Modellazione del processo di rettifica a secco per generazione di ingranaggi di impiego automobilistico

La seguente tesi presenta il lavoro svolto durante il dottorato, focalizzato sulla definizione di un modello per la simulazione e l’ottimizzazione del processo di rettifica a secco di ingranaggi per impiego automobilistico. L’obiettivo dello studio è quello di sviluppare una strategia di modellazione che consenta una simulazione del processo di rettifica. La simulazione dovrà essere impiegata in ambito industriale per ottimizzare i parametri di processo al fine di ottenere particolari di elevata qualità, privi di difetti geometrici e metallurgici. Gli elevati requisiti di accuratezza dovranno essere ottenuti assicurando volumi produttivi competitivi rispetto a quelli tipici dei processi lubrificati. Il problema è stato articolato su due livelli gerarchici. Un primo livello ha previsto lo studio e la modellazione delle interazioni tra un singolo grano abrasivo ed il materiale in lavorazione al fine di calcolare le forze di taglio e predire la quantità di energia termica sviluppata durante l’asportazione di materiale. In un secondo livello di modellazione si sono applicati i risultati conseguiti nella prima fase alla geometria complessa di un dente di ingranaggio ed alla cinematica del processo di generazione. In questa fase si sono calcolate le temperature raggiunte sul componente rettificato ed il gradiente termico generato durante il contatto mola-pezzo per determinare l’insorgenza di danneggiamenti termici del materiale. I due modelli, consentono di predire lo stress termico cui è soggetto l’ingranaggio durante la rettifica a secco consentendo un’ottimizzazione dei parametri di taglio al fine di ottenere la massima produttività. L’intero dottorato è stato condotto in collaborazione con Samputensili Machinetools ed ha visto la diretta applicazione industriale delle tematiche affrontate. Test sperimentali sono stati condotti nei laboratori del Georgia Tech di Atlanta, USA e del RWTH Aachen, Germania, per la validazione del modello microscopico mentre le prove di produzione e la validazione del modello macroscopico è stata effettuata presso Samputensili.