Gewindesteigung erklärt: Metrische und zöllige Tabellen sowie Messung

Die Gewindesteigung ist der axiale Abstand zwischen entsprechenden Punkten benachbarter Gewindegänge. Metrische Gewindebezeichnungen geben die Steigung in Millimetern an. Unified-Zollbezeichnungen geben die Gangzahl pro Zoll (TPI) an. M10 × 1,5 hat eine Steigung von 1,5 mm; 1/4-20 UNC hat 20 TPI, entsprechend einer Steigung von 1,27 mm.

Eine Schraube kann optisch passen, nahezu das erwartete Maß aufweisen und dennoch nach einer Umdrehung klemmen. Der Durchmesser allein identifiziert kein Gewinde; prüfen Sie daher die Steigung, bevor Sie zum Schraubenschlüssel greifen.

Dieser Leitfaden behandelt ISO-Metrische Gewinde (M) sowie Unified-Zollgewinde UNC/UNF, die bei vielen Maschinenschrauben verwendet werden. Nutzen Sie die Tabellen und Messschritte zur Identifikation eines Gewindes. Für Abnahmekriterien, Kernlochdurchmesser oder Rohrgewinde konsultieren Sie die jeweilige Zeichnung und Norm.

Gewindesteigung, TPI und Steigungsvorschub: Drei unterschiedliche Maße

Worin sich Gewindemaße unterscheiden

Bei einem eingängigen Gewinde entspricht der Steigungsvorschub der Steigung. Bei einem mehrgängigen Gewinde ergibt sich der Steigungsvorschub aus Steigung mal Anzahl der Gänge; eine zweigängige Schraube mit 2 mm Steigung hat somit einen Steigungsvorschub von 4 mm. Wenn die Anzahl der Gänge nicht bekannt ist, sollte die Steigung nicht aus dem Weg pro Umdrehung abgeleitet werden.

ISO-Metrische und Unified-Gewinde verwenden beide einen Gewindewinkel von 60°. Durchmesser- und Steigungskombinationen stammen jedoch weiterhin aus unterschiedlichen Normsystemen.

Metrische und Zoll-Gewindegrößen richtig lesen

Metrisches Beispiel: M10 × 1,5

• M ist die ISO-metrische Gewindeform.

• 10 ist der Nennaußendurchmesser in Millimetern.

• 1,5 ist die Steigung in Millimetern.

M10 × 1,25 hat denselben Durchmesser, jedoch eine feinere Steigung, und ist nicht mit M10 × 1,5 kompatibel. Die Regelgewindesteigung wird auf der Bezeichnung häufig weggelassen, sollte bei der Bestellung eines Ersatzteils jedoch ausdrücklich angegeben werden.

Die Gewindegröße einer Zylinderschraube mit Innensechskant ist unabhängig von ihrer Länge, den Kopfabmessungen und der Schlüsselweite des Innensechskants. Prüfen Sie diese Angaben bei der Auswahl separat für Zylinderschrauben mit Innensechskant.

Beispiel in Zoll: 1/4-20 UNC-2A

• 1/4 ist der Nenndurchmesser des Außengewindes in Zoll.

• 20 ist die Gewindegängezahl pro Zoll (TPI).

• UNC ist die Unified-Grobgewindereihe.

• 2A ist die Toleranzklasse für ein Außengewinde. Für Innengewinde wird B verwendet.

Bei nummerierten Maschinenschrauben ist die erste Zahl ein Größenkode und kein Durchmesser. #10-24 UNC hat einen Nenndurchmesser des Außengewindes von 0,190 in und nicht 10 mm.

Rechts- und Linksgewinde

Die meisten standardisierten Maschinenschrauben haben Rechtsgewinde. Betrachtet man das zu drehende Ende, werden sie im Uhrzeigersinn angezogen. Linksgewinde werden gegen den Uhrzeigersinn angezogen und in der Bezeichnung mit LH gekennzeichnet, beispielsweise M10 × 1,5 LH. Prüfen Sie die Gewinderichtung vor der Bestellung eines Ersatzteils.

Metrische Gewindesteigungs-Tabelle: Gängige Grob- und Feingewinde

Alle nachfolgend angegebenen Steigungen sind in Millimetern. Diese Durchmesser-Steigungs-Kombinationen folgen dem Grundschema der ISO 261. Die Spalte für Feingewinde enthält ausgewählte Ausführungen, nicht jede zulässige Steigung und auch keine Zusage zur Lagerverfügbarkeit. Die ISO 262 legt Kombinationen für Schrauben, Bolzen, Gewindestifte und Muttern für den Handelsgebrauch fest.

Gängige metrische Gewindesteigungen

Ein M8-Grobgewinde lautet M8 × 1,25; M8 × 1,0 verwendet eine feinere Steigung. Für Sechskantschrauben, prüfen Sie Durchmesser und Steigung in der Produktspezifikation.

Gewindesteigungsübersicht in Zollmaßen: UNC und UNF

UNC ist die Grobgewindereihe und UNF die Feingewindereihe bei gleichem Nenndurchmesser. Eine höhere TPI-Zahl bedeutet eine kleinere Steigung. ASME B1.1 behandelt einheitliche Gewindeformen, Reihen, Toleranzen, Klassen und Bezeichnungen. Die unten aufgeführten Steigungswerte in Millimetern werden als 25.4 ÷ TPI berechnet und auf drei Dezimalstellen gerundet.

Ausgewählte Größen für Unified-Grob- und -Feingewinde

1/4-20 UNC und 1/4-28 UNF haben beide einen Nenngroßdurchmesser von 0.250 in, ihre Muttern sind jedoch nicht austauschbar.

Metrisch vs. Zoll: Ähnliche Größen, die nicht austauschbar sind

Einige metrische und zöllige Gewinde haben sehr ähnliche Nenndurchmesser. Zur Unterscheidung sind sowohl Durchmesser als auch Steigung zu prüfen; optische Ähnlichkeit ist kein Nachweis für Kompatibilität.

Vergleich nahe beieinanderliegender metrischer und zölliger Gewinde

M16 und 5/8-11 unterscheiden sich im Nenndurchmesser um etwa 0.12 mm, ihre Steigungen jedoch um etwa 0.31 mm. Nicht zusammengehörige Teile können zunächst ansetzen und dann klemmen. Tritt Widerstand auf, halten Sie an und identifizieren Sie das Gewinde, anstatt mehr Kraft aufzubringen.

Gewindesteigung in TPI umrechnen

Verwenden Sie die exakte Umrechnung 1 in = 25.4 mm:

Steigung (mm) = 25.4 ÷ TPI

TPI = 25.4 ÷ Steigung (mm)

Berechnete Umrechnungen der Steigung

Die Umrechnung von TPI in Millimeter vergleicht ausschließlich die Steigung; sie macht aus einem Zollgewinde kein metrisches Gewinde. Passende Bauteile müssen außerdem kompatible Nenndurchmesser, Gewindeformen, Drehrichtungen und Toleranzklassen aufweisen.

So messen Sie die Gewindesteigung

1. Reinigen Sie das Gewinde und messen Sie seinen Durchmesser

Entfernen Sie zunächst Schmutz und beurteilen Sie mehrere unbeschädigte Gewindegänge. Messen Sie bei einem Außengewinde mit einer Schieblehre über die Gewindespitzen und vergleichen Sie den Wert mit dem Nennmaß. Verschleiß und Toleranzen können dazu führen, dass der Messwert etwas zu klein ausfällt.

Der über die Gewindespitzen einer Mutter gemessene Innendurchmesser entspricht nicht dem Nenndurchmesser des Gewindes. Identifizieren Sie ein Innengewinde anhand der Zeichnung, mit geeigneten Gewindeerkennungswerkzeugen oder mithilfe eines verifizierten Gegenstücks als Referenz. Fügen Sie die Teile niemals mit Gewalt zusammen.

2. Mit einer Gewindelehre die Steigung bestimmen

Wählen Sie ein metrisches oder zölliges Lehrenblatt für die Steigung. Richten Sie dessen Zähne entlang der Schraubenachse aus und legen Sie sie an mehrere unbeschädigte Gewindegänge an. Die Profile müssen ohne sichtbare Spalte und ohne Kippbewegung deckungsgleich sein. Lesen Sie die auf dem Blatt angegebene Steigung oder TPI ab und vergleichen Sie bei Unsicherheit benachbarte Lehrenblätter.

3. Ohne Lehre mehrere Abstände messen

Messen Sie entlang der Achse von einer Gewindespitze bis zu einer weiter entfernten Spitze und teilen Sie den Wert anschließend durch die Anzahl der Abstände, nicht durch die Anzahl der Spitzen. Elf Gewindespitzen ergeben zehn Abstände.

Wird der über zehn Abstände gemessene Span durch zehn geteilt, verringert sich der Einfluss eines konstanten Ablesefehlers über diese Strecke. Beispielsweise verändert ein Messfehler von 0,2 mm in diesem Span die ermittelte Steigung um 0,02 mm. Damit sind jedoch nicht alle Fehlerquellen abgedeckt. Verwenden Sie eine Gewindelehre, wenn benachbarte Steigungen schwer zu unterscheiden sind.

4. Die vollständige Identifikation dokumentieren

Notieren Sie das Gewindesystem, den Durchmesser, die Steigung oder TPI, die Gewinderichtung und gegebenenfalls die Toleranzklasse. Wenn Sie Sechskantmutternsie ersetzen, müssen auch das Gegengewinde und die Festigkeitsklasse passen. Setzen Sie eine Mutter niemals mit Gewalt auf ein unbekanntes Gewinde, um es zu prüfen.

Grob- oder Feingewinde: So treffen Sie die richtige Wahl

Grob- und Feingewinde beschreiben die Steigung in Relation zum Nenndurchmesser, nicht Werkstoff oder Oberflächenbeschaffenheit. Bei Ersatzteilen sollte das am vorhandenen Verbindungselement vorgegebene Gewinde beibehalten werden. Ein Wechsel der Gewindereihe setzt kompatible Gegenstücke und eine Prüfung der Anforderungen an die Verbindung voraus.

Grobgewinde sind bei Verbindungselementen für allgemeine Anwendungen weit verbreitet. Sie haben bei gleichem Durchmesser eine größere Steigung als Feingewinde und lassen sich in der Regel leichter ohne Verkanten einschrauben. Ihr tieferes Gewindeprofil kann bei weicheren Gewindewerkstoffen vorteilhaft sein; die Ausreißfestigkeit hängt jedoch auch von der Werkstofffestigkeit und der wirksamen Eingriffslänge ab.

Feingewinde bewirken bei einer eingängigen Schraube pro Umdrehung einen geringeren Vorschub und ermöglichen dadurch eine feinere Einstellung. Bei gleichem Nenndurchmesser weisen Standard-Feingewinde eine größere Zugspannungsquerschnittsfläche auf als die entsprechenden Grobgewinde. Ihr flacheres Profil kann dort von Vorteil sein, wo die radiale Wandstärke um eine Gewindebohrung begrenzt ist. Eine ausreichende axiale Einschraublänge bleibt dennoch erforderlich. Feingewinde reagieren empfindlicher auf Schmutz, Grate und Verkanten beim Einschrauben. Ein kleinerer Steigungswinkel ersetzt unter Schwingungsbelastung keine geeignete Sicherung; Vorspannung und Verbindungsdesign bleiben entscheidend.

Bei der Spezifikation von Gewindestangen und Stehbolzensollten Durchmesser, Steigung oder TPI, Gewinderichtung, Länge, Werkstoff, Festigkeitsanforderung und Oberflächenausführung angegeben werden. Eine reine Zuschnittlänge reicht zur Identifikation eines Ersatzteils nicht aus.

Normen und Bestellhinweise

Für die Auswahl metrischer Größen definiert ISO 262 ausgewählte Durchmesser- und Steigungskombinationen aus ISO 261. Leitfaden zur Verbindungselement-Identifikation der Purdue University erläutert die praktische Identifikation von Zoll- und Metrikgewinden. Verwenden Sie für die Prüfspezifikationen die jeweils geltende Zeichnung und den entsprechenden Gewindestandard.

Wenn sich ein Gewinde nicht eindeutig identifizieren lässt, kontaktieren Sie uns und übermitteln Sie die Zeichnung, den gemessenen Durchmesser, das Ergebnis der Gewindelehre, die Gewinderichtung und das erforderliche Material. Fügen Sie aussagekräftige Fotos bei, wenn die Identifizierung weiterhin unklar bleibt.

Häufig gestellte Fragen

Warum kann ein Gewinde klemmen, obwohl Durchmesser und Steigung scheinbar übereinstimmen?

Steigung und Nenndurchmesser sind nur ein Teil der Spezifikation. Prüfen Sie Gewindeprofil, Gewinderichtung und Toleranzklasse und kontrollieren Sie anschließend auf Grate, Beschädigungen oder Verunreinigungen. Auch Beschichtungen können die Passung beeinflussen. Bei Klemmung den Vorgang abbrechen; die Verbindung nicht mit einem Schraubenschlüssel erzwingen.

Lässt sich ein Gewinde auch identifizieren, wenn nur zwei oder drei Gänge sichtbar sind?

Bei einer kurzen freiliegenden Länge lassen sich benachbarte Steigungen deutlich schwerer unterscheiden. Verwenden Sie eine Gewindelehre an unbeschädigten Gewinden und vergleichen Sie das Ergebnis mit einer Zeichnung oder einer bekannten Spezifikation. Bleibt die Identifizierung unsicher, setzen Sie geeignete Prüfmittel ein, statt die Bestellung allein auf ein kurzes Linealmaß zu stützen.

Sollte vor dem Messen eines Gewindes eine Beschichtung entfernt werden?

Entfernen Sie keine funktionsrelevante Beschichtung nur zur Identifikation eines Gewindes. Beseitigen Sie lose Verschmutzungen, ohne die Oberfläche zu beschädigen, und verwenden Sie anschließend die Teilespezifikation sowie geeignete Lehren. Besteht der Verdacht, dass die Schichtdicke die Passung beeinflusst, lassen Sie das fertige Gewinde gegen die festgelegten Grenzmaße prüfen.

Belegt eine Gewindelehre, dass ein Gewinde innerhalb der Toleranz liegt?

Nein. Eine Gewindelehre dient der Ermittlung der Gewindesteigung; sie ersetzt keine Freigabeprüfung des Gewindes. Verwenden Sie die vorgesehenen GO/NO-GO-Lehren sowie alle zusätzlichen Maß- oder Oberflächenprüfungen, die in Zeichnung und Prüfnorm gefordert sind.