Grundlagen der Gewindetechnik: Alles, was Sie wissen müssen

Wenn Sie gerade neu in die Gewindetechnik einsteigen oder sich abseits ausgetretener Pfade ins Dickicht der Gewindenormen wagen wollen, dann fühlen Sie sich womöglich ein wenig erschlagen von Daten und Fachbegriffen, die Sie nicht gleich zuordnen können. Unser einsteigerfreundlicher Überblick hilft Ihnen, sich zurechtzufinden.

Übersicht der Gewindearten: Diese Typen lassen sich unterscheiden

Auch wenn die Befestigungsschraube das gängige Beispiel für den Einsatz eines Gewindes ist – tatsächlich können Gewinde noch viel mehr. Dazu müssen Sie in ihrer Geometrie und den Abmessungen aber auf die gewünschte Anwendung abgestimmt werden. Das betrifft Werte wie den Flankenwinkel und den Außendurchmesser, aber auch die Form des Gewindeprofils.

Auf diese Weise haben sich im Laufe der Zeit viele unterschiedliche Gewindearten herausgebildet. Die wichtigsten Gruppen wollen wir uns hier einmal genauer ansehen.

Befestigungsgewinde vs. Bewegungsgewinde

Befestigungsgewinde, wie sie an Schrauben und Muttern vorkommen, dienen in den meisten Fällen dazu, zwei Bauteile miteinander zu verbinden. Der Fokus liegt hier also auf einem festen Halt. Anders sieht es aus bei den Bewegungsgewinden.

Das Profil von Bewegungsgewinden ist darauf ausgelegt, eine einfache Beweglichkeit zuzulassen. Nützlich ist das für Gewindetriebe, Schnecken und Spindeln – also überall dort, wo eine rotatorische Bewegung in eine axiale umgewandelt werden soll.

Häufige Bewegungsgewinde sind:

• Rundgewinde
• Trapezgewinde
• Sägengewinde

das Rundgewinde zeichnet sich zusätzlich durch seine robuste Gestalt aus und wird in rauen Arbeitsumfeldern oder bei sehr häufig bewegten Gewinden auch zur Befestigung eingesetzt.

Regelgewinde oder Grobgewinde vs. Feingewinde

Viele häufig verwendete Befestigungsgewinde verfügen neben der Ausführung als Regelgewinde auch noch über eine oder mehrere Feingewindevarianten. Feingewinde zeichnen sich durch eine besonders kleine Steigung aus. Das führt zu einer guten Selbsthemmung und außerdem dazu, dass sich die Strecke, die das Bauteil mit Gewinde pro Umdrehung zurücklegt, sehr fein steuern lässt.

Feingewinde werden folglich überall dort eingesetzt, wo feines Justieren nötig ist. Ebenso an Bauteilen, die häufigen Vibrationen ausgesetzt sind – denn dadurch steigt die Gefahr, dass eine Schraubverbindung sich von selbst löst.

Auf der anderen Seite sind Feingewinde aber auch besonders empfindlich. Eine Faustregel lautet also, dass sie nur dort eingesetzt werden sollten, wo ihre Vorteile auch tatsächlich zum Tragen kommen. Überall sonst sind die robusteren Regelgewinde die bessere Wahl.

Metrische Gewinde vs. Zöllige Gewinde

Die weltweit unterschiedlichen Maßsysteme haben sich auch in der Entwicklung der Gewinde niedergeschlagen. Während sich in Europa und vielen weiteren Ländern das metrische System etabliert hat, wird vor allem im angloamerikanischen Raum noch immer viel mit Zoll gearbeitet.

Einen Unterschied macht das vor allem bei der Steigung. Bei metrischen Gewindearten bezeichnet dieser Begriff den Abstand zwischen zwei Gewindespitzen. Bei zölligen Gewinden steht an dieser Stelle eine Zahl, die die Anzahl der Gewindegänge pro Zoll beschreibt. Dieser Wert wird nach dem englischen Ausdruck threads per inch auch mit TPI abgekürzt.

Gewinde für besondere Einsatzgebiete

In unterschiedlichen Bereichen haben sich ganz eigene Gewindearten mit besonderen Eigenschaften ausgeprägt. So werden etwas spezielle Gewinde für Rohre, Leitungen und Fittings in der Sanitär-, Heizungs- und Klimatechnik zusammenfassend häufig alsRohrgewinde bezeichnet.

Andere Gewindearten haben noch stärker eingegrenzte Einsatzgebiete, etwa das Ventilgewinde, dasFahrradgewinde oder dasPanzerrohrgewinde PG aus dem Bereich der Elektroinstallation. Gelegentlich werden auch bestehende Gewindearten abgewandelt und so auf besondere Anforderungen angepasst, wie etwa beim Luft- undRaumfahrtgewinde MJ, das auf dem metrischen ISO-Gewinde basiert.

Gewindenormen und Gewindestandards: ISO Gewinde und Co.

Normen und Standards sind in der Welt der Gewindetechnik von großer Bedeutung. Sie garantieren, dass Schrauben, Spindeln und andere Bauteile reproduzierbar und austauschbar bleiben. Ob Sie in Deutschland oder in Japan in den Baumarkt gehen – eine Schraube mit M3 Gewinde wird immer dieselben Abmessungen aufweisen.

Die gängigen Normen lassen sich nach ihrer Herkunft und geografischen Verbreitung in drei Gruppen unterteilen: metrische Gewinde sowie zöllige britische oder amerikanische Gewinde. Neben den nationalen Normungsorganisationen wie dem Deutschen Institut für Normung (DIN) finden sich viele Standards zugleich auch im Katalog der Internationalen Organisation für Normung (ISO). So kommen doppelte Zusätze wie DIN ISO zustande.

Metrisches ISO-Gewinde

Das metrische ISO-Gewinde ist vor allem in Europa verbreitet. Das Regelgewinde ist nach DIN 13-1 genormt und wird durch Feingewinde nach DIN 13-2 bis 13–11 ergänzt. Es hat einen Flankenwinkel von 60° und wird mit dem Kürzel M und dem Nenndurchmesser bezeichnet.

Britische Gewinde

Britische Gewindestandards folgen den Vorgaben der British Standards Institution (BSI). Das Grobgewinde wird nach dem Urvater der Gewindenorm Joseph Whitworth als British Standard Whitworth (BSW) bezeichnet. Es hat einen Flankenwinkel von 55°, die Maßangaben erfolgen in Zoll. Landläufig wird die Bezeichnung „Whitworth Gewinde“ auch für andere britische Gewinde und vor allem für das auch in Deutschland verbreitete zöllige Rohrgewinde verwendet. Neben dem BSW existiert zudem das Feingewinde BSF neben weiteren britischen Standards.

Amerikanische Gewinde

Auch im amerikanischen Raum gibt es eine große Bandbreite zölliger Gewindestandards nach den Vorgaben des Unified Thread Standard (UTS). Zum Grobgewinde Unified National Coarse (UNC) gehören die Feingewinde UNF und UNEF. Der Flankenwinkel beträgt bei diesen Gewinden 60°.

Zu den amerikanischen Gewindestandards zählen auch eine ganze Reihe an Rohrgewindearten für unterschiedliche Einsatzzwecke. Bekannt ist weiterhin das ACME Trapezgewinde, das beispielsweise im Flugzeugbau Anwendung findet.

Gewindeherstellung: Diese Methoden gibt es

Für die Herstellung von Gewinden kommen verschiedene Verfahren zum Einsatz. Ganz grundsätzlich lässt sich dabei zwischen spanabhebenden und umformenden Methoden unterscheiden.

Die Einteilung ist einfach:

• Bei spanabhebenden Verfahren wird Material abgetragen, es entstehen Späne.
• Bei umformenden Verfahren wird Material verdrängt, es entstehen keine Späne.

Innerhalb dieser beiden Gruppen erfolgen dann weitere Unterteilungen. Welche Vorgehensweise am besten geeignet ist, hängt von zahlreichen Faktoren ab, wie etwa der Verfügbarkeit von Maschinen, dem verwendeten Material und dem späteren Bestimmungszweck der hergestellten Gewinde.

Gewindeschneiden

Gewindeschneiden oder Gewindebohren gehört zu den spanabhebenden Verfahren. Es ist für alle Arten von Gewinden geeignet und kann vom Hobbybereich über die handwerkliche Arbeit bis hin zur industriellen Fertigung in allen Branchen und Bereichen verwendet werden. Das macht das Gewindeschneiden besonders flexibel. Dank der geringen Einstiegshürde ist dieses Verfahren auch für Heimwerker gut geeignet.

Gewindefräsen

Auch beim Gewindefräsen wird Material abgetragen. Anders als ein Gewindebohrer kann ein Frästeil Außen- und Innengewinde und auch unterschiedliche Durchmesser erzeugen. Für diese Verfahren kommen moderne Technologien wie CNC-Maschinen zum Einsatz, weswegen das Gewindefräsen vor allem in der Industrie und Serienproduktion verwendet wird.

Gewindedrehen

Das Gewindedrehen gelingt grundsätzlich auf jeder gängigen Drehmaschine und kann daher auch in kleineren Werkstätten genutzt werden. Auch hier handelt es sich um ein spanabhebendes Verfahren, das zwar flexibel ist, aber für gelungene Ergebnisse einiges an Erfahrung und Fingerspitzengefühl benötigt.

Gewindefurchen oder Gewindeformen

Das Gewindefurchen oder Gewindeformen ähnelt auf den ersten Blick dem Gewindebohren. Bei diesem Verfahren wird allerdings kein Material abgetragen, sondern lediglich verdrängt. Dadurch entstehen besonders hochwertige Oberflächen, zudem kommt es nicht zu Spanproblemen. Allerdings ist diese Methode nur für bestimmte Werkstoffe geeignet. Durch die starke Reibung entsteht viel Hitze, was ein besonderes Augenmerk auf die Kühlung notwendig macht.

Gewinderollen oder Gewindewalzen

Auch das Gewinderollen oder Gewindewalzen funktioniert durch Verdrängen des Materials und damit spanlos. Für diese Variante werden spezielle Walzrollen benötigt, die das Profil des Außengewindes in einen Bolzen drücken.

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