Il metodo più usato per la fabbricazione degli ingranaggi cilindrici è quello che utilizza i creatori. Cinematica, geometrie e caratteristiche funzionali di questo utensile fondamentale.
Il creatore: carta d’identità
Come è noto, il metodo più usato per la fabbricazione degli ingranaggi cilindrici è quello che utilizza il creatore. È opportuno quindi approfondire la conoscenza di questo utensile illustrandone le caratteristiche fondamentali.
In sintesi, il creatore può essere pensato come una vite senza fine, con uno o più principi, intersecata in senso longitudinale da una serie di solchi. L’intersezione tra il filetto della vite e i solchi determinano i denti del creatore, che, per essere in grado di tagliare correttamente, saranno dotati di opportune spoglie. Nella figura 1 sono indicate queste parti del creatore.
La cinematica della lavorazione con creatore corrisponde in pratica a quella che si ha con l’accoppiamento tra vite senza fine e ingranaggio. Il movimento reciproco tra creatore e ingranaggio è infatti lo stesso e cioè, se si considera un creatore a un principio, a ogni giro del creatore l’ingranaggio in formazione ruoterà di un dente.
Se osserviamo i denti del creatore lungo il solco di affilatura, possiamo vedere che essi formano una cremagliera. I denti di questa cremagliera sono caratterizzati dall’inclinazione dei fianchi, da una certa distanza tra loro e da una certa altezza.
L’inclinazione dei fianchi si definisce Angolo di Pressione (α), la distanza tra un dente e l’altro si chiama Passo (P) che, come l’altezza del dente, dipende da un parametro fondamentale che è il Modulo.
Il modulo di una dentatura è definito come il Diametro Primitivo (Dp) diviso il numero di denti (Z).
Le prime due formule fondamentali sono le seguenti:
Dp = m·Z
P = m·π
Poiché parliamo di dentature con profilo ad evolvente di cerchio, un altro parametro fondamentale è il Diametro di Base (db) che si calcola con:
db = Dp·cosα
Per completezza d’informazione, sono indicate nel seguito alcune specifiche sulla curva chiamata evolvente di cerchio (involute in inglese).
Se si pensano i segmenti B-B’ – C-C’ – D-D’ come un filo avvolto sul cerchio base db, quando si svolge questo filo, tenendolo sempre teso, i punti B’ – C’ – D’ descrivono la curva detta evolvente di cerchio.
In primo luogo, bisogna osservare che la lunghezza del segmento D̅-̅D’ è uguale alla porzione di circonferenza che va da D ad A.
Quindi si può scrivere:
rb·(φ +α) = rb ·tgα (con α φ espressi in radianti e rb il raggio del cerchio di base)
Da cui si ricava: φ = tgα – α
Questa è una funzione importante che prende il nome di involuta di α.
Il moto relativo del creatore rispetto l’ingranaggio in formazione è rappresentato nell’immagine di seguito.
Si può osservare che la successione dei taglienti del creatore generano il profilo del dente dell’ingranaggio con una serie di segmenti che sono tanto più numerosi quanto più alto è il numero dei dolchi di affilatura del creatore stesso.
Poiché la gamma di ingranaggi da tagliare è praticamente infinita, anche le caratteristiche dei creatori sono in pratica illimitate.
Oltre al modulo e all’angolo di pressione può variare il numero di principi, il numero dei solchi di affilatura, il diametro, la lunghezza, senza contare il tipo di materiale con cui sono costruiti e altre caratteristiche dimensionali che sono studiate per rendere l’utensile più performante.
Prima di entrare nel merito di ogni singolo parametro è necessario accennare brevemente alle principali condizioni di lavoro con cui il creatore può operare.
Le due condizioni di lavoro fondamentali sono la velocità di taglio Vt e l’avanzamento per giro pezzo Ag.
La velocità di taglio Vt si misura in metri al minuto (m/min) e si calcola con la formula:
Vt = D · π · N/1000
Dove D è il diametro esterno del creatore ed N il numero di giri al minuto.
Per l’avanzamento si considerano due aspetti di questo parametro:
• L’avanzamento del creatore in mm per giro pezzo Ag e l’avanzamento in mm al minuto A1;
• Ag indica quanto è sollecitato il creatore perché in sostanza è uno dei principali fattori che determinano lo spessore del truciolo.
A1 si usa principalmente per il calcolo del tempo di taglio. Si parlerà diffusamente di queste caratteristiche di lavoro dopo aver esaminato in dettaglio la geometria del creatore.
