Le lavorazioni di tornitura rappresentano solitamente il primo step delle lavorazioni che daranno forma al prodotto finale. 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.
La Tornitura: Fondamenti e Vantaggi del Trascinatore
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. 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 Specifiche: La Tornitura del Volano Scooter
Nel contesto delle lavorazioni meccaniche, la tornitura di un volano di scooter, in particolare sul magnete interno, presenta sfide uniche. Un utente ha posto un quesito specifico riguardo la necessità di tornire un volano di scooter (Piaggio) internamente sul magnete, avendo già riscontrato problemi di sfaldamento del materiale in precedenti tentativi. Questo sta a significare che il materiale è duro e per di più è fragile. Per affrontare tale problematica, la prima cosa che viene in mente è l'utilizzo di un utensile con una spoglia consistente, in modo da ridurre la forza di strappamento. Non è necessaria una finitura superficiale eccelsa, quella di fabbrica fa pena di suo, quindi basterebbe arrivare alla dimensione finale con una certa cilindricità per poi rifinire con la tela smeriglio.
Motivazioni e Soluzioni Alternative Valutate
La tornitura del volano si presenta come la via più semplice e già provata per risolvere un problema congenito nei motori Piaggio 50, dove la bobina di alimentazione si brucia non tanto per il lavoro a cui è sottoposta, ma per il calore che si genera nel complessivo ad alti giri (>10000). Il statore Piaggio è dimensionato per un regime massimo di 10k giri minuto. Questo difetto, presente da quando la Malossi faceva le gare con i Quartz, portava spesso al "fumarsi" del polo che alimenta la bobina di alta tensione.
Sono state valutate diverse alternative:
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- Aumentare il traferro: L'efficienza non cambia percettibilmente né per la parte servizi né per il sistema di accensione. Sebbene si possano incorrere a mancate accensioni, queste sono facilmente risolvibili abbassando il gap della candela.
- Eliminare totalmente le bobine servizi: Questo diminuisce di molto l'efficienza generale della dinamo, rendendo necessario portare il gap dell'elettrodo da 1mm a 0.45mm (norma su tutte le accensioni da pista). Purtroppo le accensioni da pista sono senza servizi (ergo senza luci) e costano minimo 300 euro.
- Sostituire l'avvolgimento con una sezione più grossa: Richiede la determinazione dei giri di avvolgimento extra per non sovraccaricare la centralina, operazione complessa senza competenze elettrotecniche.
Una stessa casa di pezzi aftermarket produce un volano con sezione del magnete ridotta (tornando al punto dell'efficienza del sistema, non viene inficiata, in quanto si parla di 1 mm sul diametro) ma costa sempre 90 euro. La soluzione più semplice, già adottata da alcune persone e che funziona molto bene, è appunto tornire il volano. In passato, la Malossi ha sviluppato diverse soluzioni per questo problema, tra cui un volano e statore con sezione del magnete ridotta, una centralina di accensione collegata a 2 poli dei servizi (di sezione doppia), e infine un'accensione a rotore interno in collaborazione con Selettra. Queste ultime due escludono l'impianto elettrico e sono costose.
Tornitura Volano Per Motore Elettrico
Caratteristiche del Volano e del Magnete
Riguardo le calamite, questo tipo di volano non ha i magneti classici incollati, ma un anello che, da completo ignorante nel campo, è come un impasto di polvere con qualche aggregante (sicuramente non è del tipo neodimio e similari). Il volano ha un diametro ridotto (si parla di 100mm a occhio), quindi anche se leggermente sbilanciato non si va ad inficiare sulla sicurezza e affidabilità complessiva.
L'Importanza del Bilanciamento nel Volano e nell'Albero Motore
L'albero motore stesso, con i "volantini" o "mannaie", è dimensionato in modo da ottenere un'inerzia ben determinata. Il rotore dell'accensione pure fa le veci di volano, il gruppo frizione e tanti altri organi sono masse volaniche che vanno calcolate in funzione di questo. L'equilibratura di un motore monocilindrico è un compromesso e bisogna tener conto di vari fattori come peso delle parti in movimento alterno e rotativo. In pratica si equilibra l'albero come se una percentuale del peso di pistone completo + parte della biella avesse moto rotativo. La percentuale dipende anche da come è ancorato il motore sul telaio, se in modo rigido o elastico.
Di regola si fa mettendo sui coltelli l'albero e aggiungendo pesi sul piede di biella fino a che l'albero sta in equilibrio, per capire di quanto è sbilanciato. L'equilibratura statica si può fare anche su due parallele, per quella dinamica ci vuole la macchina equilibratrice. Io equilibrerei il volano (che ha un moto rotativo) a parte in modo da poter sostituire albero o volano indipendentemente. Su un monocilindrico o un bicilindrico a 360° si possono equilibrare solo parzialmente le forze del primo ordine, altrimenti ci vogliono contralberi o artifizi vari.
Per il bilanciamento del volano di scooter, non credo sia un problema significativo, considerando che il complessivo correttori di coppia, frizione e campana è ben più sollecitato e spesso fatto peggio. Facendo un conto, se la cinghia si avvolge su un diametro di 90mm per il variatore e 40 mm per i correttori (a massima apertura variatore e correttori, ovvero al rapporto più lungo) a 13'000 giri di albero, il complessivo posteriore girerà a circa 29.250 giri. Questo solo per dare un'idea delle sollecitazioni in gioco.
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La Produzione di Componenti Motore: Precisione e Tecnologia
Dal motore a 12 fino a 3 cilindri: senza albero motore non funziona. Nel reparto di asportazione truciolo, senza un ampio assortimento di materiali da taglio e sistemi di utensili, non funziona proprio niente. Di fatto, per questi componenti automobilistici sempre esposti alle massime sollecitazioni vengono usati i materiali più resistenti e di elevata qualità. La lavorazione dell’albero motore è caratterizzata da tempi di ciclo complessi e fasi di lavorazione estremamente variabili, elementi che si trasformano in grandi sfide per la macchina, la programmazione e soprattutto per gli utensili. Il Gruppo CERATIZIT offre qualità di materiali innovativi, nuove geometrie e soluzioni di utensili.
Le testate moderne in leghe di alluminio costituiscono una sfida sia in termini di materiale che in termini di processo, tanto per gli esperti dell’asportazione truciolo quanto per il produttore di utensili. Le sedi valvola, alberi a camma e iniettori devono sempre essere realizzati in modo da soddisfare criteri di affidabilità ed efficienza, in quanto costituiscono una gran parte dei costi per pezzo. Anche i turbocompressori sono indispensabili per i veicoli moderni, perché raggiungono maggiori rendimenti rispetto ai motori ad aspirazione e allo stesso tempo aiutano a ridurre le emissioni. Nella produzione, però, i vantaggi vengono ottenuti mediante una lavorazione di elevato livello: sul lato gas di scarico si usano materiali ad alto legante e resistenti al calore, con elevato contenuto di nickel e cromo oppure ghisa. Entrambe le varianti del materiale sono estremamente abrasive o comportano temperature estremamente alte nella zona di asportazione truciolo, condizioni decisamente molto gravose per quanto riguarda gli utensili.
Il processo produttivo di molti di questi componenti è sviluppato su due fasi, una prima fase di tornitura ed una seconda fase di fresatura. Le macchine dedicate sono fornite di utensileria dedicata e costantemente aggiornata, la quale permette di effettuare lavorazioni con velocità di avanzamento elevate, garantendo le proprietà meccaniche e superficiali indicate dal cliente. Per garantire la massima precisione anche la mandrineria è accuratamente selezionata, disponendo internamente di più di 300 mandrini, la maggior parte dei quali bilanciati fino a 30000 rpm di marchi come Schunk, Hoffmann, WNT etc.
I centri di lavoro dedicati alla lavorazione di tali particolari sono pallettizzati, dando così la possibilità di lavorare in continuo con un conseguente abbattimento di tempi e di costi. La programmazione avviene interamente tramite il supporto CAD/CAM interno all’azienda il quale, tramite anche l’utilizzo di percorsi utensile in High-Feed, garantisce precisione e rapidità di lavorazione, con un significativo abbattimento di tempi e costi abbinati a performance meccaniche elevate.
Capacità di Produzione e Servizi Integrati
Zamec è sinonimo di garanzia e precisione nell'ambito dell'asportazione di truciolo, con uno storico maturato in oltre 20 anni di attività. La costante ricerca tecnologica e lo sviluppo di cicli di lavoro ottimizzati fa sì che il ventaglio e la diversificazione dei particolari realizzabili siano fra i più ampi possibili, rientrando nelle capacità produttive di centri di lavoro a 3 assi.
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| Area di Servizio | Dettagli e Esempi |
|---|---|
| Progettazione e Programmazione | Disegno 3D del componente (su richiesta), programmazione CAD/CAM interna, percorsi utensile High-Feed. |
| Lavorazioni Principali | Tornitura, fresatura (2 fasi), realizzazione di dissipatori di calore, scambiatori, alloggiamenti per schede, carter. |
| Materiali e Componenti | Qualsiasi albero abbia due centri (FRB), leghe di alluminio per testate, materiali ad alto legante per turbocompressori. |
| Integrazione Processi | Rettifica, dentature, rullature, trattamenti termici (tempra, cementazione), trattamenti superficiali (anodizzazione, nichelatura). |
| Componenti Realizzati | Stampi per pressofusione plastica, punzoni per stampaggio di mattonelle, settori e conchiglie per stampaggio pneumatici, stampi per alberi motore, stampi per macchine agricole. |
Attraverso l’interazione con i partner acquisiti nel corso degli anni, è possibile gestire anche lavorazioni come rettifica, dentature, rullature e quant’altro il cliente richieda. Vi è anche la possibilità di gestire trattamenti termici e superficiali come tempra, cementazione, anodizzazione, nichelatura, in modo da garantire, ove richiesto, la consegna di un prodotto finito.
Evoluzione dei Volani: Dal Classico al Bi-massa
Sono circa vent'anni che al tradizionale volano, costituito da un disco di ghisa calettato sull'albero motore, è stato affiancato il bi-massa con lo scopo di ridurre le vibrazioni e la rumorosità soprattutto ai bassi regimi (intorno ai 1300-1800 giri/min). In pratica, il volano è stato diviso in due parti: una solidale all'albero motore e l'altra, attraverso la frizione, alla trasmissione. Tra i due dischi si trovano molle immerse nel grasso che consentono una rotazione relativa fino a 60-70°. In tal modo, il "punto critico" scende da 1300' a circa 300' (quindi sotto il minimo). La maggiore complessità è comunque all'origine di problemi sconosciuti alla versione "classica". Le "macchine motrici del tipo a regime alternato", come dicono i libri di meccanica applicata, non forniscono una coppia costante. Al banco, quindi, il risultato è quello di un ripple di coppia che fa venire il mal di mare e smonta la macchina per le vibrazioni. In realtà, però, l'irregolarità della coppia all'albero ha cause diverse durante la produzione del moto, e volerle risolvere direttamente con un volano sulla presa di forza (albero nel caso del motore alternativo) significa avercele tutte mescolate e quindi abbondare con l'inerzia del volano.