Mechanische Stifte sind eine grundlegende Klasse von Verbindungselementen und Positioniervorrichtungen, die für die Montage und Funktion von Maschinen unerlässlich sind. Obwohl sie auf den ersten Blick einfach erscheinen, wird ihre Auswahl durch präzise ingenieurtechnische Prinzipien bestimmt, die mechanische Toleranzen und Betriebsanforderungen berücksichtigen. Dieser Artikel bietet einen Überblick über verschiedene Stifttypen.
Was ist eine Stecknadel?
Ein Stift ist ein Maschinenelement, das zur Positionierung bei der mechanischen Montage, zum Verbinden von Teilen und als Sicherheitsvorrichtung zum Schutz vor Bruch verwendet wird.
Gängige Materialien für Stecknadeln
| Zu den Arten | Materialien |
| Stiftschäfte | Kohlenstoffbaustahl: 1035, 1045 Legierter Baustahl: 4130, 4140 Kupfer: C28000, C65500 Edelstahl: 410, 420, 431, 321 |
| Sicherheitsnadeln | Kohlenstoffhaltiger Baustahl: 1035, 1045, 1050 Kohlenstoff-Werkzeugstahl: Güteklassen W1-9, W1-10 |
| Nadelhülsen | Kohlenstoffbaustahl: 1045 Legierter vergüteter Stahl: 1335 Legierter Baustahl: 5140 |
Haupttypen von Stiften
Passstifte
Passstifte werden hauptsächlich zur Werkstückmontage verwendet, um eine wiederholbare und austauschbare Positionierung der Komponenten zu gewährleisten.
Zylindrische Stifte: Diese werden primär zur Positionierung, aber auch für Verbindungszwecke verwendet. Sie sind in vier Durchmessertoleranzklassen – M6, H8, H11 und U8 – erhältlich, um unterschiedlichen Anwendungsanforderungen gerecht zu werden. Die gängige Montagemethode ist das Reiben nach dem Bohren, wodurch die erforderliche Montagegenauigkeit gewährleistet wird.
Zylindrische Stifte mit Innengewinde: Diese dienen primär der Positionierung, können aber auch zum Verbinden verwendet werden. Das Innengewinde ermöglicht ein einfaches Entfernen. Es gibt zwei Ausführungen:
Typ A ist für Durchgangsbohrungen, Typ B für Sacklöcher. Die einzige Durchmessertoleranzklasse ist n6. Der minimale Stiftdurchmesser beträgt 6 mm. Üblicherweise wird die Bohrung durch Reiben angepasst, um die erforderliche Montagegenauigkeit zu gewährleisten.
Abgestufte zylindrische Stifte: Diese werden primär zur Positionierung, aber auch zur Verbindung eingesetzt. Sie bieten einen hohen Grad an Individualisierung und können an spezifische Arbeitsbedingungen und Anforderungen angepasst werden.
Diamantstifte: Diamantstifte dienen hauptsächlich der Positionierung und werden typischerweise zusammen mit zylindrischen Stiften verwendet. Bei gemeinsamer Verwendung ist die korrekte Ausrichtung des Diamantstifts entscheidend. Die Spitze des Diamantstifts muss mit der Tangente an den Mittelpunkt der Verbindungslinie zwischen den Mittelpunkten der zylindrischen und der Diamantstifte ausgerichtet sein.
Geschlitzte, kopflose Gewindebolzen: Diese werden hauptsächlich zur Positionierung, aber auch zur Verbindung eingesetzt. Üblicherweise werden sie nach dem Bohren aufgerieben, um die erforderliche Montagegenauigkeit zu gewährleisten. Aufgrund ihrer großen Durchmessertoleranz und geringen Positioniergenauigkeit eignen sie sich vorwiegend für Anwendungen, die keine hochpräzise Positionierung erfordern.
Federstifte (Rollstifte): Federstifte sind flexibel und werden durch Reibung an den Stiftlochwänden fixiert, wodurch ein Lösen verhindert wird. Sie stellen geringe Anforderungen an die Stiftlochgenauigkeit und müssen nicht aufgerieben werden. Dies ermöglicht eine gute Austauschbarkeit und wiederholte Demontage und Montage. Aufgrund ihrer geringen Steifigkeit eignen sie sich nicht für hochpräzise Positionierung. Bei hohen Belastungen können mehrere Stifte ineinander verschachtelt werden, wobei die Spalten benachbarter innerer und äußerer Stifte um 180° versetzt sind. Sie werden in Anwendungen mit Stößen und Vibrationen eingesetzt und können einige zylindrische Stifte, Kegelstifte, Splinte oder Gabelbolzen ersetzen.
Spiralfederstifte: Spiralfederstifte werden aus Stahlblechen gewalzt und sind daher einfach herzustellen. Sie sind flexibel und lösen sich nach der Montage nicht so leicht. Sie stellen geringe Anforderungen an die Bohrgenauigkeit und können mehrfach demontiert und wieder montiert werden. Aufgrund ihrer geringen Steifigkeit eignen sie sich nicht für hochpräzise Positionierung. Sie können in Anwendungen mit Stößen und Vibrationen eingesetzt werden.
Federbolzen: Diese Bolzen, auch Kugelbolzen oder Indexierbolzen genannt, verfügen über eine in ihrem Gewinde integrierte Feder. Sie sind eine Art Positionierstift, dessen Vorspannkraft durch Verändern der Einschraubtiefe angepasst werden kann.
Federgesteuerte Indexierbolzen: Diese werden hauptsächlich manuell betätigt, um den Bolzen aus- und einzufahren und Funktionen wie Indexieren, Positionieren und Anschlagen zu realisieren. Sie finden breite Anwendung in verschiedenen Maschinentypen, insbesondere zum Indexieren, präzisen Positionieren und Anschlagen in Vorrichtungen und Lehren. Es gibt sie in verschiedenen Ausführungen, darunter mit Ruheposition, selbsthemmend, mit Drehknopf, mit Flansch und in kompakter Bauweise.
Kegelstifte: Kegelstifte besitzen eine 1:50-Kegelform, die in eine konische Reibbohrung passt und so die Montage erleichtert. Sie werden hauptsächlich zur Positionierung eingesetzt, können aber auch zur Befestigung von Bauteilen und zur Kraftübertragung verwendet werden. Sie kommen häufig in Anwendungen zum Einsatz, die eine häufige Demontage erfordern. Sie bieten eine höhere Positioniergenauigkeit als zylindrische Stifte und sind bei seitlicher Belastung selbsthemmend.
Innengewinde-Kegelstifte: Die Gewindebohrung dient zum Herausdrehen und ermöglicht so den Einsatz in Sacklöchern. Sie haben eine Kegelform von 1:50, passend zu einer kegelförmigen Reibbohrung. Sie sind einfach zu montieren und zu demontieren, wiederverwendbar, bieten eine höhere Positioniergenauigkeit als zylindrische Stifte und sind selbstsichernd. Typischerweise ragen sie beidseitig aus dem Bauteil heraus, um die Montage und Demontage zu erleichtern.
Kegelbolzen mit Gewinde: Das Gewinde dient zum Herausdrehen. Sie haben eine Kegelform von 1:50, passend zu einer kegelförmigen Reibbohrung. Sie sind einfach zu montieren und zu demontieren, wiederverwendbar, bieten eine höhere Positioniergenauigkeit als zylindrische Bolzen und sind selbstsichernd. Sie ragen typischerweise beidseitig aus dem verbundenen Bauteil heraus, um die Montage und Demontage zu erleichtern.
Verbindungs- und Haltestifte
Diese dienen in erster Linie dazu, Teile zu verbinden und ein Lösen zu verhindern.
Gabelbolzen: Auch als Bolzenwellen bekannt, werden sie häufig als Scharnierwellen verwendet und mit Splinten für einen zuverlässigen Betrieb gesichert.
Kopflose Gabelbolzen: Diese werden in Scharnierverbindungen verwendet und sind an beiden Enden mit Splinten gesichert, um eine einfache Demontage zu ermöglichen.
Federbelastete Stifte: Diese dienen zur Befestigung anderer Bauteile wie Wellen und Kronenmuttern. Es handelt sich um eine sehr zuverlässige und weit verbreitete Methode.
Splinte: Hergestellt aus hochwertigem, formstabilem Stahl mit guter Elastizität. Ihre Hauptfunktion besteht darin, das Lösen von Muttern oder Gabelbolzen zu verhindern. Nach dem Einsetzen eines Gabelbolzens in die Bolzenbohrung oder dem Anziehen einer Kronenmutter wird ein Splint in die Bohrung des Gabelbolzens bzw. in den Schlitz der Mutter eingeführt und der Splintkopf aufgebogen, um ein Herausfallen des Bolzens oder ein Verdrehen der Mutter relativ zum Bolzen zu verhindern.
Geschlossene Bolzen: Diese werden vorwiegend in Anwendungen eingesetzt, die eine hohe Haltekraft erfordern und eignen sich zur Befestigung von hochbelastbaren Bauteilen. Da sie an beiden Enden geschlossen sind, weisen geschlossene Bolzen eine höhere Tragfähigkeit auf und sind daher ideal zum Verbinden und Sichern von hochbelastbaren Teilen in schweren Maschinen, Fahrzeugen und Anlagen.
R-Clips: Dank ihrer offenen Bauweise lassen sie sich leicht einsetzen und befestigen. Sie sind in verschiedenen Ausführungen erhältlich, je nach Anwendungsbedarf. Typischerweise sind sie R-förmig oder federartig, wobei Form und Größe von der jeweiligen Anwendung und den Konstruktionsanforderungen abhängen. Diese Form sorgt für verbesserte Verbindungsstabilität und Anpassungsfähigkeit.
Doppelschlaufen-R-Clips: Dank ihrer offenen Bauweise lassen sie sich leicht einsetzen und sicher befestigen. Sie sind in verschiedenen Ausführungen erhältlich, je nach Anwendungsbedarf. Typischerweise sind sie R-förmig oder spiralförmig, wobei Form und Größe von der jeweiligen Anwendung und den Konstruktionsanforderungen abhängen. Diese Form gewährleistet eine verbesserte Verbindungsstabilität und Anpassungsfähigkeit.
Geteilte Kegelbolzen: Sie haben eine 1:50-Kegelform, die zu einem kegelförmigen, geriebener Loch passt. Nach dem Eintreiben in das Bolzenloch können die Enden leicht aufgespreizt werden, um ein Lösen zu verhindern. Dadurch eignen sie sich für Anwendungen mit Stößen und Vibrationen.
Nutbolzen: Drei Nuten unterschiedlicher Form und Tiefe werden entlang der Bolzenlänge gewalzt oder geschmiedet. Sie werden in das Bolzenloch gepresst und durch Reibung an den Lochwänden fixiert, wodurch ein Lösen verhindert wird. Sie sind vibrations- und lastbeständig. Das Bolzenloch muss nicht aufgerieben werden und die Verbindung kann mehrfach demontiert und wieder montiert werden.
Stifte mit Führungsnut und durchgehenden Parallelnuten / Stifte mit Fase und durchgehenden Parallelnuten: Durch die durchgehenden Parallelnuten und die Führungsnut bzw. Fase am Ende wird der Druck zwischen Stift und Bohrungswand gleichmäßiger verteilt. Sie eignen sich für Anwendungen mit starken Vibrationen und Stößen.
Stifte mit mittiger Nut (1/3 der Länge) / Stifte mit mittiger Nut (1/2 der Länge): Die kurze Nut in der Mitte beträgt 1/3 bzw. 1/2 der Gesamtlänge. Sie werden häufig als Dorne zur Befestigung von Teilen mit einer Nabe im Nutbereich verwendet.
Kegelnutbolzen (vollständig/halblang/umgekehrt): Die Nuten sind keilförmig und wirken ähnlich wie Kegelstifte, jedoch ist die Druckverteilung zwischen Stift und Bohrungswand ungleichmäßig. Sie lassen sich leichter montieren und demontieren als Kegelstifte, weisen aber eine geringere Positioniergenauigkeit auf. Sie werden häufig als Wellen verwendet.
Rundkopf-Nutstifte / Senkkopf-Nutstifte: Diese können Nieten oder Schrauben ersetzen und werden zur Befestigung von Typenschildern, Rohrschellen usw. verwendet.
Sicherheitsnadeln
Sicherheitsstifte sind einfach aufgebaut und in verschiedenen Ausführungen erhältlich. Für spezielle Anwendungen kann eine Nut in den Stift eingearbeitet werden. Um bei einem Stiftbruch Schäden an der gesamten Wand zu verhindern, kann eine Stifthülse in das Loch eingesetzt werden. Sie dienen dem Überlastschutz in Getrieben und Maschinen und fungieren als Scherelemente in Sicherheitskupplungen.
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