Präzisionszahnräder für Werkzeugmaschinenspindeln

Kundenprofil#

Ein Hersteller von CNC-Werkzeugmaschinen, für dessen Bearbeitungszentrum der Spindelkasten hochpräzise Zahnräder erfordert, wobei eine laufruhige Übertragung und eine hohe Positioniergenauigkeit erforderlich sind. Im Spindelkasten läuft das Zahnrad mit hoher Drehzahl, und sein Übertragungsfehler schlägt sich direkt in der Positioniergenauigkeit der Maschine nieder. Die Genauigkeit des Zahnrads muss daher nicht nur am Einzelteil, sondern in der Serienproduktion von Stück zu Stück eingehalten werden.

Technische Anforderungen#

• Modul M3, Zähnezahl 72, Werkstoff 20CrNiMo
• Genauigkeit DIN 4, Zahnflanken-Ra≤0.2μm
• Dynamische Auswuchtgüte G2.5

Modul und Zähnezahl sind durch die Konstruktion des Spindelkastens festgelegt, daher ist das Zahnrad ein Sonderteil und kein Katalogartikel. DIN 4 zusammen mit einer Zahnflankenoberfläche von Ra≤0.2μm gibt das Niveau des Schleifprozesses vor, und die Auswuchtgüte G2.5 fügt eine zweite Anforderung hinzu, die von der Verzahnungsgenauigkeit selbst nicht abgedeckt wird: Auch die Massenverteilung des fertig bearbeiteten Zahnrads muss kontrolliert werden.

Lösung#

1. Materialoptimierung: 20CrNiMo weist eine stabile Härtbarkeit und eine kontrollierbare Verformung auf, was ein DIN-4-Teil nach der Wärmebehandlung reproduzierbar macht.
2. Zahnradschleifprozess: Zahnradschleifen mit Schneckenschleifscheibe, wodurch an der Zahnflanke und bei der Zahnflankenrauheit konstant DIN 4 erreicht wird.
3. Dynamisches Auswuchten: An jedem Zahnrad wird eine dynamische Auswuchtprüfung durchgeführt, sodass die Auswuchtgüte Stück für Stück und nicht nur an einer Stichprobe verifiziert wird.

Ergebnisse#

• Genauigkeit konstant DIN 4, Zahnflanken-Ra0.15μm
• Spindel läuft ruhig, Bearbeitungsgenauigkeit verbessert
• Bereits für 500 Werkzeugmaschinen geliefert

Das Zahnrad ist inzwischen ein regelmäßig wiederkehrender Artikel für diesen Spindelkasten, und derselbe Prozess wird für Wiederholbestellungen mit gleichem Modul und gleicher Zähnezahl verwendet.