Messingzahnrad: CNC-Dreh- und Fräsbearbeitung für intelligent hergestellte Produkte aus China

In Bereichen wie Automobilkomponenten, High-End-Audioequipment und Präzisionsinstrumenten sind Messingzahnräder aufgrund ihrer hervorragenden Verschleißfestigkeit und guten elektrischen Leitfähigkeit zu unverzichtbaren Kernübertragungskomponenten geworden.

1 Industrielle Chancen im aktuellen politischen Kontext

Auf der Nationalen Volksversammlung im März dieses Jahres erklärte Zheng Shanjie, Direktor der Nationalen Kommission für Entwicklung und Reform, ausdrücklich, dass China voller Zuversicht sei, das Wirtschaftswachstumsziel von rund 5 % zu erreichen, und betonte, dass sich neue qualitativ hochwertige Produktivkräfte die Produktionsmethoden umfassend transformierten.

Im Jahr 2024 stieg Chinas BIP um 5 % gegenüber dem Vorjahr, die jährliche Produktion von Fahrzeugen mit erneuerbaren Energien überstieg 13 Millionen Einheiten und belegt damit eine Spitzenposition unter den wichtigsten Volkswirtschaften der Welt.

Während der beiden Sitzungsperioden betonte das Ministerium für Handel im Zuge der weltweiten Welle der industriellen Aufrüstung erneut die Bedeutung der Förderung des hochwertigen Konsums und der industriellen Weiterentwicklung.

2 Wissenschaftliche Grundlage für die Materialauswahl

Der Grund, warum Messinggetriebe im Bereich der Präzisionsübertragung eine wichtige Rolle spielen, liegt in ihren einzigartigen Materialeigenschaften. Messing, eine Kupfer-Zink-Legierung, weist nicht nur hohe Festigkeit und Zähigkeit auf, sondern auch eine gute Ermüdungsbeständigkeit sowie einen geringen Reibungskoeffizienten.

In der Praxis reduzieren die selbstschmierenden Eigenschaften dieses Materials die Reibungsverluste in Übertragungssystemen erheblich und verbessern so die Betriebseffizienz der Geräte.

Besonders bei anwendungsspezifisch geräuschempfindlichen Bereichen wie High-End-Audio und Präzisionsinstrumenten sorgen die geringe Reibung und Korrosionsbeständigkeit von Messinggetrieben für einen langfristig stabilen Betrieb.

3 Präzisionsfertigungsablauf für Messinggetriebe

Bis 2025 hat sich die Getriebe-Fertigungstechnologie auf ein neues Entwicklungsstadium begeben. Laut Branchenforschungsberichten kann ein systematischer Fertigungsprozess für Messinggetriebe in mehrere Schlüsselphasen unterteilt werden.

Von der ersten digitalen Konstruktion bis zur abschließenden Produktverifikation erfordert jeder Schritt eine präzise Kontrolle.

• CAD/CAM-Design und Programmierung

Der erste Schritt bei der Herstellung von Messingzahnrädern ist die CAD-Modellierung (Computer-Aided Design). Basierend auf Begleitstudien von 47 Präzisionsfertigungsprojekten entfällt auf dieses Stadium durchschnittlich 18 % der Prozesszeit, wobei es eine hohe Qualitätsbeeinflussung mit einem Score von 9,2 Punkten aufweist.

Konstrukteure müssen Schlüsselparameter wie den Modul des Zahnrads, die Zähnezahl und den Druckwinkel berücksichtigen, um sicherzustellen, dass das Endprodukt den genauen Anforderungen des Anwendungsszenarios entspricht.

• CNC-Drehen für die Vorbearbeitung

Unter Anleitung von CAM-Programmen (Computer-Aided Manufacturing) werden Messingstangen auf CNC-Drehmaschinen eingespannt und vorbearbeitet.

Schneidwerkzeuge bewegen sich präzise entlang vorprogrammierter Bahnen, um die Stangen in Rohlinge für Zahnräder zu formen. Untersuchungen zeigen, dass das Drehen besonders gut geeignet ist, um Zahnräder mit einfachen Formen und hohen Präzisionsanforderungen herzustellen.

• Präzisionswälzfräsverfahren

Das Wälzen ist der Kerntechnologieprozess bei der Bearbeitung von Messingrädern. Mit der Erzeugungsmethode simulieren Werkzeugschnecke und Werkstück eine Eingriffbewegung und schneiden so nach und nach das genaue Zahnprofil des Rades heraus.

Für kleine und mittlere Modulräder ermöglichen Wälzmaschinen eine effiziente, hochpräzise Serienproduktion.

• Neuer Trend der integrierten Bearbeitung

Durch technologische Fortschritte können Geräte wie die neu eingeführte „GE25CF Wälz- und Fasenfräsintegrierte Maschine“ von Nidec Machine Tool Wälzen und Fasen in einer einzigen Maschine gleichzeitig abschließen, wodurch die Produktionsleistung und Genauigkeit erheblich gesteigert werden.

Diese Art von Maschine verwendet einen Ringlademechanismus für den Werkstückwechsel und ermöglicht synchronisierte Wälz- und Fasenbearbeitungsoperationen.

4 Qualitätskontrolle und Prüfsystem

Die Präzision von Messingrädern hängt nicht nur vom Bearbeitungsprozess ab, sondern auch von einem strengen Qualitätskontrollsystem. Während des gesamten Bearbeitungsprozesses sind an mehreren Stellen präzise Messungen und Bewertungen erforderlich.

Obwohl die Zwischeninspektionsphase nur 7 % der Zeit in Anspruch nimmt, liegt ihre Qualitätsbeeinflussung mit 9,4 Punkten sehr hoch.

Die Branche setzt zur Sicherstellung, dass jedes Produkt internationale Standards erfüllt, weit verbreitet fortschrittliche Ausrüstung wie Koordinatenmessgeräte und Zahnradprüfgeräte ein.

5 Technologische Optimierung und Effizienzsteigerung

Die digitale Transformation der Fertigung spiegelt sich nicht nur in Ausrüstungs-Upgrades wider, sondern auch in Prozessoptimierung und Effizienzgewinnen. Laut vergleichenden Studien traditioneller und optimierter Arbeitsabläufe haben Unternehmen, die strukturierte Workflows implementieren, signifikante Verbesserungen erzielt.

Die auffälligste Veränderung ist eine 41 %ige Reduzierung der Maschineneinrichtzeit, die hauptsächlich auf standardisierte Verfahren und voreingestellte Werkzeugsysteme zurückzuführen ist. Solche Optimierungsmaßnahmen reduzieren direkt die nicht produktive Zeit und ermöglichen es Unternehmen, flexibler auf Änderungen der Marktnachfrage zu reagieren.

Die Verringerung von Programmierfehlern ist besonders bemerkenswert – durch den Einsatz von Simulations- und Verifikationssoftware haben Unternehmen Programmierfehler um 67 % reduziert. Diese technologische Weiterentwicklung hat die Korrektheitsrate beim ersten Bauteil erheblich verbessert.

6 Politische Ausrichtung und industrielle Zukunft

Im Juli 2025 diskutierte die Exekutivsitzung des Staatsrates Maßnahmen zur Beschleunigung der Entwicklung und Öffnung von Anwendungsszenarien, um die großflächige Anwendung neuer Szenarien zu fördern.

Die Sitzung betonte die Notwendigkeit, Chinas Vorteile eines riesigen Marktes und reichlicher Anwendungsszenarien voll auszuschöpfen, mit Fokus auf die Öffnung von Szenario-Ressourcen und die Durchführung von Pilotverifikationen für Innovation.

Darüber hinaus wies die Exekutivsitzung des Staatsrates im Oktober auf die Notwendigkeit hin, Reformen in Schlüsselbereichen zu vertiefen und die institutionelle Offenheit auszuweiten, um die Offenheit der Warenmärkte zu erhöhen.

Diese politischen Leitlinien bieten makroökonomische Unterstützung für präzisionsorientierte Fertigungsindustrien wie jene für Messingzahnräder. In der heutigen tiefgreifend wandelnden internationalen Handelslandschaft verbindet sich China durch institutionelle Öffnung mit hochwertigen internationalen Wirtschafts- und Handelsregeln und schafft so ein günstigeres Entwicklungsumfeld für die Industrie.

Ein Messingzahnrad, das alle Prozesse der „CNC-Drehbearbeitung + Generieren“ durchlaufen hat, dreht sich langsam unter einem Zahnradprüfgerät. Der Prüfbericht zeigt, dass alle Kenngrößen – Profilfehler, Flankenlinienfehler und Teilungsfehler – grün dargestellt werden und die Genauigkeitsklasse 6 nach nationaler Norm erfüllen.

Dieses Zahnrad wird in eine hochwertige automatisierte Vorrichtung eingebaut, die für den Exportmarkt bestimmt ist. Die Laufruhe und Lebensdauer des Zahnrads werden direkten Einfluss auf den Ruf der gesamten Maschine im internationalen Markt haben.

Für die globale verarbeitende Industrie entwickelt sich die Präzisionsbearbeitung eines Messingrads von einem bloßen Fertigungsprozess hin zu einem Mikrokosmos der nationalen industriellen Modernisierung und gesteigerten internationalen Wettbewerbsfähigkeit.