1. La costruzione e la funzione dell'ingranaggio

Gli ingranaggi possono essere classificati in due categorie principali: la corona dentata e il corpo ruota, nonostante le loro diverse forme e dimensioni derivanti dai molteplici utilizzi. Le seguenti categorie comprendono gli ingranaggi cilindrici più comuni: ingranaggio a disco, ingranaggio a manicotto, ingranaggio interno, ingranaggio ad albero, ingranaggio a settore e cremagliera. L'ingranaggio a disco è il tipo più comunemente utilizzato tra questi.

Su un ingranaggio cilindrico possono essere presenti uno o più anelli. Il tipico ingranaggio a corona singola è facilmente realizzabile; tuttavia, la spalla interessa spesso la piccola corona dentata degli ingranaggi doppi o tripli, limitando le tecniche di fabbricazione utilizzabili.

2. Requisiti di precisione degli ingranaggi cilindrici

 La precisione di fabbricazione dell'ingranaggio stesso ha un impatto notevole sulle prestazioni operative, sulla capacità portante e sulla durata dell'intera macchina. In base alle condizioni d'uso dell'ingranaggio, vengono richiesti i seguenti requisiti per la trasmissione:

(1) Precisione del movimento: è necessario che l'ingranaggio possa trasmettere accuratamente il movimento e che il rapporto di trasmissione sia costante, ovvero che l'errore angolare dell'ingranaggio in una rivoluzione non superi un certo intervallo.

(2) Fluidità di lavoro: il movimento della trasmissione degli ingranaggi deve essere fluido e l'impatto, le vibrazioni e il rumore devono essere ridotti al minimo. Ciò richiede di limitare al minimo la variazione del rapporto di velocità istantanea durante la rotazione dell'ingranaggio, ovvero di limitare l'errore angolare in un breve periodo.

(3) Precisione del contatto – Quando l'ingranaggio trasmette potenza, per non aumentare troppo lo stress del contatto a causa della distribuzione non uniforme del carico, che causa un'usura prematura della superficie del dente, è necessario che il contatto della superficie del dente sia uniforme quando l'ingranaggio è in funzione e garantire che vi sia una certa area di contatto e soddisfare i requisiti della posizione di contatto.

(4) Gioco laterale del dente – Quando è necessario azionare l'ingranaggio, c'è un certo spazio tra le superfici dei denti non funzionanti per immagazzinare l'olio lubrificante e compensare le variazioni dimensionali causate dalla temperatura e dalla deformazione elastica e alcuni errori di lavorazione e assemblaggio.

3. Materiali degli ingranaggi

L'attrezzatura deve essere utilizzata nel rispetto delle condizioni di lavoro del materiale idoneo. Le prestazioni di lavorazione e la durata degli ingranaggi sono direttamente influenzate dalla scelta del materiale.

• • Selezione generale degli ingranaggi per acciai legati a basso e medio tenore di carbonio, come 20Cr, 40Cr, 20CrMnTi, ecc., e acciai a medio tenore di carbonio, come l'acciaio 45.
• • L'acciaio nitrurato 38CrMoAlA è un materiale adatto per ingranaggi importanti con requisiti più elevati. Altri materiali che possono essere utilizzati per ingranaggi non destinati alla trasmissione di forza includono ghisa, compensato e nylon.

4. Trattamento termico degli ingranaggi

Nella lavorazione degli ingranaggi, vengono organizzati due processi di trattamento termico in base a scopi diversi:

1) Trattamento termico del grezzo: predisporre un trattamento termico preliminare di normalizzazione o rinvenimento prima e dopo la lavorazione del grezzo del dente, lo scopo principale è quello di eliminare lo stress residuo causato dalla forgiatura e dalla sgrossatura, migliorare la lavorabilità del materiale e migliorare le proprietà meccaniche complessive.

2) Trattamento termico della superficie del dente: dopo la lavorazione della forma del dente, per migliorare la durezza e la resistenza all'usura della superficie del dente, vengono spesso eseguiti processi di tempra mediante cementazione, tempra mediante riscaldamento a induzione ad alta frequenza, carbonitrurazione e nitrurazione.

5. Ingranaggio vuoto

Barre, forgiature e fusioni costituiscono la maggior parte dei semilavorati per ingranaggi. Le barre vengono utilizzate per ingranaggi di piccolo diametro con una struttura semplice e requisiti di resistenza minimi. Gli ingranaggi con un diametro superiore a 400-600 mm sono spesso semilavorati per fusione, ma sono frequenti anche i forgiati multiuso quando l'ingranaggio richiede elevata resistenza, resistenza all'usura e agli urti. Per ingranaggi di grandi dimensioni e di bassa precisione, i denti degli ingranaggi possono essere fusi direttamente per ridurre al minimo le lavorazioni meccaniche; per ingranaggi piccoli e di forma complessa, nuovi processi come la metallurgia delle polveri, la laminazione a caldo, l'estrusione a freddo, la pressofusione, la fusione di precisione e la fusione di precisione possono essere utilizzati per produrre billette con denti di ingranaggio, migliorando la produttività del lavoro e risparmiando materie prime.

La selezione dello schema di lavorazione del grezzo del dente

Per gli ingranaggi ad albero e gli ingranaggi a manicotto, il processo di lavorazione è sostanzialmente simile a quello degli ingranaggi ad albero e a manicotto generici; viene principalmente discusso il processo di lavorazione degli ingranaggi a disco.

La tecnologia di lavorazione del dente grezzo dipende principalmente dalla struttura del corpo dell'ingranaggio e dal tipo di produzione.

(1) Un gran numero di produzione in serie di lavorazione di grezzi per denti

Quando si lavora un gran numero di billette di denti di medie dimensioni, si utilizza il piano di processo "foratura di un'estrazione di un carrello portautensili":

1) Foratura o alesatura con cerchio esterno grezzo e posizionamento della faccia terminale;

2) Lacon;

3) Il cerchio esterno, la superficie terminale, la scanalatura e la smussatura del carrello di finitura grossolana sul tornio semiautomatico multiutensile vengono posizionati con fori.

Questo schema di processo può essere composto da una linea di assemblaggio o da una linea automatica grazie all'impiego di macchine utensili efficienti, per cui l'efficienza produttiva è elevata.

Il processo "car pull a car" viene spesso utilizzato nella lavorazione di billette di denti prodotte in lotti.

1) Al cerchio esterno del blocchetto del dente o al posizionamento della ruota, tornitura fine del cerchio esterno, della faccia terminale e del foro interno; 2) Supportare il foro scanalato o il foro di trazione utilizzando la faccia terminale; 3) Allineare il cerchio esterno e la faccia terminale della macchina fine con i fori.

Questa soluzione può essere realizzata con torni orizzontali o torni a torretta e brocciatrici. È caratterizzata da una qualità di lavorazione stabile e da un'elevata efficienza produttiva. Quando il foro del dente grezzo presenta gradini o la superficie terminale presenta scanalature, è possibile sfruttare appieno il multiutensile del tornio a torretta per eseguire lavorazioni multistazione e completare la lavorazione del dente grezzo sul tornio a torretta in un'unica operazione.

Metodo di lavorazione dei denti degli ingranaggi

La lavorazione della forma dei denti degli ingranaggi è il fulcro dell'intera lavorazione degli ingranaggi. Esistono molti processi nella lavorazione degli ingranaggi, che riguardano la forma dell'ingranaggio, con l'obiettivo finale di ottenere un ingranaggio che soddisfi i requisiti di precisione.
Secondo il principio di lavorazione, la forma del dente può essere suddivisa in metodo di formatura e metodo di sviluppo. Il metodo di formatura consiste nel tagliare la superficie del dente con un utensile di formatura che si adatta alla forma della scanalatura del dente dell'ingranaggio da tagliare, come la fresatura dei denti, l'imbutitura dei denti e la rettifica dei denti di formatura. Il metodo di sviluppo consiste nel tagliare la superficie del dente in base al rapporto di accoppiamento tra l'utensile e il pezzo in lavorazione, come la dentatura a creatore, la dentatura a coltello, la rasatura, la rettifica e la lappatura.
La scelta dello schema di lavorazione della forma del dente dipende principalmente dal grado di precisione, dalla forma strutturale, dal tipo di produzione e dalle condizioni di produzione dell'ingranaggio. Per ingranaggi con diversi gradi di precisione, lo schema di lavorazione della forma del dente comunemente utilizzato è il seguente:

1) Ingranaggio con precisione di grado 8. La dentatura a creatore o la dentatura a coltello possono soddisfare i requisiti. Per gli ingranaggi temprati si può ricorrere a: rullatura (inserimento) del dente, lavorazione dell'estremità del dente, tempra e foro di correzione. Tuttavia, la precisione di lavorazione della forma del dente deve essere migliorata prima della tempra.
2) Ingranaggio di precisione 6-7. Per gli ingranaggi temprati si possono utilizzare: dentatura di sgrossatura – dentatura di precisione – lavorazione delle estremità dei denti – rasatura di precisione – tempra superficiale – riferimento di calibrazione – levigatura degli ingranaggi.
3) Ingranaggio con grado di precisione 5 o superiore. Generalmente utilizzato: dentatura di sgrossatura – dentatura di precisione – lavorazione delle estremità dei denti – tempra – riferimento di calibrazione – rettifica di sgrossatura – rettifica di precisione. La rettifica è attualmente il metodo di lavorazione con la massima precisione e il più basso valore di rugosità superficiale nella lavorazione del profilo del dente, e la massima precisione può raggiungere livelli 3-4.

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