Quanti pezzi può eseguire un creatore? Questa è una domanda a cui non è possibile rispondere, perché la durata di un qualsiasi utensile dipende da una molteplicità di parametri che interagiscono tra loro, a volte in maniera imprevedibile.
In questo articolo vengono esposte alcune considerazioni sulla durata degli utensili, focalizzando l’attenzione sul tipico utensile usato nella lavorazione degli ingranaggi: il creatore.
Ogni tecnico che si occupa della costruzione di ingranaggi sa perfettamente che non si può stabilire a priori quanti pezzi può eseguire un determinato creatore, ma egualmente tentiamo qui di analizzare alcuni punti, che a volte non sono immediatamente evidenti.
In primo luogo, dividiamo in tre categorie le caratteristiche che possono influenzare il rendimento dell’utensile:
1. Geometria e struttura dell’ingranaggio da dentare
• Modulo
• Numero di denti
• Angolo di pressione e di elica
• Larghezza della fascia dentata
• Precisione richiesta
• Materiale dell’ingranaggio e sua lavorabilità
2. Geometria e struttura del creatore
• Diametro e lunghezza utile
• Numero di principi
• Numero di solchi di affilatura
• Materiale con cui è costruito
• Tipo di ricoprimento
• Usura ammessa
3. Macchina dentatrice e condizioni di lavoro
• Efficienza e potenza della dentatrice
• Velocità di taglio e di avanzamento
• Tipo di shifting
• Numero di passate
• Lubro-refrigerante usato
Geometria e struttura dell’ingranaggio da dentare
La gamma delle dimensioni degli ingranaggi è praticamente infinita. Si va da ingranaggi di modulo inferiore a 0,1 mm, con diametro di qualche millimetro, in cui i denti sono visibili solo con una buona lente di ingrandimento, ad ingranaggi con modulo 50 mm e con diametri di 10 – 15 metri (fig.2).
Già così è evidente che i comportamenti degli utensili che eseguono la dentatura saranno completamente diversi. Dal modulo dipende il passo e l’altezza dei denti e quindi, la quantità del materiale da asportare è direttamente collegato al modulo.
Più il modulo è grande, maggiori saranno le forze in gioco e lo sviluppo di calore che è una delle concause dell’evoluzione dell’usura dei taglienti.
Ma se restiamo nel campo dei moduli “normali”, cioè quelli che si incontrano nell’industria dell’automotive, cioè quelli che grosso modo vanno da modulo 1 mm a modulo 4 – 5 mm, il comportamento del creatore è sostanzialmente simile, cioè non è paragonabile a quello che si può riscontrare con moduli al limite della gamma possibile.
La quantità di materiale da asportare oltre che dal modulo dipende chiaramente dal numero di denti e dalla larghezza della fascia dentata. Con questi due elementi si può definire una caratteristica di base per poter calcolare l’effettivo rendimento dei creatori, cioè la lunghezza totale dei denti dell’ingranaggio.
Detto Z il numero di denti ed L la larghezza della fascia dentata, si ha:
LT = Z ・L
o più esattamente:
LT = Z ・L/cos β
con β angolo dell’elica della dentatura.
Per ogni modulo quindi si arriva ad avere un dato uniforme per poter confrontare il rendimento del creatore.
Con il procedere dell’operazione di dentatura da parte del creatore, i taglienti si usurano più o meno velocemente e contemporaneamente la qualità dell’ingranaggio si degrada.
Profilo ed elica diventano meno costanti, la superficie inizia a presentare delle strappature e dei solchi sempre più profondi.
Quando la qualità non è più accettabile, bisogna sostituire l’utensile. Più la qualità desiderata è alta più precocemente bisogna cambiare il creatore.
Il materiale con cui è costruito l’ingranaggio è un altro elemento importantissimo, che influenza fortemente la vita dell’utensile.
Per quanto riguarda la lavorabilità di un acciaio, essa dipende dai componenti di lega, dai trattamenti termici e dal processo di formazione del semilavorato.
La classificazione secondo le norme ISO-EN 683-1-2018 divide i materiali secondo la Tabella 1.
Da questa tabella emerge immediatamente che la gamma dei materiali, con cui possono essere costruiti gli ingranaggi, è molto estesa; pertanto si ha una maggiore conferma che è impossibile stabilire a tavolino il rendimento di un creatore o di un altro utensile.
Nel campo degli acciai da cementazione e tempra, cioè quelli più usati nel settore dell’autotrazione, in genere la resistenza del pezzo grezzo è intorno a 600 – 700 N/mm2; inoltre, per migliorare la lavorabilità viene spesso eseguito il trattamento di ricottura isotermica, che tra l’altro rilascia le tensioni interne ed evita deformazioni del pezzo finito a seguito del trattamento termico finale.
