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El tallado de engranajes es un proceso de mecanizado para cortar engranajes , estrías y piñones utilizando una fresadora especializada . Los dientes o estrías del engranaje se cortan progresivamente en el material (como una pieza plana y cilíndrica de metal o plástico termoestable) mediante una serie de cortes realizados por una herramienta de corte .

El tallado de engranajes es relativamente rápido y económico en comparación con la mayoría de los demás procesos de conformado de engranajes y se utiliza para una amplia gama de piezas y cantidades. ^{[ 1 ]} El tallado de engranajes es especialmente común para el mecanizado de engranajes rectos y helicoidales. ^{[ 2 ]}

Un tipo de desbaste análogo al tallado de engranajes externos puede aplicarse al corte de engranajes internos, que se desbastan con una fresa rotativa (en lugar de conformarse o brocharse ). ^{[ 3 ]}

Christian Schiele, de Lancaster, Inglaterra, patentó la máquina de tallado de engranajes en 1856. ^{[ 4 ]} Su diseño era sencillo, pero los componentes básicos están presentes en los dibujos de patente habituales. La herramienta de corte y el tren de engranajes que proporciona la relación de velocidad del husillo adecuada son claramente visibles. Es probable que el conocimiento del tallado de engranajes en la relojería preceda a su patente. El siguiente gran avance se produjo en 1897, cuando Herman Pfauter inventó una máquina capaz de cortar tanto engranajes rectos tradicionales como engranajes helicoidales, impulsando aún más la producción. ^{[ 5 ]}

El tallado de engranajes puede crear engranajes rectos, helicoidales, cónicos rectos, refrentados, coronados, helicoidales, cilíndricos y achaflanados. ^{[ 6 ]} Una máquina de tallado de engranajes utiliza dos husillos oblicuos . Uno está montado con una pieza de trabajo en bruto y el otro sostiene la fresa (o "fresa"). El ángulo entre el husillo (eje) de la fresa y el husillo de la pieza de trabajo varía según el tipo de pieza que se esté fabricando. Por ejemplo, si se está produciendo un engranaje recto, el husillo se mantiene en el ángulo de avance de la fresa, mientras que si se está produciendo un engranaje helicoidal, se mantiene en el ángulo de avance de la fresa más el ángulo de hélice del engranaje helicoidal. Las velocidades de los dos husillos se mantienen en una proporción constante determinada por el número de dientes que se cortan en la pieza en bruto; por ejemplo, para una fresa de rosca simple con una relación de engranaje de 40:1, la fresa gira 40 veces por cada vuelta de la pieza en bruto, produciendo 40 dientes en la pieza en bruto. Si la fresa tiene múltiples roscas, la relación de velocidad se multiplica por el número de roscas de la fresa. ^{[ 7 ]} A continuación, la fresa se introduce en la pieza de trabajo hasta obtener la profundidad de diente correcta. Para finalizar la operación, la fresa se introduce a través de la pieza de trabajo paralelamente al eje de rotación de la pieza en bruto. ^{[ 6 ]}

A menudo, durante la producción en masa, se apilan varias piezas en bruto utilizando un dispositivo de sujeción adecuado y se cortan en una sola operación. ^{[ 7 ]}

Para engranajes muy grandes, la pieza en bruto puede ser previamente mecanizada para darle una forma aproximada y así hacer que el fresado sea más eficiente.

Las máquinas de tallado de engranajes, también conocidas como fresadoras de engranajes , vienen en muchos tamaños para producir engranajes de diferentes tamaños. Los pequeños engranajes para instrumentos se producen en máquinas pequeñas de sobremesa, mientras que los engranajes marinos de gran diámetro se producen en grandes máquinas industriales. Una máquina de tallado de engranajes generalmente consta de un mandril y un contrapunto para sujetar la pieza de trabajo, un husillo para montar la fresa y un motor de accionamiento. ^{[ 8 ]}

Para un perfil de diente teóricamente involuta , la cremallera fundamental tiene lados rectos, inclinados al ángulo de presión de la forma del diente, con la parte superior e inferior planas. La corrección de adendo necesaria para permitir el uso de piñones de número reducido se puede obtener modificando adecuadamente esta cremallera a una forma cicloidal en los extremos, o bien tallando con un diámetro distinto al paso teórico. Dado que la relación de transmisión entre la fresa y la pieza en bruto es fija, el engranaje resultante tendrá el paso correcto en el círculo primitivo, pero el espesor del diente no será igual al ancho del espacio.

Las máquinas de tallado de engranajes se caracterizan por el módulo o diámetro primitivo máximo que pueden generar. Por ejemplo, una máquina con capacidad de 10 pulgadas (250 mm) puede generar engranajes con un diámetro primitivo de 10 pulgadas y, por lo general, un ancho de cara máximo de 10 pulgadas. La mayoría de las máquinas de tallado de engranajes son verticales, lo que significa que la pieza en bruto se monta verticalmente. Las máquinas de tallado de engranajes horizontales se utilizan generalmente para cortar piezas más largas; por ejemplo, para cortar estrías en el extremo de un eje. ^{[ 9 ]}  

La fresa es una herramienta de corte que se utiliza para tallar los dientes en la pieza de trabajo. Tiene forma cilíndrica con dientes de corte helicoidales . Estos dientes presentan ranuras que recorren toda la longitud de la fresa, lo que facilita el corte y la evacuación de las virutas . También existen fresas especiales diseñadas para engranajes específicos, como los engranajes estriados y los piñones. ^{[ 8 ]}

La forma de la sección transversal de los dientes de la fresa es casi idéntica a la de los dientes de una cremallera que se usaría con el producto terminado. Existen ligeras modificaciones en la forma para fines de generación, como extender la longitud del diente de la fresa para crear un espacio libre en las raíces del engranaje. ^{[ 10 ]} Cada diente de la fresa tiene un rebaje en su parte posterior para reducir la fricción. ^{[ 11 ]}

La mayoría de las fresas son de rosca simple, pero las de rosca doble y triple se utilizan en talleres de alto volumen de producción. Las fresas de rosca múltiple son más eficientes pero menos precisas que las de rosca simple. ^{[ 12 ]} Según el tipo de dientes de engranaje que se vayan a cortar, existen fresas hechas a medida y fresas de uso general. Las fresas hechas a medida se diferencian de otras fresas porque están diseñadas para fabricar engranajes con perfiles de dientes modificados. Los perfiles de dientes modificados se utilizan normalmente para aumentar la resistencia y reducir el tamaño y el ruido del engranaje.

Los tipos de placas de cocina más comunes son:

• Placas dentadas de cadena de rodillos
• Hornillos de engranaje helicoidal
• Placas de cocina estriadas
• placas de cocina con chaflán
• Fresas de engranajes rectos y helicoidales
• Placas de cocción con ranuras laterales rectas
• fresas con ranuras involutas
• placas dentadas
• Placas de cocina con engranajes semi-superficiales

El tallado de engranajes se utiliza para fabricar los siguientes tipos de engranajes terminados:

• engranajes cicloidales
• Engranajes helicoidales
• Engranajes evolventes
• Trinquete
• Splines
• piñones
• Engranajes rectos
• Engranajes helicoidales

El tallado de engranajes se utiliza para producir la mayoría de las ruedas helicoidales con garganta , pero ciertos perfiles de dientes no se pueden tallar. Si alguna parte del perfil de la fresa es perpendicular al eje, la fresa no tendrá la holgura de corte que genera el proceso de retroceso habitual y no cortará bien.

Para engranajes cicloidales (como los utilizados en la especificación BS978-2 para engranajes de paso fino) y engranajes de tipo cicloidal, cada módulo , relación y número de dientes en el piñón requiere una fresa de tallado diferente, por lo que el tallado es ineficaz para la producción de bajo volumen. Para sortear este problema, se produjo un estándar especial de emergencia para engranajes de arco circular en tiempos de guerra que proporcionaba una serie de formas casi cicloidales que podían cortarse con una sola fresa para cada módulo a partir de ocho dientes para economizar en recursos de fabricación de fresas. Una variante de este estándar todavía se incluye en BS978-2a (Engranajes para instrumentos y mecanismos de relojería. Engranajes de tipo cicloidal. Engranajes de doble arco circular). Las tolerancias de concentricidad de la fresa limitan los módulos inferiores que se pueden cortar prácticamente mediante tallado a aproximadamente 0,5 módulos.

• Lista de nomenclatura de engranajes

• Sociedad Americana de Metales ; Cubberly, William H.; Bardes, Bruce P. (1978), Manual de Metales: Mecanizado , vol.  16 (9.ª  ed., ilustrada), ASM International, ISBN 978-0-87170-007-0.
• Degarmo, E. Paul; Black, J. T.; Kohser, Ronald A. (2003), Materiales y procesos en la fabricación (9.ª  ed.), Wiley, ISBN 0-471-65653-4.
• Drozda, Tom; Wick, Charles; Benedict, John T.; Veilleux, Raymond F.; Society of Manufacturing Engineers; Bakerjian, Ramon (1983), Tool and Manufacturing Engineers Handbook: Machining , vol.  1 (4.ª  ed. ilustrada), Society of Manufacturing Engineers, ISBN 978-0-87263-085-7.
• Endoy, Robert (1990), Mecanizado, conformado y afeitado de engranajes (  Edición ilustrada), Society of Manufacturing Engineers , ISBN 978-0-87263-383-4.
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• GB 185702896 , Schiele, Christian, "Maquinaria para cortar tuercas, tornillos y ruedas dentadas", publicado el 6 de diciembre de 1856, emitido el 5 de junio de 1857 
• Woodbury, Robert S. (1958), Historia de la máquina de tallado de engranajes: Un estudio histórico en geometría y máquinas , MIT Press, ISBN 9780262730013, OCLC 1689960 {{citation}}: Incompatibilidad de ISBN/Fecha ( ayuda )
• Woodbury, Robert S. (1972), "Historia de la máquina de tallado de engranajes", Estudios sobre la historia de las máquinas herramienta , Cambridge, Massachusetts: MIT Press, ISBN 978-0-262-73033-4LCCN 72006354 , OCLC 609185​  
• Dudley, Darle W. (1969), "La evolución del arte de los engranajes", Publicado por la Asociación Estadounidense de Fabricantes de Engranajes, Washington D.C., Número de catálogo de la Biblioteca del Congreso: 72-78509
• Radzevich, Stephen P. (2017), "Herramientas para el corte de engranajes: ciencia e ingeniería", CRC Press, Segunda edición, ISBN 9781138037069

• Gimpert, Dennis (enero de 1994), "El proceso de tallado de engranajes" (PDF) , Gear Technology , 11 ( 1): 38–44Contiene esquemas de máquinas de tallado de engranajes en las figuras 8 a 10.