Stoßmaschine oder Fräsmaschine für Passfedernuten?

Passfedernuten ermöglichen die Drehmomentübertragung zwischen einer Welle und einem aufgesetzten Zahnrad, einer Riemenscheibe, einer Kupplung oder einer Nabe. Die Fertigungsgenauigkeit bestimmt den Sitz der Passfeder mit und beeinflusst Lastverteilung und Lebensdauer der Verbindung. Entscheidend sind Nutbreite und Nuttiefe ebenso wie die Lage zur Achse und zu den Bezugsflächen.

Für Passfedernuten werden unter anderem Stoßmaschinen und Fräsmaschinen verwendet. Beim Herstellen von Innennuten in Bohrungen ist die Stoßmaschine besonders vorteilhaft; für Außennuten auf Wellen ist die Fräsmaschine meist produktiver. Welche Maschine tatsächlich passt, hängt von der Bauteilgeometrie, Stückzahl und geforderten Genauigkeit ab.

Inhaltsverzeichnis

• Wie arbeitet eine Stoßmaschine?
• Vorteile bei Innennuten
• Wann ist die Fräsmaschine im Vorteil?
• Genauigkeit und Nutqualität
• Stoßen im Vergleich zum Räumen
• Gegenüberstellung der Verfahren
• Maschinenauswahl in der Praxis
• Zusammenfassung

Wie arbeitet eine Stoßmaschine?

Beim Stoßen bewegt sich ein einschneidiges Werkzeug geradlinig hin und her. Während des Arbeitshubs wird eine dünne Materialschicht abgetragen. Aufeinanderfolgende Hübe vergrößern die Nuttiefe stufenweise. Werkzeugstellung und Vorschub werden nach Werkstoff, Nutbreite und Maschinenkonstruktion gewählt.

Die Stärke des Verfahrens liegt im Zugang zu Innenflächen. Ein passender Stoßstahl kann in die Bohrung einer Buchse, Nabe, Riemenscheibe oder eines Zahnrades eingeführt werden, um dort eine gerade Nut ohne Auftrennen des Werkstückes zu erzeugen. Stoßmaschinen für Metall von CORMAK sind unter anderem für folgende Herstellungs- und Instandsetzungsaufgaben geeignet:

• Zahnräder und Riemenscheiben,
• Buchsen und Naben,
• Kupplungsteile,
• Bauteile mechanischer Getriebe,
• Maschinenteile mit Innennuten,
• ausgewählte Innenprofile und Keilwellenverbindungen bei entsprechender Werkzeugausstattung.

Daher sind Stoßmaschinen vor allem im Werkzeugbau, in Instandhaltungswerkstätten und bei Einzelanfertigungen sowie Kleinserien von Sonderteilen nützlich.

Vorteile bei Innennuten

Eine Nut innerhalb einer Bohrung ist schwieriger zu fertigen als eine leicht zugängliche Außenfläche. Gewöhnliche Fräser erreichen die Innenwand bei kleinen Durchmessern oder langen Bohrungen nicht immer. Der Stoßstahl kann an dieser Wand entlanggeführt werden, wenn Bohrungsdurchmesser, Maschinenhub und Freiraum für Werkzeugbewegung und Auslauf ausreichen.

Nach dem Einrichten des Werkstückes wird ein Stoßstahl entsprechend der Nutbreite gewählt und schrittweise tiefer zugestellt. Bei veränderten Abmessungen sind häufig nur ein Werkzeugwechsel und neue Einstellungen erforderlich; ein eigenes Räumwerkzeug muss nicht für jedes Maß beschafft werden. Das hilft bei der Reparatur älterer Anlagen und bei wechselnden Fertigungsaufträgen.

Für Sacknuten braucht das Werkzeug allerdings einen Auslauf oder eine besondere Verfahrenslösung. Nicht jede geschlossene Bohrung kann auf einer Standard-Stoßmaschine bearbeitet werden. Bei gut erreichbaren Außenflächen ist das Stoßen meist langsamer als Fräsen, kann bei kleinen Serien aber Werkzeugkosten einsparen.

Wann ist die Fräsmaschine im Vorteil?

Metallfräsmaschinen von CORMAK eignen sich vor allem für Außennuten auf Wellen, Achsen und anderen gut zugänglichen Flächen. Der Fräser trägt Material durch seine Drehbewegung fortlaufend ab. Deshalb ist die Bearbeitung solcher Nuten meist rascher als beim Stoßen.

Passfedernuten werden etwa mit Schaft- oder Scheibenfräsern hergestellt. Ihre Auswahl richtet sich nach Breite, Länge, Tiefe, Nutform und Material. Wiederholgenaue Ergebnisse unterstützen Anschläge, Teilapparate, geeignete Spannmittel und gegebenenfalls CNC-Steuerungen. Für stabile Aufspannung und Werkzeugwahl ist passendes Fräsmaschinenzubehör wichtig.

Eine Fräsmaschine eignet sich besonders für:

• Passfedernuten an Wellen,
• offene und leicht erreichbare Werkstückflächen,
• Serienfertigung,
• Nuten unterschiedlicher Länge,
• T-Nuten und Führungsnuten,
• mehrere Bearbeitungsschritte in derselben Aufspannung.

Die Vielseitigkeit ist ein zusätzlicher Vorteil. Je nach Bauart und Zubehör können auch Planflächen, Stufen und Taschen gefertigt werden. Werden Bohren und Fräsen kombiniert, sind Bohr- und Fräsmaschinen eine weitere Möglichkeit.

Genauigkeit und Nutqualität

Beide Verfahren können maßhaltige Nuten erzeugen, wenn Werkzeug, Schnittwerte und Werkstückspannung stimmen. Steifigkeit, Schneidenverschleiß, Schwingungen und richtige Bezugnahme bestimmen die Qualität. Breite, Tiefe, Länge und Lage der Nut sind laut Zeichnung zu kontrollieren.

Genauigkeit beim Stoßen

Das Werkzeug muss genau zur Bohrungsachse ausgerichtet werden. Fehler beim Einrichten verursachen Lageabweichungen oder ungleichmäßige Nutflanken. Zu große Zustellungen können Schwingungen und eine geringere Oberflächengüte auslösen.

Genauigkeit beim Fräsen

Wichtig sind Werkzeugrundlauf, Schneidengeometrie und Verschleiß, die steife Aufspannung sowie die Achsausrichtung der Welle. Fehler können eine zu breite Nut und schlechten Passfedersitz zur Folge haben. Grate sind nach der Bearbeitung zu entfernen, ohne Funktionskanten stark abzurunden.

Stoßen im Vergleich zum Räumen

Innennuten können auch durch Räumen entstehen. Hintereinander angeordnete Schneiden tragen dabei Material schrittweise ab. Für größere Serien ist dies häufig sehr produktiv und wiederholgenau.

Benötigt werden allerdings ein passendes Räumwerkzeug, eine Führungsbuchse und geeignete Einrichtungen. Werkzeug, Bohrung und Nut müssen geometrisch zusammenpassen. Bei geringen Stückzahlen können die Anschaffungskosten ins Gewicht fallen. Austauschbare Stoßstähle machen das Stoßen flexibler und sind deshalb bei Einzelstücken, Reparaturen und unterschiedlichen Aufträgen oft zweckmäßiger.

Gegenüberstellung der Verfahren

Maschinenauswahl in der Praxis

Eine Stoßmaschine empfiehlt sich, wenn regelmäßig Innennuten in Naben, Buchsen, Rädern oder Kupplungen gefertigt werden, insbesondere in der Instandhaltung und Kleinserienproduktion. Eine Fräsmaschine empfiehlt sich bei vorwiegend äußeren Wellennuten und zusätzlichen Zerspanungsarbeiten.

Vor der Anschaffung sollten maximale Werkstückgröße, Toleranzen, Werkstoffe, Zykluszeit, Verfahrwege und Werkzeugkosten geprüft werden. Für komplexe Aufgaben im Werkzeugbau kommen auch Werkzeugfräsmaschinen infrage. In größeren Werkstätten ergänzen sich beide Technologien gut.

Zusammenfassung

Stoßmaschinen sind bei Passfedernuten innerhalb von Naben und Buchsen besonders geeignet, sofern ausreichend Werkzeugzugang besteht. Fräsmaschinen bieten meist höhere Produktivität bei Außennuten an Wellen und mehr Möglichkeiten für andere Arbeitsschritte.

Die Auswahl hängt von Lage und Geometrie der Nut, Genauigkeit, Stückzahl und Rüstkosten ab. Mit diesen Kriterien lassen sich geeignete Maschinen aus dem CORMAK-Angebot vergleichen.