Piñón de dirección de precisión

Caso de fabricación de un piñón de dirección de precisión

Este caso de fabricación documenta un piñón helicoidal de hélice derecha de 20CrMo fabricado conforme a un plano controlado por el cliente. La ruta del dentado utiliza tallado de desbaste por fresa madre antes de la cementación, seguido de tallado de acabado por fresa madre después de la cementación. La geometría del dentado, el tratamiento térmico, la aceptación metalúrgica, la inspección y la aprobación de las herramientas son específicos de este componente según su definición aprobada y no son especificaciones predeterminadas para todos los programas de piñones.

Especificación verificada del componente

• Material: Acero aleado 20CrMo según GB/T 3077, con requisitos controlados de calidad del acero para engranajes, tamaño de grano y limpieza.
• Referencia del dentado: DIN 3960 y DIN 3961; requisitos DIN 8 del plano.
• Geometría del dentado: 11 dientes, módulo normal 1.90110, ángulo de presión normal de 22.5°, ángulo de hélice derecha de 20.5°, diámetro primitivo de 22.3260 mm y diámetro exterior nominal de 27.20 mm.
• Generación del dentado: Tallado de desbaste por fresa madre antes del tratamiento térmico, con sobremetal de mecanizado reservado para el tallado de acabado por fresa madre después de la cementación. Las herramientas de generación de los dientes del piñón para desbaste y acabado requieren la aprobación de ingeniería de producto para este programa.
• Tratamiento térmico: Cementación, temple y revenido a 163 ±5°C durante al menos una hora, conforme a la especificación controlada del proyecto.
• Dureza superficial: HRC 58–63 después del revenido y de las operaciones de acabado.
• Profundidad efectiva de capa: Mínimo de 0.6 mm hasta 86.4 HR15N.
• Profundidad total de capa: Máximo de 1.4 mm en todo el contorno del diente, incluso por debajo de las raíces, según lo definido en el plano.
• Trazabilidad y entrega: Estado libre de rebabas, protección controlada contra la oxidación y trazabilidad específica del proyecto.

Proceso de fabricación: tallado de desbaste por fresa madre, cementación y tallado de acabado por fresa madre

La producción comienza con la verificación del estado del material 20CrMo y de los requisitos metalúrgicos controlados. El torneado, el fresado, la preparación del orificio y el mecanizado de las referencias geométricas conforman la pieza en bruto del piñón. A continuación, la geometría helicoidal derecha de 11 dientes se talla en desbaste por fresa madre con un sobremetal de acabado definido. La herramienta de desbaste, el montaje y el estado del dentado generado se revisan conforme al proceso aprobado antes del tratamiento térmico.

El componente tallado en desbaste por fresa madre se somete a cementación, temple y revenido. La ruta de tratamiento térmico debe controlar la dureza superficial, la profundidad efectiva y total de capa, los carburos en red, el tamaño aparente de grano, la austenita retenida y las grietas de temple. Después del tratamiento térmico, el dentado cementado se talla en acabado por fresa madre para recuperar la geometría del dentado especificada y los límites de desviación DIN 8. La fresa madre de acabado y el montaje para la generación del dentado están sujetos al mismo requisito de aprobación de ingeniería de producto que la herramienta de desbaste.

Esta secuencia es importante para el caso: la primera operación de tallado por fresa madre genera el dentado y deja un sobremetal controlado para la deformación y el acabado; la segunda operación es una etapa de tallado de acabado por fresa madre después de la cementación, no una repetición del corte habitual en estado blando. El acabado del orificio, del chaflán y de las superficies relacionadas se completa conforme al plano aprobado y al plan de proceso.

Precisión del dentado e inspección

La inspección final toma como referencia los requisitos DIN 8 del plano y el sistema de referencias geométricas acordado. Los principales límites del plano incluyen:

• Medición sobre dos bolas de 4.000 mm: 30.207–30.257 mm.
• Desviación total de paso: Máximo de 0.040 mm.
• Desviación individual de paso: Máximo de 0.014 mm.
• Error entre pasos adyacentes: Máximo de 0.018 mm.
• Desviación total de hélice: Máximo de 0.020 mm.
• Desviación total de perfil: Máximo de 0.018 mm.
• Oscilación radial: Máximo de 0.029 mm.
• Error compuesto radial: Máximo de 0.035 mm.

La inspección también abarca los límites de la raíz del diente y del perfil activo, el estado del orificio y del chaflán de entrada, el acabado superficial, la dureza y la profundidad de capa. La verificación metalúrgica incluye los requisitos definidos por el cliente para el estado de los carburos, el tamaño de grano, la austenita retenida y la ausencia de grietas de temple. Los certificados de material, los registros de tratamiento térmico, los informes de inspección del dentado, los informes dimensionales y los registros de trazabilidad se conservan o se suministran conforme a la especificación de compra.

Límite de aplicación y cotización

Este piñón se presenta como un ejemplo de fabricación para un programa de dirección o transmisión que requiere una generación controlada del dentado helicoidal antes y después de la cementación. No establece un material, módulo, ángulo de hélice, grado DIN ni ruta de tratamiento térmico universales para otros piñones. Los nuevos programas requieren una revisión independiente del plano, la edición de la norma, los datos del dentado, el sistema de referencias geométricas, el material, el tratamiento térmico, el tamaño del lote, la aprobación de las herramientas y el método de inspección.

Información requerida para un proyecto similar

• Plano 2D aprobado y modelo 3D disponible
• Grado del material, limpieza y especificación metalúrgica
• Módulo, ángulo de presión, datos de la hélice, número de dientes y norma de engranajes aplicable
• Requisitos de sobremetal para desbaste y acabado
• Requisitos de tratamiento térmico, dureza y profundidad de capa
• Límites de desviación del dentado, referencias geométricas y formato del informe de inspección
• Cantidad de prototipos, cantidad de producción, demanda anual y objetivo de entrega

Consulte nuestras capacidades de fabricación de engranajes a medida y el proceso de inspección de calidad. Para iniciar una revisión técnica, envíe el plano disponible del piñón y los requisitos del proyecto.