Modellazione del comportamento vibrazionale di macchina di lappatura per il controllo del processo di produzione di sfere per cuscinetti

L’operazione di lappatura, nella produzione di sfere in acciaio per cuscinetti, è di fondamentale importanza in quanto ultimo passaggio prima del confezionamento e della vendita. Ciò comporta una particolare attenzione alla qualità ed alle tolleranze geometriche dei prodotti, che devono soddisfare specifiche sempre più stringenti. La lappatura delle sfere per cuscinetti avviene grazie all’azione di due dischi in bachelite, chiamati placca e mola, che riducono il diametro di pochi µm e levigano le sfere lenendo gli ultimi piccoli difetti superficiali. Durante questo processo possono verificarsi alcuni fenomeni indesiderati; è necessario un processo di monitoraggio, per evitare difetti come variazioni di diametro e varianze della geometria. Infatti, le vibrazioni delle macchine, nella lavorazione per abrasione, possono influenzare negativamente il processo, portando, oltre che a una riduzione della vita della macchina e a un’usura precoce degli utensili, anche a una scarsa precisione delle parti lavorate. Al giorno d'oggi questo monitoraggio del processo si basa sull'esperienza dell'operatore e sul controllo periodico dei campioni di prodotto raccolti durante la lappatura. Scopo della ricerca è correlare il comportamento vibrazionale della lappatrice con la qualità in uscita delle sfere portanti prodotte e ottenere un controllo di processo automatico o semiautomatico basato sull'analisi dei dati di processo. Nella prima parte di questa tesi si è realizzato un modello dinamico multibody della lappatrice al fine di simularne il comportamento vibrazionale. Il modello realizzato è uno strumento utile per simulare l’influenza della variazione dei parametri di processo sul comportamento vibrazionale della macchina. In tal modo si avrà una linea guida su come variare i parametri di processo reali per ottenere benefici in termini di qualità delle sfere prodotte e di produttività. In seguito, si sono misurate sperimentalmente le vibrazioni, attraverso l’utilizzo di accelerometri applicati sui cuscinetti del motore e del mandrino della macchina, e si sono confrontati i dati acquisiti sul campo con i risultati del modello teorico, al fine di validare quest’ultimo. Infine, vengono eseguite alcune prove sperimentali su una lappatrice posizionando sulla macchina accelerometri con lo scopo di indagare il comportamento vibrazionale della macchina e correlare alcuni parametri alla variazione della qualità del prodotto. Il successo di questo studio permette di immaginare la possibilità di estendere queste attività ad altri controlli di processo e di estendere le possibilità su questa applicazione.