Verändertes Zahnspiel an der Kombination Zahnstange Ritzel entsteht meist nicht durch Bruch, sondern durch fortschreitenden Flankenverschleiß. In der Instandhaltung entscheidet die frühe Bewertung darüber, ob ein Ritzel, eine Ersatz-Zahnstange oder nur eine Nachjustierung notwendig ist. Der Beitrag führt Sie von der Symptomaufnahme zur belastbaren Bestellung. Sie lernen, den Zugang zur Verzahnung und die erforderlichen Messmittel festzulegen, das Flankenspiel am Einbauort zu erfassen, Modul und Zähnezahl ohne Zeichnung zu bestimmen sowie Zahnflankenverschleiß anhand von Schadensbildern einzuordnen. Daraus leiten Sie ab, ob Ritzel, Zahnstange oder die Einstellung zu tauschen sind, und legen Werkstoff sowie Bauform für die Nachbestellung fest. WSP Präzision ist Hersteller in Hohenwart, Bayern, mit über 30 Jahren eigener Fertigung in Deutschland und kein Händler. Das Standardprogramm umfasst gefräste Zahnstangen in den Modulen 2, 2,5, 3 und 4 mit 1000 mm Länge, Qualität 8 nach Bezugsprofil DIN 867 und 20° Eingriffswinkel. Quadratische Zahnstangen von 20×20 bis 40×40 mm, gerade oder schrägverzahnt, sowie Rundzahnstangen ergänzen das Programm. Einen Überblick zum Thema bietet der Artikel unter https://wsp-praezision.de/blogs/neuigkeiten/zahnstange. Für Sonderlösungen nach Zeichnung verweisen wir auf https://wsp-praezision.de/pages/zeichnungsteile.
Voraussetzungen: Zugang zur Verzahnung und die nötigen Messmittel
In der Instandhaltungspraxis zeigt sich eine Störung am Zahnstangentrieb meist als verändertes Flankenspiel und verschlissene Flanke; ein Zahnbruch ist die Ausnahme. Diese Beobachtung ist ein Erfahrungswert der Instandhaltung, keine statistisch belegte Größe. Deshalb steht die Prüfung des Zahnspiels am Anfang, nicht die Begutachtung des Bauteils.
Stellen Sie folgende Messmittel bereit:
Fühlerlehrenband für grobe Spiele
Messuhr mit Magnetstativ oder Messstativ für das Umkehrspiel
Stahllineal oder Schieblehre für Teilung und Querschnitt
Taschenlampe und Spiegel für schlecht zugängliche Verzahnungsstellen
Stellen Sie den Betriebszustand her:
Antrieb freischalten und gegen Wiedereinschalten sichern
Achse gegen Verfahren abstützen
Verzahnung reinigen und Fett entfernen; ein Fettfilm überdeckt Restspiel und verfälscht Flankenbilder
Legen Sie bereit, was die Bestellung später trägt: vorhandene Zeichnung, Typenschild des Antriebs, Wartungshistorie sowie Angaben zu Ritzel und Zahnstange. Liegt keine Zeichnung vor, vermessen und dokumentieren Sie den eingebauten Trieb. Welche Angaben eine Zeichnung enthalten muss, ist unter Geometrie und Bemaßung: zwingend erforderliche Angaben zusammengefasst.
Ordnen Sie die Begriffe kurz ein: Modul m, Teilung p = m × Pi, Kopfhöhe ha = m, Fußhöhe hf = 1,25 × m, Eingriffswinkel 20 Grad nach Bezugsprofil DIN 867, Verzahnungsqualität nach DIN 3962. Die Normgrundlagen zu DIN 867 und DIN 3962 sind unter Normgrundlagen: DIN 867 und Verzahnungsqualität nach DIN 3962 eingeordnet. Grundlagen vertieft der Übersichtsartikel Zahnstange. Verbindliche Auslegungen gibt dieser Artikel nicht; bei Auslegungsfragen wenden Sie sich an info@wsp-praezision.de.
Sind diese Voraussetzungen erfüllt, kann das Zahnspiel an definierten Messstellen aufgenommen werden.
Zahnspiel prüfen: Flankenspiel am Einbauort erfassen
Nach dem Freischalten und Reinigen liegt die Verzahnung zugänglich vor. Messen Sie das Flankenspiel nicht an einer Stelle, sondern an beiden Enden des Verfahrwegs und in der Mitte. Örtliche Abweichungen deuten auf Teilungssprünge, Stoßstellen zwischen Zahnstangensegmenten oder Durchbiegung hin. Bei mehrteiligen Zahnstangen lohnt der Blick auf die Segmentstöße, deren Ausrichtung unter Zahnstange ausrichten und verstiften beschrieben ist.
Umkehrspiel mit der Messuhr bestimmen
Setzen Sie die Messuhr senkrecht zur Zahnflanke an, halten Sie ein Bauteil fest und bewegen Sie das andere von Anlage zu Anlage. Die Differenz der beiden Anschläge ist das Umkehrspiel an dieser Stelle. Messen Sie an jeder festgelegten Stelle gleich oft und in gleicher Richtung, damit die Werte untereinander vergleichbar bleiben.
Fühlerlehrenband als Kontrolle
Wo kein Messuhransatz möglich ist, prüfen Sie das Spiel mit dem Fühlerlehrenband. Die Grenzen des Verfahrens sind Zugänglichkeit, Messkraft sowie Fett- und Gratbildung, die das Ergebnis verfälschen. Bewerten Sie das Spiel im Verhältnis zur Teilung, nicht in absoluten Millimetern. Orientierungswerte hängen von Modul, Verzahnungsqualität nach DIN 3962, Achsabstand, Werkstoffpaarung und Betriebstemperatur ab. Eine verbindliche Auslegung gibt dieser Artikel nicht; die geometrischen Grundlagen von Teilung, Kopfhöhe und Fußhöhe sind unter Geometrische Kenngrößen: Teilung, Kopfhöhe und Fußhöhe zusammengefasst.
Ursache vor Nachstellung klären
Trennen Sie die Ursachen: Ein zu großes Spiel entsteht durch Flankenabtrag oder einen zu weiten Achsabstand, ein zu kleines durch Montage, Wärmeausdehnung oder Gratbildung. Erst die Ursache entscheidet, ob eine Nachstellung genügt. Notieren Sie jeden Messwert mit Messstelle, Datum und Laufzeit. Ein einzelner Wert zeigt keinen Verschleißverlauf, erst die Wiederholung an denselben Messstellen macht die Tendenz sichtbar.
Modul und Zähnezahl bestimmen, wenn keine Zeichnung vorliegt
Nachdem das Flankenspiel an mehreren Stellen und über die Zeit erfasst ist, folgt die Geometrieaufnahme. Fehlt die Zeichnung, bestimmen Sie Modul und Zähnezahl direkt am eingebauten Trieb.
Teilung über mehrere Zähne messen. Erfassen Sie den Abstand von Zahnflanke zu Zahnflanke über eine definierte Zähnezahl, teilen Sie durch die Anzahl der Teilungen und leiten Sie daraus das Modul ab. Eine einzelne Teilung zu messen ist ungenauer, weil Flankenspiel und Grat das Ergebnis verfälschen.
Gegen Standardmodule prüfen. Modul 2 ergibt p = 6,283 mm, Modul 2,5 ergibt p = 7,854 mm, Modul 3 ergibt p = 9,425 mm, Modul 4 ergibt p = 12,566 mm. Passt der Wert zu keinem Modul, deutet das auf eine Sonderverzahnung oder eine Fehlmessung hin. Eine Einordnung, wie Sie den passenden Modul auswählen, gibt der Beitrag Den richtigen Modul auswählen.
Kopfhöhe als Gegenprobe. Es gilt ha = m. Messen Sie zusätzlich den Querschnitt der Zahnstange und notieren Sie ihn getrennt. Vierkant-Zahnstangen liegen je nach Ausführung zwischen 20 x 20 mm und 40 x 40 mm.
Rundzahnstangen anders messen. Der Durchmesser entspricht dem Zehnfachen des Moduls, die Verzahnung ist in eine abgeflachte Seite des Vollmaterials gefräst. Messen Sie deshalb am Zylinder, nicht am Zahnkopf.
Verzahnungsart und Qualität dokumentieren. Halten Sie fest, ob gerade oder schräg verzahnt, die Schrägungsrichtung, den Eingriffswinkel von 20 Grad nach Bezugsprofil DIN 867 und die Verzahnungsqualität nach DIN 3962. Die Schrägungsrichtung lässt sich am Flankenbild und am Verschleißverlauf ablesen.
Ohne Zeichnung und Typenschild dokumentieren. Nehmen Sie Zähnezahl, Modul, Querschnitt, Länge und Flankenzustand mit Fotos und Skizze auf. Stimmen Sie die Angaben mit info@wsp-praezision.de ab, statt einen Wert zu unterstellen.
Zahnflankenverschleiß bewerten und Schadensbilder einordnen
Nachdem Modul und Zähnezahl bestimmt sind, folgt die Bewertung der Verzahnung selbst. Eine Orientierung für die systematische Einordnung bietet die Gliederung von ISO 10825-1, die tribologische Schäden von Ermüdungsschäden trennt. Unterscheiden Sie gleichmäßigen Abtrag als normalen Verschleiß, Gratbildung und Materialaufwurf, Riefen durch eingedrungene Fremdkörper, Fressspuren bei Mangelschmierung sowie Punktkorrosion in feuchten oder aggressiven Umgebungen. Prüfen Sie die Zahnflanken optisch und mit dem Fühlerlehrenband. Ein deutlich abgetragenes Flankenprofil verringert die tragende Zahnbreite und vergrößert das Umkehrspiel. Beides zusammen entscheidet, ob das Bauteil weiter nutzbar ist. Bewerten Sie Ritzel und Zahnstange getrennt: Das kleinere Bauteil durchläuft je Verfahrweg mehr Eingriffe und trägt dadurch meist zuerst ab. Ein neues Ritzel auf einer eingelaufenen Zahnstange ist eine häufige Fehlerquelle bei der Reparatur. Lesen Sie einseitigen oder örtlichen Verschleiß als Hinweis auf die Ursache. Fluchtungsfehler, Schiefstellung, einseitige Last oder ein zu weiter Achsabstand führen zu ungleichmäßigem Flankenbild und wären nach einem Tausch unverändert vorhanden. Dokumentieren Sie Verschleißbild, Messwerte, Messstellen und Laufzeit. Diese Aufzeichnung ist die Grundlage der Spezifikation und verhindert, dass ein Ersatzteil ohne Kenntnis der Ursache bestellt wird. Die Auslegung des Paares entscheidet über Standzeit und Präzision; Grundlagen dazu finden Sie unter Warum die Auslegung über Standzeit und Präzision entscheidet. Erst wenn Schadensbild, Messwerte und Ursache dokumentiert sind, lässt sich das Ersatzteil gezielt spezifizieren.
Ersatz-Zahnstange spezifizieren: Ritzel, Zahnstange oder nur die Einstellung
Aus dem dokumentierten Flankenbild und den Messwerten folgt die Entscheidung, welches Bauteil ersetzt wird. Gehen Sie die Kette in dieser Reihenfolge durch: Reicht eine Nachstellung des Achsabstands? Ist nur das Ritzel zu erneuern, nur die Zahnstange oder das Paar als Ganzes? Grundlage sind Restprofil, gemessenes Spiel und die erkannte Ursache. Wird nur ein Bauteil getauscht, prüfen Sie das Gegenstück. Neue Verzahnung gegen eingelaufene Verzahnung läuft schlechter ein, das Spiel bleibt schwer einstellbar und die Standzeit verkürzt sich. Bei Ritzel und Zahnstange als Paar wird der Trieb gemeinsam ausgelegt. Stellen Sie für die Bestellung das Datenpaket zusammen: Modul, Zähnezahl beziehungsweise Länge und Teilung, Querschnitt, Verzahnungsart gerade oder schräg, Schrägungswinkel, Eingriffswinkel, Verzahnungsqualität, Werkstoff sowie Bohrbild und Endenbearbeitung. Melden Sie Bauform und Einbauort zurück: Vierkant-Zahnstange bis 40 x 40 mm oder Rundzahnstange, Einbaulage, Befestigung und vorhandene Führung. Diese Angaben beeinflussen, welche Zahnstange mit welchem Ritzel im Eingriff steht. Achten Sie auf die Kompatibilität zwischen Zahnstange und Ritzel sicherstellen: Modul und Eingriffswinkel müssen auf beiden Bauteilen übereinstimmen. Sonderausführungen wie Sonderlängen, Sonderquerschnitte, Bohrbilder, Gewindezapfen, Abflachungen, Endenbearbeitung und Härtung wickeln Sie als Einzelstück oder Kleinserie nach Zeichnung unter https://wsp-praezision.de/pages/zeichnungsteile ab. Für die passende Kategorie im Onlineshop gehen Sie von der Bauform und vom Werkstoff aus; die Auswahl nach Verzahnungsart und Abmessung ist unter https://wsp-praezision.de/blogs/neuigkeiten/zahnstange eingeordnet. Auslegungsfragen, Tragfähigkeiten und Bindungsnachweise gehören nicht in diesen Artikel und werden über info@wsp-praezision.de geklärt.
Werkstoff und Bauform für die Nachbestellung festlegen
Mit dem Datenpaket aus dem vorigen Schritt liegt fest, ob Ritzel, Zahnstange oder das Paar ersetzt wird. Offen bleibt die Werkstoffwahl, und sie entscheidet mit über Standzeit und Einbausituation.
C45 C+N ist die Ausgangsbasis der gefrästen Zahnstangen. Wählen Sie den Vergütungsstahl, wenn normale Umgebungsbedingungen und übliche Belastungen vorliegen. Für korrosive und hygienische Umgebungen, etwa bei Feuchtigkeit oder Reinigungsmitteln, ist 1.4305 die passende Wahl. POM eignet sich für leise, schmierfreie Anwendungen mit geringen Kräften; für hohe Lasten ist der Kunststoff nicht vorgesehen. 42CrMo4 und 1.4404 sind auf Anfrage möglich, wenn höhere Festigkeit oder eine stärkere Korrosionsbeständigkeit gefordert ist. Werkstoff und Wärmebehandlung sind gemeinsam festzulegen.
Für die Spezifikation stehen die Fertigungskenndaten fest: gefräste Zahnstangen in den Modulen 2, 2,5, 3 und 4, Standardlänge 1000 mm, Verzahnungsqualität 8 nach Bezugsprofil DIN 867 mit 20 Grad Eingriffswinkel, als Vierkant- oder Rundzahnstange, gerade oder schräg verzahnt. Wie Werkstoff und Verzahnungsqualität in die Auslegung eingehen, ist in Schritt 4: Werkstoff und Verzahnungsqualität festlegen beschrieben.
WSP Präzision fertigt im eigenen Haus in Hohenwart in Bayern seit über 30 Jahren und ist kein Händler. Verzahnt wird unter anderem auf einer Zahnstangenfräsmaschine Habrama ZFM compact 2200, das Qualitätsmanagement ist nach DIN EN ISO 9001:2015 zertifiziert. Eine Weitergabe an Unterlieferanten erfolgt nicht. Damit lässt sich die Nachbestellung als gefertigtes Einzelstück oder in Kleinserie abwickeln.
Fazit: vom Messwert zur belastbaren Bestellung
Mit Werkstoff und Bauform ist das Ersatzteil noch nicht bestellfähig. Der belastbare Abschluss beginnt mit der Messung: Zahnspiel an mehreren Stellen des Verfahrwegs aufnehmen, Modul und Zähnezahl aus der Teilung ableiten und das Flankenbild dokumentieren. Ohne diese Werte bleibt jede Bestellung ein Versuch.
Vor dem Bauteiltausch die Ursache klären. Einseitiger Verschleiß, Fressspuren oder ein zu weiter Achsabstand verschwinden durch ein neues Teil nicht. Häufig ist die Nachstellung des Achsabstands der günstigste und schnellste Schritt.
Ritzel und Zahnstange immer gemeinsam beurteilen. Wer nur ein Teil erneuert, paart neue gegen eingelaufene Verzahnung; das Spiel lässt sich schlecht einstellen, die Standzeit sinkt. Bei einem Tausch beider Teile wird der Trieb als Paar spezifiziert und neu eingestellt.
Das Datenpaket für die Bestellung umfasst Modul, Zähnezahl, Länge, Querschnitt, Verzahnungsart, Verzahnungsqualität, Werkstoff, Bohrbild und Einbaulage. Sonderlängen, Sonderquerschnitte, Gewindezapfen, Abflachungen und Härtung laufen über die Zeichnungsfertigung. Auslegungsfragen, die über die Ersatzteilidentifikation hinausgehen, klären Sie über info@wsp-praezision.de.