Smussatura e sbavatura degli ingranaggi

Le operazioni di smussatura e sbavatura degli ingranaggi sono indispensabili per il corretto funzionamento delle trasmissioni. Questi due processi, che in genere vengono eseguiti contemporaneamente, devono però rispettare determinate regole se si vogliono ottimizzare i risultati.

Criticità

L’ingranaggio è un oggetto molto delicato, difficile da costruire perché richiede macchine e utensili specifici, per ogni singola operazione necessaria a generare la dentatura. Bisogna considerare che la gamma di ingranaggi utilizzati nei vari settori industriali è vastissima e quindi esistono varie tecniche diverse per la lavorazione delle varie tipologie di ingranaggi.

Sono utilizzati ingranaggi con modulo inferiore a 0,1 mm, con denti che quasi non si possono vedere ad occhio nudo e ingranaggi con diametri di 10–15 metri che richiedono macchine gigantesche e che possono essere trasportati solo dopo averli divisi in settori che vanno poi ricomposti in sede di montaggio.

Esiste però una caratteristica che accomuna questa infinita varietà di ruote dentate: devono tutte garantire la trasmissione del moto con regolarità, in modo il più possibile silenzioso.

Il problema della silenziosità di una trasmissione è particolarmente sentito nell’industria automobilistica o nei riduttori che lavorano ad alte velocità.

Ma anche in tutti gli altri casi, se la trasmissione del moto è irregolare, si possono avere dei problemi, come per esempio forti vibrazioni, precoci usure dei denti, danneggiamento precoce dei cuscinetti e parti di supporto degli alberati.

Anche se la dentatura è eseguita correttamente, cioè con profili ed eliche prive di errori, l’ingranaggio può risultare rumoroso per tutta una serie di cause collaterali, come per esempio un errore di allineamento delle ruote dovuto a errori delle scatole cambio, cuscinetti difettosi, giochi assiali eccessivi…

Non ultima, nella lista di possibili cause di rumorosità, è la presenza di ammaccature sulla periferia del dente che interessa la parte attiva del profilo. Un rigonfiamento come quello indicato di Figura 1 causa una variazione istantanea della velocità angolare che si traduce in un rumore con caratteristiche diverse in relazione alla velocità con cui gira la ruota stessa. Se un ingranaggio con questo difetto viene montato sulla scatola cambio di un’autovettura, per esempio, la trasmissione sarà rumorosa e si dovrà scartare la trasmissione smontando il tutto per sostituire l’ingranaggio difettoso con costo altissimo. È per questo motivo che alla fine delle linee di produzione di ingranaggi è inserito un ingranometro che ha lo scopo di controllare, tra le altre cose, se ci sono denti ammaccati. La Figura 1 mostra un diagramma di ingranamento in cui è evidenziato un dente con una ammaccatura.

Nelle linee automatiche l’ingranaggio difettoso verrà convogliato fuori dalla linea e, negli apparecchi più sofisticati, il dente incriminato verrà marcato con un punto di vernice in corrispondenza del dente ammaccato. Questo per facilitare l’azione di recupero. Da qui la necessità di evitare che l’ingranaggio si deformi a seguito di un urto accidentale interessandola la zona del profilo attivo del dente. Il metodo comunemente adottato è quello di eseguire, lungo tutto il perimetro di ogni dente uno smusso di protezione che allontani la zona del profilo attivo dalla zona di possibili urti. Il dente avrà quindi una serie di smussi (Figura 2).

Nella Figura 2 lo smusso A è eseguito in fase di tornitura, lo smusso B è eseguito nella fase di dentatura con creatore o coltello semitopping e infine lo smusso C è eseguito con macchine e utensili specifici.

Lo smusso A ha lo scopo di eliminare lo spigolo vivo, a volte con qualche bavatura, che può provocare tagli sulle mani dell’operatore. Ha quindi uno scopo prevalentemente antinfortunistico.

Il fatto è che normalmente gli operatori pensano che in questi casi più grande è lo smusso meglio è. E d’altra parte non avendo questo smusso nessuna funzionalità legata alla dentatura vera e propria, l’importanza della sua dimensione viene spesso sottovalutata.

Come è indicato nella Figura 3, se lo smusso laterale è troppo grande, il punto P del profilo attivo si porta sull’esterno e non è più protetto da eventuali colpi, mentre se lo smusso laterale ha una dimensione più ridotta esso protegge efficacemente la superficie attiva del dente.

Lo stesso problema si ha anche quando uno dei due smussi, semitopping o sui fianchi, è troppo piccolo in rapporto a quello laterale. In sostanza c’è una relazione precisa che deve legare la dimensione dei tre smussi ed è: a = (b+c)/2.

 

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