Wälzfräsen Verfahren und Anwendungsbereich | Yujiaxin Tech

Wälzfräsen: Verfahren, Anwendungsbereich und Auswahl vom Modulbereich bis zur Fertigungsaufteilung

Beim Wälzfräsen werden alle Zahnlücken in einem einzigen kontinuierlichen Durchlauf geschnitten, während ein schneckenförmiger Wälzfräser und ein Rohteil in einem festen Verhältnis rotieren. Es ist das Standardverfahren für außenverzahnte Gerad- und Schrägverzahnungen in mittleren bis großen Stückzahlen und hält in einem Arbeitsgang ISO 6 bis 8 über einen Modulbereich von etwa M0,5 bis M20.

Ein Getriebehersteller gab 500 Schrägverzahnungen mit Modul 2 und 18 mm Zahnbreite in Auftrag. Das Angebot für das Fräsen lag bei rund einem Drittel des Schleifpreises, bei einer Woche kürzerer Lieferzeit. Als dieselbe Zeichnung später auf einsatzgehärtete Flanken wechselte, brach der gefräste Weg zusammen und jedes Teil musste auf das Schleifen umgeplant werden. Dieser Beitrag von Yujiaxin Tech stellt das Wälzfräsen wieder in die gesamte Fertigungskette; der Überblick über sechs Präzisionsverfahren ist der richtige Ausgangspunkt.

Kernaussagen

• Wälzfräsen hält ISO 6 bis 8 in einem Arbeitsgang über M0,5 bis M20, mit Flankenrauheit Ra 1,6 bis 3,2 µm.
• Es eignet sich für außenverzahnte Gerad- und Schrägverzahnungen; Innenverzahnungen und Verzahnungen an einem Absatz oder Flansch brauchen das Stoßen.
• Schleifen kostet je Teil etwa dreimal so viel wie das Fräsen, und Schleifmaschinen kosten das Drei- bis Fünffache einer Wälzfräsmaschine.
• Oberhalb von etwa 35 HRC stößt das gefräste Profil an Grenzen, einsatzgehärtete Räder lassen daher 0,1 bis 0,3 mm Aufmaß zum Schleifen.
• Modul, Eingriffswinkel, Zahnbreite, Freistich und Losgröße vor der Zeichnungsfreigabe zu klären, senkt die Kosten am wirksamsten.

Was das Wälzfräsen ist: Wälzverfahren in einem Durchlauf

Ein Wälzfräser sieht aus wie eine geschlitzte Schnecke. Seine Schneiden liegen auf einer Schraubenlinie, und der Fräser dreht in einem festen Verhältnis zum Rohteil, sodass die Schneidenbahnen ein Evolventenprofil einhüllen. Das ist das Wälzverfahren: Die Flanke entsteht durch die Relativbewegung zwischen Werkzeug und Werkstück, nicht durch Kopieren einer Werkzeugkontur. Da mehrere Schneiden gleichzeitig eingreifen, bildet sich eine Zahnlücke in einem Durchlauf fortlaufend aus.

Wie weit das Wälzfräsen reicht: Modul- und Genauigkeitsbereich

Drei Zahlen umreißen den Bereich: Modul etwa M0,5 bis M20, Einzelgang-Genauigkeit ISO 6 bis 8 und Flankenrauheit Ra 1,6 bis 3,2 µm. Bei ISO 7 bis 8 erledigt das Verfahren das Teil oft in einem Schritt; wo ISO 6 oder feiner verlangt wird, folgt das Schaben oder Schleifen. Ein leicht übersehener Hebel ist das Stapeln: Fünf bis zehn Rohteile lassen sich auf einen einzigen Dorn spannen und gemeinsam schneiden. Yujiaxin Tech deckt diesen Bereich ab, von der Fräserwahl bis zur Endprüfung.

Wo das Wälzfräsen greift: Welche Verzahnungen gefräst werden

Das Verfahren eignet sich für außenverzahnte Geradräder, Schrägräder, Schneckenräder und Wellen mit Zahnwellenprofil, besonders für offene Teile mit Freiraum. Nach gängiger Branchenschätzung werden rund 70 Prozent der zylindrischen Automobilverzahnungen gewälzfräst. Drei Formen sollten dagegen nicht gewälzfräst werden: Innenverzahnungen, Verzahnungen an einem Absatz oder Flansch und Doppelräder. Der Grund ist physikalisch: Ein Wälzfräser ist ein scheibenförmiges Werkzeug mit 80 bis 150 mm Durchmesser, das Platz zum Ein- und Auslaufen braucht, und eine Innenverzahnung bietet diesen Platz nicht.

Diese Formen gehen ans Stoßen, bei dem ein hin- und hergehendes Messerrad bis dicht an eine Stufe arbeitet. Einen breiteren Blick auf Präzisionszahnräder und Antriebsteile bietet die Produktübersicht.

Wie die vier Verfahren sich die Arbeit teilen

Nicht die Güte entscheidet, sondern die Geometrie. Ein Teil, das gewälzfräst werden kann, sollte nicht geschliffen werden, denn Schleifmaschinen kosten das Drei- bis Fünffache einer Wälzfräsmaschine. Umgekehrt verliert ein auf 58 bis 62 HRC einsatzgehärtetes Rad ohne Schleifen seine Form, weil das Abschrecken Profil und Rundlauf um 0,02 bis 0,05 mm verschiebt; deshalb lässt das Fräsen 0,1 bis 0,3 mm Aufmaß. Grundnormen für Getriebestähle und Sinterteile finden sich unter Normen für Pulvermetallurgie und Zahnradwerkstoffe, die Messtechnik deckt NIST-Programme für Fertigung und Messtechnik ab, und die Prüfroutinen beschreibt Prüfung und Qualitätssicherung für Zahnräder.

Losgröße und Kosten: Wo sich das Verfahren rechnet

Hier zeigt sich der Kostenvorteil am deutlichsten in der Stückzahl: Ab 100 Stück sind außenverzahnte Gerad- und Schrägräder gewälzfräst meist am günstigsten, unter 100 Stück können Stoßen oder Fräsen gewinnen, weil kein eigener Fräser abzuschreiben ist. Die gängige Route aus Fräsen und Schaben für Industriegetriebe landet bei rund einem Drittel der Schleifkosten, und die Toleranzseite desselben Verfahrens behandelt Genauigkeit beim Wälzfräsen steuern. Das Stapeln ist die zweite Größe: Ebene Nabenflächen lassen fünf bis zehn Rohteile auf einen Dorn und senken die Stückzeit auf ein Drittel, während ein erhabener Bund die Einzelbearbeitung erzwingt und den Stückpreis um das Zwei- bis Dreifache erhöhen kann. Für Teile außerhalb der Verzahnungsfertigung beschreibt die Wirtschaftlichkeit der 5-Achs-Bearbeitung die Alternative.

Fertigungsgerechte Konstruktion: Was vor der Bearbeitung zu klären ist

• Modul und Eingriffswinkel: Fräser sind auf Modul und Eingriffswinkel abgestimmt, ein Sonderwinkel braucht ein eigenes Werkzeug.
• Zahnbreite und Freistich: etwa 20 mm Freiraum neben dem Rad lassen den Fräser sicher auslaufen.
• Genauigkeitsklasse: die ISO 1328 Güte für die Abnahme nennen, statt einer vagen Angabe.
• Werkstoff und Härte: weiche Flanken lassen sich direkt fräsen, gehärtete über etwa 35 HRC brauchen Schleifaufmaß.
• Losgröße und Bezug: Bohrungs- und Planlauf innerhalb 0,01 mm halten, sonst wandert die Teilung mit.

Verfahrenswahl: Wann gewälzfräst, gestoßen oder geschliffen wird

Der richtige Weg ist meist klar, bevor Sie Angebote vergleichen: Ein offenes Außenzahnrad mit Freiraum wird gewälzfräst, eine Innen- oder Absatzverzahnung wird gestoßen, und eine einsatzgehärtete Flanke über etwa 35 HRC wird geschliffen. Steht der Weg fest, prüfen Sie, ob der Betrieb ihn fahren kann, anhand der Zahl und Größe seiner Wälzfräsmaschinen, seines Fräserbestands und Nachschleifens und ob Profil, Flanke und Teilung auf einem Zahnmesszentrum gemessen werden. Ein Fertiger, der in einem Satz erklärt, warum Ihr Teil gewälzfräst und nicht gestoßen oder geschliffen werden sollte, versteht den Prozess. Statt nur Preise zu vergleichen, Zeichnung und Losgröße an das Team senden und nach dem passenden Weg fragen.

Fazit

Wälzfräsen ist kein Allheilmittel, aber das Arbeitstier der Zahnradfertigung. Es formt außenverzahnte Gerad- und Schrägräder in einem Wälzgang, hält ISO 6 bis 8 über M0,5 bis M20 und erreicht mit dem Schleifen ISO 3 bis 5. Die Grenzen sind ebenso klar: Innenverzahnungen, Absatzverzahnungen und gehärtete Flanken gehören ans Stoßen oder Schleifen.

Über Kosten und Lieferzeit entscheiden Modul, Freistich, Losgröße und Werkstoffhärte. Diese Punkte gegen die Liste oben prüfen und die Zeichnung von einem Prozessteam bewerten lassen. Yujiaxin Tech fertigt seit 1998 Präzisionsteile für OEM-Kunden, und die Bearbeitung wird mit Profil-, Flanken- und Teilungsprüfung geliefert.