Alle Maschinen aus der Rubrik Verzahnen

Funktionsweise einer Verzahnmaschine

Eine Verzahnmaschine ist eine hochspezialisierte Werkzeugmaschine zur Fertigung von Zahnradprofilen. Sie wird in der mechanischen Fertigung eingesetzt, um Zahnräder für Getriebe, Antriebe und Maschinen präzise und wirtschaftlich herzustellen. Je nach Anwendungsbereich und Fertigungstechnologie unterscheidet man zwischen Wälzfräsmaschinen, Wälzstoßmaschinen, Wälzschleifmaschinen und Wälzschälmaschinen, siehe unten. Das Produktionsziel beim Verzahnen ist bei jeder Technologie, ein exaktes Zahnprofil mit hoher Oberflächengüte und Maßhaltigkeit zu erzeugen.

Arten von Verzahnmaschinen

Je nach Fertigungstechnologie für die Herstellung von Zahnrädern unterscheiden wir folgende Verzahnmaschinen:

• Wälzfräsmaschine
• Wälzschälmaschine (Power Skiving)
• Wälzschleifmaschine
• Wälzstoßmaschine

Fertigungsverfahren Verzahnung

Das Verzahnen beginnt mit dem Einspannen des Werkstücks, etwa eines Rohlings, auf einem drehbaren Werkstücktisch. Gleichzeitig wird das Schneidwerkzeug, z. B. ein Wälzfräser, in Position gebracht. Beim Wälzfräsen rotiert das Werkzeug synchron zur Drehung des Werkstücks – eine sogenannte Wälzbewegung entsteht. Dabei wird Zahn für Zahn kontinuierlich aus dem Werkstück herausgearbeitet. Das Fräswerkzeug bildet dabei die Form der späteren Zahnlücke ab. Beim Wälzstoßen hingegen arbeitet ein oszillierendes Werkzeug linear in das Material ein, während das Werkstück schrittweise weitergedreht wird.

Für höchste Präzision bei der Zahnradherstellung kommen Verzahnungsschleifmaschinen zum Einsatz, die nach dem Fräsen oder Härten das Zahnprofil durch Schleifen veredeln. Dies gewährleistet eine hohe Maßgenauigkeit und Oberflächengüte, wie sie z. B. im Automobilbau oder in der Luftfahrt erforderlich ist.

Moderne Verzahnmaschinen oder Verzahnungsmaschinen sind CNC-gesteuert und ermöglichen durch präzise Programmierung eine hohe Wiederholgenauigkeit bei gleichzeitiger Flexibilität in der Fertigung. Sie sind zentraler Bestandteil der Zahnradherstellung in der industriellen Produktion – überall dort, wo kraftschlüssige Bewegungen mit exakter Übersetzung erforderlich ist.

Wie funktioniert Profilfräsen?

Das Profilfräsen gehört grundsätzlich zur Gruppe der Verzahnungsverfahren, wird aber im Gegensatz zum generierenden Wälzfräsen als ein formbildendes Verfahren klassifiziert. Es wird vor allem eingesetzt, wenn Sonderprofile, Einzelzahnbearbeitungen oder Kleinserien hergestellt werden müssen, bei denen ein generatives Verfahren wie Wälzfräsen oder Wälzstoßen technisch oder wirtschaftlich nicht sinnvoll ist.

• Das Fräswerkzeug besitzt genau das Profil, das in das Werkstück eingebracht werden soll.
• Jeder Zahn wird einzeln gefräst, oft durch Indexieren des Werkstücks nach jedem Zahn.
• Es findet keine Wälzbewegung statt – es ist also kein generierendes Verfahren.
• Eignet sich für Sonderverzahnungen, Prototypen, Reparaturen oder Innenverzahnungen mit komplexen Geometrien.
• Werkzeugbeispiel: Formfräser, Scheibenfräser oder Stirnfräser mit Profilkontur.

Was ist der Hüllschnitt beim Verzahnen?

Der Hüllschnitt ist ein zentrales Konzept in der Verzahnungstechnik – insbesondere bei generierenden Verfahren wie dem Wälzfräsen, Wälzstoßen oder Power Skiving (Wälzschälen). Dabei entsteht das Werkstückprofil – z. B. die Zahnflanke eines Zahnrads – durch die Überlagerung vieler Schnittbewegungen des Werkzeugs. Diese Schnitte „ummanteln“ das entstehende Profil, ähnlich wie eine Hülle, und erzeugen es indirekt durch Bewegung, nicht durch ein statisch übertragbares Werkzeugprofil.

Ein einfaches Beispiel ist das Wälzfräsen:

• Der Wälzfräser hat ein relativ einfaches Werkzeugprofil (z. B. gerade Zähne), das nicht dem späteren Zahnprofil entspricht.
• Durch die synchronisierte Bewegung von Fräser-Rotation und Werkstückdrehung wälzt sich das Werkzeug über das Werkstück hinweg.
• Die Schneiden des Fräsers schneiden in vielen kleinen Schritten Material ab – die Summe dieser Spuren ergibt das exakte Zahnprofil.
• Dieses „Ergebnis der Bewegung“ ist der Hüllschnitt.

Merkmale des Hüllschnittverfahrens:

• Das Werkstückprofil entsteht aus der kinematischen Bewegung, nicht aus einem vorgegebenen Werkzeugprofil.
• Generierende Verfahren basieren auf dem Hüllschnitt (z. B. Wälzfräsen, Wälzstoßen, Power Skiving).
• Nicht-generierende Verfahren wie das Profilfräsen erzeugen das Zahnprofil direkt – ohne Hüllschnitt.

Vorteile des Hüllschnitts:

• Hohe Genauigkeit und Wiederholbarkeit
• Standardisierte Werkzeuge für viele verschiedene Zahnräder verwendbar
• Effiziente Serienfertigung durch kontinuierliche Bearbeitung

Anwendungen in der industriellen Fertigung

Verzahnmaschinen sind in Industriezweigen unverzichtbar, in denen präzise Zahnradkomponenten benötigt werden. Besonders häufig kommen sie im Maschinenbau, in der Automobilindustrie, im Werkzeugbau, in der Luft- und Raumfahrt, im Schienenfahrzeugbau, in der Windenergiebranche, in der Medizintechnik, in der Robotik, in der Fördertechnik und im Schiffbau zum Einsatz.

Typische Werkstücke, die auf einer Verzahnmaschine gefertigt werden, sind:

• Stirnräder
• Kegelräder
• Schneckenräder
• Innenverzahnungen
• Zahnstangen
• Planetenräder
• Hohlräder für Planetengetriebe
• Synchronringe
• Getriebewellen
• Zahnräder für Lenksysteme

Diese Bauteile finden sich in Getrieben, Antrieben und komplexen Maschinenkomponenten. Sie müssen höchste Anforderungen an Passgenauigkeit, Laufruhe und Belastbarkeit erfüllen. Verzahnmaschinen ermöglichen genau diese Qualitäten. Das Verzahnen erfolgt automatisiert, effizient und abgestimmt auf unterschiedlichste Werkstoffe wie Stahl, Aluminium oder Kunststoff.

Werkzeuge einer Verzahnmaschine

In Verzahnmaschinen kommen hochspezialisierte Werkzeuge zum Einsatz, je nach Bearbeitungsverfahren und Zahnradgeometrie. Zu den wichtigsten Werkzeugtypen zählen:

• Wälzfräser – für das wirtschaftliche Fräsen von Außen- und Innenverzahnungen
• Wälzstoßräder – zum Stoßen von Innenverzahnungen mit hoher Formgenauigkeit
• Schleifscheiben – zum Verzahnungsschleifen bei gehärteten Zahnrädern
• Formfräser – für spezielle Profilverzahnungen
• Honräder – zur Feinbearbeitung und Optimierung der Zahnflankengeometrie
• Scheibenfräser – zum Fräsen einzelner Zahnlücken bei kleineren oder komplexeren Bauteilen
• Modulfräser – standardisierte Fräswerkzeuge für Zahnräder mit definiertem Modul
• Räumwerkzeuge (Räumnadeln) – für das präzise Ausräumen von Innenverzahnungen in einer einzigen Hubbewegung
• Schälräder (Power Skiving Tools) – moderne Werkzeuge zum hochdynamischen Schälverfahren bei Innen- und Außenverzahnungen
• Diamant- oder CBN-bestückte Schleifwerkzeuge – für das Hartfeinschleifen von hochfesten Zahnrädern mit maximaler Oberflächenqualität
• Profilrollen – zur Formgebung bei der Kaltumformung (z. B. bei der Herstellung von Zahnrädern durch Profilwalzen)
• Stoßmeißel – bei einfacheren Stoßprozessen, insbesondere bei Prototypen oder Einzelanfertigungen
• Entgratwerkzeuge – zur Nachbearbeitung und Entfernung von Graten an Zahnflanken
• Werkstück-Spannvorrichtungen mit integrierter Zentrierung – sind technisch gesehen Hilfswerkzeuge, aber essenziell für hohe Bearbeitungsgenauigkeit

Ein Stirnfräser ist kein Standardwerkzeug für industrielle Serienverzahnung, wird aber z. B. bei der Herstellung von Sonderverzahnungen oder Innenverzahnungen verwendet, wenn kein Wälzfräser eingesetzt werden kann.

Zubehör für eine Verzahnmaschine

Zentrale Komponenten sind Spannmittel wie Dreibackenfutter, Zentrierspannsysteme oder maßgefertigte Spannaufnahmen, um Werkstücke sicher und positionsgenau zu fixieren. Ebenso wichtig sind Werkzeughalter, die Wälzfräser, Stoßwerkzeuge oder Schleifscheiben exakt führen. Zur Bearbeitung gehören Kühl- und Schmierstoffe, die die Wärmeabfuhr verbessern, den Werkzeugverschleiß reduzieren und die Oberflächenqualität erhöhen.

Messtechnik wie Verzahnungslehren, Koordinatenmessgeräte oder taktile Sensoren sorgt für die exakte Kontrolle der Zahngeometrie. Weitere wichtige Betriebsmittel sind Filteranlagen, Späneförderer und Absaugsysteme, um Maschinenreinheit und Prozesssicherheit zu gewährleisten. In der CNC-Fertigung sind auch Programmierarbeitsplätze und Schnittstellenmodule zum Datenaustausch essenziell.

Führende Hersteller für Verzahnmaschinen

In unserer Herstellerliste finden Sie Unternehmen, die Verzahnmaschinen für die Metallbearbeitung herstellen.

Häufig gesucht sind folgende Begriffe: Affolter Verzahnmaschine, Burri Verzahnmaschine, DVS Verzahnmaschine, EMAG Verzahnmaschine, Gleason Verzahnmaschine, Höfler Verzahnmaschine, KAPP Verzahnmaschine, Klingelnberg Verzahnmaschine, KOEPFER Verzahnmaschine, Liebherr-Verzahntechnik Verzahnmaschine, Monnier + Zahner Verzahnmaschine, Pittler Verzahnmaschine, Präwema Verzahnmaschine, Profilator Verzahnmaschine, Profiroll Verzahnmaschine, Reishauer Verzahnmaschine

Auswahl der passenden Verzahnmaschine

Möchten Sie eine Verzahnmaschine kaufen, sind mehrere wichtige Merkmale und Spezifikationen zu berücksichtigen.

• Ein zentrales Kriterium ist der Verfahrweg und Bearbeitungsbereich, der die maximal bearbeitbare Werkstückgröße bestimmt.
• Ebenso wichtig ist die Werkzeugaufnahme, da sie den Einsatz unterschiedlicher Verzahnungswerkzeuge ermöglicht.
• Achten Sie auf die Maschinengenauigkeit, insbesondere Rundlauf, Teilungsgenauigkeit und Positioniergenauigkeit.
• Die Steuerungstechnologie spielt eine wesentliche Rolle – moderne CNC-Steuerungen bieten hohe Flexibilität, Automatisierungsoptionen und intuitive Bedienoberflächen.
• Für Serienfertigungen sind Automatisierungsfunktionen wie Werkstückwechsler oder Roboteranbindung von Vorteil.
• Weitere wichtige Merkmale sind die Spindelleistung, die Schnittgeschwindigkeit sowie die Möglichkeit, trocken oder nass zu bearbeiten.
• Nicht zuletzt sollten Sie auf Serviceverfügbarkeit, Ersatzteilversorgung und die Möglichkeit zur Softwareanpassung achten, um langfristige Investitionssicherheit zu gewährleisten.

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