Prawidłowy dobór średnicy wiertła pod gwint jest fundamentem trwałego i bezawaryjnego połączenia gwintowego. Zbytnio zmniejszony otwór prowadzi do przeciążenia i połamana narzędzia, natomiast zbyt duży otwór powoduje ścięcie gwintu przy dokręcaniu.
W obróbce skrawaniem i CNC stosuje się dwa główne systemy gwintów: metryczne ISO oraz calowe amerykańskie UNC/UNF.
1. Gwinty Metryczne ISO (M) – Normy, Tabela i Tolerancje
Gwinty metryczne są zgodne z międzynarodowymi normami ISO 965-1 oraz ISO 965-2. Dla gwintów skrawanych zasadą obliczania średnicy otworu pod gwint wewnętrzny jest odjęcie skoku gwintu ($P$) od średnicy nominalnej ($D$):
Średnica otworu = Średnica nominalna – Skok gwintu
Gwinty Metryczne Zwykłe (Coarse)
| Oznaczenie Gwintu | Skok [mm] | Średnica Otworu [mm] | Tolerancja Otworu |
| M3 | 0.50 | 2.5 | 6H |
| M4 | 0.70 | 3.3 | 6H |
| M5 | 0.80 | 4.2 | 6H |
| M6 | 1.00 | 5.0 | 6H |
| M8 | 1.25 | 6.8 | 6H |
| M10 | 1.50 | 8.5 | 6H |
| M12 | 1.75 | 10.2 | 6H |
| M14 | 2.00 | 12.0 | 6H |
| M16 | 2.00 | 14.0 | 6H |
| M20 | 2.50 | 17.5 | 6H |
| M24 | 3.00 | 21.0 | 6H |
Gwinty Metryczne Drobnozwojowe (Fine)
| Oznaczenie Gwintu | Skok [mm] | Średnica Otworu [mm] | Tolerancja Otworu |
| M8x1.0 | 1.00 | 7.0 | 6H |
| M10x1.0 | 1.00 | 9.0 | 6H |
| M10x1.25 | 1.25 | 8.8 | 6H |
| M12x1.0 | 1.00 | 11.0 | 6H |
| M12x1.25 | 1.25 | 10.8 | 6H |
| M12x1.5 | 1.50 | 10.5 | 6H |
| M16x1.0 | 1.00 | 15.0 | 6H |
| M16x1.5 | 1.50 | 14.5 | 6H |
| M20x1.5 | 1.50 | 19.5 | 6H |
| M20x2.0 | 2.00 | 18.0 | 6H |
Tolerancje Gwintów Metrycznych
- 6H – Standardowa tolerancja dla nakrętek i otworów gwintowanych (najczęściej stosowana w przemyśle).
- 6G – Luźniejsza tolerancja otworów, stosowana gdy elementy mają być poddawane powłokom ochronnym (np. cynkowaniu).
- 4H – Ciasna tolerancja dla otworów o wysokie dokładności pozycjonowania.
- 7H – Luźniejsza tolerancja montażowa, ułatwiająca skręcanie w trudnych warunkach.
- 6g – Standardowa tolerancja dla śrub i gwintów zewnętrznych.
2. Gwinty Calowe UNC i UNF – Normy, Tabela i Tolerancje
Gwinty calowe są wytwarzane według amerykańskiej normy ANSI/ASME B1.1. Kąt zarysu gwintu wynosi $60^\circ$ (podobnie jak w metrycznych), jednak wielkości podawane są w calach lub numerach zarysu, a skok określany jest liczbą zwojów na cal (TPI).
- UNC (Unified National Coarse) – gwint calowy zwykły (zwykły zarys).
- UNF (Unified National Fine) – gwint calowy drobnozwojowy.
Gwinty Calowe UNC (Zwykłe)
| Oznaczenie Gwintu | Średnica Otworu [mm] | Tolerancja Otworu |
| #4-40 UNC | 2.6 | 2B |
| #6-32 UNC | 3.3 | 2B |
| #8-32 UNC | 4.2 | 2B |
| #10-24 UNC | 4.9 | 2B |
| 1/4-20 UNC | 5.1 | 2B |
| 5/16-18 UNC | 6.7 | 2B |
| 3/8-16 UNC | 8.4 | 2B |
| 1/2-13 UNC | 10.7 | 2B |
| 5/8-11 UNC | 13.5 | 2B |
| 3/4-10 UNC | 16.4 | 2B |
Gwinty Calowe UNF (Drobnozwojowe)
| Oznaczenie Gwintu | Średnica Otworu [mm] | Tolerancja Otworu |
| #4-48 UNF | 2.7 | 2B |
| #6-40 UNF | 3.4 | 2B |
| #8-36 UNF | 4.3 | 2B |
| #10-32 UNF | 4.8 | 2B |
| 1/4-28 UNF | 5.2 | 2B |
| 5/16-24 UNF | 6.8 | 2B |
| 3/8-24 UNF | 8.6 | 2B |
| 1/2-20 UNF | 11.0 | 2B |
| 5/8-18 UNF | 14.0 | 2B |
| 3/4-16 UNF | 17.0 | 2B |
Tolerancje Gwintów Calowych
- 2B – Standardowa pasowalność dla otworów wewnętrznych (odpowiednik metrycznego 6H).
- 3B – Ciasna tolerancja dla otworów o podwyższonych wymaganiach osiowości i sztywności.
- 2A – Standardowa tolerancja dla gwintów zewnętrznych (śrub).
- 3A – Ciasna tolerancja dla śrub o dokładnym pasowaniu.
3. Metody Wykonywania Gwintów w Obróbce CNC
W nowoczesnym parku maszynowym CNC gwinty wykonuje się za pomocą trzech głównych technologii. Wybór odpowiedniej metody zależy od twardości materiału, wielkości serii oraz wymogów jakościowych.
1. Gwintowanie Skrawaniem (Thread Cutting)
Klasyczna metoda obróbki wiórowej wykonywana za pomocą gwintowników maszynowych lub noży tokarskich.
- Narzędzia: Gwintowniki skrętne (do otworów ślepych) lub proste/proste z skośną krawędzią (do otworów przelotowych).
- Zastosowanie: Większość standardowych materiałów, od stali po tworzywa sztuczne.
- Zalety: Wysoka dostępność narzędzi, krótki czas obróbki na prostych operacjach.
- Wady: W twardych materiałach występuje duże ryzyko złamania gwintownika i zniszczenia detalu.
2. Gwintowanie Bezwiórowe / Wygniatanie (Thread Forming)
Metoda polegająca na plastycznym odkształcaniu materiału bez powstawania wiórów.
- Narzędzia: Gwintowniki wygniatające (formujące).
- Zastosowanie: Materiały plastyczne o rozciągliwości powyżej 8–10% (np. stopy aluminium, miedź, mosiądz, stale konstrukcyjne).
- Zalety: Brak wiórów, wyższa wytrzymałość gwintu na ścinanie (ze względu na utwardzenie zgniotowe struktury), dłuższa żywotność narzędzi.
- Ważna uwaga: Wymaga większej średnicy otworu wstępnego niż w przypadku skrawania!
3. Frezowanie Gwintów (Thread Milling)
Technologia polegająca na wycinaniu zarysu gwintu ruchem śrubowym (interpolacja kołowa w 3 osiach) przy użyciu freza gwintowego.
- Narzędzia: Frezy gwintowe pełnowęglikowe (VHM) jedno- lub wieloostrzowe.
- Zastosowanie: Centra obróbcze CNC 3- i 5-osiowe, gwinty o dużych średnicach, materiały trudnoobrabialne i utwardzane (np. stale po hartowaniu >50 HRC).
- Zalety: Bezpieczeństwo procesu (złamanie freza nie niszczy detalu), możliwość korekcji wymiarowej gwintu na maszynie, jedno narzędzie może wykonywać gwinty o różnej średnicy (o tym samym skoku).
- Wady: Wyższy koszt narzędzi, konieczność wsparcia programów CAM lub funkcji interpolacji śrubowej w sterowniku CNC.
4. Podsumowanie Technologiczne
Dobór właściwej średnicy otworu pod gwint jest kluczowym elementem przygotowania procesu technologicznego w obróbce CNC. Dla gwintów metrycznych ISO (normy ISO 965-1/2) oraz calowych UNC/UNF (norma ANSI/ASME B1.1) precyzyjnie ustalone tolerancje (6H/6g oraz 2B/2A) gwarantują odpowiedni luz montażowy i bezproblemowe składanie połączeń śrubowych.
W zależności od charakterystyki obrabianego materiału i wymogów produkcyjnych, technologia CNC pozwala na wybór między tradycyjnym gwintowaniem skrawającym, formowaniem bezwiórowym (wygniataniem) gwarantującym najwyższą nośność, a frezowaniem gwintów zapewniającym pełną kontrolę tolerancji i bezpieczeństwo obróbki na drogich detalach. Prawidłowo dobrane średnice otworów bezpośrednio przekładają się na trwałość narzędzi, bezpieczeństwo procesu produkcyjnego oraz jakość wyrobów gotowych.