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Gewinde,

 

profilierte Einkerbung längs einer Schraubenlinie in der Außenfläche eines zylindrischen Körpers (Außengewinde) oder in der Innenfläche eines zylindrischen Hohlkörpers (Innengewinde). Dieses mechanische Formelement ermöglicht eine jederzeit lösbare Verbindung zwischen zwei mit korrespondierenden Gewinden versehenen Teilen, z. B. Schraubenmutter und Schraubenbolzen, sowie die Umwandlung einer Dreh- in eine Längsbewegung. - Einen vollen Umlauf der Schraubenlinie bezeichnet man als Gang. Der Weg, um den sich die Schraubenmutter bei einer vollen Umdrehung auf dem Schraubenbolzen verschoben hat, ist die Ganghöhe oder Steigung. Der Steigungswinkel ist der Winkel, unter dem die Schraubenlinie gegenüber einer auf der Schraubenachse senkrecht stehenden Ebene ansteigt. Steigt bei einem senkrecht stehenden Bolzen die Schraubenlinie nach rechts an, so handelt es sich um das normalerweise verwendete Rechtsgewinde; bei Anstieg nach links liegt ein Linksgewinde vor. Werden auf den Schraubenbolzen oder in die Schraubenmutter zwei oder mehr gleiche Gewindeprofile so eingeschnitten, dass sie gleichmäßig auf dem Umfang verteilt beginnen, spricht man vom zwei- oder mehrgängigen Gewinde.

 

Die kennzeichnenden Größen eines Gewindes sind der Nenn- oder Außendurchmesser, der Kerndurchmesser (Innendurchmesser), der Flankendurchmesser (mittlerer Durchmesser der Schraubenfläche), die Steigung und der Flankenwinkel (Winkel zwischen zwei benachbarten Gewindeflanken). - Je nach Verwendungszweck werden Gewinde mit unterschiedlichem Gewindeprofil (Schnittbild eines Gewindeganges) eingesetzt: Gewinde mit dreieckigem Profilquerschnitt (Spitzgewinde; in Ländern mit metrischem Maßsystem seit 1967 als metrisches ISO-Gewinde genormt) dienen überwiegend zur Befestigung (Befestigungsgewinde); bei den für Befestigungsschrauben genormten Gewinden unterscheidet man zusätzlich zwischen Normalgewinde, Kegelgewinde (mit größerer Steigung) und Feingewinde (mit kleinerer Steigung). Gewinde mit rechteckigem (Flachgewinde) oder trapezförmigem Querschnitt (Trapezgewinde) eignen sich aufgrund der geringeren Reibung besonders zur Bewegung von Konstruktionsteilen (Bewegungsgewinde). Rundgewinde werden aufgrund ihrer Unempfindlichkeit gegenüber Stößen und Verschmutzungen z. B. für Kupplungen von Eisenbahnwaggons verwendet. Bei hohen einseitig wirkenden Kräften werden Sägengewinde benutzt.

 

Die Funktionssicherheit einer Gewindeverbindung hängt davon ab, wie genau Schraubengewinde und Mutterngewinde zusammenpassen. Erstrebt wird ein Maximum an Flächenberührung zur gleichmäßigen Kraftverteilung auf die im Eingriff befindlichen Gewindegänge. Dies bedingt neben der Forderung nach Austauschbarkeit von Schraube und Mutter strenge Toleranzen in der Fertigung. Die Maßhaltigkeit der Gewinde wird mit Gewindelehren (Lehre), bei Außengewinden mit Gewindelehrringen, bei Innengewinden mit Gewinderachenlehren geprüft.

 

Zum Gewindeschneiden von Hand durch spanende Gewindefertigung dient bei Außengewinde die Schneidkluppe oder das Schneideisen. In der maschinellen Fertigung werden neben dem Schneideisen selbstöffnende Gewindeschneidköpfe mit radial oder tangential verstellbaren Backen verwendet. Ebenso wie beim Gewindeschneiden läuft beim Gewindedrehen auf der Drehmaschine das Werkstück um, während gleichzeitig der Gewindemeißel (z. B. Schaftprofil- oder Rundprofilmeißel), der das Profil eines Gewindeganges hat, axial verschoben wird. Da die Dicke des abzunehmenden Spanes begrenzt ist, wird der Vorgang so lange wiederholt, bis die erforderliche Gewindetiefe erreicht ist. Beim Gewindestrehlen tritt an die Stelle des Gewindemeißels der Strehler, der in Vorschubrichtung mehrere Profilzähne besitzt, die hintereinander am Werkstück angreifen. Beim Gewindefräsen läuft das Werkstück wie beim Gewindeschneiden und -Drehen um, während ein Fräser in demselben Durchgang das Gewinde erzeugt. Beim Langgewindefräsen wird ein scheibenförmiger Einprofilfräser benutzt, beim Kurzgewindefräsen ein Rillen- oder Mehrprofilfräser, ein walzenförmiger Gewindefräser, der mindestens die Breite des Werkstücks hat. Er dringt zunächst in das Werkstück auf volle Gewindetiefe ein und schneidet das Gewinde in einer Werkzeugumdrehung fertig, wobei er axial einen Weg von einer Ganghöhe zurücklegt. Mehrgängige Gewinde mit großen Profilen können durch Abwälzfräsen hergestellt werden, wobei sich das Werkzeug auf einer zur Drehachse parallelen Linie am Umfang des Werkstücks abwälzt. Das Gewindewirbeln (Gewindeschälen, Einzahn- oder Schlagzahnfräsen) ist ebenfalls ein Fräsen, bei dem ein oder mehrere rotierende Gewindemeißel das Werkstück auf einer exzentrischen Bahn umlaufen. Das Gewindeschleifen dient zur letzten Bearbeitung von Gewinden höherer Maßhaltigkeit und Oberflächengüte. - Innengewinde werden von Hand oder maschinell durch Gewindebohren hergestellt.

 

Die spanlose Gewindefertigung besitzt die Vorteile der Werkstoffersparnis sowie der Erhöhung der Dauerfestigkeit durch Erhaltung der äußeren Werkstofffaser. Beim Gewindewalzen mit Flachwerkzeugen wird das Werkstück unter hohem Druck zwischen den Walzbacken, die eine Abwicklung des Gewindeumfanges auf einer Ebene darstellen, durchgerollt. Beim Gewindewalzen mit Rundwerkzeugen wird das Werkstück zwischen zwei Rollen, die die negative Steigung des zu erzeugenden Gewindes aufweisen, abgerollt, bis die notwendige Gewindetiefe erreicht ist. In ähnlicher Weise arbeitet der Gewinderollkopf, der jedoch drei Rollen trägt und das Gewinde in einem Durchgang herstellt. - Rundgewinde in dünneren Blechen werden durch Gewindedrücken mittels zweier profilierter Walzen hergestellt. Innengewinde können spanlos auf Gewindebohrmaschinen durch Gewindefurchen mit einem Gewindeformer, der das Gegenstück des zu fertigenden Gewindes trägt und die Gewindegänge eindrückt, hergestellt werden. Ebenfalls zur Fertigung von Innengewinden dient das Gewindeerodieren, bei dem die Werkzeugelektrode das volle Gewindeprofil trägt und sich in das vorgebohrte Werkstück schraubt.

 

Literatur:

 

H. Körsmeier: Technologie des G.-Bohrens (1974);

 E. Widmer: Drehen u. G.-Schneiden (1978);

 F. Klocke: G.-Schleifen mit Bornitridschleifscheiben (1982);

 H.-P. Grode u. M. Kaufmann: Internat. G.-Übersicht. International guide to screw threads (²1988);

 

G., hg. vom Dt. Inst. für Normung e. V. (⁷1993);

 S. Foshag: Kinematik u. Technologie des G.-Fräsbohrens (1994).