Wälzfräsen oder Wälzstoßen: welches Verfahren für welches Zahnrad

Wälzfräsen ist die erste Wahl für außenverzahnte Stirnräder mit Gerad- oder Schrägverzahnung, für Keilwellen und Schneckenräder – sofern der Fräser am Ende des Schnitts genügend Auslauf hat. Wälzstoßen ist das Verfahren für Innenverzahnungen, für Verzahnungen dicht an einem Bund oder Flansch und für Stufenräder mit zwei Verzahnungen auf einer Welle. Räumen lohnt sich für Innenprofile wie Keil- und Zahnnaben sowie für Passfedernuten, sobald die Stückzahl das Räumwerkzeug rechtfertigt.

Ein Wälzfräser ist im Prinzip eine Schnecke, deren Gänge durch Spannuten unterbrochen sind – so entstehen Reihen von Schneidzähnen. Fräser und Werkstück drehen in einem festen Übersetzungsverhältnis, wie Schnecke und Schneckenrad: Bei einem eingängigen Fräser dreht sich das Werkstück je Fräserumdrehung um eine Teilung weiter. Während der Fräser in Richtung der Werkstückachse über die Zahnbreite vorschiebt, führen seine Zähne eine Folge sich überlagernder Schnitte aus, deren Hüllkurve die Evolventenflanken bildet – das Profil entsteht kontinuierlich im Abwälzverfahren. Für Schrägverzahnungen wird der Fräser um den Schrägungswinkel plus oder minus seinen Steigungswinkel geschwenkt (plus bei gegensinniger, minus bei gleichsinniger Steigung von Rad und Fräser; bei Geradverzahnung nur um den Steigungswinkel), und das Werkstück erhält eine an den Axialvorschub gekoppelte Zusatzdrehung (Differentialdrehung).

Weil kontinuierlich geschnitten wird, ist Wälzfräsen das produktivste Verfahren für Außenverzahnungen. Auf CNC-Wälzfräsmaschinen sind Fräser- und Werkstückspindel elektronisch gekoppelt: Zähnezahl und Schrägungswinkel werden im Programm eingestellt statt über Wechselräder. Modul und Eingriffswinkel legt dagegen der Fräser fest – für ein anderes Modul ist ein anderer Wälzfräser nötig.

Ein Schneidrad sieht aus wie ein Zahnrad mit Schneiden. Es führt eine Hubbewegung in Zahnrichtung aus, während Schneidrad und Werkstück miteinander abwälzen, und erzeugt das Profil Hub für Hub. Beim Rückhub hebt das Schneidrad leicht ab, damit die Schneiden nicht reiben.

Wälzstoßen ist langsamer als Wälzfräsen, braucht aber nur einen kurzen Werkzeugüberlauf – ein schmaler Freistich genügt. Deshalb lassen sich damit Innenverzahnungen, Verzahnungen direkt neben einem Bund und die zweite Verzahnung eines Stufenrads fertigen – Stellen, die ein Wälzfräser nicht erreicht. In der Praxis spricht man oft vom Fellows-Verfahren – nach Edwin R. Fellows, der die Wälzstoßmaschine erfand und die Fellows Gear Shaper Company gründete.

Wir fertigen Verzahnungen bis Ø260 mm und Modul 6 auf sechsachsigen CNC-Wälzfräsmaschinen (SMG SH-260, S&T Dynamics GHO-200), stoßen Innenverzahnungen und Verzahnungen am Bund auf drei Lorenz-Universalmaschinen zum Wälzfräsen und Wälzstoßen (Fellows) und räumen Passfedernuten und Keilnabenprofile. Die Rohteile drehen wir selbst; Härte und Maße messen wir im eigenen Labor, die Verzahnungsgenauigkeit messen wir mit dem Verzahnungsmodul des KMG und einem Konturenmessgerät. Mehr dazu unter Verzahnungstechnik.