Materiali PcBN e frese a cinque taglienti per giunti omocinetici

I giunti omocinetici trasmettono la coppia dal cambio alle ruote a velocità di rotazione costante, anche quando l'albero di trasmissione è inclinato durante la sterzata o l'escursione delle sospensioni. Le loro piste delle sfere temprate devono essere lavorate in grandi volumi con tolleranze di forma e di finitura superficiale ristrette. MAPAL ha sviluppato nuovi materiali da taglio in nitruro di boro cubico policristallino (PcBN) e una fresa a cinque taglienti per aumentare la durata utensile e ridurre i tempi di lavorazione nella lavorazione dura di questi componenti della trasmissione automobilistica.

Requisiti della lavorazione dura dei giunti omocinetici
A seconda del tipo di veicolo, lato ruota e lato cambio si utilizzano diverse tipologie di giunti. I componenti principali sono l'anello esterno (campana), l'anello interno (mozzo portasfere) e la gabbia. Le sfere scorrono in piste di forma specifica tra anello interno ed esterno e sono guidate dalla gabbia in modo da mantenere un moto rotatorio costante anche con un angolo di snodo. Le piste delle sfere di entrambi gli anelli vengono fresate allo stato temprato e i requisiti di forma e finitura superficiale sono molto elevati. La geometria della fresa è quindi determinante e MAPAL adatta con precisione le proprie frese per piste alle tolleranze del componente. Durata, prestazioni e qualità superficiale dipendono inoltre dal materiale da taglio e dalla preparazione del tagliente.

Gradi PcBN dedicati per anello esterno e interno
I due anelli sono realizzati in materiali diversi: acciai da bonifica per l'anello esterno e, di norma, acciai da cementazione per l'anello interno. Sebbene i costruttori automobilistici seguano approcci propri per la forma del giunto e la guida delle sfere, questi materiali sono ampiamente standardizzati. Poiché i componenti differiscono per comportamento in lavorazione e per i meccanismi di usura che agiscono sull'utensile, MAPAL impiega substrati PcBN differenti per ciascuno:

• FU240, grado PcBN non rivestito specifico per la fresatura dura delle piste dell'anello esterno.
• FU290, grado PcBN non rivestito specifico per la fresatura dura delle piste dell'anello interno.

Lo sviluppo ha cercato il miglior equilibrio tra elevata resistenza all'abrasione e alla diffusione e sufficiente tenacità. Tra i parametri ottimizzati figurano il contenuto di CBN, la dimensione dei grani e la composizione del legante.

Durata utensile e parametri di taglio nella fresatura delle piste
Nei primi risultati, FU240 e FU290 hanno aumentato la durata utensile di oltre il 30% rispetto ai materiali da taglio utilizzati in precedenza, con velocità di taglio intorno a 180 m/min e avanzamento per dente compreso tra 0,07 e 0,10 mm.

Il design a cinque taglienti riduce i tempi di lavorazione
MAPAL introduce inoltre un design a cinque taglienti per le frese per piste delle sfere. Finora lo stato dell'arte era rappresentato dalle versioni a quattro taglienti. Il tagliente aggiuntivo riduce il tempo di lavorazione di circa il 20% rispetto a una fresa a quattro taglienti. Accorcia anche il tempo di impegno di ciascun tagliente per ogni pista, con un ulteriore effetto positivo sulla durata. Gli aumenti di durata dei nuovi gradi sono stati misurati senza considerare questo effetto. Con volumi di produzione annui di circa 15 milioni di componenti, i due effetti combinati offrono un notevole potenziale di riduzione dei costi unitari.

Nuovi gradi PcBN per la tornitura dura dei giunti di trasmissione
Nuovi materiali da taglio PcBN vengono introdotti anche per la tornitura dura, inizialmente per i giunti di trasmissione:

• FP240 per il taglio continuo, ad esempio sul gambo dell'anello esterno.
• FP260, grado più tenace per il taglio interrotto, ad esempio sull'anello interno e sulla gabbia.

Entrambi i gradi sono rivestiti PVD e raggiungono una durata di circa il 40% superiore rispetto ai materiali da taglio convenzionali. MAPAL introduce gradualmente le nuove frese per piste delle sfere e gli inserti per tornitura in PcBN.

Contesto aggiuntivo:
Questa sezione illustra specifiche tecniche e confronti competitivi non inclusi nell'annuncio originale del prodotto.

Il nitruro di boro cubico è il materiale tecnico più duro dopo il diamante ma, a differenza di quest'ultimo, rimane chimicamente stabile a contatto con il ferro alle elevate temperature di taglio. Per questo il PcBN è il materiale da taglio di riferimento per la lavorazione di materiali ferrosi temprati, tipicamente oltre circa 45 HRC, dove tornitura e fresatura dura possono sostituire o ridurre le operazioni di rettifica. I gradi PcBN sono generalmente classificati in base al contenuto di CBN e al tipo di legante. I gradi a basso contenuto di CBN con legante ceramico offrono maggiore stabilità chimica e termica nel taglio continuo, mentre quelli ad alto contenuto di CBN garantiscono maggiore tenacità nel taglio interrotto. La distinzione tra gradi per taglio continuo e gradi più tenaci per taglio interrotto nella gamma di tornitura MAPAL è coerente con questo principio consolidato. I giunti omocinetici a sfere, basati sul principio introdotto da Alfred Rzeppa negli anni Venti, restano la soluzione predominante nei veicoli a trazione anteriore e integrale, il che spiega gli elevati volumi di questa applicazione.

A cura di Natania Lyngdoh, redazione Induportals, con il supporto dell'IA.

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