Das metrische ISO-Gewinde
Schrauben und Muttern des Maschinenbaus folgen in Europa fast durchweg dem metrischen ISO-Gewinde. Seine Geometrie ist international vereinheitlicht, sodass Teile verschiedener Hersteller zusammenpassen. Zwei Größen genügen zur Beschreibung: der Nenndurchmesser des Bolzens und die Steigung, also der Weg, den die Schraube bei einer vollen Umdrehung zurücklegt. Aus beiden entsteht das vertraute Kurzzeichen.
Nenndurchmesser und Steigung
Der Nenndurchmesser bezeichnet den Außendurchmesser des Bolzens, gemessen über die Gewindespitzen. Bei einer Schraube M8 liegt dieser Wert nahe bei acht Millimetern; das tatsächliche Maß bleibt fertigungsbedingt geringfügig darunter, damit sich Bolzen und Mutter fügen lassen. Der Kerndurchmesser, also das Maß im Grund der Gewinderille, fällt deutlich kleiner aus und bestimmt den tragenden Querschnitt. Für die Belastbarkeit einer Verbindung ist daher nicht der Nenndurchmesser maßgeblich, sondern der geschwächte Kern.
Die Steigung ist der Abstand zweier benachbarter Gewindegänge in Millimetern und zugleich der axiale Vorschub je Umdrehung. Sie wächst mit dem Durchmesser: Im Regelgewinde gehört zu M6 eine Steigung von einem Millimeter, zu M8 eine von 1,25 Millimetern, zu M10 eine von 1,5 Millimetern und zu M12 eine von 1,75 Millimetern. Diese Zuordnung ist genormt, sodass jedem Nenndurchmesser genau eine Regelsteigung zugeordnet bleibt und die Angabe im Alltag oft entfallen kann.
Flankenwinkel und Profilform
Das Grundprofil ist ein gleichseitiges Dreieck mit einem Flankenwinkel von 60 Grad, dessen Spitze abgeflacht und dessen Grund gerundet ausgeführt wird. Die Abflachung schützt die empfindliche Kante und schafft Raum für Oberflächenbeschichtungen, die Rundung im Gewindegrund mindert die Kerbwirkung und erhöht damit die Dauerfestigkeit unter wechselnder Last. Da alle metrischen Gewinde dieses Profil teilen, unterscheiden sich Regel- und Feingewinde allein in der Steigung, nicht in der Form des einzelnen Zahns.
Regelgewinde und Feingewinde im Vergleich
Das Regelgewinde ist die Voreinstellung des Systems und deckt den größten Teil aller Verschraubungen ab. Seine vergleichsweise große Steigung bedeutet tiefe, kräftige Gewindegänge, die Verschmutzung, leichte Beschädigung und häufiges Lösen gut vertragen. Zudem lässt sich eine Schraube mit wenigen Umdrehungen einbringen, was die Montage beschleunigt. Werkzeuge, Gewindebohrer und Normteile sind in dieser Ausführung überall verfügbar.
Das Feingewinde verwendet bei gleichem Nenndurchmesser eine kleinere Steigung. Daraus folgen ein größerer Kernquerschnitt und ein flacherer Steigungswinkel, der die Selbsthemmung verbessert und ein selbsttätiges Lösen unter Erschütterung erschwert. Weil die Gewindetiefe geringer ausfällt, eignet sich das Feingewinde für dünnwandige Bauteile, Rohrverschraubungen und Hohlwellen. Auch für feinfühliges Verstellen an Messmitteln und Stellringen wird es genutzt, da eine Umdrehung nur einen kleinen Weg erzeugt.
Nachteile erkauft man sich mit der Empfindlichkeit: Feine Gewindegänge verkanten leichter, reagieren stärker auf Schmutz und Beschädigung und neigen bei unsauberer Handhabung eher zum Fressen. Die Montage dauert länger, und die Auswahl an fertigen Normteilen ist schmaler als beim Regelgewinde.
Die Bezeichnung nach Norm lesen
Die Kurzbezeichnung beginnt mit dem Buchstaben M, gefolgt vom Nenndurchmesser in Millimetern. Beim Regelgewinde bleibt die Steigung ungenannt, weil sie eindeutig festliegt: M8 meint acht Millimeter Nenndurchmesser mit der zugehörigen Regelsteigung. Weicht die Steigung davon ab, wird sie mit einem Mal-Zeichen angehängt, etwa M8x1. Zu einem Durchmesser können mehrere genormte Feinsteigungen bestehen, weshalb die Angabe dort nie entfallen darf.
Für die Fertigung treten weitere Angaben hinzu. Die Toleranzklasse beschreibt das zulässige Maßspiel und wird für Innengewinde mit Großbuchstaben, für Außengewinde mit Kleinbuchstaben geschrieben. Ein Linksgewinde erhält den Zusatz LH. Alle Maße stehen in Millimetern; zöllige Systeme wie das Whitworth- oder das Unified-Gewinde sehen ähnlich aus, besitzen jedoch abweichende Profile beziehungsweise Steigungsangaben und lassen sich mit metrischen Teilen nicht paaren.