Wälzfräsen

Wälzfräsen ist als Teilbereich des Fräsens ein Fertigungsverfahren zur Verzahnungsvor- und Fertigbearbeitung für Zahnräder.

Wälzfräsen an einem vertikal aufgespannten Zahnrad

Geschichte

Das Wälzfräsen wurde 1856 von Christian Schiele erfunden, jedoch war man zu dieser Zeit noch nicht in der Lage, das Verfahren in entsprechende Maschinen umzusetzen. Im Jahr 1887 wurden nach einem Patent von George B. Grant die ersten Wälzfräsmaschinen gebaut und erst ab dem Jahr 1897 setzte sich das Verfahren durch, nachdem Robert Hermann Pfauter in Chemnitz ein Patent für eine universale Wälzfräsmaschine anmeldete.

Verfahren

Das Wälzfräsen zählt zu den kontinuierlich arbeitenden Verzahnungsverfahren und ist sehr flexibel und hochproduktiv. Die Fräserdrehung erzeugt dabei die eigentliche Schnittbewegung. Mit einem Wälzfräser lassen sich sämtliche Zähnezahlen, alle Profilverschiebungen und beliebige Schrägungswinkel durch Variieren der Maschinenstellungen erzeugen. Eine Begrenzung ergibt sich im Allgemeinen nur durch den Arbeitsbereich der Werkzeugmaschine.

Der Wälzfräser ist geometrisch eine ein- oder mehrgängige Schnecke mit Spannuten und bildet mit dem zu verzahnenden Werkstück ein Schneckengetriebe. Zusätzlich zur Drehung fährt der Wälzfräser parallel zur Achse des Werkstücks an dem Werkstück entlang, um die Zahnlücken zu erzeugen.

Die Zähne des Wälzfräsers verschleißen durch das Zerspanen. Daher wird der Wälzfräser kontinuierlich oder in gewissen Zeitabständen tangential zum Werkstück verschoben (Shiften), um neue Zähne in Eingriff zu bringen. Sind alle Zähne über die ganze Länge des Wälzfräsers verschlissen, wird das Werkzeug ausgewechselt und auf einer Wälzfräserschleifmaschine geschärft.

Durch Wälzfräsen können folgende Verzahnungsarten hergestellt werden:

Außen-Geradverzahnungen
Außen-Schrägverzahnungen
Innen-Schrägverzahnungen (bei großen Innendurchmessern)
Kegelräder mit Geradverzahnung oder Bogenverzahnung (Spiralverzahnung)
Kronräder
Hypoid-Verzahnungen (Achsen schneiden sich nicht)
Palloid-Verzahnungen
Klingelnberg- und Gleason-Verzahnungen
Schraubverzahnungen (Schraubenschnecken und Schraubenräder)

Kleine Innenverzahnungen können nicht durch Wälzfräsen hergestellt werden; bei diesen werden die Zähne „gestoßen“ (Verfahren: Wälzstoßen).

Vorteile des Wälzfräsens gegenüber anderen Verzahnungsverfahren

Vielseitigkeit (beliebige Zahnformen, Keilprofile, Kettenradverzahnungen, Rasträder etc.)
beliebige Schrägungswinkel möglich
beliebige Verzahnungsbreiten möglich
ununterbrochene Zerspanung ohne Rückhübe
die Zerspanung erfolgt durch sehr viele Schneiden
durch kontinuierliche Zerspanung günstige Kräfteverhältnisse und hohe Genauigkeit
einfache Herstellung der Werkzeuge
einfache Werkzeugeinstellung auf der Maschine

Bei hochgenauen Verzahnungen werden die Zahnflanken durch Fräsen erzeugt und nach dem Härten geschliffen, geschabt oder gehont (Verfahren: Verzahnungshonen).

Literatur

Hermann Pfauter Werkzeugmaschinenfabrik, Ludwigsburg (Hrsg.): Pfauter-Wälzfräsen Teil 1. 2. Auflage. Springer Verlag, Berlin 1976, ISBN 3-540-07446-5.
Liebherr Verzahntechnik GmbH, Kempten (Hrsg.): Verzahntechnik Informationen für die Praxis. August 2004, ISBN 3-00-012480-2.
Samputensili GmbH, Chemnitz (Hrsg.): Gear Hobbing. Dezember 2004

Siehe auch

Wälzmaschine

Weblinks