Präzisionswellen, Verzahnungen und Getriewellen

Eine Welle trägt drei Dinge zugleich: Drehmoment, eine Position und einen Sitz. Das Zahnrad sitzt auf ihr, das Lager hält sie, die Verzahnung oder Passfeder treibt sie an. Ist der Sitz falsch, fällt das Lager früh aus; ist die Rundlaufabweichung falsch, läuft das Zahnrad aus dem Eingriff; ist die Verzahnung falsch, wird die Verbindung unter Wechsellast klapprig und locker.

PinyiGear bearbeitet Wellen und Verzahnungen nach Zeichnung, einschließlich Zahnradwellen, bei denen Zahnrad und Welle ein Teil sind. Diese Seite beschreibt, was wir fertigen, wie Verzahnung und Lagersitze behandelt werden und was eine Zeichnung enthalten muss.

Was wir fertigen

• Zahnradwellen — Welle und Zahnrad aus einem Rohling gefertigt, sodass der Rundlauf zwischen Verzahnung und Lagersitzen spanend erzeugt und nicht montiert wird
• Antriebswellen für Getriebe und Untersetzungsgetriebe
• Motorabtriebswellen mit Passfeder oder Verzahnung
• Verzahnungswellen — geradflankig, evolventisch oder kerbverzahnt
• Spindeln und Wellen für Präzisionsinstrumente
• Reparatur- und Ersatzwellen für Anlagen, deren Originalteil nicht mehr verfügbar ist

Warum eine Aufspannung zählt

Jedes erneute Umspannen einer Welle bringt eine neue Fehlerquelle in das Teil. Werden Lagersitze, Zahnradsitz und Verzahnung in einer Aufspannung gefertigt, bleiben sie auf eine einzige Achse bezogen, und genau davon hängt die Rundlaufabweichung tatsächlich ab.

Wo eine Welle lang ist oder die Merkmale an beiden Enden liegen, ist eine Aufspannung physikalisch nicht möglich. Dann muss das Bezugssystem eindeutig sein: welcher Zapfen die Referenz ist, welche Rundlauftoleranzen zwischen den Merkmalen gelten und wie das Teil zum Schleifen gespannt wird. Eine Wellenzeichnung ohne Bezugssystem überlässt es der Werkstatt, eines zu erfinden, und zwei Lieferanten erfinden zwei verschiedene.

Verzahnungen

Der Verzahnungstyp entscheidet über den Kraftfluss und den Sitz.

Evolventenverzahnungen sind der Standard, wo das Drehmoment bedeutend ist, weil die Flankengeometrie die Last über ein breiteres Band trägt und der Fuß weniger gekerbt ist als bei einer geradflankigen Verzahnung. Verwendete Normen: GB/T 3478 für geradflankige Verzahnungen, DIN 5480 für Evolventenverzahnungen und ANSI B92.1, wo die Kundenzeichnung es vorgibt.

Zwei Fertigungswege:

• Verzahnungsfräsen oder -wälzfräsen — vor der Wärmebehandlung geschnitten. Genau und wirtschaftlich, aber die Flanke verlagert sich durch Verzug beim Härten.
• Verzahnungswalzen — Kaltumformung, die einen günstigen Faserverlauf und eine glatte Flanke hinterlässt. Geeignet für weichere Werkstoffe und bestimmte Geometrien.

Bei gehärteten Verzahnungen zählt die Reihenfolge. Übermaß schneiden, härten, dann fertigbearbeiten — oder nach dem Härten durch Schleifen schneiden, wo die Zeichnung die Kosten zulässt. Eine Verzahnung, die vor dem Härten auf Endmaß geschnitten und dann ohne Kontrolle des Verzugs gehärtet wird, ist die übliche Ursache für eine Verbindung, die nicht gleitet.

Lagersitze und Zapfen

Lagersitze sind die Merkmale, die die Wellenlebensdauer entscheiden. Was auf die Zeichnung gehört:

• Durchmesser mit Passungsklasse (h6 oder h7 ist auf Wellenzapfen üblich)
• Rundheit und Zylindrizität
• Oberflächenrauheit — eine feine Oberfläche hält den Ölfilm besser als eine raue
• Rechtwinkligkeit der Schulter, da ein Lager, das auf einer schiefen Schulter kippt, eine Rollenreihe belastet
• Rundlauf zum anderen Lagersitz, die Kennzahl, die entscheidet, ob die Welle rund läuft

Schleifen ist der übliche Weg für einen gehärteten Zapfen in engem Toleranzband; Drehen genügt, wo der Sitz allgemein und die Last leicht ist.

Werkstoffe und Wärmebehandlung

Vergütet HB 240–280 ist der Allzweckzustand; induktionsgehärtet HRC 45–55 erscheint, wo ein Zapfen in einer Buchse läuft oder die Oberfläche Last ohne Lager aufnimmt. Verzug nach dem Härten muss eingeplant werden, nicht später entdeckt.

Bearbeitungsfolge

1. Rohteil — Sägen, dann Drehen auf Grobdurchmesser mit Aufmaß.
2. Spannungsarmglühen für lange oder schlanke Wellen, damit sich Verzug vor der Fertigbearbeitung zeigt.
3. Grobzerspanung — Drehen, Fräsen von Passfedernuten und Flächen, Verzahnen der Keilwelle oder Aufmaß dafür stehen lassen.
4. Wärmebehandlung gemäß Zeichnung.
5. Fertigbearbeitung — Drehen oder Schleifen der Lagerzapfen auf Maß, Schleifen der Keilwellenflanken, wo spezifiziert.
6. Sekundäroperationen — Gewinde, Räumen der Passfedernut, Bohren und Gewindeschneiden, Fasen.
7. Prüfung — Maße, Rundlauf, Keilwellenlehrenprüfung, Oberflächengüte.

Schlanke Wellen sind der schwierige Fall: Schnittkräfte lenken das Werkstück ab, sodass die Welle nach dem Werkzeugdurchlauf zurückfedert. Vorschruppen, dann Fertigbearbeitung mit leichten Schnitten und einer Lünette — so werden Durchmesser und Geradheit an einer langen Welle gehalten.

Prüfung

• Durchmesser und Länge — Mikrometer und Koordinatenmessgerät
• Rundlauf und Koaxialität zwischen Lagerzapfen sowie zwischen einem Lagerzapfen und dem Zahnrad oder der Keilwelle
• Rundheit und Zylindrizität an Lagersitzen
• Keilwellenprüfung — Lehre oder Messstiftmessung über das entsprechende Maß, gegen die in der Zeichnung genannte Norm
• Oberflächenrauheit an Lagerzapfen und Dichtflächen
• Härte, wo eine Wärmebehandlung spezifiziert ist
• Geradheit an langen Wellen

Bei Zahnradwellen umfasst der Prüfplan sowohl die Welle als auch die Verzahnung, sodass der Rundlauf zwischen Verzahnung und Lagersitz berichtet und nicht angenommen wird.

Verpackung

Wellen leiden beim Transport, wenn sie nicht abgestützt sind: Eine lange Welle in einer Kiste biegt sich unter ihrem Eigengewicht durch, und eine Keilwelle oder ein fertig bearbeiteter Lagerzapfen bekommt eine Delle an allem Harten. Die Teile werden mit Zapfenschutz verpackt, über ihre Länge abgestützt und so getrennt, dass fertige Oberflächen einander nicht berühren.

Was Sie senden sollten

• Wellenzeichnung (PDF, DXF, STEP, DWG, IGES) mit Bezügen, Passungen, Rundlauf und Oberflächengüte
• Keilwellenspezifikation — Typ und Norm oder die Zeichnung der Gegennahe
• Werkstoff und Wärmebehandlung oder die Belastung, falls diese offen sind
• Details zu Passfedernut oder Gewinde, falls nicht bereits in der Zeichnung
• Stückzahl und ob das Teil ein Prototyp, eine erste Charge oder eine Wiederholproduktion ist

Wellenzeichnung zur Angebotserstellung senden

FAQ

Können Sie Zahnrad und Welle als ein Teil fertigen? Ja, und das ist oft die bessere Wahl. Ein einziges Teil beseitigt die Passung zwischen Zahnrad und Welle und den Rundlauf, den eine Passfeder- oder Keilwellenverbindung einbringt. Der Kompromiss ist, dass der Rohteil größer ist und die Verzahnung nach der Bearbeitung der Welle geschnitten werden muss.

Nach welcher Keilwellennorm arbeiten Sie? GB/T 3478 für geradflankige, DIN 5480 für Evolventen-, ANSI B92.1, wo die Zeichnung es angibt. Die Norm muss in der Zeichnung genannt sein, denn dieselbe Nenngröße bedeutet in verschiedenen Normen Unterschiedliches.

Wird eine Keilwelle vor oder nach dem Härten geschnitten? In den meisten Fällen davor — mit Aufmaß für Verzug oder mit einer Nachbearbeitung danach. Eine gehärtete Keilwelle, die frei gleiten muss, erfordert die Festlegung der Reihenfolge im Zeichnungsstadium, nicht in der Werkstatt.

Welche Toleranz können Sie an einem Lagerzapfen halten? h6 und h7 sind bei geschliffenen Lagerzapfen Routine. Engere Bänder sind an kurzen Merkmalen mit Schleifen möglich, aber die Zahl muss an ein bestimmtes Merkmal und eine Messmethode gebunden sein.

Liefern Sie aufeinander abgestimmte Wellen- und Zahnradsätze? Ja. Wenn beide hier gefertigt werden, werden Passung und Rundlauf als Paar geprüft und nicht jedes gegen seine eigene Zeichnung.

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