DE202006018348U1

DE202006018348U1 - Gewindelehre

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Publication number: DE202006018348U1
Application number: DE200620018348
Authority: DE
Original assignee: Emuge Werk Richard Glimpel GmbH and Co KG Fabrik fuer Praezisionswerkzeuge
Current assignee: Emuge Werk Richard Glimpel GmbH and Co KG Fabrik fuer Praezisionswerkzeuge
Priority date: 2006-12-01
Filing date: 2006-12-01
Publication date: 2008-01-03
Anticipated expiration: 2016-12-02

Abstract

Gewindelehre (1) zum Prüfen eines Gewindes umfassend
a) wenigstens ein erstes Lehrengewinde (2),
b) wenigstens ein zweites Lehrengewinde (3) zum Prüfen wenigstens eines vorgegebenen Maximalmaßes des zu prüfenden Gewindes,
c) wobei das erste Lehrengewinde und das zweite Lehrengewinde axial zu einer Drehachse (A) hintereinander angeordnet sind und denselben Gewindedrehsinn und dieselbe Gewindesteigung (P) aufweisen,
d) wobei das erste Lehrengewinde (2) zum Prüfen wenigstens eines vorgegebenen Mindestmaßes des zu prüfenden Gewindes und/oder als Einlaufgewinde für das zweite Lehrengewinde oder die Gewindelehre vorgesehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Gewindelehre.
Allgemeine Begriffe und Größen sowie Parameter von Gewinden sowie verschiedene Gewindearten sind national und international normiert und ergeben sich auch aus Handbuch der Gewindetechnik und Frästechnik, Herausgeber: EMUGE-FRANKEN, Verlag: Publicis Cσrporate Publishing, Erscheinungsjahr: 2004 (ISBN 3-89578-232-7), im Folgenden nur als "EMUGE-Handbuch" bezeichnet, Kapitel 15, Seiten 468 bis 566.
Der einfache Flankendurchmesser eines Innengewindes ist der Durchmesser eines geometrisch-idealen Kreiszylinders, dessen Mantellinien das Gewinde so schneiden, dass die Abschnitte in den Gewindelücken gleich der halben Teilung sind. Die Achse des Kreiszylinders ist koaxial zur Achse des einfachen Flankendurchmessers.
Der Flankendurchmesser eines Außengewindes oder Innengewindes ist der Durchmesser eines geometrisch-idealen Kreiszylinders, dessen Mantellinien das Gewinde so schneiden, dass die durch eine Gewindelücke und einen benachbarten Gewindezahn desselben Gewindeganges gebildeten Abschnitte der Mantellinie gleich lang sind. Die Achse des Kreiszylinders ist wieder koaxial zur Achse des Flankendurchmessers.
Einen Überblick über bekannte Gewindelehren zur Lehrung oder Prüfung von Gewinden gibt das EMUGE-Handbuch in Kapitel 12, Seite 405 bis 422. sowie auch die Norm ISO 1502 aus dem Jahre 1996 für metrische ISO-Gewinde.
Für die Lehrung (oder: Prüfung) eines Außengewindes werden u.a. Gewinde-Gut-Lehrringe und Gewinde-Ausschuss-Lehrringe verwendet und für die Lehrung eines Innengewindes, insbesondere Mutter-Innengewindes, werden Gewinde-Gut-Lehrdorne und Gewinde-Ausschuss-Lehrdorne verwendet.
Der Gewinde-Gut-Lehrdorn prüft das sogenannte Paarungsmaß (insbesondere Paarungsflankendurchmesser) des Innengewindes und die Einschraubbarkeit. Dabei wird das Kleinstmaß des Innengewinde-Flankendurchmessers einschließlich gewisser Formabweichungen im Gewinde, z. B. Steigungs- und Gewindeprofilwinkel-Abweichungen, und das Kleinstmaß des Außendurchmessers des Innengewindes geprüft. Damit wird insbesondere geprüft, ob das gerade Gewindeflankenstück genügend lang ist. Nicht geprüft wird der Kerndurchmesser des Innengewindes. Der Gewinde-Gut-Lehrdorn muss sich von Hand ohne Anwendung besonderer Kraft auf ganze Länge des Werkstückgewindes einschrauben lassen.
Der Gewinde-Ausschuss-Lehrdorn prüft, ob der Ist-Flankendurchmesser des Innengewindes das vorgeschriebene Größtmaß überschreitet. Der Innengewinde-Außendurchmesser und der Innengewinde-Kerndurchmesser werden nicht geprüft. Der Gewinde-Ausschuss-Lehrdorn darf sich von Hand ohne Anwendung besonderer Kraft in das Werkstückgewinde von beiden Seiten nicht mehr als zwei Umdrehungen einschrauben lassen und hat deshalb im Allgemeinen eine Gewindelänge von mindestens drei Gängen und ein Gewindeprofil mit im Allgemeinen verkürzten Flanken.
Der Außendurchmesser des Lehrengewindes des Ausschuss-Lehrdorns ist gemäß dem Stand der Technik kleiner als der Außendurchmesser des Lehrengewindes des Gut-Lehrdorns, der (einfache) Flankendurchmesser des Lehrengewindes des Ausschuss-Lehrdorns ist dagegen größer als der (einfache) Flankendurchmesser des Lehrengewindes des Gut-Lehrdorns.
Der Gewinde-Grenz-Lehrdorn ist die Kombination von Gewinde-Gut-Lehrdorn und Gewinde-Ausschuss-Lehrdorn auf einem Griff an verschiedenen Seiten oder Enden.
Der Innengewinde-Kerndurchmesser wird mit einem glatten, zylindrischen Gut- und Ausschuss-Lehrdorn bzw. Grenz-Lehrdorn geprüft. Grundsätzlich soll vor Lehrung des Innengewinde-Flankendurchmessers eine Prüfung des Innengewinde-Kerndurchmessers erfolgen. Der glatte Gut-Lehrdorn muss sich von Hand ohne Anwendung besonderer Kraft durch das Werkstückgewinde führen lassen.
Das Gewinde an den Lehrdornen oder Lehren wird an das zu prüfende Gewinde angepasst, insbesondere an ein metrisches Iso-Gewinde oder ein kegeliges Gewinde oder ein Self-lock-Gewinde etc.
Die genannten Gutlehren und Ausschusslehren sind gemäß dem Taylorschen Grundsatz gestaltet, der sich auf die Gestaltung und Anwendung von Lehren zur Prüfung von Passteilen allgemein bezieht: Die Gutlehre, die man mit jedem als gut zu bezeichnenden Prüfgegenstand, hier dem zu prüfenden Gewinde, paaren kann, muss jedem Element der zu prüfenden Werkstückfläche ein eigenes Flächenelement entgegenstellen. Damit wird sowohl die Form als auch die Maße geprüft. Bei einem metrischen Gewinde sind die zu prüfenden Werkstückoberflächen die Gewindeflanken und der Gewindegrund. Die Ausschusslehre, die man mit einem als gut zu bezeichnenden Prüfgegenstand, hier dem zu prüfenden Gewinde, nicht paaren kann, soll dagegen so kleine Flächenelemente besitzen, dass sie durch Paarung mit sehr kleinen Elementen der zu prüfenden Werkstückfläche das Nichteinhalten der Grenzmaße anzeigt. Damit werden nur einzelne Maße des Prüfgegenstandes, hier der maximale Flankendurchmesser, geprüft, nicht jedoch die Formhaltigkeit. Mit anderen Worten: Die Gutlehre passt immer auf einen einwandfreien Prüfgegenstand, die Ausschusslehre dagegen passt nie auf einen einwandfreien Prüfgegenstand.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine neue Gewindelehre zum Lehren (oder: Prüfen) eines Gewindes (oder: von Gewinden) anzugeben.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Die Gewindelehre zum Prüfen eines Gewindes gemäß Anspruch 1 umfasst

a) wenigstens ein erstes Lehrengewinde,
b) wenigstens ein zweites Lehrengewinde zum Prüfen wenigstens eines vorgegebenen Maximalmaßes (Höchstmaß) des zu prüfenden Gewindes,
c) wobei das erste Lehrengewinde und das zweite Lehrengewinde axial zu einer Drehachse der Gewindelehre hintereinander oder nacheinander angeordnet sind und denselben Gewindedrehsinn aufweisen, also beide Rechtsgewinde oder beide Linksgewinde in derselben Richtung entlang der Drehachse gesehen sind, und (innerhalb vorgegebener Toleranzen) dieselbe Gewindesteigung aufweisen.
d) wobei das erste Lehrengewinde zum Prüfen wenigstens eines vorgegebenen Mindestmaßes (Kleinstmaß) des zu prüfenden Gewindes und/oder als Einlaufgewinde (oder: Einfädelgewinde, Vorgewinde zur Führung beim Eindrehen der Gewindelehre in das zu prüfende Gewin de) für das zweite Lehrengewinde oder die Gewindelehre vorgesehen ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen gemäß der Erfindung ergeben sich aus den vom Anspruch 1 jeweils abhängigen Ansprüchen.
Das erste Lehrengewinde und das zweite Lehrengewinde sind im Allgemeinen drehfest miteinander gekoppelt und/oder an einem gemeinsamen Träger, insbesondere einstückig, ausgebildet (ausgeformt), insbesondere spanabhebend, vorzugsweise durch Schleifen, erzeugt, oder befestigt (über oder als vorgefertigte Teile).
Bevorzugt gehen das erste Lehrengewinde und das zweite Lehrengewinde unmittelbar ineinander über oder bilden Teilbereiche eines durchgehenden Gewindeprofils.
Wenn das zu prüfende Gewinde ein Innengewinde ist, sind das erste Lehrengewinde und das zweite Lehrengewinde jeweils Außengewinde, und wenn das zu prüfende Gewinde ein Außengewinde ist, sind das erste Lehrengewinde und das zweite Lehrengewinde jeweils Innengewinde.
Das Gewindeprofil des ersten Lehrengewindes ist insbesondere so gestaltet, dass das erste Lehrengewinde bei nicht unterhalb des oder der Mindestmaße(s) liegendem oder liegenden Maß(en) des zu prüfenden Gewindes vollständig in oder auf das zu prüfende Gewinde ein- oder aufdrehbar ist und bei unterhalb des oder der Mindestmaße(s) liegendem oder liegenden Maß(en) des zu prüfenden Gewindes nicht vollständig in oder auf das zu prüfende Gewinde ein- oder aufdrehbar ist.
Das Gewindeprofil des zweiten Lehrengewindes ist insbesondere so gestaltet ist, dass das zweite Lehrengewinde bei nicht oberhalb des oder der Maximalmaße(s) liegendem oder liegenden Maß(en) des zu prüfenden Gewindes maximal bis zu einem vorgegebenen Umdrehungswinkel, insbesondere zwei Umdrehungen (720°), in oder auf das zu prüfende Gewinde ein- oder aufdrehbar ist und bei oberhalb des oder der Maximalmaße(s) liegendem oder liegenden Maß(en) des zu prüfenden Gewindes weiter als der vorgegebene Umdrehungswinkel, insbesondere zwei Umdrehungen, in oder auf das zu prüfende Gewinde ein- oder aufdrehbar ist.
Das oder ein mit dem ersten Lehrengewinde geprüfte(s) oder prüfbare(s) Minimalmaß ist vorzugsweise ein vorgegebener Minimalabstand von Gewindeflanken oder ein vorgegebener minimaler Flankendurchmesser oder ein vorgegebener minimaler einfacher Flankendurchmesser des zu prüfenden Gewindes und/oder eine vorgegebene Minimallänge von Gewindeflanken oder ein vorgegebener radialer Abstand des Gewindegrunds des zu prüfen den Gewindes (oder: ein Außendurchmesser eines Innengewindes oder Innendurchmesser eines Außengewindes).
Das erste Lehrengewinde kann gegebenenfalls auch die Gewindesteigung des zu prüfenden Gewindes prüfen. Das erste Lehrengewinde ist in diesem Fall oder auch unabhängig davon in einer Ausführungsform axial zur Drehachse so lang ausgebildet, dass genügend Gewindegänge und die dadurch akkumulierten möglichen Steigungsfehler des zu prüfenden Gewindes erfasst werden, um bei unzulässigen Abweichungen eine Verschlechterung der Ein- oder Aufdrehbarkeit oder eine Erhöhung des Drehmoments feststellen zu können. Beispielsweise ist die Gewindelänge des ersten Lehrengewindes dann wenigstens 50 %, vorzugsweise wenigstens 80 %, der Gewindelänge des zu prüfenden Gewindes und/oder größer als die Gewindelänge des zweiten Lehrengewindes.
In einer anderen Ausführungsform, in der das gute Einlaufverhalten der Gewindelehre durch das erste Lehrengewinde als Einlaufgewinde im Vordergrund steht, kann es dagegen von Vorteil sein, wenn das erste Lehrengewinde vergleichsweise kurz ist, beispielsweise seine Gewindelänge weniger als die Hälfte oder sogar ein Drittel der Gewindelänge des zu prüfenden Gewindes und/oder kleiner als die Gewindelänge des zweiten Lehrengewindes ist.
Das oder ein mit dem zweiten Lehrengewinde geprüfte(s) oder prüfbare(s) Maximalmaß ist bevorzugt ein vorgegebener Maximalabstand von Gewindeflanken oder ein vorgegebener maximaler Flankendurchmesser oder ein vorgegebener maximaler einfacher Flankendurchmesser des zu prüfenden Gewindes.
Das erste Lehrengewinde weist vorzugsweise zumindest im unmittelbar dem zweiten Lehrengewinde benachbarten Bereich einen äußeren Radius auf, der gleich ist zu dem äußeren Radius des zweiten Lehrengewindes.
Der äußere Radius des ersten Lehrengewindes kann nun über dessen axiale Länge im Wesentlichen konstant sein.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Gewindelehre nimmt der äußere Radius des ersten Lehrengewindes über dessen axiale Länge in axialer Richtung zur Drehachse von einem (zuerst in oder auf das zu prüfende Gewinde in Eingriff gebrachte) Ende (Stirnseite) der Gewindelehre gesehen im Wesentlichen monoton zu, wenn das erste Lehrengewinde ein Außengewinde ist (das zu prüfende Gewinde also ein Innengewinde ist), und monoton ab, wenn das erste Lehrengewinde ein Innengewinde ist (das zu prüfende Gewinde ein Außengewinde ist). Diese monotone Zunahme oder Abnahme des äußeren Radius des ersten Lehrengewindes verbessert die Eigenschaften des ersten Lehrengewindes als Einlaufgewinde und verläuft insbesondere gemäß einer Geraden oder linearen Funktion, also mit konstanter Steigung oder erster Ableitung nach der axialen Koordinate, oder das erste Lehrengewinde verläuft konisch unter einem vorgegebenen Winkel, der insbesondere zwischen 0,5° und 5°, liegt.
Der äußere Radius des zweiten Lehrengewindes über dessen axiale Länge wird im Allgemeinen im Wesentlichen konstant gewählt.
Der Begriff äußerer Radius oder außen ist hinsichtlich des radial am Weitesten in das zu prüfende Gewinde eindringenden Bereichs des Gewindeprofils (Gewindezahnkopf) des Lehrengewindes zu verstehen und gilt zunächst radial von der Drehachse gesehen unmittelbar für Außengewinde als Lehrengewinde (oder Innengewinde als zu prüfende Gewinde), soll aber analog auch bei Innengewinden als Lehrengewinden (Außengewinden als zu prüfenden Gewinden) gelten, bei denen man auch radial zur Drehachse vom inneren Radius sprechen könnte.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist der äußere Radius oder Außendurchmesser des ersten Lehrengewindes über dessen gesamte Gewindelänge nicht. größer, vorzugsweise kleiner und nur am Übergang zum zweiten Lehrengewinde gleich groß, als bzw. wie der äußere Radius oder Außendurchmesser des ersten Lehrengewindes über dessen gesamte Gewindelänge. Dies gilt radial zur Drehachse gesehen, wenn die beiden Lehrengewinde Außengewinde sind, das zu prüfende Gewinde also ein Innengewinde ist. Wenn hingegen die beiden Lehrengewinde Innengewinde sind, das zu prüfende Gewinde also ein Außengewinde ist, so kann man radial zur Drehachse dieses Merkmal gesehen durch Vertauschen der Begriffe innen und außen so formulieren, dass der innere Radius oder Innendurchmesser des ersten Lehrengewindes über dessen gesamte Gewindelänge nicht kleiner, vorzugsweise größer und nur am Übergang zum zweiten Lehrengewinde gleich groß, als bzw. wie der innere Radius oder Innendurchmesser des ersten Lehrengewindes über dessen gesamte Gewindelänge ist.
Ein Gewindeprofil, sei es das Gewindeprofil des zu prüfenden Gewindes oder ein Gewindeprofil der Gewindelehre ist in der üblichen Weise als Kontur eines Querschnitts des Gewindeganges senkrecht zu dessen spiral- oder schraubenförmigen Verlauf oder auch als Kontur eines Längsschnittes durch den Gewindegang in einer die Gewindemittelachse enthaltenden Schnittebene definiert.
Zusätzlich kann zwischen dem Ende der Gewindelehre und dem ersten Lehrengewinde ein konisch verlaufender (zusätzlicher) Einlaufbereich zum besseren Einführen oder Einfädeln in das zu prüfende Gewinde vorgesehen sein, der auch unvollständige Gewindegänge aufweisen kann..
Mit der Gewindelehre gemäß der Erfindung werden bevorzugt metrische Gewinde, insbesondere metrische ISO-Gewinde, gelehrt, wobei dann vorzugsweise das erste Lehrengewinde im Wesentlichen als Gut-Lehrengewinde und das zweite Lehrengewinde im Wesentlichen als Ausschuss-Lehrengewinde, insbesondere jeweils nach der Norm ISO 1502, ausgebildet sind. Es können mit der Gewindelehre gemäß der Erfindung aber auch alle anderen gängigen Gewindetypen, also neben metrischen Gewinden auch Rohrgewinde, US Unified Gewinde (z.B. UNC, UNF), MJ-Gewinde, US UNJ-Gewinde, kegelige Gewinde, zylindrische Gewinde, Trapezgewinde, Rundgewinde, Sägengewinde, Whitworth-Gewinde und auch Sondergewinde wie Kugelumlaufgewinde oder Self-Lock-Gewinde gelehrt oder geprüft werden, wobei dann die Gewindeprofile der Lehrengewinde entsprechend angepasst werden.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen weiter erläutert. Dabei wird auch auf die Zeichnungen Bezug genommen, in deren
1 eine Gewindelehre in einer Gesamtansicht,
2 ein Teil eines Schnitts durch die Gewindelehre gemäß 1 ausgehend von der Linie A-A in 1,
3 ein weiterer Schnitt durch die Gewindelehre gemäß 1 aus gehend von der mit B-B bezeichneten Linie in 1,
4 eine Fotografie eines Gewindeprofils einer Gewindelehre, insbesondere gemäß 1 bis 3,
jeweils schematisch dargestellt sind. Einander entsprechende Teile und Größen sind in den 1 bis 4 mit denselben Bezugszeichen versehen.
Die Gewindelehre 1 gemäß 1 weist eine zentrale Drehachse A auf, um die die gesamte Gewindelehre 1 in einem Drehsinn D drehbar ist. Ein radialer Abstand oder Radius von der Drehachse A ist mit R bezeichnet. Die Gewindelehre 1 umfasst ausgehend von ihrem stirnseitigen Ende 10 zunächst einen Einlaufbereich 11, der insbesondere konisch unter dem Kegelwinkel α1, der beispielsweise 30° beträgt, verläuft und axial zur Drehachse A, im Anschluss daran ein erstes Lehrengewinde 2 und wiederum unmittelbar anschließend an das erste Lehrengewinde 2 ein zweites Lehrengewinde 3. An der vom ersten Lehrengewinde 2 abgewandten Seite des zweiten Lehrengewindes 3 schließt sich dann ein konisch nach innen zulaufender Übergangsbereich 4 und ein zylindrischer Zentralbereich oder Schaftbereich 5 an und daran wiederum ein Einspannbereich 6 zur Einspannung der Gewindelehre 1 in eine Werkzeugspindel zum maschinell unterstützten Lehren oder Prüfen von Gewinden. Anstelle des Einspannbereiches 6 kann aber auch ein Griff zur manuellen Handhabung der Gewindelehre 1 vorgesehen sein.
Das erste Lehrengewinde 2 weist die axiale Länge L1 und das zweite Lehrengewinde 3 die axiale Länge L2 auf.
Im Beispiel der 1 ist die Länge L1 des ersten Lehrengewindes 2 relativ kurz, insbesondere kürzer als die Länge L2 des zweiten Lehrengewindes 3, gewählt. Dies ist vor allem dann sinnvoll, wenn das erste Lehrengewinde 2 (auch) als Einlaufgewinde zum besseren Einführen oder Einfädeln der Gewindelehre 1 in das zu lehrende Gewinde dient und Steigungsfehler im zu prüfenden Gewinde das Ergebnis nicht verfälschen sollen oder Abweichungen der Gewindesteigung sich nicht nachteilig auf die Einführbarkeit des ersten Lehrengewindes 2 und damit der ganzen Gewindelehre 1 auswirken sollen. Eine Abweichung der Gewindesteigung führt nämlich zu akkumulierten Steigungsfehlern und damit schneller zu einer entsprechenden Verklemmung je mehr Gewindegänge von erstem Lehrengewinde 2 und zu prüfendem Gewinde parallel in Eingriff sind. Ferner ist eine kürzere Gewindelänge L1 dann vorteilhaft, wenn eine Prüfung der Gewindesteigung des zu lehrenden Gewindes durch das erste Lehrengewinde 2 nicht vorgesehen ist, beispielsweise weil schon durch Maßnahmen bei der Gewindefertigung (z.B. Drehmomentmessung beim Gewindeschneiden oder Gewindeformen) sichergestellt ist, dass die Gewindesteigung innerhalb der zulässigen Toleranzen liegt oder ausreichend maßhaltig ist.
Die Länge L1 des ersten Lehrengewindes 2 kann aber auch, abweichend von 1, länger gewählt werden, insbesondere auch länger als die Länge L2 des zweiten Lehrengewindes 3 und/oder wenigstens 50 %, vorzugsweise wenigstens 80 %, der Gewindelänge des zu prüfenden Gewindes. Dies gilt insbesondere, wenn keine unzulässigen Fehler bei der Gewindesteigung zu erwarten sind oder die Gewindesteigung nicht geprüft werden soll.
2 zeigt einen Ausschnitt des ersten Lehrgewindes 2 in einem Längsschnitt und 3 einen Ausschnitt des zweiten Lehrgewindes 3 in einem Längsschnitt.
Das erste Lehrengewinde 2 und das zweite Lehrengewinde 3 weisen denselben an den Gewindedrehsinn des zu prüfenden Gewindes angepassten Gewindedrehsinn auf, der dem Drehsinn D entspricht, sind also beide Rechtsgewinde oder beide Linksgewinde, und stimmen auch in der Gewindesteigung P überein, die an die Gewindesteigung des zu prüfenden Gewindes angepasst ist.
Das erste Lehrgewinde 2 weist im dargestellten Längsschnitt als Gewindeprofil Gewindezähne 20 auf, die jeweils um die Gewindesteigung P axial zur Drehachse A zueinander versetzt sind. Die Flanken der Gewindezähne 20 sind mit 21 bezeichnet und der jeweils zwischen den Gewindezähnen 20 liegende Gewindegrund mit 22.
Bei dem ersten Lehrgewinde 2 verlaufen die Gewindeflanken 21 Linear unter einem Winkel β zur Senkrechten zur Drehachse A und damit unter einem Winkel von 2β zueinander. Der Winkel β kann beispielsweise 30° betragen. Die radiale Abmessung oder der radiale Abstand von der Drehachse A am Gewindegrund 22 ist mit R1i als innerer Radius bezeichnet. Der Zahnkopf der Gewindezähne 20 oder, mit anderen Worten, die radial gesehen außen liegenden Außenseiten des ersten Lehrgewindes 2 sind abgeflacht und verbinden somit in einem linearen Verlauf die beiden linearen Zahnflanken 21. Der entsprechende Außenradius oder äußerste radiale Abstand von der Drehachse A zumindest des in 2 rechts dargestellten Gewindezahnes 20 ist mit R1a bezeichnet.
Wie in 1 dargestellt, nimmt der Außenradius R1a des ersten Lehrgewindeprofils 2 über dessen Länge L1 axial zur Drehachse A von dem Ende 10 zum Einspannbereich 6 hin gesehen leicht zu, insbesondere konisch unter einem Winkel α2, der in einem Bereich zwischen 0,5° und 5° liegen kann.
Dadurch wird das Einführen des ersten Lehrgewindeprofils 2 in das zu lehrende oder zu prüfende Gewinde erleichtert. In 2 ist diese leichte konische Anschrägung des ersten Lehrgewindes 2 gemäß dem Winkel α2 nicht erkennbar, kann aber auch vorgesehen sein. Ebenso kann der Außenradius R1a im ersten Lehrgewinde 2 aber auch auch konstant sein.
Das zweite Lehrgewindeprofil 3 weist in dem in 3 dargestellten Längsschnitt Gewindezähne 30 auf mit linearen Gewindeflanken 31, die ebenso wie die Gewindeflanken 21 des ersten Lehrgewindeprofils 2 unter einem Winkel β zur Senkrechten und unter einem Winkel 2β zueinander gerichtet sind, wobei der Winkel β bei dem ersten Lehrgewinde 2 und dem zweiten Lehrgewinde 3 in der Regel gleich ist. Auch die Gewindesteigung P des zweiten Lehrgewindes 3, also die axiale Beabstandung der Gewindezähne 30, ist bei dem zweiten Lehrgewinde 3 identisch zu dem ersten Lehrgewinde 2.
Der innere Radius R2i des zweiten Lehrgewindes 3 ist bevorzugt gleich zu dem inneren Radius R1i des ersten Lehrgewindes 2 gewählt.
Im Unterschied zum ersten Lehrgewinde 2 weist das zweite Lehrgewinde 3 in der Ausführungsform gemäß 3 am Gewindegrund 32 einen Einstich der axialen Länge l auf, dessen Flanken einen Winkel γ einschließt, der kleiner ist als der Winkel 2β zwischen den Gewindeflanken 31 und beispielsweise zwischen 20° und 40° liegt. Dadurch sind die Gewindeflanken 31 des zweiten Lehrgewindes 3 gegenüber den Gewindeflanken 21 des ersten Lehrgewindes 2 verkürzt. Ein solcher Einstich kann aber auch entfallen.
Der äußere Radius oder die radiale Außenabmessung R2a der Gewindezähne 30 und des zweiten Lehrengewindes 3 ist bevorzugt über alle Gewindezähne 30 oder die gesamte Länge L2 konstant.
Das erste Lehrengewinde 2 und das zweite Lehrengewinde 3 gehen unmittelbar ineinander über, bilden also ein gemeinsames Lehrengewinde der Gewindesteigung P, wie in 4 zu erkennen. Dabei gehen die unterschiedli chen Gewindeprofile der Gewindezähne 20 und 30, insbesondere deren Gewindeflanken 21 und 31 und der dazwischenliegenden Gewindegründe 22 und 32, ineinander über, wobei ein kontinuierlicher oder stetiger Übergang vorgesehen sein kann oder auch ein stufenartiger oder sofortiger Übergang.
Beim Übergang zwischen den beiden Lehrengewinden 2 und 3 ist also R1a = R2a und über den restlichen Bereich der Gewindelänge L1 bzw. L2 gilt R1a < R2a in der dargestellten Ausführungsform oder R1a = R2a, wenn R1a über L1 und R2a über L2 konstant sind, jeweils im Gegensatz zum Stand der Technik, bei dem die Gutlehre immer einen größeren Außendurchmesser aufweist als die Ausschusslehre.
In 2 ist auch der Radius R1f eingezeichnet, der dem halben einfach Flankendurchmesser des als Außengewinde ausgebildeten ersten Lehrgewindes 2 entspricht. Die Gewindeflanken 21 benachbarter Gewindezähne 20 sind beim einfachen Flankendurchmesser 2·R1f um die halbe Steigung P/2 voneinander beabstandet. Der halbe einfache Flankendurchmesser ist beim zweiten Lehrgewinde 3 mit R2f bezeichnet.
Ferner sind die Zahnköpfe der Gewindezähne 30 des zweiten Lehrgewindes 3 breiter ausgebildet, das heißt, in dem dargestellten linearen Verlauf axial länger, als die Gewindezähne 20 des ersten Lehrgewindes 2. Dadurch sind die Gewindeflanken 21 des ersten Lehrgewindes 2 gegenüber den Gewindeflanken 31 des zweiten Lehrgewindes 3 nach oben verlängert, und zwar um die Differenz R1f-R2f der halben einfachen Flankendurchmesser R1f und R2f. Man erkennt beispielsweise durch Vergleich von 2 und 3, dass der einfache Flankendurchmesser 2·R2f bei dem zweiten Lehrgewinde 3 relativ dem Zahnkopf des Gewindezahnes 30 näher liegt oder weiter außen liegt als der einfache Flankendurchmesser 2·R1f beim ersten Lehrgewinde 2 relativ zu dem Zahnkopf von dessen Gewindezahn 20. Der einfache Flankendurchmesser 2·R1f des ersten Lehrgewindes 2 ist nun an das Kleinstmaß oder den Mindestwert des zu prüfenden Innengewinde-Flankendurchmessers angepasst. Der inneren Radius R1i des Gewindegrundes 22 des ersten Lehrge windes 2 ist an das Kleinstmaß des Kerndurchmessers des zu prüfenden Innengewindes angepasst.
Beim zweiten Lehrgewinde 3 ist dagegen der einfache Flankendurchmesser 2·R2f an das vorgeschriebene Größtmaß des Werkstück-Innengewindes so angepasst, dass das zweite Lehrgewinde 3 nicht mehr in das zu prüfende Innengewinde eindrehbar ist, wenn der Ist-Flankendurchmesser des Werkstück-Innengewindes das vorgeschriebene Größtmaß unterschreitet.
Es gilt somit R1f < R2f über die gesamten Gewindelängen L1 und L2 oder, mit anderen Worten, dass die Gewindezähne 30 oder das Gewindeprofil des zweiten Lehrengewindes 3 breiter sind als die Gewindezähne 20 oder das Gewindeprofil des ersten Lehrengewindes 2.
Anstelle des einfachen Flankendurchmessers R1f oder R2f kann auch der vorne definierte Flankendurchmesser oder ein Abstand der Flanken bei einem beliebig vorgegebenen Radius vorgesehen sein.
Beim Herstellen der Gewindelehre 1 wird zunächst der Einlaufbereich 11 erzeugt, anschließend das Gewindeprofil des zweiten Lehrengewindes 3 über die gesamte Länge L1 + L2 geschliffen und dann dieses Gewindeprofil im Bereich der Länge L1 nachgeschliffen, insbesondere an den Flanken oder auch am Gewindegrund, um das (in den Gewindezähnen schlankere) Gewindeprofil des ersten Lehrengewindes 2 zu erzeugen.
Die dargestellte Gewindelehre 1 ist für ein metrisches Innengewinde vorgesehen. Vorzugsweise werden deshalb das erste Lehrengewinde 2 als Gut-Lehrgewinde ISO 1502 und das zweite Lehrengewinde 3 als Ausschuss-Lehrgewinde gemäß ISO 1502 ausgebildet, wobei die vorbezeichneten Abweichungen vorgenommen werden können, insbesondere die konische Zunahme des Außenradius R1a unter dem Winkel α2 des ersten Lehrgewindes (Gut-Lehrgewinde) 2. Abweichend von den dargestellten Ausführungsformen können also auch alle anderen in der ISO 1502 zum Lehren von metri schen ISO-Gewinden vorgesehenen Varianten verwendet werden, insbesondere auch Varianten ohne Einstich am Gewindegrund 32 des zweiten Lehrengewindes 3.
Ferner kann in entsprechender Weise auch eine Gewindelehre zum Lehren von Außengewinden ausgebildet sein, wobei dann die das erste Lehrgewinde 2 und das zweite Lehrgewinde 3 Innengewinde sind und entsprechend der konische Verlauf des ersten Lehrgewindes 2 umgedreht wird, also dessen radialer Abstand R1a von der Drehachse zur Drehachse hin vom Ende der Gewindelehre hin abnimmt statt, wie in 1, zunimmt, der Winkel α2 also durch –α2 zu ersetzen ist. Auch im Falle der Lehrung von metrischen Außengewinden sind das erste Lehrengewinde und das zweite Lehrengewinde vorzugsweise gemäß ISO 1502 ausgebildet.
Bei der Lehrung anderer Gewinde als metrischer Gewinde ist/sind die Gewindeprofile von erstem Lehrgewinde und zweitem Lehrgewinde entsprechend anzupassen.
Unmittelbar am Ende 10 der Gewindelehre 1 ist der Einlaufbereich 11 vorgesehen, der sich konisch verbreitert unter dem Winkel α1, der beispielsweise 30° betragen kann. In diesem Einlaufbereich 11 sind insbesondere, wie in 4 zu erkennen, unvollständige Gewindegänge des Gewindeprofils ausgebildet, die erst im Bereich des ersten Lehrgewindeprofils 2 dann vollständig ausgebildet sind. Zwischen dem zweiten Lehrgewinde 3 und dem Schaft 5 ist ein konisch sich unter dem Winkel α3 verjüngender Zwischenbereich 4 vorgesehen. Der Winkel α3 kann zwischen 15° und 25° liegen.
Beim Prüfvorgang eines Innengewindes wird die Gewindelehre 1 mit ihrem Ende 10 zuerst in das zu prüfende Innengewinde wird zunächst über den konischen Einlaufbereich 11 schließlich das erste Lehrengewinde 2 in Eingriff gebracht. Das erste Lehrengewinde 2 muss sich (als Gut-Lehrgewinde) vollständig in das zu prüfende Gewinde eindrehen lassen, das heißt, die Gewindeflanken 21 des ersten Lehrgewindes 2 dürfen nicht an den zugehörigen Gewindeflanken des zu prüfenden Innengewindes (nicht dargestellt) anschlagen. Anderenfalls sind nämlich die Gewindeflanken des zu prüfenden Gewindes zumindest axial nicht genügend weit voneinander beabstandet und das erzeugte Gewinde müsste noch einmal nachbearbeitet werden oder gleich als Ausschuss aus dem Fertigungsprozess genommen werden. Im Anschluss an das erste Lehrengewinde 2 greift dann das zweite Lehrengewinde 3 mit der gleichen Drehbewegung der Gewindelehre 1 in das zu prüfende Gewinde ein. Das zweite Lehrengewinde 3 prüft nun nach Art einer Ausschusslehre, vorausgesetzt, dass die das erste Lehrgewinde 2 die Einhaltung der Mindestmaße des zu prüfenden Gewindes festgestellt hat, also in das zu prüfende Gewinde eindrehbar war, ob der (einfache) Flankendurchmesser des zu prüfenden Innengewindes nicht das vorgeschriebene Höchstmaß überschreitet. Dazu darf das zweite Lehrgewinde 3 gar nicht oder nur maximal um einen bestimmten Umdrehungswinkel von maximal zwei Umdrehungen (720°) in das zu prüfende Gewinde eingeschraubt werden können. Anderenfalls ist der Flankenabstand der Gewindeflanken des zu prüfenden Gewindes zu groß und das zu prüfende Gewinde muss als Ausschuss aus dem Fertigungsprozess genommen werden.

1: Gewindelehre
2: erste Lehrengewinde
3: zweites Lehrengewinde
4: Übergangsbereich
5: Schaftbereich
6: Einspannbereich
10: Ende
11: Einlaufbereich
15: Zylinder
20: Gewindezahn
21: Gewindeflanke
22: Gewindegrund
30: Gewindezahn
31: Gewindeflanke
32: Gewindegrund
A: Drehachse
D: Drehsinn
P: Gewindesteigung
R: Radius
R1i, R2i: innerer Radius
R1a, R2a: äußerer Radius
R1f, R2f: halber Flankendurchmesser
α1, α2, α3: Winkel
β: Winkel

Claims

Gewindelehre (1) zum Prüfen eines Gewindes umfassend a) wenigstens ein erstes Lehrengewinde (2), b) wenigstens ein zweites Lehrengewinde (3) zum Prüfen wenigstens eines vorgegebenen Maximalmaßes des zu prüfenden Gewindes, c) wobei das erste Lehrengewinde und das zweite Lehrengewinde axial zu einer Drehachse (A) hintereinander angeordnet sind und denselben Gewindedrehsinn und dieselbe Gewindesteigung (P) aufweisen, d) wobei das erste Lehrengewinde (2) zum Prüfen wenigstens eines vorgegebenen Mindestmaßes des zu prüfenden Gewindes und/oder als Einlaufgewinde für das zweite Lehrengewinde oder die Gewindelehre vorgesehen ist.
Gewindelehre nach Anspruch 1, bei der das erste Lehrengewinde und das zweite Lehrengewinde drehfest miteinander gekoppelt sind.
Gewindelehre nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei der das erste Lehrengewinde und das zweite Lehrengewinde an einem gemeinsamen Träger ausgebildet, insbesondere spanabhebend, vorzugsweise durch Schleifen, erzeugt, oder befestigt sind.
Gewindelehre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Gewindeprofil des ersten Lehrengewindes so gestaltet ist, dass das erste Lehrengewinde (2) bei nicht unterhalb des oder der Mindestmaße(s) liegendem oder liegenden Maß(en) des zu prüfenden Gewindes vollständig in oder auf das zu prüfende Gewinde ein- oder aufdrehbar ist und bei unterhalb des oder der Mindestmaße(s) liegendem oder liegenden Maß(en) des zu prüfenden Gewindes nicht vollständig in oder auf das zu prüfende Gewinde ein- oder aufdrehbar ist.
Gewindelehre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Gewindeprofil des zweiten Lehrengewindes (3) so gestaltet ist, dass das zweite Lehrengewinde (3) bei nicht oberhalb des oder der Maximalmaße(s) liegendem oder liegenden Maßen) des zu prüfenden Gewindes maximal bis zu einem vorgegebenen Umdrehungswinkel, insbesondere zwei Umdrehungen, in oder auf das zu prüfende Gewinde ein- oder aufdrehbar ist und bei oberhalb des oder der Maximalmaße(s) liegendem oder liegenden Maßen) des zu prüfenden Gewindes weiter als der vorgegebene Umdrehungswinkel, insbesondere zwei Umdrehungen, in oder auf das zu prüfende Gewinde ein- oder aufdrehbar ist.
Gewindelehre nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Prüfen eines metrischen Gewindes, insbesondere eines metrischen ISO-Gewindes, wobei vorzugsweise das erste Lehrengewinde (2) im Wesentlichen als Gut-Lehrengewinde und vorzugsweise das zweite Lehrengewinde (3) im Wesentlichen als Ausschuss-Lehrengewinde, insbesondere jeweils nach der Norm ISO 1502, ausgebildet ist.
Gewindelehre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das oder ein mit dem ersten Lehrengewinde (2) geprüfte(s) oder prüfbare(s) Minimalmaß ein vorgegebener Minimalabstand von Gewindeflanken oder ein vorgegebener minimaler Flankendurchmesser oder ein vorgegebener minimaler einfacher Flankendurchmesser des zu prüfenden Gewindes ist.
Gewindelehre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das oder ein mit dem ersten Lehrengewinde (2) geprüfte(s) oder prüfbare(s) Minimalmaß eine vorgegebene Minimallänge von Gewindeflanken oder ein vorgegebener radialer Abstand des Gewindegrunds des zu prüfenden Gewindes ist.
Gewindelehre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das oder ein mit dem zweiten Lehrengewinde geprüfte(s) oder prüfbare(s) Maximalmaß ein vorgegebener Maximalabstand von Gewindeflanken oder ein vorgegebener maximaler Flankendurchmesser oder ein vorge gebener maximaler einfacher Flankendurchmesser des zu prüfenden Gewindes ist.
Gewindelehre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das erste Lehrengewinde (2) zumindest im unmittelbar dem zweiten Lehrengewinde benachbarten Bereich einen äußeren Radius (R1a) aufweist, der gleich ist zu dem äußeren Radius (R2a) des zweiten Lehrengewindes (3).
Gewindelehre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der äußere Radius (R1a) des ersten Lehrengewindes (2) über dessen axiale Länge (L1) im Wesentlichen konstant ist.
Gewindelehre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der äußeren Radius (R1a) des ersten Lehrengewindes (2) über dessen axiale Länge (L1) im Wesentlichen sich monoton verändert und zwar in axialer Richtung zur Drehachse (A) von einem Ende (10) der Gewindelehre (1) ausgehend monoton zunehmend, wenn das erste Lehrengewinde (2) ein Außengewinde ist, und monoton abnehmend, wenn das erste Lehrengewinde (2) ein Innengewinde ist.
Gewindelehre nach Anspruch 12, bei der die monotone Zunahme oder Abnahme des äußeren Radius (R1a) des ersten Lehrengewindes (2) linear erfolgt oder bei der das erste Lehrengewinde (2) konisch unter einem vorgegebenen Winkel (α2) ausgebildet ist, wobei der Winkel (α2) vorzugsweise zwischen 0,5° und 5° liegt.
Gewindelehre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der äußere Radius (R2a) des zweiten Lehrengewindes (3) über dessen axiale Länge (L2) im Wesentlichen konstant ist.
Gewindelehre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der äußere Radius (R1a) des ersten Lehrengewindes (2) kleiner als der oder gleich dem äußeren Radius (R2a) des zweiten Lehrengewindes (3) ist.
Gewindelehre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das erste Lehrengewinde (2) zum Prüfen der Gewindesteigung des zu prüfenden Gewindes vorgesehen ist und/oder eine Gewindelänge (L1) von mehr als der Hälfte, insbesondere wenigstens 80 %, der Gewindelänge des zu prüfenden Gewindes aufweist.
Gewindelehre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Gewindelänge (L2) des zweiten Lehrengewindes (3) größer ist als die Gewindelänge (L1) des ersten Lehrengewindes (2).
Gewindelehre nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem zwischen dem Ende (10) und dem ersten Lehrengewinde (2) angeordneten konisch verlaufenden Einlaufbereich (11).
Gewindelehre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der bei der das erste Lehrengewinde (2) und das zweite Lehrengewinde (3) unmittelbar ineinander übergehen oder Teilbereiche eines durchgehenden Gewindeprofils sind.
Gewindelehre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das zu prüfende Gewinde ein Innengewinde ist und das erste Lehrengewinde und das zweite Lehrengewinde jeweils Außengewinde sind.
Gewindelehre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das zu prüfende Gewinde ein Außengewinde ist und das erste Lehrengewinde und das zweite Lehrengewinde jeweils Innengewinde sind.