Zahnräder

Zahnräder

Ein Zahnrad ist ein Maschinenelement, über dessen Radumfang eine bestimmte Anzahl von Zähnen gleichmäßig verteilt ist. Wird ein Zahnrad mit einem oder mehreren anderen Zahnrädern in Verbindung gebracht, entsteht ein Zahnradgetriebe, das beispielsweise bei Seilbahnen oder Mühlrädern für den Antrieb sorgt. Die Form der Zähne ist grundsätzlich beliebig, allerdings müssen alle Zähne eines Getriebes dieselbe Form haben, um ineinander greifen zu können. Auch ob ein Zahnrad schrägverzahnt oder geradeverzahnt ist, spielt keine Rolle, solange es zu seinem Gegenrad passt.

Stirnräder und andere Arten von Zahnrädern

Zahnräder haben eine lange Geschichte hinter sich und konnten sich so im Laufe der Zeit entsprechend vielfältig entwickeln. Die erste Form von Zahnrädern gab es schon bei den alten Ägyptern. Waren diese Ansätze damals durchwegs aus Holz, kann das Maschinenelement heute aus verschiedensten Nichteisenmetallen (Stahl, Edelstahl, Aluminium u.ä.) und in verschiedensten Varianten gefertigt werden. Wer Zahnräder kaufen will, kann somit aus einem breiten Sortiment unterschiedlicher Zahnradhersteller wählen.

Am häufigsten wird dabei das Stirnzahnrad produziert und verwendet. Da hier die Scheibe, die auf ihrem Umfang verzahnt ist, zylindrisch ist, spricht man auch vom Zylinderrad oder einfach von Zahnrad, da es die grundlegendste Form von Zahnrädern darstellt. Charakteristisch ist in diesem Fall, dass das Rad außen verzahnt ist. Innenverzahnte Räder werden dagegen nicht als Stirnzahnräder bezeichnet. Sobald das Stirnrad ein Gegenrad in Form eines weiteren Stirnzahnrades oder einer stirnverzahnten Welle bekommt, entsteht ein Stirnradgetriebe. Die Verzahnung kann dabei sowohl gerade, als auch schräg, konisch oder ballig sein. Ist ein Zahnrad schrägverzahnt, läuft es allerdings insgesamt störungsfreier und leiser als die geradeverzahnte Variante. Durch die Schrägverzahnung wird das Drehmoment nämlich besonders gleichmäßig übertragen.

Weitere Arten von Zahnrädern sind zum Beispiel Zahnstangen, Kegelräder, Schneckenräder, Kronenräder und Ellipsenräder. Alle funktionieren nach demselben Prinzip der gleichmäßig verteilten Zähne und erzeugen dann einen Antrieb, wenn sie mit einem Stirnrad kombiniert werden. Bei einem Zahnstangengetriebe ist die Zahnstange zwar nicht radförmig, hat aber trotzdem dieselbe Wirkung, denn die Stange kann man sich in diesem Fall als Rad mit unendlich großem Durchmesser vorstellen. Die hervorgerufene Drehbewegung ist allerdings eine geradlinige, weshalb Zahnstangengetriebe beispielsweise mit Vorliebe in der Bergbahntechnik bei Zahnradbahnen eingesetzt werden. Die Zahnstange fungiert dabei als Zahnschiene, die parallel zu den Gleisschienen verläuft. Eine weitere Besonderheit stellt das Ellipsenzahnrad dar, bei dem das Rad nicht rund, sondern elliptisch geformt ist. Ergebnis ist, dass sich das angetriebene Rad – anders als bei der runden Variante – nicht gleichmäßig dreht.

Zahnradherstellung

Zahnräder können urformend, umformend, freiformfräsend oder spanend hergestellt werden. Wir bei Ringhoffer konzentrieren uns in der Zahnradfertigung auf die spanende Bearbeitung, denn die so produzierten Maschinenelemente sind hochbelastbar und sehr viel genauer als beispielsweise die urgeformten Varianten. Eine hohe Genauigkeit spielt unter anderem dann eine Rolle, wenn es auf einen geräuscharmen Lauf ankommt.

Von den verschiedenen spanenden Verfahren setzen wir in der Zahnradfertigung die Bearbeitungsarten Abwälzfräsen, Abwälzstoßen oder Verzahnungsschleifen ein. Je nach Bearbeitungsart unterscheiden sich das Modul, der Materialdurchmesser und die resultierende Qualität. So darf der Durchmesser maximal 600 mm betragen, wenn ein Zahnrad gefräst werden soll (Modul 10). Erreicht wird hier die Qualitätsstufe 7. Sowohl beim Abwälzstoßen als auch beim Zahnflankenschleifen muss der Durchmesser dagegen geringer sein als beim Abwälzfräsen: Maximal 400 mm Durchmesser kann das Material haben, um ein Zahnrad schleifend zu produzieren (Modul 8, Qualitätsstufe 5) und 500 mm, um durch Abwälzstoßen (Modul 6, Qualitätsstufe 7) bearbeitet zu werden.

Im Bereich der Zahnradherstellung gibt es insgesamt 12 Qualitätsstufen, die durch die DIN 3961 festgelegt sind. 1 steht dabei für die feinste und 12 für die gröbste Verzahnungsqualität. Weitere Toleranzen für Zahnräder sind in der DIN 3962 definiert.

Beste Qualität von Ringhoffer

In unseren Produktionsanlagen mit modernen CNC-Fräsmaschinen fertigt unser hochqualifiziertes Fertigungsteam Zahnräder in verschiedenen Größen und mit verschiedenen Verzahnungsarten an. Heraus kommen erstklassige Produkte – egal, ob gefräst, gewälzt oder geschliffen –, die hochbelastbar, präzise und langlebig sind. Ringhoffer setzt sowohl beim verwendeten Material, als auch bei der Zahnradfertigung selbst auf beste Qualität, um Zahnbrüche, Grübchenbildung, Verschleiß oder andere Schäden, die bei diesem Maschinenelement auftreten können, entgegenzuwirken. Wer Zahnräder kaufen will, ist deshalb bei Ringhoffer als einer der Top-Zahnradhersteller genau richtig.