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Gewinde

Aktualisiert: 5. Nov. 2023


Gewindebohrer in der Spannzange
Abbildung 1: Gewindebohrer

Die Gewindeverbindung ist eine der gebräuchlichsten Arten der mechanischen Verbindungen von Teilen. Sie wird in einer Vielzahl von Anwendungen und Industriezweigen eingesetzt, sowohl im Alltag als auch in industriellen Umgebungen. Hier sind die wichtigsten Informationen gesammelt, die Sie als Zerspanungsmechaniker, Ingenieur oder Handwerker wissen müssen!


Die Gewindeverbindung bietet mehrere Vorteile, die zu ihrer weit verbreiteten Nutzung beigetragen haben. Die ist einfach zu montieren und erfordern in der Regel keine speziellen Werkzeuge oder Ausrüstung. Nach Demontage kann so eine Verbindung leicht wieder montiert werden, was Wartung, Reparaturen oder den Austausch von Teilen erleichtert. In Form von Schrauben, Muttern, Bolzen, Rohrverbindungen, Ventilen, Werkzeugmaschinen, Fahrzeugen, Flugzeugen und vielem mehr werden die Gewinde in vielen technisch wesentlichen Produkten und Strukturen eingesetzt.

Es gibt eine Vielzahl von Gewindetypen, die je nach Verwendungszweck und den Anforderungen an die Verbindung unterschiedliche Eigenschaften haben.

Einige der häufigsten Gewindetypen sind:

- Metrisches Gewinde (ISO-Gewinde):

Das metrische Gewinde ist das am weitesten verbreitete Gewindesystem und wird nach der ISO-Norm 68-1 standardisiert. Es wird in den meisten Ländern für eine Vielzahl von Anwendungen verwendet. Metrische Gewinde haben ein gleichmäßiges Profil und werden durch ihre Nenndurchmesser und Steigungen (z. B. M8x1.25) gekennzeichnet.

- Zöllisches Gewinde (Unified Thread Standard - UTS):

Das zöllische Gewinde, auch als Unified Thread Standard (UTS) bekannt, wird hauptsächlich in den USA und einigen anderen Ländern verwendet. Es wird durch die Angabe von Zollgröße (z. B. 1/4-20) und der Gewindesteigung spezifiziert.

- Whitworth-Gewinde:

Das Whitworth-Gewinde war das erste standardisierte Gewindesystem und wurde in Großbritannien entwickelt. Obwohl es heute nicht mehr weit verbreitet ist, findet man es immer noch in einigen älteren Maschinen und Anlagen.

- Trapezgewinde:

Trapezgewinde haben ein trapezförmiges Gewindeprofil und werden häufig in Anwendungen eingesetzt, die eine hohe Belastbarkeit und Verschleißfestigkeit erfordern, wie zum Beispiel bei Gewindespindeln in Werkzeugmaschinen.

- Rundgewinde:

Rundgewinde sind spezielle Gewinde mit abgerundetem Profil, die in einigen Anwendungen verwendet werden, um Beschädigungen zu vermeiden oder eine bessere Dichtung zu erreichen.

- Sägegewinde:

Sägegewinde haben ein dreieckiges Gewindeprofil und werden oft für Holzschrauben verwendet, da sie sich leicht in das Holz schneiden.

- Spezialgewinde:

Es gibt viele spezielle Gewindetypen für bestimmte Anwendungen, wie beispielsweise Gasgewinde (z. B. G-Gewinde), Rohrgewinde (z. B. R-Gewinde) und Feingewinde (z. B. M-Fine).


Gewindeparameter


Ein Gewinde wird durch verschiedene Parameter definiert, die seine Größe, Form und Eigenschaften festlegen, wie in Abbildung 2 zu sehen ist.

Gewindeparameter Metrisches ISO-Gewinde
Abbildung 2: Gewindeparameter Metrisches ISO-Gewinde

Zu den wichtigsten Parametern gehören:

  1. Gewindedurchmesser (D für Muttergewinde und d für Bolzengewinde): Der Gewindedurchmesser ist der Abstand von einer Seite des Gewindeprofils zur gegenüberliegenden Seite, gemessen entweder über die Gewindehöhe bei metrischen Gewinden oder über die Flanken bei zölligen Gewinden.

  2. Steigung (P): Die Steigung ist der Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Gewindespitzen oder Flanken. Sie wird oft in Millimetern pro Umdrehung (mm/U) für metrische Gewinde oder in Zoll pro Umdrehung (TPI, Threads Per Inch) für zöllige Gewinde gemessen.

  3. Gewindetoleranz: Die Gewindetoleranz definiert die zulässige Abweichung in Bezug auf den theoretischen idealen Gewindedurchmesser und die Steigung. Sie wird normalerweise durch Buchstabenkombinationen wie "6g" für metrische Gewinde oder "2A" für zöllige Gewinde ausgedrückt.

  4. Gewindetiefe (h3 für Bolzengewinde und H1 für Muttergewinde): Die Gewindetiefe ist der Abstand zwischen der Gewindespitze und dem Gewindegrund. Sie kann als Prozent des Gewindedurchmessers ausgedrückt werden, z. B. 75% oder 60%.

  5. Flankenwinkel (α): Der Flankenwinkel ist der Winkel zwischen den Flanken des Gewindes. Dieser Winkel variiert je nach Gewindetyp. Beispielsweise beträgt der Flankenwinkel bei metrischen Gewinden normalerweise 60 Grad.

  6. Gangzahl: Die Gangzahl bezieht sich auf die Anzahl der Gewindegänge pro Längeneinheit, oft als Umdrehungen pro Meter oder Zoll (U/M oder U/IN).

  7. Gewindetyp (Innen- oder Außengewinde): Ein Gewinde kann entweder ein Innen- oder ein Außengewinde sein, je nachdem, ob es sich um eine hohle Bohrung oder einen Bolzen handelt.

Es gibt mehrere Verfahren zur Gewindeerzeugung, die je nach den Anforderungen und dem Material des Werkstücks eingesetzt werden können. Gewindeschneiden ist das am häufigsten verwendeten Verfahren zur Gewindeerzeugung. Es wird ein Gewindebohrer oder ein Schneideisen verwendet, um das Gewinde in eine Bohrung bzw. ein Außengewinde auf einem Stab zu schneiden. Es gibt unterschiedliche Gewindebohrer für metrische und zöllige Gewinde sowie für unterschiedliche Gewindesteigungen. Kernlochbohrung muss auch ein geeigneter Durchmesser haben, um weiterhin die Gewinde schneiden zu können. In folgender Tabelle sind die gängigsten Nennmaße für die Gewinde aufgeführt.


Metrisches ISO-Gewinde nach DIN 13

Nenndurchmesser

Steigung

Kernlochdurchmesser

d

P

d3

M3

0,5

2,4

M3,5

0,6

2,8

M4

0,7

3,2

M4,5

0,75

3,6

M5

0,8

4,1

M6

1,0

4,8

M8

1,25

6,7

M10

1,5

8,2

M12

1,75

9,9

M14

2,0

11,6

M16

2,0

13,6

M18

2,5

15,0

M20

2,5

17,0

M22

2,5

19,0

M24

3,0

20,4

M27

3,0

23,4

M30

3,5

25,8

M33

3,5

28,8

M36

4,0

31,1

M39

4,0

34,1

M42

4,5

36,5

M45

4,5

39,5

M48

5,0

41,9

M52

5,0

45,9

M56

5,5

49,3

M60

5,5

53,3

M64

6,0

56,7

M68

6,0

60,7

Beim Gewinderollen wird ein glattes Werkstück zwischen zwei Walzen oder Matrizen mit der gewünschten Gewindeform gepresst. Dieses Verfahren wird oft für die Serienfertigung von Gewinden verwendet und erzeugt Gewinde mit hoher Festigkeit und Genauigkeit.

Beim Gewindeziehen wird das Gewinde durch eine Öffnung gezogen, wodurch es auf das Werkstück geformt wird. Dieses Verfahren wird häufig bei Rohren und dünnwandigen Teilen angewendet.

Das Gewindefräsen erfolgt mithilfe eines speziellen Gewindefräsers, der das Gewinde in das Werkstück fräst. Dieses Verfahren ist für hochpräzise Gewinde geeignet und wird häufig bei größeren Durchmessern oder speziellen Gewindeprofilen eingesetzt.

Beim Gewindeformen wird ein speziell geformtes Werkzeug in das Werkstück gedrückt, um das Gewinde zu formen. Dieses Verfahren wird oft bei Schrauben mit hoher Festigkeit und Genauigkeit verwendet.

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