5 beste Getriebearten (Getriebe für Elektromotorgetriebe)

Seit Getriebe Zahnräder gehören zu den ältesten mechanischen Teilen, die noch heute verwendet werden. Die Idee dazu existiert schon lange. Sei es in der Automobilindustrie, der Luft- und Raumfahrtindustrie, bei Industrieanlagen oder sogar bei so einfachen Dingen wie Uhren. Zahnräder werden überall benötigt, daher könnte es Sie interessieren, mehr über die Zahnradherstellung zu erfahren.

Der Herstellung von Zahnrädern ist daher ein wichtiges Thema. Dieser Artikel informiert Sie über die gängigsten und auch heute noch eingesetzten Verfahren zur Zahnradbearbeitung.

1.1 Verfahren zur Zahnradbearbeitung

Das am häufigsten verwendete Material für Zahnräder ist Stahl, neben verschiedenen Nichteisenwerkstoffen wie Kunststoff und Verbundwerkstoffen. Folgende Verfahren kommen in der Fertigung zum Einsatz: Schmieden, Gießen, Zerspanen, Stanzen, Kunststoffspritzguss und pulvermetallurgische Verfahren. Das beliebteste Produktionsverfahren ist dabei die Zerspanung. Drei Arten werden am häufigsten verwendet in Zahnradbearbeitung:

• Zahnradgeneration
• Zahnradformfräsen
• Zahnradformen

2.1 Zahnraderzeugung

Beim Zahnradformen werden Zahnräder hergestellt, indem sich ein rotierendes Schneidwerkzeug und das Werkstück relativ zueinander bewegen. Die wichtigsten Verfahren zur Zahnradherstellung sind das Sunderland-Verfahren, das Wälzfräsen und das Stoßen.

2.1.1 Sunderland-Methode

Sunderland-Methode mit Zahnstangenfräser. Um die Bearbeitung (Schneid-)Aktivität: Der HSS-Fräser mit Zahnstange, der über Span- und Freiwinkel verfügt, bewegt sich hin und her, während er in rollender Wechselwirkung mit dem Zahnradrohling steht, ähnlich wie ein Paar Zahnstange und Ritzel.

2.1.2 Anwendung der Sunderland-Methode

Zu den Anwendungen dieser Methode gehören:

• Außenstirnräder mittlerer Größe mit gerader und schräger Verzahnung und hervorragender Genauigkeit und Qualität
• Schneiden der Zähne von Zahnrädern mit einer zentralen Aussparung (Nut), wie beispielsweise bei Doppelschräg- oder Pfeilverzahnungen
• Schneiden von Zahnrädern mit schrägen oder geraden Nuten

Obwohl diese Methode automatisch erfolgt, sind für sie nur wenige Indizierungsvorgänge erforderlich.

2.2 Wälzstoßen

Der Prozess der Wälzstoßen ist identisch mit dem Zahnstangenschneiden, mit der Ausnahme, dass anstelle eines linearen Zahnstangenschneiders ein kreisförmiger Fräser verwendet wird und sich der Rohling wie ein Stirnrad dreht, während sich der Fräser hin- und herbewegt.

Das hochproduktive und wirtschaftliche Generierungsverfahren zeichnet sich durch automatische Indexierung und die Fähigkeit eines einzelnen Fräsers aus, den gesamten Bereich mehrerer Zähne bei einer gegebenen Kombination aus Modul und Eingriffswinkel abzudecken. Der Zahnradfräser besteht aus HSS und verfügt über den richtigen Spanwinkel und die richtigen Freiwinkel.

Zusätzlich, Wälzstoßen hat gegenüber dem Schneiden mit Zahnstange folgende Vorteile:

• Eine separate Indizierung ist nicht erforderlich.
• Sowohl Außen- als auch Innenstirnräder können mit großer Genauigkeit hergestellt und mit gerader oder schräger Verzahnung bearbeitet werden.
• Es ist auch produktiver.

2.3 Wälzfräsen

Kleinere Zahnräder, insbesondere kleine Schräg- und Stirnräder, werden von Experten durch den Prozess der Wälzfräsen. Es kann verwendet werden, um Kettenräder und Keilwellen sowie kleinere Zahnräder und kleinere Getriebe herzustellen. Es gibt keine alternative Möglichkeit, diese herzustellen.

Vorteile

• Das Verfahren ist flexibel und ermöglicht die Herstellung von Schnecken-, Schrägstirn-, Stirn- und Schneckenrädern.
• Das Wälzfräsen ist eine schnelle, kostengünstige und äußerst produktive Technik, da es sich um einen kontinuierlichen Vorgang handelt.
• Das Verfahren liefert präzise Zahnräder und eignet sich gut für die Fertigung mittlerer und großer Chargen.
• Da er alle Zahnräder in einem Modul schneiden kann, unabhängig von der Anzahl der Zähne auf jedem Zahnrad, ist der Fräser universell einsetzbar.

Nachteile

• Innen- und Kegelräder können nicht durch Wälzfräsen hergestellt werden.
• Für ein Wälzfräsverfahren muss in der Bauteilkonfiguration ausreichend Platz vorhanden sein.

3.1 Verzahnungsformfräsen

Wann SchneidwerkEs werden Formschneidwerkzeuge verwendet, die genau die Form oder das Profil aufweisen, die für das fertige Zahnrad gewünscht sind. Räumen und Fräsen sind die beiden wichtigsten Formschneidverfahren.

3.1.1 Räumen

Zum Räumen von Zahnrädern wird ein mehrzahniges Schneidwerkzeug, eine sogenannte Räumnadel, verwendet. Dies ist die schnellste Methode zur Zahnradbearbeitung. Die Zähne einer Räumnadel sind typischerweise höher als die Zähne davor. Dadurch wird die Schnitttiefe mit jedem Zahn größer. Zähne für Innenverzahnungen werden häufig durch Räumen hergestellt. Außenverzahnungen können auch „topfräumen“ werden. Die Verzahnung wird dabei mit einem Topf, einem hohlen Räumwerkzeug, geschnitten.

3.1.2 Fräsen

Beim Fräsen, einem grundlegenden Bearbeitungsprozess, werden ein rotierender, mehrschneidiger Fräser und ein Werkstück gegeneinander bewegt. Dabei werden einzelne Zähne eines Zahnrads entfernt. Große, grobe Zahnräder entstehen durch eine Technikvariante namens „Auskehlen“. Auskehlen ist eine Technik für Hochleistungsfräsmaschinen, bei der mit einem rotierenden Fräser Metall schnell aus einem Rohling entfernt wird.

4.1 Verzahnungsformen

Ohne den Einsatz von Schneidwerkzeugen werden Zahnräder mithilfe von Zahnradformungsverfahren (Walzen, Gießen, Pulvermetallurgie, 3D-Druck) hergestellt. Zahnradformfräsen erfordert den Einsatz von Werkzeugen zur Zahnradprofilerstellung (Zahnradfräsen, Formen, Planen, Plotten und EDM).

4.1.1 Rollen

Eine der ältesten Formen der Formgebung ist das Walzen. Durch Walzen eines Rohlings durch zwei oder drei Matrizen entsteht das Zahnrad. Walzen ist eine geeignete Alternative, wenn Materialerhaltung oberste Priorität hat. Vor Produktionsbeginn müssen Walzparameter, Verformungen und mikrostrukturelle Einflüsse berücksichtigt werden.

4.1.2 Gießen

Gießen ist ein Formgebungsverfahren zur Herstellung kompletter Zahnräder mit gegossenen Zahnformen sowie von Zahnradrohlingen, die später bearbeitet werden. Beim Gießen von Zahnrädern ist sorgfältige Beachtung von Toleranzen und Genauigkeit erforderlich, und die Herstellung von Gussformen verursacht erhebliche Vorlaufkosten. Sobald jedoch die Form- und Prozessparameter festgelegt sind, lohnen sich hohe Produktionsmengen.

4.1.3 Pulvermetallurgie

Im Vergleich zu herkömmlichen, maschinell bearbeiteten Stahl- und Gusseisenzahnrädern ist die Pulvermetallurgie eine kostengünstigere Option für hochpräzise Formgebung. Mit dieser Technik lassen sich kleine, hochwertige Stirn-, Kegel- und Spiralzahnräder herstellen, größere Zahnräder eignen sich jedoch nicht besonders gut dafür.

4.1.4 3D-Druck

Ein dreidimensionales Objekt wird mittels additiver Fertigung aus einem CAD-3D-Modell erstellt. Aufgrund der Art des Verfahrens können additive Maschinen komplexe Designs mit Gitterstrukturen erzeugen. Darüber hinaus können mit additiven Fertigungsverfahren konventionelle und nicht kreisförmige Zahnräder hergestellt werden. Hochwertige 3D-Drucker sind weit verbreitet und preiswert.

5 Fazit

Wie Sie sehen, gibt es zahlreiche Techniken für Herstellung von Zahnrädern, ob sie erzeugt, geformt oder geschnitten werden. Wir hoffen aufrichtig, dass dieser Artikel Ihnen geholfen hat, die gängigsten Herstellungsverfahren zu verstehen.