Produrre ingranaggi con gli occhi del progettista

di Anna Bonanomi - Organi di Trasmissione
Con lotti numericamente sempre più ridotti la produzione degli ingranaggi con macchine utensili a 5 assi dimostra tutta la sua forza. A patto che la sinergia coinvolga anche un ambiente software e una meccanica/hardware che sappiano interpretare al meglio le specifiche richieste.

Per poter produrre ingranaggi di qualità con macchine utensili a 5 assi, diviene indispensabile un connubio vincente che sia in grado di equilibrare meccanica, software e processo, al fine di poter soddisfare le vere esigenze dei progettisti. A confermarlo è anche l’ing. Claudio Saurin, direttore sviluppo prodotti in Breton, azienda con sede a Castello di Godego (TV) che da qualche anno rende disponibili centri di lavoro “ad hoc”, caratterizzati da elevate specifiche tecniche e da un’evoluta tecnologia in grado di fornire uno strumento altamente competitivo in un mercato che vede in molti casi lotti produttivi numericamente sempre più ridotti. Il motivo risiede nel fatto che in questo tipo di produzione (tipica di ingranaggi di medie grandi dimensioni dai 500 mm ai 3.500 mm) gli utensili sono spesso molto costosi, difficili da acquisire in tempi brevi ecc.

«Riuscire ad attrezzare macchine – sottolinea l’ing. Saurin – in grado di soddisfare le più stringenti esigenze in termini di precisione e competitività di chi progetta e produce ingranaggi richiede una grande specializzazione. Ed è necessario poter offrire al progettista (soprattutto di coppie coniche, nel campo dai 400 a 1.600 mm, forse ancora troppo legato alla tradizione ndr) un approccio tecnicamente vincente e convincente».

Una riflessione consapevole, a fronte dell’esperienza che l’ing. Saurin ha maturato nel proprio passato nel ruolo di progettista di ingranaggi e che poi si è trasformata in concreta innovazione nello sviluppo di nuove soluzioni. Soluzioni che lo hanno coinvolto non solo per la parte meccanica, ma anche per quella elettronica e, soprattutto, pera la parte software di processo. Risale infatti a qualche anno fa un accordo stretto tra Breton e KISSsoft, società che da sempre realizza software dedicati agli ingranaggi e alle trasmissioni di ogni tipo, grazie al quale sono stati implementati programmi, forniti in esclusiva (da Breton) e che consentono lavorazioni non possibili con i metodi tradizionali.

«Software coi quali – prosegue l’ing. Saurin – è possibile per esempio effettuare nelle dentature coniche elicoidali lo scarico al piede dei denti in analogia a quello che nelle dentature cilindriche viene eseguito con creatori con la protuberanza. Oppure eseguire delle raffinatezze sulla gestione della curvatura della superficie, per poter spostare i contatti sfruttando, non, i set in macchina, ma gestendo la distorsione della superficie stessa. Dunque apportando modifiche topologiche di una certa complessità».

A questo punto il passaggio per portare le superfici generate dal citato software KISSsoft alla macchina viene gestito dalla coppia di  applicazioni Gear CAD e Gear CAM (sviluppate da Breton impiegando il motore CAD Rhinoceros ed il motore CAM RhinoNC) che permettono la gestione completa del processo di gestione delle superfici comprensive di smussi e della loro lavorazione.

Piattaforma di processo integrata

«Questa sinergia tecnologica da noi messa a punto – sottolinea l’ing. Saurin – permette al progettista di elaborare le migliori strategie di asportazione, effettuare adeguate simulazioni, consentendo anche la scelta dell’utensile più idoneo per realizzare il fondo dente fino a terminare, dopo tempra, il pezzo da lavorare. Se per esempio si volesse progettare un ingranaggio bielicoidale, tradizionalmente si progetta la fascia di sinistra o di destra per poi procedere a Cad specchiando il tutto, raccordando e smussando laddove serve. In altri termini, il nostro modus operandi si propone invece di mettere a punto la geometria come se fossimo il progettista dell’ingranaggio».

Il maggior sforzo è stato quello dunque da una parte quello di ricreare un ambiente di progettazione adeguato; dall’altra disporre di macchine in grado di ottimizzarne la resa con processi di taglio performanti.

«Non solo – continua l’ing. Saurin – ma con il valore aggiunto di un Cam a bordo macchina semplice e immediato. Un processo guidato attraverso un wizard che agevoli l’operatore nella definizione delle geometrie e dei percorsi utensile ottimali. Scelta basata sul fatto che normalmente le aziende che fanno solo ingranaggi e non le casse di contenimento, difficilmente detengono un software del genere».

In altre parole la soluzione proposta si basa su una piattaforma integrata nella quale convergono un codice di calcolo ingranaggi, un applicativo Cad per la generazione delle superfici e un applicativo Cam per la lavorazione.

5 assi per ingranaggi di varia tipologia

Ed è proprio per soddisfare i precisi requisiti di lavorazione degli ingranaggi che Breton ha messo a punto appositi cicli di lavorazioni da applicare alle proprie macchine a 5 assi, tra le quali spicca il centro di lavoro verticale serie Ultrix modello 1000 RT HD particolarmente adatto alla lavorazione ad alta velocità di ingranaggi fino a 1.000 mm di diametro.

«Si tratta di una macchina ad alta velocità ed elevato grado di automazione – precisa l’ing. Saurin – progettata e sviluppata per eseguire operazioni di fresatura, tornitura e rettifica di pezzi fino a 1.200 mm di diametro».

Provvisto in questa versione di un potente mandrino da 75 kW, con coppia da 300 Nm a 14.000 giri/min e di un software per la realizzazione di ingranaggi conici elicoidali, questo centro di lavoro può processare acciaio, alluminio, superleghe come anche materiali compositi. La sua struttura è un monoblocco con trave mobile di tipo gantry, con un movimento a 5 assi che nasce dalla composizione dei 3 assi lineari con una tavola roto-tiltante. 

Sempre indicate per la lavorazione degli ingranaggi sono poi anche alcuni modelli di macchina Breton appartenenti alla serie Maxima e Titan (con soluzioni gantry e tavola a tornire di grandi dimensioni). Impianti che permettono un processo integrato di tornitura, fresatura e dentatura pre e post trattamento termico degli ingranaggi di medie e grandi dimensioni (finanche a 2.500 mm se in un pezzo unico).

«Il know-how e l’esperienza acquisita – aggiunge e conclude l’ing. Saurin – ci permettono oggi di poter offrire ai progettisti un set completo di strumenti. Strumenti intesi nella loro accezione più ampia e comprendenti sia la parte software che di processo. Ciò per disegnare e realizzare, attraverso l’uso di macchine tradizionali a controllo numerico a 5 assi, una gran moltitudine di componenti meccanici, in tempi rapidi e con risultati di qualità, in grado di garantire elevata competitività».

In altre parole, un nuovo modo di pensare la produzione di ingranaggi. Non solo cilindrici a denti diritti ed elicoidali, ma anche cilindrici bielicoidali, coppie coniche a denti diritti e a spirale secondo le geometrie più diffuse, o ancora ingranaggi frontali per la trasmissione del moto fra assi ortogonali o sghembi.

Per saperne di più, segui anche le riflessioni di Alessandro Verduci su andamento del mercato e prospettive future:

Per ulteriori info sui centri di lavoro Breton e sulla lavorazione degli ingranaggi a 5 assi scrivete a mail@breton.it.
Vi risponderemo in poco tempo.
Grazie ancora a Organi di Trasmissione
A presto 
Bye-bye
Sergio Prior

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