Skiving duro vs Skiving morbido: qual è la differenza e quando utilizzarli

Scrivi di Derek|Automazione Hansheng

Se hai dedicato del tempo alla ricerca di ingranaggi di precisione o alla valutazione dei fornitori di lavorazioni meccaniche, probabilmente hai sentito questo terminesmussamento degli ingranaggigettato in giro. quando chiedi a due diversi fornitori se eseguono la "smussatura", e uno potrebbe significare sgrossatura di un ingranaggio grezzo prima del trattamento termico, mentre l'altro significa rifinire-la lavorazione di una corona dentata temprata fino alla tolleranza finale.

Entrambi parlano di skiving - ma descrivono due operazioni fondamentalmente diverse.

La distinzione tra smussatura morbida e smussatura dura non riguarda la macchina e nemmeno il movimento di taglio. Dipende da una variabile: dove nella sequenza di produzione avviene la smussatura - prima o dopo il trattamento termico.

Questo articolo analizza entrambi i processi dal punto di vista del produttore - cosa fa ciascuno e dove fallisce.

Se non hai ancora familiarità con i principi di base del gear skiving, puoi consultare il nostro articoloGear Skiving vs Hobbing

Quando si viene esposti per la prima volta a tale terminologia, è facile fraintenderli.

"Morbido" e "duro" si riferiscono in realtà allo stato del materiale come l'utensile tagliente nel pezzo da lavorare.

La smussatura morbida viene eseguita su un ingranaggio grezzo prima del trattamento termico. In questa fase, il materiale è tipicamente in una condizione ricotta o normalizzata, con una durezza compresa tra HB 180 e 250. L'acciaio taglia relativamente liberamente, l'usura dell'utensile è gestibile e i tempi di ciclo sono brevi.

La smussatura dura viene eseguita dopo il trattamento termico - su un ingranaggio che è già stato cementato-o temprato completamente-a HRC 58–62. Ti trovi nel territorio della lavorazione pesante, dove il materiale dell'utensile, il rivestimento e la rigidità della macchina diventano variabili critiche.

In poche parole: la smussatura morbida e quella dura non sono una differenza nel processo - ma una differenza nel lato del trattamento termico su cui avviene la lavorazione.

Nella maggior parte dei flussi di lavoro di produzione di ingranaggi, la smussatura morbida funziona come passaggio di formatura -ovvero, l'operazione di definizione della geometria del dente del pezzo dell'ingranaggio prima che entri nel trattamento termico. Poiché in questa fase il materiale del pezzo è ancora allo stato ricotto o normalizzato, è più facile da tagliare.

Ciò che funziona a suo favore

Le forze di taglio sono basse-il che significa che la durata dell'utensile è significativamente più lunga rispetto alla lavorazione dura.

I tempi di ciclo sono brevi e il-costo per pezzo lo riflette.

In condizioni controllate, il soft skiving può raggiungere una precisione di grado ISO 5–6 (per una spiegazione dettagliata dei gradi di precisione ISO degli ingranaggi, vederequesto riferimento tecnico).

limitazione: distorsione da trattamento termico

Questa è la più grande limitazione del soft skiving. Poiché i processi di cementazione e tempra generano stress termici pervasivi e stress di trasformazione di fase all'interno del pezzo, per gli ingranaggi esterni solidi e geometricamente simmetrici l'impatto può essere minore, ma per le corone dentate interne a pareti sottili, causano una distorsione altamente irregolare lungo il profilo del dente.

Ciò significa che la precisione raggiunta dal soft skiving viene effettivamente persa. Per questo motivo la smussatura morbida non è adatta per applicazioni che richiedono una precisione estremamente elevata.

Scenari applicabili allo skiving morbido

• Ingranaggi esterni con geometria semplice
• La precisione finale dell'ingranaggio è di livello ISO 6-7 e la deformazione dopo il trattamento termico rientra ancora nell'intervallo di tolleranza.
• Linea di produzione su larga scala che utilizza la combinazione del processo di "smussatura morbida+molatura di ingranaggi".

Scenario non applicabile

• Ingranaggi interni ad alta-precisione
• Configurazioni-buco cieco o vicino-spalla, dove l'accesso alla molatura è fisicamente limitato e non esiste un percorso di recupero se la distorsione supera la tolleranza

Se la smussatura morbida è la fase di formatura, la smussatura dura è la garanzia di precisione - l'operazione che determina quali tolleranze mantiene effettivamente la parte finita, indipendentemente dal trattamento termico applicato alla geometria.

Il taglio avviene dopo che l'ingranaggio è stato completamente indurito, tipicamente a 58–62 HRC. Ciò significa che gli utensili devono essere all'altezza del compito: la smussatura dura utilizza frese per smussatura in metallo duro integrale o rivestite in CBN-progettate appositamente per il taglio duro interrotto.

Il vantaggio principale: controllo dimensionale finale.

Lo sci duro può correggere la deformazione causata dal trattamento termico. Lavorando il profilo del dente dopo che la parte si è stabilizzata dopo la tempra, si lavora con la geometria distorta effettiva e si ritorna alle dimensioni reali di destinazione.

Per gli ingranaggi esterni, questo livello di correzione post-HT può spesso essere gestito mediante la rettifica degli ingranaggi. Ma per gli ingranaggi interni la cosa è diversa. La rettifica degli ingranaggi interni richiede utensili specializzati e condizioni di libero accesso assiale - che semplicemente non esistono per le corone dentate con-fori ciechi o le configurazioni vicino-alla spalla. In questi casi, l'hard skiving non è solo l'opzione migliore. Per molte geometrie è l'unico processo di finitura praticabile dopo il trattamento termico.

Questo è esattamente il motivo per cui la capacità di smussatura dura è importante quando si valuta un fornitore di ingranaggi di precisione - e perché Hansheng Automation ha fatto investimenti significativi nella Kashifuji KPS30, una piattaforma macchina-creata appositamente per la smussatura dura ad alta-precisione di ingranaggi interni. Le applicazioni che lo richiedono - attuatori con giunti robotici, corone dentate del riduttore epicicloidale, sistemi servo-in cui rumore, gioco e durata a fatica non sono-negoziabili - richiedono un fornitore in grado di mantenere la tolleranza su un ingranaggio interno temprato, non solo prima del forno.

Dove vantaggio di skiving duro

• Ingranaggi interni ad alta-precisione che richiedono grado ISO 5
• Geometrie della corona dentata-con foro cieco e vicino-allo spallamento in cui l'accesso alla rettifica post-HT è limitato
• Applicazioni con requisiti rigorosi in termini di precisione di trasmissione, rumore di fondo e durata a fatica - inclusi giunti per robot collaborativi e riduttori epicicloidali di precisione

Limiti

• Il costo degli utensili per tagliente è sostanzialmente più elevato rispetto alle frese per smussatura morbida
• I requisiti della macchina sono elevati: elevata precisione di sincronizzazione del mandrino, rigidità in caso di taglio duro interrotto e stabilità termica durante tutto il ciclo
• Non particolarmente-adatto per ingranaggi a moduli di grandi dimensioni (tipicamente M5 e superiori)- la rettifica di ingranaggi rimane il percorso preferito su quella scala

I due processi non sono alternative in competizione - svolgono ruoli diversi nella sequenza di produzione.

Nella produzione di ingranaggi interni ad alta-precisione, la smussatura morbida e quella dura non sono opzioni in competizione. Sono due stazioni sulla stessa linea di produzione.

Il flusso di lavoro sopra mostra come dividono il lavoro. La smussatura morbida gestisce la passata di formatura - tagliando il profilo del dente dal pezzo grezzo mentre il materiale è ancora facile da lavorare e lasciando deliberatamente un piccolo sovrametallo di 0,10–0,15 mm per fianco. Per dare alla smussatura dura qualcosa da rimuovere dopo che la distorsione del trattamento termico si è stabilizzata.

La carburazione e l'estinzione poi fanno quello che fanno sempre - induriscono l'ingranaggio e introducono distorsioni. Per una corona dentata interna-con pareti sottili, tale distorsione può raggiungere 20–50 micron o più, distribuiti in modo non uniforme sul profilo del dente. La geometria dello skiving morbido è ora fuori tolleranza.

L’hard skiving chiude il ciclo. Tagliando la parte indurita e distorta, ritorna alle dimensioni reali dell'obiettivo - correggendo la geometria alterata dal trattamento termico e portando l'ingranaggio finito alla precisione finale di grado ISO 5. Niente della qualità della parte finale dipende da come appariva prima che entrasse nella fornace.

Comprendere la distinzione soft/hard cambia il modo in cui qualifichi un fornitore - perché "facciamo smussatura di ingranaggi" non ti dice quasi nulla da solo.

Se la tua applicazione è destinata a riduttori industriali standard di grado ISO 7 o inferiore -, unità non-critiche, applicazioni in cui la distorsione post-HT rimane entro una tolleranza accettabile, - la smussatura morbida combinata con l'indurimento a induzione o l'indurimento- passante è in genere sufficiente. Il processo è ben-consolidato, i costi degli strumenti sono inferiori e non è necessario pagare per funzionalità di hard skiving che non utilizzerai.

Se stai specificando ingranaggi interni di grado 5–6 ISO - giunti robot, corone dentate di riduttori planetari, qualsiasi cosa in cui errore di trasmissione, rumore e durata a fatica siano vincoli di progettazione - la domanda non è se il tuo fornitore esegue lo skiving. Dipende se lo fanno dopo il trattamento termico. Un fornitore dotato solo di capacità di smussatura morbida non può garantire in modo affidabile la precisione della dimensione finale-su un ingranaggio interno temprato. La fornace annullerà il loro lavoro.

Quando parli con un potenziale fornitore, una domanda risolve immediatamente l'ambiguità:

• "Eseguite la smussatura prima o dopo il trattamento termico - e potete fornire un rapporto di ispezione che mostri la geometria del dente sulla parte finita e temprata?"
• Se possono rispondere sì ad entrambi, stai parlando con il fornitore giusto.

Se la tua applicazione richiede una precisione di grado ISO 5–6 su un ingranaggio interno finito e temprato - che si tratti di un attuatore per giunti robotici, una corona dentata riduttrice planetaria o una configurazione personalizzata di-fori ciechi -, la capacità del processo alla base del preventivo conta tanto quanto il prezzo.

Hansheng Automation opera lungo l'intero ciclo di produzione, dalla smussatura morbida alla smussatura dura fino all'ispezione finale. Se il tuo disegno di un ingranaggio richiede un controllo dimensionale post-HT, saremo lieti di esaminarlo e dirti esattamente come lo affronteremo.

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È possibile eseguire la smussatura morbida e quella dura sulla stessa macchina?

Non sempre. Lo skiving morbido ha requisiti inferiori per le macchine utensili, mentre lo skiving duro ha requisiti più elevati in termini di rigidità, stabilità termica e precisione del mandrino delle macchine utensili.

Cosa succede se la smussatura dura viene saltata dopo il trattamento termico?

La parte viene fornita con qualunque distorsione introdotta dal trattamento termico. Per gli ingranaggi interni con requisiti di precisione ISO 5-6, questa deformazione porta direttamente ad un aumento dell'errore di trasmissione e ad una durata di servizio ridotta.

L'hard skiving è adatto anche per gli ingranaggi esterni?

Tecnicamente sì, ma raramente è la scelta preferita. Gli ingranaggi esterni hanno accesso alla rettifica degli ingranaggi dopo il trattamento termico, che è più veloce, più conveniente-su larga scala e in grado di raggiungere il grado ISO 4 o superiore.

Per quale gamma di moduli è adatto l'hard skiving?

L'hard skiving è generalmente-adatto per gamme di moduli fino a circa M4–M5. Oltre a ciò, i carichi di truciolo generati dal taglio duro a profondità dei denti maggiori spingono contro i limiti pratici della geometria dell’utensile di smussatura e della rigidità della macchina. Per ingranaggi con moduli più grandi - M5 e superiori - la rettifica degli ingranaggi rimane il processo di finitura consigliato dopo il trattamento termico.