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Der gute Einstieg in die Verzahnung

Grundlagenwerk mit Anspruch

Zahnräder sind relativ komplizierte Gebilde, deren Herstellung großes Wissen voraussetzt, sollen Getriebe geräuscharm laufen, Kräfte mit möglichst wenig Verlust übertragen werden und mechanische Messgeräte präzise funktionieren. Das Buch ›Verzahntechnik‹ von Klaus Felten zeigt Wissenswertes auf, Zahnräder herzustellen und zu prüfen.


Ohne Zahnrad wäre die moderne Technik undenkbar. Umso wichtiger ist es, die Technik zu deren Herstellung zu kennen, damit ein einwandfreier Lauf von zusammenwirkenden Zahnrädern gegeben ist. Dies leistet das Buch ›Verzahnen‹ von Klaus Felten.

In diesem Werk geht der Autor klugerweise zunächst in die Vergangenheit, um zu erläutern, wann das Zahnrad das Licht der Technikwelt erblickte. Zwar kann der Autor kein exaktes Geburtsdatum nennen, da von den damals hergestellten Zahnrädern nichts mehr gefunden wurde, doch hebt er hervor, dass diese wohl schon um 350 v. Chr. zum Einsatz kamen, wie ein schriftlicher Hinweis von Aristoteles vermuten lässt.

Sogar von einem Schneckenantrieb ist die Rede, den Archimedes konstruierte. Mit diesem Geistesblitz sollen Kriegsschiffe von 4200 Tonnen Gewicht zu Wasser gelassen worden sein. Bis ins Jahr 1500 n. Chr., so ist zu lesen, gab es keine wesentlichen Fortschritte im Getriebebau zu verzeichnen. Das änderte sich erst mit dem Universalgenie Leonardo da Vinci, dessen Zeichnungen neben den bereits bekannten Verzahnungsarten auch Schraubräder, Schneckenräder und Schrägverzahnungen zeigen.

Die seither gemachten Entdeckungen sind in komprimierter Form in das lehrreiche Buch von Klaus Felten eingeflossen. Der Autor geht sogar auf die Entwicklung der Zahnform ein. Hier ist beispielsweise zu lesen, dass der Gelehrte Leonhard Euler nach mehrjähriger theoretischen Überlegungen die Evolventenflanke als einzig richtige Lösung gefunden hat, wenn es darum geht Zahnräder zu bauen, deren Zähne ohne Gleitreibung formschlüssig ineinandergreifen. Bei Evolventenverzahnungen rollen zwei konvexe Zahnflanken aufeinander ab. Sie sind daher unempfindlich gegen Achsabstandsänderungen zwischen Zahnrad und Ritzel.

Einen Schwerpunkt im Buch bildet die Herstellung von Zahnrädern mithilfe von Verzahnmaschinen, was erst zu Beginn des 20. Jahrhunderts so richtig in Gang kam. Mit der Erfindung des Differentials gelang der Übergang vom Formfräsen zum Wälzfräsen und damit die Herstellung von Zahnrädern im automatischen Ablauf ohne einzelne Teilvorgänge.

Sehr ausführlich geht der Autor auf die Grundlagen der Verzahnungsgeometrie ein. Der Leser erfährt Wichtiges zum Verzahnungsgesetz, zu den Verzahnungsarten, zu den Begriffen an Zahn und Zahnrad sowie zu den Begriffen an Radpaarungen. So wird zum Beispiel herausgearbeitet, worin sich eine Wildhaber-Novikov-Verzahnung, eine Zykloidenverzahnung sowie eine Evolventenverzahnung unterscheiden und wo deren jeweiligen Vorteile liegen.

Sehr lobenswert, dass der Autor auch auf das ›Diametral Pitch‹, abgekürzt ›DP‹ eingeht, das im angloamerikanischen Sprachraum statt des Moduls verwendet wird. Überhaupt ist festzustellen, dass der Autor viel Erfahrung in das Buch hat einfließen lassen. So hebt er beispielsweise die Wichtigkeit von Zahnflankenkorrekturen hervor, um etwa Freiraum für Werkzeuge zur Feinbearbeitung zu schaffen.

Zudem erwähnt er zur Vorbeugung von Eingriffsstörungen sinnvollerweise Räder mit Überdeckung zu paaren. Selbstverständlich wird anschließend erläutert, um was es sich hier handelt. Sogar eine aussagekräftige Illustration ist im Buch vorhanden, die die Auswirkungen einer Profilverschiebung zeigt.

Bezüglich der Weichbearbeitung lernt der Leser ein großes Spektrum kennen, das sich zum Herstellen von Zahnrädern eignet. Ob Gießen, Sintern, Präzisionsschmieden, Pressen, Feinschneiden, Rollen oder Kaltwalzen – der Autor erwähnt wichtige Verfahren und erläutert deren Vor- und Nachteile. Natürlich kommen auch die spanenden Verfahren nicht zu kurz. Hier begibt sich der Autor zunächst sogar auf die Grundlagen der Zerspantechnik, um danach Einblicke in die verschiedenen Verfahren zu geben, um Zahnräder zerspanend herzustellen.

Besonders lehrreich ist, dass die Stärken der einzelnen Maschinen herausgearbeitet werden. So wird beispielsweise erwähnt, dass Wälzstoßmaschinen besonders universell eingesetzt werden können und mit Ihnen sogar Planverzahnungen herstellbar sind, wie sie für Kronräder typisch sind. Dieser Maschinentyp eignet sich darüber hinaus zur Herstellung unrunder Zahnräder, wie sie für ungleichförmige Bewegungen zur Anwendung kommen.

Natürlich ist auch der Hartbearbeitung viel Platz gewidmet. Ob Wälzschleifen, Honen, Harträumen, Schälwälzfräsen oder Hartschälen, der Autor bleibt keine Antwort schuldig, wenn es um die Herstellung gehärteter, präziser Zahnräder geht.

Die Ursache für die unzureichende Erfüllung von Funktionsmerkmalen eines Zahnrades sind Einzelabweichungen der Verzahnung, weshalb das Prüfen von Zahnrädern eine wichtige Disziplin ist. Der Autor hat dazu im Buch eine Übersicht eingestellt, aus der hervorgeht, welches Merkmal sinnvollerweise mit welchem Messgerät zu prüfen ist. So sind beispielsweise Zahndicke und Teilung mit mechanischen Verzahnungsmeßgeräten prüfbar, während das Zahnradprofil nur mit einem CNC-Verzahnungsmeßgerät geprüft werden kann. Bei diesen Maschinen werden die Messpunkte im kartesischen Koordinatensystem ermittelt und durch einen angeschlossenen Rechner mittels einer entsprechenden Software ausgewertet und grafisch aufbereitet.

Es zeigt sich, dass im Buch ›Verzahntechnik‹ viele wertvolle Informationen eingearbeitet wurden, die zur Herstellung und Prüfung von Zahnrädern wichtig sind. Egal, ob Auszubildender, Meister oder Konstrukteur – jeder, der mit Zahnrädern zu tun hat, sollte das Buch einmal zur Hand nehmen. Die Wahrscheinlichkeit ist hoch, dass es gefällt und für eigene berufliche Zwecke käuflich erworben wird.

Mehr Informationen:

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Titel: Verzahntechnik
Autor: Klaus Felten
Verlag: Expert-Verlag
ISBN: 978-3-8169-3441-7
Jahr: 2018
Preis: 39,80 Euro
www.expertverlag.de

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