Gewindebohrer nach Gewindenormen kaufen bei BAER
Die wichtigsten Gewindearten und wie Sie diese unterscheiden können
Wo präzise industrielle Gewinde geschnitten werden, wie bei hochspezialisierten Maschinenkomponenten, sind hochpräzise Schneidtechniken unerlässlich. Während viele Standard-Befestigungselemente wie Schrauben und Muttern oft durch Rollen hergestellt werden, ermöglicht das Schneiden von Gewinden eine maßgeschneiderte Fertigung mit exakter Spezifikation, die für spezielle Anwendungen erforderlich ist.
Damit das funktioniert, muss jeder Bestandteil des Gewindes eindeutig festgelegt werden, um eine Gewindeform zuverlässig reproduzierbar zu machen. Aus diesem Grund unterscheiden wir viele verschiedene Gewindearten wie das metrische Regelgewinde oder das britische Whitworth Gewinde.
Parameter der Gewindearten
Gewindearten unterscheiden sich anhand einiger konkreter Kenngrößen. Dazu gehören Durchmesser, Winkel und verschiedene Abstände. Um unterschiedliche Gewindetypen sicher auseinanderhalten zu können, ist es notwendig, zunächst einige Begriffe zu verstehen. Im Folgenden finden Sie eine Übersicht über die wichtigsten Bestandteile eines Gewindes.
Gewindeprofil
Mit dem Begriff Profil wird das charakteristische Zusammenspiel dieser Kenngrößen am Gewinde bezeichnet, das jeder Gewindeart individuell zugeordnet werden kann. Dargestellt wird das Gewindeprofil als Längsschnitt, so lassen sich Winkel und Durchmesser einfach ablesen und die Gewindeform ist auf den ersten Blick auszumachen.
Sind die Gewindespitzen im Profil deutlich ausgeprägt, dann spricht man auch von einem Spitzgewinde. Andere mögliche Gewindeprofile umfassen Gewindearten wie Rundgewinde oder Trapezgewinde.
Meist ist das Gewindeprofil für Außengewinde und Innengewinde identisch. Es gibt jedoch auch Anwendungen, bei denen außen und innen unterschiedliche Gewindetypen Anwendung finden. Ein Beispiel dafür sind Gewinde für Rohrverbindungen, auf die wir später in dieser Übersicht noch eingehen werden.
Gewindesteigung
Bei der Gewindesteigung handelt es sich um eine der bedeutendsten Kenngrößen am Gewinde, die den Gewindespitzen Abstand angibt. Gleichzeitig entspricht die Steigung dem Weg, der beispielsweise beim Eindrehen einer Schraube pro ganze Umdrehung zurückgelegt wird. Bei metrischen Gewindearten ist die Steigung stets in mm angegeben.
Bei zölligen Gewinden wird die Steigung anders definiert. Hier beschreibt der Begriff Pitch das, was bei metrischen Gewinden die Steigung ist. In der Tabelle für das Gewinde wird jedoch nicht der Pitch aufgeführt, sondern die threads per inch (TPI). Dabei handelt es sich um die Anzahl der Gewindegänge auf der Länge von einem Inch.
TPI lässt sich problemlos in Steigung umrechnen. Ein Inch oder Zoll entspricht 25,4 mm. Teilt man diese Zahl durch die Anzahl der Gewindegänge, so erhält man die Angabe über die Steigung in mm. Anhand der Steigung im Verhältnis zum Durchmesser lassen sich Gewinde in Steilgewinde, Regelgewinde und Feingewinde unterteilen.
Gewindesteigung
Bei der Gewindesteigung handelt es sich um eine der bedeutendsten Kenngrößen am Gewinde, die den Gewindespitzen Abstand angibt. Gleichzeitig entspricht die Steigung dem Weg, der beispielsweise beim Eindrehen einer Schraube pro ganze Umdrehung zurückgelegt wird. Bei metrischen Gewindearten ist die Steigung stets in mm angegeben.
Bei zölligen Gewinden wird die Steigung anders definiert. Hier beschreibt der Begriff Pitch das, was bei metrischen Gewinden die Steigung ist. In der Tabelle für das Gewinde wird jedoch nicht der Pitch aufgeführt, sondern die threads per inch (TPI). Dabei handelt es sich um die Anzahl der Gewindegänge auf der Länge von einem Inch.
TPI lässt sich problemlos in Steigung umrechnen. Ein Inch oder Zoll entspricht 25,4 mm. Teilt man diese Zahl durch die Anzahl der Gewindegänge, so erhält man die Angabe über die Steigung in mm. Anhand der Steigung im Verhältnis zum Durchmesser lassen sich Gewinde in Steilgewinde, Regelgewinde und Feingewinde unterteilen.
Gewinde Außendurchmesser
Der Außendurchmesser des Gewindes wird auch als Nenndurchmesser bezeichnet. Das rührt daher, dass diese Angabe meist zur Benennung eines Gewindes verwendet wird. Das metrische ISO-Gewinde mit einem Außendurchmesser von 10 mm wird beispielsweise als M10 bezeichnet.
Es handelt sich dabei um den größten Durchmesser am Gewinde. Der kleinste Durchmesser wird am Gewindegrund gemessen und als Gewinde Kerndurchmesser bezeichnet.
Flankenwinkel
Der Flankenwinkel eines Gewindes befindet sich zwischen den beiden einander zugewandten Flanken von nebeneinander liegenden Gewindegängen. Er richtet sich nach der geplanten Verwendung einer Gewindeart.
Kleine Flankenwinkel erzeugen weniger Reibung und sind somit vor allem für Bewegungsgewinde geeignet, größere hingegen führen zu einer erhöhten Selbsthemmung und sorgen für festen Halt.
Die häufigsten Flankenwinkel für Befestigungsgewinde sind 60° oder 55°. Bei Bewegungsgewinden liegen die Werte meist im Bereich von 20° bis 45°.
Anzahl der Gewindegänge
Die meisten Gewinde verfügen nur über eine Schraubenlinie, die sich um den Bolzen windet. Allerdings gibt es auch Gewinde mit mehr als einem Gewindegang, man spricht dann von mehrgängigen Gewinden.
In solchen Fällen tritt zum Wert der Gewindesteigung noch der Wert der Teilung hinzu, weil benachbarte Gewindespitzen nicht mehr zum selben Gewindegang gehören. Im Englischen werden die Begriffe pitch und lead verwendet.
Mehrgängige Gewinde können sehr hohe Steigungswerte haben und damit pro Umdrehung eine große Strecke zurücklegen. Sie kommen aber auch zum Einsatz, um die Benutzerfreundlichkeit zu erhöhen, da sie durch die zusätzlichen "Einstiege" ins Gewinde komfortabel in der Verwendung sind. Gewinde mit mehreren Gewindegängen finden sich beispielsweise an Marmeladengläsern.
Gewindearten für Schraubverbindungen
Schrauben und Muttern sind die häufigsten Beispiele für den Einsatz von Gewinden. In diesem Zusammenhang spricht man auch von Befestigungsgewinden, weil das Ziel ist, eine feste Verbindung zwischen zwei Bauteilen herzustellen. Bei Befestigungsgewinden handelt es sich in der Regel um Spitzgewinde.
Metrisches ISO Gewinde (M) und Metrisches ISO Feingewinde (MF)
In Europa wird für Schrauben und Muttern am häufigsten das metrische ISO Gewinde verwendet. Es ist nach DIN 13 genormt und der Flankenwinkel beträgt 60°. Bezeichnet wird dieses Gewinde mit dem Kürzel M und der Angabe des Nenndurchmessers.
Neben dem metrischen ISO Regelgewinde gibt es auch noch ein metrisches ISO Feingewinde. Durch seine geringe Steigung hat es eine gute Selbsthemmung und legt außerdem pro Umdrehung nur einen geringen Weg in axialer Richtung zurück. Daher wird das ISO Feingewinde häufig für Bauteile wie Schrauben zum Einstellen verwendet, die sich besonders präzise justieren lassen sollen (etwa bei Uhren).
Außerdem hat es eine geringe Gewindetiefe und kann auch bei dünnwandigen Bauteilen verwendet werden. Bezeichnet wird es durch das Kürzel MF, in der Gewindebezeichnung wird neben dem Nenndurchmesser außerdem auch die Steigung mit angegeben.
British Standard Whitworth (BSW) und British Standard Fine Thread (BSF)
In Großbritannien wird für Befestigungselemente noch ein anderes Paar aus Regel- und Feingewinde verwendet. Bei BSW und BSF handelt es sich um zöllige Gewinde, deshalb werden alle Maße in Zoll angegeben. Der Flankenwinkel beträgt in diesem Fall nur 55°. Die Bezeichnung für diese Gewindetypen setzt sich zusammen aus dem Kürzel BSW bzw. BSF und dem Nenndurchmesser.
Benannt ist das British Standard Whitworth Gewinde nach dem britischen Ingenieur Joseph Whitworth, der Mitte des 19. Jahrhunderts als erster über eine Standardisierung der Gewindearten nachdachte und daher als Vater der Gewindenormen gilt.
UNC und UNF Gewinde
Und auch in den USA gibt es eine zöllige Entsprechung zum europäischen M Gewinde. Das Unified National Coarse Thread (UNC) hat ebenfalls einen Flankenwinkel von 60°. Im Gegensatz zu den metrischen und britischen Gewindearten gibt es nach der amerikanischen Norm ANSI B1.1 allerdings nicht nur ein, sondern gleich zwei Feingewinde: Neben dem Unified National Fine Thread (UNF) steht noch das Unified National Extra Fine Thread (UNEF) mit einer besonders feinen Steigung.
Die Bezeichnung der amerikanischen Befestigungsgewinde besteht aus dem jeweiligen Kürzel, dem Nenndurchmesser und der Anzahl der Gänge (TPI), wobei alle Angaben in Zoll erfolgen.
Neben dem Unified National Coarse Thread und dem Unified National Fine Thread gibt es unter den amerikanischen Gewindeformen auch noch das Sondergewinde Unified National Special Thread (UNS) mit besonderen Kombinationen aus Steigung und Durchmesser.
Gewindearten für Rohrgewinde
Ein häufiges Anwendungsfeld für Befestigungsgewinde ist die Sanitär-, Heizungs- und Klimatechnik. In diesem Bereich sind verschiedene Rohrgewindearten weit verbreitet. Rohrgewinde lassen sich in konische und zylindrische Gewindetypen unterteilen.
Besonders wichtig ist auch die Frage der Dichtung. Während einige Arten im Gewinde dichtend sind, müssen andere zwingend mit einem zusätzlichen Dichtmittel verwendet werden.
British Standard Pipe Thread (BSP)
Auch in Deutschland am häufigsten zur Anwendung kommt das BSP Gewinde aus Großbritannien. Hierzulande ist es unter dem Kürzel G bekannt und nach DIN ISO 228 genormt. Es handelt sich um ein zylindrisches Gewinde mit einem Flankenwinkel von 55°. Das konische Pendant ist das British Standard Pipe Taper (BSPT) mit einem Kegel im Verhältnis 1:16.
Neben dem British Standard Pipe Gewinde kennt die britische Norm noch weitere Rohrgewinde, darunter das konische Außengewinde R und das zylindrische Innengewinde Rp. Sie können auf unterschiedliche Arten miteinander oder mit dem G Gewinde kombiniert werden.
Die Verschraubung von Fittings mit G Gewinde sowohl außen als auch innen erzeugt keine im Gewinde dichtende Verbindungen, ein zylindrisches Rp Innengewinde verbunden mit der konischen R Form jedoch schon.
NPT Gewinde
Während die britischen Whitworth Gewinde weltweit am weitesten verbreitet sind, kommt in den USA eine andere Rohrgewindeart zum Einsatz: das National Taper Pipe (NPT). Das NPT Gewinde ist ein konisches nicht dichtendes Rohrgewinde mit einem Flankenwinkel von 60°.
Eine Variante davon ist das National Taper Pipe Dryseal oder National Taper Pipe Fine (NPTF). Es handelt sich dabei um ein kegeliges feines Rohrgewinde, das trocken dichtend ist.
Gewindearten für Bewegungsgewinde
Gewinde können nicht nur zur Befestigung verwendet werden, sondern auch um Bewegungen zu übertragen. Für diesen Zweck kommen verschiedene Bewegungsgewinde zum Einsatz, die meist eine Drehbewegung in eine lineare Bewegung umwandeln sollen.
Beispiele dafür sind Leitspindeln in Maschinen, Spindelpressen, Förderschnecken oder Kupplungsspindeln. Die Formen dieser Gewinde unterscheiden sich deutlich vom Spitzgewinde.
Metrisches Trapezgewinde (Tr)
Ein Trapezgewinde verfügt über ein Gewindeprofil in Form eines gleichschenkligen Trapezes. Das metrische Trapezgewinde nach DIN 103 hat einen Flankenwinkel von 30°. Das Kürzel Tr findet sich in der Gewindebezeichnung wieder, ebenso der Nenndurchmesser und die Steigung.
Vor allem in den USA verbreitet ist außerdem das ACME Trapezgewinde mit einem Flankenwinkel von 29°. In der Bezeichnung steht zunächst der Außendurchmesser in Zoll, dann die Anzahl der Gänge pro Zoll und das Kürzel ACME. Eine Ausführung dieses Gewindes mit verringerter Gewindehöhe wird auch als abgeflachtes Trapezgewinde oder Stub-ACME bezeichnet.
Metrisches Sägengewinde (S)
Das metrische Sägengewinde ist nach DIN 513 genormt. Es hat ein asymmetrisches Profil, das in der Gewindeform an den Zahn einer Säge erinnert.
Diese Gewindeart ist vor allem auf einseitige Belastung in eine Richtung ausgelegt, deshalb unterscheidet man zwischen tragender und nichttragender Flanke. Der Winkel zwischen den Flanken liegt bei 33°, wovon 30° auf den Winkel zwischen nichttragender Flanke und einer senkrecht zur Achse stehenden Linie entfallen.
Im angloamerikanischen Raum werden auch andere Formen von Sägengewinde verwendet, normal ist eine 45°/7° Aufteilung bezüglich des Flankenwinkels.
Rundgewinde (Rd)
Das Profil von diesem Gewinde ist durch seine runde Form gekennzeichnet, die völlig ohne Kanten auskommt. Das macht den Gewindetyp besonders widerstandfähig in Arbeitsumfeldern, in denen Verschmutzungen und mechanische Beschädigungen ein Problem darstellen können.
Der Flankenwinkel liegt bei 30° und das Kürzel lautet Rd. In der Gewindebezeichnung wird außerdem noch der Außendurchmesser in mm und die Steigung in Zoll angegeben.
Ein rundes Gewindeprofil wird teilweise auch bei Befestigungsgewinden verwendet, weil es ein schnelles und komfortables Ein- und Ausdrehen begünstigt. So findet sich diese Form etwa auch beim E Gewinde für Glühlampen.
Andere interessante Gewindearten
Die oben genannten Gewindearten decken einen Großteil der verwendeten Gewinde weltweit ab. Daneben steht aber noch eine Vielzahl spezialisierter Typen zur Verfügung mit Eigenschaften, die auf einen ganz konkreten Zweck hin entworfen wurden.
PG Gewinde
Das Panzerrohrgewinde oder Pg Gewinde nach DIN 40430 wurde im Bereich der Elektroinstallation für Stahlpanzerrohre verwendet, die zum Schutz von Kabel und Leitungen vor widrigen äußeren Einflüssen dienen. Es zeichnet sich durch den sehr hohen Flankenwinkel von 80° aus.
Heute gilt dieser Gewindetyp als überholt und wird für Neuinstallationen nicht mehr verwendet, findet sich aber dennoch noch immer häufig in bestehenden Bauteilen.
Vg Gewinde
Das Ventilgewinde befindet sich an den Reifenventil-Abdeckkappen von Fahrzeugen. Hier trägt es wesentlich zur Sicherheit bei, da es verhindert, dass Ventile verschmutzen oder beschädigt werden und der Reifen Luft verliert.
Laut der DIN Norm 7756 gibt es nur sieben verschiedene Größen, die Sie an dem Kürzel Vg erkennen können. Der Flankenwinkel beträgt 60°.
MJ Gewinde
Ebenfalls sicherheitsrelevant ist das metrische Luft-und Raumfahrtgewinde nach DIN-ISO 5855. Es stellt eine Weiterentwicklung vom metrischen ISO Gewinde dar, die auf die sehr hohen Anforderungen an Schraubverbindungen im Bereich Luft- und Raumfahrt angepasst ist.
Der Gewindegrund ist abgeflacht, um im Außengewinde einen größeren Radius zu ermöglichen. Außerdem sind die Toleranzen beim MJ Gewinde deutlich enger als beim metrischen Regelgewinde.