Las cajas de velocidades

En los vehículos, la caja de cambios o caja de velocidades (suele ser llamada sólo caja) es el elemento encargado de acoplar el motor y el sistema de transmisión con diferentes relaciones de engranes o engranajes, de tal forma que la misma velocidad del cigüeñal puede convertirse en distintas velocidades en las ruedas. El resultado en la ruedas de tracción generalmente es la reducción de velocidad e incremento del torque.

En función de que la velocidad transmitida a las ruedas sea mayor, la fuerza disminuye, suponiendo que el motor entrega una potencia constante: dado que potencia es trabajo por unidad de tiempo y, a su vez, trabajo es fuerza por distancia, una distancia mayor (derivada de la mayor velocidad) tiene por consecuencia una fuerza menor. De esta manera la caja de cambios permite que se mantenga la velocidad de giro del motor, y por lo tanto la potencia y par más adecuado a la velocidad a la que se desee desplazar el vehículo.

La caja de cambios tiene la misión de reducir el número de revoluciones del motor e invertir el sentido de giro en las ruedas, cuando las necesidades de la marcha así lo requieren. Va acoplada al volante de inercia del motor, del cual recibe movimiento a través del embrague. Acoplado a ella va el sistema de transmisión.

Constitución de la caja de velocidades

La caja de cambios está constituida por una serie de ruedas dentadas dispuestas en tres árboles.

*Árbol primario.
*Árbol intermedio.
*Árbol secundario.
*Eje de marcha atrás.

Todos los árboles se apoyan, por medio de cojinetes, en una carcasa llamada cárter de la caja de cambios, que suele ser de fundición gris, aluminio o magnesio y sirve de alojamiento a los engranajes, dispositivos de accionamiento y en algunos casos el diferencial, así como de recipiente para el aceite de engrasar.

Clasificación de las cajas de velocidades

Existen varios tipos de cajas de cambios y diversas maneras de clasificarlas. Hasta el momento en que no se habían desarrollado sistemas de control electrónico la distinción era mucho más sencilla e intuitiva ya que describía su construcción y funcionamiento. En tanto que se han desarrollado sistemas de control electrónico para cajas se da la paradoja que existen cajas manuales con posiblidad de accionamiento automatizado ( p.ej.: Alfa Romeo ) y cajas automáticas con posibilidad de intervención manual. La clasificación en función de su accionamiento es una de las clasificaciones aceptadas por mayor número de autores:

'''Manuales o mecánicas:'''

Tradicionalmente se denominan cajas mecánicas a aquellas que se componen de elementos estructurales (carcasas y mandos) y funcionales (engranajes, ejes, rodamientos, etc) de tipo mecánico. En este tipo de cajas de cambio la selección de las diferentes velocidades se realiza mediante mando mecánico, aunque éste puede estar automatizado.

Los elementos sometidos a rozamiento: ejes, engranajes, sincronizadores, o selectores están lubricados mediante baño de aceite -específico para engranajes- en el cárter aislados del exterior mediante juntas que garantizan la estanqueidad.

Los acoplamientos en el interior se realizan mediante mecanismos compuestos de balancín|balancines y ejes guiados por cojinetes. El accionamiento de los mecanismos internos desde el exterior de la caja -y que debería accionar un eventual conductor- se realizan mediante cables flexibles no alargables o varillas rígidas.

Las distintas velocidades de que consta la caja están sincronizadas. Esto es; disponen de mecanismos de sincronización que permiten igualar las velocidades de los distintos ejes de que consta la caja durante el cambio de una a otra.

La conexión cinemática entre el motor y la caja de cambios se realiza mediante el embrague.

Dentro de éste grupo se encuentra la caja de cambios manual automatizado DSG -en Idioma alemán|alemán Direkt Schaltgetriebe- del grupo Volkswagen que permite el funcionamiento manual y automático.

 Las cajas de velocidades automáticas

Este tipo de cajas tradicionalmente utilizan engranajes engranaje|epicicloidales y como elemento de conexión entre el motor y la propia caja utilizan un convertidor de par en vez del clásico embrague, aunque su cometido es el mismo, conectar y desconectar el movimiento del motor con la caja.

Las cajas de cambio de actual aplicación en los vehículos automóviles, además de la gestión automática en la selección de las distintas velocidades que las caracteriza permiten la posibilidad de intervenir de forma manual de forma similar a como se realiza en las cajas manuales.

Información Cortesía de Soporte Técnico Automotriz

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El Fresado y las Máquinas Fresadoras

El fresado es el procedimiento de manufactura por arranque de viruta mediante el cual una herramienta (fresa o cortador) provista de múltiples aristas cortantes dispuestas simétricamente alrededor de un eje que gira con movimiento uniforme y arranca el material a la pieza que es empujada contra ella.

A la herramienta se le denomina fresadora. A la herramienta se le llama cortador o fresa.

Las máquinas fresadoras se clasifican en:

La selección del tipo de máquina dependerá de la profundidad y anchura del corte, la potencia requerida, el tipo proferido de cortador y el tiempo de operación. Sin embargo, siempre se pretende obtener el mecanizado más económico. La forma y tamaño de las piezas a trabajar juegan un papel importante a la hora de seleccionar una máquina. Otros factores como el costo del equipo, calidad, reputación de la marca, etc. se deben considerar al adquirir una fresadora.

Las piezas deben ser sujetadas a la mesa de una fresadora para poder trabajar en ellas.
Los dispositivos para sujetar las piezas pueden ser de acción mecánica, ya sea por prensas, tornillos, bridas, levas excéntricas o palancas articuladas.  También pueden ser dispositivos de acción hidráulica o neumática por cilindro.

Otra parte importante de las fresadoras es el cabezal divisor. Este dispositivo sirve para sujetar la pieza durante su maquinado, permite realizar una serie de fresados equiangulares alrededor de una circunferencia y permite ejecutar ranuras helicoidales a lo largo de una superficie cilíndrica.

El cortador o fresa es una herramienta constituida por un sólido de revolución cuya superficie presenta un cierto número de aristas de corte iguales entre sí, equidistantes y dispuestas simétricamente respecto al eje de giro.
Los filos de corte actúan durante un limitado arco de su trayectoria arrancando una viruta en forma de coma.
Los dientes, durante su rotación en vacío, tienen la oportunidad de enfriarse obteniendo como ventaja la mayor duración del filo de corte.

Existen dos disposiciones básicas del dentado:

Principales tipos de fresas:

Son de gran diámetro constituidas por un cuerpo de acero al carbón con una serie de insertos de metal duro o carburos dispuestos simétricamente

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El Rectificado y las máquinas rectificadoras

El rectificado tiene por finalidad corregir las imperfecciones de carácter geométrico y dimensional que se producen durante las operaciones de manufactura de piezas, ya sea por maquinado o por tratamiento térmico. Este último caso es particularmente importante para el acero, ya que las piezas son calentadas y sumergidas en un baño de enfriamiento con lo cual sufren deformaciones mas o menos pronunciadas.
Por lo tanto, con el rectificado se pueden corregir: excentricidad, circularidad, rugosidad, etc y por otro lado llevar las dimensiones de una pieza a las tolerancias especificadas según su diseño.
Hoy en día este proceso también se ha ampliado a piezas de acero sin templar, bronces, aluminio, fundición, etc.

La máquina utilizada para rectificar se llama rectificadora. La herramienta con la que se rectifica se llama muela o piedra de rectificar. El movimiento principal del equipo lo da la muela que gira a alta velocidad y el movimiento secundario lo tiene la pieza y la herramienta.

Las rectificadoras pueden ser:
Certificadoras cilíndricas universales
Certificadoras sin centros
Certificadoras Verticales
Certificadoras Frontales o Planas
Certificadoras Cortadoras
Certificadoras Especiales (para engranes, cigüeñales, árboles de levas, etc.)

Las Certificadoras cilíndricas universales permiten el rectificado interior y exterior de superficies cónicas o cilíndricas. También permiten el rectificado de caras planas frontales.

Las rectificadoras sin central se usan con piezas de forma sencilla que no se prestan para el rectificado corriente. Su una pieza es larga y delgada se pandeará por acción de la presión de la muela, y si es corta y se acerca al contrapunto dejará poco espacio para la acción de la muela. Por ello se utiliza una rectificadora sin centro, en el que no se requieren órganos de fijación ni centrado axial.

La rectificadora vertical se usa para el rectificado de superficies planas. En este equipo el husillo principal es vertical.

En las Certificadoras Frontales o Planas el eje del husillo es horizontal y normalmente se usa una muela de disco y platos magnéticos para la sujeción de la pieza.

La rectificadora cortadora realice el corte con rapidez. Se emplea cuando es importante conservar un buen acabado en la zona de corte.

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