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Wälzfräsen
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HerrHammer

Erstellt von

HerrHammer

4. August 2026DE
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Wälzfräsen

Ein Zahnrad hat man früher Zahn für Zahn gefräst: teilen, fräsen, weiterteilen. Beim Wälzfräsen gibt es keine Teilung mehr. Werkzeug und Werkstück drehen sich in einem festen Verhältnis, und die Zahnform entsteht als Hüllkurve vieler Schnitte — das Werkzeug trägt die Zahnform gar nicht in sich.

US 640 728, „Apparatus for Cutting Worm-Wheels“, Robert Hermann Pfauter, Zschopauerstraße 147, Chemnitz, Königreich Sachsen. Angemeldet am 10. August 1899, erteilt am 2. Januar 1900. Pfauter meldete das Verfahren 1897 zuerst in Deutschland an; diese deutsche Patentnummer ist bis heute nicht sicher belegt, das US-Dokument dagegen schon — und es zeigt dieselbe Erfindung samt Zeichnung.

Ehrlich bleiben. Pfauter war nicht der Erste mit dem Gedanken: Christian Schiele beschrieb das Wälzprinzip bereits 1856. Pfauter baute die erste Maschine, die es zuverlässig und universell konnte — das ist der Unterschied zwischen einer Idee und einer Industrie.

Anfänger
45 minutes

Anweisungen

1

Den Anspruch zuerst aufschreiben

Notiere den Kern: Werkzeug und Werkstück laufen gekoppelt, die Zahnform entsteht als Hüllkurve. Kein Teilapparat, keine Zahnform im Fräser.

Benötigte Werkzeuge:

Notebook and PencilNotebook and Pencil
2

Eine Zahnstange aus Karton schneiden

Schneide aus Karton eine gerade Zahnstange: Teilung 20 mm, Flankenwinkel 20°, Höhe 12 mm. Das ist dein Werkzeug.

Materialien für diesen Schritt:

Cardboard Template SheetsCardboard Template Sheets1 Blatt

Benötigte Werkzeuge:

Steel Ruler (30cm)Steel Ruler (30cm)
ProtractorProtractor
Craft KnifeCraft Knife
3

Eine Radscheibe ausschneiden

Schneide eine Kreisscheibe mit 127 mm Durchmesser aus Karton. Umfang = 20 mm × 20 Zähne.

Materialien für diesen Schritt:

Cardboard Template SheetsCardboard Template Sheets1 Blatt

Benötigte Werkzeuge:

Sharp ScissorsSharp Scissors
Steel Ruler (30cm)Steel Ruler (30cm)
4

Die Scheibe drehbar lagern

Stecke die Scheibe mit einer Maschinenschraube mittig auf das Brett, sodass sie sich frei dreht.

Materialien für diesen Schritt:

Flat Wooden BoardFlat Wooden Board1 Stück
#6-32 Machine Screw#6-32 Machine Screw1 Stück
5

Die Abwälzbedingung einstellen

Zeichne eine Linie tangential an die Scheibe. Die Zahnstange muss genau um ihre Teilung wandern, während sich die Scheibe um einen Zahn dreht.

Materialien für diesen Schritt:

Graph PaperGraph Paper1 Blatt

Benötigte Werkzeuge:

Permanent MarkerPermanent Marker
Steel Ruler (30cm)Steel Ruler (30cm)
6

Schritt für Schritt abwälzen und anzeichnen

Schiebe die Zahnstange um 5 mm, drehe die Scheibe entsprechend weiter und zeichne die Werkzeugkontur jedes Mal auf die Scheibe.

Materialien für diesen Schritt:

Cardboard Template SheetsCardboard Template Sheets1 Blatt

Benötigte Werkzeuge:

Permanent MarkerPermanent Marker
7

Zwanzig Lagen zeichnen

Wiederhole Schritt 6, bis die Scheibe einmal herum ist. Zwischen den Linien erscheint die Evolventenform — sie wurde nie gezeichnet, sondern erzeugt.

Materialien für diesen Schritt:

Cardboard Template SheetsCardboard Template Sheets1 Blatt

Benötigte Werkzeuge:

Permanent MarkerPermanent Marker
8

Die Hüllkurve ausschneiden

Schneide die Scheibe entlang der inneren Hüllkurve aus. Du hältst ein abgewälztes Zahnrad in der Hand.

Materialien für diesen Schritt:

Cardboard Template SheetsCardboard Template Sheets1 Blatt

Benötigte Werkzeuge:

Sharp ScissorsSharp Scissors
9

Die Teilung messen

Miss den Abstand von Zahnmitte zu Zahnmitte mit dem Messschieber an fünf Stellen. Notiere die größte Abweichung.

Materialien für diesen Schritt:

Graph PaperGraph Paper1 Blatt

Benötigte Werkzeuge:

Vernier CaliperVernier Caliper
10

Mit dem Nachbarrad kämmen lassen

Fertige ein zweites Rad mit 10 Zähnen aus derselben Zahnstange. Beide müssen ohne Nacharbeit kämmen — das ist der eigentliche Beweis.

Materialien für diesen Schritt:

Cardboard Template SheetsCardboard Template Sheets1 Blatt

Benötigte Werkzeuge:

Sharp ScissorsSharp Scissors
11

Das Übersetzungsverhältnis prüfen

Markiere je einen Zahn und drehe. 20 zu 10 Zähne ergibt genau zwei Umdrehungen zu einer. Zähle nach.

Benötigte Werkzeuge:

Notebook and PencilNotebook and Pencil
12

Den Unterschied zum Teilverfahren zeigen

Zeichne ein Rad mit Teilapparat: 20-mal einzeln teilen. Jeder Teilfehler bleibt im Rad. Beim Wälzen gibt es keinen Teilschritt, der Fehler machen könnte.

Materialien für diesen Schritt:

Graph PaperGraph Paper1 Blatt

Benötigte Werkzeuge:

ProtractorProtractor
13

Einen echten Fräser ansehen

Betrachte einen HSS-Schaftfräser unter der Lupe. Seine Schneide hat nichts mit einer Zahnform zu tun — genau das ist der Punkt.

Benötigte Werkzeuge:

End Mill Set HSSEnd Mill Set HSS
Magnifying GlassMagnifying Glass
14

Geschichte & Hintergrund

US 640 728, „Apparatus for Cutting Worm-Wheels“, Robert Hermann Pfauter, Chemnitz. Angemeldet 10. August 1899, erteilt 2. Januar 1900. Die deutsche Anmeldung von 1897 gilt als die ursprüngliche; ihre DRP-Nummer ließ sich nicht sicher belegen und wird hier deshalb nicht behauptet. Wo eine Nummer fehlt, wird die Funktion beschrieben — nicht geraten.

Was vorher war. Christian Schiele beschrieb das Wälzprinzip 1856, Ramsden arbeitete schon 1768 mit ähnlichen Gedanken an Teilmaschinen. Pfauters Leistung ist die gebrauchsfertige, universelle Maschine ab 1897 in Chemnitz; die Firma Pfauter blieb über ein Jahrhundert führend im Wälzfräsen und gehört heute zu Gleason.

Warum das Verfahren gewonnen hat. Ein einziger Wälzfräser mit gegebenem Modul schneidet jede Zähnezahl. Beim Teilverfahren braucht man für jede Zähnezahl den passenden Formfräser, und jeder Teilschritt bringt einen eigenen Fehler mit. Wälzen ist schneller, genauer und billiger zugleich — das ist selten.

Der Zusammenhang mit der Serienfertigung. Ohne genaue, billige Zahnräder gibt es kein Getriebe, ohne Getriebe kein Automobil in Stückzahlen. Das Wälzfräsen steht am Anfang dieser Kette. Der Fellows-Zahnradstoßer (1897, USA) löst dieselbe Aufgabe stoßend statt fräsend — beide Verfahren leben bis heute nebeneinander.

Materialien

4

Benötigte Werkzeuge

9

CC0 Gemeinfrei

Dieser Blueprint ist unter CC0 veröffentlicht. Sie dürfen dieses Werk für jeden Zweck frei kopieren, ändern, verbreiten und verwenden, ohne um Erlaubnis zu fragen.

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