Wälzfräsen

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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.