Tutti i vantaggi delle prove “in house”

Per un rivoluzionario sistema di accoppiamento automatizzato, Eichenberger Gewinde, specialista nella filettatura, ha sviluppato una vite a ricircolo di sfere rullata a freddo di tipo Carry con un rendimento di oltre il 90% per l’intera vita utile. Lo sviluppo del componente ha richiesto
prove approfondite realizzate “in house” con tutti i vantaggi del caso.

di Alma Castiglioni

La tecnologia degli azionamenti è in continua evoluzione; questo vale anche per le viti a ricircolo di sfere di Eichenberger Gewinde. Velocità, resistenza alle sollecitazioni, precisione e massima durata di vita si incontrano in soluzioni di dimensioni sempre più piccole, compatte, adattabili, robuste, sicure ed economiche. Queste caratteristiche interagiscono a loro volta con l’efficienza in termini di consumo energetico e di risorse.
Oggi il componente meccanico ideale deve tenere conto dei più elevati requisiti prestazionali e, nello stesso tempo, deve costare sempre meno.
Per lo specialista delle filettature svizzero, una profonda comprensione del prodotto del cliente è fondamentale.

L’applicazione: un innovativo sistema di accoppiamento automatizzato
Per una versione automatizzata e avanzata di uno dei più rivoluzionari sistemi di accoppiamento sul mercato, Eichenberger ha sviluppato un componente costruttivo critico e l’ha portato dalla produzione individuale alla produzione in serie. Il sistema di accoppiamento, con vite a ricircolo di sfere rullata a freddo dal diametro 12 mm, ha avuto grande successo.
I contorni esterni hanno determinato la configurazione interna della vite a ricircolo di sfere. La più grande sfida da affrontare e vincere è stata quella di trovare la soluzione ottimale in considerazione dello spazio a disposizione, estremamente ridotto, tenendo conto anche di tutte le altre specifiche tecniche. L’unità completa della vite a ricircolo di sfere doveva essere ridimensionata; ogni quota doveva essere, quindi, ridotta.
Quando sviluppo, produzione e assicurazione qualità sono abbinati e provengono da un’unica fonte, la flessibilità nel processo di produzione o nella creazione di prototipi, nonché negli utensili per la filettatura, è notevolmente elevata. Questo è ciò che accade in Eichenberger, grazie a un parco macchine moderno che consente una produzione estremamente flessibile. Un meccanismo di accoppiamento ben regolato richiede il massimo in termini di dinamica. Una corsa di 50 mm richiede un carico da 0 a 2000 N (Newton) entro 20 ms. La vite a ricircolo di sfere di tipo Carry è in grado di far fronte senza problemi ai requisiti richiesti in termini di forze dinamiche e grandezze di movimento. I processi produttivi senza asportazione di truciolo, come la formatura a freddo, generano una geometria del profilo molto precisa e la rullatura della filettatura si traduce in un’elevata qualità della finitura superficiale. I valori di rugosità estremamente bassi (≤ Rz 1,0) sui fianchi dei filetti incidono positivamente sulla resistenza, sulle caratteristiche di scorrimento e, quindi, sulla durata.

Cosa si nasconde dietro le caratteristiche di qualità?
Lo sviluppo del nuovo sistema di accoppiamento ha richiesto un grande sforzo: sei anni di ricerca e sviluppo nel campo della dinamica e lubrificazione. La lubrificazione a vita è difficile da ottenere a garantire. Nel caso in questione si parlava di alternanze di carico altamente dinamiche, a 7 cifre, fino a 5.800 giri. L’impressionante rendimento della vite a ricircolo di sfere Carry, oltre il 90% per l’intera vita utile, ha richiesto prove approfondite che sono durate anche sei mesi. Solo i test di lubrificazione per raggiungere la durata di vita utile hanno richiesto più di due anni. Per la speciale vite a ricircolo di sfere di questo accoppiamento innovativo, è stato elaborato, in sinergia con il cliente, un ciclo di prove customizzato, tenendo conto delle specifiche tecniche fornite. Tutti gli elementi dell’unità (asta filettata, dado, sfere, lubrificazione) devono interagire in maniera ottimale per soddisfare i requisiti del cliente. A causa delle strette tolleranze in termini di coppia, gioco assiale e concentricità, il 100% delle viti filettate assemblate sono state testate su un banco prova speciale.
La vite a ricircolo di sfere con la speciale “realtà interna del dado” è marcata al laser. Tramite il codice Data Matrix così registrato è possibile tracciare il collaudo finale.

Sistemi di prova avanzati per l’assicurazione di qualità
L’assicurazione di qualità è un aspetto dal quale dipende in larga misura Il successo di un’azienda. È importante non solo mantenere la qualità a un livello costante, bensì migliorarla costantemente e adattarla alle condizioni e alle esigenze in continua evoluzione. Per vincere questa sfida è necessario un lavoro di sviluppo attivo e continuo nel contesto del processo di creazione del valore aggiunto. Il reparto di ricerca e sviluppo di Eichenberger esegue in continuo test per mettere a confronto geometrie, lubrificazioni e diverse.

Test comparativi sull’usura
Il reparto Ricerca & Sviluppo effettua prove di resistenza per mettere a confronto geometrie, lubrificanti e durata. Un banco prova speciale viene caricato con il peso e testato con un carico continuo su un lato.
È possibile programmare accelerazioni e decelerazioni, nonché velocità e spostamenti tramite parametri. Esso mostra, ad esempio, come si comporta il film lubrificante sulla vite a ricircolo di sfere in un’applicazione veloce o oscillante, il degrado del grasso e la contaminazione. Come mutano le proprietà tribologiche dei lubrificanti? La temperatura cambia a causa dell’usura? E la rumorosità? A partire da quale momento si verifica la deformazione del profilo? Queste domande richiedono risposte affidabili.
L’analisi del guasto porta ad accumulare continuamente conoscenze che permettono di identificare le combinazioni di asta filettata, dado, sfere e lubrificante che soddisfino i requisiti richiesti.
Questo affidabile sistema di prove è diventato indispensabile nel settore della R&D poiché è in grado di testare diversi milioni di cicli in un’unica prova. La conoscenza che ne risulta è estremamente preziosa.

Prove di fine linea
La qualità consiste nella corrispondenza tra valori effettivi e valori nominali. I sistemi di collaudo di fine linea (End of Line, EoL) customizzati vengono utilizzati per il collaudo e il controllo conclusivo al 100% della funzionalità delle viti a ricircolo di sfere completamente assemblate.
Per eventuali archi di tempo brevi vengono simulati stati di funzionamento semplificati. Si misura la coppia e il gioco assiale degli azionamenti completi. Il comportamento di scorrimento viene testato nel rispetto delle tolleranze predefinite. Un software speciale valuta i segnali di misura e li confronta con i valori nominali ed effettivi precedentemente programmati per viti filettate perfette. La decisione in merito alla prova viene presa sulla base di questi valori misurati. Il riferimento ai dati viene applicato sulla vite a ricircolo di sfere o scorrevoli per mezzo di una marcatura laser permanente sotto forma di codice Data Matrix. Grazie a questo codice 2D è possibile tracciare in maniera trasparente l’origine e i valori memorizzati di tutti i componenti.

Test, prove e misurazioni specifiche per il cliente
Sulla base del know-how acquisito nel corso di numerosi decenni, Eichenberger sviluppa costantemente sistemi di prova altamente dinamici per testare sia i propri nuovi sviluppi, sia le applicazioni dei clienti.
Test e analisi adattati ai progetti e alle viti filettate sono essenziali per il lavoro di ricerca e sviluppo dei costruttori. Nello stesso tempo la qualità della produzione viene monitorata internamente.
I complessi banchi prova per le prove sui prodotti dei clienti possono essere caricati su uno o su entrambi i lati. In linea di principio, simulano le condizioni operative reali in condizioni riprodotte. Le funzioni vengono eseguite tramite parametri liberamente programmabili. Le grandezze di prova meccaniche quali forza, coppia, concentricità e gioco assiale vengono osservate e registrate in protocolli importanti.
Il rendimento viene calcolato continuamente. Vengono registrati eventuali rumori, misurati e si annotati il comportamento della lubrificazione e le fluttuazioni della temperatura…
Questi sistemi di prova sono una combinazione unica di meccanica, sensoristica, controllo e software.