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Formeln und Definitionen zum Gewindedrehen

In diesem Menüpunkt finden Sie Formeln und Definitionen zur Berechnung von Schnittgeschwindigkeit, Vorschub und weitere Parameter, die sich auf Ihre Prozesse in den Bereichen Gewindedrehen, Gewindefräsen und Gewindebohren auswirken. Hier erhalten Sie auch die Bezeichnungen der unterschiedlichen Gewindeformen nach internationalem Standard.

Formeln und Definitionen für die Gewindedrehbearbeitung

Zustellung

Durch eine Aufteilung der Zustelltiefe in kleinere Schnitte wird der empfindliche Eckenradius der Wendeschneidplatte nicht übermäßig beansprucht.

Beispiel: Durch die Wahl einer Zustelltiefe von 0.23–0.10 mm (0.009–0.004 Zoll) pro Durchgang (Radiale Zustellung), wird die Gesamtgewindetiefe (ap) und das Gewindeprofil von (0.94 mm (0.037 Zoll)), zu einer Steigung von 1.5 mm (0.06 Zoll) mit metrischem Gewindeprofil in 6 Durchgängen (nap).


1. Durchgang, Zustellung
0.23 mm


= 0.009 Zoll


2. Durchgang, Zustellung
0.42–0.23 = 0.19 mm


0.017–0.009 = 0.008 Zoll


3. Durchgang, Zustellung
0.59–0.42 = 0.17 mm


0.023–0.017 = 0.006 Zoll


4. Durchgang, Zustellung
0.73–0.59 = 0.14 mm


0.029–0.023 = 0.006 Zoll


5. Durchgang, Zustellung
0.84–0.73 = 0.11 mm


0.033–0.029 = 0.004 Zoll


6. Durchgang, Zustellung
0.94–0.84 = 0.10 mm


0.037-0.033 = 0.004 Zoll


Die Zustellung kann entsprechend der Formel berechnet werden:

Δap = Radialzustellung, Schnitttiefe pro Durchgang

X = Eigentlicher Durchgang (in einer Serie von 1 bis nap)

ap = Gesamtgewindetiefe + zusätzliches Aufmaß

nap = Anzahl der Durchgänge

Y = 1. Durchgang = 0.3

2. Durchgang = 1

3. Durchgang und weitere = x-1

Steigung 1.5 mm (0.06 Zoll)
ap = 0.94 mm (0.037 Zoll)
nap = 6

γ1 = 0.3
γ2 =1
γn = x-1

SymbolBezeichnung/DefinitionMetrischZoll
apZustellung, volle SchnitttiefemmZoll
nSpindeldrehzahlU/minU/min
VcSchnittgeschwindigkeitm/min
napAnzahl der Durchgänge


  1. Grund/unten
    Die untere Fläche, welche die zwei benachbarten Flanken des Gewindes verbindet
  2. Flanke/Seite
    Die Seite des Gewindes, welche die Spitze und den Gewindegrund verbindet
  3. Spitze/oben
    Die obere Fläche, welche die zwei Seiten bzw. Flanken verbindet.

P = Steigung, mm oder Gang/Zoll

Die Entfernung von einem Punkt des Gewindegangs zum entsprechenden Punkt des nächsten Gewindegangs, parallel zur Achse gemessen.

β = Der Profilwinkel

Der Winkel zwischen den Gewindeflanken, axial zur Achse gemessen.

φ = Steigungswinkel des Gewindes

Der Steigungswinkel berechnet sich aus dem Umfang des Flankenwinkels und der Steigung des Gewindes.

Durchmesserparameter

d = Nenndurchmesser, außen

D = Nenndurchmesser, innen

d1 = Kerndurchmesser, außen

D1 = Kerndurchmesser, innen

d2= Flankendurchmesser, außen

D2= Flankendurchmesser, innen

Der effektive Gewindedurchmesser; zirka in der Mitte zwischen Nenndurchmesser und Kerndurchmesser.

Eintrittswinkel (Steigungswinkel)

Der Steigungswinkel, φ, ist abhängig von und basiert auf dem Durchmesser und der Steigung des Gewindes. Dies kann auch als Dreieck betrachtet werden, das vom Werkstück abgewickelt wird. Der Steigungswinkel wird durch folgende Formel ermittelt:

Formel zur Berechnung des Steigungswinkels.
N = Anzahl der Starts

Die gleiche Steigung bei unterschiedlichen Durchmessern ergibt einen unterschiedlichen Steigungswinkel.

Formeln und Definitionen für die Gewindefräsbearbeitung

Schnittgeschwindigkeit (vc)

Metrisch (m/min)


Zoll (Fuß/min)


Formeln zum Innengewindefräsen

Berechnete Version

Peripherer Vorschub (mm/min) (Zoll/min)


Radiale Schnitttiefe (mm)(Zoll)


Vorschub Werkzeugmitte (mm/min) (Zoll/min)


Vorschub pro Zahn (mm) (Zoll)


Gewindefräsen mit einem in den Schnitt rollenden Werkzeugpfad, Dvf1


Formeln zum Außengewindefräsen

Berechnete Version

Peripherer Vorschub (mm/min) (Zoll/min)

Vorschub Werkzeugmitte (mm/min) (Zoll/min)

Vorschub pro Zahn (mm) (Zoll)



Formeln und Definitionen für die Gewindebohrbearbeitung

MetrischZoll

Spindeldrehzahl (n) (U/min)

Vorschub


Drehmoment (Md) (Nm)

Leistung (P) (kW)


Parameter​BedeutungMetrischZoll
MdDrehmomentNmZoll/Pfund
pSteigungmmZoll
D / DCNenndurchmessermmZoll
kcSpezifische SchnittkraftN/mm2lbs/in2
nSpindeldrehzahlU/minU/min
PLeistungkWPS
vcSchnittgeschwindigkeitm/minFuß/min
vfVorschubmm/minZoll/min

Formeln für die Bohrungsgröße

Eine grundlegende Berechnung kann anhand der folgenden Formeln durchgeführt werden.

Grundlegende Größenberechnung für die von einem Gewindebohrer erstellte Bohrung

 

 

Zum Beispiel: Zur Bestimmung der Bohrergröße für einen M10x1.5 Gewindeformer
 10-1.5=8.5

Zum Beispiel: Zur Bestimmung der Bohrergröße für einen 1/4-20 Gewindeformer

Grundlegende Größenberechnung für die von einem Gewindeformer erstellte Bohrung

Zum Beispiel: Zur Bestimmung der Bohrergröße für einen M10x1.5 Gewindeformer

Zum Beispiel: Zur Bestimmung der Bohrergröße für einen 1/4-20 Gewindeformer
 

Grundlegende Größenberechnung mit Gewindehöhe für die von einem Gewindebohrer erstellte Bohrung

Zum Beispiel: Zur Bestimmung der Bohrergröße für einen M8x1.25 Gewindeformer bei 68 % Gewindehöhe:

Zum Beispiel: Zur Bestimmung der Bohrergröße für einen 1/4-20 Gewindebohrer bei 65 % Gewindehöhe.

Grundlegende Größenberechnung mit Gewindehöhe für die von einem Gewindebohrer erstellte Bohrung

Zum Beispiel: Zur Bestimmung der Bohrergröße für einen M8x1.25 Gewindeformer bei 68 % Gewindehöhe:

Zum Beispiel: Zur Bestimmung der Bohrergröße für einen 1/4-20 Gewindebohrer bei 65 % Gewindehöhe.

Parameter​BedeutungMetrischZoll
DBohrungsdurchmessermmZoll
TDGewinde-NenndurchmessermmZoll
TPGewindesteigungmm
TPIGewindesteigung Zoll
Zoll
THGewindehöhe%%

Berechnung der Gewindehöhe in Prozent, %

Gewindehöhe in % beschreibt das Verhältnis von aktueller zu maximaler Höhe des Innengewindes. Das Beispiel unten gilt für ISO- und UTS-Standard – 60°-Gewinde.

Beispiel, M8x1,25

Die maximale Gewindehöhe beträgt gemäß Standard 6/8 H.

H = 0.866 x P

(H = Grunddreieckhöhe)

(P = Gewindesteigung)

Max. Gewindehöhe:

6/8 * (0.866 x 1, 25) = 0.811 mm

Tatsächliche Gewindehöhe bei einer Kernlochbohrung mit DC Ø69 mm:

(8 - 6,9) / 2 = 0.55 mm

Die Gewindehöhe beträgt dann (0.55 / 0.81) x 100 = 68 %

Tatsächliche Gewindehöhe



Empf. Kernbohrungs-Ø

60° Gewinde

Maximale Gewindehöhe am Innengewinde (6/8 H)



Min. Kernbohrungs-Ø gemäß Norm

Gewindebezeichnungen gemäß internationaler Standards

Internationale Standards

Um sicherzustellen, dass die beiden Hälften (innen und außen) einer Gewindeverbindung nahtlos zusammenpassen und in der Lage sind, die vorgeschriebene Kraft zu übertragen, müssen sie bestimmte Normen erfüllen. Aus diesem Grund wurden für alle gängigen Gewindetypen internationale Standards erstellt.

Bezeichnung ISO-metrischer Gewinde

Die komplette Beschreibung eines Gewindes umfasst die Angabe von Gewindeform und Toleranz. Die Toleranzangabe erfolgt durch eine Zahl für die Toleranzqualität sowie Buchstaben für die Toleranzlage.

Beispiele

M16 - 6h

M16: Gewindebezeichnung und Nennmaß​ ​

6h: Toleranzklasse für Flanken- und Außendurchmesser​ ​

M10 x 1.25 5g6g

M10: Steigung

1.25: Toleranzklasse für Flankendurchmesser

5g6g: Toleranzklasse für Außendurchmesser​



Eine Passung zwischen Gewindeteilen wird durch die Toleranzklasse für Innengewinde, gefolgt von der Toleranzklasse für Außengewinde und getrennt durch einen Schrägstrich angegeben.​ ​

 

​Toleranzlage

Die Toleranzlage bezeichnet die grundsätzliche Abweichung und wird bei Innengewinden durch einen Großbuchstaben, bei Außengewinden durch einen Kleinbuchstaben angegeben. Die Kombination aus Toleranzqualität und -lage ergibt die Toleranzklasse. Die eigentlichen Werte der Toleranzklassen sind in den Normen für die verschiedenen Gewindesysteme angegeben.

 

ISO-Zollgewinde (UNC, UNF, UNEF, UN)

Das UN-System umfasst drei Toleranzklassen, von 1 (grob) bis 3 (fein). Ein typisches UN-Gewinde wird folgendermaßen gekennzeichnet:

 

¼” 20 20UNC - 2A
¼” – Gewinde-Nenndurchmesser
20 – Steigungswert: Gang pro Zoll
UNC – kennzeichnet eine große Steigung
2A – kennzeichnet eine mittlere Toleranz

 
ISO – einheitlich (UN):

Weite Toleranz​: 1A (Außengewinde), 1B (Innengewinde)
Mittlere Toleranz: 2A (Außengewinde), 2B (Innengewinde)
Enge Toleranz: 3A (Außengewinde), 3B (Innengewinde)

 
Unterschiedliche Arten von UN-Gewinden
UNC​ Gewindedurchmesser mit grober Steigung​
UNF​ Gewindedurchmesser mit feiner Steigung​
UNEF​ Gewindedurchmesser mit extra feiner Steigung​
UN​ Gewindedurchmesser mit Standard-Steigung​
 

Whitworth-Gewinde (G, R, BSW, BSF, BSPF)

Whitworth-Gewinde sind heutzutage nicht mehr gebräuchlich, Whitworth-Rohrgewinde jedoch als internationale Norm anerkannt. Es gibt zwei Toleranzklassen für Whitworth-Rohraußengewinde und eine Klasse für Rohrinnengewinde.

 

Whitworth-Rohrgewinde: BSW, BSF und BSP.F

Toleranzlage
Fein: A (Außengewinde), Innengewinde nur eine Klasse
Coarse: B (Innengewinde), Innengewinde nur eine Klasse

Bezeichnung von Whitworth-Rohrgewinden

Diese Gewinde werden in zwei 2 Gruppen unterteilt:

  • nicht im Gewinde dichtende Verbindungen, ISO 228/1
  • im Gewinde dichtende Verbindungen, ISO 7/1

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