Esistono metodi di misurazione veloci, semplici ed economici. Funzionano benissimo. A patto, però, di essere ben consapevoli di cosa stanno verificando. E, soprattutto, di cosa invece non riescono a vedere.
I controlli rapidi più diffusi infatti misurano bene. Ma solo quello che misurano. Il problema è riuscire ad avere ben chiaro cosa non misurano.
Si tratta di un aspetto molto importante che deve tenere presente sia chi produce ingranaggi sia chi fa i controlli. Il rischio, in entrambi i casi, è infatti quello di accettare un lotto sulla base di una misura rapida, salvo poi accorgersi – magari dopo averlo montato nel riduttore – che i pezzi non lavorano come dovrebbero. E, come vedremo, la stessa misura che può essere più che sufficiente in una fase può rivelarsi del tutto insufficiente in un’altra.
Prendiamo i metodi più utilizzati. I primi due – la misura a due sfere o rulli e la misura dello spessore cordale – di fatto verificano la stessa grandezza, lo spessore del dente, e conviene quindi trattarli insieme. Il terzo, il controllo composito radiale a doppio fianco, ragiona in modo diverso.
La misura a due sfere o rulli – descritta nella DIN 3960 – rileva il diametro su elementi cilindrici inseriti negli spazi interdentali e stima indirettamente lo spessore del dente sul cerchio primitivo. La stessa grandezza si può ricavare anche come spessore cordale con calibro per denti o come quota basale (misura su più denti) con micrometro a piattelli. Sono metodi consolidati ed efficaci, ma condividono lo stesso limite strutturale: non misurano i denti uno per uno, bensì la dentatura nel suo insieme, così che un errore localizzato su un dente può nascondersi nel valore medio e passare inosservato. E poiché si fermano allo spessore, non vedono la forma del profilo lungo il fianco. Chi fa questo mestiere da tanto tempo – e in MICROingranaggi ne abbiamo visti, di casi – sa bene che due denti con spessore identico possono avere profili evolventi anche molto diversi tra loro.
Il controllo composito radiale a doppio fianco – il cosiddetto double-flank composite test – è invece il più informativo tra i metodi rapidi. L’ingranaggio da verificare viene premuto senza gioco contro un ingranaggio campione perfetto, il master, e i due vengono fatti girare insieme. Se l’ingranaggio da misurare fosse perfetto, la distanza tra i centri delle due ruote resterebbe costante; i difetti dei denti, invece, la fanno accorciare e allungare di pochissimo durante la rotazione. Da queste piccole variazioni si ricavano due valori: quanto la distanza oscilla lungo l’intero giro – la variazione totale, Fi” – e quanto cambia da un dente al successivo – quella dente su dente, fi” (ISO 1328-2; per AGMA il riferimento vigente è la ANSI/AGMA 2015-2-A06, che ha sostituito la ritirata AGMA 2000-A88).
Ma anche qui c’è un limite che non si può ignorare: il segnale che si ottiene è la sovrapposizione di tutti gli errori della dentatura. Separare le cause richiede analisi aggiuntive. Un valore Fi” entro tolleranza non garantisce che i singoli parametri analitici siano conformi.
C’è un errore, in particolare, che i controlli rapidi quasi sempre non vedono: l’errore di passo accumulato Fp.
Vediamo di cosa si tratta. In un ingranaggio perfetto ogni dente occupa una posizione esatta, a distanza regolare dal precedente. Nella realtà, ogni dente è spostato di un’inezia rispetto a dove dovrebbe stare. Presi uno per uno, questi scostamenti sono minimi, ma sommandoli dente dopo dente, lungo tutto il giro della ruota, si accumulano. Ecco, l’Fp – è così che lo chiama la norma ISO 1328-1 – misura proprio questo: di quanto, nel complesso, le posizioni dei denti finiscono per slittare rispetto al disegno, dal dente più in anticipo a quello più in ritardo lungo l’intera dentatura.
È un errore che cresce lentamente, e per questo si fa sentire relativamente “piano”, ossia una sola volta a ogni giro completo dell’ingranaggio, e non al ritmo veloce con cui i denti entrano in presa uno dopo l’altro.
Ed è qui il punto che conviene avere ben chiaro. Nessuno dei controlli rapidi vede l’Fp. Il composito a doppio fianco, che è il più completo dei tre, non lo restituisce come valore; e lo stesso vale per la misura su rulli e per lo spessore. Tradotto: un ingranaggio può superare tutti i controlli rapidi e avere comunque un Fp fuori specifica.
E un Fp fuori specifica non è un dettaglio da poco. È una delle cause principali di rumore a bassa frequenza, di vibrazioni torsionali – cioè oscillazioni nella rotazione – e di usura irregolare, una volta che l’ingranaggio è montato e gira sotto carico. È esattamente il tipo di problema che in officina non si vede, ma che il cliente sente. Per scovarlo serve l’unico metodo capace di farlo: misurare il passo su tutti i denti, uno per uno, e sommarlo lungo l’intera ruota. È quello che fa un centro di misura ingranaggi CNC.
Questo non significa che i controlli rapidi siano strumenti sbagliati. Significa che sono strumenti giusti nel contesto giusto. In produzione stabilizzata, con il processo già qualificato analiticamente, funzionano egregiamente come filtro di accettazione. È nella fase di avvio – quando si cambia utensile, si riconfigura la macchina, si lancia un nuovo lotto – che affidarsi solo a loro è un rischio.
