14) para girar
alrededor del primer eje (A) de la pieza en bruto de engranaje
(14); se soporta una herramienta (18) para girar alrededor de un
segundo eje (B) transversal al primer eje (A) presentando la
herramienta una serie de partes cortantes de dientes de engranajes
(22) y un conjunto axialmente adyacente de partes de densificación
de superficie de dientes de engranaje (24);
se acciona la herramienta (18) alrededor del
segundo eje (B) y corta los dientes de engranajes (42) en la pieza
en bruto de engranaje de polvo metálico (14) mediante la eliminación
de material de la pieza en bruto de engranaje para preparar una
pieza en bruto de engranaje dentado; y
sin necesidad de desmontar la herramienta (18) o
la pieza en bruto de engranaje dentado, se desplaza la herramienta
(18) y la pieza en bruto de engranaje dentado entre sí, para llevar
las partes de densificación de superficie de dientes de engranaje
(24) de la herramienta a su acoplamiento con los dientes de la pieza
en bruto de engranaje dentado y accionar la herramienta (18)
alrededor del segundo eje (B) para desplazar y densificar la
superficie de los dientes de engranaje (42).
2. Procedimiento según la reivindicación 1, en
el que las operaciones de compactar y sinterizar la pieza en bruto
de engranaje (14) proporcionan a la pieza en bruto de engranaje una
forma generalmente cilíndrica antes del corte de los dientes de
engranajes (42) en la pieza en bruto de engranaje (14).
3. Procedimiento según la reivindicación 1, que
comprende accionar positivamente la pieza en bruto de engranaje
dentado durante la densificación de los dientes de engranajes
(42).
4. Procedimiento según la reivindicación 1, en
el que el desplazamiento relativo de la herramienta (18) y de la
pieza en bruto de engranaje (14) se realiza desplazando la
herramienta (18) a lo largo de su eje (B).
Applications Claiming Priority (2)
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