Guía
¿Qué debe especificar el plano de ejes de transmisión (flechas) maquinados?
Los ejes de transmisión son piezas cilíndricas, casi siempre torneadas en acero, que giran para transmitir par y movimiento entre un motor y lo que mueve: llevan asientos para rodamientos, cuñeros para poleas, engranes o coples, hombros que ubican cada componente y ranuras para anillos de retención. En el taller mexicano se les dice flechas, y su plano funciona solo si cada asiento tiene su ajuste, cada cuñero su norma y el material su condición de tratamiento.
Por Equipo de ingeniería de Saola Manufacturing · Publicado · Actualizado
Una flecha mal especificada se descubre tarde: el rodamiento entra con la mano cuando debía entrar con interferencia, la polea baila en el cuñero o el hombro tiene un radio más grande que el chaflán del rodamiento y éste nunca asienta. Esta guía repasa lo que el plano de una flecha debe decir para que el proveedor no tenga que adivinar, con las clases ISO 286 junto a sus equivalentes en pulgadas, porque en México conviven los planos métricos de clientes europeos con los planos en pulgadas de los clientes estadounidenses.
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Datos clave
- En México, el sistema de designación y clasificación de los aceros según su composición química es la NMX-B-323-CANACERO-2006, publicada en el Diario Oficial de la Federación el 16 de marzo de 2007 y vigente (Secretaría de Economía, Catálogo Mexicano de Normas, 2007)
- ISO 286-2 tabula las desviaciones límite de las clases de tolerancia de agujeros y flechas, como H7, k5 o m6, que son el lenguaje de los asientos de rodamiento en un plano métrico (ISO 286-2:2010)
- ASME B17.1, Keys and Keyseats, es la norma estadounidense de cuñas y cuñeros en pulgadas; ASME la lista como B17.1-1967 en mantenimiento estabilizado (ASME B17.1-1967 (S2023))
- En Saola Manufacturing, el torneado CNC y el fresado CNC se hacen en la planta de maquinado CNC en Vietnam; la ubicación de producción se indica en cada cotización.
¿Eje, flecha o árbol: qué palabra usar en el plano y en la cotización?
Las tres palabras nombran la misma pieza: «flecha» es el término de taller en México, «eje» es el término general y «árbol de transmisión» es el término técnico de los libros de diseño y de la nomenclatura aduanera. Lo que importa es que el plano y la orden de compra usen el mismo nombre y el mismo número de parte.
En sentido estricto, un eje puede ser fijo y solo soportar ruedas que giran sobre él, mientras que un árbol gira y transmite par. En la práctica mexicana, la flecha de un motor, de un reductor o de una bomba es un árbol de transmisión, y el eje de una rueda loca puede no transmitir nada. Esa distinción importa en el plano: una flecha que transmite par necesita cuñero, estrías o un ajuste con interferencia para el componente que mueve, y el cálculo de resistencia se hace por torsión y flexión combinadas. Un eje fijo suele bastar con un ajuste de holgura para el componente que gira sobre él.
Al cotizar con proveedores que trabajan en inglés, el término equivalente es shaft; drive shaft o transmission shaft para una flecha de transmisión, y axle para un eje de rueda. Un plano que dice «flecha» en el cuadro de título se entiende sin problema si las cotas, las clases de ajuste y las notas siguen una norma reconocida.
¿Qué ajuste lleva el asiento de un rodamiento en la flecha?
Depende de cuál anillo gira respecto a la carga: si el anillo interior gira con la flecha, el asiento necesita interferencia, típicamente j, k o m; si el anillo interior no gira respecto a la carga, como en una rueda loca sobre un eje fijo, basta con g6 o h6. La elección final la da el catálogo del fabricante del rodamiento según el diámetro y la carga.
El barreno de un rodamiento de clase normal tiene toda su tolerancia hacia abajo del diámetro nominal, según ISO 492, así que una flecha k5, que según ISO 286-2 queda toda por encima del nominal, siempre produce interferencia. Una flecha j6 queda en transición y una h6 puede quedar con holgura o con interferencia ligera, según cómo caigan las dos piezas dentro de su tolerancia. Como guía de la industria, los catálogos de rodamientos piden interferencia en el anillo que gira respecto a la carga, porque un anillo flojo bajo carga rotativa se desliza, desgasta el asiento y termina en falla por corrosión de contacto.
La tabla muestra qué significa cada clase, según ISO 286-2, en una flecha de Ø40 mm con un rodamiento de clase normal. Para el alojamiento con el anillo exterior fijo, la clase usual es H7: en un alojamiento de Ø80 mm, la clase H7 admite de 0 a +30 µm según ISO 286-2, lo que por lo general deja que el anillo exterior del lado libre se desplace axialmente con la dilatación de la flecha. Para calcular otras medidas, use la calculadora de ajustes ISO 286.
| Clase de la flecha | Desviación superior (µm) | Desviación inferior (µm) | Resultado con el rodamiento (µm) | Uso típico |
|---|---|---|---|---|
| g6 | −9 | −25 | holgura 25 a interferencia 3 | Eje fijo; el anillo interior debe deslizar con facilidad |
| h6 | 0 | −16 | holgura 16 a interferencia 12 | Eje fijo, como poleas tensoras; sin necesidad de deslizar |
| j6 | +11 | −5 | holgura 5 a interferencia 23 | Anillo interior girando, carga ligera |
| k5 | +13 | +2 | interferencia 2 a 25 | Anillo interior girando, carga normal |
| k6 | +18 | +2 | interferencia 2 a 30 | Igual que k5, con menos exigencia de precisión |
| m5 | +20 | +9 | interferencia 9 a 32 | Anillo interior girando, carga alta |
| m6 | +25 | +9 | interferencia 9 a 37 | Carga alta o con impactos |
¿Cómo se acotan el cuñero, los hombros y las ranuras de alivio?
El cuñero se acota con el ancho, la profundidad desde el diámetro y la longitud, citando la norma de la cuña: DIN 6885-1 en planos métricos o ASME B17.1 en planos en pulgadas. Los hombros llevan su diámetro y un radio menor que el chaflán del componente que asienta, o una ranura de alivio según DIN 509.
Según DIN 6885-1, el ancho del cuñero en la flecha lleva tolerancia N9 para un ajuste normal o P9 para un ajuste apretado, y el cuñero del cubo lleva JS9 o P9 respectivamente. La profundidad se acota mejor como t1 desde el diámetro de la flecha, o como la cota restante desde el lado opuesto, que es lo que se mide con un micrómetro. En flechas en pulgadas, según ASME B17.1 una flecha de más de 7/8 pulg hasta 1-1/4 pulg lleva cuña cuadrada de 1/4 pulg, y el plano debe decir si el cuñero es de extremo abierto o termina en un radio de fresa.
El hombro que ubica un rodamiento debe tener una altura suficiente para apoyar el anillo, sin tocar el sello ni la jaula, y un radio de transición más chico que el chaflán mínimo del rodamiento; de lo contrario el anillo queda apoyado en el radio y no en la cara. La alternativa es una ranura de alivio, que deja la cara del hombro limpia y facilita el rectificado. DIN 509 define las formas E, para alivio en el diámetro, y F, para alivio en diámetro y cara. En una flecha que trabaja a fatiga, el radio generoso protege más que la ranura, así que el plano debe decidir cuál de los dos manda en cada hombro.
| Diámetro de la flecha (mm) | Cuña b × h (mm) | Profundidad en la flecha t1 (mm) | Profundidad en el cubo t2 (mm) |
|---|---|---|---|
| más de 17 hasta 22 | 6 × 6 | 3.5 | 2.8 |
| más de 22 hasta 30 | 8 × 7 | 4.0 | 3.3 |
| más de 30 hasta 38 | 10 × 8 | 5.0 | 3.3 |
| más de 38 hasta 44 | 12 × 8 | 5.0 | 3.3 |
| más de 44 hasta 50 | 14 × 9 | 5.5 | 3.8 |
| más de 50 hasta 58 | 16 × 10 | 6.0 | 4.3 |
¿Qué tolerancias geométricas y qué rugosidad necesita una flecha?
Una flecha necesita un eje de referencia común formado por los dos asientos de rodamiento, cabeceo de los demás diámetros respecto a ese eje y perpendicularidad de los hombros. La rugosidad de los asientos se especifica en Ra y se ajusta al grado de tolerancia del asiento.
La referencia A-B, formada por los dos asientos de rodamiento, reproduce cómo gira la flecha en la máquina. El cabeceo radial de los asientos de polea, engrane o sello respecto a A-B controla la vibración, y el cabeceo axial o la perpendicularidad de los hombros controla que el rodamiento asiente a escuadra. Como guía de la industria, los fabricantes de rodamientos piden que la cilindricidad del asiento sea más fina que su tolerancia dimensional, porque un asiento ovalado deforma la pista aunque el diámetro medido quede dentro de clase.
Para la rugosidad, los catálogos de rodamientos recomiendan un valor de Ra más fino cuanto más fino es el grado IT del asiento, como muestra la tabla. Los asientos de sello de labio necesitan su propia rugosidad, sin marcas helicoidales, según lo que indique el fabricante del sello. Si la flecha conserva centros para rectificarse o repararse después, el plano debe pedirlos, por ejemplo con la designación de DIN 332-1, en lugar de dejar que el taller los corte al final.
| Grado de tolerancia del asiento | Clases de ejemplo | Rugosidad Ra típica (µm) |
|---|---|---|
| IT7 | H7 en alojamiento | 1.6 |
| IT6 | j6, k6, m6 | 0.8 |
| IT5 | k5, m5 | 0.4 |
¿Conviene una flecha de acero 1045 o de acero 4140?
El 1045 es la opción económica para flechas de carga moderada y se puede endurecer por inducción en los asientos. El 4140 bonificado se elige cuando la flecha trabaja con par alto, impactos o diámetros grandes, porque su cromo y su molibdeno le dan más templabilidad.
En los distribuidores mexicanos, el 4140 se consigue típicamente prebonificado, ya templado y revenido a una dureza de 28 a 32 HRC, que todavía se tornea sin problema. El 1045 se surte rolado en caliente o estirado en frío, y el estirado tiene mejor tolerancia de barra y mejor maquinabilidad. Para flechas poco cargadas o carburizadas se usa 1018, y para flechas muy exigidas, 4340. El plano debe decir el grado, la condición de entrega y la dureza final, no solo «acero».
El tratamiento térmico de la flecha, como el temple por inducción de los asientos o el bonificado de la barra, se coordina con fábricas asociadas; la ubicación de producción se indica en cada cotización. Indique en el plano la dureza, la profundidad de capa y las zonas que no se deben endurecer, como el cuñero y las cuerdas. Más datos del material están en la ficha de acero 4140 y en la tabla de equivalencias AISI, DIN y JIS.
| Acero SAE/AISI | C (%) | Mn (%) | Cr (%) | Mo (%) | Ni (%) | Uso típico en flechas |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1018 | 0.15–0.20 | 0.60–0.90 | — | — | — | Flechas poco cargadas o carburizadas |
| 1045 | 0.43–0.50 | 0.60–0.90 | — | — | — | Uso general, asientos endurecidos por inducción |
| 4140 | 0.38–0.43 | 0.75–1.00 | 0.80–1.10 | 0.15–0.25 | — | Par alto e impactos, bonificado |
| 4340 | 0.38–0.43 | 0.60–0.80 | 0.70–0.90 | 0.20–0.30 | 1.65–2.00 | Secciones grandes y cargas muy altas |
¿Cómo se pasan los ajustes en pulgadas de ANSI B4.1 a clases ISO?
ANSI B4.1 agrupa los ajustes en clases RC, LC, LT, LN y FN, y cada una tiene un par ISO aproximado, como LT3 con H7/k6 o FN2 con H7/s6. El equivalente es aproximado, así que el plano debe declarar un solo sistema y no mezclar ambos en la misma cota.
Muchos planos de clientes estadounidenses que llegan a plantas de Querétaro, Saltillo o Monterrey traen la flecha en pulgadas con clases ANSI, y los componentes comprados en Europa vienen con tolerancias ISO. Si el ensamble mezcla ambos, conviene convertir las clases ANSI a límites en milímetros con la tabla de la norma y escribir los límites en el plano, en vez de anotar una clase ISO que solo se parece. Para rodamientos en pulgadas no se usa ANSI B4.1: los asientos salen de las tablas del fabricante del rodamiento, que dan los límites del diámetro de la flecha y del alojamiento.
| Clase ANSI B4.1 | Tipo de ajuste | Par ISO aproximado | Ejemplo en una flecha |
|---|---|---|---|
| RC4 | Holgura para giro | H8/f7 | Flecha que gira en un buje de bronce |
| LC5 | Holgura de ubicación | H7/g6 | Rueda loca o espaciador desmontable |
| LT3 | Transición | H7/k6 | Polea o engrane con cuña |
| LN2 | Interferencia de ubicación | H7/p6 | Buje fijo en un cubo |
| FN2 | Interferencia media | H7/s6 | Cople o engrane sin cuña, ensamblado con calor |
¿Qué debe incluir la solicitud de cotización de una flecha?
El plano con cada asiento designado por clase o por límites, la norma del cuñero, la referencia A-B y los cabeceos, el material con su condición y su dureza, y la cantidad por entrega. Con eso el taller decide desde la cotización si la flecha sale del torno o necesita rectificado.
Las flechas son trabajo típico de torneado CNC, y los cuñeros, planos y barrenos transversales se hacen en fresado CNC. Si un asiento pide una rugosidad o una tolerancia que exige rectificado cilíndrico, dígalo en la solicitud: la cotización indica dónde y cómo se hace esa operación. Al revisar el plano, el equipo de ingeniería verifica que el radio de cada hombro libre el chaflán del rodamiento, que el cuñero corresponda al diámetro y que la clase de ajuste sea coherente con el rodamiento elegido; cualquier duda se señala antes de cotizar. Use la lista de verificación para cotizar, revise el método de inspección en calidad y envíe el modelo y el plano desde la página de cotización. Hay más guías técnicas en la sección de guías.
Preguntas frecuentes
¿Qué diferencia hay entre un cuñero de extremo cerrado y uno de salida en trineo?
El cuñero de extremo cerrado se hace con un cortador vertical y termina en un extremo redondeado dentro de la flecha. El de salida en trineo se corta con un cortador de disco y sale de forma gradual, con una rampa curva; concentra menos esfuerzo, pero ocupa más largo de flecha. El plano debe indicar cuál se quiere y la longitud útil de la cuña.
¿Qué pide el plano si las agujas de un rodamiento ruedan directo sobre la flecha?
Cuando un rodamiento de agujas se monta sin anillo interior, la flecha hace de pista y necesita una dureza superficial alta, típicamente de 58 a 64 HRC según los catálogos de rodamientos de agujas, además de una rugosidad y una cilindricidad más finas que las de un asiento normal. El plano debe dar la dureza, la profundidad de capa y la zona endurecida. Ese tratamiento térmico se coordina con fábricas asociadas.
¿Qué tolerancia lleva el ancho del cuñero?
Según DIN 6885-1, N9 en la flecha y JS9 en el cubo para un ajuste normal, o P9 en ambos para un ajuste apretado. En planos en pulgadas, la referencia es ASME B17.1.
¿Por qué el radio del hombro debe ser menor que el chaflán del rodamiento?
Porque si el radio es mayor, el anillo del rodamiento se apoya en el radio y no en la cara del hombro, queda inclinado y fuera de posición axial. Si se necesita un radio grande por fatiga, se usa un anillo espaciador con chaflán.
¿El acero 4140 se puede maquinar ya bonificado?
Sí. El 4140 prebonificado que venden los distribuidores en México se tornea y se fresa sin problema con herramienta de carburo, y evita la deformación de un tratamiento térmico posterior.
Fuentes
- ISO 286-2:2010, Geometrical product specifications (GPS) — ISO code system for tolerances on linear sizes — Part 2: Tables of standard tolerance classes and limit deviations for holes and shafts, ISO, 2010
- ASME B17.1-1967, Keys and Keyseats, ASME, 1967, estabilizada en 2023
- NMX-B-323-CANACERO-2006, Industria siderúrgica: sistema de designación y clasificación de los aceros según su composición química, Secretaría de Economía, publicada en el DOF el 16 de marzo de 2007
- Shaft tolerances for radial ball and roller bearings (reproducción de ANSI/ABMA 7), Engineers Edge, consultada en octubre de 2026