Gli ingranaggi conici a spirale trasmettono potenza tra alberi che si intersecano ad angolo retto, e i loro denti curvi ingranano gradualmente, offrendo elevata capacità di carico, funzionamento regolare e basso rumore. Sono la scelta standard per differenziali, mandrini di macchine utensili, trasmissioni marine e riduttori pesanti. La loro produzione è un processo specialistico, perché la geometria del dente è tridimensionale e ogni ingranaggio deve funzionare come parte di una coppia abbinata.
Il processo inizia con il grezzo. I fucinati o le barre tagliate vengono torniti alle dimensioni richieste, inclusi i fori di montaggio e le facce di riferimento che determinano la posizione dell'ingranaggio nel carter. Poiché tutte le operazioni successive fanno riferimento a queste facce, le tolleranze del grezzo devono essere controllate dalla prima operazione, e il foro viene solitamente finito ad alta precisione prima della dentatura.
La dentatura è il cuore del processo. I denti conici a spirale vengono generati su macchine specializzate con processi a fresa frontale o a fresa-tornio frontale, in cui utensile e pezzo rotolano insieme creando il profilo curvo del dente. Le impostazioni della macchina definiscono angolo di pressione, angolo dell'elica, profondità del dente e bombatura, e i due membri di una coppia devono essere tagliati con impostazioni corrispondenti per ingranare correttamente.
Dopo la dentatura, gli ingranaggi vengono cementati, tipicamente per carbocementazione, per raggiungere una durezza del fianco di 58-62 HRC. L'indurimento modifica leggermente la geometria del dente, quindi gli ingranaggi di precisione vengono rettificati sui fianchi. La rettifica ripristina la precisione del profilo e del passo ed è essenziale per applicazioni ad alta velocità o alta coppia dove rumore e sollecitazione di contatto devono essere controllati.
La fase più distintiva è la prova di abbinamento. Pignone e corona vengono montati su una macchina di prova e girano insieme sotto carico leggero con composto di marcatura, per verificare il contatto, il gioco e il rumore di funzionamento. Il contatto viene regolato spostando la posizione del pignone o correggendo finemente la geometria del fianco, e gli ingranaggi finali vengono marcati come coppia abbinata per rimanere insieme in montaggio.
Per gli acquirenti, i punti pratici sono: richiedete il rapporto del contatto se l'applicazione è sensibile a rumore o carico, confermate se i denti vengono rettificati o lappati dopo l'indurimento, e chiarite che pignone e corona devono essere consegnati e marcati come coppia abbinata. Un fornitore con macchine di dentatura specializzate e prove interne può farvi risparmiare settimane di tentativi rispetto a un'officina generica.