Das M8x1,25-6H-Gewinde eines deutschen Käufers, das 1/4-28 UNF-2B eines britischen und das 1/4-18 NPT eines amerikanischen Käufers im selben Betrieb zu fertigen, ist Routine; das Problem entsteht durch fehlende oder unklare Angaben in der Zeichnung. Als Fortsetzung unserer Zeichnungs-Checkliste behandelt dieser Beitrag Gewindenormen, Fertigungsverfahren und Messung aus Sicht der Lohnfertigung.
Gewindenormen
| Norm | Bezeichnungsbeispiel | Profil / Winkel | Verwendung | Toleranzklasse |
|---|---|---|---|---|
| Metrisch ISO (ISO 68-1, 261, 965) | M10x1,5-6g (außen), M10-6H (innen) | 60°, metrische Steigung | Europa und weltweit | 4h/6g/8g außen; 5H/6H/7H innen |
| Unified (ASME B1.1) | 1/4-20 UNC-2A, 3/8-24 UNF-2B | 60°, Gänge pro Zoll (TPI) | USA, Kanada, Luftfahrt (UNJ) | 1A/2A/3A außen; 1B/2B/3B innen |
| BSP zylindrisch (ISO 228-1, „G") | G1/2, G1/2 A oder B | 55° Whitworth, zylindrisch | Hydraulik-/Pneumatikanschlüsse, Europa | A (eng), B (normal) außen |
| BSP kegelig (ISO 7-1, „R/Rc/Rp") | R1/2 (außen kegelig), Rc1/2 (innen kegelig), Rp1/2 (innen zylindrisch) | 55°, Kegel 1:16 | Rohrverbindungen, Dichtung im Gewinde | Eine Klasse |
| NPT / NPTF (ASME B1.20.1 / B1.20.3) | 1/4-18 NPT | 60°, Kegel 1:16 | US-Rohrverbindungen | NPTF trockendichtend (dry-seal) |
| Trapez (ISO 2901-2904, „Tr") | Tr20x4 | 30° | Bewegungsspindeln | 7e/7H usw. |
| Metrisch fein (MF) | M12x1 | 60°, Feinsteigung | Einstellung, Dichtung, dünne Wand | 6g/6H |
Die häufigsten Verwechslungen
- G1/2 und R1/2: Gleicher Durchmesser, andere Geometrie. Beim zylindrischen G-Gewinde erfolgt die Dichtung an der Stirnfläche (Bonded Seal, O-Ring); beim kegeligen R-Gewinde im Gewinde selbst. Wird ein zylindrisches Gegenstück auf ein Kegelgewinde geschraubt, wird es undicht.
- NPT und BSPT: Beide Kegel 1:16, aber Profil 60° bzw. 55°, unterschiedliche Steigung (1/2" NPT 14 TPI, R1/2 14 TPI, aber anderes Profil). Nicht gegeneinander austauschbar.
- UNC und metrisch: 1/4-20 UNC und M6 „passen scheinbar", beschädigen aber das Gewinde.
- Weglassen von 6H/6g: Fehlt die Toleranzklasse, wird nach ISO 965 mittel (6H/6g) angenommen; nach der Beschichtung kann diese Annahme jedoch Probleme im Gewinde erzeugen.
- Beschichtungszugabe: Eine 8–15 µm dicke Schicht wie Zink-Nickel trägt im Gewinde auf; außen ist 6e statt 6g, innen 6G statt 6H oder der Vermerk „6H nach Beschichtung" erforderlich.
Was sagen Toleranzklassen aus?
Beim metrischen Gewinde trägt die Klasse zwei Informationen: Die Zahl ist der Toleranzgrad (4 eng, 6 mittel, 8 grob), der Buchstabe die Lage (Außengewinde Kleinbuchstabe: h Nullabmaß, g kleines Spiel, e größeres Spiel; Innengewinde Großbuchstabe: H Null, G mit Spiel). „6g" ist das Standard-Schraubengewinde, „4h" ein Präzisions-Einstellgewinde, „6e" ein Gewinde mit Zugabe für Beschichtung. Bei Unified ist 2A/2B der Handelsstandard, 3A/3B Präzision (spielfrei), 1A/1B für lose Montage. In der Luftfahrt wird das UNJ-Profil (vergrößerter Kernradius) für Ermüdung verwendet. Der Käufer sollte die gewünschte Klasse angeben; fehlt sie, sollte der Lieferant die mittlere Klasse anwenden und dies im Angebot vermerken.
Fertigungsverfahren
Gewindebohren
Das schnellste Verfahren für Innengewinde; verbreitet im Bereich M2–M24. Grenzen: Arbeiten nahe dem Grund von Sacklöchern, Bruchrisiko des Gewindebohrers (besonders bei Edelstahl und Kupfer), Spanabfuhr. Gewindeformer (spanlos) erzeugen in duktilen Werkstoffen (Aluminium, Messing, niedriggekohlter Stahl) ein festeres Gewinde und arbeiten spanlos; ein werkstoffgerechter Kernlochdurchmesser ist erforderlich. Synchron-Gewindebohren ist auf CNC Standard.
Gewindefräsen
Verschiedene Durchmesser mit einem Werkzeug, volle Tiefe im Sackloch, kein Bruchrisiko, sicher in harten Werkstoffen, Rechts-/Linksgewinde mit demselben Werkzeug. Nachteil ist die Zeit (2–4-fach gegenüber Gewindebohren) und die Schwierigkeit bei kleinen Durchmessern (unter M3). Bevorzugt bei kritischen Teilen, Edelstahl, großen Durchmessern und teuren Teilen.
Gewindedrehen mit Einzahnwerkzeug
Standardverfahren für Außen- und Innengewinde auf der Drehmaschine; jeder Durchmesser und jede Steigung, Kegelgewinde (NPT, R), Trapez- und Sonderprofile. Mehrschnittig; Oberflächen- und Profilqualität hängen von der Schneidplatte ab. Auf Langdrehautomaten werden für kleine Außengewinde auch Gewindestrehler und Rollköpfe eingesetzt.
Gewinderollen
Spanlose Umformung von Außengewinden; sehr schnell, exzellente Oberfläche, hohe Ermüdungsfestigkeit (Faserverlauf bleibt erhalten). Standard bei hochvolumigen Verbindungselementen; auf Langdrehautomaten mit Rollkopf in der Serienfertigung verbreitet. Der Werkstoff muss duktil sein; die Berechnung des Rohdurchmessers ist kritisch.
Gewindeschleifen
Bei gehärteten Teilen und engen Klassen wie 4h; Lehren, Präzisionsspindeln. Kostenintensiv, nur wo erforderlich.
Messverfahren
- Gut-/Ausschusslehre (ISO 1502): Lehrdorn für Innengewinde, Lehrring für Außengewinde; das häufigste und praktischste Abnahmeverfahren. Die Gutseite muss über die volle Länge eingehen, die Ausschussseite darf höchstens 2 Umdrehungen drehen. Eine klassenspezifische Lehre ist erforderlich (eine 6H-Lehre akzeptiert kein 6G-Gewinde).
- Dreidrahtverfahren: Misst den Flankendurchmesser von Außengewinden mit Messschraube und kalibrierten Drähten; liefert Zahlenwerte für SPC und Protokoll.
- Gewindemessschraube: Messschraube mit profilierten Einsätzen; schnelle Zahlenmessung, weniger genau.
- Optische Messung / Profilprojektor: Steigung, Flankenwinkel, Kernradius; bei kleinen Gewinden und im Musterbericht.
- KMG-Scanning: Flankendurchmesser und Lage; teuer, bei kritischen Teilen.
- Funktionsprüfung: Bei Kegelgewinden (NPT/R) Prüfung der Einschraublänge (Handanzug) mit Lehre; Dichtheitsprüfung in der Montage.
Käufer und Lieferant müssen dasselbe Verfahren anwenden; ein mit der Lehre angenommenes Gewinde kann im Dreidrahtverfahren grenzwertig ausfallen. Die Berichterstattung erläutert unser Beitrag zum Messprotokoll.
Wie wird ein Gewinde in der Zeichnung angegeben?
- Norm und Bezeichnung: M10x1,5-6H, 1/4-28 UNF-2B, G1/2 B, 1/4-18 NPT.
- Gewindelänge (Vollgewinde) und Gewindeauslauf im Sackloch; z. B. „min. 12 Vollgänge".
- Toleranzklasse; bei Beschichtung Vermerk „gültig nach Beschichtung" oder Klasse mit Beschichtungszugabe.
- Senkung / Fase: 90°- oder 120°-Senkung am Gewindeanfang, Gratvermeidung.
- Bei Linksgewinde „LH" angeben.
- Bei Kegelgewinden Bezugsebene und Einschraublänge (Hand-tight Engagement).
- Bei kritischen Gewinden das Messverfahren: „Prüfung mit Lehre nach ISO 1502".
Häufige Abweichungen und ihre Ursachen
Ausschusslehre geht ein: Beschichtungszugabe nicht berechnet oder Gewindebohrer verschlissen. Gutlehre geht nicht ein: Auslaufzugabe unzureichend (Sackloch), Beschichtung zu dick. Undichtes Rohrgewinde: G und R verwechselt oder Kegelgewinde zu tief geschnitten. Ausgerissenes Gewinde: In Edelstahl war statt eines spanenden Gewindebohrers Formen oder Gewindefräsen erforderlich. Die meisten dieser Abweichungen werden in der Zeichnungsphase verhindert; unser Beitrag zur Toleranzwahl gibt den allgemeinen Rahmen.
Häufig gestellte Fragen
Passen G1/2 und 1/2 NPT zusammen?
Nein; Flankenwinkel (55°/60°) und Geometrie (zylindrisch/kegelig) unterscheiden sich. Bei gewaltsamer Montage wird das Gewinde beschädigt und undicht.
Welche Gewindeklasse bei beschichteten Teilen?
Außen 6e oder „vor Beschichtung 6g, nach Beschichtung muss 6h-Lehre passen"; innen sollte eine 6H-Lehrenprüfung nach Beschichtung vorgeschrieben werden.
Gewindebohrer oder Gewindefräser bei Edelstahl?
Unter M6 und bei hoher Stückzahl Gewindeformer; über M6, bei Sacklöchern und kritischen Teilen ist Gewindefräsen sicherer.
Kann für Gewinde ein Messprotokoll geliefert werden?
Das Lehrenergebnis (gut/Ausschuss) ist Standard; werden Zahlenwerte gewünscht, wird Dreidraht- oder optische Messung gesondert protokolliert.
Fazit
Ein problemloses Gewinde beginnt mit der klaren Angabe von Normbezeichnung, Toleranzklasse, Beschichtungszugabe und Messverfahren in der Zeichnung; die Wahl des Fertigungsverfahrens nach Werkstoff, Stückzahl und Kritikalität ist Aufgabe des Lieferanten. Senden Sie die Zeichnungen Ihrer Teile mit Gewinden verschiedener Normen über unser Angebotsformular; unklare Gewindeangaben klären wir vor dem Angebot mit Ihnen. Unsere Kapazität für Seriengewindeteile sehen Sie auf unserer Seite Langdrehen.
