Gewinde

Außen- oder Schraubengewinde

Das Gewinde ist eine profilierte Einkerbung, die fortlaufend wendelartig, d. h. als Schraubenlinie in einer zylinderförmigen Wand – innen oder außen – verläuft. Diese fortlaufende Vertiefung wird als Gewindegang auf einer Schraube bzw. in einer Mutter bezeichnet. Es handelt sich um eine Abwandlung der schiefen Ebene, wobei eine Übersetzung einer Umfangskraft in eine größere Längskraft stattfindet, z. B.in Spindelpressen, Weinpressen und Wagenhebern.

Bauteile mit Außen- (Schrauben) und solche mit Innengewinde (Muttern) bilden immer zusammenpassende Paare. Z. B. in Normen aufgenommene Fertigungstoleranzen stellen sicher, dass trotz getrennter Herstellung immer eine Funktion von Bauteilpaaren mit gleichen Nenndaten gewährleistet ist.

In einigen Fällen wird das Gegengewinde beim erstmaligen Zusammenfügen erzeugt, Beispiele sind: Schneidschraube oder Schneidmutter, Blechschraube, Holzschraube und Spanplattenschraube.

Herstellung

Gewinde lassen sich spanlos (umformend) oder spanend (Gewindeschneiden) erzeugen. Die spanlosen Verfahren sind in der Massenfertigung üblich und werden bevorzugt angewendet, weil sie technische Vorteile (glatte Oberfläche, erhöhte Festigkeit, ungebrochene Werkstofffaser) mit hoher Effizienz (kein Verlust durch zu entsorgende Späne) verbinden. Geschnitten werden Gewinde vorrangig in Teilen, die insgesamt schon spanend gefertigt werden (z. B. Drehteile, Frästeile).

Herstellung von Außengewinden

Schneideisen M8 zur Herstellung von Außengewinden
  • spanend: Das Gewindeprofil wird von formgerechten Werkzeugschneiden in einem Schneideisen oder einer Schneidkluppe aus dem Werkstoff herausgearbeitet. Maschinelles Gewindeschneiden erfolgt vorwiegend durch Schraubdrehen, Schraubfräsen oder Schraubschleifen. Sogenanntes Gewindewirbeln (Variante des Wirbelns) erzeugt gleich hohe Genauigkeit wie Gewindeschleifen, ist aber wesentlich schneller. Mehrere Drehmeißel umrunden den Rohling exzentrisch und schneiden kurze „Kommaspäne“ aus. Die Gewindegänge werden nacheinander fertig, da sich der Rohling langsam in gleicher Richtung mitdreht.[1]
  • spanlos: Der Rohling hat Gewindeflankendurchmesser. Das Werkzeug drückt das Profil ein und verdrängt den Werkstoff vom Gewindegrund in die Gewindespitzen. Dabei befindet sich der Bolzen zwischen zwei oder drei angetriebenen, profilierten Gewinderollen bzw. -walzen aus Schnellarbeitsstählen.

Herstellung von Innengewinden

Dreisatzgewindebohrer M5 zur Herstellung von Innengewinden
  • in mit Kerndurchmesser vorgebohrte Löcher mit einem Gewindebohrer durch Schraubbohren von Hand oder maschinell.
  • mit Gewindeformern maschinell.
  • Schneid- oder Blechschrauben sowie gewindefurchende Schrauben nach DIN 7500 drücken sich das erforderliche Muttergewinde beim Eindrehen in vorgebohrte Löcher selbst. Bohrschrauben schneiden in dünnen oder weichen Materialien auch das Loch selber.
  • Zirkularfräsen: Auf einer Fräsmaschine werden in einer Bohrung mit einem speziellen Gewindefräser ein Kreis und gleichzeitig ein Vorschub in Richtung der Bohrungsachse gefahren. Der Gewindefräser ist kleiner als die Bohrung und dreht sich gleichzeitig um sich selbst. Die Fräsmaschine wird so gesteuert, dass sich aus den überlagerten Bewegungen des Kreises und des Vorschubs der Gewindegang ergibt. Der Vorteil des Verfahrens ist eine wesentlich erhöhte Produktivität, weil die Rückseite des Gewindefräsers, die nicht schneidet, frei ist, und zwischen ihr und der Bohrungswand ein Spalt entsteht. Dadurch kann ein Kühlschmiermittelstrom die Späne wesentlich besser abführen. Der Kühlschmierstoff verbessert auch die Oberflächengüte. Außerdem können mit einem einzigen Fräser verschiedene Durchmesser hergestellt werden. Das Gewindebohren ist auf einen bestimmten Durchmesser je Werkzeug beschränkt.
Tabelle für Kernloch-Bohrungen
GewindeSteigungKerndurchmesserKernlochbohrer
M30,52,392,5
M40,73,143,3
M50,84,024,2
M614,775
M81,256,476,8
M101,58,168,5
M121,759,8510,2
M16213,5514
M202,516,9317,5
Formel für Kernloch-Bohrung
Kernlochbohrer = Gewindedurchmesser - Steigung

Unterscheidungen der Gewinde

Verschiedene Gewinde einschließlich Metrisch, USC, USF, BSW

Außengewinde

auch Bolzengewinde, siehe auch Schraube, Gegenform: Innengewinde

Innengewinde

auch Muttergewinde, siehe auch Mutter (Technik), Man unterscheidet, durchgehende Gewinde und die Gegenseite nicht erreichende Sacklochgewinde. Gegenform: Außengewinde

Gewindestange

Eine Gewindestange hat keine Werkzeugangriffe und ist lediglich ein Stab mit einem Außengewinde. Gewindestangen werden zum Beispiel einbetoniert, um anschließend einen Gegenstand an dem Betonsockel zu befestigen. Auch lassen sich mit drehenden Gewindestangen länger andauernde Schub- und Zugarbeiten verrichten.

Drehrichtung des Gewindes

Rechtsgewinde

Beim Rechtsgewinde oder dem rechtssteigenden Gewinde verlaufen bei Ansicht wie in nebenstehendem Bild die Gewindeflanken von links nach rechts (oben) an. Die Gewinde laufen durch Drehung im Uhrzeigersinn ineinander.

Das Rechtsgewinde wird aus ergonomischen Gründen bevorzugt. Die meisten Menschen sind Rechtshänder und können deshalb beim Drehen im Uhrzeigersinn ein größeres Drehmoment aufbringen als beim Drehen gegen den Uhrzeigersinn. Durch die Reibung in den Gewindegängen erfordert das Anziehen des Gewindes ein größeres Drehmoment als das Lösen des Gewindes. Das Rechtsgewinde kommt diesen beiden Umständen entgegen.

Linksgewinde

Spannschloss mit Rechts- (links im Bild) und Linksgewinde (rechts im Bild)

Beim Linksgewinde oder beim linkssteigenden Gewinde verlaufen bei Ansicht wie in nebenstehendem Bild die Gewindeflanken von rechts nach links (oben) an. Linksgewinde werden in Fertigungszeichnungen und der Logistik mit den Buchstaben LH (für Left Hand) gekennzeichnet, z. B.: M16-LH. Der Schraubenkopf von Schlitzschrauben mit linksdrehendem Gewinde wird im Uhrmacherhandwerk mit einer Querrille markiert – auf dem Schraubenkopf erscheint ein Kreuz.

Die Gewinde laufen durch Drehung entgegen dem Uhrzeigersinn ineinander. Linksgewinde kommen zum Einsatz:

  • Für Spezialfälle, bei denen sich die Verschraubung durch die üblicherweise vorherrschende Belastung ungewollt lösen würde, wie zum Beispiel
  • Wenn durch den unterschiedlichen Drehsinn Irrtümer vermieden werden können. So haben zum Beispiel die Anschlussverschraubungen an Gasflaschen, die brennbare Gase enthalten, Linksgewinde und können so nicht an Stelle einer Inertgasflasche angeschlossen werden.
  • Früher wurden teilweise auch Radmuttern bzw. -bolzen von Kraftfahrzeugen (beispielsweise Opel Blitz, Fiat 1500 u. 1300, Mercedes 170V, Jaguar XK 120-150, Daf 400) auf der rechten Fahrzeugseite gegen ein Lösen beim Fahren mit Linksgewinde ausgeführt. Bei extrem leistungsstarken Fahrzeugen wie Traktoren und z. B. dem Porsche Carrera GT oder dem Ferrari Enzo Ferrari werden auch heute noch die Radmuttern der rechten Fahrzeugseite (Zentralverschlüsse) mit Linksgewinde versehen. Diese sind dann (im Falle des Porsche Carrera GT) farbig besonders markiert: linke Fahrzeugseite = Rechtsgewinde = rote Muttern, rechte Fahrzeugseite = Linksgewinde = blaue Muttern.
  • Bei einem Spannschloss, auch Spannmuffe, Seil- oder Kettenspanner genannt, sind ein Links- und ein Rechtsgewinde notwendig, um durch seine Drehung ein Lösen bzw. Anspannen zu erreichen, etwa, um Eisenbahnwagen zu kuppeln, den Draht für einen Gartenzaun oder die Wanten eines Segelbootes zu spannen.
  • Bei der auf das „zielseitige Ende“ des Laufes einer Schusswaffe aufgeschraubten Mündungsmutter kommen Linksgewinde zum Einsatz (z. B. Kalaschnikow).
Gewindearten
1: Spitzgewinde
2: Trapezgewinde
2a: Trapezgewinde mit 2 Gängen
3 u. 4: Sägegewinde
5: Rundgewinde
6: Flachgewinde
s = Steigung
t = Gewindetiefe
d = Außendurchmesser
di = Innendurchmesser

Maßsystem

Metrisches System: metrisches Gewinde (z. B. metrisches ISO-Gewinde, das weltweit standardisierte metrische Spitz-Gewinde)

Zoll-System: Zollgewinde – nach dem UTS-Standard (engl. Unified Thread Standard) in Ländern, die die Länge in Zoll messen (z. B. USA). Zöllige Gewinde sind etwa in der Hausinstallation (Whitworth-Gewinde), in einigen Bereichen der Feinmechanik (beispielsweise an Stativen und Computergehäusen) sowie in der Luftfahrt weltweit gängig.

Form der Gewindeflanke

Folgende Formen der Gewindeflanken sind gebräuchlich:

Übersicht der Gewindearten

Gewinde nach DIN-Normen

Spitzgewinde:

Spitzgewinde nach Normen
BenennungProfilskizzeFlanken-winkelKenn- buch- stabenKurzbezeichnung1) BeispielNenngröße
[mm]
nach NormAnwendung
Metrisches ISO-Regelgewinde / Spitzgewinde (ein- und mehrgängig)Spitzgewinde.jpg60°MM 0,80,3 – 0,9DIN 14-1 bis DIN 14-4Uhren- und Feinwerktechnik
M 82)1 – 68DIN 13-1allgemein (Regelgewinde)
M 24 × 4 P 2DIN 13-52
M 6 × 0,752)
M 8 × 1 - LH2)
1 – 1000DIN 13-2 bis DIN 13-11allgemein, wenn die Steigung des Regelgewindes zu groß ist (Feingewinde)
M 24 × 4 P 2DIN 13-52
M 64 × 464 – 76DIN 6630Außengewinde für Fassverschraubungen
M 30 × 2 - 4H5H1,4 – 355LH9163-1 bis LH9163-4 LH9163-10 und LH9163-11für Luft- und Raumfahrt
Metrisches ISO-Gewinde mit Übergangstoleranzfeld (früher Gewinde für Festsitz)M 10 Sn 4
M 10 Sk 6
3 – 150DIN 13-51für Einschraubenden an Stiftschraubennicht dichtend
M 10 Sn 4 dichtdichtend
Metrisches ISO-Gewinde mit großem SpielM 3612 – 180DIN 2510-2für Einschraubverbindungen mit Dehnschaft
Metrisches ISO-Gewinde, Aufnahmegewinde für GewindeeinsätzeEG MEG M 202 – 52DIN 8140-2Aufnahmegewinde (Regel- und Feingewinde) für Gewindeeinsätze aus Stahl
Metrisches ISO-Gewinde für FestsitzMFSMFS 12 × 1,55 – 16DIN 8141-1für Festsitz in Aluminiumguss-Legierungen (Regel- und Feingewinde)
Metrisches kegeliges AußengewindeSpitzgewinde.jpg Kegelverhältnis zur Rotationsachse: 1:16MM 30 × 2 keg6 – 60DIN 158-1für Verschlussschraube und Schmiernippel
M 30 × 2 keg kurz
selbstformendes, kegeliges AußengewindeKegelwinkel zur Rotationsachse: 7°30'105°SS 8 × 16 – 10DIN 71412für Kegelschmiernippel; Gewinde ähnlich DIN 158-1, Flankenwinkel jedoch 105°
MJ-GewindeSpitzgewinde.jpg60°MJMJ 6 × 1 - 4h6h1,6 – 39ISO 5855-1 und ISO 5855-2Luft- und Raumfahrt
MJ 6 × 1 - 4H6H
FahrradgewindeSpitzgewinde.jpg60°FGFG 9,52 – 34,8DIN 79012Fahrrad- und Mopedtechnik
1) Vollständige Bezeichnungen sind in den entsprechenden in der Tabelle aufgeführten Normen enthalten.

2) Bezeichnungen nach ISO 965-1

Rohrgewinde:

Rohrgewinde nach Normen
BenennungProfilskizzeFlanken-winkelKenn- buch- stabenKurzbezeichnung1) BeispielNenngröße
[Zoll]
nach NormAnwendung
zylindrisches Rohrgewinde für nicht im Gewinde dichtende VerbindungenWhitworth-Gewinde.jpg55°GG 1 12 A
G 1 12 B
116 – 6ISO 228-1Außengewinde für Rohre, Rohrverbindungen und Armaturen
G 1 12
G 3434, 1, 2DIN 6630Außengewinde für Fassverschraubungen
ohne5 125 12DIN 6602Außengewinde für Kesselwagen
zylindrisches Rohrgewinde für im Gewinde dichtende VerbindungenRpRp 12116 – 6DIN 2999-1Innengewinde für Gewinderohre und Fittings
Rp 1818 – 1 12DIN 3858Innengewinde für Rohrverschraubungen
kegeliges Rohrgewinde für im Gewinde dichtende VerbindungenKegelverhältnis zur Rohrachse: 1:16RR 12116 – 6DIN 2999-1Außengewinde für Gewinderohre und Fittings
R 18-118 – 1 12DIN 2858Außengewinde für Rohrverschraubungen
1) Vollständige Bezeichnungen sind in den entsprechenden in der Tabelle aufgeführten Normen enthalten.

Trapezgewinde:

Trapezgewinde nach Normen
BenennungProfilskizzeFlanken-winkelKenn- buch- stabenKurzbezeichnung1) BeispielNenngröße
[mm]
nach NormAnwendung
metrisches ISO-Trapezgewinde (ein- und mehrgängig)Trapezgewinde 2.jpg30°TrTr 40 × 78 – 300DIN 103-1 bis 103-8allgemein
Tr 40 × 14 P 7
flaches, metrisches ISO-Trapezgewinde (ein- und mehrgängig)Tr 40 × 14DIN 380-1 und 380-2
Tr 40 × 14 P 7
Trapezgewinde (ein- und mehrgängig) mit SpielTr 48 × 1248DIN 263-1 und 263-2für Schienenfahrzeuge
Tr 40 × 16 P 840
Tr 32 × 1,510 – 56DIN 6341-2für Zug-Spannzangen
gerundetes TrapezgewindeTr 40 × 526 – 80DIN 30295-1 und DIN 30295-2für Schienenfahrzeuge
Trapezgewinde20°KTKT 2210 – 50DIN 6063-2für Kunststoffbehältnisse
1) Vollständige Bezeichnungen sind in den entsprechenden in der Tabelle aufgeführten Normen enthalten.

Sägengewinde:

Sägengewinde nach DIN-Normen
BenennungProfilskizzeFlanken-winkelKenn- buch- stabenKurzbezeichnung1) BeispielNenngröße
[mm]
nach NormAnwendung
metrisches Sägengewinde (ein- und mehrgängig)eine Gewindeflanke um 3° senkrecht zur Bolzenachse geneigt30°SS 48 × 810 – 640DIN 513-1 bis DIN 513-3bei Aufnahme von einseitig wirkenden Kräften
S 40 × 14 P 7
Sägengewinde 45°eine Gewindeflanke senkrecht zur Bolzenachse45°SS 630 × 20100 – 1250DIN 2781für hydraulische Pressen
Sägengewindeeine Gewindeflanke um 3° senkrecht zur Bolzenachse geneigt30°SS 25 × 1,56 – 40DIN 20401-1 und DIN 20401-2im Bergbau
S 2210 – 50DIN 55525für Kunststoffbehältnisse im Verpackungswesen
hintere Gewindeflanke um 10° senkrecht zur Bolzenachse geneigtGSGS 22
KSKS 22
40° + 10°KS 2210 – 50DIN 6063-1für Kunststoffbehältnisse im Verpackungswesen

Milchgewinde

Milchgewinde (siehe DIN 11851 sowie DIN 405) ist ein metrisches Rundgewinde mit grober Steigung, um die Reinigung zu erleichtern.

Verwendung

  • Befestigungsgewinde. Nur die Form des Spitzgewindes dient ausschließlich der Befestigung.
  • Bewegungsgewinde. In der Praxis hat sich vor allem das Trapezgewinde für diesen Zweck durchgesetzt.
  • Zur Materialbeförderung etwa mit der Archimedischen Schraube oder mit Pumpen.
  • Zur Eindichtung z. B. von Rohrleitungen werden kegelige Gewindeenden eingesetzt. In Europa ist das Whitworth-Gewinde gebräuchlich, in den amerikanischen Ländern das NPT-Gewinde (National Pipe Thread).

Gewinde-Kenngrößen

Die verbindlichen Definitionen der Gewinde-Kenngrößen sind, unabhängig von der Gewindeart, in DIN 2244 und ISO 5408 festgelegt. Beide Normen stimmen nahezu überein.

Zudem muss grundsätzlich zwischen den Nominalmaßen und den zulässigen Grenzmaßen unterschieden werden. So hat z. B. der Flankendurchmesser des metrischen ISO-Regelgewindes M16x2 (für Außen- und Innengewinde) einen Nennwert von 14,701 mm, das entsprechende Außengewinde muss aber beim üblichen Außengewinde-Toleranzfeld 6g einen Flankendurchmesser zwischen 14,503 und 14,663 mm aufweisen.

Nenndurchmesser
größter Durchmesser der Gewindegeometrie.
Bei einem Gewinde (im folgenden Beispiel ein metrisches) M 20 steht die Zahl für einen Nenndurchmesser von 20 Millimetern.
Flankendurchmesser
Durchmesser (d2 für Außengewinde bzw. D2 für Innengewinde) eines imaginären, geometrisch-idealen Kreiszylinders (Flankenzylinder), der das Gewindeprofil so durchschneidet, dass die Breiten der dadurch entstehenden Profiltäler (Leerräume) und -spitzen (Zähne) gleich groß sind.
Kerndurchmesser
kleinster Durchmesser der Gewindegeometrie.
Für Darstellungen in Zeichnungen oder in CAD-Modellen gilt grundsätzlich:
Nenndurchmesser - Steigung = dargestellter Kerndurchmesser.
Tatsächlich sind die Maße toleranz- und fertigungsbedingt hiervon natürlich abweichend, wobei gilt:
Der Kerndurchmesser der Schraube ist immer kleiner als der Kerndurchmesser der zugehörenden Mutter.
Der Kerndurchmesser der Mutter ist der Durchmesser der Bohrung, in die das Muttergewinde zu schneiden ist.
Steigung
Bei metrischen Gewinden der Weg, der durch eine Umdrehung zurückgelegt wird. Also der Abstand zwischen zwei Gewindespitzen in mm (früher als Ganghöhe bezeichnet).
Bei Zoll-Gewinden dagegen bezeichnet der Wert der Steigung die Anzahl an Gewindegängen auf der Strecke 1 Zoll („tpi“ = threads per inch = Gewindegänge pro Zoll).
Steigungswinkel
Den Steigungswinkel erhält man, indem man den Arcustangens von Steigung/(Flankendurchmesser * ) berechnet. Beim ISO-Norm-Gewinde beträgt dieser Winkel für M6 etwa 3° und für M20 etwa 2°.
Teilung
Die Teilung ist bei mehrgängigen Gewinden der Abstand zwischen zwei Gewindekerben.
Die Teilung ist im Regelfall die Steigung geteilt durch die Gangzahl.
Beispiel: Die Bezeichnung Tr 60 P20 bedeutet Trapezgewinde mit 60 mm Durchmesser und 60/20 = 3 Gängen, sowie einem Abstand von 20 mm von Gang zu Gang.
Bei eingängigen Gewinden ist die Teilung gleich der Steigung.
Flankenform

Abstand der Gewindeflanken

Steilgewinde sind Gewinde mit großer Steigung.
Sie werden verwendet, um mit einer Umdrehung eine relativ große axiale Bewegung zu erzeugen. Bei nicht vergrößertem Gewindeprofil kann der Zwischenraum mit weiteren Gewindegängen gefüllt werden (siehe unten: Mehrgängigkeit).
Normalgewinde
Regelgewinde (siehe oben)
Feingewinde (z. B. M6 × 0,5 mm) sind Gewinde mit geringer Steigung
Finden z. B. Verwendung an Stellschrauben von Messgeräten. Der geringe Vorschub pro Umdrehung erlaubt präzise Einstellungen. Das Gewindeprofil ist proportional zur Steigung verkleinert.

Mehrgängige Gewinde

Eingängige Gewinde sind die Regel, sie dienen vorwiegend der Befestigung. Bei mehrgängigen Gewinden sind mehrere Gewindegänge parallel (zum Beispiel) um den Schraubenschaft „gewickelt“. Sie dienen auch zur Befestigung oder mit Steilgewinde zur Vergrößerung des Gewinde-Hubs.

Im ersten Fall kann der Innendurchmesser einer Hohlschraube vergrößert und/oder kann eine dünnwandige Mutter verwendet werden. Das Gewindeprofil ist kleiner, die Last wird aber von mehreren Gängen aufgenommen. Dieses mehrgängige Gewinde hat im Ganzen die gleiche Steigung wie eingängiges Regelgewinde gleichen Außendurchmessers.

Im zweiten Fall wird das Gewindeprofil beibehalten, aber die Steigung wird vergrößert. Der vom Profil nicht benötigte Zwischenraum wird von einem zweiten oder weiteren Gewindegang gefüllt. Man erhält „Schnellschraubungen“, ein bestimmter Hub ist mit weniger Umdrehungen beziehungsweise in kürzerer Zeit erreichbar. Kraftverstärkung und Selbsthemmung sind kleiner als beim Regelgewinde, weil umgekehrt proportional zur Zahl der Gänge.

Die Schraubverschlüsse von Konservengläsern sind ein typischer Anwendungsfall eines mehrgängigen Gewindes. Vor allem der dünnwandige Deckel verlangt ein kleines Gewindeprofil, das Platz schafft für weitere Gewindegänge. Die höhere Zahl von Gängen hat auch den Vorteil, dass über den Umfang mehr als eine Stelle existiert, wo das Gewinde zu „greifen“ beginnt. Ein Steilgewinde liegt meistens nicht vor. Die Steigung ist die zum hier großen Gewindedurchmesser gehörende Regelsteigung. Sie ist so groß, dass die Betätigung eines solchen Verschlusses schnell vornehmbar ist. Begünstigt wird das auch dadurch, dass in der Regel nicht mehr als eine Drehung zwischen verschlossen und geöffnet vorgesehen werden muss. Die Selbsthemmung bleibt erhalten.

Echte mehrgängige Schnellverschlüsse werden angewendet, wenn der Gewindedurchmesser nicht vergrößerbar ist. Sie sind an Flaschen für Kosmetika oder Getränke und an hochwertigen Füllerkappen zu finden. Die beim Wiederverschluss nötige Selbsthemmung kann durch Zusatzmaßnahmen erreicht werden (zum Beispiel mit Schnappverbindungen oder gut haftenden Oberflächenbeschichtungen der Deckel). Die Gewindesteigung und damit die Selbsthemmung ist außerdem vom Durchmesser und der Breite des Gewindesganges abhängig. Daher können mehrgängige Gewinde mit Gewindegängen, die in Bezug auf den Durchmesser schmal sind, auch ohne Zusatzmaßnahmen selbsthemmend sein.

Gewindearten

Rohrgewinde

In der Gas- und Wasserinstallationstechnik werden zur Herstellung von lösbaren Rohrverbindungen üblicherweise Rohrgewinde verwendet. Die Kenngröße wird in Zoll angegeben. Diese bezog sich ursprünglich auf den Innendurchmesser bzw. die nominale Nennweite (DN) von mittelschweren Gewinderohren. Um die Kompatibilität der Gewinde zu gewährleisten, haben leichte und schwere Gewinderohre trotz unterschiedlicher Wandstärken den gleichen Außendurchmesser und trotz nominell gleicher Nennweite abweichende Innendurchmesser.

Aufgrund der Notwendigkeit, den Außendurchmesser beizubehalten, ist die Benennung der Gewinde nach Nennweite bzw. Innendurchmesser verwirrend:

  • Der Außendurchmesser eines einzölligen Rohrgewindes beträgt nicht 25,4 mm, sondern liegt im Bereich von 32,89 bis 33,25 mm.
  • Hochdruckrohre mit 1″-Rohrgewinde besitzen einen kleineren Innendurchmesser, da die Wandstärke größer ist.

In Europa ist das Whitworth-Gewinde gebräuchlich. Zylindrische Gewinde werden auch mit BSP (British Standard Pipe) abgekürzt.

Nach Norm werden im Gewinde dichtende (EN 10226-1, davor: DIN 2999) und nicht im Gewinde dichtende Rohrgewinde (ISO 228) unterschieden. Die Dichtheit bei nicht im Gewinde dichtenden Gewinden wird durch außerhalb des Gewindes angeordnete Dichtflächen erreicht.

Am gebräuchlichsten sind im Gewinde dichtende Rohrgewinde, sie werden als zylindrische Innengewinde und kegelige Außengewinde mit maßlicher Durchmesserüberschneidung ausgeführt.

Auf dem amerikanischen Kontinent ist hingegen das US-amerikanische NPT (National Pipe Thread) gebräuchlich. Die Maßangabe umfasst bei NPT-Gewinden neben der Durchmesserkodierung die Anzahl der Gewindegänge auf einem Zoll.

Wegen der unterschiedlichen Gangzahl je Zoll und geringfügiger Unterschiede im Durchmesser sind BSP- und NPT-Gewinde untereinander nicht vollständig verschraubbar. Erkennbar wird dies, wenn sich das Gewinde gar nicht oder nur einige (wenige) Umdrehungen einschrauben lässt.

Bezeichnungsbeispiele für im Gewinde dichtende Gewinde:

  • für ein kegeliges Whitworth-Rohraußengewinde: Rohrgewinde DIN EN 10226-R½
  • für ein zylindrisches Whitworth-Rohrinnengewinde: Rohrgewinde DIN EN 10226-Rp½

Bezeichnungsbeispiele für nicht im Gewinde dichtende Gewinde:

  • für ein Rohrinnengewinde: Rohrgewinde ISO 228-G½
  • für ein Rohraußengewinde: Rohrgewinde ISO 228-G½ A
  • für ein Rohraußengewinde: Rohrgewinde ISO 228-G½ B

(A, B für die Toleranzklasse)

Rohraußengewinde werden oft auch – vor allem bei Messingteilen – aufgeraut, so dass der Hanf oder das Dichtband zum Abdichten beim Einschrauben besser im Gewinde hält und sich beim Eindrehen nicht verschiebt.

Stahlpanzerrohrgewinde

Ein Stahlpanzerrohrgewinde (früher auch PG-Gewinde) wird zur Verschraubung von Leitungsverlegerohren in der Elektroinstallation verwendet. Da die Rohre relativ dünnwandig sind, darf die Gewindetiefe auch nicht sehr groß sein.

Edison-Gewinde

Zwei Herstellungsverfahren von Gewinden in Blechnäpfen

Edison-Gewinde werden als Rundgewinde in Blech gedrückt/gewalzt/geprägt und auch für Schraubsicherungen und Heizelemente verwendet. Gängige Größen sind E5,5 (z. B. Modellbaulampen), E10 (Taschenlampe, Fahrradlicht), E14 (Mignon), E27 (Normal), E40 (leistungsstarke Metalldampf- und Scheinwerferlampen), wobei die Zahl den Durchmesser in mm angibt.

Kugel- und Rollengewinde

Kugelgewinde werden in die Oberfläche von Kugelgewindespindeln gerollt oder geschliffen, während Rollengewinde mit speziellen Schleifprozessen in die Oberfläche der Rollengewindespindel geschliffen werden. Kugel- und Rollengewindetriebe werden als Antriebselemente in der Lineartechnik eingesetzt, etwa zum Verfahren des Supports einer Drehmaschine.

Flaschen

Darstellung

Darstellung und Bemaßung einer Gewindebohrung als Draufsicht in einer technischen Zeichnung
Gewindebohrung in einer Schnittdarstellung mit Bemaßung in einer technischen Zeichnung

In technischen Zeichnungen werden Gewinde (Außengewinde, Innengewinde und Gewindebohrungen) durch genormte, symbolische Darstellung abgebildet, die in der ISO 6410 näher genormt sind.

Die Darstellung des Außengewindes (Bolzengewinde) und Innengewinde (Muttergewinde) ist in der technischen Zeichnung unterschiedlich. Für die Draufsicht gilt:

  • Bolzengewinde (Außengewinde)
    • breite Volllinie als kompletter Kreis (Durchmesser = Nenndurchmesser)
    • schmale Volllinie als 3/4-Kreis (Durchmesser = Nenndurchmesser - Steigung)
  • Muttergewinde (Innengewinde)
    • breite Volllinie als kompletter Kreis (Durchmesser = Nenndurchmesser - Steigung)
    • schmale Volllinie als 3/4-Kreis (Durchmesser = Nenndurchmesser)

Für die Seitenansicht gilt:

  • Bolzengewinde (Außengewinde)
    • außen breite Volllinie (Abstand zwischen beiden Linien = Nenndurchmesser)
    • innen schmale Volllinie (Abstand zwischen beiden Linien = Nenndurchmesser - Steigung)
    • Ende des Gewindes wird mit einer breiten Volllinie dargestellt
  • Muttergewinde (Innengewinde)
    • Innenfläche der Bohrung: breite Volllinie (Abstand zwischen beiden Linien = Nenndurchmesser - Steigung)
    • Außenfläche des Gewindes: schmale Volllinie (Abstand zwischen beiden Linien = Nenndurchmesser)
    • Ende des Gewindes wird mit einer breiten Volllinie dargestellt

Wird in der Zeichnung ein Bolzen in einem Muttergewinde dargestellt, dann hat die Darstellung des Bolzens Vorrang (siehe auch ISO 6410-1).

Normung

Üblicherweise werden Gewinde verwendet, die der internationalen Normung unterworfen sind. Abweichend gibt es hin und wieder Hersteller, die aus verschiedensten Gründen von der Norm abweichende Gewinde anwenden. Das kann sicherheits- oder konstruktionsbedingt sein oder aber aus Konkurrenzgründen, so dass man auf jeden Fall auf Originalersatzteile zurückgreifen muss.

Abmessungen der gebräuchlichen Gewinde und allgemeine Bezeichnungsweisen finden sich in Tabellenbüchern oder in kostenpflichtig zu beziehenden Normen.

Gewinde-Fehler

  • Steigungsfehler
  • Taumelfehler: Der Taumelfehler ist der Steigungsfehler gemessen auf einen Gang.
  • Formfehler: Der Formfehler beschreibt die Abweichung von der theoretisch exakten Gewindeform. Die theoretisch genaue Form des Gewindes erhält man, wenn man ein Gewinde unter dem Steigungswinkel schneidet. Bei beinahe jeder Art der Gewindeherstellung bleibt ein Formfehler.
  • Flankenoberflächenfehler: Die Oberfläche der Flanken hat nicht die gewünschte Rautiefe (ist zu rau), so dass die Schrauben sich im Bereich des Gewindes festfressen und nicht mehr lösen lassen (dies kann bei sehr großen Gewinden passieren, die sehr großem Druck ausgesetzt sind).

Historisches

Die Archimedische Schraube hat eine Schraubenlinie. Sie ist um 200 v. Chr. im antiken Ägypten nachgewiesen und wurde für die Bewässerung eingesetzt. Eine Paarung von Innen- und Außengewinde ist hier nicht realisiert.

Auf einer Abbildung eines Schwerlastkranes von Francesco di Giorgio ist eine hölzerne Spindel dargestellt. Das Bild dürfte in etwa um 1480 entstanden sein.

Um 1800 verbesserte Henry Maudslay die Leitspindel der Drehbank dergestalt, dass die getrennte Herstellung von Außen- und Innengewinde möglich wurde. Bis dahin war das Paar Schraube und Mutter immer eine nicht austauschbare Einheit. Bei Maschinen wurden diese Paare gekennzeichnet, um die Übersicht zu behalten. Maudslay begann mit der Normung des Gewindes.

Joseph Whitworth (1803–1887) baute hierauf auf. Er legte nach systematischen Untersuchungen den Flankenwinkel von 55° fest. Zusammen mit der Steigung gab es nun eine verlässliche Norm für die Paarung von Außen- und Innengewinde.

Siehe auch

Weblinks

 Wiktionary: Gewinde – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen
 Commons: Gewinde – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise

  1. F. Bertram: Gewindewirbeln (Memento des Originals vom 9. Januar 2014 im Internet Archive) i Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/www.burgsmueller.de (PDF; 2,3 MB) In: Technische Rundschau, 40/73, September 1973.

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Whitworth Gewinde
Different Thread Types Update.jpg
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Screws with different thread types. From left to right
  • Metric M12, 40 mm long left turning thread
  • Metric M12, 40 mm long (ISO 4017, Strength 8.8))
  • Metric Fine M12x1.5, 40mm long
  • Metric Fine M12x1.25, 40mm long (ISO 8676, Strength 8.8)
  • United thread Standard Fine UNF 1/2 inch, 1.5 inch long (Strength Grade 5 ( ~ 8.8 ). Dimensions in metric would be 12.7mm by 38.1mm)
  • United thread Standard Coarse UNC 1/2 inch, 1.5 inch long (Strength Grade 5 ( ~ 8.8 ). Dimensions in metric would be 12.7mm by 38.1mm)
  • British Standard Whitworth BSW 1/2 inch, 1.5 inch long. (Dimensions in metric would be 12.7mm by 38.1mm)
  • British Standard Whitworth Fine BSF 1/2 inch, 1.5 inch long. (Dimensions in metric would be 12.7mm by 38.1mm)
All screws with hex bolt heads, although they also differ slightly in size depending on the standard. Update from File:Different Thread Types.jpg with two more threads. The BSF is slightly photo shopped, since the bolt was longer
Unified Screw Threads.png
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Sawing and separating processes
Gewindeschneider 01 KMJ.jpg
Autor/Urheber: KMJ, Lizenz: CC-BY-SA-3.0
Gewindeschneider.jpg
Handgewindeschneidersatz M5, bestehend aus Vorschneider, Mittelschneider und Fertigschneider.
Der Vorschneider ist mit einem Ring am Schaft markiert, der Mittelschneider mit zwei Ringen.
Der Fertigschneider trägt keinen Ring oder (seltener) drei Ringe.
Ocko.jpg
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Tap and die