Utensile per SkiveFinishing in lavorazione. Nella foto di apertura: particolari finiti con hard skiving.
In oltre 70 anni di attività, Liebherr-Verzahntechnik è diventata un punto di riferimento in tutto il mondo nel campo della produzione di ingranaggi.
di Giuseppe Costa
Cosa si fa quando sul mercato non si trovano macchine utensili adatte a realizzare i componenti necessari per le proprie gru a torre? Hans Liebherr, negli anni Cinquanta, non ci ha pensato due volte e se le è costruite internamente.
Da una necessità concreta è quindi nata quella competenza specifica nella dentatura che oggi rappresenta uno dei tratti distintivi di Liebherr-Verzahntechnik.
In oltre settant’anni di attività, la divisione dedicata alla dentatura – in tedesco appunto Verzahntechnik – ha continuato a evolvere, diventando un punto di riferimento per molte aziende nel mondo. Il percorso è rimasto fedele all’intuizione iniziale: per ottenere ingranaggi di qualità non basta disporre di una buona macchina. Occorre governare l’intero processo.
Mola di rettifica profilo rivestita in CBN per lavorazioni interne.
LA PRODUZIONE DI INGRANAGGI COME SISTEMA
Le macchine utensili rappresentano da sempre il cuore della proposta tecnologica Liebherr. Tuttavia, lavorazioni ad alto valore aggiunto e ad alta complessità, come appunto la realizzazione di ingranaggi, richiedono una visione più ampia: macchina, utensile, cinematica, software di simulazione e know-how applicativo devono essere considerati come parti di un unico sistema.
È in questa logica che gli stabilimenti Liebherr dedicati agli utensili, in primis quello italiano di Collegno, in provincia di Torino, hanno sviluppato competenze specifiche nella progettazione e produzione di alcuni componenti critici per la riuscita della lavorazione. Gli utensili non sono un semplice accessorio, ma uno degli elementi che determinano produttività, qualità del profilo, stabilità del processo e ripetibilità del risultato.
Nel campo della dentatura, la varietà di utensili e applicazioni è tale da rendere difficilmente sostenibile una copertura totale dell’offerta mantenendo, al tempo stesso, progettazione e produzione internalizzate in Europa. Per questo Liebherr ha scelto di concentrare le proprie competenze su ambiti ben definiti, con particolare attenzione agli utensili per stozzatura, skiving e alle soluzioni di finitura con mole CBN (nitruro di boro cubico).
STOZZATURA, L’UTENSILE FA LA DIFFERENZA
La stozzatura rappresenta uno dei processi più consolidati per la realizzazione di dentature e profili scanalati. Le caratteristiche intrinseche di questo processo lo rendono tuttora ineguagliabile in termini di accessibilità nel caso di dentature interne, ma anche nelle lavorazioni esterne in prossimità di spallamenti e interferenze.
Se sul fronte tecnologico questa tecnologia ha ormai raggiunto la maturità, su quello degli utensili nuovi materiali e rivestimenti permettono di apportare miglioramenti continui in termini di durata e di stabilità del processo. Per questo Liebherr investe ancora molte risorse in ricerca e sviluppo.
Particolare con tre dentature realizzabili tramite utensile per stozzatura.
SKIVING, TRA PRODUTTIVITÀ E VERSATILITÀ
Lo skiving degli ingranaggi è un processo di taglio rotativo continuo in cui pezzo e utensile lavorano con assi inclinati tra loro. Questa configurazione consente di ottenere elevati livelli di produttività e offre ampi gradi di libertà nella lavorazione di geometrie differenti: ingranaggi esterni e interni, componenti di dimensioni diverse e pezzi con contorni interferenti.
La complessità cinematica del processo ne ha però limitato a lungo la diffusione industriale. Solo con l’evoluzione delle macchine moderne, degli azionamenti diretti, dei sistemi CNC e dei materiali per utensili, lo skiving ha trovato una nuova maturità applicativa. Oggi rappresenta una soluzione sempre più interessante non solo per la produzione in serie, ma anche per contesti in cui flessibilità e rapidità di messa a punto sono determinanti.
Quando l’applicazione lo consente, Liebherr esprime il massimo delle proprie competenze attraverso il pacchetto tecnologico Skiving3 (Cubic Skiving), che integra macchina, utensile e processo. In altri casi, gli utensili vengono progettati e realizzati per macchine non Liebherr, siano esse dentatrici di altri costruttori oppure centri di lavoro e torni multitasking.
DAL GRANDE LOTTO ALLA PRODUZIONE FLESSIBILE
Tradizionalmente il gear skiving è stato associato alla produzione in serie, dove i tempi di messa a punto potevano essere compensati dai volumi elevati. Oggi questa barriera si sta progressivamente riducendo. Grazie alla simulazione preventiva, alla progettazione mirata dell’utensile e alle correzioni automatiche, è possibile impostare il processo con maggiore affidabilità già nelle prime fasi di sviluppo.
Il vantaggio è particolarmente evidente quando l’obiettivo è ottenere in breve tempo un primo pezzo conforme, riducendo il numero di prove necessarie e aumentando la prevedibilità del processo. In questo senso, Skiving3 non è soltanto un pacchetto tecnologico, ma un metodo per ridurre l’incertezza applicativa e rendere più accessibile lo skiving anche con lotti medio-piccoli.
Questa evoluzione trova applicazione in settori come la mobilità elettrica, dove precisione, silenziosità e produttività sono requisiti centrali. Allo stesso tempo, offre vantaggi concreti anche alle officine e agli utilizzatori che lavorano componenti diversi, spesso in piccole serie o in lotti da poche decine di pezzi. In questi contesti, poter avviare il processo con pochi pezzi di rodaggio rappresenta un fattore competitivo importante.
Mole di profilo rivestite in CBN (diametro 25 mm).
E PER CHI NON HA MACCHINE DA DENTATURA?
Negli ultimi anni è cresciuto l’interesse verso lo skiving anche da parte di aziende non tradizionalmente specializzate nella dentatura. La diffusione di centri di lavoro, torni multitasking e macchine con prestazioni dinamiche sempre più elevate ha spinto molti utilizzatori a considerare questo processo come un’estensione delle più consolidate lavorazioni di asportazione di truciolo.
Tuttavia, la macchina da sola non basta. Come accennato, il successo del processo dipende dalla capacità di analizzare la cinematica, valutare i limiti della macchina, progettare un utensile coerente con l’applicazione e definire parametri di taglio compatibili con il componente da realizzare. Ed è qui che l’esperienza applicativa diventa determinante.
La possibilità di studiare il processo in anticipo, supportata da software di simulazione e da competenze maturate in anni di applicazioni industriali, consente a Liebherr-Verzahntechnik di orientare il cliente verso soluzioni più adatte alle proprie esigenze. L’obiettivo è ridurre la necessità di prove ripetitive e costose sul campo, aumentando al tempo stesso la stabilità e l’affidabilità della lavorazione.
HARD SKIVING: FINITURA DOPO IL TRATTAMENTO TERMICO
Se lo skiving ha ampliato le possibilità nella lavorazione sul metallo non trattato, le esigenze delle trasmissioni moderne stanno spingendo sempre più l’attenzione verso la finitura post trattamento termico. Ingranaggi più compatti, carichi più elevati e requisiti acustici sempre più stringenti rendono infatti la finitura un passaggio decisivo, soprattutto in ambiti come la mobilità elettrica.
In questo scenario, l’hard skiving apre nuove possibilità nella lavorazione di ingranaggi interni e scanalature che, con processi convenzionali come rettifica o levigatura, possono risultare difficili, poco produttivi o in alcuni casi non realizzabili. Basato sulla cinematica del gear skiving, consente di intervenire in modo mirato sulle deformazioni dovute al trattamento termico, offrendo flessibilità ed efficienza economica.
Il processo risulta particolarmente interessante per componenti geometricamente complessi, come ingranaggi interni con grandi diametri, ampie larghezze di dentatura o contorni interferenti. La possibilità di utilizzare l’hard skiving semplicemente cambiando utensile sulle macchine Liebherr per gear skiving amplia ulteriormente la versatilità del sistema.
Panoramica delle mole di rettifica a vite o di profilo.
SKIVEFINISHING, L’ALTERNATIVA CHE SOMMA PIÙ VANTAGGI
Tra le soluzioni più recenti introdotte per la lavorazione degli ingranaggi interni, lo SkiveFinishing rappresenta un approccio innovativo perché combina la flessibilità dello skiving con i vantaggi degli utensili CBN non ravvivabili. Il principio è quello di utilizzare la cinematica dello skiving in combinazione con un utensile elettrodeposto, ottenendo una lavorazione efficiente e adatta a requisiti qualitativi elevati.
Nella finitura degli ingranaggi interni, le alternative tradizionali presentano spesso compromessi importanti. L’hard skiving con tagliente geometricamente definito è una soluzione economica e flessibile, ma può incontrare limiti quando sono richiesti livelli qualitativi molto elevati. La rettifica di profilo, con tagliente geometricamente indefinito, garantisce invece grande precisione, ma comporta tempi e costi maggiori, risultando non sempre ideale per produzioni flessibili o per serie limitate.
Lo SkiveFinishing si inserisce proprio in questo spazio applicativo: offre una qualità superiore rispetto all’hard skiving tradizionale e un processo più rapido ed efficiente rispetto alla rettifica di profilo. L’utensile in CBN sviluppato da Liebherr garantisce inoltre una lunga durata e la possibilità di modifica del profilo, ampliando le opportunità nella finitura di ingranaggi interni di alta qualità.
Stabilimento di Liebherr per utensili.
MOLE RIVESTITE IN CBN PER GEOMETRIE CRITICHE
Accanto alle soluzioni basate sullo skiving, per le applicazioni che richiedono i massimi requisiti di qualità Liebherr ha sviluppato mole di rettifica rivestite in CBN per sgrossatura e finitura. Disponibili sia come mole a vite o come mole di profilo, questi utensili sono utilizzati prevalentemente per la rettifica di dentature a evolvente specificatamente per la produzione in serie.
La scelta di mole per rettifica di profilo risulta indispensabile quando l’accessibilità dell’utensile rappresenta un limite decisivo. Un esempio significativo è costituito dai nuovi dischi abrasivi in CBN con diametro di soli 25 mm, dimensione paragonabile a quella di una moneta da due euro, progettati per la lavorazione di geometrie critiche con ridotto superamento dell’utensile.
Il CBN è tra i materiali abrasivi più duri disponibili insieme al diamante. Le mole in CBN sono particolarmente indicate in presenza di requisiti qualitativi elevati perché non richiedono ravvivatura, resistono all’usura e al calore e permettono processi di rettifica stabili. Grazie alle dimensioni ridotte, questi dischi ampliano i limiti geometrici della lavorazione di ingranaggi interni ed esterni con contorni interferenti.
La produzione di mole così piccole richiede però grande precisione. Più il diametro si riduce, più diventa complesso controllare il processo, dalla preparazione del corpo in acciaio alla deposizione elettrolitica dei granuli abrasivi. Anche la scelta della granulometria è determinante: deve garantire la rugosità superficiale richiesta, limitare l’usura e mantenere stabilità anche a velocità di rotazione e di taglio elevate.
Con oltre trent’anni di esperienza nel campo del CBN, Liebherr dispone del know-how necessario per progettare e produrre internamente queste mole. Le applicazioni già avviate nel settore aerospaziale, ad esempio nella rettifica di profilo di piccoli ingranaggi destinati a trasmissioni planetarie, confermano il potenziale della soluzione in termini di qualità, ripetibilità ed economicità del processo.
Con oltre settant’anni di esperienza, Liebherr dispone del know-how necessario per eseguire dentature di ogni tipo e complessità.
LAVORAZIONI CONTO TERZI: IL PROCESSO VALIDATO SUL CAMPO
La storia di Liebherr nella dentatura è iniziata da un’esigenza interna: realizzare componenti che il mercato non era in grado di fornire con le caratteristiche richieste. Ancora oggi questa impostazione rimane attuale. Accanto allo sviluppo di macchine, utensili e tecnologie di processo, Liebherr collabora occasionalmente con i propri clienti offrendo lavorazioni conto terzi dedicate a piccole serie, prototipi o componenti particolarmente complessi.
Queste attività possono riguardare particolari aerospaziali, automotive o applicazioni generali di dentatura. Per Liebherr rappresentano anche un modo concreto per testare le prestazioni dei propri prodotti nelle stesse condizioni operative affrontate dagli utilizzatori finali. Non si tratta quindi soltanto di dimostrare una tecnologia, ma di validarla in produzione reale, con vincoli di qualità, tempo e costo tipici dell’industria.
IL VALORE DEL KNOW-HOW
In un contesto in cui gli ingranaggi diventano sempre più compatti, silenziosi e performanti, la differenza non è determinata da un singolo elemento, ma dalla capacità di governare l’intero sistema. Macchina, utensile, software di simulazione e competenza applicativa devono lavorare insieme per trasformare una geometria complessa in un processo stabile, produttivo e ripetibile.
È in questa integrazione che Liebherr-Verzahntechnik continua a sviluppare il proprio contributo alla meccanica di precisione: non solo fornendo tecnologie, ma mettendo a disposizione un’esperienza di processo maturata sul campo e tradotta in soluzioni industriali concrete. ©TECN’È
Esempio di utensile per skiving con dettaglio del gradino necessario per la realizzazione dell’angolo di incrocio.
