A&T 2016, Torino Lingotto Fiere Sessione specialistica del 21 aprile 2016, ore 10:00 - 12:15 Relatore: Michele Deni (MDM Metrosoft)

1. •ISO/TC 213/WG 10
•Coordinate measuring machines
•http://ds.dk/isotc213
•E-mail: hhk@dk
•International Organisation for Standarization
•Organisation Internationale de Normalisation
•International Normenorganisation
•ISO/TC 60/WG 2
•Accuracy of Gears
Member Member Member
Stato della normativa sugli Ingranaggi
Dott. Ing. Michele Deni
Metrosoft
Metrology software
and Special
Applications
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2. Tratteremo alcuni aspetti sulla normativa riguardante Specifica e Verifica
(ISO GPS) degli ingranaggi, non entrando nel merito di ciò che riguarda
Calcolo, Dimensionamento, Prove Funzionali e di Stress degli stessi che sono
argomenti, che in un prossimo futuro sempre nell’ottica del sistema GPS
dovranno essere finalizzati alla valutazione preventiva della “Correlation
Uncertainty”.
Introduzione
Avendo l’onere e l’onore di aprire questo Convegno del CMM Club, desidero
far partecipi i Soci qui convenuti, della mia soddisfazione per la scelta fatta dal
Direttivo di introdurre la Ns. Comunità al tema degli ingranaggi, anche in
considerazione del fatto che il Ns. Paese di fatto ha posizione di Leader, nella
produzione di Organi di Trasmissione.
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3. Le tipologie di ingranaggi generalmente
oggetto di Standards e Rapporti Tecnici di
Enti Normatori sono le seguenti :
-Ingranaggi cilindrici, ed
elicoidali
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4. -Ingranaggi cilindrici interni
-Viti senza fine
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5. -Corone per viti
-Corone coniche
epicicloidali, ipoidi
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6. -Pignoni per coppie
coniche
-Scanalati
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7. Le Normative prevedono anche Standard di Specifica e Verifica per gli
utensili impiegati per la costruzione degli ingranaggi come ad esempio:
-Creatori
-Frese integrali
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8. Gli organismi di Normazione più conosciuti sono in genere il DIN
della Germania, l’AFNOR Francese, l’AGMA degli USA, JIS Giappone,
l’ISO con la Commissione Tecnica TC60 Ingranaggi
La tendenza ultima, specie in ambito ISO, è quella di armonizzare le varie Normative Nazionali.
Per quanto riguarda L’Italia UNI ha di recente istituito nell’ambito della Commissione Tecnica 031
(Meccanica) e la Sottocommissione SC5 il Gruppo di Lavoro GL1 Ingranaggi.
Struttura del TC60:
-ISO TC 60 WG2 Accuracy of Gears
-ISO TC60 SC 01 Nomeclature and worm gearing.
-ISO TC60 SC 01 WG 03 Gear Cutting Tools
-ISO TC60 SC 01 WG 04 Terminology and Notations
-ISO TC60 SC 01 WG 07 Worm Gears
-ISO TC60 SC 02 Gear Capacity Calculation
-ISO TC60 SC 02 WG 06 Gear Calculations
-ISO TC60 SC 02 WG 12 Load Carring Capacity Test of Oils
-ISO TC60 SC 02 WG 13 Bevel Gears
-ISO TC60 SC02 WG 14 Strenght and Qality of Materials
-ISO TC60 SC02 WG 15 Micropitting 8

9. Norme e Rapporti Tecnici attinenti Specifica e Verifica:
-ISO 1328-1-2 – ISO System of Accuracy
-ISO TR 10064- series – Code of Inspection Practice for Cylindrical Involute
Gears.
-ISO 17485 – ISO System of Accuracy for Bevel Gears.
-ISO 18653 – Evaluation of Instruments for Measurement of
Individual Gears.
-ISO 701 – International Gear Notation.
-ISO 1122-1 – Vocabulary of Gear Terms
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10. Parametri di Specifica e Verifica degli Ingranaggi
Dobbiamo notare che in questo campo la situazione è alquanto diversa rispetto
a quanto si ha con i parametri di Specifica e Verifica utilizzati nella Meccanica
Generale che fanno riferimento diretto alle Caratteristiche Geometriche
(Geometrical Features) presenti nei particolari disegnati e realizzati.
Con gli ingranaggi, infatti, i parametri di specifica sono basati su “Deviazioni”
da geometrie ideali rappresentative di superfici che devono “coniugare”
quando sono accoppiate ed in rotazione.
Dobbiamo da qui dedurre che le problematiche di Verifica dei Parametri
Specificati sono alquanto diverse rispetto a quelle riscontrate nella Metrologia
a Coordinate.
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11. Una breve analisi di queste problematiche si può affrontare partendo dalla
sequenza prevista nell’ISO GPS per una azione di Verifica per Conformità:
1) Partition: selezione dei parametri da verificare
2) Extraction: campionamento, in genere per tastatura, di una serie di
punti sulla superficie
3) Filtration: algoritmi di filtraggio
4) Association: il target del best-fit di “associazione” è in genere una
retta per le curve ed un reticolo piano per le superfici
5) Evaluation: in base alla “classe” specificata nel disegno si valuta
la conformità.
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12. Avendo a che fare con parametri di Specifica e Verifica basati su
Deviazioni,sorge il problema della Riferibilità della misura, che dovrà essere a
breve preso in considerazione seriamente,così pure si dovrà capire come
applicare le regole per il calcolo della Incertezza di Misura (GUM), partendo
da una deviazione.
Da questo escursus si nota che alle azioni 2) e 4) si frappone una “Black Box”
che è la Modalità o l’Algoritmo con cui si realizza l’elemento geometrico
Ideale di riferimento, da cui si ottengono le Deviazioni, su cui si basano i
parametri di Specifica.
Questo per i consolidati concetti della Metrologia a Coordinate tradizionale è
un grosso problema, che prima o poi dovremo affrontare.
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13. Trattandosi di deviazioni è anche importante notare che tutte le misure saranno del
tipo “Datum dependent” cioè fortemente condizionate dal sistema di riferimento
pezzo, che dovrà perfettamente coincidere con quello su cui poggia la caratteristica
geometrica ideale di riferimento.
Nella pratica l’elemento geometrico di riferimento può essere realizzato in vari
modi.
Le prime macchine utilizzavano dei cinematismi meccanici che muovevano il
sensore di misura sulla superfice del pezzo riproducendo il profilo geometrico
ideale.
Oggi questo viene fatto con Cinematismi di tipo Elettronico o con percorsi CNC.
Altri metodi possono utilizzare degli algoritmi matematici per ottenere le deviazioni
dalla formulazione matematica dell’ente geometrico da verificare.
Tuttavia queste metodologie a tutt’oggi non sono state Normate.
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14. Visualizzazione dei Parametri di Specifica
Nel caso degli ingranaggi cilindrici si producono dei grafici con i valori
numerici relativi ai parametri di specifica e la classe secondo le varie
normative che per lo più sono DIN, ISO, AGMA, e che con l’ultima
revisione della Norma di riferimento ISO 1328 sono state resi
compatibili fra di loro.
Qui brevemente presentiamo alcuni grafici relativi alle misure delle varie tipologie di
ingranaggi.
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16. - fhα / fHβ : profile and helix slope deviation
- ffα / ffβ : profile and helix form deviation
- Fα / Fβ : total profile and helix deviation
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17. Grafico con le misure del Passo di
dentatura, ottenuto con la
rotazione dell’Ingranaggio.
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18. Quindi ragionanando secondo la filosofia ISO GPS dobbiamo dire che:
I parametri di specifica di un ingranaggio cilindrico sostanzialmente si basano
sulle Deviazioni misurate rispetto ad un profilo di Evolvente e di una Elica,
teorici di riferimento, ottenuti con un non ben definito Operatore Metrologico.
Questa è la situazione in cui dovremo in un prossimo futuro inserire i concetti
GPS di Riferibilità ed Incertezza delle Misure.
Mostriamo brevemente altri grafici relativi a Viti e Corone, ingranaggi molto usati nelle
scatole di riduzione, e per i quali si deve in sede ISO sviluppare le Norme sulla
Specifica e Verifica, non è stato ancora fatto per mancanza di esperti.
In questa categoria esistono almeno 5 tipologie diverse che si distinguono per la forma
della superfice di contatto del dente.
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19. Vite a 4 principi Corona
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20. Ingranaggi conici
Questi ingranaggi vanno considerati come
coppie,e presentano varie tipologie, in base
al tipo di superfice di contatto adottata,che
può essere piana (Conici dritti) o avere varie
tipologie di forma (Spiroidali,Ipoidi), la cui
formulazione matematica può essere coperta
da brevetti.
La valutazione per conformità viene
effettuata con dei grafici che mostrano le
deviazioni dal teorico, con delle griglie piane.
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21. Con i SW di misura di ultima generazione è possibile dopo aver misurato la Corona ed il Pignone,
naturalmente essendo a conoscenza della matematica della superficie, simulare il contatto risultante,
anche in presenza di un carico simulato.
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23. Conclusioni
Da questo rapido excursus introduttivo, come Operatori nei settori Specifica e
Verifica, e convinti sostenitori del complesso di Norme collegate al sistema
ISO GPS, che riteniamo una buona soluzione per le problematiche di un
sistema produttivo globalizzato, possiamo concludere che il Tema Ingranaggi
sia un nuovo interessante argomento da introdurre e sviluppare nei settori
Informazione,Normazione e Formazione, in cui il CMM Club è da tempo
Impegnato.
Grazie per l’attenzione
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