Zollgewinde begegnen vielen Konstrukteuren und Einkäufern dort, wo Bauteile aus dem angloamerikanischen Raum oder aus der Hydraulik- und Pneumatiktechnik stammen. Anders als beim metrischen Gewinde wird die Größe nicht in Millimetern angegeben, sondern über einen Zoll-Durchmesser und die Gangzahl pro Zoll. Dieser Beitrag erklärt die Logik der Unified-Gewinde UNC, UNF und UNEF, grenzt sie vom britischen Whitworth-System ab und stellt eine Zollgewinde-Tabelle mit Außendurchmessern in Millimetern und Steigung zum Nachschlagen bereit.
Was ein Zollgewinde ausmacht: Durchmesser in Zoll und Gangzahl
Ein Zollgewinde ist ein Befestigungsgewinde, dessen Nenndurchmesser in Zoll und dessen Feinheit über die Gangzahl pro Zoll (TPI) angegeben wird, statt über eine Steigung in Millimetern. Die Bezeichnung eines amerikanischen Unified-Gewindes folgt dem Muster „Durchmesser – TPI“, zum Beispiel 1/4″-20 oder 3/8″-16. Bei kleinen Größen unter 1/4″ ersetzt eine Nummer den Bruch, etwa No. 8 oder No. 10. Die Reihen UNC, UNF und UNEF gehören zu den Unified Inch Screw Threads nach ASME B1.1.
TPI steht für „threads per inch“, also die Zahl der Gewindegänge auf einer Länge von 25,4 mm. Je höher die Gangzahl, desto feiner das Gewinde und desto kleiner die Steigung. Ein 1/4″-20 hat 20 Gänge pro Zoll, ein 1/4″-28 bei gleichem Durchmesser 28 Gänge und damit ein feineres Profil.
Verwendet wird das Zollgewinde an importierten Maschinen, in der Hydraulik, bei US-amerikanischen Fahrzeug- und Anlagenkomponenten sowie an Normteilen nach ASME-Norm. Liegt uns ein solches Bauteil zur Nachfertigung vor, klären wir Reihe und TPI vorab anhand der Zeichnung, damit das Gegenstück später ohne Nacharbeit passt.
Häufige Verwechslung: UNC und UNF trennt die Gangzahl, nicht der Durchmesser
Der Nenndurchmesser allein verrät bei einem Zollgewinde nicht, ob es sich um ein Grob- oder Feingewinde handelt – darüber entscheidet die Gangzahl. Ein 3/8″-Gewinde kann als UNC mit 16 Gängen oder als UNF mit 24 Gängen ausgeführt sein. Beide haben denselben Außendurchmesser von 9,53 mm, sind aber nicht miteinander kombinierbar. Wer nur den Durchmesser misst und die Gänge nicht zählt, ordnet das Gewinde leicht falsch zu.
Eine zweite, folgenreichere Verwechslung betrifft das Profil. Amerikanische Unified-Gewinde (UNC, UNF, UNEF) haben einen Flankenwinkel von 60°, britische Whitworth-Gewinde (BSW, BSF) dagegen 55°. Selbst wenn Durchmesser und Gangzahl ähnlich wirken, passen die beiden Systeme nicht zusammen: Die Flanken tragen nicht voll, und die Verbindung hält der Belastung nicht stand. Eine ähnliche TPI-Zahl ist also kein Beleg für Kompatibilität.
Zur ersten Einordnung hilft ein Überblick über die gängigen Zoll- und Whitworth-Systeme mit ihrem Profilwinkel und ihrer typischen Anwendung:
| System | Beispiel | Profilwinkel | Form | Typischer Einsatz |
|---|---|---|---|---|
| UNC | 1/4″-20 UNC | 60° | zylindrisch | Schrauben, allgemeiner Maschinenbau |
| UNF | 1/4″-28 UNF | 60° | zylindrisch | Automotive, dünnwandige Teile |
| UNEF | 1/4″-32 UNEF | 60° | zylindrisch | Feineinstellung, sehr dünne Wände |
| BSW (Whitworth) | 1/4″ BSW | 55° | zylindrisch | britische Altmaschinen |
| BSF | 3/8″ BSF | 55° | zylindrisch | britischer Feingewindebereich |
| NPT | 1/4″ NPT | 60° | kegelig | Rohrgewinde (USA) |
| G / R (BSP) | G 1/4 / R 1/4 | 55° | zylindrisch / kegelig | Rohrgewinde (Europa) |
Die dichtenden und teils kegeligen Rohrgewinde NPT, G und R folgen einer eigenen Logik und werden in einem gesonderten Beitrag behandelt; diese Tabelle bleibt auf die Befestigungsgewinde UNC, UNF und UNEF konzentriert. Vor jeder Nachfertigung gleichen wir Profil, Durchmesser und Gangzahl gemeinsam ab, damit ein UNC-Teil nicht versehentlich mit einem Whitworth-Gegenstück gepaart wird.
UNC, UNF und UNEF: Wann welche Gewindereihe sinnvoll ist
Die Wahl zwischen UNC, UNF und UNEF richtet sich nach Belastung, Werkstoff und Einsatzbedingungen, nicht nach dem Durchmesser allein. Die drei Reihen des Unified-Systems unterscheiden sich allein über die Steigung: UNC ist die grobe Reihe, UNF die feine und UNEF die extrafeine.
UNC (Unified Coarse) eignet sich für allgemeine Verschraubungen, für weiche oder spröde Werkstoffe und überall dort, wo robuste Gänge und eine gewisse Schmutztoleranz gefragt sind. Die größere Steigung macht das Gewinde unempfindlicher gegen Beschädigung und schneller zu montieren.
UNF (Unified Fine) kann bei gleichem Nenndurchmesser durch die kleinere Steigung und den größeren Kernquerschnitt Vorteile bei Festigkeit, Feineinstellung und Vorspannung bieten. Ob diese Vorteile im konkreten Bauteil nutzbar sind, hängt von Werkstoff, Gewindelänge, Toleranzklasse und Montagebedingungen ab. Sinnvoll ist die feine Reihe vor allem bei dünnwandigen Bauteilen und bei vibrationsbelasteten Verbindungen. UNEF kommt nur in Sonderfällen mit sehr dünnen Wänden oder sehr feiner Justierung zum Einsatz. Welche Reihe ein Bauteil braucht, leiten wir gemeinsam aus Funktion und Werkstoff ab, bevor wir das Gewinde fertigen.
Zoll in Millimeter umrechnen: Durchmesser und Steigung aus der Gangzahl
Der Außendurchmesser eines Zollgewindes ergibt sich aus dem Zoll-Maß multipliziert mit 25,4, die Steigung aus der Gangzahl. Ein Zoll entspricht exakt 25,4 mm; ein 1/2″-Gewinde hat also einen Nenndurchmesser von 12,70 mm. Für Nummern-Größen gilt dieselbe Umrechnung über ihren hinterlegten Zoll-Wert – No. 10 entspricht 0,190″ und damit 4,83 mm.
Die Steigung in Millimetern lässt sich direkt aus der Gangzahl berechnen: Steigung = 25,4 ÷ TPI. Ein 1/4″-20 hat damit eine Steigung von 1,27 mm, ein 1/4″-28 von 0,907 mm. Diese Formel ist nützlich, wenn ein Gewinde nur über Außendurchmesser und gezählte Gänge bestimmt werden soll und kein Datenblatt vorliegt.
Wichtig ist die Reihenfolge: Zuerst wird die Gangzahl auf einer definierten Länge gezählt, dann der Durchmesser gemessen. Wir rechnen die Zollangaben einer Zeichnung vor der Fertigung in Millimeter um und prüfen, ob das gewählte Werkzeug die geforderte Reihe abdeckt.
Zollgewinde-Tabelle: UNC und UNF in Millimetern
Die folgende Tabelle führt die gängigen UNC- und UNF-Größen mit Außendurchmesser in Millimetern, Gangzahl und daraus berechneter Steigung auf. Der angegebene Kernlochbohrer ist ein praxisüblicher Richtwert für das Innengewinde und kein Normmaß.
UNC – Unified Coarse (Grobgewinde)
| Bezeichnung | Außen-Ø (mm) | Gänge/Zoll (TPI) | Steigung (mm) | Kernlochbohrer (mm) |
|---|---|---|---|---|
| No. 4 – 40 | 2,84 | 40 | 0,635 | 2,25 |
| No. 6 – 32 | 3,51 | 32 | 0,794 | 2,70 |
| No. 8 – 32 | 4,17 | 32 | 0,794 | 3,40 |
| No. 10 – 24 | 4,83 | 24 | 1,058 | 3,90 |
| 1/4″ – 20 | 6,35 | 20 | 1,270 | 5,10 |
| 5/16″ – 18 | 7,94 | 18 | 1,411 | 6,60 |
| 3/8″ – 16 | 9,53 | 16 | 1,588 | 8,00 |
| 7/16″ – 14 | 11,11 | 14 | 1,814 | 9,40 |
| 1/2″ – 13 | 12,70 | 13 | 1,954 | 10,80 |
| 5/8″ – 11 | 15,88 | 11 | 2,309 | 13,50 |
| 3/4″ – 10 | 19,05 | 10 | 2,540 | 16,50 |
| 1″ – 8 | 25,40 | 8 | 3,175 | 22,25 |
UNF – Unified Fine (Feingewinde)
| Bezeichnung | Außen-Ø (mm) | Gänge/Zoll (TPI) | Steigung (mm) | Kernlochbohrer (mm) |
|---|---|---|---|---|
| No. 4 – 48 | 2,84 | 48 | 0,529 | 2,35 |
| No. 6 – 40 | 3,51 | 40 | 0,635 | 2,85 |
| No. 8 – 36 | 4,17 | 36 | 0,706 | 3,50 |
| No. 10 – 32 | 4,83 | 32 | 0,794 | 4,10 |
| 1/4″ – 28 | 6,35 | 28 | 0,907 | 5,50 |
| 5/16″ – 24 | 7,94 | 24 | 1,058 | 6,90 |
| 3/8″ – 24 | 9,53 | 24 | 1,058 | 8,50 |
| 7/16″ – 20 | 11,11 | 20 | 1,270 | 9,90 |
| 1/2″ – 20 | 12,70 | 20 | 1,270 | 11,50 |
| 5/8″ – 18 | 15,88 | 18 | 1,411 | 14,50 |
| 3/4″ – 16 | 19,05 | 16 | 1,588 | 17,50 |
| 1″ – 12 | 25,40 | 12 | 2,117 | 23,25 |
Hinweis: Außendurchmesser = Zoll-Maß × 25,4; Steigung = 25,4 ÷ TPI. UNC, UNF und UNEF sind in ASME B1.1 genormt; die Norm regelt neben Profil und Gewindereihe auch Toleranzklassen (1A/2A/3A bzw. 1B/2B/3B), Allowance und Gewindebezeichnung. Die Tabellenwerte dienen der Identifikation und Vorauswahl; für die Fertigung gelten Zeichnung, Toleranzklasse und Werkzeugdatenblatt. Die Kernlochbohrer sind praxisübliche gerundete Werte.
Beim Innengewinde unterscheidet sich der nötige Bohrdurchmesser zwischen UNC und UNF derselben Größe, weil die Steigung verschieden ist. Diese Bohrwerte stimmen wir bei der Fertigung mit dem Werkstoff ab.
Zollgewinde am Bauteil bestimmen: Durchmesser und Gangzahl messen
Ein unbekanntes Zollgewinde lässt sich über zwei Messungen zuverlässig einordnen: den Außendurchmesser mit dem Messschieber und die Gangzahl mit der Gewindelehre. Der gemessene Durchmesser fällt durch Toleranz und abgerundete Spitzen meist eine bis zwei Zehntel kleiner aus als das Nennmaß – ein Wert von 9,4 mm gehört also typischerweise zu einem 3/8″-Gewinde.
Steht keine Gewindelehre zur Verfügung, hilft das Auszählen der Gänge auf 10 mm und das anschließende Hochrechnen auf einen Zoll. Erst aus Durchmesser und Gangzahl zusammen ergibt sich die Reihe.
Liegt uns ein Bauteil ohne Zeichnung zur Nachfertigung vor, prüfen wir Außendurchmesser, Gangzahl und Flankenwinkel zuerst von Hand, bevor wir die Reihe festlegen. Wird ein Whitworth-Gewinde mit 55° versehentlich als Unified-Gewinde mit 60° eingestuft, weil die TPI ähnlich wirken, scheint die Lehre zunächst zu passen. Unter Last trägt das Gewinde dann jedoch nicht voll und muss nachgeschnitten oder das Bauteil neu gefertigt werden. Wer Außendurchmesser und Gangzahl zusammen mit einem Foto der Gewindelehre dokumentiert, vermeidet diese Fehlzuordnung.
Fazit
Für die richtige Zuordnung eines Zollgewindes zählen drei Größen zusammen: der Außendurchmesser in Zoll, die Gangzahl pro Zoll und das Profil. Erst aus ihrem Zusammenspiel ergibt sich, ob ein Bauteil UNC, UNF, UNEF oder ein britisches Whitworth-Gewinde trägt – der Durchmesser allein ist nicht aussagekräftig.
In der Fertigung erleben wir am häufigsten zwei Fehlerquellen: die Verwechslung von Grob- und Feingewinde bei gleichem Durchmesser und die Gleichsetzung von 60°- und 55°-Profil bei ähnlicher Gangzahl. Beide klären wir vor der Bearbeitung durch Messung von Durchmesser, Gangzahl und Flankenwinkel ab. Welcher Kernlochbohrer und welche Toleranzklasse ein konkretes Innengewinde braucht, hängt vom Werkstoff und von der Funktion ab und wird projektbezogen festgelegt.
Wer ein Zollgewinde nachfertigen lassen möchte, sendet uns am besten eine Zeichnung, ein Musterteil oder ein Foto mit Messschieber und Gewindelehre. Wir prüfen Reihe, Flankenwinkel, Außendurchmesser, Kernloch und fertigungsgerechte Toleranz und erstellen mit diesen Angaben – bei Sacklöchern zusätzlich der nutzbaren Gewindetiefe – ein Angebot.
FAQ
Wie erkenne ich, ob ein Gewinde UNC oder UNF ist?
UNC und UNF unterscheiden sich bei gleichem Durchmesser nur über die Gangzahl. Wer die Gänge auf einem Zoll zählt, ordnet das Gewinde zu: Ein 1/4″ mit 20 Gängen ist UNC, dasselbe 1/4″ mit 28 Gängen ist UNF. Der Durchmesser allein genügt zur Unterscheidung nicht.
Passt ein Zollgewinde in ein metrisches Gewinde?
Zoll- und metrische Gewinde sind nicht kompatibel. Zwar haben metrisches ISO-Gewinde und Unified-Gewinde beide einen Flankenwinkel von 60°, doch Durchmesser und Steigung stimmen nicht überein. Eine UNC- oder UNF-Schraube lässt sich nicht zuverlässig in ein metrisches Innengewinde drehen.
Wie rechne ich TPI in eine Steigung in Millimetern um?
Die Steigung ergibt sich aus 25,4 geteilt durch die Gangzahl pro Zoll. Bei 20 TPI sind das 1,27 mm, bei 28 TPI rund 0,907 mm. Diese Umrechnung erleichtert den Vergleich mit metrischen Steigungen.
Sind UNC und Whitworth dasselbe?
UNC und Whitworth sind nicht dasselbe. UNC gehört zum amerikanischen Unified-System mit 60° Flankenwinkel, Whitworth (BSW) ist ein britisches System mit 55°. Auch bei ähnlicher Gangzahl passen die beiden nicht zusammen.
Warum messe ich einen kleineren Durchmesser als die Nenngröße?
Der gemessene Außendurchmesser liegt regelmäßig unter dem Nennmaß, weil Toleranzen und abgerundete Gewindespitzen einige Zehntelmillimeter abtragen. Ein gemessener Wert von 6,2 mm gehört daher meist zu einem 1/4″-Gewinde mit 6,35 mm Nennmaß.
