Verzahnungsarten: Robust, zuverlässig und langlebig

Dieses Verfahren eignet sich besonders für die variantenreiche Kleinserienfertigung und zählt zu den Universalverfahren. Schon bei der Auslegung können viele Parameter wie der Modul, der Spiralwinkel und die Tragbildgestaltung konstruktiv beeinflusst werden. Der Name dieser Verzahnungsvariante basiert auf dem erzeugten Zahnlängsverlauf in Form einer verlängerten Epizykloide.

Die Verzahnung wird kontinuierlich gewälzt und hat über die gesamte Zahnbreite eine konstante Zahnhöhe. Der Messerkopf ist zweiteilig ausgeführt und wird über eine spezielle Kupplung angetrieben, so dass der Außenmesserkopf zum Innenmesserkopf exzentrisch einstellbar ist. Durch diese variable Einstellbarkeit kann die Kontaktzone, bzw. das Tragbild in der Länge gestaltet werden. Die Endbearbeitung nach dem Härten erfolgt durch Läppen, Hartschälen mit CBN-Schneiden (HPG-S) oder einem Schleifprozess (Semi-Completing).

Diese Verzahnungsart wird mit einem kegelförmigen Werkzeug erzeugt, welches durch die markante Formgebung in der Umgangssprache gerne als Tannenbaumfräser bezeichnet wird. Das Fräsverfahren ist kontinuierlich und als Besonderheit ist bei dieser Kegelradverzahnung die Zahnlängsform als Evolvente ausgebildet. Die Zahnhöhe, sowie die Zahndicke, ist über den kompletten Zahn konstant. Eine Nachbearbeitung nach dem Härten ist nur durch Läppen möglich, so dass auf eine verzugsarme Wärmebehandlung viel Wert gelegt werden muss.

Wir fertigen die Palloid-Verzahnung auf einer hochwertigen CNC-Maschine, der letzten Generation von Klingelnberg. Viele unserer Kunden setzen diese sehr belastbare Verzahnung im Bereich des Rennsports ein. Die Palloid-Verzahnung ist durch eine konstante Zahndicke, guter Fußausrundung und die besondere Zahnlängsform sehr unempfindlich gegen Verlagerungen unter Last und wurde früher bei vielen leistungs- und drehmomentstarken Sportfahrzeugen als Standard eingesetzt.

Mit dem HPG-S-Verfahren können Verzahnungen, die im Zyklo-Palloid-Verfahren mit Aufmaß vorverzahnt wurden, nach dem Härten nachbearbeitet werden. Die Verzahnung wird hierbei mit speziellen CBN-Messern wälzgeschält. Der Vorteil dieses Verfahrens besteht in der Vor- und Nachbearbeitung auf einer Maschine. Die erzielbaren Qualitäten kommen dem Schleifen sehr nahe. Durch die hohen Kräfte beim Verzahnen sind aber bezüglich der Wiederholgenauigkeit, wie z. B. dem Einbaumaß einige Einschränkungen zu beachten und die Prozessführung ist durch einen unkalkulierbaren Verschleiß der empfindlichen Werkzeugschneiden sehr aufwendig.

Einige Korrekturen lassen sich im Gegensatz zu den Schleifprozessen nur mit Sondermessern durchführen. Wir nutzen dieses Verfahren für Kunden, die aufgrund langjähriger zertifizierter Prozesse keine Schleifbearbeitung zulassen. Durch die steigenden Anforderungen an die Genauigkeit ist diese Verzahnung stark rückläufig. Eine Schleifauslegung ist grundsätzlich immer möglich. Gerne bieten wir Ihnen diese Auslegung an.

Unsere Kegelradsätze können auch mit einem Achsversatz gefertigt werden. Auch die Herstellung von Einzelstücken ist auf unseren modernen Maschinen problemlos zu realisieren. Dabei ist die erzielbare Genauigkeit mit anderen Radsätzen identisch. Viele Eigenschaften, wie z. B. hohe Übersetzungen in einer Stufe oder besondere Einbauverhältnisse bei Fahrzeugen, werden hierdurch erst ermöglicht.

Durch den Versatz der Achse vom Ritzel, kann der Ritzelkopf größer ausgeführt werden, so dass sich die Tragfähigkeit der Verzahnung steigern lässt. In der Praxis ist aber zu beachten, dass die einzelnen Parameter bei der Auslegung sehr genau geprüft werden müssen, damit das gesamte System, hinsichtlich Wirkungsgrad, Leistungssteigerung und Laufruhe, ausgewogen bleibt. Bei der Auslegung unterstützen und beraten wir Sie gerne.

In vielen Fällen kann eine Geradverzahnung durch eine Zerol-Verzahnung ersetzt werden. Diese Prüfung empfiehlt sich grundsätzlich bei größeren Stückzahlen. Im Gegensatz zu den gehobelten Radsätzen, die nach dem Härten geläppt werden, ist hier eine Bearbeitung durch Schleifen möglich.

Bei einer Zerol-Verzahnung haben das Tellerrad und das Ritzel einen mittleren Spiralwinkel von 0° bis 10°. Diese Verzahnungs-auslegung wird gerne verwendet, wenn ein geradverzahnter Radsatz ersetzt werden muss, ohne das die Lagerung neu berechnet bzw. geändert werden soll. Bogenverzahnte Radsätze können geschliffen werden und ermöglichen daher höhere Qualitätsstufen.

Geradverzahnungen werden bedingt durch die fehlende axiale Kraftkomponente im Betrieb häufig in Planetengetrieben oder Antriebsformen eingesetzt, bei denen auf eine besondere verstärkte Axiallagerung verzichtet werden soll. Eine Sondersituation bildet das Zahnwellenprofil, welches als reine Mitnahmeverzahnung genutzt wird. Das übertragbare Drehmoment von geradverzahnten Stirnrädern ist in der Regel etwas niedriger, als bei einer schrägverzahnten Ausführung, da der Anteil der Zähne, die sich zeitgleich im Eingriff befinden, geringer ist.

Schrägverzahnte Stirnräder werden mit Ausnahmen von wenigen Sonderfällen immer als Laufverzahnung ausgelegt. Die Größe des Schrägungswinkels ist von zahlreichen Einflussfaktoren abhängig und die Axialkraftkomponente muss bei der Gestaltung der Lagerung berücksichtigt werden. Entsprechend der Auslegung können sich mehrere Zähne zeitgleich im Eingriff befinden, im Gegensatz zu der Geradverzahnung, wodurch das übertragbare Drehmoment gesteigert werden kann.

Flankenmodifikationen sind sowohl hinsichtlich der Zahnbreite, als auch der Zahnhöhe auslegbar. Teilweise können diese im Produktionsprozess von der Werkzeugmaschine abhängig sein. Die Auslegung einer separaten Flankentopographie von Lastflanke und Schubflanke ist möglich.

Bei der Doppelschrägverzahnung ist die Verzahnung symmetrisch angeordnet. Der Schrägungswinkel wird häufig in einem Bereich von 20° bis 30° ausgeführt. Durch die Zahnanordnung werden die Axialkräfte in der Lagerung nahezu neutralisiert. Diese Verzahnungsform wird vorwiegend in schnelllaufenden Turbogetrieben eingesetzt.

Die Flankenlinien treffen sich im so genannten Apex-Punkt. Durch Messungen direkt auf der Schleifmaschine können wir die Modifikationen zielgerecht fertigen und die Lage des APEX- Punktes sehr genau bestimmen. Für die Bearbeitung ist bei der Auslegung in jedem Fall ein Auslauf für das Werkzeug zu berücksichtigen.

Diese Stirnradvariante, häufig auch als Konusrad bezeichnet, dient zur Einstellung des Zahnspiels in Getrieben. Bei der Herstellung wird die Profilverschiebung kontinuierlich über die Zahnbreite verändert. Es lassen sich konstruktiv auch kleine Winkel in einem Bereich von ca. 12° zwischen der Eingangs- und Abtriebswelle realisieren.

Innenverzahnungen bieten wir als Laufverzahnungen und als Steckverzahnungen nach DIN 5480, DIN 5481 und DIN 5482 an. Zugeschnitten auf Ihren Anwendungsfall stehen uns hierfür vom Räumen, Wälzstoßen bis hin zum Drahterodieren und dem Profilschleifen verschiedene Bearbeitungsverfahren zur Verfügung

Ein Präzisions-Zahnrad funktioniert nur in Kombination mit einer Welle- Nabenverbindung, die dieser Genauigkeitsanforderung entspricht. Häufig wird dieser Gesichtspunkt in der Praxis vernachlässigt. Wir stimmen die Produktionsschritte für Sie präzise aufeinander ab, so dass die Komponenten exakt auf Ihren Anwendungsfall zugeschnitten sind. Reduziertes Spiel, erhöhte Rundlaufgenauigkeit, ein leichter Schiebesitz oder besondere Bezüge zu aufgepassten Bauteilen sind für uns das Tagesgeschäft.

Die Schneckengetriebe kommen vorwiegend bei großen Übersetzungen, niedrigen Drehzahlen und hohen Drehmomenten zum Einsatz. Der Gleitanteil ist bei dieser Verzahnungsform sehr hoch.

Schon bei der Auslegung sind spezielle Eigenschaften wie z. B. der Wirkungsgrad oder eine eventuelle Selbsthemmung zu berücksichtigen um die Vorteile dieser Verzahnungsform nutzen zu können. Die Materialien von Schnecke und Schneckenrad müssen sauber aufeinander abgestimmt werden. Neben den Schneckenradsätzen für unsere Getriebepalette fertigen wir auch Werkstücke nach Kundenspezifikation. Gerne legen wir auch die Konstruktionsparameter für Sie aus.

Eine Zahnstange ist ein wichtiges Maschinenelement, wenn rotierende in lineare Bewegungen umgewandelt werden und umgekehrt. Zahnstangen sind grundlegend Stirnräder mit Evolventenverzahnungen, die aber einen unendlich großen Grundkreis haben. Deshalb wird aus der Evolvente bei Zahnstangen ein trapezförmiges Profil. Dieses Profil wird auch als Bezugsprofil für Stirnräder genutzt. Wir fertigen Zahnstangen in gefräster und flankengeschliffener Ausführung ganz nach Ihren Wünschen.

Die dargestellten Ellipsen- oder Unrundräder haben neben ihrer unrunden Verzahnung auf einem elliptischen Teilkreisdurchmesser, zusätzlich eine exzentrisch liegende Bohrung. Lässt man die beiden Räder gegeneinander abrollen, ist dies ein ungewohnter, amüsanter Anblick. Hier läuft es ausnahmsweise einmal "unrund".

Mit unseren hoch präzisen Schleifmaschinen können wir neben dem Schleifen von Passsitzen und Bohrungen auch Polygonprofile, sowie diverse andere, individuelle Formen fertigen.

Auch schrägverzahnte Zahnnabenverbindungen oder Zyklopalloid-Verzahnungssegmente aus Edelstahl, mit sehr hohen Übersetzungen, sind für uns kein Problem. Sprechen Sie uns an, wir finden auch für Ihre Anwendung die passende Lösung.

Gerne erarbeiten wir mit Ihnen, die auf Sie zugeschnittene Lösung. Dabei lassen wir uns beim Handling von individuellen Bauteilen und Verzahnungen immer wieder neue Vorrichtungsvarianten einfallen.

Seit 2008 haben wir die Möglichkeit Spiralkegelräder auf modernsten Maschinen der G-Reihe von Klingelnberg durch Schleifen zu bearbeiten. Mit diesen Maschinen lassen sich über die vielen Freiheitsgrade der CNC-gesteuerten Achsen unterschiedliche Kegelrad-Verzahnungsarten fertigen. Dies geschieht herstellerunabhängig und für besondere Anwendungen kann die Vorverzahnung durch ein Tiefschleifen aus dem vollen Material erfolgen.

Die Zahnlängsform ist bei allen Schleifverfahren bogenförmig, da es sich immer um Teilverfahren handelt. Durch die steigenden Anforderungen nach einer Übertragung ohne Drehwinkelfehler und einer geräuscharmen Auslegung, wird bei TANDLER ein Anteil von über 90 % aller Radsätze durch Schleifen bearbeitet.

Diese Schleifbearbeitung ist auf Verzahnungen abgestimmt, die im Zyklo-Palloid-Verfahren vorbearbeitet wurden. Wie aus dem Namen hervorgeht, wird jede Flanke in einem getrennten Arbeitsgang separat im Teilwälz-Verfahren bearbeitet.

Während die parallele Zahnhöhe erhalten bleibt, wird die Zahnlängsform der verlängerten Epizykloide in einen Kreisbogen gewandelt. Einhergehend mit der separaten Bearbeitung jeder Flanke sind viele topographische Modifikationen möglich. Im Fertigungsprozess ist diese Verzahnung gut zu korrigieren und es lassen sich bei extrem guter Reproduzierbarkeit sehr gute Qualitäten erzielen.

Das Wälzschleifen ist ein hochproduktives Verfahren. Der Schleifkörper ist in Form einer Schleifschnecke gestaltet und das abgerichtete Profil in der Scheibe ist geradflankig. Die Zahnflankenform entsteht durch einen kontinuierlichen Wälzvorgang. Innerhalb eines Modulbereiches können mit einer Schleifscheibe theoretisch fast alle Zähnezahlen nur durch Maschineneinstellungen erzeugt werden. Bei Profilmodifikationen ist in vielen Fällen ein besonderes diamantbesetztes Abrichtwerkzeug erforderlich. Für kleinere Serien kann dies durch einen zeilenförmigen Abrichtprozess mit einer Sonderrolle erfolgen.

Beim Profilschleifen wird jede Zahnlücke einzeln bearbeitet. Im Gegensatz zum Wälzschleifen handelt es sich um einen diskontinuierlichen Prozess. Da sich die Zahnform auch in Abhängigkeit von der Zähnezahl ändert, ist es erforderlich die Schleifscheibe für jede Verzahnung mit einer Diamantrolle neu abzurichten. Das hochpräzise CNC-gesteuerte Abrichten der Schleifscheibe ermöglicht hierbei, bezogen auf die Zahnhöhe, viele Profilmodifikationen. Bei einigen Korrekturen ist das zeitgleiche Bearbeiten beider Flanken in einem Zweiflankenschliff nicht möglich, da diese über eine synchrone Kombination vieler Achsbewegungen erzeugt werden. In diesem Fall werden beide Flanken einer Zahnlücke in einem Einflankenschliff separat geschliffen.

Als Besonderheit bieten wir Ihnen die Bearbeitung von Werkstücken mit einer Länge von 2000 mm an. Hierbei ist das Schleifen der Verzahnung über den kompletten Bereich möglich. Die abrichtbaren Schleifkörper können einen Durchmesser bis zu 40 mm aufweisen. Gerne können Sie uns auch Ihre Profildaten im DXF-Format zur Verfügung stellen.

Für besondere Genauigkeitsansprüche schleifen wir Innenverzahnungen auf unserer Profilschleifmaschine mit einem Vorsatzkopf. Hierbei verwenden wir abrichtbare Schleifscheiben und können daher relativ kurzfristig auf besondere Wünsche reagieren. Eine integrierte Messeinrichtung an der Maschine stellt sicher, dass die Verzahnung prozesssicher eingemittet und zwischengeprüft wird. Durch die oft begrenzten Bauraumverhältnisse sind teilweise fertigungsbedingte Einschränkungen zu beachten. Dies gilt insbesondere für Schrägverzahnungen und Ausläufe. Gerne beraten wir Sie diesbezüglich bereits in der konstruktiven Phase.

Zur Bestimmung der Materialzusammensetzung, z. B. bei Musterteilen, nutzen wir die Spektralanalyse. So können wir schnell und sicher die chemischen Zusammensetzungen der Metalle bestimmen und erstellen auf Wunsch einen entsprechenden Prüfbericht

Die Härteprüfung ist eines der wichtigsten Elemente der Qualitätssicherung. Mit ihr können Materialeigenschaften, wie Festigkeit, Zähigkeit und Verschleißfestigkeit beurteilt werden. Wir können sowohl in Brinell, in Rockwell und Vickers die Härte prüfen.

Die industrielle Fertigungsmesstechnik verlangt nach schneller, einfacher und dennoch hochpräziser Vermessung von Werkstücken. Ein wesentlicher Punkt ist dabei die Oberflächenrauheit von geschliffenen Oberflächen. Zur Bestimmung von Anlageflächen und Passsitzen nutzen wir unser mobiles Oberflächenrauheitsmessgerät von Mitutoyo. Bei Verzahnungen haben wir die Möglichkeit auf unseren Präzisionsmesszentren zurück zu greifen. Mithilfe dieser Verzahnungsmessmaschinen kann im Fertigungsprozess die Rauheit der Verzahnung gemessen werden.

Unsere für Serien und zur Endkontrolle geeignete hoch genaue und stetig kalibrierte 3D-Koordinatenmessmaschine Wenzel LH65 kann unterschiedlichste Bauteile in den Achsgrößen x = 650 mm, y = 1000 mm, z = 500 mm messen. Im klimatisierten Messraum kann die Maschine im 1/1000 Bereich angewendet werden.

Die Arm-basierte mobile Mess-Lösung Faro PowerGage bietet die Möglichkeit, Koordinatenpunkte im Raum zu erfassen, zum Beispiel für theoretische Maße, wie Winkelmaße an Kegelrädern und vielen weiteren, diversen Bauteilen. Der Faro-Arm ist durch seine einfache Handhabung und schnellen Bedienbarkeit optimal zur Kontrolle des laufenden Fertigungsprozesses zu verwenden.

Durch die hohen Genauigkeitsanforderungen, und ständig steigender Komplexität unserer Bauteile, sind die besten verfügbaren Messtechniken und ein optimiertes Maschinen- und Softwarekonzept unbedingt notwendig. Unsere Klingelnberg Präzisionsmesszentren der P-Serie decken heute einen Großteil der Messungen ab und sind auch Bestandteile unseres ClosedLoop Fertigungsverfahrens. Diese Messzentren können bis zu sechs verschiedene konventionelle Messgeräte ersetzen, die vollautomatisch und oft in nur einer Aufspannung durchgeführt werden.

Unter anderem übernehmen die Maschinen Messungen, wie z. B. allgemeine Koordinatenmessung, Form- und Lagemessung, Rauheitsmessung und Konturmessung. Mit unseren Messzentren wird die Verzahnungsgeometrie gegen die errechneten Soll-Daten gemessen. Dabei können wir einen Außendurchmesser von bis zu Ø 1.000 mm abdecken. Bei einem Soll-/ Ist- Abgleich überprüfen wir den Ist-Zustand, z. B. der Topographie, des Rundlaufs, der Geometrie und der Qualität zu den Soll-Daten. So können wir während des laufenden Fertigungsprozesses schnelle Korrekturen vornehmen.

Bei uns besteht auch die Möglichkeit Ihre Musterteile oder vorhandene, unbekannte Verzahnungen zu ermitteln, sodass wir anhand eines Musterzahnrades ein neues Bauteil herstellen können. Hierbei muss die Verzahnung aber noch vorhanden sein. Gerne erstellen wir Ihnen auch ein kostenpflichtiges Zahnflankenmessprotokoll für Ihre Bauteile.

Das Wälzverhalten eines Kegelradsatzes sagt viel über die Qualität der Verzahnung aus. Die konventionelle Einflankenwälzprüfung, die nach DIN 3960 bei niedrigen Drehzahlen und geringer Last durchgeführt wird, eignet sich sehr gut zur Beurteilung der Fertigungsqualität. Die Prüfung findet unter vorgegebenem Einbaumaß, Zahnspiel und Achswinkel nach den Normen DIN 3965, ISO 1328 und AGMA 17485 statt. Der Prüfaufbau erfolgt nach den gleichen Vorgaben, wie auch später im Einbauzustand, und sorgt somit für eine sorgenfreiere Verwendung.

Auf Wunsch erstellen wir Ihnen gerne ein kostenpflichtiges Protokoll der Einflankenwälzprüfung auf dem Sie alle Daten ihres Radsatzes erkennen können.

Als Wuchten bezeichnen wir das Verringern einer Unwucht in unseren Zahnrädern. Da fast alle rotierenden Körper eine Unwucht haben, die zu Vibrationen, Geräuschen oder erhöhtem Verschleiß führen kann, ist ein Ausgleich der hoch beanspruchten Bauteile durch individuelle Massenverteilung notwendig.

Um zusätzlich noch geringe Lieferzeiten zu ermöglichen, haben wir eine Schenck TypVE3/cab920 in unserem Haus. Hiermit können wir Werkstücke im statischen, sowie im dynamischen Bereich, in einem Durchmesser von Ø 600 mm und einer Aufbauhöhe von 320 mm wuchten.

Ein weiteres wichtiges Werkzeug der Qualitätssicherung ist die Magnetpulverprüfung. Bei diesem Verfahren der zerstörungsfreien Oberflächenrissprüfung werden die Fehler in Form von Rissen nahe und an Oberflächen von ferromagnetischen Werkstoffen erkannt. Dabei kommen die Gesetze des Magnetismus zum Einsatz. Die Fehler im vormagnetisierten Werkstoff erzeugen geringe Streufelder an der Oberfläche, an diesen Streufeldern sammelt sich das Magnetpulver. Für eine bessere Auswertung der Risse hat unser Prüfmittel fluoreszierende Eigenschaften, die wir unter ultraviolettes Licht sichtbar machen.

Die Barkhausenrauschen Analyse beruht auf der magnetoelastischen oder mikromagnetischen Methode. Die Methode ist ein induktives Messen eines rauschartigen Signals, welches bei Magnetisierung eines gehärteten Bauteils erzeugt wird. Sie gehört zu den zerstörungsfreien Methoden zur Prüfung von Schleifbrand und Wärmebehandlungsfehlern. Unsere Messungen führen wir mit der Stresstech Roll-Scan 300 durch und konnten mit diesem Gerät nicht nur unsere Qualitätskontrolle bereichern, sondern auch unseren Schleifprozess optimieren.