Keilwellenfertigung: Vergleich von Räumen, Wälzfräsen und Walzen

Die Wahl des falschen Fertigungsverfahrens für Keilwellen kostet OEM-Käufer 20 bis 40 Prozent mehr pro Teil und führt zu Lieferzeitverzögerungen von 4 bis 8 Wochen. Dieser Leitfaden erläutert die Verfahren Räumen, Wälzfräsen und Kaltwalzen für die Herstellung von Evolventenkeilwellen, ordnet jedes Verfahren seinem optimalen Volumen- und Modulbereich zu und bietet eine 6-Faktoren-Entscheidungsmatrix, die Einkaufsteams direkt in ihre Angebotsanfragen einbeziehen können.

1. Warum die Wahl des Herstellungsverfahrens für Keilwellen wichtig ist: Räumen vs. Wälzfräsen vs. Walzen

Die Wahl von Keilwelle Die Wahl des Fertigungsverfahrens ist keine Frage der Präferenz – sie macht 20 bis 40 Prozent der Kosten aus und summiert sich auf jedes einzelne gelieferte Teil. Es gibt drei Hauptverfahren zur Herstellung von Evolventenverzahnungen an Wellen: Räumen, Wälzfräsen und Kaltwalzen. Jedes Verfahren hat eine spezifische Werkzeuggeometrie, ein Zykluszeitprofil, einen optimalen Losgrößenbereich und einen bestimmten Bereich der Materialverträglichkeit. Ein Käufer, der „Welle mit Verzahnung“ angibt, ohne das Fertigungsverfahren zu spezifizieren, erhält oft ein Angebot, das für das falsche Verfahren optimiert ist, und zahlt die Folgen entweder durch höhere Werkzeugkosten oder längere Zykluszeiten.

Betrachten Sie drei KeilwelleDrei Keilwellenprofile, die auf einer Zeichnung identisch aussehen: eines hergestellt durch Räumen, eines durch Wälzfräsen und eines durch Kaltwalzen. Alle drei erfüllen die Toleranzklasse 7h nach DIN 5480 Modul 2. Alle drei bestehen denselben Passungstest mit einer passenden Nabe. Die Wirtschaftlichkeit der Fertigung unterscheidet sich jedoch erheblich. Das geräumte Keilwellenprofil weist die höchsten Werkzeugkosten pro Teil auf (das Räumwerkzeug ist am günstigsten, verschleißt aber am schnellsten). Das gewälzte Keilwellenprofil hat die niedrigsten Rüstkosten, erfordert aber eine hohe Mindeststückzahl, um die Wälzfräserkosten zu amortisieren. Das kaltgewalzte Keilwellenprofil hat die höchsten Werkzeugkosten, aber die kürzeste Zykluszeit pro Teil und die beste Dauerfestigkeit aufgrund des kontinuierlichen Faserverlaufs. Die Gewinnschwelle, ab der ein Verfahren günstiger ist als das andere, liegt je nach Geometrie typischerweise zwischen 5.000 und 50.000 Teilen.

Bei Ningbo JEC Welle Manufacturing Co., Ltd.Wir fertigen seit 1989 Präzisions-Keilwellen. Unsere Produktion umfasst Geschweißte WelleWir fertigen Keilwellen für Kunden in Großbritannien, den USA, Mexiko, Japan und Tschechien. Unser Produktportfolio umfasst Zahnradwellen, Servomotorwellen, Wischerwellen, Rändelwellen, Wellen mit gefrästen Kanten sowie neue Energieprodukte wie elektronische Verstellsäulen, ONE-BOX-Bremsmotorwellen und Antriebsmotorwellen für E-Bikes. Mit einem Anlagevermögen von 240 Millionen RMB, einer 20.000 Quadratmeter großen Produktionsstätte, einer jährlichen Kapazität von über 60 Millionen präzisionsgefertigten Teilen und einem technischen Team von mehr als 20 Ingenieuren produzieren wir Keilwellen. Dieser Leitfaden erläutert die Bearbeitungsverfahren Räumen, Wälzfräsen und Walzen, die 6-Faktoren-Auswahlmatrix, das Beschaffungs-Audit und die Empfehlungen für die verschiedenen Anwendungsbereiche. So können Sie das richtige Verfahren in Ihrer Angebotsanfrage (RFQ) angeben und Kostenaufschläge von 20 bis 40 Prozent aufgrund falscher Spezifikationen vermeiden.

1. Der 4-stufige Entscheidungsbaum - Modul, Härte, Chargenvolumen und Toleranz bestimmen die Methode.
2. Anbohren - intern vs. extern, Werkzeugkosten, Zykluszeit, Härtefähigkeit.
3. Hobbing - kontinuierliches Schneiden, spiralförmige Nutgeometrie und optimaler Produktionsvolumenbereich.
4. Kaltwalzen - Kontinuität des Faserverlaufs, Zunahme der Dauerfestigkeit und Modul-/Durchmessergrenzen.
5. 6-Faktoren-Entscheidungsmatrix - Material, Modul, Charge, Härte, Toleranz, Ermüdung.
6. Beschaffungsprüfung - wie Sie die richtige Methode in Ihrer Angebotsanfrage angeben.

2. Der 4-stufige Spline-Fertigungsmethode-Entscheidungsbaum

Die vier Faktoren, die das richtige Verfahren zur Keilwellenfertigung bestimmen, sind Modulgröße, Losgröße, Materialhärte vor dem Schneiden der Keilwellen und die geforderte Toleranz. Jeder Faktor schränkt die Auswahl ein. Der untenstehende Entscheidungsbaum ordnet die vier Faktoren der jeweils passenden Methode zu.

Schritt 1. Interne vs. externe Verzahnung

Die erste Entscheidung betrifft die Art der Verzahnung: Innenverzahnung (gefräst im Innendurchmesser einer Nabe oder eines Zahnrads) oder Außenverzahnung (gefräst im Außendurchmesser einer Welle). Wälzfräsen und Kaltwalzen ermöglichen die Herstellung von Außenverzahnungen. Nur Räumen kann Innenverzahnungen erzeugen, wobei eine Ziehdüse durch eine vorgefertigte Bohrung gezogen wird. Bei Innenverzahnungen ist Räumen die einzige Option, und die weiteren Überlegungen erübrigen sich. Dadurch fallen 30 bis 40 Prozent der Anwendungen für Verzahnungen, die durch Wälzfräsen und Kaltwalzen bearbeitet werden können, weg.

Schritt 2. Modulgröße

Die zweite Entscheidung betrifft das Modul der Verzahnung (das metrische Äquivalent der Teilung – Modul = Teilkreisdurchmesser / Zähnezahl). Jedes Verfahren hat einen optimalen Modulbereich: Räumen eignet sich für Module von 0,5 bis 10 mm oder größer ohne theoretische Obergrenze, Wälzfräsen für Module von 1 bis 5 mm (größere Module erfordern große Wälzfräsmaschinen), Kaltwalzen für Module von 0,5 bis 3 mm (mit Spezialmaschinen bis zu 5 mm). Bei Modulen über 5 mm ist Räumen die bevorzugte Methode. Bei Modulen unter 1 mm konkurrieren Kaltwalzen und Räumen – Kaltwalzen punktet mit kürzerer Zykluszeit, Räumen mit höherer Flexibilität.

Schritt 3. Chargenvolumen

Die dritte Entscheidung betrifft das jährliche Losvolumen. Räumen hat die niedrigsten Rüstkosten, aber die höchsten Werkzeugkosten pro Teil – es eignet sich für Kleinserien unter 5.000 Teilen pro Jahr. Wälzfräsen hat moderate Rüstkosten und moderate Werkzeugkosten pro Teil – es ist die beste Wahl für mittlere Serien von 5.000 bis 50.000 Teilen pro Jahr. Kaltwalzen hat die höchsten Rüstkosten (5.000 bis 20.000 USD für die Werkzeuge), aber die niedrigsten Werkzeugkosten pro Teil (0,03 bis 0,40 USD) – es eignet sich für Großserien über 50.000 Teilen pro Jahr. Die Gewinnschwelle hängt von der Teilegeometrie und der Modulgröße ab, aber die Aufteilung auf 5.000/50.000 Teile ist ein zuverlässiger Ausgangspunkt.

Spline-Standardreferenz: ISO 4156-3:2021 (SIST-Spiegel) · standards.iteh.ai (ISO/DIN-Spiegelung). Tabellen zur Spline-Bezeichnungssyntax und -Bemaßung: RoyMech ISO-Spline-Führung · Doppler Gear DIN 5480 Keilwellendecoder (PDF)Die

Schritt 4. Materialhärte vor dem Verzahnungsschneiden

Die vierte Entscheidung betrifft die Materialhärte zum Zeitpunkt des Keilwellenschneidens. Kaltwalzen erfordert eine Materialhärte unter ca. 40 HRC (typischerweise vor der Wärmebehandlung oder niedriglegierter Stahl). Wälzfräsen ist bis ca. 45 HRC möglich. Räumen ermöglicht das Bearbeiten durchgehärteter Oberflächen bis zu 62 HRC mit Hartmetall-Räumnadeln. Wird die Keilwelle nach einer Durchhärtung über 50 HRC geschnitten, ist Räumen die einzig praktikable Methode (gefolgt von Feinschleifen für präzise Toleranzen). Wird die Keilwelle im weichen Zustand vor der Wärmebehandlung geschnitten, stehen alle drei Verfahren zur Verfügung.

3. Räumen: Innen- vs. Außenverzahnung, Werkzeugkosten und Zykluszeit

Räumen ist das vielseitigste der drei Verfahren zur Herstellung von Keilwellenprofilen. Eine Räumnadel ist ein langer, gezahnter Stab mit Schneidkanten, deren Überstand sich entlang der Länge erhöht. Die Räumnadel wird entweder gezogen (für Innenverzahnungen und Durchgangsbohrungen) oder geschoben (für Außenverzahnungen an Wellen) durch oder über das Werkstück geführt. Jeder Zahn trägt eine geringe Menge Material ab, wobei sich das gesamte Keilwellenprofil auf 10 bis 30 Zähne der Räumnadel verteilt. Durch diesen schrittweisen Materialabtrag eignet sich das Räumen für ein breites Spektrum an Modulgrößen und die Bearbeitung härtester Werkstoffe.

Für interne SplinesDas Räumen ist die einzige verfügbare Methode. Dabei wird eine Zugräumnadel mit Innenverzahnung verwendet. Das Werkstück ist eine vorbearbeitete Nabe oder ein Zahnrad mit einer Bohrung, die etwas größer als der Kerndurchmesser der Verzahnung ist. Die Räumnadel wird durch die Bohrung gezogen und schneidet die Verzahnung an der Innenverzahnung. Mit dem Zugräumen lassen sich Innenverzahnungen von Modul 0,5 mm bis 10 mm oder größer mit Toleranzen von AGMA-Klasse 7 bis Klasse 10 herstellen.

Für externe SplinesBeim Räumen wird entweder eine Druckräumnadel oder eine Zugräumnadel verwendet (das Werkstück befindet sich dabei auf einem Durchgangsdorn). Druckräumen ist schneller, jedoch auf kürzere Verzahnungen (typischerweise unter 100 mm Länge) beschränkt. Zugräumen ermöglicht längere Verzahnungen, ist aber mit höheren Werkzeugkosten verbunden. Das Außenräumen von Verzahnungen findet breite Anwendung bei Verzahnungswellen in Kfz-Getrieben, Hydraulikpumpen und Getrieben, wo die Stückzahl moderat ist (unter 20.000 pro Jahr) und das Material vorgehärtet oder durchgehärtet ist.

Der Werkzeugkosten Die kostengünstigste der drei Methoden ist das Räumen mit einer Räumnadel: 1.500 bis 5.000 USD für eine Außenverzahnungsräumnadel mit Modul 2 mm. Die Standzeit hängt vom bearbeiteten Material ab: 1.000 bis 5.000 Teile für gehärteten Stahl (50 HRC+), 3.000 bis 10.000 Teile für geglühten Stahl (unter 30 HRC) und 5.000 bis 15.000 Teile für Aluminium. Die Werkzeugkosten pro Teil liegen daher je nach Material und Standzeit zwischen 0,30 und 5,00 USD. Zykluszeit Die Räumzeit beträgt 30 bis 90 Sekunden für Außenverzahnungen (Druckräumwerkzeug) und 60 bis 180 Sekunden für Innenverzahnungen (Zugräumwerkzeug). Die Rüstzeit liegt bei 1 bis 3 Minuten und ist damit die kürzeste der drei Methoden.

4. Wälzfräsen: Kontinuierliches Schneiden, spiralförmige Nutgeometrie und der optimale Produktionsvolumenbereich

Wälzfräsen ist das Fertigungsverfahren mit der höchsten Stückzahl für Außenverzahnungen. Ein Wälzfräser ist ein zylindrisches Schneidwerkzeug mit spiralförmigen Nuten an seinem Umfang, ähnlich einer Schnecke. Wälzfräser und Werkstück rotieren synchron, wobei der Wälzfräser beim Durchfahren des Werkstücks schrittweise das Verzahnungsprofil abträgt. Der Prozess ist kontinuierlich – im Gegensatz zum Räumen gibt es keinen Werkzeugrückhub – weshalb Wälzfräsen bei Außenverzahnungen pro Werkstückzykluszeit schneller ist als Räumen.

Der spiralförmige Nutgeometrie Die Schneidkante des Wälzfräsers ist entscheidend für den Zerspanungsprozess. Die Nuten sind spiralförmig um den Wälzfräserkörper angeordnet, sodass jede Schneidkante das Werkstück in einem anderen Winkel angreift. Während sich der Wälzfräser dreht und vorwärtsbewegt, trägt jede Schneidkante einen dünnen Span vom Verzahnungsprofil ab. Die Spanbelastung pro Zahn ist gering (typischerweise 0,05 bis 0,20 mm), aber die vielen gleichzeitig im Eingriff befindlichen Zähne ermöglichen eine hohe Zerspanungsleistung. Eine typische Wälzfräsmaschine für Verzahnungen mit Modul 2 mm läuft mit 100 bis 300 U/min und einer Vorschubgeschwindigkeit von 1 bis 3 mm pro Werkstückumdrehung.

Wälzfräsen eignet sich am besten für Äußere Evolventenverzahnungen im Modulbereich von 1 bis 5 mmBei Modulen über 5 mm wird der Wälzfräserdurchmesser sehr groß (typischerweise 1,5- bis 2-mal so groß wie der Teilkreisdurchmesser des Werkstücks), und die Schnittkräfte steigen stark an. Bei Modulen unter 1 mm werden die Zähne des Wälzfräsers sehr dünn und bruchgefährdet. Für Außenverzahnungen im Bereich von 1 bis 5 mm ist das Wälzfräsen bei Produktionsvolumina über 10.000 Teilen pro Jahr schneller und wirtschaftlicher als das Räumen.

Der Werkzeugkosten Die Kosten für einen Wälzfräser sind höher als für eine Räumnadel: 3.000 bis 12.000 US-Dollar für einen Wälzfräser mit 2 mm Außenverzahnung. Die Werkzeugstandzeit beträgt jedoch 5.000 bis 20.000 Teile – das Drei- bis Vierfache einer Räumnadel. Die Werkzeugkosten pro Teil liegen zwischen 0,15 und 2,40 US-Dollar. Zykluszeit Die Bearbeitung einer 2 mm Außenverzahnung auf einer Welle mit 30 mm Durchmesser dauert 20 bis 45 Sekunden – das ist 30 bis 50 Prozent schneller als beim Räumen. Die Rüstzeit beträgt 5 bis 15 Minuten (länger als beim Räumen aufgrund der Ausrichtung des Wälzfräsers und des Probeschnitts).

Der optimales Produktionsvolumen Die optimale Stückzahl für Wälzfräsen liegt bei 5.000 bis 50.000 Teilen pro Jahr. Bei Stückzahlen unter 5.000 Teilen amortisiert sich der Aufwand für das Wälzfräsen angesichts der höheren Rüstkosten nur ungünstig. Ab 50.000 Teilen dominiert das Kaltwalzen aufgrund der kürzeren Zykluszeit pro Teil. Im Bereich von 5.000 bis 50.000 Teilen ist Wälzfräsen typischerweise die wirtschaftlichste Wahl für Außenverzahnungen mit Evolventenprofil im Modulbereich von 1 bis 5 mm und einer Materialhärte unter 45 HRC.

5. Kaltwalzen (Kaltumformung): Faserverlaufskontinuität, Zunahme der Dauerfestigkeit und Durchmessergrenzen

Kaltwalzen ist das schnellste Verfahren zur Herstellung von Keilwellen und erzeugt die stabilsten Keilwellen. Im Gegensatz zum Räumen und Wälzfräsen (bei denen das Zahnprofil durch Materialabtrag geformt wird) werden beim Kaltwalzen gehärtete Walzwerkzeuge verwendet. plastisch verformen Das Werkstückmaterial wird in das Keilwellenprofil eingepresst. Die Matrizen rotieren gegen das rotierende Werkstück und pressen das Material ohne Spänebildung in die Zahngeometrie. Diese Umformung erzeugt eine einzigartige metallurgische Struktur, die kaltgewalzten Keilwellen eine um 20 bis 40 Prozent höhere Dauerfestigkeit als geschnittenen Keilwellen verleiht.

Der Kontinuität des Getreideflusses Der entscheidende metallurgische Vorteil liegt in der Korngrenzenbildung. Bei einer geschnittenen Keilwelle (geräumt oder gewälzt) wird das Stahlgefüge an der Zahnoberfläche unterbrochen – der Schneidvorgang schert die Korngrenzen und hinterlässt eine Schnittfläche mit scharfen Korngrenzen. Bei einer kaltgewalzten Keilwelle hingegen verläuft das Korngefüge kontinuierlich entlang des Zahnprofils, folgt der Kontur des Zahns von der Wurzel bis zur Spitze und zurück in das Grundmaterial. Dieser kontinuierliche Kornverlauf ist vergleichbar mit dem Unterschied zwischen einer geschmiedeten Kurbelwelle (kontinuierlicher Kornverlauf, hohe Dauerfestigkeit) und einer bearbeiteten Kurbelwelle (geschnittene Korngrenzen, geringere Dauerfestigkeit). Bei Anwendungen mit hoher Dauerfestigkeit (Antriebswellen von Elektrofahrzeugen, Getriebeausgangswellen, hochzyklische industrielle Keilwellen) ist der um 20 bis 40 Prozent höhere Dauerfestigkeitsgewinn oft ausschlaggebend.

Kaltwalzen ist beschränkt auf Module unterhalb von ca. 3 mm (Einige Spezialmaschinen verarbeiten Stärken bis zu 5 mm). Der Grund dafür ist, dass die Walzkraft proportional zur Querschnittsfläche der Umformzone ist und Kräfte über ca. 200 kN für die Maschine und die Walzwerkzeuge unpraktikabel werden. Beim Kaltwalzen von Modul 3 mm liegt die Walzkraft typischerweise zwischen 80 und 150 kN. Beim Kaltwalzen von Modul 5 mm beträgt die Kraft 200 bis 400 kN und erfordert eine Spezialmaschine. Für Module über 5 mm ist Kaltwalzen nicht praktikabel.

Kaltwalzen ist auch beschränkt auf Werkstoffe unterhalb von etwa 40 HRC Vor dem Walzen muss das Material weich genug sein, um sich plastisch verformen zu lassen, ohne zu reißen. Für das Walzen nach der Wärmebehandlung (typischerweise niedriggekohlter legierter Stahl wie 20CrMnTi im geglühten Zustand bei 150 bis 200 HB) eignet sich Kaltwalzen gut. Beim Walzen nach der Wärmebehandlung (durchgehärtet auf über 50 HRC) ist das Material zu hart und reißt statt sich zu verformen. Das Standardverfahren für kaltgewalzte Keilwellenprofile ist: Das Profil wird im weichen Zustand gewalzt, anschließend aufgekohlt und abgeschreckt, um die Oberflächenhärte zu erreichen.

Der Werkzeugkosten Die Kosten für Kaltwalzwerkzeuge sind mit 5.000 bis 20.000 US-Dollar für einen Satz 2-mm-Außenkeilwalzwerkzeuge die höchste der drei Methoden. Die Werkzeugstandzeit beträgt jedoch 50.000 bis 200.000 Teile – 10- bis 50-mal länger als beim Räumen und 5- bis 20-mal länger als beim Wälzfräsen. Die Werkzeugkosten pro Teil liegen daher bei 0,03 bis 0,40 US-Dollar – 10- bis 100-mal niedriger als beim Räumen und 5- bis 50-mal niedriger als beim Wälzfräsen. Zykluszeit Das sind 8 bis 30 Sekunden pro Teil – 2 bis 4 Mal schneller als Räumen und 1,5 bis 4 Mal schneller als Wälzfräsen.

Kaltwalzen wird häufig angewendet in der Automobilindustrie für Eingangs- und Ausgangsverzahnungen des Getriebes, in der Elektrofahrzeugindustrie für Rotor- und Antriebswellenverzahnungen von Elektromotoren und in industrielle Anwendungen mit hohem Durchsatz Die um 20 bis 40 Prozent höhere Dauerfestigkeit rechtfertigt die höheren Werkzeugkosten. Bei JEC fertigen wir kaltgewalzte Keilwellen für elektrische Antriebssysteme und industrielle Großserien mit einem Modul unter 3 mm und einer Losgröße von über 50.000 Teilen pro Jahr.

6. Die 6-Faktoren-Auswahlmatrix: Wählen Sie die Methode passend zu Ihren Spline-Spezifikationen.

Sechs Faktoren bestimmen das richtige Verfahren zur Herstellung von Keilwellenprofilen für eine bestimmte Anwendung. Die folgende Matrix ordnet jedem Faktor das empfohlene Verfahren zu.

Die 9-Szenario-Entscheidungsmatrix

Die Kombination der drei Methoden mit drei Chargenvolumenstufen (niedrig 50.000) ergibt eine Entscheidungsmatrix mit neun Szenarien. Die empfohlene Methode für jede Kombination ist unten aufgeführt.

Wenn das Durchstoßen die einzige Wahl ist

Räumen ist in vier Fällen die einzige Option: (1) Die Verzahnung ist innenliegend (an der Innenseite einer Nabe oder eines Zahnrads geschnitten); (2) die Verzahnung wird nach einer Durchhärtung über 50 HRC geschnitten; (3) der Modul liegt über 5 mm und die Losgröße unter 5.000 Teilen; (4) das Verzahnungsprofil ist nicht genormt (Parallelkeilverzahnung, Vierkantverzahnung oder spezielle Evolventenverzahnungen) und kann nicht mit Standard-Wälzwerkzeugen oder Walzgeometrien hergestellt werden. In allen vier Fällen ist das Räumen mit einer speziell geschliffenen Räumnadel die Standardlösung.

Wenn Hobbing trotz höherem Setup gewinnt

Wälzfräsen ist die bessere Wahl für die Fertigung von Außenverzahnungen in mittleren Stückzahlen im Modulbereich von 1 bis 5 mm bei einer Materialhärte unter 45 HRC. Der Rüstzeitaufwand (5 bis 15 Minuten gegenüber 1 bis 3 Minuten beim Räumen) amortisiert sich bei der größeren Losgröße. Die kürzere Zykluszeit (20 bis 45 Sekunden gegenüber 30 bis 90 Sekunden) summiert sich bei Tausenden von Teilen und kompensiert den Rüstzeitaufwand um ein Vielfaches. Bei einer Jahresproduktion von 20.000 Teilen spart das Wälzfräsen im Vergleich zum Räumen 80 bis 200 Maschinenstunden pro Jahr.

Referenzen für Industriezertifizierungen und -prüfungen: UL · Intertek · SGS · Bureau Veritas · TÜV AustriaReferenzen für Maschinen und Werkzeuge zur Keilwellenfertigung: Forsthoff SchweißenDie

Wann Kaltwalzen zwingend erforderlich ist

Kaltwalzen ist zwingend erforderlich, wenn die Anwendung eine Steigerung der Dauerfestigkeit um 20 bis 40 Prozent und einen Modul unter 3 mm erfordert. Bei Antriebswellen von Elektrofahrzeugen, Abtriebswellen von Hochleistungsgetrieben und allen Anwendungen, bei denen die Dauerfestigkeit der limitierende Faktor ist, ist Kaltwalzen das einzige Verfahren, das die erforderliche Faserverlaufskontinuität gewährleistet. Die höheren Werkzeugkosten (5.000 bis 20.000 USD für die Walzwerkzeuge) amortisieren sich durch die höhere Produktionsmenge (über 50.000 Teile pro Jahr).

7. Das Beschaffungsaudit: Wie Sie die Methode in Ihrer Angebotsanfrage angeben

Sieben Schritte im Beschaffungsaudit gewährleisten, dass das in Ihrer Angebotsanfrage spezifizierte Verfahren zur Herstellung von Keilwellenprofilen Ihren Anwendungsanforderungen entspricht. Jeder Schritt dauert 1 bis 2 Tage und spart 4 bis 8 Wochen Lieferzeit im Vergleich zu einer fehlerhaften Spezifikation.

Schritt 1. Interne vs. externe Verzahnung prüfen

Ermitteln Sie, ob die Verzahnung innen (innerhalb einer Nabe oder eines Zahnrads) oder außen (außerhalb einer Welle) verläuft. Bei innenliegender Verzahnung ist Räumen die einzige Möglichkeit – Wälzfräsen und Kaltwalzen sind nur für außenliegende Verzahnungen geeignet. Bei außenliegender Verzahnung sind potenziell alle drei Verfahren anwendbar, und die übrigen Schritte des Entscheidungsbaums gelten entsprechend.

Schritt 2. Modulgröße bestätigen

Bestätigen Sie den Modul der Keilwelle anhand der Zeichnung. Der Modul entspricht der Teilung (Diametralgröße) und berechnet sich aus Teilkreisdurchmesser geteilt durch Zähnezahl. Gängige Modulgrößen sind 0,5, 0,75, 1,0, 1,25, 1,5, 2,0, 2,5, 3,0, 4,0 und 5,0 mm. Bei Modulen über 5 mm empfiehlt sich das Räumen. Bei Modulen unter 1 mm eignen sich Räumen oder Kaltwalzen. Im Bereich von 1 bis 3 mm ist Wälzfräsen für mittlere Stückzahlen und Kaltwalzen für hohe Stückzahlen optimal.

Schritt 3. Chargenvolumen bestätigen

Ermitteln Sie das jährliche Losvolumen. Die Teilungspunkte 5.000/50.000 sind für die meisten Außenverzahnungsanwendungen zuverlässig. Bei weniger als 5.000 Teilen empfiehlt sich das Räumen. Zwischen 5.000 und 50.000 Teilen ist das Wälzfräsen vorteilhaft. Bei mehr als 50.000 Teilen empfiehlt sich das Kaltwalzen (für Module unter 3 mm) oder das Wälzfräsen (für Module über 3 mm).

Schritt 4. Prüfen Sie die Materialhärte vor dem Schneiden.

Ermitteln Sie, ob die Keilwelle im weichen Zustand (vor der Wärmebehandlung) oder im harten Zustand (nach der Wärmebehandlung) geschnitten wird. Im weichen Zustand sind alle drei Verfahren möglich. Im harten Zustand (über 50 HRC) ist Räumen erforderlich. Das Standardverfahren für hochpräzise Keilwellen ist Schneiden-Weichschneiden-Härten-Schleifen. Dabei wird für den Weichschnitt Räumen oder Wälzfräsen und für die Feinbearbeitung nach dem Härten Schleifen eingesetzt.

Schritt 5. Toleranzanforderung bestätigen

Ermitteln Sie die erforderliche Toleranzklasse. AGMA-Klasse 7 bis 9 ist mit allen drei Verfahren direkt erreichbar (kein Schleifen erforderlich). AGMA-Klasse 10 bis 12 erfordert nach dem Primärprozess ein Feinschleifen. Ist Klasse 10 oder höher erforderlich, hängt die Wahl des Primärprozesses primär von den Schleifmöglichkeiten des Herstellers und weniger von dessen Wirtschaftlichkeit ab.

Schritt 6. Bestätigen Sie die Anforderungen an die Dauerfestigkeit.

Prüfen Sie, ob die Anwendung die durch Kaltwalzen erzielte Steigerung der Dauerfestigkeit um 20 bis 40 Prozent erfordert. Anwendungen mit hoher Zyklenzahl (Antriebswellen für Elektrofahrzeuge, Getriebeausgangswellen, industrielle Keilwellen mit hoher Zyklenzahl) profitieren vom Kaltwalzen. Anwendungen mit niedriger Zyklenzahl (industrielle Keilwellen für gelegentlichen Betrieb, Keilwellen für Landmaschinen, Keilwellen für Maschinen mit niedrigen Drehzahlen) benötigen kein Kaltwalzen und können durch Räumen oder Wälzfräsen bearbeitet werden.

Schritt 7. Spline-Standard festlegen

Geben Sie die benötigte Keilwellennorm an: DIN 5480 (metrisch, 30° Eingriffswinkel, Modul 0,5 bis 10), ISO 4156 (metrisch, 30°/37,5°/45°, Modul 0,5 bis 10), ANSI B92.1 (Zoll, 30°/37,5°/45°) oder ANSI B92.2M (metrisch, entspricht ISO 4156). Die Norm beeinflusst die Zahnprofilgeometrie und somit die Konstruktion von Räumwerkzeugen, Wälzfräsern oder Walzwerkzeugen. Die frühzeitige Angabe der Norm vermeidet Fehlanpassungen an Werkzeugen und die damit verbundene Lieferzeit von 4 bis 8 Wochen für die Werkzeugnachbearbeitung.

Häufig gestellte Fragen