Come si incrementa l’efficienza energetica attraverso il miglioramento delle superfici delle ruote dentate nella mobilità elettrica? La risposta degli esperti di Kapp Niles.
I motori elettrici utilizzati nella mobilità elettrica sono sensibilmente più efficienti dei motori a combustione convenzionali; fino all’80 % dell’energia immagazzinata nella batteria viene trasferita dai motori elettrici ad alta efficienza alle ruote sotto forma di energia cinetica per mezzo di una trasmissione. Nella combustione di combustibili fossili, il rendimento è pari solo alla metà, dal 30 al 40%.
Tuttavia, ci si sta impegnando per aumentare ulteriormente l’efficienza energetica delle auto elettriche, in particolare per quanto riguarda la portata che può essere raggiunta. Anche la qualità della superficie dei fianchi dei denti nelle trasmissioni utilizzate è un fattore chiave.
La finitura delle ruote dentate mediante rettifica e la successiva rettifica fine o lucidatura è il processo che determina la qualità alla fine della catena di lavorazione delle ruote dentate. Le esigenze relative alla durata, al funzionamento regolare, alla trasmissione di potenza e all’uso efficiente dell’energia immessa sono in costante aumento.
Dal momento che non esiste una definizione ufficiale per i termini rettifica fine e lucidatura, Kapp Niles ha redatto una definizione che si riferisce alla qualità superficiale ottenibile durante la rettifica di ruote dentate (Tabella 1).
Come parametri di confronto sono stati utilizzati la profondità media di rugosità Rz e il valore aritmetico di rugosità media Ra. È chiaro che, oltre a determinate qualità di superficie, esistono altri parametri, come la quota portante, che permettono di definire la superficie meglio di Rz e Ra.
Al fine di soddisfare le crescenti esigenze in materia di superfici, nei diversi processi si utilizzano i seguenti utensili:
• Rettifica standard
La rettifica standard delle ruote dentate utilizza una mola in corindone con legante ceramico, a cui corrisponde un’unica specifica.
• Rettifica fine
Nel processo di lavorazione combinata a più fasi della rettifica fine, viene utilizzata una mola con una specifica diversa per la pre-rettifica (rettifica standard a inviluppo) rispetto a quella utilizzata per la rettifica fine vera e propria. Entrambe le specifiche includono un legame ceramico, ma possibilmente diversi tipi di corindone e/o dimensioni della grana.
• Lucidatura
Nel processo di lavorazione combinata a più fasi della lucidatura, viene utilizzata una mola a vite con un legante ceramico per la pre rettifica (rettifica standard a inviluppo) e una mola a vite con un legante in poliuretano o resina sintetica per la lucidatura.
Nel processo di lavorazione monofase della lucidatura (senza combinazione con una pre-rettifica diretta), viene utilizzato un utensile monopezzo con un legante in poliuretano o resina sintetica.
Rettifica fine
Per l’utensile sono previste due specifiche diverse. Nell’intervallo utilizzato per la rettifica fine, si riduce la velocità di avanzamento nella ravvivatura (Figura 1). Ciò può influire sulla qualità superficiale ottenibile del pezzo da lavorare. Questo metodo di ravvivatura ha un’influenza sulla qualità della superficie della ruota dentata, anche se la mola a vite corrisponde a una sola specifica.
Le Figure 2, 3, 4 e 5 mostrano le misurazioni del profilo e della linea dei fianchi prima e dopo la rettifica fine.
Nel registro di misurazione del profilo della dentatura (Figura 3) è già possibile vedere che lo scostamento di forma del profilo (ffα) potrebbe essere migliorato sensibilmente mediante questa tecnica di ravvivatura. Come previsto, non c’è stato alcun cambiamento nella misurazione della linea dei fianchi (Figura 5), poiché le scanalature di rettifica si trovano nella direzione della larghezza del dente secondo il vettore di velocità maggiore.
Dal confronto grafico della misurazione della rugosità (Figura 6 e 7) si può osservare come la superficie sia stata levigata. Si può comunque distinguere una struttura di rugosità.
Ciò significa che la profondità media di rugosità Rz e il valore aritmetico di rugosità media Ra potrebbero essere ridotti di un fattore da 2 a 3. La profondità di rugosità del nucleo Rk e l’altezza ridotta del picco Rpk potrebbero essere ridotte di un fattore 2 (Tabella 2).
