EKINSUN LTD ist ein Hersteller für Sonderteile, und Schraubräder kommen hier fast immer mit derselben Vorgeschichte an: das Rad ist verschlissen oder der Antrieb wird neu ausgelegt, der Achsabstand steht schon fest, und die Katalogstufe daneben passt eben nicht. Gebraucht werden dann drei Angaben — Steigungsrichtung, Verzahnungsqualität und Zähnezahl —, dazu die zwei Fälle, in denen der Fachhandel die bessere Adresse ist.
Steigungsrichtung: gleichsinnig oder gegensinnig
Der Achswinkel ergibt sich aus den beiden Steigungswinkeln, und wie sie sich verrechnen, hängt allein von der Steigungsrichtung ab. Gleichsinnig addieren sie sich, gegensinnig heben sie sich auf. Bei einem Paar mit je 45° gibt das genau zwei brauchbare Fälle:
- Gekreuzte Achsen, 90° — 45° + 45° = 90°, beide Räder also gleichsinnig: R mit R oder L mit L. Das ist der normale Einsatzfall des Schraubrades.
- Parallele Achsen — 45° − 45° = 0°, die Räder müssen gegensinnig sein: R mit L. Dieselben Teile, benutzt wie ein gewöhnliches Schrägstirnradpaar.
Das klingt nach einer Nebensache und ist der häufigste Bestellfehler bei diesen Rädern, weil die Gewohnheit vom parallelachsigen Schrägstirnrad — eins links, eins rechts — für den gekreuzten Fall genau verkehrt ist.
Verzahnungsqualität nach DIN 3961/3962 — und was „AGMA 10“ wirklich heißt
Eine Qualitätszahl ohne die zugehörige Norm ist wertlos, und ausgerechnet AGMA führt zwei Systeme, die gegenläufig zählen. Nach AGMA 2000-A88 läuft die Zahl Qv von 3 bis 15 und höher bedeutet feiner; nach der späteren AGMA 2015-1-A01 zählt sie wie bei ISO, dort ist niedriger feiner. „AGMA 10“ ist damit in der einen Norm gut und in der anderen grob.
| Stufe | DIN 3961/3962 | ISO 1328-1 | AGMA 2000-A88 | Wo sie vorkommt |
|---|---|---|---|---|
| Was wir fertigen | Qualität 7 | Klasse 7 | Q10 | Gewälzfräst, nach dem Härten feinbearbeitet |
| Eine Stufe gröber | Qualität 8 | Klasse 8 | Q9 | Übliche Lagerware, gehärtet |
| Zwei Stufen gröber | Qualität 9 | Klasse 9 | Q8 | Preisstufe der Lagerware und die meisten Kunststoffräder |
Die Gegenüberstellung ist naturgemäß eine Näherung: die Normen prüfen nicht dieselben Verzahnungsabweichungen, eine exakte Umrechnung gibt es nicht. Lesen Sie sie als eine Stufe Reserve, nicht als Umrechnungstabelle. Für das Flankenspiel gilt ohnehin ein eigenes Regelwerk, DIN 3967, das im Angebot getrennt genannt wird.
Die ehrliche Bedingung. Eine auf Qualität 7 gefräste Verzahnung bleibt nach dem Durchhärten nicht auf Qualität 7 — die Wärmebehandlung verzieht. Qualität 7 an einem gehärteten Rad bedeutet einen Feinbearbeitungsgang nach dem Härten, und der steht als eigene Position im Angebot statt stillschweigend darin. Wenn der Antrieb das nicht braucht, ist gewälzfräst und induktiv gehärtet in Qualität 8 die günstigere und völlig redliche Antwort.
Werkstoff: 45#, S45C, C45 — ein Stahl, vier Normbezeichnungen
Der Standardwerkstoff dieser Räder ist ein Vergütungsstahl mit rund 0,45 % Kohlenstoff, der in jedem Markt anders heißt. Für Ihre Wareneingangsprüfung zählt die richtige Bezeichnung mehr als der Stahl selbst:
| Werkstoff | Bezeichnungen | Zustand am Rad | Im Katalog |
|---|---|---|---|
| Vergütungsstahl 0,45 % C | DIN EN 10083-2 C45 (1.0503) · JIS G4051 S45C · GB/T 699 45# · AISI 1045 | Verzahnung induktiv gehärtet HRC40–55, brüniert | Standard |
| C45E vergütet | DIN EN 10083-2 C45E (1.1191) | Durchvergüteter Kern, wo der Antrieb stößt oder reversiert | Aufpreisstufe |
| Edelstahl 1.4301 | DIN EN 10088 1.4301 · JIS SUS304 · AISI 304 | Ungehärtet. Nass- und Lebensmittelbereich — kürzere Zahnlebensdauer einplanen | Ja |
| MC-Nylon / Guss-PA6 | — | Leise, notlaufend, geringe Last; gegen ein Stahlrad laufen lassen, nicht gegen ein zweites Kunststoffrad | Ja |
| Zinnbronze | CuSn12 · 2.1052 | Die klassische Antwort auf Gleitverschleiß: Bronzerad gegen gehärtetes Stahlrad, wie im Schneckensatz | Wo Verschleiß bestimmt |
| Aluminium 6061-T6 | EN AW-6061 | Gekreuzte Zähne gleiten statt zu wälzen, Aluminium frisst unter dieser Berührung | Nein — nur Nabe und Rohlinge |
| Aluminium 7075-T6 | EN AW-7075 | Fester als 6061, gegen Fressen aber nicht besser — das Versagen sitzt in der Oberfläche, nicht in der Festigkeit | Nein — und wir sagen es Ihnen |
Ein Werkstoffzeugnis 3.1 nach EN 10204 ist auf Wunsch möglich und wird im Angebot getrennt ausgewiesen. Hintergrund zum Vergütungsstahl steht auf der Seite Werkstoff 42CrMo4, die nächste Festigkeitsstufe über C45.
Zähnezahl: der Katalog springt, der Achsabstand nicht
Bei 45° Steigungswinkel folgt der Teilkreis unmittelbar aus Normalmodul und Zähnezahl — und damit auch der Achsabstand, den Sie am Gehäuse schon gebohrt haben:
d = mn · z / cos 45° = 1,4142 · mn · z · Kopfkreis da = d + 2 mn · Achsabstand a = (d1 + d2) / 2
| Zähne (z) | Teilkreis d | Kopfkreis da | Im Katalog | Achsabstand mit einem 20-Zähne-Rad |
|---|---|---|---|---|
| 10 | 28,28 mm | 32,28 mm | Stufe vorhanden | 42,43 mm |
| 11 | 31,11 mm | 35,11 mm | Nein — Sprung 10 → 13 | 43,84 mm |
| 12 | 33,94 mm | 37,94 mm | Nein | 45,25 mm |
| 13 | 36,77 mm | 40,77 mm | Stufe vorhanden | 46,67 mm |
| 14 | 39,60 mm | 43,60 mm | Nein | 48,08 mm |
| 15 | 42,43 mm | 46,43 mm | Stufe vorhanden | 49,50 mm |
| 16 | 45,25 mm | 49,25 mm | Nein — hier beginnt die größte Lücke | 50,91 mm |
| 18 | 50,91 mm | 54,91 mm | Nein | 53,74 mm |
| 20 | 56,57 mm | 60,57 mm | Stufe vorhanden | 56,57 mm |
| 22 | 62,23 mm | 66,23 mm | Nein | 59,40 mm |
| 26 | 73,54 mm | 77,54 mm | Stufe vorhanden | 65,05 mm |
| 30 | 84,85 mm | 88,85 mm | Stufe vorhanden | 70,71 mm |
Die größte Lücke liegt zwischen 15 und 20 Zähnen. Vier Stufen fehlen dort, und weil im Modul 2 jeder Zahn den Achsabstand um 1,41 mm verschiebt, sind damit 7,07 mm Achsabstand aus dem Lager nicht erreichbar. Ein Gehäuse mit 51 mm Achsabstand hat keine Katalogantwort; ein Rad mit 16 Zähnen gegen ein 20-Zähne-Rad ergibt 50,91 mm und passt.
Und das Stufenraster ist nicht überall dasselbe. Die sechs Stufen oben sind ein verbreitetes Raster; die Baureihe für gekreuzte Achsen bei HPC Europe führt im Modul 2 stattdessen 25 und 26 Zähne. Jeder Anbieter lagert seine eigene Auswahl, eine Größe aus dem einen Katalog existiert im nächsten also womöglich gar nicht — weshalb sich zuerst die Rechnung lohnt und erst danach die Verfügbarkeitsabfrage.
Was ein Schraubrad nicht leisten kann
Schraubräder berühren sich in einem Punkt, nicht entlang einer Linie. Die Berührung ist punktförmig und gleitet schnell, deshalb liegt die zulässige Belastung nur bei einem Bruchteil eines parallelachsigen Schrägstirnradpaares gleichen Durchmessers, und die Lebensdauer endet durch Verschleiß, nicht durch Zahnbruch. Das steckt in der Geometrie; kein Härten und keine Qualitätsstufe ändert daran etwas. Richtig sind sie bei leichten Antrieben, Steuerabgriffen, Vorschüben und Geräteantrieben über 90°. Soll über gekreuzte Achsen wirklich Drehmoment, gehören dort ein Kegelradsatz oder ein Schneckengetriebe hin — das sagen wir Ihnen lieber vorher.
Was der Fachhandel gut kann — und wo er aufhört
| Was Sie brauchen | Im Katalog? | Der ehrliche Weg |
|---|---|---|
| Katalogstufe mit Katalogbohrung — Modul 2, 20 Zähne, rechtssteigend, 15 mm | Ja, breit lagernd | Im Fachhandel kaufen. Lagerware ist günstiger als jede Einzelfertigung, da widersprechen wir nicht |
| Katalogstufe, nur die Bohrung etwas größer | Lagerrad plus Aufbohren | Als Nacharbeit billiger denn als Neuteil — fragen Sie danach, nicht nach einem neuen Rad |
| 11, 12, 14, 16, 18 oder 22 Zähne — Übersetzung oder Achsabstand liegt zwischen den Stufen | In keinem Modul lagernd | Auf die berechnete Zähnezahl gewälzfräst, ab 1 Stück |
| Bohrung außerhalb des Katalogfensters — etwa 8 mm durch ein 20-Zähne-Rad | Je Größe ein festes Bohrungsfenster | Bohrung, Passfedernut und Gewindestiftflächen nach Ihrer Welle, Nabe entsprechend angepasst |
| Feiner als die Lagerqualität — Qualität 7 statt 8 oder 9 | Lagerware ist Qualität 8 oder 9 | Feinbearbeitung nach dem Härten, als eigene Position ausgewiesen |
| Ersatz für ein Rad ohne jeden Katalog — Maschine längst abgekündigt | Kein Datenblatt mehr auffindbar | Modul, Steigungsrichtung und Zähnezahl vom Altteil abgenommen — siehe Zahnrad nachfertigen |
| Bronze oder besondere Nabenform — verlängerter Bund, Flansch, zweite Bohrung | Katalognaben sind festgelegt | Als ein Teil gefertigt statt Lagerrad plus Adapter |
„Ich brauche ein Schraubradpaar auf 51 mm Achsabstand, Modul 2, 45°. Die nächstliegende Katalogkombination bringt mich auf 49,5 oder 56,6 und die Gehäusebohrungen kann ich nicht verlegen. Beide Wellen 12 mm mit 4 mm Passfedernut. Geht 16 und 20 Zähne, beide rechtssteigend?“
Das ist eine vollständige Anfrage. Alles Nötige steht darin: Modul, Steigungswinkel, der feste Achsabstand, Welle und Passfedernut sowie die Richtung — beide rechtssteigend, weil die Achsen gekreuzt sind. Die Antwort bestätigt 50,91 mm aus 16 gegen 20 Zähne, fragt nach dem treibenden Rad und der ungefähren Momentenhöhe und schlägt C45 gehärtet vor, den Feinbearbeitungsgang nur, wenn die Belastung ihn rechtfertigt. Solche Aufträge stehen hier neben den übrigen Antriebsteilen: Zeichnungsteile, Distanzbuchsen und Ersatzteile nach Muster.
Schraubrad, Stirnrad, Schneckenrad — was hier sonst verzahnt wird
Ein Schraubradpaar ist eine Aufstellung auf der Wälzfräsmaschine, der Rest des Antriebsstrangs läuft über dieselben Maschinen. EKINSUN arbeitet als Hersteller von Zahnrädern nach Zeichnung, nicht als Schraubrad-Spezialist, deshalb sind die Teile daneben normale Aufträge:
- Schrägverzahnte Stirnräder für parallele Achsen — der gewöhnliche Fall, mit 15° bis 20° Steigungswinkel statt 45°, wo Laufruhe und Lastaufteilung wichtiger sind als der Abgriff im rechten Winkel
- Geradverzahnte Stirnräder und Ritzel, Modul 0,5 bis 8, auch nach Muster nachgefertigt, wenn zur Maschine kein Datenblatt mehr existiert
- Schnecken und Schneckenräder — die ehrliche Antwort, sobald ein Schraubrad das Moment nicht mehr trägt
- Zahnstangen, passend zu einem noch vorhandenen Ritzel gefräst
- Zahnwellen, Blockräder und fertige Rohlinge — Verzahnung und Welle als ein Teil, oder ein Rohling, den Sie selbst verzahnen
Die Bestellung läuft überall gleich: Zahlen schicken, Altteil schicken, oder ein Foto mit einem Messschieber im Bild. Zahnräder nach Zeichnung sind Alltag; Zahnräder ganz ohne Zeichnung ebenso, und das ist der größere Teil dessen, was hier ankommt.
So bestellen Sie
- Die vier Angaben, die das Rad festlegen: Normalmodul, Zähnezahl, Steigungswinkel und Steigungsrichtung. Modul 2 mit 45° ist der häufige Fall; Modul 1,0 · 1,5 · 2,5 und 3,0 laufen genauso
- Der Achsabstand, den Sie nicht verlegen können — er gibt die Zähnezahlen vor und fehlt in den meisten Anfragen
- Die Welle: Durchmesser mit Toleranz, Passfedernutbreite oder Flächen für Gewindestifte. Bohrungen werden in H7 gefertigt, sofern Sie nichts anderes vorgeben
- Die Achslage — gekreuzt bei 90° oder parallel. Daraus leiten wir die Richtung ab und schreiben sie auf die Zeichnung, damit sie nicht falsch gelesen werden kann
- Oder schicken Sie das alte Rad. Zähnezahl, Modul, Richtung und Steigungswinkel lassen sich am verschlissenen Teil abnehmen; es kommt mit dem neuen zurück
Vor dem Fertigen geht eine bemaßte Freigabezeichnung an Sie, auf der die Steigungsrichtung jedes Rades ausdrücklich steht. Angebot in 12 Stunden, Fertigung üblicherweise 7–15 Tage nach Ihrer Freigabe. Werkzeugkosten fallen nicht an, deshalb ist ein einzelnes Ersatzrad hier ein normaler Auftrag und keine Ausnahme.
Häufige Fragen
Das hängt von der Achslage ab, und es ist der Fehler, an dem die meisten Schraubrad-Bestellungen scheitern. Der Achswinkel ist die Summe der beiden Steigungswinkel, wenn beide Räder gleichsinnig sind, und die Differenz, wenn sie gegensinnig sind. Zwei Räder mit je 45° ergeben gleichsinnig also 45° + 45° = 90°, das ist der Fall der gekreuzten Achsen. Dieselben zwei Räder gegensinnig ergeben 45° − 45° = 0°, also parallele Achsen. Kurz: gekreuzt bei 90° heißt R mit R oder L mit L, parallel heißt R mit L. Genau umgekehrt zur Gewohnheit vom normalen schrägverzahnten Stirnradpaar. Nennen Sie uns die Achslage, dann steht die Richtung jedes Rades auf der Freigabezeichnung.
Wir fertigen in Verzahnungsqualität 7 nach DIN 3961/3962. Die Angabe AGMA 10 ist ohne Nennung der Norm zweideutig, weil zwei AGMA-Systeme gegenläufig zählen: nach AGMA 2000-A88 läuft die Qualitätszahl Qv von 3 bis 15 und höher ist feiner, dort entspricht Q10 etwa ISO 1328 Klasse 7 und DIN 3962 Klasse 7. Nach der späteren AGMA 2015-1-A01 zählt die Zahl wie bei ISO, dort wäre 10 grob. Lagerware wird üblicherweise in Qualität 8 oder 9 geliefert, wir liegen also rund eine Stufe darüber. Eine ehrliche Bedingung dazu: an einer gehärteten Verzahnung hält Qualität 7 nur mit einem Feinbearbeitungsgang nach dem Härten, deshalb stehen Härten und Feinbearbeiten als getrennte Positionen im Angebot.
Weil Kataloge Stufen führen und nicht jede Zähnezahl, und weil jeder Anbieter seine eigene Auswahl lagert. Ein verbreitetes Stufenraster im Modul 2 lautet 10, 13, 15, 20, 26 und 30 Zähne, während die Baureihe für gekreuzte Achsen bei HPC Europe stattdessen 25 und 26 führt. Die Geometrie selbst hat keine Lücken: der Teilkreis ist d = m·z/cos45°, das ergibt 28,28 mm bei 10 Zähnen, 31,11 mm bei 11, 33,94 mm bei 12 und 36,77 mm bei 13. Die größte Lücke im verbreiteten Raster liegt zwischen 15 und 20 Zähnen: dort fehlen vier Stufen, und da im Modul 2 jeder Zahn den Achsabstand um 1,41 mm verschiebt, sind 7,07 mm Achsabstand aus dem Lager nicht erreichbar.
Deutlich weniger, als die Baugröße vermuten lässt, und das liegt an der Geometrie, nicht an der Qualität. Schraubräder berühren sich in einem Punkt statt entlang einer Linie, und die Gleitgeschwindigkeit in diesem Punkt ist hoch. Die zulässige Belastung beträgt daher nur einen Bruchteil eines parallelachsigen Schrägstirnradpaares gleichen Durchmessers, und die Lebensdauer endet durch Verschleiß, nicht durch Zahnbruch. Richtig eingesetzt sind sie bei leichten Antrieben, Steuerabgriffen, Vorschüben und Geräteantrieben über 90°. Wenn wirklich Drehmoment über gekreuzte Achsen soll, ist ein Kegelradsatz oder ein Schneckengetriebe die richtige Wahl, und das sagen wir Ihnen lieber, als Ihnen ein Schraubrad zu verkaufen.
Nein, auch wenn beide auf gekreuzten Achsen arbeiten und in der Literatur oft im selben Kapitel stehen. Ein Schraubradpaar besteht aus zwei gewöhnlichen schrägverzahnten Stirnrädern, die sich punktförmig berühren, meist mit 45° Steigungswinkel und mäßigen Übersetzungen. Ein Schneckengetriebe hat eine Schnecke mit ein bis vier Gängen und ein umschlingendes Rad, dadurch Linienberührung, deutlich höhere Übersetzung und höhere Tragfähigkeit, aber schlechteren Wirkungsgrad und meist Selbsthemmung. Wer im Katalog nach Schraubrad sucht und ein Schneckenrad findet, hat also nicht dasselbe Bauteil vor sich.
EKINSUN ist ein Hersteller für Sonderteile und fertigt Schraubräder von Modul 1,0 bis 3,0 mit 45° Steigungswinkel in jeder Zähnezahl von 10 bis 30, auch in den Kataloglücken 11, 12, 14, 16, 18 und 22, mit Bohrung, Passfedernut und Nabe nach Ihrer vorhandenen Welle, ab 1 Stück und mit Angebot in 12 Stunden. Zwei ehrliche Ausnahmen: liegt Ihre Größe als Katalogstufe mit passender Bohrung vor, etwa Modul 2 mit 20 Zähnen rechtssteigend und 15 mm Bohrung, dann ist der Fachhandel günstiger als jede Einzelfertigung und Sie sollten dort kaufen. Und wenn der Antrieb echtes Drehmoment übertragen soll, fragen Sie uns stattdessen nach einem Schnecken- oder Kegelradsatz.
Angebot anfragen
Modul, Zähnezahl, Richtung, Bohrung — und der Achsabstand. Antwort in 12 Stunden.
// Kurz gefasst
- →Katalogstufe und -bohrung? Fachhandel
- →11, 12, 14, 16, 18, 22 Zähne? Wir fräsen
- →d = 1,4142 · m · z — bei 45°
- →Gekreuzt = gleichsinnig, parallel = gegensinnig
- →Ab 1 Stück, Angebot in 12 Stunden
oder per Mail: [email protected]