Quando il fornitore precedente si è ritirato, al cliente è rimasta solo un'opzione: trovare un partner che non si limitasse a copiare l'esistente, ma ripensasse l'applicazione. Per EMCO Gears, un'azienda a conduzione familiare con profonde radici nella precisione, nelle corse e nell'alta tecnologia, questo è stato esattamente lo stimolo. Insieme al partner di utensili HORN USA, è emerso un approccio moderno alla produzione di un set di ingranaggi conici complesso con geometria insolita. Progettazione, design degli utensili, lavorazione a cinque assi e metrologia si integrano perfettamente, mostrando come oggi si possano produrre ingranaggi in modo efficiente, ripetibile e sicuro per il futuro.
EMCO Gears è un produttore a conduzione familiare con due sedi: tecnologia e produzione a Elk Grove Village, Illinois, e una seconda sede a Indianapolis, Illinois, che supporta servizi di corse e distribuzione. EMCO è attiva nei settori delle corse, della difesa, dell'aviazione e dell'industria con lo stesso tema: parti ad alta tecnologia, in cui la scelta dei materiali, il trattamento termico e la strategia di produzione sono altrettanto importanti quanto il disegno. Per questa applicazione, EMCO è stata invitata a produrre un set di ingranaggi conici per un cliente il cui fornitore precedente aveva interrotto la produzione delle parti. EMCO ha accettato a una condizione: il set di ingranaggi doveva essere prodotto con un approccio moderno.
Un set di ingranaggi conici a 60 gradi
Il set di ingranaggi viene utilizzato in un'unità di albero motore. Normalmente, nelle applicazioni con ingranaggi conici, la trasmissione della forza avviene a 90 gradi, ma questo progetto richiedeva un'impostazione di 60 gradi. Questa differenza influisce sulla geometria degli ingranaggi, sul rapporto di contatto e sul processo di produzione necessario in base a questi obiettivi.
Modifiche nel profilo, nella posizione o nella stabilità del processo si manifestano rapidamente sotto forma di rumori, calore, usura o guasti prematuri. Con una tolleranza all'errore così ridotta, la ripetibilità è fondamentale.
L'ingranaggio è realizzato in SAE 9310/14NiCrMo 13-4 (1.6657), una lega di acciaio ad alto contenuto di nichel e cromo, che presenta buone proprietà di resistenza e durezza. Dopo il trattamento indurente, l'ingranaggio sviluppa una superficie indurita, mentre il nucleo rimane tenace. Questo garantisce una combinazione di resistenza superficiale e tenacità sottostante, adatta per cicli di lavoro impegnativi.
Oltre i confini dei metodi tradizionali per ingranaggi conici
Una volta selezionato il diametro dell'utensile, può succedere che lo sviluppo sia limitato dall'utensile scelto. EMCO ha perseguito un obiettivo diverso. Il team voleva avere la libertà di progettare la forma del dente necessaria e quindi produrre questo profilo su una macchina a cinque assi con un utensile che tagliasse entrambi i lati del profilo del dente in un'unica passata. La soluzione sviluppata si basa su un utensile fresatore appositamente progettato per la strategia a cinque assi di EMCO per ingranaggi conici.
"In passato", dice Wolfe, "era necessario utilizzare quattro utensili speciali. Ora lo facciamo con un solo utensile speciale." L'implementazione è avvenuta rapidamente, poiché HORN conosceva già l'interfaccia dell'asse di EMCO sulla macchina a cinque assi DMG. Per le lame di taglio, HORN ha preso come base una forma di profilo collaudata e ha modificato questo profilo per ottenere il taglio richiesto.
Il flusso di lavoro presso EMCO collega progettazione, produzione e misurazione. Il team fresatore lavora sugli ingranaggi, verifica la topografia con una CMM Zeiss e aggiorna il programma se necessario. Il vantaggio è che le regolazioni misurabili degli ingranaggi possono essere effettuate senza cambiare utensile.
Da 8 ore a 15 minuti
Prima dell'uso del fresatore HORN, le dentature oblique venivano realizzate con piccoli fresatori a gambo e parametri di taglio conservativi, richiedendo circa 8 ore di tempo macchina per la lavorazione di un singolo ingranaggio. Con il nuovo metodo, la fresatura dei denti richiede solo circa 15 minuti, seguita da misurazioni e, se necessario, aggiornamenti del programma. Wolfe sottolinea che l'implementazione dipende da parametri di avvio realistici. Descrive i dati di taglio raccomandati da HORN come pratici e precisi, il che supporta una produzione stabile.
Sistema di spinta della scanalatura in uso
Oltre alla dentatura conica, EMCO si è concentrata sulla scanalatura. Per garantire un flusso continuo, EMCO ha integrato il processo di scanalatura utilizzando il sistema HORN N117 nella macchina tornitrice. Wolfe descrive il nuovo processo come segue: "Invece di aspettare un lotto, i pezzi vengono trasferiti con un flusso più uniforme dalla tornitura ai passaggi di lavoro successivi. Qui viene utilizzata una lama di taglio speciale. EMCO desiderava raggiungere raggi di angolo speciali per una maggiore resistenza, e HORN ha adattato di conseguenza il profilo di taglio."
Sia Wolfe che Bruce Williams, responsabile dello sviluppo prodotto presso EMCO, descrivono la collaborazione con HORN come orientata alla soluzione e reattiva. Wolfe fa riferimento all'accesso rapido dal contatto commerciale al supporto tecnico, che ha contribuito a chiarire rapidamente domande e dettagli sul design degli utensili. Williams ha spiegato che sebbene EMCO possa definire come deve essere lavorato un pezzo, il vantaggio risiede nell'avere un partner di utensili in grado di tradurre questa esigenza in una soluzione tempestiva e utilizzabile. Il risultato è un chiaro vantaggio competitivo, poiché EMCO può portare il prodotto finito sul mercato più rapidamente.
Risultato positivo
Combinando la produzione a cinque assi, la misurazione topografica basata su Zeiss, la misurazione della superficie e il portafoglio prodotti di HORN, EMCO ha sviluppato un processo per ingranaggi conici che è stato più veloce da sviluppare, più facile da gestire e meglio allineato con le reali esigenze di produzione. Per EMCO, questo significa condizioni di contatto migliorate, un funzionamento più silenzioso, una vita utile più lunga e una produzione più semplice, mantenendo al contempo gli obiettivi di costo in un mercato in evoluzione.
Extra: EMCO Gears
EMCO Gears è stata fondata nel 1934 a Chicago. Wolfe ricorda i primi tempi, quando l'azienda iniziò con ingranaggi semplici prodotti in serie e infine passò a contratti di difesa ad alta precisione. Nel settore delle corse, il ruolo dell'azienda si è ampliato dalla produzione alla progettazione di trasmissioni e sistemi. Oggi EMCO applica lo stesso approccio alla risoluzione dei problemi anche nei settori della difesa, dell'aviazione e dell'industria.
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