Gewindesteigung und TPI
Eine Stiftschraube M8 und eine Schraube 5/16-18 sehen gleich aus: 8,0 und 7,94 mm, Steigung 1,25 und 1,41 mm. Die Mutter des einen geht anderthalb bis zwei Umdrehungen auf das andere und sitzt dann bombenfest. Jeder Gang bringt 0,16 mm Versatz, das Spiel im Gewinde beträgt aber nur etwa drei Zehntel.
Das metrische Gewinde gibt die Steigung direkt an: Millimeter von Spitze zu Spitze. Das Zollgewinde gibt die Zahl der Gänge auf einem Zoll an, threads per inch. Das ist eine Kehrwert-Länge, und umgerechnet wird durch Division: P = 25,4 / TPI. Jede Reihe ist für ihr eigenes System gewählt, genaue Übereinstimmungen gibt es kaum — nur gefährlich nahe Paare.
| Zeichen | P — Steigung, mm · TPI, n — Gänge pro Zoll · Ph — Steigung mehrgängiger Gewinde |
| Metrisch | ISO 261, GOST 8724: Regelgewinde M8 = 1,25 · M10 = 1,5 · M12 = 1,75; Feingewinde — M8×1, M10×1,25 |
| Zoll | ASME B1.1: UNC 5/16-18 · 3/8-16 · 1/2-13; UNF 5/16-24; Rohrgewinde G und BSP — 14 und 19 TPI |
| Profil | metrisch und UN — 60°, Whitworth-Rohrgewinde — 55°, Trapezgewinde Tr — 30°, Acme — 29° |
| Umrechnung | P = 25,4 / TPI · TPI = 25,4 / P · 18 TPI = 1,4111 mm · 1,25 mm = 20,32 TPI |
| Typische Werte | Uhrenschraube 0,2—0,3 · M3 0,5 · M8 1,25 · M20 2,5 · Leitspindel Tr20 4 mm |
01 · Definition
Steigung entlang der Achse und Gänge pro Zoll
Die Gewindesteigung ist der Abstand entlang der Achse zwischen benachbarten gleichliegenden Punkten des Profils, etwa zwischen zwei Spitzen. Mit einer Umdrehung wandert eine eingängige Mutter genau eine Steigung weiter. Bei mehrgängigem Gewinde ist die Steigung Ph größer als die Teilung: bei zwei Gängen doppelt so groß.
Im Zollsystem zählt man die Gänge auf der Länge eines Zolls. 18 TPI heißt 18 Spitzen auf 25,4 mm, Steigung 1,4111 mm. Der Fehler eines Paares «metrisch gegen Zoll» wächst linear: Auf n Gängen beträgt der Versatz n·|P₁ − P₂|. Die Mutter läuft, solange er kleiner ist als das Spiel zwischen den Flanken, und klemmt, sobald er es aufgezehrt hat.
Wie viele Gänge eine fremde Mutter schafft
Die Tasten sind ein metrisches und ein Zollgewinde. Die Zeilen sind die Zahl der Gänge im Eingriff. Der Balken ist der aufsummierte Steigungsversatz; der senkrechte Strich das Flankenspiel von etwa 0,35 mm. Ein roter Balken heißt: Die Mutter klemmt schon.
Fünf Teile, zwei Systeme, eine falsche Mutter
Die Hauptaktion ist die Taste «Prüfung starten». Der Schlosser hält die Gewindelehre an: erst das metrische Blatt, dann das Zollblatt, und schaut gegen das Licht. Der Messschieber misst den Außendurchmesser — er ist in beiden Systemen fast gleich. Dann wird eine Zollmutter ähnlicher Größe auf das Teil geschraubt. Im Schnitt sieht man, wie sich jeder Gang der Mutter gegenüber der Lücke des Teils verschiebt; hat der Versatz das Spiel aufgezehrt, färben sich die Gänge rot, und die Mutter klemmt. Zum Schluss wird die passende Mutter aufgeschraubt — sie läuft über das ganze Gewinde. Unter der Szene wählt man das Teil — Stiftschraube M8, Ringschraube M12, Verschraubung M20×1,5, Leitspindel Tr20×4 oder Gewindestift M3 — und die Toleranzklasse: fein, mittel oder grob. Der Schieberegler spult die Prüfung in beide Richtungen.
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02 · Umrechnung
Genaue Übereinstimmungen sind selten: 1,27 mm sind genau 20 TPI, 1,5875 mm sind 16 TPI. Die metrischen 1,25 und 1,5 fallen in keine UNC-Reihe: 20,32 und 16,93 Gänge pro Zoll.
Das Rohrgewinde G wird nach der Nennweite des Rohrs benannt, nicht nach dem Außendurchmesser: G1/2 hat 20,955 mm und 14 TPI. Man verwechselt es mit M20×1,5 und mit dem Zollgewinde 13/16.
| Gewinde | d, mm | P, mm | TPI |
| {k} | {n} | {v} | {h} |
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Reihe · Zeichnen und CAD
Tipps für den Arbeitsplatz zu jedem Blatt06 · Benachbarte Einheiten
07 · Historischer Teil
Die Steigung misst man nicht an einem Gang — der Fehler des Lineals ist größer als der Unterschied der Systeme. Man misst die Länge L über zehn oder zwanzig Gänge und teilt: P = L / n. Ein Steigungsfehler summiert sich genauso wie der Versatz eines Paares: Auf zehn Gängen laufen 1,25 und 1,411 um 1,6 mm auseinander, und das sieht man ohne Lupe.
Über die Brauchbarkeit eines Gewindes entscheidet nicht die Steigung allein, sondern der Flankendurchmesser d₂ unter Einrechnung der Steigungs- und Winkelfehler — der wirksame Flankendurchmesser. Darum prüft man Gewinde mit Gut- und Ausschusslehren: Der Gutring erfasst alle Fehler auf einmal. Seit 1959 ist ein Zoll genau 25,4 mm, und die Umrechnung von TPI in Millimeter bringt keinen eigenen Fehler.
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Ein Tropfen Säure ändert die Farbe des Safts, Salz färbt die Flamme, Wasser gefriert durch ein Klopfen. Darunter alle Simetrium-Blätter, nach Fachgebieten und alphabetisch.
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