Zahnräder

Zahnräder sind das Standardelement in der Antriebstechnik. Zahnräder oder Stirnräder sind präzise gefertigte Komponenten. Auf einer Welle montiert oder auf einer Achse durch Kugellager befestigt werden Drehrichtungen, Kräfte und Momente übertragen. Der Grad der Genauigkeit bei der Herstellung von Zahnrädern entscheidet über Geräusch-, Verschleiß- und Vibrationsverhalten. Unterschiedliche Materialien, Varianten, Qualitäten und Fertigungsverfahren machen Zahnräder zur Sache von Spezialisten. Dies gilt sowohl für Standardzahnräder als auch für nach Zeichnung gefertigte individuelle Kundenlösungen.

Zahnräder – gefräst oder geschliffen

Unser Fertigungsprogramm umfasst Zahnräder für unterschiedliche Einsatzgebiete. Wir fertigen für Sie Zahnräder nach Ihren Anforderungen, entweder in gefräster oder in geschliffener Ausführung. So bieten wir Zahnräder in unterschiedlichen Modulen und verschiedenen Durchmessern: gefräst, schälwälzgefräst, gerad- oder schrägverzahnt, mit balligen Flanken oder geschliffen. Alle geschliffenen Zahnräder entsprechen der Verzahnungsqualität DIN 3962/67 4 bis 7. Sonderprofilformen können nach Ihren Vorgaben ebenfalls realisiert werden.

Stirnräder – gefräst

Flankengenauigkeiten in der Qualitätsstufe bis DIN 3962/67 - 7 werden im Hause WIAG Antriebstechnik auf den neuesten Maschinen produziert. Die große Fertigungstiefe und die Zusammenarbeit mit Partnern bei Prozessen wie Wärme- und Oberflächenbehandlungen, decken eine große Vielfalt an Zahnrädern und Stirnrädern ab. Die Schnittstelle zur Welle kann eine zylindrische Bohrung mit und ohne Passfedernut, eine Steckverzahnung, ein Vier- oder Sechskant oder ein Polygon oder ähnliches sein.

Wir verzahnen bis zu einem Modul 8 in dem Durchmesserbereich 15 bis 800 mm.

Stirnrad – gefräst
Stirnrad – gefräst
Stirnrad – gefräst

Stirnräder – geschliffen

In Industrien wie z.B. der Pumpenherstellung sind Anforderungen wie geräusch- und verschleißarmer Lauf und Fördermengen entscheidend. Die präzisen Geometrien der einzelnen Zähne sind extrem wichtig und lassen sich durch herkömmliches Abwälzfräsen nicht mehr herstellen. Diese Stirnräder werden im Hause WIAG Antriebstechnik vorgefräst, wärmebehandelt, verzahnungs- sowie rundgeschliffen. Flankengenauigkeiten bis zur Qualitätsstufe 4 sorgen dafür, dass die benötigten und erwarteten Parameter erreicht werden.

Wir schleifen Verzahnungen bis zu einem Modul 12 in dem Durchmesserbereich 35 bis 500 mm.

Geschliffenes Stirnrad
Geschliffenes Stirnrad
Geschliffenes Stirnrad

Kategorien Flankenqualitäten

Nach DIN 3961 gibt es 12 Verzahnungsqualitäten für Zahnräder, die mit unterschiedlichen Fertigungsmethoden erreicht werden können, wobei 1 die feinste und 12 die gröbste Verzahnungsqualität ist.

Fertigungsverfahren:

Qualität 1–6 gehont
Qualität 1–7 geschliffen
Qualität 5–7 geschabt, (kaltgewalzt)
Qualität 5–9 wälzgefräst, wälzgehobelt, wälzgestoßen
Qualität 7–12 formgefräst, formgestoßen, geräumt
Qualität 8–12 gestanzt, gepresst, gesintert, gespritzt

Kegelräder

In Getrieben sind Kegelräder den höchsten Belastungen und extremsten Bedingungen ausgesetzt. Während bei dem häufig eingesetzten Stirnzahnrad die Achsen parallel zueinander ausgerichtet sind, schneiden sich in einem Kegelradgetriebe die An- und Abtriebswelle winklig zueinander – oftmals beträgt der Achswinkel 90°. Die Berührung der Zahnflanken erfolgt linienförmig. Ein Kegelradgetriebe setzt sich aus zwei Komponenten zusammen: dem Kegelritzel und dem größeren Tellerrad. Der Antrieb erfolgt in der Regel über das Kegelritzel, wobei beide Drehrichtungen möglich sind. Qualität, Präzision und Lebensdauer stehen an oberster Stelle der Anforderungen an jedes Rad.

Kegelrad

Wir produzieren für Sie die passenden Kegelräder für die unterschiedlichsten Einsatzzwecke. Ob Einzelstücke, in Serie oder für den Sonderbedarf – wir fertigen nach kundenspezifischen Vorgaben.

Schneckenwellen und Schneckenräder

Schneckenwellen: gefräst
Müssen Kräfte auf quer zueinander angeordneten Wellen übertragen werden, so geht das in der Regel nur mit Schneckenrädern und Schneckenwellen. Die notwendige Spindelform stellt höchste Anforderungen an die Präzision bei der Fertigung von Antriebselementen.
Schneckenräder und Schneckenwellen bestehen aus einer „Schnecke“ mit Schraubenform, die sich durch Drehbewegung in ein greifendes Zahn- bzw. Schneckenrad dreht. Wir fertigen Schneckenwellen und Schneckenräder durch präzises Fräsen.

Schneckenräder und Schneckenwellen
Schneckenräder und Schneckenwellen

Hintergrundwissen: Zahnräder

Ein Zahnrad definiert sich als ein Maschinenelement in Form eines Rads, das gleichmäßig verteilte Zähne hat. Die Kombination aus mehreren Zahnrädern wird als Zahnradgetriebe bezeichnet. Diese Zahnräder drehen sich mit Wellen, auf denen sie befestigt sind oder auf Achsen, auf denen sie gelagert sind. Die Drehrichtung ändert sich bei zwei außen verzahnten Rädern; mit einem dritten Zahnrad dazwischen bleibt sie erhalten. Durch die unterschiedliche Größe der Zahnräder kann die Drehzahl bzw. das Drehmoment vergrößert oder verkleinert werden.

Häufigen Einsatz finden Stirnräder. Eine Scheibe wird in Zylinderform in vollem Umfang verzahnt. Durch die parallelen Achsen eines Stirnrades und seines Gegenrades entsteht ein Stirnradgetriebe.
Stirnräder

  • sind meistens gerade oder schräg verzahnt
  • können doppelschräg-verzahnt sein
  • können mit Zahnstangen kombiniert werden.

Das Schneckenrad in Verbindung mit einer Schnecke stellt eine weitere Zahnradart dar. Beide zusammen bilden ein sogenanntes Schneckenradgetriebe. Ein Schneckenrad findet Anwendung, wenn sich die Wellen nicht schneiden, aber kreuzen sollen. Damit die Zahnflanken des Schneckenrades die Zähne des Getriebes nicht nur an einem Punkt, sondern linienartig berühren, sind sie hohl. Die Schnecke sieht durch ihre schräge Verzahnung einem Gewinde ähnlich. Eine Windung einem Zahn entspricht.

Bei den Kegelrädern schneiden sich die Achsen meistens mit einem Schrägungswinkel von 90°. Ein Kegelstumpf mit einer verzahnten Mantelfläche bildet die Grundform eines Kegelrades. Bei einem Kegelradgetriebe fallen die Spitzen von zwei gepaarten Kegelrädern zusammen, da deren Achsen über einen gemeinsamen Schnittpunkt verfügen.

Es gibt es noch weitere Arten von Zahnrädern, wie beispielsweise Kettenräder, Ellipsenräder und Kammräder.

Die Evolventenverzahnung wird u.a.in der Fahrzeugtechnik und im Maschinenbau eingesetzt und stellt nicht zuletzt aufgrund der einfachen wie auch kostengünstigen Herstellbarkeit die häufigste Verzahnungsart dar. Ändert sich der Abstand zweier Zahnräder mit Evolventenverzahnung geringfügig, ändern sich nur die Radien der Wälzkreise, ihr Verhältnis aber nicht. Dies ist ein Grund dafür, dass diese Verzahnungsart vielfach zum Einsatz kommt.

Bei der Zykloidenverzahnung entsteht, im Vergleich zur Evolventenverzahnung, eine geringere Reibung beim Antrieb vom Langsamen ins Schnelle. Die Zähne mit schmalerem Fuß ermöglichen größere Übersetzungsverhältnisse auf kleinem Raum. Der Herstellungsprozess ist mit deutlichem Mehraufwand verbunden, da eine spezielle Konstruktion für die Zähne des Räderpaares erforderlich ist. Desweiteren ist aufgrund der Eingriffstiefe eine empirische Anpassung der Abstände notwendig.

Bei Stirnverzahnungen, der sogenannten Wildhaber-Novikov-Verzahnung, handelt es sich um eine Kreisbogenverzahnung. Halbkreisförmige Zähne greifen dabei in die in nach innen gewölbten Lücken ein. Der Zahnlückenradius ist in der Praxis tatsächlich größer; lediglich in der Theorie sieht er identisch aus.

Die Wildhaber-Novikov-Verzahnungen zeichnet sich im Vergleich zur Evolventenverzahnung durch eine 1,5 - 3-fach höhere Zahnflankenträgheit aus. Nachteilig sind u.a. die geringere Zahnfußtragfähigkeit, höhere Herstellungskosten sowie Empfindlichkeit bei Änderung der Achsenabstände.

Bei der Fertigung von Zahnrädern sind vier Arten möglich, die je nach Anforderung angewendet werden:

  1. Urformend
  2. Umformend
  3. spanend und
  4. das Freiformfräsen.

Bei stärker belasteten Zahnrädern, bei denen die Genauigkeit nicht die höchste Priorität hat, wird in der Regel Urformed als Fertigungsverfahren gewählt. Bei hoch belastbaren Zahnrädern werden hingegen spanende und umformende Verfahren gebraucht, um eine höhere Genauigkeit gewährleisten zu können. Bei spanenden Verfahren wird unterschieden zwischen CNC-Fräsen, Abwälzfräsen, Wälzstoßen und Zahnflanken- und Profilschleifen.

Nach DIN 3961 wird die Verzahnungsqualität in 12 Stufen mit unterschiedlichen Fertigungsmethoden unterteilt. Stufe 1 stellt die feinste Verzahnungsqualität dar, Stufe 12 die ungenaueste, also gröbste Qualität.

Werkstoffe

WIAG Antriebstechnik verarbeitet alle auf dem Markt zur Verfügung stehenden Werkstoffe, wie Stahl, Guss und Aluminiumwerkstoffe in verschiedenen Legierungszusammensetzungen, Hartgewebe,  Kunststoffe wie PA Gewebe mit und ohne Stahlkern. Auch bearbeiten wir rostfreie Werkstoffe wie z.B. 1.4305, 1.4301 u.v.m.
Eine globale Beschaffung von Schmiede- sowie Gussformteilen ist selbstverständlich ebenfalls möglich. In einem umfangreichen Rohmateriallager befinden sich die wichtigsten Materialien, um unsere Fertigung für mehrere Wochen mit Material zu versorgen. Regelmäßige und tägliche  Belieferungen an Rohmaterialien gewährleisten einen reibungslosen Fertigungsbetrieb.

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