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Grundkurs: Gewinde schneiden, erster Teil |
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1. Gewindenormen damals und heute  Top |
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Um einen Sack Zement in den vierten Stock zu wuchten, kann man das Ding am Flaschenzug hochziehen, auf den Puckel nehmen oder wie einst der Pyramiden-Sklave über eine Rampe bewegen. Diese Rampe ist das, was als "schiefe Ebene" in die Geschichte der Technik Eingang fand und ohne die heutzutage Autos, Mikrowellenherde, Katjuscha-Raketen und Aspirin-Tabletten undenkbar sind.
Sie ist das Wundermittel, das die Arbeit leicht und das Gewinde möglich macht. Im Gewinde-Fall ist die Rampe jedoch nicht grade, sondern krumm und aufgewickelt. Noch dazu hat sie eine bestimmte Steigung und eine ganz besondere Form. Und all diese Unterschiede treiben den Anwender von heute manchmal zur Verzweifelung. Früher war alles besser:
In grauer Vorzeit schnitzte jeder Dorfschmied je nach Lust und Laune eigene Gewinde zurecht, so dass dieser gute Mann im Reparaturfall seine selbst geklöppelten Schrauben und Muttern wieder als "master" für das Gegenstück benutzen musste, wenn mal was kaputt war.
Untereinander kompatibel war nix - das sorgte für volle Auftragsbücher und ist heute in vielen Kreismuseen zu besichtigen. Um in späteren Jahren die Volkswirtschaft auf Leistung und Kriegstauglichkeit zu trimmen, fing man deshalb besonders bei Gewinden an, die schiefe Ebene in runder Gestalt zu normen. Diese Gewindenormen haben sich im Prinzip bis heute erhalten - und weil früher viele Normierer am Werk waren, gibt es auch heute noch einen ganzen Satz unterschiedlicher Normen für Muttern und Schrauben.
Die allergängigste ist dabei das metrische Gewinde, das in der westlichen Welt verbreitet ist. Historisch ist "westliche Welt" aber nicht ganz richtig - vielmehr geht es um die Ecken, in denen nicht "gods own language" gesprochen wird. Die Weigerung des English-Speakers, das Pariser Ur-Meter überhaupt zur Kenntnis zu nehmen, hatte dazumals zur Folge, dass man auf der Briteninsel und allen Kolonien und Strafkolonien mit Fuß, Zoll und Unze herumhantierte.
Und obwohl das Empire technologisch mittlerweile eher ein Schwellenland ist, hat sich das Messen mit Zoll, Gallone und Pound bis ins 21. Jahrhundert erhalten, auch bei Gewinden. Allerdings tritt diese zöllige Unsitte glücklicherweise immer mehr in den Hintergrund, so dass wir hier mit metrischem Maß weitermachen.
Sollte einem aber mal irgendwas unterkommen, was hinten und vorne nicht passt, so kann es sich durchaus um "britisch Maß" handeln und verlangt dann nach extra-Werkzeug oder einer Umarbeitung.
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2. Schiefe Ebene: gewalzt, gegossen und geschnitten Top |
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Gewinde sind der Kitt der modernen Welt. Und dabei werden diese schiefen Ebenen auf unterschiedlichste Art und Weise hergestellt, wobei man Außen- und Innengewinde unterscheidet.
Außengewinde findet man auf allem, was man in irgendein Innengewinde reindrallern kann und das sind üblicherweise Schrauben, Bolzen und Gewindestangen. Diese Außengewinde kann man gießen, schmieden, rollen, wirbeln, walzen, fräsen oder schneiden. Vermutlich kann man sie aber auch mit Serviettentechnik herstellen. Die meisten Außengewinde in und am fahrbaren Untersatz werden dabei in größten Stückzahlen gebacken und sind in aller Regel gewalzt. Dabei wird ein glatter Schraubenrohling mit passend geformten Werkzeugen und hohem Kraftaufwand verformt, so dass das Ding nachher über ein genau maßhaltiges Gewinde verfügt. Diese spanlose Verformerei hat neben der Tatsache, dass man Material spart, den großen Vorteil eines haltbareren Gewindes. Die "Faser" des Stahls wird nämlich nicht geschnitten, sondern nur gestaucht und bleibt erhalten. Eine solcherart hergestellte Schraube ist immer stabiler und bruchfester als eine geschnittene. Noch dazu entstehen beim Schneiden von Gewinden oft mikroskopische Kerben, die sich bei Belastung oder Überlastung zu einem soliden Dauerbruch ausweiten können.
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3. Innengewinde, genormt Top |
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Innengewinde findet man in der weiten Welt auch allenthalben. Diese Pendants zum Außengewinde stecken in Zylinderköpfen, Schließzylindern, Babyflaschenwärmern oder simplen Schraubenmuttern. Weil man das Innengewinde zur Produktion nicht auf links ziehen und deshalb walzen oder rollen kann, wird es auch bei kleinen Durchmessern fast immer spanend hergestellt. Spanend heißt, mit schneidendem Werkzeug. Und das ist auch genau das, was man mit einfachem Werkzeug in Küche, Keller oder Werkstatt auch leisten kann.
Bevor man sich nun mit rollenden Augen und Speichelfäden im Mundwinkel über saubere Bohrungen hermacht, um sie mit Gewinden zu versehen, lohnt sich eine kleiner Exkurs in die Welt der Gewindenormen. Wenigstens in die recht überschaubare Welt des metrischen Gewindes. Wie kaum anders zu erwarten, gibt es nämlich unterschiedliche Größen und Macharten von Gewinde. Zu allererst unterscheiden sich diese Passungen von Mutter und Schraube in ihrem Durchmesser. Die Benennung ist dabei kurz und schmerzlos: M10 heißt schlicht "Außendurchmesser der Schraube ist 10 Millimeter". Peng.
Das große "M" steht dabei nicht für fetttriefende Hamburger und Kulturimperialismus mit Clownsmaske, sondern schlicht für "Metrisches Gewinde", genauer: Regelgewinde. Dazu gibt es noch Feingewinde, dass sich in Steigung und Tiefe davon unterscheidet.
Die Norm des Gewindes schreibt fest, wie die Flankenwinkel der Zähnchen aussehen und um wie viele Millimeter sich eine Schraube rein- oder rausbewegt, wenn man sie einmal herumdreht. Das Maß dieses Rein und Raus nennt man Steigung und ist logischerweise genormt.
Für die genannten M10 gehört laut Tabelle z.B. eine Gewindesteigung von 1,5 Millimetern - immer und überall. Parameter wie Flankenwinkel oder Rundung am Grund des Gewindes sind ebenfalls genormt und machen keinen Ärger, wenn man sich mal auf ein bestimmtes "M" eingelassen hat.
Einzige Verwirrung kann das verschwisterte Feingewinde stiften, dass ebenfalls diesen Buchstaben als Vorzeichen trägt.
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4. Feingewinde Top |
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Feingewinde sind feiner als das normale metrische Gewinde. Das heißt, dass sie mehr Zähne pro Zentimeter haben oder genauer gesagt, eine kleinere Steigung. Für das Beispiel M10 existieren dann unterhalb der Regelsteigung von 1,5 Millimetern auch Steigungen von 1 und 0,5 und 0,25 Millimetern. Korrekt ausgedrückt heißt letzteres M10x0,25.
Schraubt man an so einem Bolzen oder Stopfen oder Schräubchen herum, kommt es exakt einen lausigen Viertelmillimeter aus dem Gehäuse, wenn man einmal (also 360°) kurbelt. Als Konsequenz dieser Feinheit müssen mehr Gewindegänge auf den Umfang verteilt werden; und diese Zähnchen können nicht so groß und tief sein.
Feine Feingewinde mit kleiner Steigung sehen filigran aus, sind nicht tief und häufig gemacht, um sauberes Justieren von Schrauben und Bauteilen zueinander zu ermöglichen. Landet also mal eine Schraube M8 oder M12 auf dem Tisch, auf die keine normale Mutter passt, handelt es sich in aller Regel um Feingewinde. Mit nacktem Auge sind die unterschiedlichen Steigungen kaum zu unterscheiden - hier hilft eine Gewindelehre oder das passende Gegenstück in Form einer Mutter. Gewindelehren haben die Form eines Schweizermessers und bieten eine üppige Auswahl verschiedener Steigungen, wobei es mumpe ist, ob diese Steigung zu einem Gewinde M8 oder M16 gehört.
Hat man zu allem Unglück ein Gewinde auf dem Teller, auf das keine angebotene Steigung passt oder das sonstwie merkwürdige Zahnformen hat, so kann es sich um Bewegungsgewinde, Rohrgewinde oder weitere fürchterliche Unter- und Abarten handeln, die komplett auf der ganz hervorragenden Seite von  Michael Prandl beschrieben sind. Der Mann kann im Zweifel weiterhelfen.
Ein stinkiges metrisches Innengewinde herzustellen ist indes leicht, wenn man das passende Werkzeug dazu hat.
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5. Windeisen und Gewindebohrer Top |
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Das Werkzeug, mit dem man eine jungfräuliche Bohrung in ein faltiges Gewinde verwandelt, heißt Gewindebohrer. Und je nach Anwendung kommen zwei verschiedene Bauformen von Gewindebohrern zum Einsatz. Die erste und weit verbreitete Form besteht aus drei Gewindebohrern, die ein Gewinde in drei "Zügen" herstellen. Der erste Bohrer bohrt vor, der zweite bohrt auf und der Dritte sorgt für eine feine Oberfläche. Diese Technik ist simpel, eignet sich aber nur für Durchgangslöcher, weil die Bohrer einen langen Anschnitt haben. Darüber hinaus kann dieses Triumvirat nur mit einem Windeisen und nicht in der Bohrmaschine betrieben werden.
Um die kleinen Biester auseinander zu halten, muss man genauer hinschauen; die Gewindebohrer für zweiten und dritten Zug kann man dabei in aller Regel kaum unterscheiden. Um aber auch in der finstren Bude ein leckeres Innengewinde zu zaubern, sind die Bohrer vom Hersteller beringt: Nummer eins hat einen Ringel am Schaft, Nummer zwei hat zwei und der Fertigschneider hat keinen Ringel am Hals.
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6. Gewindebohrer lotrecht eindrehen Top |
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Um nun ein sauberes Gewinde zu schneiden, benötigt man neben den drei Gewindebohrern und einem passenden Windeisen vor allem das präparierte Loch. Wie im Theorie-Exkurs beschrieben, lässt die Norm im Hinblick auf Gewinde keinen Ermessenspielraum, so dass auch das "Kernloch", d.h. die Bohrung, in die das Gewinde reinsoll, einen exakten Durchmesser haben muss. Im Fall M10 (Regelgewinde) ist das beispielsweise ein Durchmesser von 8,5 Millimetern. So ein Spiralbohrer muss in Anschlag gebracht werden, wenn später ein unschuldiges M10 entstehen soll. Das gilt allerdings nur für Regelgewinde. Weil Feingewinde nicht so tief ist, muss die Bohrung für Feingewinde größer sein. Hier hilft ein Blick in die Tabelle, um nicht einen Gewindebohrer in einer zu strammen Bohrung festzukeilen.
Ist das Loch fachgerecht im Werkstück verankert (beispielsweise einer sinnfreien Bohrplatte), sollte noch eine Fase angesenkt werden, die den Gewindebohrer zentriert und das Gewinde gratfrei macht. Im Anschluss daran wird der erste der drei Bohrer in das Kernloch geschraubt. Zack! Dabei sollte man verschiedenes im Auge haben.
Zuvörderst ist wichtig, dass die Gewindebohrung grade, d.h. lotrecht auf dem Werkstück steht. Das klingt banal, ist aber nicht so einfach, weil Schieflage menschlich ist. Und schon eine kleine Schieflage bedeuten, dass die Bohrung möglicherweise um zwei oder drei Grad aus dem Kurs geht. Mag das für die spätere Bedeutung der Bohrung egal sein, so sorgt das schon nach wenigen Umdrehungen des Windeisens für deutlichen Widerstand, weil sich der Bohrer verkantet. Das Ding frisst sich nämlich brav Windung um Windung ins Material und wird dabei gehörig verbogen. Hat man Glück, so kuckt der Bohrer nachher unten aus dem Loch heraus und hat nur das Gewinde aus dem Kurs gebracht. Mit etwas Pech tut es aber ein trockenes "knack" und das Drehen geht plötzlich ganz leicht.
Einen abgebrochen Gewindebohrer aus einer Bohrung herauszufummeln, gehört zu den ganz und gar unangenehmen Aufgaben, so dass man schon während des Gewindeschneidens einen schnöden Taschenwinkel in Anschlag bringen sollte. Mit dem Ding lässt sich sicher kontrollieren, ob das Gewinde auch wirklich lotrecht sitzt - wenn nicht, lässt sich während der ersten Umdrehungen leicht noch etwas korrigieren. Welchen wundersamen Widrigkeiten und filigranen Fisimatenten sich der aufrechte Kämpfer für gutes Gewinde zu stellen hat, lesen junge Damen in der nächsten Folge. Good night, ladies.
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14.02.2007 | Theo |
Netter und hilfreicher Artikel, aber was ist nun die 2. Möglichkeit?? Meiner Meinung nach müssten das ja
"Nich-Durchgehende" Gewinde sein, oder?
Wie verfährt man in einem solchen Fall, denn ich müsste bei meinem Citroen XM ein neues Gewinde für die Befestigung der Ansaugbrücke bohren und das ist nach der 1. Technik nicht möglich!
MfG
Theo Du hast recht: die zweite Möglichkeit in Form des Maschinengewindebohrers fehlt. Kommt in der nächsten Folge! JEM |
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15.02.2007 | Bubu |
Ein astreiner Artikel in Jens-typischer Qualität. Sowohl fachlich als auch vom Schreibstil was ganz feines.
Und hier finden wir all die Sonderschrauben, die Jens aus zeitlichen Gründen nicht mit in den Artikel aufnehmen kann:
http://www.blacklandy.de
Gruß
Bubu (erröt) Danke! JEM |
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25.03.2007 | Bernhard |
Das Empire technologisch eher ein Schwellenland - hi, hi, hi! Da traut sich jemand aber ...
Ein schönes Beispiel für den Gewindesalat ist übrigens das Fahrrad. Allein für das Tretlager z.B. gibt es mehrere Gewindenormen, wobei das zöllige englische BSA am verbreitesten ist. Wobei wir wieder beim Schwellenlad wären...
Was mich interessieren würde: was macht man mit einer Gewindefeile? Das kommt im nächsten Teil! JEM
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11.04.2007 | Jörg |
Ein interessanter Artikel. Nur ein Sache habe ich anzumerken. Innengewinde werden in der Industrie, also in der Serienproduktion, nicht geschnitten sondern geformt. Dazu benutzt man einen Gewindeformer, der ähnlich dem Gewindeschneider aussieht, aber keine Spänne abhebt sondern das Gewinde aus der Bohrung kalt verformt. So arbeiten auch die Schrauben die ihr Gegenwinde selbst erzeugen, auch wenn sie Selbstschneidend genannt werden.
Gruß Jörg |
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20.04.2007 | Montana |
Der Artikel ist nicht ganz mein Geschmack weil er sich zimlich in die Länge zieht.Können Sie ihn nicht kürzer fassen (kurz und bündig). Im Prinzip ja - wenn nicht der Spaß verloren ginge... JEM |
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12.08.2007 | Rössler |
Artikel super gut!!! |
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21.01.2008 | Max (kein Autoschrauber) |
Eure Artikel sind Referenz, daher folgende Frage: Mittlerweile tragen viele Gewindebohrer einen Farbring mit dem angezeigt wird, für welches Material (rostfrei, etc.) der Bohrer geignet ist. Ist das ein Standard, oder herstellerabhängig? Falls es Standard ist, wäre es eine sinnvolle Ergänzung zum Artikel. Danke für den Hinweis! Diese Farbhinweise sind optional und geben Aufschluss über den "Einsatzbereich" des Gewindebohrers. Meines Wissens ist das allerdings herstellerabhängig. Ich habe eben in einem Katalog von Manigley folgende Aufschlüsselung gefunden:
gelb: Bunt- und Leichtmetalle
schwarz: Bau- und Qualitätsstähle
grün: Grauguss
blau: Rostfreie Stähle
rot: Hochfeste Stähle... Dabei haben die diese Festlegung sowohl nach Zugfestigkeit als auch nach Dehnungskoeffizient des Werkstücks getroffen. JEM |
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29.01.2008 | Christian |
Ja das hängt tatsächlich vom Hersteller ab. Hier mal in Kurzform die Tabelle für Promat:
ohne Ring: Bau- und Qualitätsstahl
blau: Niro etc.
rot: hochfeste Stähle
gelb: Bunt- und Leichtmetalle
weiß: Grauguß etc.
Auch hier wieder, das von JEM im letzten Kommentar gesagte...
"Dabei haben die diese Festlegung sowohl nach Zugfestigkeit als auch nach Dehnungskoeffizient des Werkstücks getroffen." |
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28.05.2009 | Tom |
Thank you from Sydney, Australia.
It is articles like this which enable people to get involved in hobbies which are not so easily accessable.
I shudder to think what effort would be required to extract the useful information found on the internet in terms of 'how tos" from books at the library.
Well done. Thanks! JEM |
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Außengewinde und Innengewinde
Zum Artikel vom 07.01.2007