Wälzschälen (Power Skiving) vs. Wälzfräsen: So wählen Sie das richtige Verfahren für Präzisions-Innenverzahnungen aus

Die Auswahl des richtigen Verzahnungsherstellungsprozesses ist eine entscheidende Entscheidung, die sich auf den gesamten Produktionslebenszyklus auswirkt. Diese Wahl bestimmt die Genauigkeit, das Budget und die Lieferzeit des endgültigen Zahnrads.

Vor allem in derInnenzahnrad Herstellung.Aufgrund der strengen Platzbeschränkungen, des begrenzten Verfahrspiels und des hohen Risikos von Werkzeugbeeinträchtigungen ist die Bearbeitungsschwierigkeit von Innenverzahnungen höher als die von Außenverzahnungen.

Dies ist auch die Frage, die in diesem Artikel diskutiert werden soll - ob man wählen sollWälzschälenoderWälzfräsenfür komplexe Innenverzahnungen oder enge Spielzonen?

Hinweis: In diesem Artikel verwenden wir die Begriffe Wälzschälen und Wälzschälen synonym. - Beide beziehen sich auf denselben kontinuierlichen Erzeugungsprozess mit gekreuzten Achsen-.

Wälzfräsenist normalerweise der Hauptprozess für die Massenproduktion von Außenzahnrädern und sein Funktionsprinzip ist wie folgt.

DerWälzfräsverfahrennutzt eine kontinuierliche Generierungsmethode. Ein rotierendes Schneidwerkzeug, ein sogenannter Wälzfräser, greift in den rotierenden Zahnradrohling ein. Als dieWälzfräsmaschineSynchronisiert präzise die Rotation von Werkzeug und Werkstück. -Ähnlich wie bei einem Schneckengetriebemechanismus- schneiden die Schneidzähne nach und nach das Evolventenradprofil heraus.

Da es sich hierbei um einen kontinuierlichen und nicht um einen intermittierenden Schneidvorgang handelt, zeichnet es sich durch außergewöhnliche Materialabtragsraten aus, was es äußerst effizient und zur ersten Wahl für die Massenfertigung von Stirn- und Schrägverzahnungen mit Außenverzahnung macht.

Das Wälzfräsverfahren hat jedoch zwei Nachteile:

1. Innenverzahnungen - können aufgrund der Interferenz zwischen Durchmesser und Bewegung des Rollfräsers nicht bearbeitet werden. Das Werkzeug kann zum Schneiden nicht in das Innere des Innenverzahnungsrings eindringen.

2.Bei der Bearbeitung von Außenverzahnungen in der Nähe der Schulter gibt es häufig Einschränkungen und ein unzureichender Werkzeugfreiraum kann zu Störungen führen.

Wird häufig auch als bezeichnetWälzschälenDieser Prozess basiert auf einer kontinuierlichen Erzeugungsmethode mit gekreuzten -Achsen. Im Inneren einer Wälzschälmaschine sind Werkzeug- und Werkstückachse in einem gekreuzten Winkel zueinander angeordnet und rotieren synchron in einem präzisen Drehzahlverhältnis. Beim axialen Vorschub des Werkzeugs ahmt es die Eingriffsbewegung eines Schrägzahnradpaares nach und „schält“ kontinuierlich das Zahnprofil.

Die Technologie eignet sich besonders für die Herstellung einer Wälzschäl-Innenverzahnung. Es liefert nicht nur eine überragende Oberflächengüte und Genauigkeit-und erreicht durchweg eine Präzision der ISO/DIN/GB-Stufen 5 bis 7-sondern auch eine weit überlegene Schneideffizienz.

Die Vorteile des Schälens sind folgende:

• Kann Zahnräder in der Nähe der Schulter und sogar Sackloch-Innenzahnräder mit spezifischen Strukturen bearbeiten
• Aufgrund der überlegenen Steifigkeit des Werkzeughalters -im Gegensatz zum herkömmlichen Wälzfräsen- eignet er sich besonders für die -Tieflochbearbeitung von Zahnrädern
• Die Bearbeitungseffizienz beim kontinuierlichen Schneiden ist etwa dreimal so hoch wie beim Wälzfräsen

Bei Hansheng Automation sind wir beispielsweise mit fortschrittlichen Technologien ausgestattetKashifuji KPS30 Zahnradschälmaschine, die Innenverzahnungsgeometrien mit komplexen Anforderungen bearbeiten kann.

Als professioneller Hersteller von kundenspezifischen Zahnrädern machen es uns unsere Ausrüstung und unsere praktische Erfahrung sehr einfach, Innenzahnräder zu bearbeiten. Die folgende Tabelle wurde auf der Grundlage unserer eigenen Erfahrung und unseres gesunden Menschenverstandes zusammengestellt und hofft, für Sie hilfreich zu sein.

Bei der Analyse von Wälzschälen und Wälzfräsen hängt die endgültige Wahl von der geometrischen Form, dem Platzbedarf und dem wirtschaftlichen Budget der Teile ab. Der wichtigste Punkt ist die Bearbeitung von Innen- oder Außenzähnen. Wie aus der Tabelle hervorgeht, kann beim Wälzfräsen die Innenkontur nicht physisch geschnitten werden. Daher ist der Vorteil des Innenwälzschälens in diesem Bereich absolut gegeben und bietet eine höhere Präzision (bis zu ISO-Stufe 5), wo herkömmliche Methoden wie das Wälzstoßen nicht ausreichen.

Tatsächlich geht es beim Vergleich zwischen Wälzschälen und Wälzfräsen nicht darum, wer gut oder schlecht ist, sondern darum, anhand der Eigenschaften des Werkstücks das am besten geeignete Verfahren auszuwählen.

Bearbeitung von Außenzahnrädern, Streben nach höchster Effizienz, Priorisierung des Wälzfräsens;

Bei der Bearbeitung von Innenverzahnungen oder bei komplexen baulichen Gegebenheiten sollte dem Wälzschälen Vorrang eingeräumt werden.

Bei der Auswahl des Zahnradherstellungsprozesses gibt es neben dem bereits erwähnten Wälzschälen und Wälzfräsen noch zwei weitere Verfahren: Zahnradformen und Zahnradräumen. Diese beiden Prozesse haben in bestimmten spezifischen Szenarien immer noch erhebliche Auswirkungen.

Zahnradformungnutzt einen hin- und hergehenden Schneidhub. Mit diesem Verfahren können sowohl Innen- als auch Außenverzahnungen bearbeitet werden, besonders geeignet für Strukturen mit Stufen oder begrenzten Rückzugsnuten. Die Genauigkeit deckt normalerweise die ISO-Stufen 7-9 ab. Obwohl die Effizienz geringer ist als beim Schaben von Zähnen, sind die Kosten für Schneidwerkzeuge relativ niedrig und die Ausrüstung erfreut sich einer hohen Beliebtheitsrate, sodass sie für Szenarien mit kleinen und mittleren Chargen und mittleren Präzisionsanforderungen geeignet ist.

Räumen von Zahnrädernist der Prozess, bei dem mit einer speziell entwickelten Räumnadel in einem Arbeitsgang ein komplettes Zahnprofil erstellt wird. Dieses Verfahren wird hauptsächlich zum Räumen von Innenverzahnungen verwendet, insbesondere für kleine Innenverzahnungskränze, Innenverzahnungen usw. Der Genauigkeitsbereich liegt normalerweise im ISO 8-11-Niveau und die Verarbeitungseffizienz ist extrem hoch, besonders geeignet für die Herstellung kleiner Innenverzahnungen mit großen Stückzahlen und geringen Präzisionsanforderungen. Allerdings sind die Schneidkosten hoch und jede Zahnform erfordert ein eigenes Werkzeug, was für Szenarien mit mehreren Varianten und kleinen Losgrößen nicht geeignet ist.

Müssen Sie ein Innenzahnrad herstellen?

• JA (Innenzahnrad)

         Precision required: ISO Level 5-7? -->Wählen Sie Wälzschälen

         Precision required: ISO Level 7-9? -->Wählen Sie Zahnradformung

         Large Volume + Low Precision? -->Wählen Sie Zahnradräumen

• NEIN (Außengetriebe)

Wählen Sie Wälzfräsen (Hinweis: Wenn Sie durch enge Sacklöcher oder Absätze eingeschränkt sind, greifen Sie auf Wälzfräsen oder Formfräsen zurück.)

• ----Wir haben einen ausführlichen Artikel speziell über die kundenspezifische Herstellung von Innenrädern geschrieben; Klicken Sie hier, um es zu lesen

Als Unternehmen, das Präzisionsgetriebe herstellt, sind die folgenden Anwendungsszenarien, auf die wir in tatsächlichen Projekten gestoßen sind, und welche Art von Prozess wir wählen sollten.

Roboter-Gelenkgetriebe

Diese Arten von Teilen werden typischerweise für Gelenkmodule in kollaborativen Robotern oder Industrierobotern verwendet. Sie zeichnen sich durch die Herstellung von Innenkränzen, kleine Modulgrößen, hohe Präzisionsanforderungen (häufig ISO/GB 5-6) aus und befinden sich oft in der Nähe der Lagereinbauposition oder weisen Schulterbeschränkungen in der Struktur auf. Herkömmliches Wälzfräsen weist nicht nur eine geringe Effizienz auf, sondern beeinträchtigt aufgrund des übermäßigen Überhangs des Werkzeughalters auch die Konsistenz der Genauigkeit. Dies ist genau der Vorteilsbereich des Wälzschälens – unsere Wälzschälmaschine Kashifuji KPS30 kann eine stabile 5-Stufen-Genauigkeit erreichen, während die kontinuierlichen Schneideigenschaften für Stabilität während der Massenproduktion sorgen.

Innenhohlrad des Planetengetriebes des Getriebes

Ob Planetengetriebe oder Harmonic-Drive: Zu den Kernkomponenten des Getriebes gehören Präzisions-Innenverzahnungskränze. Bei der Nachfrage nach Präzisionsgetrieben für Untersetzungsgetriebe gibt es zwei Trends: Für Standardprodukte unter dem P2-Niveau (Spiel kleiner oder gleich 3 Bogenminuten) ist die Zahnradformung eine wirtschaftliche und effiziente Wahl; Für High-End-Anwendungen, die ein ultrapräzises Spiel auf P1/P0-Niveau erfordern, ist das Wälzschälen eine notwendige Wahl. - Eine höhere Zahnprofilgenauigkeit bestimmt direkt die Gesamtübertragungsleistung des Untersetzungsgetriebes.

Außenzahnrad für Automobilgetriebe

Dies ist die Hauptanwendung des Wälzfräsens. Große Mengen, ein großer Modulbereich, hauptsächlich Außenzahnräder, kombiniert mit einer CNC-Wälzfräsmaschine für automatisiertes Be- und Entladen, ermöglichen eine kontinuierliche Produktion rund um die Uhr. In solchen Szenarien geht es darum, die Stückkosten zu minimieren und die Effizienz zu maximieren, und die technologischen Vorteile des Wälzfräsens sind unersetzlich.

Kleiner Getriebezahnkranz

Kleine Innenzahnkränze in Mikromotoren, Elektrowerkzeugen und Verstellmechanismen für Autositze zeichnen sich durch große Stückzahlen, relativ geringe Präzisionsanforderungen (nationale Norm 8–10 Stufen) und minimale Abweichungen bei den Zahnprofilspezifikationen aus. Das Innenräumen von Zahnrädern kann in einem Arbeitsgang mit einer Zykluszeit von nur wenigen Sekunden umgeformt werden, was es besonders für die stabile Produktion in hohen Stückzahlen geeignet macht.

 

Robotergelenk-Innenzahnkranz-Power-Skiving-Anwendung

 

Präzisionsbearbeitung des Innenhohlrades des Planetengetriebes

 

 

Herstellung von Außenzahnrädern für Automobilgetriebe

 

Räumen des Innenzahnkranzes eines Kleinmotorgetriebes

Zu verstehen, dass Ihr Projekt Wälzschälen erfordert, ist nur der erste Schritt. Aufgrund seiner komplexen Kreuzachsenkinematik und der extremen Geschwindigkeiten gehört das Wälzschälen zu den anspruchsvollsten Bearbeitungsvorgängen, die korrekt ausgeführt werden müssen. Wenn Sie auf der Suche nach einem zuverlässigen Hersteller kundenspezifischer Innenzahnräder sind, geht die Bewertung seiner Leistungsfähigkeit weit über den bloßen Blick auf das Endergebnis des Angebots hinaus.

Bei der Überprüfung eines Wälzschäldienstes sollten Ingenieure und Beschaffungsteams drei kritische Säulen streng prüfen:

Diese strengen Kriterien sind genau der Standard, an den wir uns bei Hansheng Automation halten. Als VeteranHersteller von PräzisionsgetriebenMit über einem Jahrzehnt spezialisierter Erfahrung haben wir unsere Anlage so aufgebaut, dass sie genau diese Herausforderungen meistert. Durch den Einsatz branchenführender Ausrüstung-wie der Kashifuji-Zahnschälmaschine KPS30 erreicht unser Ingenieursteam durchweg eine Präzision der ISO/DIN/GB-Stufen 5 bis 7.

Am wichtigsten ist, dass wir niemals einen quadratischen Stift in ein rundes Loch zwängen, da wir das gesamte -Spektrum von Prozessen abdecken-einschließlich Wälzschälen, Wälzfräsen, Formen und Räumen-. Wir analysieren Ihre spezifische Innen- oder Außenverzahnungsgeometrie und empfehlen Ihnen die Fertigungsmethode, die für Ihr Projekt rechnerisch und wirtschaftlich am sinnvollsten ist.

Um Wälzschälen vs. Wälzfräsen zusammenzufassen: Wälzfräsen ist die effiziente Wahl für die Massenproduktion von Außenrädern, während Wälzschälen die optimale Lösung für die Präzisionsbearbeitung komplexer Innenräder ist.

Als kundenspezifisches Zahnradbearbeitungsunternehmen verfügt Hansheng Automation über vier Hauptprozesse, vom Wälzschälen und Wälzfräsen bis zum Formen und Räumen. Ganz gleich, ob es sich bei Ihren Zahnrädern um Innen- oder Außenverzahnungen, hoch{1}genau oder groß-, Standardstruktur oder schulternah handelt, wir können Ihnen aufgrund unserer über zehnjährigen Praxiserfahrung den optimalen Prozessweg empfehlen.

Wir verfügen nicht nur über fortschrittliche Ausrüstung wie Kashifuji KPS30, sondern auch über umfassende Produktionskettenkapazitäten vom Guss über die CNC-Bearbeitung bis hin zur Präzisionsprüfung. Das bedeutet, dass Ihr Getriebeprojekt hier aus einer Hand umgesetzt werden kann, ohne dass eine Abstimmung zwischen mehreren Lieferanten erforderlich ist.

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Kann das Wälzfräsen zur Herstellung von Innenverzahnungen eingesetzt werden?
Nein. Aufgrund der kontinuierlich erzeugenden Kinematik und der physischen Größe des Wälzfräsers ist es unmöglich, dass das Werkzeug in ein Werkstück passt, um Innenzähne zu schneiden, ohne dass es zu erheblichen Störungen kommt. Bei jedem Innenzahnraddesign müssen Sie sich auf Wälzschälen, Wälzstoßen oder Wälzräumen verlassen.

Wie viel schneller ist Wälzschälen im Vergleich zum Wälzstoßen?
Das Wälzschälen ist wesentlich effizienter, da es einen kontinuierlichen, synchronisierten Schneidvorgang nutzt. Im Gegensatz dazu beruht die Zahnradbearbeitung auf einem intermittierenden Hin- und Herbewegungshub nach oben-und -, was zwangsläufig Zeit für den Rückhub verschwendet. Abhängig von der Geometrie und dem Material des Bauteils kann das Wälzschälen die Bearbeitungszykluszeiten um 50 % bis 70 % im Vergleich zur herkömmlichen Formgebung verkürzen, was es für die Produktion mittlerer bis hoher Stückzahlen äußerst kosten{6}}effektiv macht.

Ist beim Wälzschälen eine große Hinterschneidung erforderlich?
Einer der größten Vorteile des Wälzschälens ist seine kompakte Schneidkinematik. Es erfordert einen außergewöhnlich kurzen Überfahrweg. Es erfordert zwar immer noch eine minimale Auslaufzone, ist aber das absolut beste Verfahren für die Bearbeitung von Innenverzahnungen, die eng an einer Strukturschulter oder tief in Sacklöchern anliegen, wo andere Werkzeuge einfach nicht arbeiten können.

Welchen Präzisionsgrad kann Hansheng Automation für kundenspezifische Innenverzahnungen erreichen?
Durch den Einsatz erstklassiger CNC-Ausrüstung wie der Kashifuji-Zahnschälmaschine KPS30 erreicht unser Ingenieursteam durchweg eine Präzision der ISO/DIN/GB-Stufen 5 bis 7.

Welche Losgröße eignet sich am besten für das Wälzschälen?

Wälzschälen ist bemerkenswert flexibel. Es eignet sich hervorragend für die Produktion mittlerer bis großer Serien, wo seine Effizienz zu erheblichen Kosteneinsparungen führt. Mit modernen CNC-Wälzschälmaschinen und schnellen Umrüstfunktionen ist es jedoch zunehmend auch für Kleinserien und sogar Prototypen geeignet,-insbesondere wenn die Geometrie (wie ein tiefes Innenzahnrad) mit anderen Methoden nur schwer oder gar nicht herzustellen ist.

Gear Solutions Magazine - „Power Skiving of Internal Gears“
EMAG Group - Überblick über die Wälzschältechnologie
ISO 1328-1: Stirnräder – ISO-System zur Klassifizierung der Flankentoleranz
Sandvik Coromant - Anwendungshandbuch zum Zahnradfräsen

Dieser Artikel wurde von Derek von Hansheng Automation unter Bezugnahme auf Industriestandards und einige Literatur zusammengestellt. Bei Informationsfehlern kontaktieren Sie uns bitte, um Änderungen vorzunehmen.