Componenti di ingranaggi personalizzati ad alta precisione per un produttore canadese di motori
- Un affermato produttore canadese di trasmissioni di precisione necessitava di componenti per ingranaggi personalizzati e di alta precisione per i propri motori e sistemi di produzione automatizzati.
- A fronte della crescente domanda di componenti per ingranaggi affidabili, il cliente era alla ricerca di un nuovo partner produttivo in grado di gestire volumi di produzione più elevati, garantendo al contempo una precisione costante delle dimensioni e del profilo dei denti.
Panoramica del progetto
Il cliente è un’azienda canadese specializzata nella produzione di componenti di trasmissione di precisione e soluzioni motoristiche personalizzate per linee di produzione automatizzate.
Il progetto richiedeva diversi componenti di ingranaggi di piccole dimensioni e ad alta precisione, con diametri fino a 114 mm, tra cui alberi planetari, ingranaggi laterali e ingranaggi planetari. Anche la geometria dei denti e la precisione delle superfici dovevano soddisfare le rigorose specifiche GE del cliente.
I requisiti del progetto includevano:
- Applicazione: Motori e sistemi di trasmissione di precisione
- Diametro massimo dell'ingranaggio: 114 mm
- Prodotti: Alberi planetari, ingranaggi laterali e ingranaggi planetari
- Processo di produzione: forgiatura + lavorazione CNC + trattamento termico
- Trattamento termico: cementazione e tempra controllate
- Profilo del dente: profilo a dentatura involuta
- Ispezione: scansione 3D + verifica dimensionale
- Requisito fondamentale: elevata precisione dei denti e stabilità dimensionale
- Requisiti di produzione: qualità costante per la fornitura in lotti
La sfida del progetto:
Una delle principali sfide è stata quella di mantenere la geometria dell'ingranaggio durante l'intera lavorazione e il trattamento termico, riproducendo al contempo il profilo di un ingranaggio esistente senza disporre dei dati di progettazione originali completi.
Sfida del progetto
Sfida 1: Controllo della deformazione degli ingranaggi durante la lavorazione
Gli ingranaggi di precisione di piccole dimensioni possono deformarsi durante la lavorazione, il trattamento termico, il raffreddamento o la movimentazione. La cementazione e la tempra sono operazioni particolarmente delicate, poiché le sollecitazioni termiche possono alterare la geometria dei denti e le dimensioni critiche.
Per questo progetto, il cliente richiedeva una precisione costante dei denti e dimensioni stabili su più componenti degli ingranaggi, rendendo il controllo della deformazione una parte importante del processo di produzione.
La nostra soluzione: Carburazione controllata e compensazione della deformazione
È stato utilizzato un processo controllato di cementazione a gas con CNC per ottenere la durezza superficiale e la resistenza all'usura richieste, mantenendo al contempo le proprietà adeguate dell'anima.
- Il processo di produzione si è concentrato su:
- Temperatura e durata della cementazione controllate
- Riscaldamento e raffreddamento uniformi
- Trattamento di tempra adeguato
- Controllo del margine di lavorazione
- Compensazione della distorsione dovuta al trattamento termico
- Verifica dimensionale del profilo del dente
- Finitura controllata dopo il trattamento termico
I margini di lavorazione sono stati attentamente calcolati in base alla deformazione prevista a seguito del trattamento termico, in modo da garantire una quantità di materiale sufficiente per le successive operazioni di finitura e correzione dimensionale.
Sfida 2: Ricostruzione del profilo dell'ingranaggio senza i dati di progettazione originali
Un’altra difficoltà rilevante era la mancanza di disegni originali completi degli ingranaggi e dei parametri di progettazione.
La geometria dei denti a involuta richiesta ha dovuto essere ricostruita a partire da un anello dentato esistente. Affidarsi esclusivamente alle misurazioni manuali convenzionali avrebbe reso difficile acquisire la geometria completa necessaria per una riproduzione accurata.
La nostra soluzione: scansione 3D in loco e ricostruzione del profilo degli ingranaggi
Ingegneri esperti si sono recati presso la sede del cliente in Canada con apparecchiature di scansione laser 3D ad alta precisione per acquisire i dati dimensionali del componente ingranaggio esistente.
- Il processo di reverse engineering comprendeva:
- Scansione laser 3D in loco
- Raccolta di dati geometrici da più angolazioni
- Misurazione del profilo degli ingranaggi esistenti
- Elaborazione dei dati delle nuvole di punti
- Ricostruzione di modelli 3D
- Analisi del profilo dei denti a involuta
- Ottimizzazione della geometria dei denti
- Verifica finale delle dimensioni
Sulla base dei dati raccolti, è stato ricostruito un modello 3D completo e sono stati ottimizzati i parametri critici degli ingranaggi ai fini della produzione.
Poiché i requisiti di precisione finali relativi ai denti erano particolarmente rigorosi, su alcune superfici critiche selezionate è stato mantenuto un margine di lavorazione concordato, consentendo al cliente di eseguire l’operazione di finitura finale in base alle proprie esigenze di assemblaggio.
Risultati del progetto
Il risultato: componenti per ingranaggi ad alta precisione per una fornitura a lungo termine
I componenti degli ingranaggi finiti hanno soddisfatto i requisiti di stabilità dimensionale, precisione del profilo dei denti, durezza superficiale e compatibilità con il sistema di trasmissione esistente del cliente.
Grazie a un trattamento termico controllato, alla compensazione delle deformazioni, alla lavorazione di precisione e all’ingegneria inversa 3D in loco, il progetto è riuscito a riprodurre con successo la geometria richiesta degli ingranaggi nonostante la mancanza di dati progettuali originali completi.
A seguito della verifica del prodotto, l’azienda ha superato con successo il processo di qualificazione dei fornitori del cliente canadese e ha instaurato un rapporto di fornitura a lungo termine per componenti di motori e trasmissioni.