Fresatura generativa degli ingranaggi

La fresatura generativa degli ingranaggi si basa sul posizionamento incrementale (o continuo) di un semplice disco da rettifica (a fianchi paralleli o trapezoidale) lungo la linea d’azione. Sebbene questo metodo si rifaccia in parte a metodi conosciuti – rettifica Maag, taglio con creatore Maag… – l’innovazione sta nel modello matematico che combina le singole passate discrete (o continue), permettendo la generazione del profilo a evolvente e il taglio dell’intera ruota. Un altro aspetto importante di questa tecnologia è che essa può essere integrata in macchinari già esistenti, offrendo un ritorno di investimento (ROI) molto rapido. Per alcune tipologie di ingranaggi il processo è anche molto efficiente e consente di ridurre i costi degli utensili e, in molti casi, anche il numero di operazioni necessarie alla produzione del pezzo stesso.

Panoramica generale

Questo studio mostra i principi base utilizzati per la generazione di un profilo a evolvente mediante fresatura generativa, i macchinari necessari e i parametri di taglio, nonché le similitudini e le differenze con le altre tipologie di lavorazione. Vengono inoltre mostrate le strategie e gli accorgimenti migliori per il taglio. Non manca poi una discussione sull’applicazione che più di altre beneficia di questa tecnica, ovvero i cosiddetti “coarse pitch gears”. Sono ingranaggi aventi un rapporto tra numero di denti e diametro primitivo (in inches) maggiore di 20. Per queste applicazioni la fresatura generativa permette un’efficienza migliorata, una maggiore capacità produttiva, costi di produzione minori e la possibilità di ridurre le operazioni di lavorazione.

Sebbene questo metodo per il taglio degli ingranaggi abbia cominciato ad avere visibilità ed è offerto da differenti produttori solamente a partire dall’ultimo decennio, la compagnia Maag ha introdotto questo concetto già nel 1986 con un brevetto (US patent # 4565474). La Figura 1 mostra il funzionamento della lavorazione.

Il processo di fresatura generativa si basa su un posizionamento incrementale (o continuo) dello spigolo di taglio tangenzialmente al profilo ad evolvente lungo la linea d’azione. L’utensile può avere differenti forme:
– Mola da taglio
1. con spigoli trapezoidali
2. con spigoli paralleli
– Fresa classica

In linea teorica, il processo di fresatura generativo risulta possibile su qualsiasi macchina a 5 assi avente una tavola girevole. È davvero poco pratico effettuare questo tipo di lavorazioni senza un software specifico, in quanto l’operatore dovrebbe calcolare la posizione dell’utensile per ogni singolo dente.

Con lo sviluppo dei software e l’aumento delle funzionalità che questo comporta, sono molte le macchine che ora possono offrire questo tipo di taglio. In questo articolo con il termine “fresatura generativa” ci si riferisce al metodo generale mentre con la dicitura “Generative Milling” si fa riferimento al software proprietario di MTB che permette questo tipo di lavorazione su macchine generiche.

Concettualmente la fresatura generativa mette assieme molti concetti che si hanno nei vari metodi di taglio. L’innovazione sta nello sviluppo di un modello matematico computerizzato in grado di combinare tagli discreti (o continui) per ottenere un profilo a evolvente per ogni dente della ruota. L’hardware minimo necessario per questo tipo di lavorazione è una fresa a 5 assi (4 nel caso di ingranaggi a denti dritti) avente una tavola girevole oppure un centro a controllo numerico avente un asse di precisione tangenziale in grado di muovere il creatore. Un altro requisito per le macchine a 5 assi è che gli assi X, Y, Z tavola-C ed A possano essere messi in relazione matematica tra loro.

 

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