publiteconlineComunicazione tecnica per l'industria
Menu

Deprecated: Non-static method JSite::getMenu() should not be called statically, assuming $this from incompatible context in /home/inmotion/public_html/templates/gk_news/lib/framework/helper.layout.php on line 177

Deprecated: Non-static method JApplication::getMenu() should not be called statically, assuming $this from incompatible context in /home/inmotion/public_html/includes/application.php on line 536

Deprecated: Non-static method JSite::getMenu() should not be called statically, assuming $this from incompatible context in /home/inmotion/public_html/templates/gk_news/lib/framework/helper.layout.php on line 177

Deprecated: Non-static method JApplication::getMenu() should not be called statically, assuming $this from incompatible context in /home/inmotion/public_html/includes/application.php on line 536

Stozzatura, brocciatura o Power Skiving?

Fonte/Source: sme.org Fonte/Source: sme.org

Vengono qui messe a confronto le tecnologie più conosciute per l’esecuzione della dentatura interna di una corona di riduttore epicicloidale, evidenziando i vantaggi e gli svantaggi per ognuna di esse in termini di utensile, attrezzamento, tempi ciclo, qualità e costi.

di Piercarlo Bossetto

Giugno 2017

Ogniqualvolta si presenta una richiesta d’offerta per l’esecuzione di un elemento con dentatura interna, come ad esempio una corona di riduttore epicicloidale, la prima domanda che ci si pone è sicuramente quale tecnologia scegliere per essere competitivi e offrire, nello stesso tempo, qualità e flessibilità al cliente. Soddisfare tutte queste richieste non è sempre cosa facile e immediata.
Forse perché non si hanno a disposizione tutte le tecnologie che oggi il mercato offre, oppure perché non se ne ha una conoscenza approfondita. Tuttavia, in mercato sempre più globalizzato, è fondamentale rimanere al passo con i tempi per non perdere le opportunità…

Focus sull’utensile: il coltello
Consideriamo innanzitutto quel che è necessario per eseguire la lavorazione, a prescindere dall’impianto e dalla tecnologia scelta, di cui tratteremo più avanti: l’utensile.  
Confrontiamo i coltelli Fellows tradizionali e i coltelli utilizzati con la tecnologia Power Skiving (che per brevità chiameremo PS). È evidente che il costo di un coltello per PS non reggerà il confronto con il più tradizionale coltello Fellows. Infatti, mentre quest’ultimo è normalmente prodotto in materiali super rapidi, sinterizzati, come i noti ASP30, ASP60 e il più recente S390, i coltelli per PS sono costruiti in metallo duro, come G50 –-G70 ben più costoso, così come più costoso sarà il processo di costruzione. Per dare un’idea della disparità di costi, un coltello per PS può costare anche il triplo di un normale coltello Fellows. I rivestimenti eseguiti dopo ogni affilatura, invece, non incidono in modo diverso sul costo del processo, in quanto sono gli stessi (Alcrona, Altensa o altro…). Ciò che incide, invece, è la frequenza con la quale tale operazione viene eseguita, la quale dipende, a sua volta, dalla frequenza con cui vengono sostituiti i coltelli per essere riaffilati e successivamente ricoperti.
Per evitare confusione, ipotizziamo di confrontare due corone costruite con lo stesso materiale (da cementazione e tempra), con dentatura identica e con la stessa fascia. Se dovessimo confrontare una corona identica, ma costruita con materiale da bonifica e nitrurata o temprata a induzione, non otterremmo gli stessi risultati in termini di durata utensile per via della diversa tenacità del materiale, e quindi confronteremmo dati non omogenei. Ipotizziamo dunque una corona in acciaio da cementazione, con la stessa dentatura e la stessa fascia da dentare. Utilizzando un coltello tradizionale Fellows, possiamo ipotizzare una durata media di 20 pezzi per affilatura, mentre utilizzando un coltello per PS la durata media, da “nuovi” sarebbe di circa 40 pezzi per affilatura. È stato precisato “da nuovi“ perché capita che dopo le affilature non sempre si raggiungano gli stessi risultati. Questo è un problema già conosciuto dai costruttori dei coltelli PS che si stanno adoperando per una rapida ed efficace soluzione del problema. Ben diverso è, per il medesimo argomento, il discorso per l’utensile broccia. Infatti, in tal caso si può parlare di una produzione di un maggior numero di pezzi per affilatura e ciò grazie alla configurazione dell’utensile stesso; ben diverso, però, è il tempo e quindi il costo sia dell’affilatura, sia della ricopertura.

Qualche informazione sulla brocciatura
Occorre dire che non tutte le corone a profilo dentato interno possono essere brocciate. Ad oggi, almeno in Italia, il diametro esterno massimo brocciabile è di 580 mm per una fascia massima di 350 mm. Il costo iniziale dell’utensile, per le dimensioni più grandi, può raggiungere, o addirittura superare gli 80.000 Euro. Non sono molti coloro disposti ad affrontare questo tipo di investimento, soprattutto se si considera che la broccia, per sua natura, è un utensile di forma; nel caso di modifiche, sia del materiale di costruzione del pezzo (passando per esempio da una corona cementata a una bonificata e nitrurata), sia della dimensione sulla dentatura, molto probabilmente la stessa broccia più essere utilizzata. In poche parole, la soluzione brocciatura per l’esecuzione di profili dentati di rotolamento è indicata solo nel caso di riduttori con una vita molto lunga, in applicazioni su svariate gamme di prodotto, nel caso di produzioni molto consistenti, nel caso in cui la dentatura può essere utilizzata in diversi allestimenti o, infine, nel caso in cui si possa prevedere una partecipazione del cliente all’investimento. Quindi, dal punto di vista utensile, sicuramente la brocciatura non è la soluzione più consigliata.
In termini di approvvigionamento, il coltello Fellows tradizionale la spunta rispetto alle altre due soluzioni. Infatti il tempo medio di consegna si aggira intorno alle otto settimane; sedici settimane sono necessarie per un coltello PS, mentre per una broccia Full Form ci vogliono almeno 24 settimane, dopo aver definito in precedenza le quote di esecuzione.

La qualità in uscita per ogni tecnologia
Un altro aspetto da non sottovalutare è la qualità in uscita per ogni tecnologia. Va precisato che, nel caso di esecuzione con coltello Fellows, molto dipende dalla macchina utilizzata. Utilizzando una macchina di tipo tradizionale, in buono stato, il raggiungimento di una Classe DIN 8-9 può essere considerato soddisfacente. Purtroppo questo livello qualitativo è ottenuto dopo il taglio della dentatura, ma peggiorerà ulteriormente dopo il trattamento termico finale fino alla Classe DIN 10 se non oltre. E questo non sempre è accettato dal cliente in quanto potrebbe pregiudicare il buon funzionamento, e la vita, del riduttore.
Diverso è il discorso se lo stesso pezzo viene eseguito con una macchina per PS. In questo caso è possibile raggiungere livelli di Qualità di Classe DIN 5-6 senza grandi problemi, grazie alla possibilità di eseguire la dentatura in diverse passate (fino a 9). Viene così ridotto il deterioramento precoce del filo tagliente del coltello e viene meglio curato lo stato superficiale del dente raggiungendo un valore di Ra prossimo allo 0,6-0,8, mentre per l’esecuzione più tradizionale di coltello Fellows, e anche di brocciatura, il valore si attesta intorno a una Ra 1,6-2,0.
In tema di qualità, va anche detto che con la tecnologia PS è possibile eseguire modifiche, di profilo e/o elica, una conicità di elica, una diversa bombatura sia di elica che di profilo (anche solo su un fianco dente), il che può aiutare il progettista a risolvere alcuni problemi progettuali.
Inoltre il processo PS, grazie al CN, consente di eseguire dentature interne sia diritte che elicoidali senza bisogno di acquistare la guida elicoidale, che comporta comunque un costo non trascurabile.
Lo stesso discorso vale per le dentature esterne, sia diritte che elicoidali. Queste ultime, però, dovranno essere valutate di caso in caso. Infatti, per via della posizione inclinata del coltello, qualsiasi spallamento potrebbe essere di ostacolo e potrebbe precludere l’utilizzo di questa tecnologia (cosa che normalmente succede anche per il taglio con creatore).

Le diverse soluzioni di attrezzamento macchina
In merito all’attrezzamento, sicuramente i costi sono a favore della brocciatura. In genere si tratta, infatti, di prevedere un semplice appoggio o un contenitore nel caso di corone con sezioni ridotte che possono provocare polmonamenti durante la brocciatura, compensata dal costo utensili. Per quanto riguarda invece la lavorazione a coltello Fellows, il problema maggiore è rappresentato dalla necessità di non deformare la corona nella fase di bloccaggio. Occorre quindi evitare chiusure tradizionali a tre punti in quanto la deformazione che potrebbe prodursi in fase di bloccaggio, rimarrebbe inalterata sulla dentatura senza possibilità di ridurla o rimuoverla in seguito. Vi sono due vie per risolvere questo problema: studiare un bloccaggio a più punti (anche a 12), per mediare l’errore, oppure optare per un pre-centraggio esterno e un bloccaggio frontale (non sempre possibile). In ogni caso tutte le soluzioni sono onerose, e ciò vale anche per il Power Skiving. In questo caso, infatti, si ricorre al bloccaggio cilindrico sull’intera circonferenza evita sì il problema deformazioni, ma è comunque una soluzione onerosa in termini di costi. Inoltre non è possibile riutilizzare la stessa pinza di bloccaggio per pezzi con diversi diametri, se non in un range ridotto, per cui occorre ipotizzare che per ogni corona occorrerà una pinza nuova e dimensioni molto diverse anche del corpo pinza, il che si traduce in costi superiori ai 10.000 euro.
Una via da seguire è quella di mantenere, nei limiti del possibile, il grezzo e il tornito con la stessa dimensione di diametro esterno prima della dentatura per poi ricondizionare alla dimensione richiesta questo diametro mediante una semplice operazione di tornitura che potrebbe essere eseguita indifferentemente prima o anche dopo il trattamento termico finale. Infatti, il diametro esterno di tali corone, normalmente, non incide sul buon funzionamento del riduttore.
Per quanto riguarda, infine, i tempi di lavorazione, se nella brocciatura si può parlare di pochi minuti, confrontando le altre due soluzioni il processo PS è sicuramente più vantaggioso. Infatti il rapporto tra dentatura a coltello tradizionale e la versione PS gioca a favore di quest’ultima in proporzione di circa 5:1 o anche oltre.

In conclusione…
Concludiamo con un breve accenno alle macchine. Oggi esiste una vasta scelta di applicazioni PS, dalla macchina singola per l’esecuzione di dentatura, all’applicazione PS su centri di lavoro che consentono di eseguire, oltre alle dentature, esterne e/o interne, diritte e/o elicoidali, scanalati di più ridotte dimensioni, anche altre operazioni che un tempo venivano svolte da più macchine operatrici in modo sequenziale a discapito delle tempistiche di produzione e, soprattutto, della qualità.
Possiamo quindi affermare che la tecnologia Power Skiving è preferibile per produzioni di lotti piccoli e medi, per la migliore qualità ottenuta, per la migliore tempistica di produzione e infine per l’aspetto costo.

Lascia un commento

Assicurati di inserire (*) le informazioni necessarie ove indicato.
Codice HTML non è permesso.

Torna in alto

Macchine

Automazione

Strumentazione

Prodotti&News

Imprese & Mercati