Eine Innenverzahnung ist eine Verzahnung auf der Innenseite eines hohlen Bauteils. Sie steckt im Hohlrad jedes Planetengetriebes, in Kupplungsnaben und in vielen Wellen-Naben-Verbindungen. Ihre Herstellung ist anspruchsvoller als die einer Außenverzahnung, weil das Werkzeug in die Bohrung muss und dort wenig Platz hat. Diese Seite erklärt, was eine Innenverzahnung ist, welche Verfahren sie erzeugen (mit Vergleichstabelle), welche Kennwerte Lohnverzahner nennen und welche Maschinentypen jeweils dahinterstehen.
Was ist eine Innenverzahnung?
Bei einer Innenverzahnung sitzt die Verzahnung laut ROTAX auf der Innenseite eines hohlen Bauteils. Das prominenteste Beispiel ist das Hohlrad: Wikipedia beschreibt es als den großen äußeren Zahnradring eines Planetengetriebes, der nur mit den Planetenrädern kämmt und meist als festes oder bremsbares Gegenlager dient, auf dem die Planetenräder abwälzen. Weitere Bauformen sind Innenzahnkränze für kompakte Antriebe und Drehkränze mit Innenverzahnung für Schwenk- und Positionierantriebe. Bei Zahnwellenverbindungen trägt die Nabe die Innenverzahnung, die Welle die Außenverzahnung.
Die Vorteile fasst ROTAX so zusammen: kompaktere Bauweise als bei außenverzahnten Stirnrädern, Lastverteilung auf mehrere gleichzeitig im Eingriff stehende Zähne und weniger Bauteile im Antrieb. Ein Lohnverzahner nennt Planetengetriebe, Verstellgetriebe und Ölpumpen als typische Einsatzfelder; ein anderer nennt Baumaschinen wie Bagger, Getriebe, Antriebswellen und Kupplungsnaben, ein dritter hydraulische Systeme und Fahrzeugkupplungen. Wie Zahnräder insgesamt entstehen, erklärt die Seite Zahnrad herstellen, einen Überblick über alle Verzahnungsarten gibt Verzahnung.
Normen und Profilformen
Für Innenverzahnungen in Wellen-Naben-Verbindungen (Passverzahnungen) unterscheidet Wikipedia drei Profilformen:
| Profilform | Normen (Beispiele) | Merkmal |
|---|---|---|
| Evolventenverzahnung | DIN 5480, ISO 4156 | Zähne mit Evolventenprofil |
| Keilwelle und Keilnabe | DIN 5464, ISO 14 | parallele Zahnflanken |
| Kerbverzahnung | DIN 5481 | nicht parallele Flanken, spitze Zähne |
Lohnverzahner nennen zusätzlich DIN 5482, DIN 5462, DIN 5463 sowie ANSI B92.1, SAE, JIS und NF E 22-141. Die Besonderheiten der Kerbverzahnung erklärt die Seite Kerbverzahnung.
Warum ist die Herstellung anspruchsvoll?
Das Standardverfahren für Außenverzahnungen, das Wälzfräsen, kommt bei Innenverzahnungen kaum infrage: ROTAX weist darauf hin, dass der Fräser nicht in den Hohlraum gelangt, und Wikipedia nennt als Grenze, dass sich kleine Innenverzahnungen nicht wälzfräsen lassen, nur Schrägverzahnungen mit großen Durchmessern. Klingelnberg schreibt in einem Whitepaper, dass man für innenverzahnte Ringe auf Räumen, Formfräsen oder Stoßen angewiesen sei und das Wälzschälen genau an diesem Punkt neue Möglichkeiten eröffne. Beim Formfräsen wird jede Zahnlücke einzeln gefräst; laut tec-science braucht man dafür für jeden Modul und jede Zähnezahl einen eigenen Scheibenfräser, was die Werkzeugkosten erhöht.
Verfahren im Vergleich
| Verfahren | Typischer Einsatz | Vorteil | Grenze | Maschinentyp |
|---|---|---|---|---|
| Wälzstoßen | Hohlräder, Kupplungsnaben, Sacklöcher, Einzelteile und Kleinserien | gerade und schräge Innenverzahnung, auch im Sackloch | Freistich von 5 bis 10 mm nötig, dünne lange Verzahnungen schwierig, Rückhub ohne Schnitt | Wälzstoßmaschine (Zahnradstoßmaschine) |
| Räumen | größere Serien fester Geometrie, Zahnwellen- und Keilprofile, Nuten | meist ein einziger Hub, Toleranz IT7 bis IT9, kalibrierendes Räumen auch an gehärteten Teilen | profilspezifisches, teures Werkzeug mit langer Lieferzeit | Innenräummaschine |
| Wälzschälen | Hohlräder für Planetengetriebe, Verzahnung gegen Bund, 1 Stück bis mittlere Serien | kürzere Zeiten als Stoßen, kein Freistich, Drehen und Verzahnen in einer Aufspannung | stabile Spannung und hohe Drehzahlen nötig, bei kleinen Achskreuzwinkeln längere Zeiten | Wälzschälmaschine oder Dreh-Fräs-Zentrum mit Schälzyklus |
| Drahterodieren | sehr harte Werkstücke, Einzelteile, Sonderprofile | auch bei sehr harten Werkstücken einsetzbar | begrenzter Arbeitsbereich (Beispiel 320 × 220 mm) | Drahterodiermaschine |
| Hartfeinbearbeitung (Profilschleifen, Hartschälen) | gehärtete Hohlräder mit hoher Qualität | Qualität 3 nach DIN 3962 beim NC-Profilschleifen (Betriebsangabe), Ausgleich von Härteverzug beim Hartschälen | Innenschleifarm oder Schälmaschine nötig | Zahnradschleifmaschine mit Innenschleifarm, Wälzschälmaschine |
| Umformen (Kaltfließpressen) | Hohlwellen mit Innen- und Außenverzahnung | Verzahnung in einbaufertiger Qualität (Forschungsstand) | meist spanende Fertigbearbeitung nötig; gepresste Verzahnungen liegen in DIN 3961 bei Qualität 8 bis 12 | Presse, keine Verzahnmaschine im engeren Sinn |
Wälzstoßen: das Standardverfahren für Hohlräder und Sacklöcher
Beim Wälzstoßen wälzt das Stoßwerkzeug laut Wikipedia „wie ein Planet im Hohlrad“. Drei Bewegungen laufen gleichzeitig: die kontinuierliche Drehung von Werkstück und Werkzeug, die Hubbewegung, bei der beim Abwärtshub zerspant wird, und die radiale Zustellung auf die gewünschte Zahndicke. Am unteren Ende hebt das Werkzeug ab, damit die Schneiden beim Rückhub nicht schleifen. Als Werkzeuge kommen laut Wikipedia Schaftschneidräder sowie Scheiben- und Glockenschneidräder zum Einsatz; ein Lohnverzahner weist darauf hin, dass die Werkzeuge beim Innenwälzstoßen wenig universell sind und die Kinematik vor der Fertigung jedes Auftrags geprüft werden muss. Das Verfahren eignet sich besonders für Innenverzahnungen in kleinen Stückzahlen, vor allem in Sacklöchern, wo ein Werkzeug nicht durchgezogen werden kann.
Ein Nachteil ist der Freistich: Das Werkzeug muss am Ende der Verzahnung aus dem Material austreten, dafür verlangt Wikipedia eine Nut von mindestens 5 bis 10 mm Breite hinter der Verzahnung. Dünne, lange Innenverzahnungen sind schwierig zu stoßen, weil das Werkzeug sich durchbiegt; dann bieten sich laut Wikipedia Räumen oder, bei besonders harten Werkstücken, Funkenerodieren an. Übliche Wälzstoßmaschinen haben Hublängen von 80 bis 200 mm, seltener bis 400 mm; daneben gibt es moderne CNC-Wälzstoßmaschinen. Die erreichbare Qualität liegt nach der DIN-3961-Einteilung bei 5 bis 9, ROTAX nennt für Wälzstoßen Qualität 7. Mehr zum Verfahren steht auf der Seite Wälzstoßen; die Maschinen beschreibt die Typseite Wälzstoßmaschinen.
Räumen: eine Bewegung, ein Profil
Beim Innenräumen wird eine Räumnadel durch eine vorhandene Bohrung gezogen. Wikipedia beschreibt das Werkzeug: Mehrere Schneiden sind hintereinander angeordnet und jeweils um die Spanungsdicke gestaffelt, sodass das Profil in einem Hub fertig wird. Erreichbar sind Toleranzen von IT7 bis IT9. Der Preis dafür ist ein profilspezifisches, teures Werkzeug mit langer Lieferzeit; für kleine Stückzahlen oder häufige Änderungen ist Räumen daher wenig flexibel. Kautz nennt als Beispiel Profile bis etwa 60 mm Durchmesser und Serien bis rund 2.000 Stück als noch wettbewerbsfähig, für größere Profile oder Sacklöcher bietet der Betrieb Stoßen und Wälzstoßen an. Hänel bewertet das Räumen kleiner Innenverzahnungen mit Profilnadeln als deutlich schneller als Wälzstoßen, und mit kalibrierendem Räumen lassen sich Profile sogar an gehärteten Werkstücken fertigstellen.
Räummaschinen unterscheiden sich laut Wikipedia nach Innen- und Außenräumen und nach senkrechter oder waagerechter Bauart. Räumnadeln bestehen laut Höner aus Werkzeugstahl mit Beschichtungen wie Titannitrid; für gehärtete Werkstoffe setzt Hänel hochfest beschichtetes Hartmetall ein. Hydraulische Antriebe sind bei kleineren Maschinen verbreitet (geringe Anschaffungskosten, hohe Beschleunigung, begrenzte Steifigkeit), elektromechanische Antriebe haben sie seit 2000 zunehmend ersetzt (höhere Steifigkeit, Energieeffizienz und geringere Betriebskosten). Die Typseite Räummaschinen ordnet diese Maschinen ein.
Wälzschälen: die flexible Alternative
Beim Wälzschälen arbeitet ein zahnradartiges Werkzeug bei gekreuzten Achsen; es ist laut Liebherr vor allem für Innenverzahnungen in mittleren Losgrößen und Außenverzahnungen mit Störkontur interessant. Ein Getriebehersteller schält Hohlräder im Modulbereich 0,5 bis 2 und nennt eine vier- bis fünffach kürzere Zykluszeit gegenüber dem Nutstoßen. Das Forschungsprojekt FVA 661 II fand bei kleinen Achskreuzwinkeln Bearbeitungszeiten, die 2- bis 3-fach unter dem Referenzprozess Räumen lagen. Ein Praxisbericht auf produktion.de nennt für Innenverzahnungen an typischen Automobilbauteilen Zykluszeiten unter einer Minute und für eine Wälzschälmaschine Werkstückdurchmesser von 70 bis 250 mm bis Modul 4; verglichen mit Räumen sei das Wälzschälen ähnlich schnell (das Räumen bleibt etwas schneller), aber deutlich flexibler, weil sich auch Flankenlinienkorrekturen wie Balligkeiten erzeugen lassen. Die Details erklärt die Seite Wälzschälen.
Erodieren und Hartfeinbearbeitung für gehärtete Innenverzahnungen
Drahterodieren ist laut Wikipedia bei besonders harten Werkstücken eine Option. Ein Lohnverzahner nennt dafür einen Arbeitsbereich von 320 × 220 mm, einen maximalen Teilkreisdurchmesser von 210 mm, Drahtdurchmesser von 0,25 mm (Standard) und 0,10 mm (Sonderfall) sowie Qualität 3 nach DIN 3962. Für NC-Profilschleifen von Innenverzahnungen gibt derselbe Betrieb ebenfalls Qualität 3 an; ein anderer Betrieb nennt für sein gesamtes Verfahrensspektrum aus Räumen, Stoßen, Erodieren und Profilschleifen Qualität bis 6 bei Durchmessern bis 450 mm. Für Innenverzahnungen nennt Liebherr bei seinen Zahnradschleifmaschinen der Baureihe LGG das Innenschleifen als Option; wie das Schleifen funktioniert, steht auf der Seite Verzahnungsschleifen. Liebherr sieht Hartschälen als Alternative zu Schleifen und Honen für Innenverzahnungen und Keilprofile und nennt den gezielten Ausgleich des Härteverzugs als Vorteil.
Umformen: Kaltfließpressen
Nach Wikipedia dienen Schmieden und Pressen bei geringeren Genauigkeitsanforderungen; gepresste Verzahnungen liegen in der DIN-3961-Einteilung bei Qualität 8 bis 12. Für hohle Getriebewellen berichtet das SchmiedeJournal des Industrieverbands Massivumformung, dass Kaltfließpressen Formelemente wie Innen- und Außenverzahnungen in einbaufertiger Qualität (net shape) erzeugen kann, dass hohle Wellen heute aber in der Regel durch eine Kombination von Umformen und Spanen entstehen und dem Umformen bei mehreren Formelementen meist eine spanende Fertigbearbeitung folgt.
Nachbau und Ersatzverzahnungen
Wenn ein Hohlrad oder eine Nabe verschlissen ist und keine Zeichnung mehr existiert, lässt sich das Profil laut ROTAX aus dem vorhandenen Bauteil rekonstruieren und nachfertigen; die Qualität kann sich durch nachgelagerte Bearbeitungsschritte verbessern lassen. Gefertigt werden Innenverzahnungen aus Stahl und Edelstahl, gehärtet oder vergütet. Auch modifizierte Sonderverzahnungen jenseits der Normen fertigen Betriebe wie Höner im Wälzstoß- und Räumverfahren.
Kennwerte aus der Praxis
Die folgende Tabelle zeigt, in welchen Bereichen deutsche Lohnverzahner Innenverzahnungen fertigen. Es sind Betriebsangaben von deren Internetseiten (Stand 29.09.2026, über den Firmennamen verlinkt), keine Verfahrensgrenzen:
| Anbieter | Modul | Durchmesser | Zahnbreite oder Länge | Qualität |
|---|---|---|---|---|
| Kautz | 0,5 bis 10 | Werkstück bis 1.000 mm | Zahnbreite bis 210 mm, Länge bis 1.400 mm | – |
| Tempel und Wagner | 1 bis 7 | Innenverzahnung bis 800 mm | Zahnbreite bis 500 mm | – |
| Tandler | 0,5 bis 10 | etwa 25 bis 900 mm (je nach Zähnezahl und Modul) | – | bis 6 (bis 450 mm Durchmesser) |
| ROTAX | 0,5 bis 6 | bis 400 mm Außenkontur | Zahnbreite bis 100 mm | Qualität 7 (Wälzstoßen) |
Welches Verfahren passt wann?
- Einzelstück, Sackloch, häufig wechselnde Profile: Wälzstoßen
- Große Serie mit fester Geometrie, Zahnwellen- und Keilprofile: Räumen
- Verzahnung neben einer Schulter, Verzahnen und Drehen in einer Aufspannung, Los 1 bis mittel: Wälzschälen
- Gehärtete Werkstücke, hohe Qualität: Erodieren, Profilschleifen, Hartschälen oder kalibrierendes Räumen
- Hohlwellen mit Innen- und Außenverzahnung: Kaltfließpressen, meist mit spanender Fertigbearbeitung
Wer eine Wälzstoß- oder Räummaschine verkaufen will, sollte Hublänge beziehungsweise Zugkraft, maximalen Werkstückdurchmesser, Modulbereich, Steuerungsgeneration, vorhandene Schneidräder oder Räumnadeln und Prüfprotokolle bereithalten. Was diese Faktoren für den Wert bedeuten, erklärt die Seite Was ist meine Verzahnungsmaschine wert.
Für Verkäufer
Wir kaufen Ihre Verzahnungsmaschine an oder vermitteln sie an einen Käufer aus unserem Netzwerk. Wir bewerten die Maschine anhand Ihrer Angaben, suchen einen Käufer und koordinieren Demontage und Transport; die Zahlung erfolgt vor der Abholung. Eine erste Rückmeldung gibt es in der Regel innerhalb von 24 Stunden. Einen Überblick bietet die Seite Ankauf Verzahnungsmaschinen, den Ablauf beschreibt So funktioniert es.
Quellen
- Wikipedia, Wälzstoßen (Freistich, Hublängen, Grenzen bei Innenverzahnungen): de.wikipedia.org
- Wikipedia, Räumen (Werkzeug, Toleranzen, Grenzen): de.wikipedia.org
- ROTAX, Innenverzahnung (Definition, Verfahren, Kennwerte): rotax.de
- FVA, Wälzschälen von Innenverzahnungen (Projekt FVA 661 II): fva-net.de