Schleifen, Wälzfräsen oder Stoßen: Das richtige Verzahnungsverfahren wählen

Drei Angebote für dieselbe Zahnradzeichnung können dreißig Prozent auseinanderliegen. Ein Lieferant fräst sie und hört dort auf, ein anderer fräst und schleift anschließend, ein dritter kalkuliert alles als geschliffen. Der Einkäufer bleibt auf sein Bauchgefühl angewiesen. Das Verfahren ist keine Frage der Lieferantenpräferenz – es ergibt sich aus drei Eingangsgrößen: Genauigkeitsgrad, Wärmebehandlungszustand und Bauteilgeometrie.

Zunächst zu dem, was jedes Verfahren leistet. Wälzfräsen ist ein Wälzverfahren: Der Fräser und das Werkstück rotieren im Eingriff, und die Zähne werden nacheinander geschnitten. Es ist schnell, flexibel und bewältigt sowohl Gerad- als auch Schrägverzahnung, weshalb es den größten Teil der Schrupp- und Schlichtbearbeitung an Stirnrädern trägt. Stoßen ist ebenfalls ein Wälzverfahren, jedoch mit einem hin- und hergehenden Schneidwerkzeug, und es erreicht Stellen, die ein Wälzfräser nicht erreicht: Innenkränze, Zahnkränze, Zähne nahe einem Bund und jede Geometrie, bei der der Fräserkörper kollidieren würde. Zahnradschaben liegt vor der Wärmebehandlung. Es trägt eine dünne Schicht von einer weichen Flanke durch freien Eingriff mit einem Schabwerkzeug ab, läuft schneller als Schleifen und kann eine bereits gehärtete Oberfläche nicht bearbeiten. Schleifen ist der abschließende Arbeitsgang nach der Wärmebehandlung, mittels Formschleifen oder kontinuierlichem Wälzschleifen mit einer Schleifschnecke, und trägt Verzug ab und stellt die Genauigkeit wieder her.

Die Genauigkeit setzt eine harte Grenze. Wälzfräsen erreicht DIN 4 bei Einzelteilen und kleinen Serien und hält DIN 5 in der Serienproduktion; ein Zahnrad, das das Werk nach dem Wälzfräsen verlässt, bleibt dort stehen. Alles Engere erfordert Schleifen. Bei Geyontech erreichen geschliffene Zahnräder DIN 4–5, entsprechend ISO 4–5 und AGMA 2000-A88 Grad 13–14 auf der Standard-Vergleichstabelle. Wenn die Zeichnung DIN 6 mit einer einsatzgehärteten Flanke bei 58–62 HRC angibt, ist die Antwort entschieden: fräsen, dann schleifen. Ein Schabwerkzeug schneidet keine Flanke, die bei nahezu 60 HRC liegt.

Die Wärmebehandlung setzt eine weitere Grenze, und sie legt die Reihenfolge fest – die Reihenfolge lässt sich nicht umkehren. Einsatzhärten und Abschrecken wird über die Einsatzhärtungstiefe in Abhängigkeit vom Modul festgelegt, typischerweise 0,5–3,0 mm, mit 58–62 HRC an der Oberfläche und 30–42 HRC im Kern, Abschrecken bei 830–860 °C und Anlassen bei 520–650 °C. Dieser Weg verzieht das Teil immer, daher ist Schleifen keine optionale Aufwertung für zusätzliche Genauigkeit; es ist der abschließende Arbeitsgang für ein einsatzgehärtetes Zahnrad. Induktionshärten ist der andere Weg: 48–58 HRC mit einer Randschicht von 1,0–5,0 mm, weniger Verzug als beim Einsatzhärten, und es kann anschließend geschliffen werden oder auch nicht. Ein vergütetes Zahnrad bei 28–35 HRC wird direkt nach dem Wälzfräsen oder Stoßen verwendet, wobei Kosten und Lieferzeit leichter zu kontrollieren sind. Bevor Sie ein Verfahren wählen, beantworten Sie eine Frage: Braucht dieses Zahnrad tatsächlich eine gehärtete Flanke?

Geometrie und Stückzahl kommen an dritter Stelle. Innenverzahnungen, Zahnkränze und Zähne neben einem Bund drängen die Wahl zum Stoßen, da ein Wälzfräser keinen Auslauf hat; unsere Stoßzellen sind YKX5132- und YKX5150-CNC-Maschinen sowie eine Y54A. Für Innenverzahnungen oder Verzahnungen in hoher Stückzahl mit festem Profil ist Räumen produktiver, aber eine Räumnadel ist einem Teil gewidmet und rechnet sich nur bei großen Serien. Schaben behauptet seinen Platz weiterhin bei Arbeiten mit weicher Flanke in hoher Stückzahl wie Getriebezahnrädern der Automobilindustrie – fräsen, schaben, dann wärmebehandeln. Zahnstangen folgen einer anderen Spur: fünf Baureihen in gerader und schräger Verzahnung, Modul M1–M12, Standardlängen von 500 mm und 1000 mm, Genauigkeit angegeben als 6h25, wobei die geschliffene Baureihe dort verwendet wird, wo kontinuierlicher Eingriff erforderlich ist.

Sobald das Verfahren feststeht, entscheiden zwei Details darüber, ob die Teile die Prüfung bestehen. Das Schleifaufmaß ist eines davon. Zu wenig, und der Verzug aus der Wärmebehandlung kann nicht herausgeschnitten werden; zu viel, und die Schleifscheibe trägt eine schwere Schicht ab, was Brandflecken begünstigt. Das Aufmaß muss je Wärmebehandlungsweg und Modul festgelegt werden, nicht aus einer Faustregel kopiert. Das andere ist die Bezugsfläche. Schleifen und Prüfen müssen dieselben Flächen referenzieren; wenn die Zeichnung nicht angibt, welche Fläche das Teil lagert, werden die Flankenlinienmessungen nicht zusammenpassen. Zur Verzugsbeherrschung: Abschrecköl läuft bei 60–80 °C mit PAG-Konzentration bei 5–15 %, Tieftemperaturbehandlung bei −60 bis −80 °C wird eingesetzt, wo Maße stabilisiert werden müssen, und Teile unter 40 HRC können auf innerhalb von 0,05 mm/m gerichtet werden.

Dann kommt die Verifikation. Profil, Flankenlinie, Zahnweite und Teilung werden auf einem Verzahnungsmesszentrum gemessen – wir betreiben ein P400 und ein Klingelnberg P26 –, wobei komplexe Konturen an eine Zeiss-CMM weitergegeben werden, und die Flankenhärte wird auf einem Rockwell-Härteprüfgerät geprüft. Ein Bericht braucht die gemessenen Kurven, nicht nur die Gradangabe; sonst lässt sich der Grad nicht auf Daten zurückführen.

Eine Entwicklung auf der Branchenseite verdient Beachtung. Ein Review aus dem Jahr 2026 im World Electric Vehicle Journal (WEVJ, 16(9): 540) zu Oberflächenwelligkeit und NVH bei EV-Zahnrädern fasst Ergebnisse aus mehreren Studien zusammen: Mit Schleifen als Basis behalten die Flanken hochfrequente Rippel; Honen nach dem Schleifen reduziert die tonale Anregung um etwa 1–2 dB; Superfinishing verbessert den hochfrequenten Lärm um etwa 3–6 dB; und eine Kombination aus Schleifen plus Honen erreicht rund 5 dB Tonreduktion. Schleifen adressiert Genauigkeit und Verzug – Oberflächenwelligkeit ist eine separate Schlacht. Für Kunden, die Reduziergetriebe und Robotergelenke bauen, lohnt es sich, Oberflächenrauheit und Welligkeitsgrenzen neben dem DIN-Grad in die Zeichnung zu schreiben.

(Quelle: MDPI, World Electric Vehicle Journal, 2026, 16(9), 540 — https://www.mdpi.com/2032-6653/16/9/540)

Senden Sie die Zeichnung mit Stückzahl, Genauigkeitsgrad und Wärmebehandlungsanforderung, und wir beantworten Prozessweg und Prüfpunkte Zeile für Zeile: https://www.geyontech.com/get-a-gear-quote/