Bei der klassischen Bearbeitung von Stirn- und Schrägzahnrädern ist der Prozess relativ einfach: Mit einem universellen Wälzfräser eines bestimmten Moduls lässt sich ein Zahnrad mit einer beliebigen Zähnezahl verzahnen. Bei Schneckengetrieben (Schneckenrädern) gilt diese Regel nicht mehr. Das liegt daran, dass ein Schneckenrad nicht mit einer flachen Zahnstange kämmt, sondern sich seine Kehle eng um die zylindrische Schnecke schmiegt.
Folglich ist ein Schnecken-Wälzfräser kein universelles Werkzeug mehr – er wird zum geometrischen Spiegelbild der zukünftigen Schnecke. Welche Kriterien muss das Werkzeug erfüllen, und welche Fertigungstechnologien ermöglichen es Konstrukteuren, restriktive Kataloganforderungen zu umgehen?
1. Kriterien für die perfekte Passung (Das Radialverfahren)
Beim traditionellen Radialverfahren (bei dem der Wälzfräser entlang einer Achse senkrecht zur Rotation des Schneckenrad-Rohlings eintaucht) muss das Werkzeug die Geometrie der Schnecke nahezu perfekt abbilden.
Hier gelten drei strenge Regeln:
- Übereinstimmung von Modul und Teilung: Der Wälzfräser muss exakt denselben Axialmodul (mx) und dieselbe Teilung wie die Schnecke aufweisen.
- Außen- und Teilkreisdurchmesser: Der Durchmesser des Wälzfräsers sollte so nah wie möglich am Durchmesser der Schnecke liegen. Ganz entscheidend: Der Wälzfräser darf nicht kleiner als die Schnecke sein. Wenn Sie einen Wälzfräser mit einem kleineren Durchmesser verwenden, passt die Schnecke bei der Getriebemontage physisch nicht in die Zahnlücken.
- Anzahl der Gänge (Krotność): Wenn die Schnecke im Getriebe zweigängig ist, muss auch der Wälzfräser zweigängig ausgeführt sein.
Daraus folgt ganz klar: Um ein ideales, lehrbuchmäßiges Tragbild der Profile zu erreichen, sollte die Werkstatt über einen Schneckenfräser verfügen, der eine 1:1-Kopie della Zielschnecke darstellt (unter Berücksichtigung eines etwas größeren Außendurchmessers, um ein Kopfspiel zu gewährleisten).
2. Das Tangentialverfahren – Ein Lebensretter für die Einzelteilfertigung
Die Investition in einen dedizierten, teuren Schnecken-Wälzfräser ist bei der Prototypenfertigung oder beim Nachfertigen eines einzelnen beschädigten Zahnrads wirtschaftlich oft nicht zu rechtfertigen. Die Lösung für dieses Problem ist das Tangentialverfahren.
Diese Technologie nutzt keinen klassischen, langen Schnecken-Wälzfräser. Stattdessen wird ein spezielles Einzahnwerkzeug eingesetzt, das in einem Werkzeughalter so konfiguriert ist, dass es nur einen einzigen Zahn der virtuellen Schnecke darstellt (allgemein bekannt als Schlagzahnfräser).
Wie funktioniert das? Das Werkzeug wird auf den angestrebten Achsabstand des Getriebes eingestellt. Die Vorschubbewegung der Maschine erfolgt nicht radial, sondern wandert entlang der Achse des Fräsers (tangential zum zu schneidenden Schneckenrad).
Der Vorteil: Durch entsprechendes Ausfahren des Drehmeißels im Halter und Einstellen des korrekten Winkels können wir den Teilkreisdurchmesser und das Profil der passenden Schnecke mit einem einzigen, kostengünstigen Einpunktwerkzeug perfekt replizieren. Obwohl der Prozess erheblich länger dauert als das Standard-Wälzfräsen, gewährleistet er eine hervorragende geometrische Genauigkeit bei minimalen Werkzeugkosten.
3. Verwendung eines universellen Wälzfräsers – Akzeptabel, aber mit Einschränkungen
Kann man daher einen Standard-Wälzfräser verwenden, der eigentlich für gewöhnliche Schrägzahnräder gedacht ist? Ja, aber nur unter sehr strengen Bedingungen und bei vollem Bewusstsein für die technologischen Konsequenzen:
Der Durchmesser des Universelle-Wälzfräsers muss nahe am Durchmesser der Schnecke liegen (etwas größer sein), und sein Normalmodul (mn) muss nach der Winkelumrechnung das Erreichen der korrekten Axialteilung der Schnecke garantieren.
Die Mehrgängigkeits-Falle: Warum ein eingängiger Fräser kein mehrgängiges Schneckenrad erzeugen kann
Ein sehr häufiger und schwerwiegender Fehler ist der Versuch, ein Schneckenrad mit einem universellen eingängigen Wälzfräser zu schneiden, wenn die Zielschnecke im Getriebe zwei-, drei- oder viergängig ist.
Theoretisch kann man die Maschine durch drastisches Erhöhen des Schwenkwinkels des Fräskopfes dazu zwingen, die richtige Zähnezahl zu schneiden. In der Praxis verzerrt dies jedoch das Zahnprofil des Schneckenrads vollständig. Das Profil einer mehrgängigen Schnecke hat einen völlig anderen Steigungswinkel. Das Einschneiden des Rades mit einem eingängigen Fräser unter steilem Winkel führt dazu, dass die Eingriffszone zwischen den beiden Komponenten von einer vollen Tragfläche auf einen einzigen, labilen Punkt schrumpft. Ein solches Getriebe verschleißt rasant, da die Schnecke im Wesentlichen wie mit einem normalen Schrägzahnrad betrieben wird.
Zusammenfassung
Die Wahl des Schneckenrad-Fräsverfahrens und des Wälzfräsers selbst hängt vom Produktionsvolumen und der Geometrie ab, die Sie bei der Schneckenbearbeitung definiert haben.
Wenn Sie mit dem EvoSpline NC Generator eine Präzisionsschnecke mit einem fraktionierten (unvollständigen) Axialmodul fertiggedreht haben, denken Sie daran, dass das Schneckenrad perfekt darauf abgestimmt sein muss. Beim Fehlen eines dedizierten Wälzfräsers wird das Tangentialverfahren mit einem einfachen Schlagzahnfräser zum berechenbarsten und zuverlässigsten Weg, um die korrekte Geometrie für das gesamte System zu erzielen.
