Die Anfertigung von Bauteilen nach Muster gehört zum täglichen Brot jeder Zerspanungswerkstatt. Während das Nachdrehen einer gewöhnlichen Welle oder Buchse kein Problem darstellt, kann das Entschlüsseln der Geometrie einer verschlissenen oder beschädigten Schnecke aus einem Getriebe zu einem technologischen Albtraum werden.
Der entscheidende Parameter, den wir identifizieren müssen, ist der Modul (m). Von ihm hängen das gesamte Zahnprofil sowie das korrekte Ineinandergreifen mit dem technologisch gepaarten Schneckenrad ab.
Wie geht man an das Thema heran, wenn keine technische Zeichnung vorliegt? Hier sind zwei Methoden – von der schnellen Überprüfung mit dem Messschieber bis hin zu einem kompromisslos präzisen CNC-Trick auf der Drehmaschine, mit dem sich der Axialmodul fehlerfrei vom Normalmodul unterscheiden lässt.
Methode 1: Die schnelle Werkstattmessung (Messschieber)
Die einfachste Methode für eine erste Schätzung ist das Messen der Steigung der Schraubenlinie (Ph) oder der Axialteilung (Px) mit einem Messschieber.
Anstatt den Abstand zwischen zwei benachbarten Zähnen zu messen (was bei einem verschlissenen Bauteil zu enormen Messfehlern führt), misst man den Abstand am besten über mehrere Gänge hinweg. Wählen Sie dazu die Abschnitte der Schnecke aus, die sich im technisch besten Zustand befinden.
Die goldene Messregel: Die Messschenkel des Messschiebers müssen an beiden Punkten auf derselben Seite des Zahnprofils angelegt werden (z. B. von der linken Flanke des Startgangs bis zur linken Flanke des Endgangs).
Nachdem wir den Abstand (L) und die Anzahl der gemessenen Teilungen (N) ermittelt haben, berechnen wir die Steigung (Ph). Da wir die Gangzahl der Schnecke (z1, also die Anzahl der Gewindeanläufe) kennen, können wir die Axialteilung bestimmen:
Da die Axialteilung als Px=π⋅mx definiert ist, lässt sich der Axialmodul (mx) leicht wie folgt ermitteln:
Die Messschieber-Methode hat jedoch einen Haken: Aufgrund der Schwierigkeit, das Messwerkzeug exakt in der Achse des Werkstücks auszurichten, sowie durch den Verschleiß der Kanten liegt die Genauigkeit selten über ±0,1 mm. Das ist zu wenig für eine hundertprozentige Sicherheit.
Methode 2: Der CNC-Trick – Mikrometergenauigkeit mit einem Stück Papier
Wenn die Schnecke mit perfekter Präzision reproduziert werden muss, lohnt es sich, die Messung auf die CNC-Maschine zu verlagern. Eine Drehmaschine mit einer Achspositionierungsgenauigkeit im Tausendstel-Millimeter-Bereich funktioniert wie eine exzellente Koordinatenmessmaschine.
- 1. Spannen und Annähern: Einrichten der Basis Spannen Sie die Schnecke in das Drehfutter ein (falls erforderlich, mit der Reitstockspitze abstützen). Montieren Sie im Werkzeugrevolver einen Drehmeißel mit einer universellen rhombischen Wendeschneidplatte (z. B. VBMT). Fahren Sie mit dem Werkzeug in die Zahnlücke der Schnecke und legen Sie einen bestimmten Durchmesser in der X-Achse fest – dies muss nicht der Teilkreisdurchmesser sein, wichtig ist nur, dass er für beide Messpunkte absolut identisch ist.
- 2. Messen des Startpunkts: Die Papierstreifen-Methode Schieben Sie einen schmalen Streifen dünnes Papier zwischen die Schneidkante der VBMT-Platte und die unbeschädigte, intakte Flanke des Schneckenzahns. Fahren Sie nun sehr langsam (mit dem Inkrementaltaster des Handrads) in der Z-Achse an, bis das Papier leicht zwischen Schneide und Werkstück eingeklemmt wird. Nullsen Sie an dieser Stelle die Position der Z-Achse im Koordinatensystem (z. B. G54 oder inkrementelle Koordinaten).
- 3. Verfahren um eine Vielfaches der Steigung: Ablesen des Abstands Fahren Sie mit der X-Achse auf einen Sicherheitsabstand heraus, verfahren Sie die Z-Achse um einige Gänge weiter (wobei Sie die nächste intakte Flanke derselben Zahnseite wählen) und fahren Sie mit der X-Achse wieder auf denselben Basisdurchmesser ein. Wiederholen Sie das Verfahren mit dem Papierstreifen. Lesen Sie nun vom Bildschirm den Wert ab, um den sich die Z-Achse verschoben hat (ΔZ).
Mathematische Verifizierung: Axialmodul vs. Normalmodul
Mit dem präzisen Messwert aus der Z-Achse der Maschine (ΔZ) gehen wir über zur mathematischen Analyse. Nehmen wir an, wir haben den Abstand über N volle Gänge gemessen und unsere Schnecke ist zweigängig (z1=2).
Wir bestimmen die tatsächliche Steigung:
Wir bestimmen die Axialteilung:
Wir berechnen den hypothetischen Axialmodul:
An dieser Stelle zeigt sich der größte Vorteil der CNC-Methode. Katalogwerkzeuge (Abwälzfräser für Schneckenräder) werden nach strengen Standards gefertigt: Entweder bezogen auf den Axialmodul (mx) oder auf den Normalmodul (mn). Thanks to the micron-level precision of the measurement, the result allows you to immediately decipher the gear designer’s intent:
- Wenn mx als glatte Ganz- oder Halbzahl herauskommt (z. B. 3,00; 4,00; 4,50), wurde die Schnecke im Axialschnitt konstruiert.
- Wenn der berechnete mx eine „krumme“ Dezimalzahl ist (z. B. 4,132), bedeutet dies, dass aufgrund eines großen Steigungswinkels der Schraubenlinie (γ) der Normalmodul (mn) die Konstruktionsbasis war. In diesem Fall rechnen wir dies über die bekannte Formel um:
Selbst bei einem relativ kleinen Steigungswinkel der Schraubenlinie deckt die Genauigkeit der CNC-Drehmaschine diesen Unterschied gnadenlos auf und bewahrt Sie davor, ein fehlerhaftes Bauteil zu fertigen.
Fazit
Die Nutzung der CNC-Drehmaschine als Koordinatenmessmaschine ist eine einfache und geniale Methode, um sich von unsicheren manuellen Messungen unabhängig zu machen. Die Kombination der Papierstreifen-Methode mit den Berechnungsalgorithmen gibt Ihnen 100%ige Sicherheit, bevor Sie mit der Generierung des neuen G-Codes im EvoSpline NC Generator beginnen. Ein vorsichtiger Technologe misst zweimal auf der Maschine, um danach das perfekte Profil direkt beim ersten Versuch zu schneiden.
