ACME-Gewinde: Abmessungen, Tabellen und Formeln

Acme ist ein trapezförmiges Gewindeprofil mit einem V-Winkel von 29°, definiert in ASTM B1.5. Es ist das am häufigsten verwendete Gewinde für lineare Querbewegungen (z. B. Spindeln und Gewindespindeln), da es großen Belastungen standhält und einfach herzustellen ist. Man findet sie in industriellen Geräten wie CNC-Maschinen und Förderanlagen, aber auch in alltäglichen Geräten wie einem Wagenheber, den wir benutzen, um einen platten Reifen zu ersetzen.

Acme-Gewinde wurden erstmals in den späten 1800er Jahren von dem amerikanischen Industriellen und Erfinder William Sellers entwickelt. Sellers wollte eine Gewindespindel entwickeln, die stabiler und einfacher zu fertigen war als das damals übliche Vierkantgewinde. Die daraus resultierende trapezförmige Gewindeform wurde als Acme-Gewinde bekannt und gewann schnell an Popularität bei der Konstruktion von Gewindespindeln und Trapezgewindetriebe.

ACME – Inhaltsverzeichnis

Mit unserem Acme-Gewinde-Rechner können Sie ganz einfach alle Maße und Toleranzen ermitteln. Acme-Gewinde-Rechner

Bezeichnung

Grundlegende Bezeichnungssyntax:

• Nenndurchmesser in Zoll Bruchteil
• Steigung in TPI
• Serie: G – Allgemein / C – Zusammengefasst
• Ausführung: 2, 3, oder 4. Gibt die Genauigkeit an.

Durchmesser:

• Der Durchmesser kann zwischen 1/4″ und 5″ liegen.
• Es ist auch erlaubt, die Durchmesser mit einem Dezimalwert zu bezeichnen. Zum Beispiel 0,250 (1/4″), 0,4375 (7/16″), usw.

Steigung:

• Standardmäßig wird die Steigung in TPI angegeben. Zum Beispiel bedeutet 1/4-20 ein Gewinde mit einer Steigung von 20 TPI (1/20=0,05″).
• Bei mehrgängigen Gewinden (siehe unten) wird die Steigung durch den Abstand angegeben. Zum Beispiel bedeutet 1/4-0,05P ein Gewinde mit einer Steigung von 0,05″ (entspricht 20 TPI).

Ausführung:

• G – Allgemeine Verwendung.
• C – Zusammengefasst Diese Klasse definiert einen engeres Spiel am Hauptdurchmesser sowohl der inneren als auch der äußeren Schrauben, der ein Verkeilen an den Flanken verhindert.

Ausführung:

• Die Ausführung wird durch eine Zahl zwischen 2 und 4 definiert.
  • 2- Geringere Präzision.
  • 4 – Höhere Präzision.

Die interne und externe Bezeichnung ist genau dieselbe. Aus der Beschreibung allein kann man nicht erkennen, ob es sich um ein Außen- oder Innengewinde handelt.

Zusätzliche Parameter:

• Richtung: Standardmäßig ist das Gewinde rechtsgängig. Für ein Linksgewinde fügen Sie das Suffix -LH hinzu.
• Anzahl der Gänge: Standardmäßig haben alle Gewinde einen einzigen Gang. Der Anstieg ist also gleich der Steigung. Bei einem mehrgängigen Gewinde wird die Steigung ebenfalls mit dem Buchstaben L angegeben. 1/4- 0,0625P – 0,1875L-ACME bedeutet beispielsweise ein 0,25″ ACME-Gewinde mit 3 Gänge. (0.1875/0.0625=3)

Bezeichnungsbeispiele für Acme-Gewinde

ACME-Gewinde – Grundlegende Abmessungen

Die Grundmaße sind Nennmaße des ACME-Profils ohne Zugaben und Toleranzen (Die Ausführung und Klasse definieren das – siehe unten). Sie basieren auf der Norm ASTM B1.5. Die Grundmaße können für die Konstruktion verwendet werden. Für die Fertigung und Bearbeitung benötigen Sie jedoch den zulässigen Bereich für jedes Maß. Diese Daten finden Sie in der ASTM-Norm oder im Abschnitt Grenzwerte und Abmessungen weiter unten. Alle Grundmaße werden aus einfachen Formeln abgeleitet, die auf dem Nenndurchmesser und der Steigung des Gewindes basieren.

Symbole

Liste der in Tabellen und Formeln von ACME Threads verwendeten Symbole

Das folgende Video bietet eine kurze Erklärung der Begriffe für das Gewinde

Formeln

Außengewinde

\( \begin{array}{l} \large d= \text{Diameter from designation} \\ \large n = \text{TPI from designation} \\ \large P = \frac{n}{TPI} \\ \large h = \frac{P}{2} \\ \large d _2= d\,-\,h \\ \large d_1 = d\,-\,P \\ \large F = 0.3707 \times P \\ \large 2\times\alpha = 29^{\circ} \\ \large \lambda = \tan^{-1} \left ( \frac{P \times S}{\pi \times d_2} \right ) \end{array} \)

Innengewinde

\( \begin{array}{l} \large D= \text{Diameter from designation} \\ \large n = \text{TPI from designation} \\ \large P = \frac{n}{TPI} \\ \large h = \frac{P}{2} \\ \large D _2= D\,-\,h \\ \large D_1 = D\,-\,P \\ \large F = 0.3707 \times P \\ \large 2\times\alpha = 29^{\circ} \\ \large \lambda = \tan^{-1} \left ( \frac{P \times S}{\pi \times D_2} \right ) \end{array} \)

Tabelle der Abmessungen

Klicken Sie auf den Link „Gewinde“, um die vollständigen Gewindedaten für alle Klassen in zölligen und metrischen Gewinde zu erhalten.
* Klicken um zusätzliche Spalten anzuzeigen.

(*) Alle Abmessungen sind in Zoll angegeben.

ACME-Gewinde – Grenzen der Abmessungen

Um ein Gewinde herzustellen oder zu messen, muss man die zulässigen Höchst- und Mindestwerte der Grundmaße kennen. Diese Werte werden je nach Gewindeserie und Klasse berechnet(siehe unten).

Definition der Begriffe:

• Zulage (Abweichung): Der minimal zulässige Abstand zwischen dem Grund- und dem Ist-Profil.
• Toleranz: Die Breite des Toleranzfeldes eines Durchmessers auf dem eigentlichen Gewindeprofil. (Teilung, Haupt- und Nebendurchmesser)

• Eine geringe Zugabe bedeutet, dass die Montage eines Außen- und Innengewindes schwieriger ist, aber nach der Montage ist die Bewegungsfreiheit geringer.
• Eine große Toleranz bedeutet, dass die Montage eines Außen- und Innengewindes einfacher ist, aber nach der Montage mehr Bewegungsfreiheit besteht.
• Die Aufmaßgröße hat keinen Einfluss auf die Schwierigkeit der Herstellung oder den Preis eines Gewindes.
• Eine breite Toleranz ist einfacher und billiger herzustellen, führt aber zu einer größeres Spiel zwischen den Gewinden.
• Eine enge Toleranz ist schwieriger herzustellen und teurer, führt aber zu einer geringeren Spiel zwischen den Gewinden.

Ausführungen & Klassen

ACME-Gewinde sind in 3 Serien unterteilt:

• G (General Purpose) – The most commonly used Acme threads.
  • Unter Belastung kann es zu Verkeilungen kommen; daher wird sie für Anwendungen empfohlen, bei denen die Schraube und die Mutter einzeln abgestützt werden.
  • Es gibt 3 Präzisionsklassen: 2G, 3G und 4G.
• C (Centralized) – Tighter clearance between the internal and external threads. That prevents wedging on the flanks.
  • Besser geeignet für Anwendungen mit höherer Belastung.
  • Sie hat genau die gleichen Grundmaße wie die C-Serie. Der Unterschied liegt nur in den Toleranzen.
  • Es gibt 3 Präzisionsklassen: 2C, 3C und 4C.
• Stub – Compact threads with a 43% shorter stub height than standard Acme.
  • Kurzes und abgestumpftes Gewindeprofil, geeignet für Anwendungen mit begrenztem Platzangebot.
  • Im Gegensatz zu den Serien G und C verfügt sie nur über eine einzige Präzisionsklasse.
  • Sie sind in einem separaten ASTM-Dokument mit der Nummer B1.8 definiert.

Die Serien G und C haben 3 Präzisionsklassen:

• 2G/2C – Am wenigsten genau und am häufigsten verwendet.
• 3G/3C – Mittlere Genauigkeit.
• 4G/4C – Höchste Genauigkeit, empfohlen zur Reduzierung des Umkehrspiels.

Grenzwerte Berechnungen

Die ASTM B1.5 definiert, wie die Toleranzen der folgenden Parameter zu berechnen sind:

• Großer Durchmesser (d / D)
• Kleiner Durchmesser (_d1 /_D1)
• Flankendurchmesser (_d2 /_D2)
• Teilung & Steigung (P / L)
• Winkel zwischen den Flanken (α)

Die nachstehenden Formeln gelten nicht für die folgenden Fälle:

• Zentralisiert die Acme-Serie.
• Einschraublänge, die größer als das Doppelte des Nenndurchmesser ist.
• Gewinde mit mehreren Gängen.
• TPI-Werte, die nicht einer der Werte 2-6, 8, 10, 12, 14 oder 16 sind.
• Nenndurchmesser, die nicht zu 1/4, 5/16, 3/8, 7/16, 1/2, 3/4, 7/8, 1, 1-1/8, 1-1/4, 1-3/8, 1-1/2, 1-3/4, 2, 2-1/2, 2-3/4, 3, 3-1/2, 4, 4-1/2 oder 5 Zoll gehören.

Lesen Sie in diesen Fällen das Kleingedruckte in der ASTM B1.5 oder verwenden Sie unserenAcme Thread Calculator , der alle Fälle abdeckt!

Bevor Sie die Grenzwerte berechnen können, müssen Sie die folgenden Daten ermitteln:

• Zulage für Haupt- und Nebendurchmesser (el): Entspricht 0,002 für Teilungen von 10 TPI oder gröber. Für feinere Abstufungen verwenden Sie 0,001.
• Zulässigkeit von Teilungsdurchmessern (es): Sollte aus ASM B1.5 (Tabelle 9) entnommen werden. Sie kann nicht durch eine Formel berechnet werden. Sie können ihn entweder aus der Norm entnehmen oder unseren unten stehenden Rechner verwenden.

• Steigungsdurchmessertoleranz (_TD2): Sollte aus ASM B1.5 (Tabellen 5-7) entnommen oder mit der nachstehenden Formel berechnet werden.

• Toleranz des Hauptdurchmessers (_Td):Entspricht dem TPI geteilt durch 20. (Bei weniger als 0,005 sollte jedoch 0,005 verwendet werden).

Nachdem Sie die oben genannten Daten erhalten haben, können Sie mit den nachstehenden Formeln fortfahren, um die Grenzwerte zu berechnen. Die folgenden Formeln gelten für alle Fälle (einschließlich der oben genannten Einschränkungen).

Formeln für Grenzwerte von Acme-Außengewinden

\( \begin{array}{l} \large d_{max} = d_{nom} \\ \large d_{min} = d_{max}\,-\,T_d \\ \large d_{2\,max} = d_{2\,nom}\,-\,es \\ \large d_{2\,min} = d_{2\,max}\,-\,T_{d2} \\ \large d_{1\,max} = d_{1\,nom}\,-\,el \\ \large d_{1\,min} = d_{1\,max}\,-\,1.5 \times T_{d2} \end{array} \)

Formeln für Grenzwerte eines Acme-Innengewindes

\( \begin{array}{l} \large D_{min} = D_{nom}\,+\,el \\ \large D_{max} = D_{min}\,+\,el \\ \large D_{2\,min} = D_{2\,nom} \\ \large D_{2\,max} = D_{2\,min}\,+\,T_{d2} \\ \large D_{1\,min} = D_{1\,nom} \\ \large D_{1\,max} = D_{1\,min}\,+\,T_{d} \end{array} \)

ACME-Spezialgewinde

Aufgrund der Art der Anwendungsfälle und der begrenzten Liste von Standardkonfigurationen werden häufig spezielle Acme-Gewinde verwendet.

Was versteht man unter einem speziellen Acme-Gewinde?

• Eine Durchmesser-Teilungs-Kombination, die nicht in dieser Liste enthalten ist.
• Gewinde mit mehreren Gängen.
• Eine Einschraubtiefe, die größer als das Doppelte des Nenndurchmesser ist.

DerAcme Thread Calculator verarbeitet auch Sondergewinde!

Durchmesser-Steigung-Kombinationen

Die Standardliste der Acme-Gewinde in ASTM B1.5 enthält nur eine Steigungsoption pro Durchmesser. Das „Spielen“ mit der Teilung ist jedoch eine wichtige Designüberlegung, da es uns ermöglicht, die Verfahrgeschwindigkeit durch die Verwendung einer gröberen Teilung zu erhöhen oder die Genauigkeit durch die Wahl einer feineren Teilung zu steigern. Wenn Sie sich für ein Sondergewinde entscheiden, gibt ASTM B1.5 für jede Steigung den minimal und maximal zulässigen Durchmesser an.

Vorhersehbare Durchmesser-Teilungs-Kombinationen

• Für ein Gewinde mit einem Zwischensteigungswert verwenden Sie die Durchmesser, die für die nächstgrößere Steigung im Diagramm angegeben sind.
• Um die Abmessungen für ein solches Gewinde zu ermitteln, folgen Sie den oben angegebenen Formeln oder unserem Acme-Gewinde-Rechnerder für jede Durchmesser-Steigungs-Kombination geeignet ist.

Mehrgängigen Gewinde

Acme-Gewinde mit mehreren Gängen sind beliebt, da sie die Verfahrgeschwindigkeit um ein Vielfaches von 2, 3, 4 oder mehr erhöhen können.

Die in der Norm angegebenen Maße sind nur für eingängige Gewinde gültig. Gehen Sie wie folgt vor, um die Grenzwerte entsprechend der Anzahl der Gänge anzupassen.

• Außengewinde (Schrauben) sind nicht betroffen. Es sollten die Daten für eingängige Gewinde verwendet werden.
• Bei Innengewinden (Muttern) erhöht sich das Aufmaß für Nenn,- Kern,- und Flankendurchmesser (im Vergleich zu einem entsprechenden eingängigen Gewinde) um K x es. K hängt von der Anzahl der Gänge ab: bei 2 Gängen ist k=0,5, bei 3 Gängen k=0,75 und bei 4 oder mehr Gängen ist k=1.
• Unser Acme-Gewinde-Rechnerverarbeitet auch mehrgängige Gewinde!

Einschraublängen

Eine größere Einschraubtiefe bedeutet, dass eine längere Mutter verwendet wird, die höhere Kräfte aufnehmen kann. Die in ASTM B1.5 aufgeführten Daten und die oben genannten Formeln gelten für Einschraubtiefen bis zum doppelten Nenndurchmesser. Der Zuschlag für den Teilkreisdurchmesser (es) sollte erhöht werden um 0.1 x es x (LE - 2 x d) wenn LE>2XD. Unser Acme-Gewinde-Rechnerbehandelt auch alle Einschraubtiefen.