Die Herstellung einer Schnecke, die direkt nach der Entnahme aus der CNC-Drehmaschine montagebereit für das Getriebe ist (oder lediglich ein Niedertemperatur-Nitrieren erfordert), ist ein technologischer Meilenstein für jede Werkstatt. Dadurch lässt sich das anschließende Schleifen des Flankenprofils komplett einsparen.
Damit dieser Prozess jedoch von Erfolg gekrönt ist, müssen drei Säulen perfekt aufeinander abgestimmt werden: das richtige Material, die passende Werkzeuggeometrie und eine fehlerfreie Werkzeugbahn, generiert durch den EvoSpline NC Generator.
1. Das Fundament des Prozesses: Materialauswahl und Wärmebehandlung
Die Wahl des Werkstoffs hängt von der angestrebten Härtungsstrategie und dem Einsatzzweck des Getriebes ab:
- Vergütungs- und Härtestähle: Stähle wie C45 oder 41Cr4 (40H) werden vor dem Schneiden auf eine Härte von 40–45 HRC vergütet. Nach der Drehbearbeitung behält das Bauteil seine perfekte Geometrie und kann direkt montiert werden.
- Nitrierstähle: Das Material (z. B. 41CrAlMo7-10 / 38HMJ) wird zunächst auf 35–40 HRC vorvergütet, fertiggedreht und anschließend nitriert. Da dieser Prozess bei niedrigen Temperaturen stattfindet, erhält die Randschicht eine hohe Härte, während die Schnecke keinerlei thermischen Verzug erleidet.
Der Technologie-Trik: Automatenstähle (mit Schwefelzusatz)
Unabhängig vom gewählten Fertigungsweg ist es äußerst vorteilhaft, Stähle in Automatenqualität (mit kontrolliertem, erhöhtem Schwefelgehalt) zu wählen. Das Vorhandensein von Schwefel in der Legierung verbessert die Spangeometrie und den Spanbruch drastisch, reduziert die Schnittkräfte und ermöglicht die Erzielung einer wesentlich geringeren Oberflächenrauhigkeit, was bei der Schlichtbearbeitung des Profils von entscheidender Bedeutung ist.
2. Hartdrehen und Abzeilen – die moderne Alternative
Das traditionelle Denken in den Werkstätten besagt oft, dass ein Material mit einer Härte von über 40 HRC „zu hart für ein fertiges Profil“ sei. Das ist ein Mythos aus der Ära der HSS-Werkzeuge. Moderne, universelle Hartmetall-Wendeschneidplatten (z. B. die rhombischen VBMT oder VCMT) mit speziellen PVD-/CVD-Beschichtungen meistern die Drehbearbeitung von Werkstoffen mit einer Härte von 45 bis sogar 55 HRC problemlos.
Der Schlüssel liegt in der Anwendung des vom EvoSpline-Programm umgesetzten Abzeilverfahrens (Zeilendrehen):
- Perfekte Form und Rauheit: Die Anwendung berechnet präzise die Berührungspunkte der Platteneckspitze mit dem Profil der Archimedischen Schnecke. Ein entsprechend gewählter, kleiner Abzeilschritt ermöglicht ein Zahnprofil mit einer Oberflächengüte, die mit einer geschliffenen Oberfläche vergleichbar ist.
- Vielseitigkeit bei großer Steigung: Bei Schnecken mit einem großen Steigungswinkel der Schraubenlinie wird das Abzeilen in Kombination mit einem verstellbaren Werkzeughalter zur universellsten und effizientesten Bearbeitungsmethode – insbesondere bei großen Modulen.
3. Das Formverfahren – Warum es in der modernen Bearbeitung verliert
Um die Vorteile des Abzeilverfahrens mit der EvoSpline-Software vollends zu verstehen, lohnt es sich, es mit traditionellen Verfahren unter Verwendung von Vollprofilwerkzeugen (Formwerkzeugen) zu vergleichen.
HSS-Formwerkzeuge
Werkzeuge aus Schnellarbeitsstahl (HSS) sind relativ günstig in der Herstellung und ermöglichen in weichen Materialien eine recht gute Oberflächenqualität. Ihre physikalischen Eigenschaften schließen jedoch eine effiziente Produktion aus:
- Sie erfordern sehr niedrige Schnittgeschwindigkeiten und minimale Schnitttiefen. Der Prozess ist extrem langsam.
- Sie sind bei der Bearbeitung von vergüteten Werkstoffen (über 40 HRC) völlig unbrauchbar – das Werkzeug stumpft sofort ab.
Hartmetall-Formwerkzeuge
Die Einführung von Vollprofil-Hartmetallplatten sollte das Härteproblem lösen, schuf jedoch neue Barrieren:
- Hohe Kosten: Dedizierte Formplatten für einen spezifischen Modul und ein bestimmtes Profil sind sehr teuer.
- Vibrationsproblem (Rattermarken/Chatter): Beim Schneiden mit dem vollen Profil (insbesondere bei größeren Modulen) ist die Kontaktzone zwischen Schneide und Material enorm. Dies erzeugt gigantische Schnittkräfte und Vibrationen, die die Oberflächenstruktur des Bauteils zerstören und zum Ausbröckeln der Plattenkante führen. Um dies zu verhindern, muss der Bediener die Schnittgeschwindigkeit drastisch senken, was den Vorteil des Hartmetalls zunichte macht.
Zusammenfassung
| Merkmal der Bearbeitung | Traditionelle Formwerkzeuge | Abzeilen mit EvoSpline (VBMT-Platte) |
|---|---|---|
| Verfügbarkeit und Werkzeugkosten | Teures Hartmetall auf Bestellung oder aufwendiges HSS-Schleifen | Günstige, universelle und überall erhältliche Wendeschneidplatte |
| Vibrationsrisiko (Rattern) | Hoch | Gering |
| Effizienz bei großen Modulen | Gering / Mittel | Hoch |
| Max. Materialhärte | < 30 HRC (für HSS), eingeschränkte Stabilität für Hartmetall | 45 – 55 HRC |
Die Verwendung von Automatenstählen zum Vergüten oder Nitrieren in Kombination mit dem Abzeilalgorithmus im EvoSpline NC Generator definiert den Herstellungsprozess von Schnecken völlig neu. Die Verlagerung der Schwierigkeit bei der Profilformung von einem physischen, teuren Werkzeug auf eine präzise G-Code-Werkzeugbahn ermöglicht eine schnelle, vorhersehbare und kostengünstigere Fertigung eines präzisen Getriebes im Fertigzustand.
