Was ist Zahnradfräsen?
Das Zahnradfräsen ist ein generatives Zahnradfräsverfahren, das in der modernen Zahnradfertigung häufig zur Herstellung von Innenzahnrädern, Zahnkränzen und komplexen Zahnradgeometrien eingesetzt wird. Da sich Getriebesysteme immer weiter in Richtung kompakterer Layouts und anwendungsspezifischer Konstruktionen entwickeln, gewinnen Fertigungsverfahren, die eine präzise Zahnformgebung und einen flexiblen Werkzeugzugang ermöglichen, zunehmend an Bedeutung. Aufgrund seiner synchronisierten Schneidbewegung und seiner Anpassungsfähigkeit an beengte Platzverhältnisse wird das Zahnradfräsen häufig mit gerollten Ringschmiedeteilen kombiniert, um präzise Zahnprofile und stabile Maßhaltigkeit zu erzielen. Dieser Artikel bietet einen praktischen Überblick über das Zahnradfräsverfahren, erklärt dessen Funktionsweise und beleuchtet seine Rolle bei der Herstellung von Innenzahnrädern und großen Zahnkränzen.
Was ist Zahnradfräsen?
Zahnradfräsen ist ein Verfahren zum Schneiden von Zahnrädern, bei dem ein hin- und herbewegendes Schneidwerkzeug, ein sogenannter Zahnradfräser, schrittweise Zahnräder auf einem rotierenden Werkstück erzeugt. Der Fräser und der Zahnradrohling bewegen sich synchron, sodass das Zahnprofil durch relative Bewegung und nicht durch eine feste Werkzeugform geformt wird.
Dieses Erzeugungsprinzip ermöglicht eine genaue Zahngeometrie über einen großen Bereich von Zahnradgrößen und -konfigurationen. Das Zahnradfräsen wird häufig bei Innenzahnrädern, Außenverzahnungen mit begrenztem Spiel und Zahnkränzen angewendet, bei denen andere Fräsverfahren aufgrund der Geometrie eingeschränkt sein können.
So funktioniert der Zahnradformungsprozess
Der Zahnradformungsprozess basiert auf der synchronisierten Drehung zwischen Fräser und Werkstück. Während der Fräser einen kontrollierten vertikalen Schnitt ausführt, dreht sich der Zahnradrohling koordiniert, sodass jeder Zahnabstand gleichmäßig um den Zahnradumfang herum erzeugt wird.
Während der Bearbeitung werden Parameter wie Hublänge, Schnittgeschwindigkeit und Vorschubgeschwindigkeit entsprechend dem Zahnradmaterial, dem Modul und der Zahnprofilkonstruktion ausgewählt. Durch aufeinanderfolgende Schnittbewegungen entwickelt der Prozess die vollständige Zahntiefe und das Profil auf stabile und kontrollierte Weise und sorgt so für eine gleichbleibende Geometrie und zuverlässige Maßergebnisse.
Vorteile
Das Zahnradfräsen bietet große Vorteile für Anwendungen mit Innenzahnrädern, Zahnkränzen und kompakten Getriebebaugruppen. Durch seine hin- und hergehende Schneidbewegung ermöglicht das Verfahren eine präzise Zahnherstellung auf engstem Raum unter kontrollierten Schneidbedingungen. Darüber hinaus unterstützt das Zahnradfräsen eine Vielzahl von Zahnradmodulen und Zahnprofilen und eignet sich daher für kundenspezifische Konstruktionen und die Produktion kleiner bis mittlerer Stückzahlen. In Verbindung mit gerollten Ringschmiedeteilen trägt das Verfahren zu einer präzisen Innenzahngeometrie und einer stabilen Maßhaltigkeit bei und sorgt so für eine gleichbleibende Leistung in Lasttrag- und Getriebesystemen.
Innenverzahnung und Herstellung von Zahnkränzen
Eine der wichtigsten Anwendungen der Verzahnung ist die Herstellung von Innenverzahnungen. Die hin- und hergehende Schneidbewegung ermöglicht einen effektiven Zugang zu den inneren Zahnräumen, wodurch sich das Verfahren gut für Innenzahnkränze und Planetengetriebe eignet.
Bei großen Zahnkränzen wird das Zahnradfräsen in der Regel nach der Herstellung nahtloser Walzringe durchgeführt. Der Walzring bietet eine verfeinerte Materialstruktur, während das Fräsen eine präzise Innenverzahnung ermöglicht. Bei bestimmten Anwendungen können nach dem Fräsen und der Wärmebehandlung zusätzliche Oberflächenbehandlungen durchgeführt werden, um bestimmte Betriebsbedingungen zu unterstützen und so die Gesamtleistung zu optimieren.
Verzahnung vs. Wälzfräsen
Sowohl beim Zahnradfräsen als auch beim Zahnradwalzfräsen Bei der Herstellung von Zahnrädern erfüllen sie unterschiedliche strukturelle Anforderungen. Das Wälzfräsen wird häufig bei Innenzahnrädern und Zahnkränzen angewendet, während das Wälzfräsen aufgrund seiner kontinuierlichen Schneidleistung vor allem bei Außenzahnrädern zum Einsatz kommt.
Die folgende Tabelle fasst die wichtigsten Unterschiede zwischen Wälzfräsen und Wälzfräsen anhand der Prozessmerkmale und typischen Anwendungen zusammen.
Vergleichsaspekt | Verzahnung | Wälzfräsen |
Schneidbewegung | Hin- und hergehende Schneidbewegung mit synchronisierter Drehung | Kontinuierliche rotierende Schneidbewegung |
Typische Getriebetypen | Innenverzahnte Zahnräder, Zahnkränze und Zahnräder mit eingeschränktem Werkzeugzugang | Außenverzahnte Stirnräder und Schrägverzahnungen |
Werkzeugzugänglichkeit | Geeignet für beengte Platzverhältnisse und Innenverzahnungen | Geeignet für offene Außenverzahnungen |
Produktionsmerkmale | Unterstützt flexible Designs und kundenspezifische Spezifikationen. | Unterstützt eine effiziente und konsistente Produktion von Außenverzahnungen. |
Integration mit Schmiedeteilen | Wird häufig mit gewalzten Ringschmiedeteilen für Innenverzahnungsringe kombiniert. | Wird häufig nach geschmiedeten Zahnradrohlingen für Außenverzahnungen angewendet. |
Typische Anwendungen | Planetengetriebe, Innenzahnkränze, Kompaktgetriebe | Automobilgetriebe, Industrieantriebe, Kraftübertragungssysteme |
Typische Anwendungen
Das Zahnradfräsen wird häufig in Branchen eingesetzt, die kompakte Getriebeanordnungen und präzise Bewegungssteuerung erfordern, darunter:
- Innenzahnkränze für Planetengetriebe
- Große Zahnkränze in Kombination mit gerollten Ringformteilen
- Getriebesysteme für Bau- und Bergbaumaschinen
- Industriemaschinen mit platzbeschränkten Getriebekonstruktionen
Wann sollten Zahnradbearbeitungsdienstleistungen in Anspruch genommen werden?
Aus Beschaffungssicht ist die Auslagerung von Zahnradbearbeitungsdienstleistungen oft eine praktische Wahl, wenn eine oder mehrere der folgenden Bedingungen zutreffen:
- Internal gears or ring gears are required, especially where tool access is limited
- Spezielle Zahnradspezifikationen, wie z. B. nicht standardmäßige Module, Zahnzahlen oder kompakte Baugruppen.
- Geringe bis mittlere Produktionsmengen oder projektbasierte Fertigungsprogramme
- Integrierte Prozesskoordination, einschließlich Walzringschmieden, CNC-Bearbeitung, Wärmebehandlung und Inspektion
- Frühzeitige technische Zusammenarbeit, bei der die technische Überprüfung die Herstellbarkeit und Kostenanpassung unterstützt.
In diesen Fällen helfen spezialisierte Verzahnungsdienstleistungen dabei, Beschaffungsentscheidungen zu optimieren und eine koordinierte Produktionsplanung zu unterstützen.
Schlussfolgerung
Das Zahnradfräsen wird häufig für die Herstellung von Innenzahnrädern und komplexen Zahnkranzstrukturen eingesetzt. In Verbindung mit gerollten Ringformteilen unterstützt dieses Verfahren eine präzise Zahnform und eine gleichbleibende Leistung in industriellen Anwendungen.
Für Projekte mit Innenzahnkränzen oder großen Zahnkränzen steht Ihnen unser Ingenieurteam für technische Beratungen und vorläufige Bewertungen auf der Grundlage Ihrer Zeichnungen oder Anforderungen zur Verfügung.
