Mecanizado de husillos para sistema planetario de engranes roscados
El Sistema planetario de engranes de rodillos es un componente de accionamiento altamente eficiente para robots humanoides y sistemas de posicionamiento. El husillo de rodillos es el elemento central, cuya calidad de fabricación determina la funcionalidad de todo el sistema. Las tolerancias de forma y posición en el rango de un solo dígito µm, así como la calidad de la superficie de Ra 0,4, requieren procesos de rectificado de alta precisión.
Sistema planetario de engranes de rodillos: Componentes clave de la tecnología de accionamiento moderna
Requisitos técnicos de los husillos de rodillos
El husillo de rodillos transmite movimientos lineales con una alta densidad de fuerza y una fricción mínima. La transmisión de fuerza se realiza a través de varios rodillos en un ensamble planetario. Esto permite alcanzar capacidades de carga más altas con un diseño compacto, en lugar de los husillos de bolas convencionales.
Como especialista en fabricación de precisión, EMAG ofrece una cadena de procesos integral para la fabricación de husillos planetarios. Gracias a la combinación de rectificadoras cilíndricas de alta precisión de la serie WPG 7 y estrategias de fabricación bien pensadas, hacemos posible la producción económica de estos exigentes componentes con la máxima calidad.
Especificaciones de la pieza de trabajo del husillo de rodillos planetarios
El husillo roscado de rodillos planetarios para robots humanoides se caracteriza por su diseño compacto y sus elevados requisitos de precisión. El material de partida es una pieza en bruto de acero endurecido con una dureza de HRC 60, que debe ser rectificada después del tratamiento térmico. La longitud total del husillo suele ser de 110 a 120 mm, por lo que es necesario que varios diámetros exteriores escalonados sean rectificados con precisión.
La cadena de procesos completa: desde las piezas en bruto hasta el mecanizado final
La fabricación de un husillo de roscado planetario requiere una cadena de procesos cuidadosamente coordinada que abarca varias etapas de fabricación, desde las piezas en bruto hasta los componentes mecanizados. EMAG ofrece soluciones optimizadas para esta cadena de procesos.
- OP05: suministro de piezas en bruto: el material de partida es una pieza en bruto de acero de forma cilíndrica que ya fue pre mecanizada a las dimensiones finales aproximadas.
- OP10: torneado de precisión (VT 2). En una máquina de torneado vertical EMAG de la serie VT se realiza el pre mecanizado por arranque de viruta de los contornos. Todos los escalonamientos de diámetros y superficies planas se preparan con un sobre espesor definido para la posterior operación de rectificado.
- OP20 – Taladrado profundo: la perforación central del husillo se realiza mediante un proceso de taladrado profundo. Esta perforación es esencial para la reducción de peso y sirve, en algunos casos, como guía para pasos de mecanizado posteriores.
- OP30 – Tratamiento térmico: el endurecimiento de hasta HRC 60 garantiza que el husillo resista las elevadas tensiones mecánicas a las que se verá sometido posteriormente. Después del tratamiento térmico, es indispensable realizar un rectificado de acabado.
- OP40 – Rectificado cilíndrico exterior I (WPG 7): primera operación de rectificado para mecanizar las secciones más delgadas de la flecha.
- OP50 – Rectificado cilíndrico exterior II (WPG 7): segunda operación de rectificado para el mecanizado de los diámetros mayores.
- OP60: rectificado de roscas (G375H): mecanizado final de la rosca de precisión en una rectificadora de roscas EMAG G 375 H.
Estrategia de mecanizado con dos rectificadoras cilíndricas WPG 7
El principal desafío en el rectificado de husillos planetarios de rodillos radica en la combinación de diámetros pequeños, geometría tipo eje hueco y tolerancias extremadamente estrictas.
Por ello, EMAG emplea una estrategia de mecanizado en dos etapas, utilizando dos rectificadoras cilíndricas externas WPG 7, optimizadas específicamente para las exigencias de este tipo de componente.
OP10: Primera operación de rectificado: mecanizado de los extremos delgados del eje
En la primera operación de rectificado se trabaja el extremo más delgado del husillo. Esta zona presenta requisitos especiales debido a la baja rigidez generada por el espesor reducido de la pared (el husillo es hueco). Incluso fuerzas de rectificado mínimas pueden provocar vibraciones si el soporte es insuficiente, afectando tanto la calidad superficial como la estabilidad dimensional.
OP20: Segunda operación de rectificado: mecanizado de los diámetros principales
Tras girar la pieza, en la segunda operación se rectifican los diámetros mayores. Gracias a que en OP10 ya se generaron superficies de referencia precisas, ahora es posible trabajar con una luneta rígida, que se apoya directamente en las superficies previamente rectificadas.
El uso de discos abrasivos inclinados es decisivo para obtener resultados óptimos en el mecanizado de husillos roscados planetarios. En este proceso, el disco abrasivo se coloca en un ángulo definido con respecto al eje de la pieza de trabajo, lo que ofrece varias ventajas:
- Mecanizado simultáneo de diámetro y superficie plana: el disco empleado permite el rectificado simultáneo de superficies cilíndricas y hombros en un solo paso
- Mejor evacuación de virutas: el ángulo favorece la evacuación de las virutas de rectificado de la zona de contacto en el hombro.
- Mayor calidad superficial: la combinación de la inserción inclinada y el rectificado longitudinal posterior produce rugosidades óptimas.
Las máquinas WPG 7 utilizan discos abrasivos de corindón (opcionalmente, discos abrasivos de CBN). Con un diámetro máximo de 500 mm y un ancho de 80 mm, ofrecen suficiente capacidad para un mecanizado eficiente.
La velocidad máxima de corte de 50 m/s garantiza condiciones de mecanizado óptimas, manteniendo al mismo tiempo un control adecuado del aporte térmico a la pieza.
Ventajas de la solución de fabricación EMAG para husillos roscados planetarios de rodillos
La solución integral de EMAG para la fabricación de husillos roscados planetarios de rodillos ofrece a usuarios de los sectores de robótica, tecnología de automatización y la ingeniería de precisión ventajas competitivas decisivas:
- Cadena de procesos completa de un solo proveedor: desde el torneado hasta el rectificado y el rectificado de roscas, EMAG ofrece todas las tecnologías de fabricación de un solo proveedor.
- Estrategia de mecanizado optimizada: el rectificado en dos etapas con conceptos de lunetas adaptados garantiza la máxima precisión con tiempos de ciclo económicos.
- Control de calidad integrado: la medición durante el proceso garantiza el cumplimiento de las tolerancias más estrictas sin pasos de inspección adicionales.
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