Einheitsbohrung

Normierte Fertigung mit dem Passungssystem Einheitsbohrung und Einheitswelle

Die DIN 7155 ist die grundlegende Norm für ISO-Passungen. Sie schließt auch das System für die Welle mit ein. Durch diese Normierung lassen sich Produkte austauschbar fertigen, auch wenn sie von verschiedenen Herstellern stammen. Diese Austauschbarkeit und Vorgabe zur identischen Fertigung macht Maschinenbau-Unternehmen erst miteinander vernetzbar. Außerdem senkt es die Kosten und ermöglicht eine wiederholgenaue Fertigung in gleichbleibender nachprüfbarer Qualität. Größere Toleranzen werden durch das Passungssystem Einheitsbohrung und -welle ausgeschlossen. Welle-Nabe-Verbindungen werden standardmäßig nach diesem System hergestellt. Sie versprechen beste Haltbarkeit.

Merkmale der Einheitswelle

Die Toleranzen für eine Welle werden mit Kleinbuchstaben gekennzeichnet. Es gibt das Toleranzfeld an, innerhalb dessen sich die IST-Maße der Welle bewegen müssen. Wie vormals beschrieben, werden Wellen weniger häufig dem Einheitssystem unterworfen. Ausnahmen sind besonders lange und teuer zu fertigende Wellen. Bei diesen kann die Toleranzverschiebung in die Bohrung gerechtfertigt sein.

Die Einheitsbohrung

Wie bei der Welle legt die DIN 7154 auch die Abmaße der ISO-Passungen für die Bohrung fest. Sie werden mit Großbuchstaben gekennzeichnet. In den meisten Fällen ist die Bohrung die bevorzugte nach Einheits-Passungssystem gefertigte Seite. Die Welle lässt sich bei mangelnder Passung durch einfaches Abdrehen auf das gewünschte Maß bringen. Bei einer Bohrung in einem großen, unhandlichen oder schweren Bauteil ist das weniger einfach. Vor allem die eingesetzten Bohrwerkzeuge sind wesentlich unflexibler als der frei positionierbare Meißel an einer Drehmaschine. Die Werkzeuge zur Herstellung von Bohrungen sind damit starrer und legen den Durchmesser stärker fest, als eine Drehbank es mit der Welle macht.

Bevorzugte Passungsarten

Die bevorzugte Passungsart beim System Einheitsbohrung und Einheitswelle ist die Spielpassung. Die Spielpassung gewährleistet eine einfache Montage und eine leichte Verdrehbarkeit von Welle zur Bohrung. Übergangs- und Presspassungen sind jedoch auch möglich. Dabei ist eine Bewegung zwischen Welle und Bohrung aber unerwünscht und nicht empfohlen. Es droht die gegenseitige Zerstörung.

Typische Passungsarten mit Einheitsbohrung

Bei diesem Anwendungsfall sind folgende Passungsarten mit Einheitsbohrung typisch:

• H8/d9: Die Welle lässt sich leicht in die Bohrung montieren und hat ein spürbares Spiel. Diese Lösung ist gut für Anwendungsfälle, bei denen Welle und Bohrung häufig voneinander getrennt werden und nur geringe Rotationsgeschwindigkeiten auftreten.
• H8/e8: Die Montage ist ebenfalls leicht, aber das Spiel ist weniger spürbar. Diese Passung eignet sich für dauerhafte, aber leicht verdrehbare Einbausituationen mit begrenzten Radius. Ein Beispiel dazu sind die Zapfen und Buchsen der Aufhängung einer Zimmertür.
• H8/f7: Welle und Bohrung sind immer noch leicht montierbar und es bleibt ein merkliches Spiel. Diese Passung erlaubt nur geringe Rotationsgeschwindigkeiten. Sie eignet sich aber schon für eine dauerhafte Montage mit vollständigen Drehungen. Ein Beispiel dazu ist die Achse-Nabe-Verbindung an preiswerten Fahrrädern.
• H8/h9: Das Spiel wird deutlich geringer. Diese Passung eignet sich für Einbausituationen, bei denen die Bauteile erwärmt werden. Dabei verengt sich die Passung deutlich, sodass es im Betriebszustand zum Gleitsitz kommen kann.
• H7/g6 Das Spiel ist kaum noch spürbar. Diese Passung ist im Motorenbau üblich. Sie bietet einen festen Halt und einen niedrigen Verschleiß. Dazu müssen aber die Kühlung und die Schmierung exakt eingehalten werden. Die Einheitsbohrung H7 ist im allgemeinen Maschinenbau häufig anzutreffen.
• H7/h6: Für die Montage ist schon etwas Kraft erforderlich. Diese Paarung sollte bei Bewegung stets kühl bleiben. Sie bietet kaum noch Spielraum für eine Wärmeausdehnung.

Wirtschaftlich fertigen mit der Einheitsbohrung

Die Einheitsbohrung H7 und andere erlauben eine wirtschaftliche und verteilte Fertigung. Mit der bevorzugten Verlagerung des Toleranzfeldes in die Welle werden aufwendige Nacharbeiten an der Bohrung vermieden. Neben der idealen Passung ist auch die Kombination der Materialien entscheidend für die Dauerhaftigkeit der Verbindung. Auch bei der lockersten Spielpassung sollten deshalb Welle und Bohrung aus unterschiedlichen Materialien gefertigt sein. Das verhindert Fressen, Abrasion und gegenseitige Zerstörung. Eine ideale Kombination ist beispielsweise Stahl und Bronze. Bronze ist weicher und hat selbst schmierende Eigenschaften.