Quando parliamo di errori nell’ambito degli ingranaggi, la prima associazione che viene naturale fare è quella legata alle dimensioni. Quindi, fondamentalmente, a diametro, modulo e tolleranze. È lì che, di solito, si concentra l’attenzione.
Se però parliamo di ingranaggi piccoli o piccolissimi, questa logica regge solo fino a un certo punto. Per la nostra esperienza, infatti,
l’errore più “pericoloso” non è quasi mai quello dimensionale, bensì quello legato alla forma reale del dente e alla sua posizione nello spazio.
Il motivo è abbastanza semplice. Un diametro leggermente fuori tolleranza può essere, entro certi limiti, assorbito dal gioco tra ingranaggi. Un errore geometrico, invece, no. Se la forma o la posizione non sono corrette, il contatto tra i denti non è uniforme, e questo si traduce in vibrazioni, aumento del rumore e usura localizzata.
In genere gli errori che creano più problemi sono quattro: runout, ossia una variazione ciclica durante la rotazione RISPETTO A UN ASSE; errori di profilo del dente, quando l’evolvente non è corretta; ERRORI DI ELICA, QUANDO IL DENTE NON è LINEARE CON L’ASSE O NON RISPETTA L‘ELICA RICHIESTA, ed errori di passo, quando i denti non sono equidistanti. In tutti e quattro i casi si tratta di difetti che incidono direttamente sulla qualità del contatto e che, soprattutto, non si compensano durante il funzionamento.
C’è poi un altro aspetto, meno intuitivo ma altrettanto fondamentale da considerare: la scala.
Un errore che su un ingranaggio di dimensioni maggiori sarebbe trascurabile, nel caso di un micro-ingranaggio diventa dominante, poiché pochi micron rappresentano una percentuale significativa della geometria del dente.
E questo cambia completamente il quadro. Nei micro-ingranaggi, infatti, anche errori geometrici molto piccoli incidono subito sul funzionamento: il contatto tra i denti diventa irregolare, aumentano rumore e vibrazioni e l’usura si concentra in punti specifici.
Per questo, ciò che misuriamo non sempre riflette quello che succede davvero in esercizio: un pezzo “a posto” a disegno può funzionare male, e viceversa.
Com’è facile immaginare poi, quando parliamo di produzione, tutto questo si riflette nella scelta dei controlli. In fase di avvio o di set-up, è necessario un controllo completo della dentatura – ad esempio con un evolventimetro – perché è l’unico modo per capire come sta lavorando davvero il processo.
Successivamente, quando il processo è sotto controllo, si può cambiare approccio e passare a verifiche più rapide e indirette (come per esempio controlli di runout o misure funzionali), che permettono di ridurre tempi e costi senza perdere il controllo della qualità.
Attenzione però: si tratta sempre di un compromesso, e pertanto va gestito in funzione della stabilità reale del processo.
La stabilità, in generale, non è un dato dichiarato, ma qualcosa che si osserva nel tempo, tenendo sotto controllo fattori come l’andamento degli scarti, che devono ridursi e poi stabilizzarsi, la dispersione delle misure o anche indicatori come Cp e Cpk che danno un’indicazione della capacità del processo di rimanere entro le tolleranze.
