“Año del Fortalecimiento de la Soberanía Nacional”

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DEL PERÚ

AVANCE DEL TRABAJO FINAL 02

ASIGNATURA:
Diseño CAD CAM

DOCENTE:
SALAZAR CABANA, JOAO IVES

INTEGRANTES:

 ORBEGOSO OMONTE, ROOBIN CRISTIAN 1623156

 HILARIO SANDOVAL, GIAN JHERY RAFAEL U18307643

LIMA - 2022
 RESUMEN
El presente documento es el modelamiento de un engranaje recto para reductores de
velocidad. El trabajo surge debido a un interés profesional y para la simulación de la
fabricación de la pieza mecánica. El objetivo de esta investigación es analizar el
proceso de fabricación de un engranaje de dientes rectos por manufactura sustractiva
para recopilar datos del proceso. Inicialmente, se llevó a cabo una metodología de
diseño, donde se escogió la mejor alternativa de los procesos por manufactura
sustractiva existentes para desarrollar la fabricación, quedando seleccionada la
fresadora CNC (así como, se seleccionó el engranaje de dientes rectos más adecuado
para el proceso según la normativa AGMA.
La transmisión de movimiento y potencia por medio de engranajes es uno de los tipos
de transmisiones mecánicas más utilizadas en la industria, su uso varía desde
elementos simples como juguetes, hasta máquinas complejas y sofisticadas como
relojes, reductores, cajas de velocidades, etc.

INTRODUCCIÓN
Los reductores de velocidad son ampliamente utilizados en la industria y en la minería,
esta última principal actividad productiva del país, en ella los reductores son utilizados
en contra ejes para molinos, cintas transportadoras, chancadores, alimentadores,
celdas de flotación, estanques espesadores, estanques acondicionadores, entre otros
equipos y máquinas.
El objetivo final de este trabajo es que sea un documento auto concluyente en los
contenidos establecidos. Quedan fuera del alcance de este documento las tolerancias
dimensionales asociadas a la geometría de los dientes, debido a lo extenso de su
desarrollo.
1. Planteamiento del problema del proyecto
• Situación problemática
(Se trata de describir la problemática objeto de estudio dentro del contexto, realizand
un diagnóstico de la situación que evidencie la necesidad de investigar sobre el
problema de estudio. Esta situación debe presentarse teniendo en cuenta una
secuencia lógica, planteando las características del problema, partiendo de una visión
general hasta una particular, describiendo la realidad global e institucional, marco de la
investigación. Otra alternativa de organización lógica es ordenar el texto de manera
cronológica, teniendo en cuenta los antecedentes históricos del problema de
investigación.)
 Formulación del problema

Con el fin de analizar el impacto de sostenibilidad al fabricar un elemento

mecánico por manufactura sustractiva, no existe una base de datos que
permita proyectar los equipos, insumos, herramientas, energía consumida y
costos de dicho proceso para una pieza mecánica específica. El presente
proyecto busca definir y recopilar estos datos para la manufactura sustractiva
de un engranaje de dientes rectos, donde su material para fabricación será un
polímero.

 Justificación del proyecto

Obtener una base de información sobre el proceso, elementos y parámetros que

actúan en la fabricación de una pieza mecánica por manufactura sustractiva.

 Objetivos del proyecto

Objetivo general
El objetivo general de este trabajo de título consiste en elaborar el mecanizado
y modelamiento de una pieza mecánica que es un engranaje recto.

Objetivos específicos
Hacer la simulación del mecanizado de la pieza en CNC Simulator y el Diseño 3D
usando el programa Fusión 360
2. Marco teórico 6 hojas

• Antecedentes del proyecto.

Entre las últimas evoluciones tecnológicas encontramos el control numérico por

computadora (CNC), donde se utiliza una computadora para controlar y monitorear los
movimientos que realiza la herramienta de corte. Como consecuencia de evolución de
las máquinas convencionales a CNC y el avance en los softwares CAD/CAM, CAD realiza
el diseño de la pieza y CAM calcula los desplazamientos de los ejes y agrega las
velocidades, se logra diseñar y fabricar elementos de geometrías complejas con
herramientas estándar, ya que, existe una mayor versatilidad para movimientos de
estas durante la fabricación. El controlador CNC utiliza una serie de motores paso a
paso o servomotores, recibiendo instrucciones en forma de un programa (código ISO -
G y M), convirtiéndolo en señales que activan los motores y dan marcha al sistema.

Para realizar el proceso de mecanizado por CNC se debe realizar un “estudio del plano
de la pieza, el análisis de las operaciones elementales, la selección de herramientas, la
definición de las condiciones técnicas de mecanizado y la secuencia de operaciones”.

Existen diferentes factores que se deben tomar en cuenta, por ejemplo el material
base con el cual se fabrica la pieza, es necesario conocer la maquinabilidad de este, es
decir, sus propiedades, con la cual se comprueba la facilidad con la que se realiza el
arranque de viruta, esto implica la potencia requerida y las fuerzas de corte, así como
también el desgaste en la herramienta de corte y el acabado superficial; otro factor
importante es la geometría y dimensiones de la pieza, ya que de esto depende el
número de operaciones a realizar, el ingreso de la herramienta y para tener un diseños
económicos también se considera reducir las trayectorias y evitar los cortes
interrumpidos. El índice de calidad para engranajes de acuerdo con el estándar va
desde 3 hasta 16, siento 3 la peor calidad. La calidad de los engranajes fabricados por
métodos de rectificado oscila entre 5 y 7, los engranes que pasan por un proceso de
pulido suelen tener los mayores índices de calidad, es por esto por lo que el costo de
un engranaje depende de su calidad Qv (Vintimilla,2020). 2
Los engranajes son mecanismos utilizados para transmitir potencia mecánica entre las
distintas partes de una máquina, están formados por dos ruedas dentadas, de las
cuales a la mayor se le denomina corona y al menor piñón.

Los engranajes tienen amplia aplicación en la maquinaria moderna y el procedimiento

para su diseño en la actualidad, se lleva a cabo mediante computadoras y sistemas
informáticos; en el caso de los engranajes cónicos de dientes rectos y helicoidales, que
son los tratados en este trabajo. Entre las aplicaciones típicas de los engranajes cónicos
al campo automovilístico figuran las parejas planetarias satélites del diferencial, el par
piñón-corona del diferencial, más conocido como par cónico, y los pares de
accionamiento del árbol de levas en cabeza, utilizados antes en lugar de las
trasmisiones de cadenas. Los engranajes cónicos efectúan la transmisión de
movimiento entre ejes que se cortan en un mismo plano, generalmente en ángulo
recto, por medio de superficies cónicas dentadas. Los dientes convergen en la
intersección de los ejes. Son utilizados para efectuar reducción de velocidad con ejes
en 90°.Tras el surgimiento de los sistemas de diseño asistido por computadora, en la
década del 50 (siglo XX) y su posterior desarrollo, han revolucionado las técnicas de
dibujo, dieron un salto significativo con la aparición de las computadoras digitales.

En la década del 90 del siglo XX empiezan a aparecer sistemas para el modelado en

tres dimensiones, respondiendo a una nueva concepción en la filosofía de diseño, esto
fue posible gracias a la implementación de técnicas para el trazado paramétrico, que
facilitaba la modificación de los objetos gráficos dinámicamente.

Debido al bloqueo económico impuesto por los Estados Unidos contra Cuba, sistemas
comerciales como CATIA, Solid Edge, Solid Works, Autodesk Inventor, entre otros,
destinados al cálculo y modelado de piezas mecánicas como engranajes cónicos, no se
pueden utilizar de forma institucional debido a que al país se le prohíbe acceder a todo
tipo de sistema que se considere de alta tecnología (Gomez,2018).
La población en lo largo de su vida siempre se ha diseñado cosas; la cual es una
actividad única para ellos, los cuales siempre han tratado de adaptar sus herramientas
y medios a sus requerimientos, donde las actividades de diseño y producción son
vinculadas, pero sin ningún dibujo o boceto de manera previa antes de la construcción.
En la actualidad estas dos actividades se encuentran bastante separadas y es necesario
el diseño para comenzar la fabricación [17]. El diseño y la forma de integración de
nuevas tecnologías cada vez adquieren mayor relevancia, pues se hace necesario para
lograr mayor eficacia y eficiencia, optimizando los recursos, no solo materiales, sino
también humanos.

La tendencia de la necesidad de los métodos de integración de técnicas

computacionales a nivel del mundo es la tecnología digital, con bases lógicas
tradicionales, al interpretar bosquejos transformados en planos como un medio
constructivo que sea útil para procesar datos, simular, para el modelado de
herramienta, etc. Por medio de la tecnología, la ciencia ha llegado a ser un factor
determinante en la evolución de las sociedades modernas, engendrada por el
desarrollo científico técnico, un tipo de tecnología moderna que involucran nuevas
iniciativas tecnológicas las cuales, a su vez, dan lugar a nuevos desafíos a los que hay
que dar respuesta.

A partir de las materias de diseño y de dibujo se busaca la necesidad de la interacción

entre los medios de prefiguración, el proceso de diseño y el producto final. Es por ello
que, La utilización de los ordenadores como instrumentos de ayuda a las diferentes
actividades humanas ha cobrado tal importancia que hoy resulta casi inconcebible
subsistir en un mundo tan competitivo sin su uso. No pensar en la integración puede
convertirse en un error grave. Las herramientas integradas no solo mejoran la
productividad y la eficiencia del negocio, sino que también juegan un papel importante
en la digitalización de cualquier negocio. Las empresas necesitan crecer cada vez más
rápido, no solo en los mercados en los que ofrecen productos y servicios, sino también
en el desarrollo de aplicaciones inteligentes y conectividad específicas de la empresa.
Estas metas solo se consiguen con un control completo de los datos e integrando los
sistemas de forma óptima. (Agualongo,2021)
Bases teóricas
(Es un texto de revisión y sistematización epistemológica, creativo, sincrético y
sintético, que se basa en teorías directamente relacionadas a la investigación.
Las bases teóricas se organizan en coherencia con los objetivos, las variables de
estudio y sus dimensiones. Deben estar fundamentadas con referencias relevantes,
que incluyan
diversas posturas. Cada subcapítulo desarrolla las bases teóricas de una variable,
evidenciando un orden lógico que va de lo general a lo específico.)
3. Metodología

• Alcance del proyecto

El tema de estudio en este proyecto precisa un alcance de tipo descriptivo, ya

que pretende describir el proceso del mecanizado y modelamiento de una

pieza mecánica, en otras palabras, lo que se busca es detallar la

implementación de técnicas que conllevan en el diseño de un engranaje recto.

En ese sentido, el presente trabajo se basará en el análisis de la pieza como el

entendimiento de su funcionamiento y sus características a partir del plano. De

esa manera, se tiene como objetivo elaborar el mecanizado y modelamiento de

una pieza mecánica que es un engranaje recto. Así mismo, se pretende realizar

la programación CNC y CAD/CAM a través del uso de simuladores CNC. Por otro

lado, mediante los conocimientos adquiridos acerca de las nuevas tecnologías

avanzadas de fabricación mecánica, la comprensión del uso de las tecnologías

en el diseño asistido por computadora y la manufactura asistida por

computadora, conlleva a la factibilidad del desarrollo de este proyecto por

medio del uso adecuado de las programaciones y simulaciones de operaciones

de torneado usando tecnología CNC/CAM, se pretende determinar las

operaciones principales para diseñar la mejor secuencia de programación.

Tomando en cuenta aspectos muy importantes tanto de las herramientas, la

correcta selección de elementos de la máquina, la forma de la pieza, tamaños,

medidas y los procesos utilizados para la elaboración de la pieza mecánica.

• Método de trabajo del proyecto

El proyecto presenta una metodología que sigue una serie de fases o procesos

que corresponden a la secuencia lógica que se ajusta para el desarrollo de la

pieza mecánica. Dichos procesos son las técnicas que van a ser aplicadas en

relación a los CNC. El CNC es el proceso que consiste en diseñar un programa

con un conjunto de órdenes añadidas que determinen la posición y rotación de

la herramienta de forma secuencial. De este modo, podemos controlar su

posición y velocidad de desplazamiento exacta respecto al material que se usa

para la fabricación de las piezas mecanizadas, permite mecanizar piezas de

forma geométricas mediante revoluciones y ofrece múltiples operaciones que

se pueden efectuar. Para este caso, se va hacer uso de los siguientes softwares:

CNC Simulator Pro: Es una aplicación matemática diseñada para predecir el

comportamiento, el rendimiento y el resultado de determinados procesos de

fabricación. Proporcionando los medios para probar y verificar el programa de

CNC escrito en código G.

Fusion 360: Es una plataforma de software CAD, CAM, CAE y de circuitos

impresos de modelado 3D basada en la nube para el diseño y la manufactura

de productos. Tiene la capacidad integrada de simular el trabajo CNC aunque

no aceptan código G.

Por medio de estos programas se va a desarrollar la programación y simulación

de las operaciones de torneado CNC/CAM, teniendo en cuenta los parámetros

 técnicos principales: Posiciones de ejes, valores tecnológicos, planos de

mecanizado, programación con códigos, controles de operación, etc.

4. Resultado y análisis lo que se requiera de hojas

Código de Programación
CÓDIGO G:
%1
T01 M06;
G54 G40;
G50 S2500;
G96 S200 M03;

G00 X110.0 Z0.0;

G01 X-2.0 Z0.0;
G00 X100.0 Z10.0;
X73.02;
G01 X73.02 Z-40.0 F0.15;
G00 X110.0 Z10.0;
X64.0;
G01 X64.0 Z-12.7 F0.15;
G00 X110.0 Z10.0;
X53.85;
G01 X53.85 Z-12.7 F0.15;
G53 X100.0 Z220.0 M09;
M05;
G97;
M01;

Vista de la Maquina CNC

• Análisis del desarrollo del proyecto
• Resultados del proyecto

5. Conclusiones y recomendaciones
6. Bibliografía
https://repositorio.uss.edu.pe/bitstream/handle/20.500.12802/9517/Navarro%20V
%c3%a1squez%20Jos%c3%a9%20Eusebio.pdf?sequence=1&isAllowed=y

https://www.dspace.espol.edu.ec/bitstream/123456789/50372/1/D-109705%20-
%20VINTIMILLA%20KAREN.pdf
7. Anexos

Vista de la pieza – Engranaje

Planos de la Pieza – Engranaje
Diseño 3D
Mecanizado de la pieza

Frenteado Desbaste Acabado

Frenteado Desbaste Acabado