Escareamento de engrenagens: processo e princípios

O escareamento de engrenagens é um processo de acabamento económico e eficiente, essencial para eliminar defeitos e erros no perfil dos dentes. O método garante a precisão dos dentes da engrenagem, uma qualidade superficial uniforme e melhora o desempenho geral da engrenagem.

Este artigo ajudá-lo-á a compreender tudo o que precisa de saber sobre o processo, os princípios e muito mais.

O que é o escareamento de engrenagens?

Trata-se de um processo de acabamento utilizado para remover uma pequena camada de material de um dente de engrenagem, recorrendo a uma fresa serrilhada com um ângulo de eixo cruzado.

Normalmente, é realizado após a fresagem de engrenagens, mas antes do tratamento térmico, para eliminar erros no perfil dos dentes, garantir a precisão e uma qualidade superficial uniforme.

Como funciona o processo de escareamento de engrenagens

Mecânica de remoção de material

O processo de escareamento de engrenagens começa com a fresa e a engrenagem a moverem-se em direção rotacional. Normalmente, a fresa é concebida com um gume afiado que ajuda a remover material da engrenagem à medida que desliza sobre ela.

Geração de aparas finas

Em comparação com a maquinagem de desbaste, a operação de escareamento de engrenagens gera apenas aparas pequenas e finas. Assim, o atrito pode ser eliminado durante o processo. Os dentes da engrenagem mantêm também a durabilidade e uma superfície uniforme.

Calibração dimensional final

Nesta fase, a máquina de escareamento de engrenagens aproxima a ferramenta da engrenagem. Desta forma, resta apenas uma pequena distância até se obterem a espessura, o perfil e as dimensões especificadas da engrenagem.

Gestão da deformação elástica

Devido à força e à pressão aplicadas durante a maquinagem, as engrenagens estão sujeitas a deformação elástica, o que afeta a sua precisão.

No entanto, com a utilização do software da máquina de escareamento de engrenagens CNC, estas variáveis são controladas para que o perfil da engrenagem cumpra as especificações assim que a pressão é libertada.

Otimização da velocidade de avanço

A velocidade de avanço indica a rapidez ou lentidão com que a fresa desliza sobre a engrenagem. Como tal, deve ser otimizada para se obter um acabamento uniforme. Quanto mais lenta for a velocidade de avanço, melhor será a qualidade superficial.

Tipos de processo de escareamento de engrenagens

Método de escareamento axial

Nesta técnica, a fresa move-se paralelamente ao eixo da engrenagem para remover aparas. O escareamento axial é um método tradicional e é habitualmente utilizado para engrenagens helicoidais e retas. Além disso, é eficiente para produção em grande volume.

Diagonal

Aqui, a fresa desliza num determinado ângulo sobre o dente da engrenagem, formando um percurso diagonal. Assim, o desgaste é distribuído uniformemente pela ferramenta de escareamento, o que ajuda a prevenir danos. Além disso, obtém-se um melhor acabamento superficial e precisão.

Escareamento por passagem inferior

Este método permite que a ferramenta passe por baixo do eixo da engrenagem, possibilitando um melhor contacto entre ambas. Embora o processo seja rápido, a superfície da fresa deve ser relativamente mais larga do que a engrenagem.

Método de escareamento por penetração

O método por penetração funciona avançando a fresa para dentro da peça, sem qualquer movimento axial.

É o método mais rápido e valioso na produção de engrenagens automóveis em grande volume. No entanto, é necessário um controlo rigoroso para evitar o desgaste da ferramenta e garantir uma remoção de material precisa.

Princípios subjacentes ao escareamento de engrenagens

O princípio do escareamento de engrenagens segue um percurso de eixo cruzado entre a ferramenta e a engrenagem. Normalmente, a fresa é otimizada num ângulo de 5 a 15 graus, enquanto a máquina inicia um movimento de deslizamento.

À medida que a ferramenta de corte e a engrenagem entram em contacto e deslizam, aplicam pressão, o que faz com que a ferramenta remova uma pequena camada de material da peça.

Isto ajuda a eliminar erros no perfil dos dentes, no ângulo de hélice, etc., garantindo um resultado com uma superfície uniforme e preciso. Sem definir este ângulo específico, as engrenagens apenas rodam, sem qualquer corte.

Ferramentas de escareamento de engrenagens e conceção da fresa

Geometria dos dentes serrilhados

A ferramenta de escareamento de engrenagens é concebida com dentes serrilhados, que funcionam como o seu gume de corte. Isto ajuda a ferramenta a melhorar o desempenho de corte, eliminar o desgaste e remover aparas finas da engrenagem.

Graus de aço rápido

Muitos cortadores de engrenagens são produzidos com aço rápido tenaz, incluindo M2 e M35, o que os ajuda a manter resistência a forças, desgaste e pressão ao longo de longos ciclos de usinagem.

Opções de revestimento especializadas

Para melhorar a vida útil da ferramenta e evitar o atrito, revestimentos como nitreto de titânio e nitreto de titânio-alumínio são aplicados nas ferramentas de corte de engrenagens.

Integração de fresamento por geração e brunimento de engrenagens

Os dois processos são utilizados em conjunto no processo de usinagem para obter engrenagens de alta qualidade.

Requisitos do fresamento por geração antes do brunimento

Normalmente, o fresamento por geração é realizado na peça antes do brunimento, para que o perfil da engrenagem seja formado primeiro. Em seguida, é feito o brunimento para atingir o nível de tolerância e o acabamento superficial exigidos.

Gestão das sobremetalhas de acabamento

Após o processo de fresamento por geração, deve ser deixada no dente uma sobremetalha de acabamento de cerca de 0,02 mm a 0,06 mm. É sobre esta sobremetalha que o brunimento atua, eliminando marcas e erros desnecessários para obter as dimensões especificadas.

Preparação do perfil do dente

Esta etapa é realizada após o fresamento por geração, mas antes do brunimento. A preparação do perfil do dente ajuda a remover defeitos e erros importantes, corrigir desalinhamentos e garantir um processo de brunimento de engrenagens eficiente.

Assim, todo o processo de fabrico segue a sequência de corte do blank, fresamento por geração, preparação do dente, brunimento e tratamento térmico.

Vantagens e limitações do brunimento de engrenagens

Vantagens

Em comparação com a retificação, o brunimento de engrenagens é relativamente rápido, permitindo aos fabricantes produzir grandes volumes de engrenagens em menos tempo.

Embora os cortadores utilizados possam ser dispendiosos, podem ser afiados e mantidos ao longo de muitos ciclos de produção. Isto ajuda a reduzir o custo por unidade de cada componente.

O método atua sobre o perfil do dente para gerar um acabamento perfeito. Como tal, gera ruído e vibração mínimos em comparação com as técnicas de desbaste

Também permite aos fabricantes corrigir pequenos erros no perfil do dente sem afetar a precisão.

Limitações

Não é um processo adequado para materiais muito duros. Como tal, deve ser realizado antes do tratamento térmico, quando a liga está mole.

Embora também remova material, não é suficiente para uma remoção significativa de material. Como tal, não consegue corrigir defeitos de usinagem importantes resultantes do processo de fresamento por geração.

Quando as engrenagens pré-brunidas apresentam rebarbas ou zonas duras, ou quando existem muitas forças de usinagem, a ferramenta está sujeita a danos.

Aplicações do brunimento de engrenagens no fabrico

• Engrenagens de transmissão automóvel
• Componentes de caixas de engrenagens industriais
• Engrenagens de precisão para eletrodomésticos
• Engrenagens para conjuntos planetários de alta velocidade
• Acionamentos de engrenagens auxiliares aeroespaciais
• Engrenagens para equipamentos agrícolas, como tratores e ceifeiras-debulhadoras

Conclusão

O brunimento de engrenagens continua a ser uma técnica valiosa para a produção de engrenagens em grande volume, pois oferece rentabilidade, rapidez e eficiência. Além disso, é um método perfeito quando a precisão e a qualidade superficial são importantes.

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