Le lavorazioni di tornitura rappresentano solitamente il primo step delle lavorazioni che daranno forma al prodotto finale. La tornitura è una lavorazione per asportazione truciolo nella quale il pezzo viene fissato ad un mandrino, o nel nostro caso al trascinatore, e posto in rotazione mentre l’utensile si muove lungo il pezzo dandogli la forma desiderata.
L'Innovazione nella Tornitura e il Contesto FRB
In Tecnologie FRB la ricerca di soluzioni tecniche nelle lavorazioni che possano garantire al cliente qualità e al contempo rapidità nella produzione, è da sempre un elemento distintivo. Il vantaggio più evidente nell’utilizzo del trascinatore in tornitura è la possibilità di eseguire tutta la lavorazione in un’unica soluzione senza dover quindi riprendere il particolare. Questo comporta indubbiamente un notevole risparmio di tempo ed un’esecuzione di ottima precisione. Il suo campo d’impiego è vastissimo: può essere lavorato qualsiasi albero abbia due centri. In Tecnologie FRB proponiamo trascinatori per lavorare da Ø 6 a Ø 500 mm.
Sfide nella Lavorazione degli Alberi per Nuovi Riduttori Energetici
La lavorazione dell'albero di ingresso nei nuovi riduttori energetici è difficile a causa della precisione elevata, delle tolleranze ristrette e della struttura a pareti sottili. Nel frattempo, con la rapida crescita del mercato delle autovetture alimentate da nuove fonti energetiche, la concorrenza in termini di prestazioni e prezzi si sta intensificando. Per affrontare queste sfide e migliorare la competitività, aumentiamo la competitività nei nuovi componenti degli alberi energetici utilizzando tecnologie avanzate e doppia testa CNC tornitura, migliorando efficienza, qualità e costi.
La Tornitura a Doppia Testa CNC: Un Programma di Processo Rivoluzionario
Il programma di processo di tornitura a doppia testa offre una soluzione avanzata per la produzione di alberi. Il processo tradizionale, dopo il trattamento termico, prevede che gli operatori rettifichino i denti e lavorino le estremità dei cuscinetti e i fori interni. La rettifica e la tornitura dell'albero di ingresso su cinque macchine con più morsetti comportano rischi di accuratezza, urti e ruggine.
Il tornio CNC a doppia testa risolve queste problematiche posizionando e bloccando la spalla dell'albero e la parte superiore del dente utilizzando il suo blocco di supporto e l'espansione Maniche. Dopo il serraggio, le doppie torrette del tornio lavorano simultaneamente il cerchio esterno, la superficie terminale e il foro.
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La struttura interna del tornio CNC a doppia testa è fondamentale per comprendere il suo funzionamento efficiente.
Le torrette multi-stazione del tornio a doppia testa lavorano simultaneamente il cerchio esterno, la superficie terminale e il foro interno su entrambe le estremità. Questa simultaneità ottimizza i tempi di lavorazione.
Confronto dell'Efficienza di Lavorazione
Il programma di tornitura a doppia testa non solo migliora la qualità, ma anche l'efficienza. La seguente tabella illustra il confronto delle battute del percorso di processo dopo il trattamento termico degli alberi di ingresso.
| Fase del Processo | Processo Tradizionale (battute) | Tornitura a Doppia Testa (battute) | Riduzione (%) |
|---|---|---|---|
| Primi cinque processi | 320 | 150 | +113% |
| Intero processo | 510 | 340 | +50% |
Il programma di tornitura a doppia testa migliora l'efficienza, ma gli ingegneri devono verificarne la stabilità sulla scanalatura interna, sul cerchio esterno e sulla scentratura del foro.
Requisiti e Controllo delle Tolleranze Geometriche
Influenza sulla Tolleranza Posizionale
Per garantire la qualità delle scanalature e dei denti, gli ingegneri adottano il programma di tornitura a doppia testa e controllano rigorosamente la scentratura del cerchio esterno. L'eccentricità del cerchio esterno dei cuscinetti influisce sull'inclinazione dei denti, sulla durata degli ingranaggi e sull'NVH, pertanto la tornitura a doppia testa deve controllarla rigorosamente.
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I requisiti di controllo della tolleranza geometrica per i programmi di processo di tornitura a doppia testa sono fondamentali per assicurare la precisione finale del componente.
Influenza sulla Scentratura Radiale della Scanalatura Interna
Trattandosi di una caratteristica fondamentale dell'albero di ingresso, gli ingegneri devono testare completamente la scentratura interna della scanalatura per garantire che il processo di lavorazione sia qualificato al 100%. Nella tornitura a doppia testa, la parte superiore del dente, la spalla e i cerchi esterni del cuscinetto servono da riferimenti; una scarsa coassialità influisce sulla scentratura interna della scanalatura.
Per garantire la qualità della scanalatura interna, la tornitura a doppia testa deve controllare il pezzo grezzo, inclusi il diametro minore, l'apice del dente e il cerchio esterno della spalla. Prima del trattamento termico, gli operatori rifiniscono un'estremità e utilizzano l'estremità del dente e il cerchio superiore per sostenere l'altra estremità. Il foro scanalato prende il cerchio superiore del dente come riferimento di posizionamento e la sua coassialità con il cerchio superiore del dente è entro 15 μm.
Un esempio di questo processo è il programma di tornitura di finitura, in cui gli operatori rifiniscono la spalla dell'albero e il foro scanalato con una coassialità di 10 μm.
Per gli alberi di ingresso a pareti sottili, gli ingegneri ottimizzano il trattamento termico per mantenere la deformazione delle scanalature entro 10 μm. Gli ingegneri hanno monitorato la scentratura radiale di 10 scanalature interne dell'albero di ingresso prima e dopo il trattamento termico e la tornitura a doppia testa.
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La tabella seguente sintetizza le variazioni osservate:
| Fase del Processo | Osservazione | Variazione Massima/Valore |
|---|---|---|
| Dopo Trattamento Termico | 8 scanalature interne hanno mostrato un'eccentricità maggiore | +10 μm |
| Dopo Tornitura a Doppia Testa | 5 scanalature interne hanno aumentato la scentratura | fino a 9.1 μm |
| 5 scanalature interne l'hanno diminuita | fino a 9.6 μm | |
| Scentratura Radiale Massima (su 10 scanalature) | 25.1 μm | |
| Scentratura Radiale Rimanente | entro 20 μm |
Il confronto mostra che 8 scanalature interne hanno mostrato un'eccentricità maggiore dopo il trattamento termico, con una variazione massima di 10 μm. Dopo la tornitura a doppia testa, 5 scanalature interne hanno aumentato la scentratura fino a 9.1 μm, mentre 5 l'hanno diminuita fino a 9.6 μm. La scentratura radiale massima di 10 scanalature interne è di 25.1 μm; le restanti rientrano nei 20 μm, soddisfacendo i requisiti di processo e di prodotto. Gli operatori hanno lavorato ininterrottamente oltre 500 pezzi, mantenendo l'eccentricità interna delle scanalature entro 30 μm, con un tasso di successo del 100% e un Cpk di 2.43. Il controllo della qualità del grezzo e la limitazione della deformazione consentono la tornitura a doppia testa per garantire una qualità stabile delle scanalature interne.
Influenza della Scentratura Circolare sul Diametro Esterno e sul Foro
Nel trattamento termico tradizionale, gli operatori prendono come riferimento il foro centrale, mantenendo la scentratura del cerchio esterno entro 5 μm. Nei torni CNC, i morsetti piccoli e i supporti lunghi spesso disallineano il foro, non soddisfacendo i requisiti di eccentricità.
Produzione di Alberi di Trasmissione con Tornitura CNC
La produzione degli alberi di trasmissione è un processo complesso che richiede precisione e competenza. In questo contesto, la tornitura CNC è fondamentale per ottenere i risultati desiderati.
Nella fase iniziale di preparazione per la realizzazione degli alberi di trasmissione, la scelta del materiale è cruciale. Successivamente, si passa alla progettazione, dove si crea un dettagliato modello CAD 3D che definisce con precisione le dimensioni, le geometrie e le tolleranze dell’albero. Questo modello costituirà la base per la programmazione CNC, il cui processo implica la generazione di un programma dettagliato che comprende istruzioni specifiche per il tornio CNC.
Nella fase di tornitura degli alberi di trasmissione, il processo inizia con il fissaggio della barra di acciaio al mandrino del tornio CNC, garantendo così una stabilità ottimale durante la lavorazione. Successivamente, si procede con le lavorazioni di finitura, durante le quali vengono realizzate con estrema precisione le geometrie finali dell’albero, comprese sedi per cuscinetti, flange e scanalature, assicurando la massima qualità e funzionalità del componente.
Nella fase del controllo qualità degli alberi di trasmissione, diversi metodi vengono impiegati per garantire la conformità ai rigorosi standard prestabiliti. Allo stesso tempo, viene esaminata attentamente la finitura superficiale dell’albero, assicurandosi che soddisfi i requisiti prestabiliti per garantire prestazioni ottimali e durata nel tempo. Questa fase, nota come finitura, riveste un ruolo cruciale nel garantire che gli alberi di trasmissione abbiano prestazioni ottimali e quindi siano pronti per l’impiego nei sistemi meccanici. In seguito, la rettifica viene impiegata per ottenere una superficie estremamente liscia e precisa, assicurando un perfetto accoppiamento con gli altri componenti del sistema di trasmissione.
La tornitura CNC si rivela essere un processo estremamente versatile che consente la realizzazione di alberi di trasmissione con geometrie complesse. In definitiva, la scelta del materiale, del processo produttivo e delle finiture dipende strettamente dalle specifiche esigenze applicative.