Befestigungsgewinde: Gegenüberstellung der DIN-Normen mit der amerikanischen Norm ASA B 1.1–1949

7 Pages·1955·0.603 MB·German

by  Obering A. Sievritts (auth.)

ISBN 978-3-662-11230-4 ISBN 978-3-662-11229-8 (eBook)
DOI 10.1007/978-3-662-11229-8
Sonderabdruck aus
"WERKSTATTSTECHNIK UND MASCHINENBAU", 45. Jg. (1955), Heft 8, Seiten 393-397.
Springer-Verlag, BerlinjGöttingenjHeidelberg • VDI-Verlag G.m.b.H., Düsseldorf
Befestigungsgewinde.
Gegenüberstellung der DIN-Normen mit der amerikanischen Norm ASA B 1.1-19491.
Von Obering. A. Sievritts, Berlin,
Der Beitrag gibt an Hand bildlicher Darstellungen einen In den USA cl das Amerikanische National-Gewinde,
schnellen überblick über die in Deutschland und den USA ge- d) das Unified Screw Thread (UST-Ge
normten Gewindereihen der Befestigungsgewinde. Er erleichtert winde).
damit die Umstellung vom Metrischen Gewinde oder von Metri
DasWhitworth-Gewinde l,md das Amerikanische N ational
schen Feingewinden auf amerikanische Gewinde bei Liefe
Gewinde dürften in England und in den USA mehr und
rungen von Erzeugnissen in das Zoll-Ausland oder die Um
stellung von Zollgewinden auf Metrisches Gewinde bzw. mehr durch das UST-Gewinde ersetzt werden. Es besteht
Metrische Feingewinde bei Fertigung von Erzeugnissen nach seit 1949, wurde zwischen den USA, England und Kanada
ausländischen Fertigungsunterlagen. vereinbart und aus dem Whitworth-Gewinde und dem
Amerikanischen National-Gewinde entwickelt.
Allgemeines.
In Deutschland ist das Whitworth-Gewinde mehr und
Befestigungsgewinde werden bei Teilen angewendet, die mehr durch das Metrische Gewinde ersetzt worden; es
fest und sicher in ruhendem Zustand verbunden werden
wird nur noch in Sonderfällen verwendet.
sollen. Vor allem gibt es sie bei Schrauben und Muttern; sie
kommen aber auch in großem Umfang als sogenannte Kon Normen.
struktionsgewinde in den Geräten oder Geräteteilen vor. Folgende Normen mit den Nennmaßen der Gewinde be
Die Befestigungsgewinde sind technisch und wirtschaftlich stehen:
äußerst bedeutungsvoll, denn es ist heute kaum eine Ma DIN 13 BI. 1, Metrisches Gewinde,
schine denkbar, an der nicht Befestigungsgewinde oft sogar DIN 13 BI. 12, Gewinde mit metrischem Profil, Aus
in erheblicher Anzahl vorhanden sind. Um ihre unbedingte wahlreihen,
und wahllose Austauschbarkeit zu sichern, ohne die eine DIN 244 bis 247, 516 und 521, Metrische Fein gewinde ,
neuzeitliche und wirtschaftliche Fertigung nicht mehr mög DIN 11, Whitworth-Gewinde (diese Norm deckt sich mit
lich ist, sind Normen über Befestigungsgewinde heraus der britischen Norm BS 84, Screw Thread of
gegeben worden, die bereits bei der Planung und Kon Whitworth Form),
struktion eines Gerätes beachtet werden müssen, damit un ASA B 1.1 - 1949, Unified and American ScrewThreads.
nötige Kosten oder eine spätere Umstellung vermieden
wird. Die von den einzelnen Ländern herausgegebenen Nor Gewindeprofile.
men sind leider noch unterschiedlich. Es bleibt aber zu hof 1. Das Profil des Metrischen Gewindes zeigt Bild 1.
fen, daß einmal eine einheitliche internationale Empfeh Der Flankenwinkel ist 60°. Die Größen des Profils sind
lung vorliegen wird. Die größte Schwierigkeit bereitet das t = 0,8660 h; tl = 0,6495 h. Die Abrundung des Bolzens
Nebeneinanderbestehen der beiden Maßsysteme in Zoll im Kerndurchmesser ist r = t/8 = 0,1082 h.
und Millimeter. 2. Das Profil des Whi tworth-Gewindes ist in Bild 2
Im gegenwärtigen Zeitpunkt stehen der Konstrukteur, dargestellt. Es hat einen Flankenwinkel von 55°. Die Grö
der Betriebsmann und auch der Kaufmann bei Ausfuhr ßen sind t = 0,96049 h, tl = 0,64033 h. Die Abrundung im
aufträgen oft vor der Frage, eine Umstellung vom Metri Kerndurchmesser des Bolzengewindes ist r = t/6 oder
schen Gewinde auf das amerikanische Zollgewinde oder = 0,13733 h.
umgekehrt vorzunehmen. Dabei gilt es, sich mit dem ameri 3. Das Profil des Amerikanischen National-Ge
kanischen Gewinde näher vertraut zu machen. Wenn schon windes, das gleich dem des UST-Gewindes ist, zeigt Bild 3.
das Arbeiten mit den DIN-Normen über Gewindereihen Dieses Profil ist ein Komprorniß aus dem Profil des frühe
einige Kenntnisse voraussetzt, so dürfte doch ein eingehen ren USST-Gewindes (Amerikanisches Gewinde) und dem
des Studium notwendig sein, damit man sich in der um des Whitworth-Gewindes jedoch unter weitgehender An
fangreichen amerikanischen Norm über Schraubengewinde gleichung an das USST-Gewinde. Der Flankenwinkel ist
ASA B 1.1 - 1949 zurechtfindet. 60°. wie beim USST-Profil, die Rundung t/6 im Kerndurch
Mit diesem Beitrag soll versucht werden, allen Inter messer des Bolzengewindes entspricht der des Whitworth"
essenten in einer kurzen Zusammenfassung eine Übersicht Profils. Der Außendurchmesser desBolzengewindes darf mit
über die genormten deutschen und amerikanischen Be t/8 wahlweise abgeflacht oder gerundet sein. Der Kern
festigungsgewinde zu geben. Es sind hierbei graphische durchmesser des Muttergewindes ist mit t/4 abgeflacht.
Darstellungen gewählt, da man dadurch einen Überblick ge Die Profilgrößen sind t = 0,8660 h; Rundung des Bolzens
winnt und schnell und leicht unterrichtet ist. Der deutsche imAußendurchm. r =t/8= 0,1082 h; Rundung des Bolzens
l
Normenausschuß beabsichtigt, demnächst eine Übersetzung im Kerndurchm. r = t/6 = 0,1443 h.
2
der ASA B 1.1 - 1949 herauszubringen, in der neben den Das Profil des U ST- Gewindes wird voraussichtlich als I SO
Zahlenwerten für die Zollgewinde auch die umgerechneten Empfehlung für ein Gewindeprofil übernommen werden.
mm-Werte gebracht werden. 4. Ein Unterschied zwischen dem Profil des UST-Ge
Folgende genormte Befestigungsgewinde werden benutzt: windes und dem des Metrischen Gewindes besteht lediglich
In Deutschland a) das Metrische Gewinde und die Metri im Kerndurchmesser, wie dies in Bild 4 veranschaulicht
schen Feingewinde, wird. Beim UST-Gwinde liegt das Größtmaß des Kern
b) das Whitworth-Gewinde. durchmessers des Bolzengewindes bei einer Rundung von
1 Ein weiterer Beitrag wird sich mit einer Gegenüberstellung t/6 um t/6 vom Schnittpunkt S der Flanken entfernt. Das
der Gewindetoleranzen befassen. Kleinstmaß für den Kerndurchmesser des Muttergewindes
~
Bild 1. Profil des Metrischen Gewindes. Bild 2. Profil des Whitworth-Gewindes. Bild 3. Profil des UST (Unined Screw
Thread)-Gewindes.
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394 Befestigungsgewinde . WERKSTATTSTECHNIK
UND MASCHINENBAU
vsr -Pt>ofil jedoch eine gewisse Einschränkung zn erreichen, sind in den
Normen Grundreihen geschaffen und hieraus für allgemeine
Anwendungszwecke Auswahlreihen und Vorzugsgrößen ge
wählt worden.
Den Gewinde-Nenndurchmessern sind verschiedene Stei
gungen zugeordnet, so daß nach Gewinden mit grober Stei
gung (grobe Reihe) und Gewinden mit feiner Steigung (Fein
gewinde) unterschieden wird.
1. Metrisches Gewinde und Metrische Feinge
winde.
Das Bild 5 zeigt die in den DIN-Normen festgelegten
Gewindereihen. Neben dem üblichen Metrischen Gewinde
mit grober Steigung nach DIN 13 BI. 1 bestehen die Metri
schen Feingewinde mit jeweils gleichbleibender Steigung
über den in der Norm festgelegten Durchmesserbereichen.
Dem Bild können die jeweils in den DIN-Normen festgeleg
ten Gewinde entnommen werden. Für Gewindedurchmesser
und Steigungen sind Zollwerte bzw. die Gangzahlen in Zoll
zum annähernden Vergleich hinzugefügt worden. Die in
Bild 4. Gegenüberstellung des UST -Profils und Metrischen
Bild 5 aufgeführten Gewinde dürften alle Wünsche der
Profils im Kerndurchmesser.
Praxis erfüllen. Für allgemeine Zwecke, wenn keine zwingen
hat einen Abstand t/4 vom Schnittpunkt S. Das Metrische den Gründe durch Konstruktion und Funktion gegeben sind,
Gewinde hat im Kerndurchmesser des Bolzengewindes eine wird jedoch mit einer kleineren Auswahlreihe auszukom
kleinere Rundung von t/8. men sein, wodurch die Anzahl an Werkzeugen und Meß
Beide Profile sind in den Grenzfällen nicht austauschbar zeugen auf ein Mindestmaß eingeschränkt wird.
denn es können die in Bild 4 senkrecht schraffierten Über~ Die aus den Gewindereihen nach Bild 5 getroffenen Aus
schneidungen auftreten. Es ist jedoch beabsichtigt, das wahlreihen sind in DIN 13 BI. 12 festgelegt (Bild 6). Diese
Profil des Metrischen Gewindes auf das UST-Profil umzu Norm sollte in erster Linie auch innerhalb eines Fachgebie
tes bei der Auswahl von Gewinden zugrunde gelegt werden.
stellen, wenn eine internationale Empfehlung für das UST
Profil vorliegt. Damit würde auch das Metrische Gewinde Vorgesehen sind vier Auswahlreihen. Das Metrische Ge
die fertigungstechnisch und festigkeitsmäßig günstigere winde von M 0,3 bis M 48 (grobe Reihe), das Metrische Fein
größere Abrundung im Kerndurchmesser des Bolzenge gewinde von M 18 X 2 bis M 300 X 6 (mittlere Reihe), das
windes erhalten, und die Profile für das Metrische Gewinde Metrische Feingewinde von M 36 X 2 bis M 300 X 3 und
und die amerikanischen Gewinde würden gleich sein. das Metrische Feingewinde von M 2 X 0,25 bis M 75 X 1,5
(feine Reihe).
Gewindereihen. Die Zahl der Gewindedurchmesser ist gegenüber den
Aus den verschiedenen Gewinde-Nenndurchmessern und Grundreihen (Bild 5), in denen sämtliche Gewinde fest
-Steigungen läßt sich eine große Anzahl Gewinde bilden. Um gelegt sind, eingeschränkt.
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Bild 5. Genormte Metrische Gewindereihen.
.s. Jg., Heft 8. Befestigungsgewinde . 395
August 1955.
Die Bevorzugung der Durchmesser wird auf dem Norm Die Gewindetoleranzen werden auf eine Einschraub-
blatt DIN 13 BI. 12 durch Fettdruck und Magerdruck ge länge = Gewinde-Nenndurchmesser bezogen1.
kennzeichnet, sie kann dem Bild 6 entnommen werden. Die feine Gewindereihe
Bei der Ausarbeitung von DIN 13 BI. 12 ist zunächst ver UNF = Unified National Fine Thread,
sucht worden, eine Bevorzugung in der Anwendung der NF = American National Fine Thread.
Reihen festzulegen. Dies ist jedoch abgelehnt worden, da Die feine Gewindereihe ist die frühere Regelgewindereihe
die Anwendung je nach Verwendungszweck sehr verschie (Regular Screw Thread Series), die von der Society of
den sein kann. Als allgemeine Richtlinie gilt, daß die grobe Automotive Engineers (SAE) festgelegt war. Sie ist unter
Reihe dort verwendet wird, wo eine grobe Steigung aus ~" ebenfalls um Größen ergänzt worden, die in den Nor
fertigungstechnischen Gründen notwendig ist. Die mittlere men der ASME (American Society of Mechanical Engineers)
Reihe sollte in Verbindung mit der groben Reihe bis M 16 festgelegt waren.
die meist angewendete Reihe für den Maschinenbau und für Diese Gewindereihe wird allgemein im Automobilbau
Schrauben und Muttern sein. Die feinen Reihen werden für und in der Luftfahrt empfohlen und wenn im Maschinenbau
besondere Zwecke verwendet, wenn z. B. kleine Steigungen besondere Bedingungen ein Gewinde feiner Steigungen er
wegen ihrer kleinen Gewindetiefe oder wenn größere Selbst fordern.
Lemmung der Gewindeverbindung erforderlich sind. Die Gewindetoleranzen werden auf eine Einschraub-
2. UST-Gewinde und Amerikanische National länge = Gewinde-Nenndurchmesser bezogen1.
Gewinde. Die extra feine Gewindereihe
Die Norm ASA B 1.1 - 1949 faßt alle in den USA ge UNEF = Unified National Extra Fine Thread,
normten Befestigungsgewinde zusammen. Sie enthält auch NEF = American National Extra Fine Thread.
die in den früheren Fachnormen festgelegten ASME-, SAE-, Die extra feine Reihe entspricht der früheren SAE-Reihe
ferner die U ST -Gewinde. In den Gewindereihen dieser Norm fein und der gegenwärtigen SAE-Reihe extrafein.
sind die Unified Screw Thread (UST-Gewinde) durch Fett Diese Gewindereihe wird vorwiegend in der Luftfahrt
druck hervorgehoben. Die Gewinde werden mit dem Ge verwendet, wenn dünnwandige Teile mit Gewinde zu ver
windedurchmesser oder der Gewindenummer bei kleinen sehen sind und die Gewindetiefe auf ein Minimum gehalten
Durchmessern, ferner mit der Gangzahl je Zoll und der werden muß oder eine größtmögliche Gangzahl innerhalb
Gewindereihe bezeichnet, z. B. ~"- 20 UNe. Hinzu einer gegebenen Gewindelänge gewünscht wird.
kommt noch die Toleranzklasse. Die Gewindetoleranzen werden auf eine Einschraub
Es bestehen folgende Gewindereihen : länge = 9 Gang bezogen 1.
Die grobe Gewindereihe Ferner gibt es folgende Gewindereihen
UNC = Unified National Coarse Thread, 8-Gang-Gewindereihe = 8 N,
NC = American National Coarse Thread. 12-Gang-Gewindereihe = 12 UN 12 N,
Die grobe Gewindereihe ist der früheren US-Norm (United 16-Gang-Gewindereihe = 16 UN 16 N,
States Standard) entnommen. Sie ist unter ~"um einige und Spezial Gewinde = UN, NS.
Größen ergänzt worden, die in den Normen der ASME Die 8-Gang-Gewindereihe (8 N) wird verwendet an
(American Society of Mechanical Engineers) festgdegt waren. Schrauben für Hochdruck-Rohrflansche, an Stiftschrauben
Diese Gewindereihe wird zur allgemeinen Verwendung im für Zylinderköpfe und an ähnlichen Befestigungsmitteln, die
Maschinenbau empfohlen, wenn die Funktion kein Gewinne eine Vorspannung durch elastische Verformungen erfordern,
mit feiner Steigung erfordert 'I
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Bild 6. Gewinde-Auswahlreihen nach DIN 13 BI. 12.
396 Befestigungsgewinde. WERKSTATTSTBCHNIK
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Bild 7. Gewindereihen nach der amerikanischen Norm ASA Bl.I-1949.
so daß die Verbindung nicht nachgibt, wenn Dampfdruck Die Gewindetoleranzen werden auf eine Einschraub
oder ein anderer Druck auftritt. Um eine angemessene Vor länge = 9-Gang bezogen1•
spannung zu erzielen, wäre es unzweckmäßig, die Steigung Die vorgenannten Gewinde sind in Bild 7 dargestellt.
mit dem Gewindedurchmesser anwachsen zu lassen, da Diesem Bild kann entnommen werden, welche Gewinde
das notwendige Drehmoment für das Zusammenschrauben durchmesser festgelegt sind und welche Gewinde zum
zu groß werden würde. Für vorgenannte Verwendungs UST-Gewinde gehören. Die UST-Gewinde sind gegenüber
zwecke ist die 8-Gang-Reihe an Stelle der groben Gewinde den Amerikanischen National Gewinden bevorzugt anzu
reihe allgemein in Gebrauch gekommen. wenden. Zum Vergleich sind die mm-Maße angegeben.
Die Gewindetoleranzen werden auf eine Einschraub
Die Spezialgewinde (UN oder NS) umfassen alle nicht
länge = Gewinde-Nenndurchmesser bezogen1• genormten Gewinde oder Sondervereinigungen von Durch
Die 12-Gang-Gewindereihe (12 UN, 12 N) wird von messer, Steigung und Einschraublänge.
Y2" bis einschl. 1 %" im Ke selbau gebraucht. Hier wird
Die Sondergewinde sind in Bild 8 zusammengefaßt.
verlangt, daß abgenutzte Gewindelöcher für Stiftschrau
ben mit dem Gewindebohrer auf den nächst größeren Ge
VerlPeich der DIN- und ASA-Gewindereihen.
windedurchmesser nachgeschnitten werden können, wobei
die Vergrößerung des Gewindedurchmessers meist I/li" Wenn auch keine vollständige übereinstimmung zwi
beträgt. schen den DIN- und ASA-Gewindereihen besteht, so kann
Die 12-Gang-Gewindereihe wird auch in größerem Maße doch behauptet werden, daß eine gewisse Ähnlichkeit im
im Maschinenbau für flache Muttern auf Wellen und Buch Verlauf der Reihen gegeben ist. Zum besseren Vergleich sind
sen verwendet. die Bilder Ö bis 8 im gleichen Maßstab gezeichnet. Die Reihe
Im Hinblick auf eine gute Gestaltung und Fertigungs des Metrischen Gewindes nach DIN 13 Bl. 1 (s. Bild öl, die
vereinfachung ist es wünschenswert, die Durchmesser der gleich der groben Reihe nach Bild 6 ist, entspricht etwa der
Wellenabsätze in Stufen von mindestens 1/." zu begrenzen. groben Gewindereihe nach der ASA-Norm (Bild 7). Die 8-,
Die 12-Gang-Steigung ist die allgemein angewendete größte 12-und 16-Gang-Gewindereihen kommen den DIN-Reihen
Steigung, bei der sich ein Gewindering für ein Gewinde des mit 3, 2 und 1,ö mm Steigung gleich.
nächstgrößeren Wellenabsatzes über einen Wellenschaft Die feine Reihe in Bild 6 kann bis Steigung 2 mm als
führen läßt, dessen Durchmesser um 1/." kleiner ist als der Zusammenfassung der feinen und extrafeinen Gewinde
Wellendurchmesser mit dem Gewinde. reihe nach Bild 7 angesehen werden.
Diese Gewindereihe bildet eine Fortsetzung der feinen Es muß jedoch darauf hingewiesen werden, daß nur eine
Gewindereihen (UNF) für Durchmesser über 1 Y2". Ähnlichkeit im Verlauf der Kurven besteht, daß aber
Die Gewindetoleranzen werden auf eine Einschraub abgesehen von den Unterschieden im Gewindeprofil (s. Ge
länge = 9-Gang bezogen1• windeprofile, Abschnitt 4) die Gewinde wegen der durch
Die 16-Gang-Gewindereihe (16 UN, 16 N) ist eine die beiden Maßsysteme (Zoll und Millimeter) gegebenen
Gewindereihe mit gleicher Steigung für solche Verwendungs Unterschiede für Durchmesser und Steigungen nicht aus
zwecke, die ein Gewinde mit sehr feiner Steigung verlangen, tauschbar sind. Wird also Austauschbarkeit der Gewinde
z. B. als Gewindestellringe. Diese Reihe bildet eine Fort verbindung gewünscht, so ist das jeweils geforderte Ge
setzung der extrafeinen Gewindereihe (UNEF) für Durch windesystem (also das Metrische oder das amerikanische
messer über 2". Gewinde) zu wählen.
45. Jg., Heft 8. Befestigungsgewinde. 397
August 1955.
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Bild 8. Sondergewinde nach der amerikanischen Norm ASA B 1.1-1949.
Für die \\Tahl des zu ersetzenden nicht austauschbaren Die Bilder 5 bis 8 erleichtern das Auffinden des entspre
Gewindes sind folgende Fälle maßgeblich: chenden Gewindes im anderen Maßsystem. Das gegebene
a) Umstellung vom Metrischen Gewinde oder Metrischen Gewinde, z. B. %" - 12 N wird von Bild 7 mit Hilfe eines
Feingewinden auf ein Zollgewinde, Zirkels in das Bild 5 oder 6 übertragen und das nächst
b) Umstellung vom Zollgewinde auf ein Metrisches Ge gelegene Metrische Gewinde bzw. Metrische Feingewinde
winde oder Metrisches Feingewinde. gewählt. Für das gewählte Beispiel käme nach Bild [)
Der Fall a ist z. B. gegeben, wenn in einer bestehenden M 19 X 2 oder M 20 X 2 nach DIN 247 in Betracht. Da
Konstruktion Metrische Gewinde oder Metrische Fein M 19 X 2 nicht als Vorzugsgewinde nach der Auswahl
gewinde vorgesehen sind, für die bei Lieferung in das Zoll Bild 6 gilt, wird M 20 X 2 gewählt.
Ausland die entsprechenden Zollgewinde festzulegen sind.
Bei der Wahl eines Zollgewindes für ein gegebenes Metri
Der Fall b tritt ein, wenn z. B. nach einer ausländischen
sches Gewinde oder Metrisches Feingewinde ist möglichst
Zeichnung, in der Zollgewinde angegeben sind, mit im Werk
ein Unified-Gewinde festzulegen. Für das Beispiel
vorhandenen Fertigungsmitteln Metrische Gewinde oder
M 12 X 1 in Bild 7 oder 8 könnten V2" - 20 UNF oder
Metrische Feingewinde gefertigt werden sollen.
%" - 28 UNEF bzw. %" - 24 NS gewählt werden.
Für beide Fälle gilt es, das jeweils geeignete Gewinde des
anderen Maßsystems zu finden. Meist wird es bei der Liefe Es wird darauf hingewiesen, daß die Bilder 7 und 8
rung von Erzeugnissen in das Zoll-Ausland mit der Umstel lediglich die Durchmesser und Steigungen der Gewinde ent
lung vom Metrischen Gewinde oder Metrischen Feingewinde halten. Bei der endgültigen Festlegung des gefundenen Ge
auf das Zollgewinde nur notwendig sein, die Anschluß windes muß noch die Toleranz angegeben werden. Die je
gewinde im vorgeschriebenen Zollmaßsystem auszuführen weils für ein Gewinde genormte Toleranz für Bolzen-oder
und die Gewinde innerhalb der Geräte mit dem Metrischen Muttergewinde kann der Norm ASA B 1.1 - 1949 ent
Gewinde oder Metrischen Feingewinde zu belassen. nommen werden.