Diseño, fabricación, calibración y caracterización de máquinas de ensayos de rodadura para engranajes sinfín-corona

Resumen

La metrología de engranajes resulta compleja y extensa por las múltiples disposiciones, geometrías y tamaños. De entre las principales verificaciones automáticas, los ensayos de rodadura a uno y a dos flancos, también conocidos como compuesto tangencial y compuesto radial respectivamente, permiten obtener directamente parámetros relacionados con sus futuras condiciones de operación así como información sobre el propio proceso de fabricación. Al ofrecer ciertas ventajas sobre el resto de técnicas, por su carácter funcional, este tipo de ensayos se lleva empleando durante décadas. A pesar de ello, a día de hoy la reproducibilidad de los ensayos y de sus sistemas de medición sigue estando limitada por la falta de trazabilidad desde los laboratorios nacionales de referencia y de normativa clara. Esta situación genera ambigüedad en las condiciones de ensayo, en la calibración de los equipos e incluso en los propios parámetros de medición. Este trabajo muestra experimentalmente esta realidad, en transmisiones sinfín-corona, y propone dos modelos de balance de incertidumbre, a uno y a dos flancos, que permiten identificar la influencia de cada fuente de error a nivel individual sobre los parámetros de rodadura. Con él se pretende sentar las bases para la creación de un procedimiento unívoco de calibración trazable bajo un marco normativo común. Para ello, tras la revisión del estado de la cuestión en la que se analiza presente, pasado y futuro de este tipo de ensayos, se ha planteado el desarrollo de dos máquinas de ensayo de rodadura para engranajes sinfín-corona. Mediante la actualización de un primer equipo de ensayos de rodadura a dos flancos se han validado los instrumentos de medida, el software de ejecución así como el protocolo de calibración. Posteriormente, se ha diseñado y fabricado un segundo equipo con capacidad de realizar ensayos de rodadura tanto a uno como a dos flancos. Actualmente no se pueden encontrar equipos comerciales similares que permitan caracterizar ambos ensayos simultáneamente manteniendo idénticas condiciones de ensayo. Tras la calibración y compensación de las máquinas, utilizando principalmente técnicas de verificación de máquina-herramienta ante la falta de normativa específica, se ha caracterizado experimentalmente su comportamiento mediante múltiples repeticiones de ensayos. También se han establecido experimentalmente los coeficientes de sensibilidad que cuantifican la influencia de las distintas fuentes de error sobre los parámetros de rodadura. Finalmente, los resultados obtenidos se llevan sobre las expresiones de estimación de incertidumbre en la que se encuentran desglosados todos los posibles errores en términos individuales. De esta forma, se puede determinar cuáles son los puntos más críticos en el proceso de medición y aplicar medidas correctoras sobre ellos.