Zahnradfase & Entgraten meistern: Schlüsseltechniken für optimale Leistung

Was ist Zahnradfase?

Viele Getriebehersteller kämpfen mit vorzeitigen Getriebeschäden, suboptimaler Effizienz oder unerträglichem Lärm – verursacht durch Verzahnungen mit weniger als perfekter Zahnflanke.

Für diese Hersteller ist das Erzeugen einer Fase nach Kundenspezifikation (Größe, Form, Winkel) entscheidend, um scharfe, spröde Kanten nach Wärmebehandlung zu minimieren und Materialüberstände an der Zahnflanke vor Handnacharbeit zu vermeiden. Zahnradfase und Entgraten wird in der Getriebefertigung oft unterschätzt, hat aber positiven Einfluss auf Gebrauchseigenschaften. Auch zur Verbesserung der Schaltbewertungen in Fahrzeugen genutzt. Nächster Abschnitt: komplexe Werkzeuge für Fasen, Walzen, Schneid-Entgraten.

Warum ist Zahnradfase erforderlich?

Zahnräder müssen mit hochwertigem, kontrolliertem Prozess gefast und entgratet werden:

• Bruchvermeidung: Übermäßiges Einsatzhärten an Zahnkanten führt oft zu Bruch im Lauf.
• Schutz von Zahnrädern & Lagern: Grate entfernen. Bleiben sie, splittern sie ab und beschädigen Zahnräder und Lager.
• Werkzeugstandzeit in Nachbearbeitung: Fase/Entgraten nötig, um Werkzeugstandzeit in Finish-Prozessen zu verlängern.
• Sicherheit: Verletzungsrisiko bei Handhabung scharfer Grate wird durch Fase/Entgraten stark reduziert.

Vier grundlegende Fasentypen:

• Typ A: Fase nur an einer Flanke, konstante Größe entlang Profil.
• Typ B: Fase an beiden Flanken, konstante Größe entlang Profil.
• Typ C: Fase im Wurzelkreisdurchmesser.
• Typ D: Keine Fase im Wurzelkreisdurchmesser.

Manchmal zusätzlicher Walzvorgang nötig (siehe „Fasenwalzen“ unten).

Vorteile der Zahnradfase

Fase und Entgraten besonders kritisch vor Hartfeinbearbeitung. Besonders beim Honen: gehärtete Grate und Übermaß mindern Werkzeugstandzeit stark, erhöhen Stückkosten signifikant. Gleiches bei Profilschleifen.

Weitere Vorteile: Gesundheits- und Sicherheitsrisiken durch scharfe Grate bei Handhabung verringert. Viele Hersteller bieten begehrte Fase-/Entgratlösungen mit Wälzfräs- und Entgratmaschinen – ermöglichen optimale Fasentechnologie für jeweilige Anwendungen mit Umform- oder Schneidtechnologie – bis hin zu LKW-großen Zahnrädern.

Zahnradfasenwerkzeuge: Plastische Verformung & Druckwerkzeuge

Fortschrittliche Fasewerkzeuge nutzen Druck, um Fasen an der Kante zu erzeugen. Druck und Materialverformung können Metallstruktur ändern. Faswerkzeuge als Konusräder vorstellbar, Breite ca. 10–15 mm, spiegelpoliert gegen vorzeitigen Verschleiß.

Kernvorteile:

1. Stärkerer Zahn durch optimalen Materialfluss.
2. Präzisere Fasenwinkel.

Fasenwinkel durch Werkzeugzeichnung definiert, Größe durch Walzzeit und Werkzeugdruck. Längere Kontaktzeit = größere Fase. Druck (Verformungskraft) durch Pneumatikzylinder – garantiert „elastische Kraft“, verhindert Bruch.

Fasenwalz-Operation

Fasenwalzen: Umformprozess meist für kleine Zahnräder bis Modul 5 mm. Erzeugt Fasen an Zahnkante durch Materialverdichtung. Gepresstes Material bildet Grat an Zahnradstirnseite, kleineren an Zahnflanke.

Stirnseitengrat: Einfachmesserklingen, Entgrat- oder Feilenscheiben entfernt. Flankengrat: Spezielle Fasenwalzwerkzeuge mit Glättfunktion oder zusätzlicher Wälzfrässchnitt vor nachgelagerter Hartfinishbearbeitung. Walzvorgang nach Fasen nötig wegen plastischer Verformung und zur Beseitigung von Graten/Aufquellungen. Oberflächengrate entfernbar, Leitungsgrate (0,05–0,07 mm) bleiben – Probleme in nachfolgenden Schleifphasen, Gefahr für Schleifscheibe. Deshalb Walzvorgang nötig. Gewalzte/gefastete Zahnräder nach Wärmebehandlung geprüft: Keine Risse im Walzbereich, Struktur normal, entspricht allen Materialeigenschaften.

Zusammenfassung

Zahnradfase und Entgraten ist Schlüsseltechnologie in Automobilindustrie für reibungsloses Getriebe – Fähigkeit zu starken, präzisen Fasen entscheidend. Für nachträglich fertigende Zahnräder kann Fasenwalzen mit Fase/Entgraten integriert werden. Mehrere Werkzeugkonfigurationen ermöglichen Lösungen für breites Spektrum Automobilzahnräder.