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Tecnologia di lavorazione di nuova generazione che rivoluziona la produzione di ingranaggi

Nonostante con la diffusione dei veicoli ibridi ed elettrici le celle a combustibile stiano sostituendo il motore a combustione interna, gli ingranaggi epicicloidali ed altri componenti rimangono elementi insostituibili. Questi devono inoltre essere silenziosi come le automobili in cui vengono installati. I fattori su cui si può intervenire per il loro perfezionamento sono la riduzione del peso, l'elevata precisione e la rigidità. 

Considerando queste prospettive, la tecnologia skiving sta suscitando sempre più interesse come nuovo metodo di lavorazione degli ingranaggi. Tradizionalmente la dentatura e la brocciatura vengono utilizzate per la lavorazione di ingranaggi interni, mentre la fresatura a creatore viene utilizzata per gli ingranaggi esterni. Lo skiving può essere un'ottima alternativa ai metodi di lavorazione esistenti sia per gli ingranaggi interni che per quelli esterni. 

Il principio di questa lavorazione ha origine in Germania circa un secolo fa. Dagli anni '70 in poi è stato preso in considerazione anche in Giappone. Tuttavia, a causa della mancanza di rigidità delle macchine utensili, non è stato così semplice applicarlo sfruttandone completamente i benefici. Con il progresso tecnologico degli ultimi anni sono stati condotti molti studi di ricerca e sviluppo a riguardo.

Il significato originale del verbo "skive" è "pelare finemente". Il principio dello skiving è il seguente:

・L'utensile è posizionato su una diagonale rispetto al pezzo da lavorare. L'asse di rotazione del pezzo e quello dell'utensile sono tra loro legati da un angolo di lavoro.

・La rotazione ad alta velocità dopo la sincronizzazione del pezzo e dell'utensile genera slittamento nel punto di contatto, che comporta l'asportazione del materiale per formare i denti degli ingranaggi. 

Vantaggi e opportunità dello skiving

Lo skiving presenta vantaggi in una serie di processi in cui i metodi di lavorazione esistenti non sono applicabili. Ad esempio, consente di creare ingranaggi interni con foro cieco che la brocciatura non riesce a realizzare. Inoltre, lo skiving consente di eseguire profili volventi precisi dei denti sia esterni che interni anche in assenza di foro passante (albero cava chiusa). 

La dentatura tradizionale degli ingranaggi, viene eseguita con un movimento alternato, vale a dire che metà del movimento non viene utilizzato per la lavorazione. La tecnica skiving, invece, è una lavorazione in serie eseguita mediante movimento rotatorio sincronizzato tra pezzo e utensile, che ne aumenta l'efficienza. Inoltre, lo skiving genera meno sollecitazioni gravose rispetto alla dentatura tradizionale degli ingranaggi; ciò consente una maggiore precisione. 

La tabella seguente mette a confronto i campi applicativi della brocciatura, della fresatura in sagoma (V shape), della fresatura a creatore e della tecnica skiving. 

Attraverso la tecnica dello skiving si riduce la necessità di attrezzature specifiche. Queste lavorazioni possono essere infatti eseguite con torni multitasking, rendendo possibile una radicale riqualificazione dell'ambiente di produzione. Le lavorazioni degli ingranaggi tramite la fresatura a creatore e la brocciatura richiedono l'impiego di diversi macchinari dedicati. Lo skiving può invece essere eseguito con centri di lavoro multitasking in grado di svolgere un numero significativo di altri processi di lavorazione. 

Prolungare la vita utensile utilizzando il metallo duro

Per rendere lo skiving ancora più efficace, è importante migliorare la precisione di lavorazione, la produttività e la vita utensile.Se l'angolo di lavoro tra gli assi aumenta, aumenta anche la velocità di lavorazione. Dopo un attento controllo delle interferenze con i pezzi da lavorare, vengono determinati e ottimizzati gli angoli per aumentare la produttività. Durante lo skiving gli angoli relativi di taglio cambiano continuamente, e ciò genera un profilo con una resistenza al taglio variabile; questo influenza la vita del tagliente. 

Mitsubishi Materials offre ora utensili da taglio realizzati in materiali KHZA con rivestimento GV40 come soluzione ideale ai problemi di durata del prodotto. Tali materiali sono già utilizzati per le frese a creatore e le frese a pino. Il KHZA è realizzato con polveri contenenti metallo duro a grana fine e ad elevata durezza, per un'eccellente resistenza all'usura. La quantità del metallo duro è ottimizzata e offre una resistenza notevolmente migliorata alla scheggiatura.Vengono inoltre condotte ricerche sull'applicazione del metallo duro agli utensili per lavorazioni future. 

L'utilizzo del metallo duro al posto dell'acciaio rapido può prolungare notevolmente la durata della vita utensile. Oltre a ciò, sono in studio materiali di rivestimento per una durata ancora maggiore degli utensili, ed è in corso la ricerca per applicazioni per ingranaggi di piccolo diametro e per incrementare la precisione. Se è possibile produrre frese per skiving in metallo duro, è possibile lavorare anche pezzi sottoposti a trattamento termico. La lavorazione di finitura dopo il trattamento termico, 

che viene ora eseguita con un processo di rettifica, sarà possibile anche tramite skiving. Ciò aumenterà le possibilità di integrazione fra utensili e processi.Mitsubishi Materials ha sviluppato anche la tecnologia di progettazione e di analisi per gli sbavatori, oltre alla tecnologia di produzione di frese in sagoma. Oltre a questo know-how nella progettazione e nella produzione di utensili, l'azienda si impegna a far progredire lo sviluppo dello skiving in metallo duro.