Zahnrad - schräg verzahnt

Zahnräder / Stirnräder

Unterschiedliche Materialien, Varianten, Qualitäten und Fertigungsverfahren machen Zahnräder und Stirnräder zur Sache von ausgewiesenen Spezialisten wie der Heinrich Höner GmbH & Co. KG.

Hochwertige Antriebselemente

Mithilfe unserer modernen CNC-Maschinen fertigen wir hochwertige Zahnräder / Stirnräder (gerade verzahnt und schrägverzahnt) in verschiedenen Fertigungsverfahren. Dabei produzieren wir Präzisionsteile nach Muster oder Zeichnung aus Stahl und Edelstahl, aber auch aus anderen zerspanbaren Werkstoffen, funktionsgeprüft und betriebsfertig montiert – als Einzelanfertigung und in Serien.

Unsere Fertigung ist TÜV-geprüft und nach ISO 9001:2008 zertifiziert. Darüber hinaus wird eine gleichbleibend hohe Qualität durch Eigenkontrollen gewährleistet.

Zahnräder – Gefräst, geschliffen oder gestoßen

Zahnrad - schräg verzahnt - gefrästIcon - gefräst

Gefräst

MODUL

Zahnräder von Modul 0,3 bis 18,0

Abmessung Durchmesser

von 15 mm bis 1.250 mm Durchmesser

Bemerkung

Schrägungswinkel beliebig, kegelig, ballig
Verzahnungsqualität DIN 3962/67 bis 7

Stirnrad - geschliffenIcon - schleifen

Geschliffen

MODUL

Zahnräder von Modul 0,7 bis 18,0

Abmessung Durchmesser

von 15 mm bis 700 mm Durchmesser

Bemerkung

Schrägungswinkel 0 – 45°
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Zahnräder in Verzahnungsqualität DIN 3962/67 bis 5 (4)​​​​​​​

Zahnrad - gerade verzahnt - gestossenIcon - gestossen

Gestoßen

MODUL

Zahnräder von Modul 0,75 bis 8,0

Abmessung Durchmesser

von bis 500 mm Durchmesser

Bemerkung

nur gerade verzahnt
Verzahnungsqualität DIN 3962/67 bis 7

Unser Fertigungsprogramm umfasst Zahnräder und Stirnräder für unterschiedliche Einsatzbereiche.

Wir fertigen für Sie Räder nach Ihren Anforderungen – sei es durch Fräsen, Schleifen oder Stoßen, sowie gerade verzahnt oder schrägverzahnt.

So produzieren wir Zahnräder in unterschiedlichen Modulen und verschiedenen Durchmessern:

  • gefräst mit beliebigem Schrägungswinkel
  • geschliffen mit einem Schrägungswinkel von 0 – 45°
  • gestoßen und nur gerade verzahnt

Alle geschliffenen Zahnräder entsprechen der Verzahnungsqualität DIN 3962/67 4 bis 7.

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Zahnräder / Stirnräder – Hintergrundwissen

Funktionsweise

Beim Zahnrad / Stirnrad handelt es sich um ein Maschinenelement in Form eines Rads mit gleichmäßig verteilten Zähnen. Ein Getriebe setzt sich aus zwei oder drei gepaarten Zahnrädern zusammen. Diese drehen sich mit Wellen, auf denen sie befestigt sind, oder auf Achsen, auf denen sie gelagert sind. Dabei wird die Drehbewegung von einem Zahnrad / Stirnrad auf ein anderes oder auf eine Zahnstange übertragen, indem die Zähne ineinandergreifen. Bei zwei außen verzahnten Rädern ändert sich die Drehrichtung, mit einem dritten Zahnrad dazwischen bleibt sie erhalten. Die Drehzahl bzw. das Drehmoment kann durch die unterschiedliche Größe der Zahnräder vergrößert oder verkleinert werden.

Arten von Zahnrädern

Es gibt vielseitige Arten von Zahnrädern. Häufigen Einsatz findet beispielsweise das Stirnzahnrad. Dabei wird eine Scheibe in Zylinderform in vollem Umfang verzahnt. Ein Außenzahnrad und ein Innenzahnrad werden jeweils auf zwei parallelen Achsen befestigt, woraus das Stirnradgetriebe entsteht. In der Regel ist das Stirnzahnrad gerade oder schräg verzahnt, oder es handelt sich um eine Doppelschräg-Verzahnung. Stirnzahnräder können auch mit Zahnstangen kombiniert werden, die zusammen ein Stirnradgetriebe ergeben. Die Zahnstange bewegt sich dabei geradlinig und oftmals hin und her, da ihre Bewegung begrenzt ist.

Eine weitere Art von Zahnrad stellt das Schneckenrad in Verbindung mit einer Schnecke dar, die beide ein Schneckengetriebe bilden. Dieses wird angewandt, wenn sich die Wellen nicht schneiden, aber kreuzen sollen. Beim Schneckenrad kann es sich um ein schräg verzahntes Stirnrad handeln. Die Zahnflanken des Schneckenrads sind hohl, damit sie die Zähne des Getriebes nicht nur punktuell, sondern linienartig berühren. Die Schnecke ist schräg verzahnt und ähnelt einem Gewinde. Die wenigen Zähne sind schraubenförmig um den Zylinder gewunden, wobei eine Windung einem Zahn entspricht.

Bei den Kegelrädern sind die Achsen nicht parallel ausgerichtet, sondern schneiden sich – meistens mit einem Schrägungswinkel von 90°. Bei der Grundform handelt es sich um einen Kegelstumpf mit einer verzahnten Mantelfläche. Bei einem Kegelradgetriebe fallen zwei gepaarte Kegelräder in der Spitze zusammen, da deren Achsen über einen gemeinsamen Schnittpunkt verfügen. Darüber hinaus existieren noch viele weitere Arten von Zahnrädern wie zum Beispiel Kettenräder, Ellipsenräder und Kammräder.

Fertigung von Zahnrädern

Bei der Fertigung von Zahnrädern sind vier Arten möglich: urformend, umformend, spanend und das Freiformfräsen. Ersteres Verfahren wird häufig bei weniger stark belasteten Rädern angewendet, wie zum Beispiel beim Gießen von Zahnrädern aus Kunststoff oder beim Stanzen von Rädern aus Stahl, wenn die Genauigkeit nicht entscheidend ist. Bei der Fertigung von hoch belastbaren Zahnrädern werden spanende und umformende Verfahren gebraucht, die eine höhere Genauigkeit zulassen. Die Bandbreite beim spanenden Verfahren erstreckt sich vom CNC-Fräsen und Abwälzfräsen über das Wälzstoßen bis zum Zahnflankenschleifen und Profilschleifen. Hier kommen oft Stirnzahnräder aus Stahl oder Edelstahl zum Einsatz. Beim Wälzstoßen zum Beispiel wälzt das Stoßwerkzeug die Zahnflanken ab. Beim Profilschleifen wiederum werden verschiedene Werkzeuge benötigt oder die Schleifscheibe muss vor dem ersten Einsatz auf die Zahnflanke abgerichtet werden. Dabei kann jeweils nur eine Zahnlücke gefertigt werden – es handelt sich daher um ein Teilverfahren. Nach der Verzahnung werden die Zahnräder aus Stahl oftmals gehärtet oder erodiert, um sie zusätzlich vor Verschleiß zu schützen. Mittlerweile wird auch das Freiformfräsen häufiger eingesetzt. Hierzu werden unprofilierte Werkzeuge aus Vollhartmetall verwendet, wodurch der Gebrauch der typischen Verzahnungswerkzeuge ausbleibt. Auf Bearbeitungszentren erfolgt die Fertigung der Zahnräder durch 3D-Berechnungsmodelle und ein Berechnungssoftware-Modul. Darüber hinaus wird bei einer Fräsprogrammierung eine spezielle CAM-Software eingesetzt, die die Auswahl individueller Frässtrategien ermöglicht. Die Verzahnungsqualität lässt sich nach DIN 3961 in 12 Stufen mit unterschiedlichen Fertigungsmethoden unterteilen. Dabei stellt 1 die feinste Verzahnungsqualität dar und 12 die gröbste. Als Beispiel seien hier die Verzahnungsqualitäten 5 bis 9 genannt, die die Verfahren Wälzfräsen, Wälzhobeln und Wälzstoßen umfassen.

Getriebe

Bei den Zahnradgetrieben wird unterschieden zwischen einem Wälzgetriebe und einem Schraubgetriebe. Die Wälzgetriebe verfügen über Achsen, die parallel liegen oder sich schneiden. Dabei rollen die Wälzzylinder bzw. Wälzkegel aufeinander ab, während sich die Zähne in Linien berühren. Hierzu zählen beispielsweise Stirnradgetriebe und Kegelradgetriebe. Bei den Schraubgetrieben dagegen gleiten die sich berührenden Zähne zusätzlich senkrecht zur Profilebene. Beispiele für Schraubgetriebe wären Schneckengetriebe mit Linienberührung und schräg verzahnte Stirnräder mit Punktberührung im Achslot.

Verzahnungsarten

Die Evolventenverzahnung stellt die bedeutendste Verzahnungsart bei einem Zahnrad / Stirnrad dar. Sie wird insbesondere in der Fahrzeugtechnik und im Maschinenbau eingesetzt, da sie den Antrieb vom Schnellen ins Langsame – und umgekehrt – ermöglicht. Die relativ spielarme Verzahnung bietet einen Antrieb von Räderpaaren bei gleicher Reibung in beide Richtungen. Da es sich bei der Eingriffslinie um eine Gerade handelt, ist die Verzahnung unempfindlich gegenüber Achsabstandsänderungen. Ein weiterer Vorteil der Evolventenverzahnung ist, dass die Zahnräder relativ einfach und kostengünstig herzustellen sind.

Für den Antrieb vom Langsamen ins Schnelle wird die Zykloidenverzahnung verwendet, wie beispielsweise bei Uhren mit mechanischem Antrieb. Im Vergleich zur Evolventenverzahnung entsteht eine geringere Reibung beim Antrieb vom Langsamen ins Schnelle. Des Weiteren verfügt die Zykloidenverzahnung über Zähne mit schmalerem Fuß, was größere Übersetzungsverhältnisse auf kleinem Raum ermöglicht. Durch ein größeres Zahnspiel ist die Verzahnung staubverträglicher, allerdings verhindert dieses auch einen Vorwärts-Rückwärtslauf. Der Herstellungsprozess von einem solchen Stirnrad ist aufwendiger, da die Zähne des Räderpaares speziell zueinander konstruiert werden müssen. Darüber hinaus ist eine zusätzliche empirische Anpassung der Abstände – aufgrund der Eingriffstiefe – erforderlich.

In Stirnverzahnungen wird die Wildhaber-Novikov-Verzahnung angewandt. Dabei handelt es sich um eine Kreisbogenverzahnung mit halbkreisförmigen Zähnen, die in nach innen gewölbte Lücken eingreifen. Theoretisch ist der Radius von Zahn und Zahnlücke identisch, praktisch fällt der Zahnlückenradius größer aus. Für eine konstante Bewegungsübertragung ist eine schräge Verzahnung notwendig – eine Profilüberdeckung ist nicht realisierbar. Die Vorteile der Wildhaber-Novikov-Verzahnung liegen unter anderem in der idealen Schmiegung von Zahn und Zahnlücke sowie in der guten Tragfähigkeit und im günstigen Schwingungsverhalten. Dafür ist der Fertigungsaufwand groß, zumal für das Zahnrad / Stirnrad und das Gegenrad unterschiedliche Verzahnwerkzeuge benötigt werden.

Zahngröße und Modularten

Das Zusammenspiel zwischen Zahnrädern ist nur möglich, wenn ihr jeweiliger Modul dieselbe Größe besitzt. Der Modul stellt das Verzahnungsmaß dar und ist entscheidend für die Berechnung der Zahngröße eines Zahnrads. Bestimmt wird der Modul als Quotient aus dem Abstand zum anliegenden Zahn und der Kreiszahl (Modul = Zahnabstand / Kreiszahl). Alternativ kann ein anschaulicheres Verhältnis berechnet werden aus dem Zahnraddurchmesser bzw. Teilkreisdurchmesser dividiert durch die Zähnezahl (Modul = Teilkreisdurchmesser / Zähnezahl). Bei der Zahnrad-Fertigung ist die Verwendung eines jeden Moduls möglich. Für den Einsatz in standardisierten Werkzeugen sind die Module in DIN 780 genormt. Je nach Verzahnung gibt es entsprechende Modularten. Bei der bisher genannten Berechnung handelt es sich beispielshalber um ein Normalmodul. Dabei steht die Verzahnungsfläche senkrecht zu den Flankenlinien, während die Normalschnittfläche räumlich gekrümmt ist. Ein weiteres Beispiel ist der Stirnmodul, bei dem die Verzahnungsfläche senkrecht zur Stirnfläche der Radachse steht. Der Stirnmodul wird gleichermaßen wie der Normalmodul kalkuliert, sofern die Stirnzahnräder gerade verzahnt sind. Wenn sie schräg verzahnt sind, wird der Schrägungswinkel bei der Modulberechnung einbezogen.

FAQs zum Produkt Zahnräder / Stirnräder

1. Was sind Zahnräder / Stirnräder?

Zahnräder / Stirnräder sind mechanische Bauteile, die in vielen Maschinen und Geräten zum Einsatz kommen.  Sie bestehen meistens aus einem rotationssymmetrischen Grundkörper, der mit Zähnen versehen ist. Die Zähne greifen ineinander und ermöglichen so die Übertragung von Drehbewegungen und Drehmomenten. Zahnräder werden in der Regel paarweise eingesetzt, wobei das eine Rad das andere antreibt. Sie werden häufig aus Metall, wie zum Beispiel Stahl oder Messing, hergestellt.

Wichtige Informationen:

  1. Zahnräder / Stirnräder sind mechanische Bauteile, die Drehbewegungen und Drehmomente übertragen.
  2. Sie bestehen meistens aus einem rotationssymmetrischen Grundkörper, welcher mit Zähnen versehen wird.
  3. Zahnräder werden in der Regel paarweise verwendet.
     

2. Welche Funktionen haben Zahnräder?

Zahnräder erfüllen verschiedene Funktionen in Maschinen und Geräten. Die wichtigste Funktion ist die Kraftübertragung. Indem die Zähne der Zahnräder ineinandergreifen, ermöglichen sie die Übertragung von Drehmomenten und Geschwindigkeiten von einer Welle auf eine andere. Dadurch können verschiedene Komponenten einer Maschine synchronisiert und gesteuert werden. Zahnräder werden auch zur Umwandlung von Drehmomenten eingesetzt. Beispielsweise kann eine hohe  in eine niedrigere Drehzahl gewandelt werden. Darüber hinaus können Zahnräder auch zur Positions- und Geschwindigkeitsregelung verwendet werden, indem sie in Verbindung mit anderen Komponenten wie beispielsweise Nocken oder Exzenter eingesetzt werden.

Wichtige Informationen:

1. Zahnräder ermöglichen die Kraftübertragung und Synchronisierung von Komponenten.
2. Sie können Drehmomente und Geschwindigkeiten umwandeln.
3. Zahnräder können zur Positions- und Geschwindigkeitsregelung eingesetzt werden.
 

3. Welche Arten von Zahnrädern gibt es?

Es gibt verschiedene Arten von Zahnrädern, die je nach Anwendungsbereich und Funktion eingesetzt werden. Die gebräuchlichsten Zahnräder sind Stirnräder, Ritzelwellen, Kegelräder, Kronenräder und Planetenräder. Stirnräder und Ritzelwellen  können gerade oder schräg verzahnt sein. Schrägverzahnungen führen zu einer sanfteren Übertragung der Kräfte. Kegelräder sind konische Zahnräder, die eine Drehbewegung von zwei winklig zueinanderstehenden An- und Abtriebswellen ermöglichen. Kronenräder gleichen einer ringförmig gebogenen Zahnstange die häufig in ein Winkelgetriebe mit einem Ritzel verbaut werden. Planetenräder werden in Planetengetrieben verwendet. Diese bestehen aus einem zentralen Sonnenrad, um das sich mehrere kleinere Planetenräder drehen.

Wichtige Informationen:

  1. Gebräuchliche Arten von Zahnrädern sind Stirnräder, Schrägverzahnungen, Kegelräder, Kronenräder und Planetenräder.
  2. Stirnräder sind gerade oder schrägverzahnt.
  3. Schrägverzahnungen ermöglichen ein sanfteres Eingreifen der Zähne.
  4. Kegelräder ermöglichen die Drehbewegung von zwei winklig zueinanderstehenden An- und Abtriebswellen miteinander.
  5. Kronenräder gleichen einer ringförmig gebogenen Zahnstange, welche häufig in ein Winkelgetriebe mit einem Ritzel verbaut werden.
  6. Planetenräder werden in Getrieben eingesetzt und bestehen aus einem Sonnenrad und mehreren Planetenrädern.
     

4. Wie werden Stirnräder hergestellt?

Die Herstellung von Stirnrädern erfolgt in mehreren Schritten. Zunächst wird das gewünschte Zahnraddesign entwickelt, einschließlich der Anzahl der Zähne, des Moduls und des Zahnprofils. Anschließend wird das Zahnraddesign auf ein Werkstück übertragen, entweder durch manuelles Zeichnen oder mithilfe von CAD-Software. Danach erfolgt die eigentliche Fertigung, bei der verschiedene Verfahren zum Einsatz kommen können. Die gängigste Methode zur Herstellung von Stirnrädern ist das Bearbeiten von Rohlingen aus einem zu zerspanendem Material. Die Zähne können durch Fräsen, Schleifen und auch Stoßen hergestellt werden.   Beim Fräsen werden die Zähne in das Werkstück geschnitten, während beim Schleifen eine Schleifscheibe verwendet wird um die Zähne zu bearbeiten. Beim Wälzstoßen werden die Stirnräder durch eine geradlinige Stoßbewegung in das Werkstück eingebracht. Nach der Fertigung werden die Stirnräder oft noch weiteren Bearbeitungsprozessen unterzogen, wie beispielsweise dem Härten oder Verzahnen, um die Haltbarkeit und die Qualität der Stirnräder zu verbessern.

Wichtige Informationen:

  1. Die Herstellung von Stirnrädern erfolgt in mehreren Schritten.
  2. Es gibt verschiedene Methoden wie Fräsen, Schleifen und Stoßen.
  3. Nach der Fertigung können weitere Bearbeitungsprozesse wie Härten durchgeführt werden.
     

5. Wie werden Zahnräder gewartet und geschmiert?

Die regelmäßige Wartung und Schmierung von Zahnrädern ist entscheidend, um eine optimale Leistung und eine lange Lebensdauer sicherzustellen. Bei der Wartung werden die Zahnräder auf Verschleiß, Beschädigungen oder Unregelmäßigkeiten überprüft. Abgenutzte oder beschädigte Zahnräder sollten ausgetauscht werden, um eine einwandfreie Funktion zu gewährleisten. Die Schmierung der Zahnräder ist ebenfalls wichtig, um Reibung und Verschleiß zu reduzieren. Dazu werden spezielle Schmiermittel wie Getriebeöl oder Fett verwendet, die auf die Zahnräder aufgetragen werden. Die Schmierung sollte regelmäßig überprüft und gegebenenfalls erneuert werden. Es ist auch wichtig, die richtige Schmiermittelart und -menge gemäß den Herstellervorgaben zu verwenden.

Wichtige Informationen:

  1. Regelmäßige Wartung ist wichtig, um Verschleiß und Beschädigungen zu erkennen.
  2. Abgenutzte oder beschädigte Zahnräder sollten ausgetauscht werden.
  3. Die Schmierung der Zahnräder reduziert die Reibung und den Verschleiß.
  4. Spezielle Schmiermittel wie Getriebeöl oder Fett werden verwendet.
  5. Die Schmierung sollte regelmäßig überprüft und erneuert werden.
  6. Es ist wichtig, die richtige Schmiermittelart und -menge gemäß den Herstellervorgaben zu verwenden.


Insgesamt sind Zahnräder wichtige Bauteile in vielen Maschinen und Geräten, die die Übertragung von Drehbewegungen und Drehmomenten ermöglichen. Sie haben verschiedene Funktionen und werden in verschiedenen Ausführungen hergestellt. Eine regelmäßige Wartung und Schmierung ist erforderlich, um ihre Leistungsfähigkeit aufrechtzuerhalten. Indem sie die oben genannten Informationen berücksichtigen, können Benutzer ein besseres Verständnis für Zahnräder gewinnen und ihre ordnungsgemäße Funktion sicherstellen.
 

6. Welche Faktoren beeinflussen die Auswahl vom Zahnrad / Stirnrad?

Bei der Auswahl von Zahnrädern müssen verschiedene Faktoren berücksichtigt werden, um sicherzustellen, dass sie den Anforderungen der Anwendung entsprechen. Hier sind einige wichtige Faktoren, die die Auswahl von Zahnrädern beeinflussen:


Wichtige Informationen:

  1. Belastungsanforderungen beeinflussen die Auswahl von Zahnrädern.
  2. Die Umgebungsfaktoren müssen berücksichtigt werden.
  3. Geräusch- und Vibrationsanforderungen spielen eine Rolle bei der Auswahl.
     

Zusammengefasst ist die Auswahl der richtigen Zahnräder / Stirnräder von entscheidender Bedeutung um eine zuverlässige und effiziente Leistung zu gewährleisten. Indem man die Belastungsanforderungen, Umgebungsfaktoren und spezifischen Anforderungen der Anwendung sorgfältig berücksichtigt, kann man die geeigneten Zahnräder / Stirnräder kaufen und somit eine optimale Funktion und Langlebigkeit sicherstellen.