Gewindegeometrie von Kabelverschraubungen: Was vor dem Lehren zu messen ist

Die Gewindegeometrie eines Kabeleintritts beginnt mit drei Durchmessern und drei unterschiedlichen Betrachtungsweisen des Gewindes. Groß-, Flanken- und Kerndurchmesser beschreiben seine radiale Form. Gewindesteigung und Vorschub beschreiben den axialen Abstand und den Weg. Profilwinkel, Schraubenlinienwinkel und Verjüngungswinkel beschreiben unterschiedliche Zusammenhänge. Wer sie trotz scheinbar passender Einheiten gleichsetzt, erhält ein falsches Ergebnis.

Mein Ausgangspunkt ist die Zeichnung: Ich kennzeichne diese Größen und berechne nur die Geometrie, die darin tatsächlich festgelegt ist. Mit dem folgenden Verfahren können Sie einen Kabeleintritt interpretieren oder eine Messung mit einem Lieferanten besprechen. Die berechneten Grundmaße legen keine Fertigungsgrenzen fest, bestimmen keine Bohrergröße und geben keine passende Baugruppe frei.

Die drei Durchmesser vor der Messung zuordnen

Bei einem Außengewinde verläuft der Großdurchmesser durch die Gewindespitzen und der Kerndurchmesser durch die Gewindegründe. Bei einem Innengewinde verläuft der größere Großdurchmesser durch die Gewindegründe; der kleinere Kerndurchmesser geht durch die nach innen gerichteten Gewindespitzen. Diese Umkehrung ist wichtig, wenn jemand einen „Innendurchmesser“ meldet, ohne das Merkmal zu benennen.

Der Flankendurchmesser gehört zu einer gedachten Bezugsfläche zwischen ihnen. Bei einem ideal symmetrischen Gewinde sind die Gewindedicke und der dazwischenliegende Freiraum an dieser Fläche gleich. Die Gewindeterminologie des National Bureau of Standards, Seiten 13–14, unterscheidet diese Durchmesser, Gewindesteigung, Vorschub und Winkel. Dessen geometrische Definitionen gelten hier; die historischen Fertigungsgrenzwerte dagegen nicht.

Ein gemessener Gewindespitzendurchmesser des Außengewindes ist ein nützlicher Nachweis, verrät aber nicht den Flankendurchmesser. Ebenso kann eine Messung an der sichtbaren Öffnung eines Innengewindes eine Fase statt einer vollständigen Gewindespitze erfassen. Bestimmen Sie vor dem Vergleich eines Werts mit der Zeichnung die Messebene und die gemessene Fläche.

Halten Sie vier Angaben auseinander: Das Grundmaß ist der theoretische Bezug; die spezifizierten Grenzmaße legen die zulässige Abweichung fest; die Messung beschreibt ein bestimmtes Bauteil einschließlich ihrer Unsicherheit; und eine gewindelose Gehäuseöffnung ist ein eigenes Montagemerkmal. Der Leitfaden zur Dimensionierung der Einführungsöffnung behandelt diese letzte Aufgabe.

Metrisches Grundprofil berechnen

Für das metrische ISO-Grundprofil mit 60° seien der Nenngroßdurchmesser $d=D$ und die axiale Gewindesteigung $P$ in Millimetern angegeben. Das scharfe Grunddreieck hat die Höhe $H$. Durch seine Abflachungen entstehen die Grund-Flankendurchmesser $d_2$ und $D_2$ sowie der Grund-Kerndurchmesser des Innengewindes $D_1$:

Das metrische Profil in den Konstruktionsunterlagen des Union College, Folie 9, zeigt das 60°-Dreieck und seine radialen Unterteilungen. Durch Verdopplung der jeweiligen radialen Abstände ergeben sich die oben gezeigten Durchmesserabnahmen. Für Fertigungswerte sind die maßgebliche Zeichnung und die kontrollierte Norm erforderlich.

Für unser Rechenbeispiel ergeben ein Nenndurchmesser von 20 mm und eine Gewindesteigung von 1.5 mm folgende Werte:

Die zusätzlichen Stellen ermöglichen es, die Rechnung nachzuvollziehen; sie geben weder eine Messfähigkeit noch eine Prüftoleranz an. Insbesondere gilt: 18.376202 mm ist nicht der gefertigte Kerndurchmesser des Außengewindes. Die Auslegung des Außengewindegrunds, Radius, Toleranz, Beschichtung und geltende Grenzmaße erfordern jeweils eine eigene Spezifikation.

WerkzeugGewinde und EinführungsgeometrieMetrische GewindegrunddurchmesserGeben Sie den spezifizierten metrischen Nenngroßdurchmesser und die Gewindesteigung für 60° ein. Lesen Sie D1 als Grund-Kerndurchmesser des Innengewindes; berücksichtigen Sie die tatsächlichen Toleranzen, den Kerndurchmesser des Außengewindes und die Lehrenanforderungen separat.H = √3P/2; d₂ = D₂ = d − 3H/4; D₁ = d − 5H/4Nomineller Grund-AußendurchmesserAxiale GewindesteigungRechner öffnen ->

Aus demselben Grund ist der berechnete Kerndurchmesser des Innengewindes keine Bohranweisung. Für den Fertigungsprozess sind die zulässigen Fertigmaße, das Material, das Werkzeug und das Verfahren erforderlich. Die Grundgeometrie liefert einen Bezug, aber nicht den vollständigen Prozess.

Profilwinkel, Schraubenlinienwinkel und Verjüngungswinkel unterscheiden

Der eingeschlossene Profilwinkel wird im Axialschnitt betrachtet. Beim oben gezeigten metrischen Grundprofil beträgt er 60°; jede symmetrische Flanke liegt in einem Winkel von 30° zu einer Linie senkrecht zur Gewindeachse. Der Schraubenlinienwinkel beschreibt, wie sich ein Gewindegang um einen Bezugszylinder windet. Der Verjüngungswinkel beschreibt, wie sich der Bezugsdurchmesser entlang der Achse verändert.

Jeder angegebene Winkel benötigt eine Bezugslinie. Ein zur Achse gemessener Winkel ist der Komplementärwinkel zu einem Winkel, der gegenüber einer senkrechten Ebene gemessen wird. Ein nicht näher erläuterter „Gewindewinkel“ kann daher einen großen scheinbaren Widerspruch verursachen.

Die Gewindesteigung ist der axiale Abstand zwischen benachbarten entsprechenden Profilen. Der Vorschub $L$ ist der Weg eines Gewindegangs in einer vollständigen Umdrehung. Bei $n$ Gängen gilt:

Hier ist $D_m$ der angegebene mittlere Durchmesser oder Flankendurchmesser in derselben Einheit wie $L$, und $\lambda$ der Winkel gegenüber der Ebene senkrecht zur Achse. Abgerollt ergibt der Bezugszylinder ein rechtwinkliges Dreieck: Der Umfang ist die horizontale Länge und der Vorschub der Anstieg. Diese geometrische Konstruktion bildet die Grundlage der Gleichung.

Beim Grund-Flankendurchmesser des Beispiels ergeben ein eingängiges Gewinde einen Vorschub von 1.5 mm und einen Winkel von etwa 1.438°. Ein angenommenes zweigängiges Gewinde mit derselben Steigung und demselben Bezugsdurchmesser hätte einen Vorschub von 3.0 mm und etwa 2.873°. Das zweite Ergebnis dient dem Vergleich und behauptet nicht, dass ein übliches M20-Kabeleintrittsteil zwei Gänge hat. Bestimmen Sie die Gangzahl anhand der tatsächlichen Zeichnung.

Verjüngung, Gewindegründe und unvollständige Gewindebereiche bestimmen

Bei einer angegebenen Durchmesseränderung $\Delta D$ über die axiale Strecke $\ell$ beträgt die Durchmesserverjüngung $\Delta D/\ell$. Der entsprechende Kegel-Halbwinkel ist $\tan^{-1}(\Delta D/(2\ell))$. Der Faktor zwei tritt auf, weil der Kegelwinkel der Radiusänderung folgt und nicht der Durchmesseränderung.

Als geometrisches Beispiel ergibt eine Durchmesseränderung von 0.50 mm über 8.0 mm eine Durchmesserverjüngung von 1:16 und einen Halbwinkel von etwa 1.790°. Damit ist die Gewindefamilie noch nicht bestimmt. Profil, Steigung, Bezugsebene, Grenzmaße und Lehrenprüfung unterscheiden weiterhin die tatsächliche Schnittstelle.

Ein Gewindegrund ist das Tal zwischen benachbarten Gewindeflanken. Der Gewindeauslauf ist der Übergang, an dem die vollständige Gewindeform endet. Ein Freistich ist ein gezielt ausgesparter Bereich, der häufig Freiraum für ein Werkzeug oder das Gegenstück schafft. Kennzeichnen Sie das letzte vollständige Profil und den Absatz getrennt: Der Abstand bis zum Bauteilende kann größer sein als die nutzbare Länge des vollständig ausgeformten Gewindes.

Wenn ein Kabeleintritt stoppt, bevor der Absatz anliegt, ist diese Unterscheidung praktisch relevant. Vergleichen Sie Gewindeauslauf des Außengewindes, Tiefe des Innengewindes, Fase und Absatzfreiraum, bevor Sie auf einen falschen Durchmesser schließen. Der Leitfaden zur M20-Gewindesteigung behandelt das andere Fehlerbild, das durch unterschiedliche Steigungen entsteht.

Die Messung passend zur Fragestellung wählen

Das Merkmal und die Annahmeregel bestimmen das Messmittel; verschiedene „Gewindeprüfungen“ beantworten unterschiedliche Fragen.

ISO 1502:1996 behandelt Gewindelehren und die Lehrenprüfung für metrische ISO-Gewinde allgemeiner Anwendung. ISO 965-1:2026 behandelt deren Toleranzsystem. Das sind andere Aufgaben als die Berechnung eines Grundprofils. NISTs Fachartikel zur Flankendurchmessermessung weist außerdem auf die Komplexität und Unsicherheit der Gewindemessung mit einem Koordinatenmessgerät (KMG) hin.

Für ein reproduzierbares Ergebnis müssen die Zeichnungsrevision, die Identität der Lehre und ihr Kalibrierstatus, der Bauteilzustand (fertiggestellt oder noch nicht fertiggestellt), die Reinigung, relevante Temperaturbedingungen und das angewandte Annahmeverfahren dokumentiert werden. Übertragen Sie keine allgemeingültige Anzahl zulässiger NO-GO-Umdrehungen auf eine Gewindefamilie, für die eine andere Regel gilt.

Fazit: Geometrie stets ihrem Bezug zuordnen

Die Bestimmung der Groß-, Flanken- und Kernflächen bietet einen Ausgangspunkt für die Interpretation eines Kabeleintrittsgewindes. Axiale Gewindesteigung und Vorschub bleiben dabei von Profil-, Schraubenlinien- und Verjüngungswinkeln getrennt. Das metrische Beispiel zeigt, wie Nenndurchmesser und Gewindesteigung grundlegende Bezugswerte ergeben, darunter einen Kerndurchmesser des Innengewindes, der korrekt bezeichnet werden muss.

Bevor Sie diese Werte zur Beurteilung eines Bauteils verwenden, prüfen Sie erneut die Grenzmaße und das Messverfahren in der Zeichnung. Kontrollieren Sie neben dem Durchmesser auch den tatsächlichen Gewindegrund, die vollständige Gewindelänge, den Gewindeauslauf und den Absatz. So ist die Berechnung für die Abstimmung nützlich, während Passung, Abdichtung und Annahme der Baugruppe weiterhin anhand der dafür spezifizierten Nachweise bewertet werden.

Häufige Fragen

Ist der Flankendurchmesser der Mittelwert aus Groß- und Kerndurchmesser?

Im Allgemeinen nicht. Er wird durch die Bezugsgeometrie des Gewindes definiert und nicht als Mittelwert aus zwei beliebigen gemessenen Durchmessern berechnet. Abflachung der Gewindespitzen, Form des Gewindegrunds und Toleranzen sind relevant. Für die Berechnung des Schraubenlinienwinkels verwende ich den spezifizierten Flankendurchmesser oder einen sachlich begründeten Bezugsdurchmesser und halte genau fest, welcher Wert eingegeben wurde.

Gibt der metrische Rechner den Kerndurchmesser des Außengewindes aus?

Nein. Als Kleindurchmesser gibt er den Grund-Kerndurchmesser des Innengewindes D1 aus. Ein gefertigter Gewindegrund des Außengewindes hat ein eigenes Profil und eigene Maßgrenzen. Ich halte diese Größen getrennt, wenn ich ein Rechenergebnis mit einer Zeichnung oder Messung vergleiche, auch wenn ein älteres Referenzdiagramm dieselben Grundprofil-Bezeichnungen verwendet.

Warum können Gewinde mit gleicher Steigung unterschiedliche Schraubenlinienwinkel haben?

Bei einem mehrgängigen Gewinde entspricht der Vorschub pro Umdrehung der Gewindesteigung multipliziert mit der Gangzahl. Der Bezugsdurchmesser verändert außerdem den Umfang dieser Umdrehung. Daher beeinflussen sowohl Vorschub als auch Durchmesser den Winkel. Zum Ergebnis müssen die Gangzahl und die Bezugsfläche angegeben werden.

Kann eine passende Gewindesteigungslehre einen Gewindelehrdorn oder Lehrring ersetzen?

Nein. Eine Gewindesteigungslehre hilft dabei, den Abstand zu bestimmen. Der passende Gewindelehrdorn oder Lehrring bewertet für ein festgelegtes Gewinde eine andere Annahmebedingung. Wenn Konformität gefordert ist, verwende ich die richtige Lehre und das vorgeschriebene Verfahren und berücksichtige dabei den festgelegten Bauteilzustand sowie den aktuellen Kalibriernachweis.

Quellen und technische Referenzen

• Union College — MER419 Maschinenauslegung, Befestigungselemente für Verbindungen, metrisches Profil, Folie 9, abgerufen am 2026-10-22.

• National Bureau of Standards — Bericht der National Screw Thread Commission, Terminologieseiten 13–14, abgerufen am 2026-10-22.

• ISO 1502:1996 — Metrische ISO-Gewinde allgemeiner Anwendung: Gewindelehren und Lehrenprüfung; abgerufen am 22.10.2026.

• ISO 965-1:2026 — Metrische ISO-Regelgewinde: Toleranzgrundsätze, abgerufen am 2026-10-22.

• NIST — Messung des Flankendurchmessers von Gewindelehren mit einer Koordinatenmessmaschine (CMM), abgerufen am 2026-10-22.

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