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ballcenter DIN 5401 Kugeln – Qualitätsfaktoren und Toleranzgrenzen

Anwendungen und Konstruktionen mit Präzisionskugeln erfordern eine hohe Maß- und Formgenauigkeit. Nur unter normativen Fertigungsansprüchen nach DIN 5401 können Kugeln mit wesentlichen Qualitätsmerkmalen hergestellt werden.

Geräte im medizinischen Bereich oder allgemeinen Maschinenbau setzen auf hochpräzise Bauteile. Durch das Prüfverfahren nach genormten Herstellungskriterien DIN 5401 können Sie für Ihre Fertigung ein optimales Geräusch- und Wälzverhalten der Kugeln erwarten.

Expertise DIN 5401 Kugeln – Präzision nach Norm und Maß

Qualitätsmaß Darum sind DIN 5401 Kennziffern wichtig

Vermeiden Sie den Kauf von Präzisionskugeln, deren Qualitätsangaben nicht näher erläutert sind. Die Maß- und Formgenauigkeit eines Los sollten immer entscheidende Faktoren bei der Wahl des Kugelherstellers sein. Bewerten Sie die Qualität Ihrer Bestellungen nur anhand von Begriffsetiketten wie „Industriequalität“ oder „Präzisionskugel“, könnte Ihre Fertigung unter Mängeln leiden. Setzen Sie daher auf DIN 5401 Kugeln.

Benötigen Sie eigentlich Kugellager Kugeln der Qualität G10, setzen aber die Qualität G500 ein, wird sich Ihr Lager schnell mit Fehlverhalten bis hin zu Bauteilschäden melden. Diese Unterscheidung bestimmt sich vor allem durch die relativ abweichenden Maß- und Formtoleranzen der Qualitätsklassen (abgekürzt durch „G“, der Klassen-Nummer vorangestellt).

Die Qualitätsklasse betrachtet in Kombination die Toleranzen von Maß, Oberflächenrauheit, Kugelform und Durchmesserstreuung.

Kugelgrößen Grundsätzliche Normeinheiten von DIN 5401

Die Kugelqualität lässt sich nach Betrachtung oberflächlicher und geometrischer Merkmale in Einheiten unterteilen. Bewertet wird anhand isolierter Maße einer einzelnen DIN 5401 Kugel oder die eines Los. Ein Los umfasst eine bestimmte Menge an Kugeln, die unter gleichen Bedingungen hergestellt wurden und sich weitgehend gleicher Eigenschaften bemessen lassen.

  • Der Nenndurchmesser (Dw) dient zur allgemeinen Bezeichnung eines Durchmesserwerts einer Kugelgröße.
  • Der einzelne Kugeldurchmesser (Dws) beschreibt den ermittelten Ist-Wert des Abstands zwischen zwei parallelen Ebenen, welche eine Kugeloberfläche berühren.
  • Der mittlere Durchmesser einer Kugel (Dwm) bildet den Durchschnitt aus größtem und kleinstem einzelnen Durchmesser (Dws) einer Kugel.
  • Der mittlere Kugeldurchmesser eines Los (DwmL) beschreibt den Durchschnitt zwischen größtem und kleinstem mittleren Kugeldurchmesser (Dwm) in einem Los.

Kugelflächen Oberflächliche Normeinheiten nach DIN 5401

  • Die Oberflächenrauheit (Ra) stellt die Abweichungen von einer geometrisch vollkommenen Oberfläche dar. Wobei diese Idealbetrachtung Formabweichungen und Welligkeit außer Acht lässt.
  • Welligkeit von Kugeln (MDw) geben eine wichtige Kenngröße zur Beurteilung der grundsätzlichen mechanischen Eignung einer Kugel. Nach DIN 5401 werden hierunter zufällig oder periodisch verlaufende Abweichungen der Kugeloberfläche von der idealen Kugelform zusammengefasst.
  • Unter Oberflächenhärte (Härtegrad Stahlkugeln) versteht sich der Widerstand, den eine DIN 5401 Kugel eindringenden Körpern entgegensetzt.

Berechnen Kalkulatorische Normeinheiten nach DIN 5401

  • Schwankungen des Kugeldurchmessers (VDws) legen die Differenz zwischen größtem und kleinstem einzelnen Durchmesser (Dws) nahe und bieten damit bereits ein grobes Datenspektrum an Qualitätsmerkmalen. Dieser Wert sollte möglichst gering sein. So kann die Kugel radiale Kräfte optimal kompensieren. Ansonsten besteht ihr die Gefahr, je nach Einsatz und Präzisionsanforderungen, in ihrer Lagerstruktur zu verkeilen.
  • Die Kennziffer für Schwankungen des Kugeldurchmessers (VDwL) in einem Los misst die Differenz zwischen größtem und kleinstem mittleren Kugeldurchmesser Dwm in einem Los. Dieser Parameter gilt jedoch nur für Kugeln der Klassen G3 bis G200 – ausgenommen G80.

Toleranz DIN 5401 Qualitätsklassen und Sorten

  • Neben der Qualitätsklasse (G) beschreibt die Sorte (S) den Abstand des mittleren Kugeldurchmessers eines Loses (bei VDwL) oder der Teilmenge eines Loses (bei VdwA) zum Nenndurchmesser der Kugel (Dw) gerundet auf ein ganzzahliges Vielfaches des Sortenintervalls (IG).
  • Die Sortentoleranz (ST) bezeichnet sich als Bereich, in dem der mittlere Kugeldurchmesser in einem DIN 5401 Los (DwmL) innerhalb einer Sorte nach DIN 5401 toleriert wird. Der Betrag der Sortentoleranz (ST) ist identisch mit dem Sortenintervall (IG).
  • Das Sortenintervall (IG) erklärt sich als Betrag, in dem das zulässige Abmaß des Nenndurchmessers (Dw) der Kugel gleichmäßg unterteilt ist. Die Differenz aus Nennmaß (Sollwert) und ermitteltem Ist-Maß bildet dabei das Abmaß.
  • Grenzabmaß ist nach DIN 5401 ein Begriff für das größte Abmaß des Nenndurchmessers; also die Differenz zwischen mittlerem Kugeldurchmesser (Dwm) und Nenndurchmesser (Dw).

Auswahl Wesentliche Besonderheiten der DIN 5401-Klassen

Grundsätzlich gilt, je kleiner die DIN 5401 Klassennummer, desto hochwertiger die Präzisionskugel bzw. desto geringfügiger der Toleranzbereich. Kugeln der Klassen G3 und G5 gelten als höchstwertige Normmodelle. Ein Los solcher Kugeln lässt sich effektiv durch Individualanfragen bei Herstellern erreichen. Geläufige Online-Shops führen diese Norm-Klassen selten.

Die DIN 5401-Klassen G10 bis G100 bezeichnen charakteristische Präzisionskugeln. Der Verwendungszweck sollte vor dem Einsatz berücksichtigt werden. Die optimale Wirtschaftlichkeit wird dadurch erreicht, indem Kugeln höherer oder niedrigerer Qualität ausgeschlossen werden können.

Gröbere Qualitätsklassen, G200 bis G500, können nicht als Präzisionskugeln anerkannt werden. Anklang finden diese Kugeln bei einfachen Anwendungen. Dort werden sie dann fast nie als Walzkörper eingesetzt.

Material Unterschiede in DIN 5401 nach Werkstoff

Die hier erläuterten Güteklassen beziehen sich vor allem auf Präzisionskugeln aus durchhärtetem Wälzlagerstahl, Sonderstählen und anderen metallischen sowie nichtmetallischen Werkstoffen. Achten Sie bei der Bewertung der Maß- und Formgenauigkeit nach DIN 5401 auch auf etwaige Materialangaben.

Toleranztabellen können sich in ihrem Detailgrad nach Materialeigenschaften wie Wälzlagerstahl nach Werkstoffnummer 1.3505 oder 1.3520 bzw. deren internationalen Derivaten unterscheiden. Für in Frage kommende Werkstoffarten und -gruppen gibt es demnach auch bevorzugte Kugeldurchmesser, die grundsätzlich in Millimeter angegeben werden. Ursprünglich leiten sie sich von den englischen Zollmaßen ab.

Kennzeichnung Beispiel einer Qualitätsangabe nach Norm

Das Bestellen eines Los oder einer Sonderanfertigung nach Beachtung der Werkstoffeigenschaften wird dank der DIN 5401 Kennung übersichtlicher und Ihre Fertigung passgenau unterstützt. Suchen Sie nach einer Kugel mit Nenndurchmesser (Dw) = 6 mm der Klasse G20 aus Wälzlagerstahl, gehärtet, nichtrostend, mit der Werkstoffnummer 1.3541, dann bezeichnen sich geeignete Präzisionskugeln mit folgendem Maß und Bezeichnung: Kugel DIN 5401 – 6 G20 – 1.3541

Normungen Unterschied ISO 3290 und DIN 5401

Die früheren Klassen nach römischer Zahlschrift wurden inhaltlich nahezu vollständig durch ISO 3290 und dessen Präzisionsgrade ersetzt. Ein wesentlicher Unterschied von DIN 5401 erhält sich jedoch in der Kennzeichnung gröberer Maß- und Formgenauigkeiten, sowie Sonderanfertigungen. Kugeln für Nichtwälzlagerzwecke in den Klassen G500 bis G700 lassen sich nicht mit den ISO 3290 Präzisionsgraden normen.

Die internationale Skala beschränkt sich prinzipiell auf durchhärtende Wälzlagerstähle. DIN 5401 hingegen überspannt auch Kugeln aus Sonder-Werkstoffen, die überwiegend in Wälzlagern verwendet werden sollen. Dabei finden die bekannten Qualitäts- und Toleranzklassen Anwendung.

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