Rasatura degli ingranaggi: processo e principi

La rasatura degli ingranaggi è un processo di finitura economico ed efficiente, fondamentale per eliminare difetti ed errori nel profilo del dente. Il metodo garantisce l'accuratezza dei denti dell'ingranaggio, una qualità superficiale uniforme e migliora le prestazioni complessive dell'ingranaggio.

Questo articolo Le fornirà tutte le informazioni necessarie sul processo, sui principi e molto altro.

Che cos'è la rasatura degli ingranaggi?

Si tratta di un processo di finitura utilizzato per rimuovere un sottile strato di materiale dal dente di un ingranaggio mediante un utensile dentato con un angolo tra gli assi.

Di solito viene eseguita dopo la dentatura per fresatura ma prima del trattamento termico, per eliminare l'errore del profilo del dente, garantire l'accuratezza e una qualità superficiale uniforme.

Come funziona il processo di rasatura degli ingranaggi

Meccanica di asportazione del materiale

Il processo di rasatura degli ingranaggi inizia con l'utensile e l'ingranaggio che ruotano. Di solito l'utensile è progettato con un bordo affilato che aiuta ad asportare materiale dall'ingranaggio mentre scorre su di esso.

Generazione di trucioli fini

Rispetto alla lavorazione di sgrossatura, l'operazione di rasatura degli ingranaggi genera solo trucioli piccoli e sottili. In questo modo l'attrito può essere eliminato durante il processo. I denti dell'ingranaggio mantengono inoltre durabilità e una superficie uniforme.

Calibrazione finale delle dimensioni

In questa fase, la rasatrice per ingranaggi avvicina l'utensile all'ingranaggio. In tal modo resta solo una piccola distanza fino al raggiungimento dello spessore, del profilo e delle dimensioni specificati per l'ingranaggio.

Gestione della deformazione elastica

A causa della forza e della pressione applicate durante la lavorazione, gli ingranaggi sono soggetti a deformazione elastica, che ne compromette l'accuratezza.

Tuttavia, grazie al software della rasatrice CNC, queste variabili vengono controllate affinché il profilo dell'ingranaggio rispetti le specifiche una volta rilasciata la pressione.

Ottimizzazione della velocità di avanzamento

La velocità di avanzamento indica quanto velocemente o lentamente l'utensile scorre sull'ingranaggio. Deve quindi essere ottimizzata per ottenere una finitura uniforme. Più lenta è la velocità di avanzamento, migliore è la qualità superficiale.

Tipi di processo di rasatura degli ingranaggi

Metodo di rasatura assiale

In questa tecnica, l'utensile si muove parallelamente all'asse dell'ingranaggio per asportare trucioli. La rasatura assiale è un metodo tradizionale, comunemente utilizzato per ingranaggi elicoidali e a denti diritti. È inoltre efficiente per la produzione in grandi volumi.

Diagonale

Qui l'utensile scorre lungo un angolo attraverso il dente dell'ingranaggio formando un percorso diagonale. In questo modo l'usura si distribuisce uniformemente sull'utensile di rasatura, contribuendo a prevenirne il danneggiamento. Si ottengono inoltre una migliore finitura superficiale e una maggiore precisione.

Rasatura a sottopasso

Questo metodo consente all'utensile di passare sotto l'asse dell'ingranaggio per ottenere un migliore contatto tra loro. Sebbene il processo sia rapido, la superficie dell'utensile deve essere relativamente più larga dell'ingranaggio.

Metodo di rasatura a tuffo

Il metodo a tuffo funziona avanzando l'utensile nel pezzo senza alcun movimento assiale.

È il metodo più rapido e prezioso nella produzione di ingranaggi automobilistici in grandi volumi. Tuttavia è necessario un controllo accurato per prevenire l'usura dell'utensile e garantire un'asportazione precisa del materiale.

Principi alla base della rasatura degli ingranaggi

Il principio della rasatura degli ingranaggi segue un percorso a assi incrociati tra l'utensile e l'ingranaggio. Di solito l'utensile è ottimizzato con un angolo da 5 a 15 gradi mentre la macchina avvia un movimento di scorrimento.

Quando l'utensile da taglio e l'ingranaggio entrano in contatto e scorrono, applicano una pressione che induce l'utensile ad asportare un sottile strato di materiale dal pezzo.

Ciò contribuisce a eliminare gli errori nel profilo del dente, nell'angolo dell'elica, ecc., garantendo una superficie uniforme e un risultato accurato. Senza impostare questo particolare angolo, gli ingranaggi ruoterebbero soltanto senza alcun taglio.

Utensili di rasatura e progettazione dell'utensile da taglio

Geometria dei denti dentati

L'utensile di rasatura degli ingranaggi è progettato con denti dentati, che fungono da bordo tagliente. Ciò aiuta l'utensile a migliorare le prestazioni di taglio, eliminare l'usura e rimuovere trucioli fini dall'ingranaggio.

Gradi di acciaio rapido

Molti frese per ingranaggi sono prodotte con acciai rapidi tenaci, tra cui M2 e M35, che le aiutano a mantenere resistenza alle sollecitazioni, all'usura e alla pressione durante lunghi cicli di lavorazione.

Opzioni di rivestimento specializzate

Per migliorare la durata dell'utensile e prevenire l'attrito, sui utensili per la dentatura vengono applicati rivestimenti come nitruro di titanio e nitruro di alluminio e titanio.

Integrazione di rullatura e rasatura degli ingranaggi

I due processi vengono utilizzati insieme nel processo di lavorazione per ottenere ingranaggi di alta qualità.

Esigenze di rullatura pre-rasatura

Di solito, la rullatura degli ingranaggi viene eseguita sul componente prima della rasatura, in modo che il profilo dell'ingranaggio venga formato per primo. Successivamente, si esegue la rasatura per raggiungere il livello di tolleranza e la finitura superficiale richiesti.

Gestione dei sovrametalli di finitura

Dopo il processo di rullatura, sul dente deve essere lasciato un sovrametallo di finitura di circa 0,02 mm a 0,06 mm. È su questo che agisce la rasatura, eliminando segni ed errori non necessari per ottenere le dimensioni specificate.

Preparazione del profilo del dente

Questa operazione viene eseguita dopo la rullatura degli ingranaggi ma prima della rasatura. La preparazione del profilo del dente aiuta a rimuovere difetti ed errori principali, correggere disallineamenti e garantire un processo di rasatura efficiente.

Pertanto l'intero processo produttivo segue la sequenza di taglio del grezzo, rullatura, preparazione del dente, rasatura e trattamento termico.

Vantaggi e limiti della rasatura degli ingranaggi

Vantaggi

Rispetto alla rettifica, la rasatura degli ingranaggi è relativamente veloce, consentendo ai produttori di realizzare grandi volumi di ingranaggi in meno tempo.

Sebbene gli utensili utilizzati possano essere costosi, possono essere affilati e mantenuti per molti cicli produttivi. Ciò contribuisce a ridurre il costo per singolo pezzo di ciascun componente.

Il metodo agisce sul profilo del dente per generare una finitura perfetta. Di conseguenza, genera rumore e vibrazioni minimi rispetto alle tecniche di sgrossatura

Consente inoltre ai produttori di correggere piccoli errori nel profilo del dente senza compromettere la precisione.

Limiti

Non è un processo adatto a materiali molto duri. Pertanto deve essere eseguito prima del trattamento termico, quando la lega è tenera.

Sebbene rimuova anche materiale, non è sufficiente per asportazioni elevate. Pertanto non può correggere difetti di lavorazione importanti derivanti dal processo di rullatura.

Quando gli ingranaggi pre-rasati presentano bave o zone dure, oppure sono presenti elevate sollecitazioni di lavorazione, l'utensile è soggetto a danneggiamento.

Applicazioni della rasatura degli ingranaggi nella produzione

• Ingranaggi per trasmissioni automobilistiche
• Componenti per riduttori industriali
• Dentature di precisione per elettrodomestici
• Ingranaggi per gruppi planetari ad alta velocità
• Trasmissioni ausiliarie per ingranaggi aerospaziali
• Ingranaggi per macchine agricole, come trattori e mietitrebbiatrici

Conclusione

La rasatura degli ingranaggi rimane una tecnica preziosa per la produzione di ingranaggi in grandi volumi, in quanto offre convenienza economica, velocità ed efficienza. Inoltre, è un metodo perfetto quando contano la precisione e la qualità superficiale.

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