Der Kongress gab ihnen sechs Monate, um das Schraubengewinde zu normen

Das Dokument ist der Progress Report of the National Screw Thread Commission, genehmigt am 19. Juni 1920 und am 4. Januar 1921 als Miscellaneous Publications No. 42 des Bureau of Standards herausgegeben. Es ist eine Veröffentlichung der US-Regierung, daher gemeinfrei, und ein vollständiger Scan liegt im Internet Archive. Alle Zitate hier stammen aus diesem Scan.

Die Kommission hatte neun Mitglieder. Den Vorsitz führte der Direktor des Bureau of Standards. Zwei kamen vom Heer, zwei von der Marine, und vier wurden vom Handelsminister ernannt, zwei davon auf Vorschlag der American Society of Mechanical Engineers und zwei auf Vorschlag der Society of Automotive Engineers. Noch vor Ablauf der ersten sechs Monate zeigte sich, dass es unmöglich sein würde, die umrissene Arbeit in zufriedenstellender Weise abzuschließen, und der Kongress änderte das Gesetz, um die Frist zu verlängern.

Warum 1918

Anhang 1 nennt den Grund ohne Ausschmückung. Der Bedarf war mit Werkzeugmaschinen, Automobilen, landwirtschaftlichen Geräten, Schreibmaschinen und Nähmaschinen gewachsen, und dann zeigten die Schwierigkeiten bei der Munitionsbeschaffung im vergangenen Krieg die unbedingte Notwendigkeit genormter Schraubengewinde. Ingenieurverbände, das Bureau of Standards und Hersteller richteten Petitionen an den Kongress, und das Gesetz folgte.

Derselbe Anhang beginnt mit der Nennung seiner Vorgänger: Joseph Whitworth 1841 und William Sellers 1864, der das Gewinde, aus dem die United-States-Standard-Reihe wurde, über das Franklin Institute verbreitete. Das ist die Veröffentlichung, die diese Website bereits gelesen hat, in Sechzig Grad waren leichter zu lehren. Der Bericht von 1921 ist ihre Fortsetzung, verfasst von einer Bundeskommission mit Frist statt von einem einzelnen Hersteller mit einer Lehre.

Auch der englische Vorgänger, den er nennt, wurde gelesen: Whitworth nahm 55 Grad als gemessenen Durchschnitt dessen, was englische Werkstätten bereits schnitten; damit sind es drei grundlegende Dokumente, die eine Geometrie wählen, indem sie das Gewerbe befragen.

Was fertig wurde

Der Bericht definiert eine Terminologie und einen Satz von Symbolen, legt eine Gewindeform fest und schafft Gewindereihen, darunter eine nationale Regelgewindereihe und eine nationale Feingewindereihe, dazu Gewinde für Rohre und Schlauchkupplungen. Diese beiden Namen erscheinen in diesem Dokument 1921. Diese Seite verfolgt sie nicht weiter bis in die späteren Unified-Revisionen, die wir nicht gelesen haben.

Er legt außerdem vier verschiedene Passungsklassen für Schraubengewinde fest, mit Unterteilungen, und ist vorsichtig, wie sie verwendet werden sollen. Die Beispiele unter jeder Klasse dienen nur der Veranschaulichung, und es ist nicht die Absicht der Kommission, eine allgemeine Klasse oder Art von Arbeit willkürlich einer bestimmten Passungsklasse zuzuordnen. Jedem Hersteller und Anwender steht es frei, die Klasse zu wählen, die seinen besonderen Bedürfnissen am besten entspricht.

Die Klasse, die einen Namen und keine Zahlen bekam

Klasse IV lohnt einen Halt, weil sie kaum existiert. Sie umfasst Gewindeteile mit einem Viertelzoll Durchmesser oder mehr, die mit einem Schraubenschlüssel dauerhaft gesetzt oder montiert werden sollen. Mit anderen Worten: Stiftschrauben. Weil der Werkstoff so viel dafür ausmacht, wie sich eine solche Verbindung verhält, wurde sie in zwei Unterklassen geteilt, die sich unterscheiden in der Größe des Abmaßes, das der Bericht als Übermaß bezeichnet: Unterklasse A für leichte Querschnitte bei mäßiger Beanspruchung wie im Flugzeug- und Automobil-Motorenbau, Unterklasse B für schwere Querschnitte bei hoher Beanspruchung wie im Dampfmaschinenbau und in der schweren Hydraulik.

Die Toleranz der Mutter läuft plus vom Grundmaß, die Toleranz der Schraube minus vom Größtmaß der Schraube, und die Schraube liegt um das Übermaß über dem Grundmaß. Alles ist vorhanden. Dann kommt der sechste Absatz der Klausel, unter eigener Überschrift:

Eine Passungsklasse, definiert, benannt, in zwei Unterklassen geteilt, mit der Richtung jeder Toleranz versehen und dann dem Leser ohne eine einzige Zahl übergeben. Das ist ungewöhnlich ehrliches Formulieren. Aus späteren Ausgaben wurde sie auch nicht gestrichen: in der Revision von 1928 hat sie ihre Zahlen, als Klasse 5, in einem Anhang, weiterhin als vorläufig gekennzeichnet.

Die Toleranzen wurden nach den vorhandenen Gewindebohrern bemessen

Eine Überschrift in der Toleranzklausel sagt alles allein: Toleranzen der Klassen I und II erlauben die Verwendung handelsüblicher Gewindebohrer (sinngemäß übersetzt). Die für die lose und die mittlere Passung festgelegten Toleranzen erlauben die Verwendung handelsüblicher Gewindebohrer, die derzeit von verschiedenen Herstellern erhältlich sind. Für die enge Passung, bei der die Bohrung nahe am Grundmaß liegen soll, empfiehlt der Bericht einen ausgesuchten Gewindebohrer.

Lesen Sie das neben 1864. Sellers setzte den Flankenwinkel auf 60 Grad, weil 60 leichter herzustellen war als 55 und näher an der amerikanischen Praxis lag, und er brachte eine Lehre zur Sitzung mit. 56 Jahre später legte eine Bundeskommission die Toleranzfelder so fest, dass die bereits in den Regalen liegenden Gewindebohrer Arbeit innerhalb dieser Felder erzeugten. Beide Dokumente wählen eine Geometrie, indem sie fragen, was die Werkstätten bereits herstellen konnten. Die Zahlen auf einer heutigen Zeichnung erben das, ob nun jemand, der sie vorschreibt, davon weiß oder nicht.

Die Gutlehren-Regel, 1920 ausformuliert

Im Bericht wird auch das Lehrenprinzip klar ausgesprochen. Die festgelegten Toleranzgrenzen stellen in Wirklichkeit die Maße der Gut- und Ausschuss-Meisterlehren dar. Steigungs- und Winkelfehler am Werkstück können durch eine geeignete Änderung des Flankendurchmessers ausgeglichen werden. Wenn die Gutlehre das Werkstück passiert, ist die Austauschbarkeit gesichert, und das Profil darf von der Lehre in Flankendurchmesser, Steigung oder Winkel abweichen. Die Ausschusslehre prüft nur den Flankendurchmesser und stellt sicher, dass die Passung nicht zu lose ist.

Zwei kleinere Regeln aus derselben Klausel sind es wert, mitgenommen zu werden. Die Toleranz des Flankendurchmessers einer Schraube ist dieselbe wie die der Mutter derselben Klasse. Und die Toleranz des Außendurchmessers einer Schraube beträgt das Doppelte der Flankendurchmessertoleranz ihrer Klasse.

Die Klausel über Spezifikationen, einige Seiten zuvor, enthält den Satz, den ein Einkäufer wiedererkennt: Eigenschaften sollen in eindeutigen Begriffen bekannter messbarer Maßstäbe angegeben werden, bestimmt durch die größten Toleranzgrenzen, die mit einem zufriedenstellenden Betrieb vereinbar sind, und jede Spezifikation soll so knapp sein, dass kein Streit über die Grenzlinien der Annahme entstehen kann. Das ist dasselbe Problem, dem diese Website immer wieder vom anderen Ende her begegnet, in Normen, die einen Zustand benennen, ohne ein Schiedsprüfverfahren dafür.

Die Delegation und der letzte Absatz

Abschnitt VIII handelt davon, was unerledigt blieb, und er liest sich ein Jahrhundert später anders. Im Juli 1919 entsandte die Kommission eine Delegation nach Europa, um sich mit britischen und französischen Normungsorganisationen zu beraten. Der Bericht hält das Ergebnis in einem Satzteil fest: Es wurden keine bestimmten Vereinbarungen erzielt über die internationale Normung von Schraubengewinden, obwohl die Ingenieure und Hersteller in beiden Ländern zur Zusammenarbeit bereit waren.

Die Kommission hielt es dennoch für machbar, und ihre letzte Empfehlung vor der Unterschrift des Vorsitzenden sagt, wie. Eine internationale Norm solle unter Berücksichtigung der vorherrschenden Größen und gebräuchlichen Normen geschaffen werden, sowie der Möglichkeiten, ein Mittel bereitzustellen, um dieses internationale Schraubengewinde entweder mit dem englischen oder dem metrischen Maßsystem herzustellen. Unterzeichnet vom Direktor des Bureau of Standards als Vorsitzendem, Washington, 26. Juni 1920.

Auch die Liste der unerledigten Arbeiten im selben Abschnitt lohnt sich als Liste. Gewinde, die noch genormt werden mussten: Gewinde für Messingrohre, Instrumentengewinde, Acme-, Flach- und Sägengewinde. Verwandtes, das amerikanischen Herstellern helfen würde: Gewindebohrer, Schneideisen, Stangenmaterial für geschnittene und für gerollte Gewinde getrennt, die Maße von Schraubenköpfen und Muttern, Blech- und Drahtlehrengrößen sowie Kernlochbohrergrößen. Zwei davon sind Seiten auf dieser Website, hundert Jahre später: Was die Schlüsselweite bestimmt und was eine Blechlehrennummer tatsächlich misst.

Was ein Leser daraus mitnehmen kann

• Eine Passungsklasse ist ebenso eine kaufmännische wie eine geometrische Entscheidung. Zwei der vier wurden so bemessen, dass bereits erhältliche Gewindebohrer funktionierten
• Die Gutlehre nimmt seit 1920 Steigungs- und Winkelfehler auf. Ein Gewinde, das die Gutlehre passiert, darf im Profil von der Lehre abweichen, und das war erklärte Absicht, kein Schlupfloch
• Eine Norm kann etwas definieren und zugeben, dass sie keine Zahlen dafür hat. Klasse IV wurde so veröffentlicht, mit der Lücke in ihrer eigenen Überschrift benannt
• Die metrische Frage war offen, und die Antwort lautete, für beide zu bauen. Die abschließende Empfehlung der Kommission war ein Gewinde, das in beiden Systemen herstellbar ist, und genau diese Empfehlung wurde nicht verwirklicht

Das Vorwort liefert den Schlusssatz. Der Kongress verlängerte die Kommission um zwei Jahre, in Anerkennung der Unmöglichkeit, einen Bericht dieser Art herauszubringen, der in der ersten Ausgabe völlig frei von Fehlern oder Widersprüchen ist. Kritik sollte an die Kommission beim Bureau of Standards gerichtet werden. Ein Normendokument, das damit beginnt, dass es vermutlich irgendwo falsch ist, ist ein selteneres Objekt als ein Schlüsselsitz.

Dieser Beitrag behandelt Schritt 2: Gewinde. Die vollständige Reihenfolge lautet Grundwerkstoff, Gewinde, Kopf, Antrieb, Oberfläche und Dokumentation. Warum eine andere Reihenfolge Nacharbeit verursacht, erläutert der englische Beitrag Specifying a screw.

Häufige Fragen

Was war die National Screw Thread Commission?

Ein Gremium aus neun Personen, geschaffen durch ein am 18. Juli 1918 verabschiedetes Gesetz des Kongresses, um Normen für Schraubengewinde für Heer, Marine und Öffentlichkeit zu ermitteln und festzulegen. Den Vorsitz führte der Direktor des Bureau of Standards; dazu kamen zwei Mitglieder vom Heer, zwei von der Marine und vier vom Handelsminister ernannte, vorgeschlagen von der American Society of Mechanical Engineers und der Society of Automotive Engineers.

Wie lange sollte die Kommission bestehen?

Sechs Monate. Abschnitt 6 des Gesetzes von 1918 besagt, dass die Kommission sechs Monate nach ihrer Ernennung enden und aufgelöst werden soll. Vor Ablauf dieser Frist zeigte sich, dass die Arbeit nicht zufriedenstellend abgeschlossen werden konnte, und der Kongress änderte das Gesetz, um sie zu verlängern. Das Vorwort des Berichts von 1921 verzeichnet eine weitere Verlängerung um zwei Jahre.

Warum wurde sie 1918 geschaffen?

Laut Bericht war der Bedarf mit Werkzeugmaschinen, Automobilen, landwirtschaftlichen Geräten, Schreibmaschinen und Nähmaschinen gewachsen, und die Schwierigkeiten bei der Munitionsbeschaffung im vergangenen Krieg zeigten die unbedingte Notwendigkeit genormter Schraubengewinde. Ingenieurverbände, das Bureau of Standards und Hersteller richteten Petitionen an den Kongress, und das Gesetz folgte.

Was war ein Schlüsselsitz der Klasse IV?

Eine Passungsklasse für Gewindeteile mit einem Viertelzoll Durchmesser oder mehr, die mit einem Schraubenschlüssel dauerhaft gesetzt oder montiert werden, mit einem negativen Abmaß, das der Bericht Übermaß nennt. Sie hatte zwei Unterklassen: A für leichte Querschnitte bei mäßiger Beanspruchung wie im Flugzeug- und Automobil-Motorenbau und B für schwere Querschnitte bei hoher Beanspruchung wie im Dampfmaschinenbau und in der schweren Hydraulik. Der Bericht erklärt, die Kommission verfüge nicht über ausreichende Informationen oder Daten, um Werte für Toleranzen und Abmaße von Schlüsselsitzen aufzunehmen; die Klasse wurde daher ohne Zahlen veröffentlicht.

Warum wurden die Gewindetoleranzen von 1920 so gewählt?

Bei Klasse I und Klasse II, damit vorhandene Werkzeuge funktionierten. Der Bericht enthält eine Überschrift, wonach die Toleranzen der Klassen I und II die Verwendung handelsüblicher Gewindebohrer erlauben, die derzeit von verschiedenen Herstellern erhältlich sind. Für Klasse III, die enge Passung, bei der eine Bohrung nahe am Grundmaß gewünscht ist, empfiehlt er stattdessen einen ausgesuchten Gewindebohrer.

Hat die Kommission versucht, ein internationales Gewinde zu vereinbaren?

Sie entsandte im Juli 1919 eine Delegation nach Europa, um sich mit britischen und französischen Normungsorganisationen zu beraten, und der Bericht hält fest, dass keine bestimmten Vereinbarungen über die internationale Normung von Schraubengewinden erzielt wurden. Ihre abschließende Empfehlung lautete, jede internationale Norm solle entweder mit dem englischen oder dem metrischen Maßsystem herstellbar sein.

Was prüft die Gutlehre eigentlich?

Nach der Begründung dieses Berichts die Passung als Ganzes. Er erklärt, die Toleranzgrenzen stellten die Maße der Gut- und Ausschuss-Meisterlehren dar, Steigungs- und Winkelfehler am Werkstück könnten durch eine geeignete Änderung des Flankendurchmessers ausgeglichen werden, und wenn die Gutlehre das Werkstück passiere, sei die Austauschbarkeit gesichert, auch wenn das Profil von der Lehre in Flankendurchmesser, Steigung oder Winkel abweiche. Die Ausschusslehre prüft nur den Flankendurchmesser.

Quellen

• Progress Report of the National Screw Thread Commission, authorized by Congress 18 July 1918, as approved 19 June 1920; issued 4 January 1921 as Miscellaneous Publications of the Bureau of Standards No. 42. Full scan and text on the Internet Archive
• Sellers, 1864, gelesen aus dem Journal of the Franklin Institute, die Veröffentlichung, die dieser Bericht als seinen amerikanischen Vorgänger nennt

Der Bericht ist eine Veröffentlichung der US-Regierung und gemeinfrei. Gelesen wurde der gescannte Text des Exemplars im Internet Archive mit der Kennung progressreportof42nati, das keiner Zugangsbeschränkung unterliegt. Zitate sind wie gedruckt wiedergegeben, einschließlich des Druckfehlers in Abschnitt 6 des Gesetzes. Aus keiner der Toleranztabellen wird auf dieser Seite ein Wert zitiert. Die Tabellenseiten dieses Scans sind durch die Texterkennung stark verstümmelt, während der Fließtext sauber ist; deshalb wurde nur der Fließtext verwendet, und die Toleranzregeln werden nach Richtung und Aufbau beschrieben, nicht nach Zahlen. Spätere Ausgaben des Berichts gibt es aus den Jahren 1925, 1929 und 1933, keine davon wurde gelesen; nichts hier beschreibt, was sie geändert haben. Die Unified-Gewindevereinbarung von 1948 liegt ganz außerhalb dieser Seite. Die Namen nationale Regelgewindereihe und nationale Feingewindereihe erscheinen in diesem Dokument von 1921, und diese Seite verfolgt sie nicht weiter bis in die späteren Unified-Revisionen, wofür man diese lesen müsste. Die Frist von sechs Monaten wird als das wiedergegeben, was das Gesetz sagte; der Bericht schreibt dieser Frist keine Eigenschaft seines eigenen Inhalts zu, und diese Seite tut es auch nicht.