Juni 2012



Einen Zahn zulegen

Mit immer ausgereifteren Werkzeugen und Techniken und einer wachsenden Palette an verfügbaren Kunststoffen, ersetzt Kunststoff in zahlreichen Anwendungen immer häufiger andere Werkstoffe. Zahnräder gehören zu den mechanischen Teilen, die zunehmend aus Kunststoff gefertigt werden. Um Metall wirksam zu ersetzen, müssen Design und Werkstoff natürlich an die Anforderungen der Anwendungen angepasst werden; die Formbarkeit des Teils ist jedoch ebenso wichtig. Alle Spritzgussverfahren haben bestimmte Möglichkeiten und Grenzen. Wenn Sie vorhaben, Zahnräder von Protomold herstellen zu lassen, sollten Sie sich unbedingt über die Anforderungen unseres Spritzgussverfahrens im Klaren sein.


Die Zähne sind die größte Herausforderung beim Spritzgießen von Zahnrädern. Um ein Zahnrad spritzgießen zu können, müssen wir einen Schaftfräser vollständig in die Bereiche der Form, die später die einzelnen Zähne formen, bewegen können. Abbildung 1.1 zeigt, was passiert, wenn das Rad eines Zahnrads zu klein für unseren kleinsten Schaftfräser ist. Der Fräser kann nicht das Ende des verjüngten Zahns erreichen, sodass dieses Zahnrad nicht mit unserem Verfahren hergestellt werden kann. Abbildung 1.2 zeigt ein Zahnrad mit Zähnen, die ausreichend groß für unsere Schaftfräser sind.

Abbildung 1: Der dunkelblaue Punkt stellt die Schaftfräser dar, die für die Herstellung der Zähne des Zahnrads in der Form verwendet würden.

Abbildung 1: Der dunkelblaue Punkt stellt die Schaftfräser dar, die für die Herstellung der Zähne des Zahnrads in der Form verwendet würden.


Beachten Sie, dass der Fräser zwar das Ende des Zahns in Abbildung 1.2 erreicht, jedoch nicht in die Ecken des abgewinkelten Zahns gelangt. Die Zähne dieses Teils müssen also rundere Ecken besitzen. Wenn Sie ein solches Teil hochladen, um ein ProtoQuote® zu erhalten, werden Sie in der Designanalyse darauf hingewiesen, dass die abgewinkelten Außenecken nicht hergestellt werden können. Sie können daraufhin entscheiden, ob Sie Ihr Design entsprechend ändern möchten. Je nach Design Ihres Teils, kann diese Rundung den Eingriff des Zahnrads beeinträchtigen und ein unzulässiges "Schlurfen" beim Drehen der Zahnräder verursachen. Ihre 3D-CAD-Software hilft Ihnen zu ermitteln, ob die Änderung Probleme verursacht.


Eine weitere Designüberlegung bei Zahnrädern ist die Breite des Zahnrads. Breitere Zahnräder können bei größeren Krafteinwirkungen notwendig sein. Dabei bestimmt die Breite des Zahnrads, wie tief eine Form gefräst werden muss. Tiefere Schnitte erfordern längere Fräser und da lange dünne Fräser beim Eingriff vibrieren können, ist mit zunehmender Schnitttiefe ein größerer Mindestradius bei den Fräsern einzuhalten. Bei ausreichender Schnitttiefe verwenden wir verjüngte Fräser, um ein Wackeln beim Schneiden zu vermeiden. Aus diesem Grund benötigen sehr tiefe Schnitte eine Formschräge (siehe Abbildung 2).

Abbildung 2: Anforderungen, die die Radien von Außenecken beeinflussen.

Abbildung 2: Anforderungen, die die Radien von Außenecken beeinflussen.


Formschräge kann bei Zahnrädern gegebenenfalls erforderlich sein, um ein korrektes Fräsen der Form zu ermöglichen und nicht, um das Auswerfen zu erleichtern. Während bei breiteren Zahnrädern wenig Formschräge notwendig ist, können Zähne mit Formschräge ebenso wie abgerundete Zähne den Eingriff von Zahnrädern beeinträchtigen. In manchen Fällen lassen sich derartige Probleme vermeiden, indem die Zähne von Zahnradpaaren mit gegenläufiger Formschräge entworfen werden.


Da sie sich bewegen und gut passen müssen, werden die meisten Zahnräder aus einer relativ kleinen Palette an Kunststoffen mit hoher Schmierfähigkeit gefertigt. Aus diesem Grund wird unsere Fähigkeit, Zahnräder herzustellen in der Regel nicht von der Kunststoffauswahl beeinflusst. Wenn Sie die oben genannten Richtlinien einhalten, sollten Sie in der Lage sein, Zahnräder zu konzipieren, die mit unserem Spritzgussverfahren erfolgreich hergestellt werden können. Sollten Formbarkeitsprobleme identifiziert werden, werden diese in unserer ProtoQuote Designanalyse hervorgehoben.


Lesen Sie ältere Designtipps zum Spritzgießen.