Meine Hobby-Fräsmaschine mit selbst gebautem Zubehör
von Herbert Zellhuber
Mittlerweile stellte ich fest, dass doch recht viele Fräsarbeiten anstehen und ich entschied mich zum Kauf einer "richtigen" Fräsmaschine, um auch größere Teile zu bearbeiten und mehr Komfort zu haben. Es ist doch etwas umständlich, jedes Mal zum Fräsen die Drehmaschine umzubauen. Ich kaufte mir die F1200 (mit Werkzeugaufnahme MK3) der Firma Wabeco, da ich mit der Drehbank von derselben Firma recht zufrieden bin. Ich holte mir die Maschine aus dem Auslieferungslager Remscheid selbst ab. Ich fuhr sowieso zum ITV nach Hessen und der Weg dorthin war dann nicht mehr weit. Zuvor baute ich zu Hause an meinem Ford-Kastenwagen den Beifahrersitz aus und setzte einen Lattenrost ein. Im Prinzip wäre die Ladefläche dazu zwar besser geeignet gewesen; dann wäre es allerdings etwas eng geworden, da ich wie üblich dort auch übernachten wollte.
Zu Hause ging's dann ans Ausladen. Die Verzurrung wurde gelöst und ein längeres Brett mit einer Holzschraube am Rost befestigt. Ohne größeren Kraftaufwand konnte ich die Maschine aus dem Auto ziehen.
Auf kleineren Brettern ließ sich die 82-kg-Maschine relativ einfach die paar Meter bis zur Haustür bewegen.
Um die Maschine auf die unterste Treppe zu befördern benutzte ich Holzbalken. Dabei musste ich zwangsweise eine Pause einlegen und einen Regenschauer abwarten (als ob mir Petrus zuzwinkern wollte mit den Worten: "Ich taufe dich auf den Namen ..."). Während dieser Wartezeit hatte ich die Idee, statt der Holzbalken 6 cm dicke Pflastersteine sog. "Knochen" zu verwenden. Das war DIE Idee!
Nachdem ich eine Spanplatte unter die Fräsmaschine schraubte, begann ich sogleich mit dem Transport über die Kellertreppe. Durch seitliches Kippen der Maschine und wechselseitiges Unterlegen von 4-cm-Holzscheiten bzw. Pflastersteinen ging diese Prozedur recht zügig voran und die zehn Kellertreppen waren bald geschafft.
Danach war es erst mal an der Zeit, einen stabilen Tisch für die Fräsmaschine zu basteln. Das Holz hatte ich auf Lager und somit fielen auch keinerlei Kosten an. Allerdings waren für den "Aufbau" insgesamt 52 Steine nötig, diese mussten also erst mal in den Keller geschafft werden.
Der Rest war Spielerei, auch wenn's mir dabei etwas warm wurde. Nach der Hälfte der Höhe musste ich mit Brettern die Steine etwas stabilisieren, da das Ganze doch etwas wacklig wurde. Im Prinzip könnte man mit dieser Methode übrigens wesentlich schwerere Teile ohne großen Kraftaufwand "heben".
Die Fräse steht neben der Drehmaschine in meiner kleinen Kellerwerkstatt 2 m × 3,3 m.
Natürlich baute ich mir für die Fräsmaschine auch wieder diverses Zubehör. Auf die digitalen Messleisten wollte ich auf keinen Fall mehr verzichten. Ich hätte sie zwar schon fertig montiert bestellen können; da ich aber schon Erfahrungen beim Anbau an der Drehmaschine sammeln konnte, wollte ich dies selbst machen. Außerdem wollte ich zusätzlich eine Plexiglasscheibe anbringen, damit die Messleisten besser vor Spänen geschützt sind.
Das MK3-Zubehör wie die Kreissägevorrichtung (hier mit dem Sägeblatt Ø 100 mm, 2 mm breit) kann ich natürlich weiterhin an der neuen Fräsmaschine benützen. Um das Sägeblatt zu schonen, verwende ich es nur noch für Alu (bei einer Drehzahl von ca. 250/min). Für Stahl nehme ich den Trennschleifer.
Die Klemmhebel zum Arretieren der drei Schlitten hatte ich schon bald gegen Inbusschrauben ausgetauscht, wobei ein 5er Sechskant-Kugelkopfschraubendreher verwendet wird. Das finde ich einfacher, außerdem bin ich das vom Fräsaufsatz an der Drehmaschine gewohnt. Als weiteres wechselte ich die Stiftschrauben gegen Sechskantschrauben aus, damit geht das Einstellen der Führung leichter.
Das Treibrad sollte sich über die gesamte Verfahrlänge gleichmäßig drehen lassen. Beim Schlitten der x-Achse war das Anfangs nicht der Fall. Es gab eine Stelle, an der sich das Treibrad deutlich schwerer drehen ließ. Auch eine sorgfältige Einstellung half nicht weiter. Deshalb zerlegte ich die Führung und überprüfte die Laufflächen. Tatsächlich waren an einer Stelle deutliche Einlaufspuren zu erkennen. Ich rückte deshalb mit Feile und Schaber an und begradigte diese Stelle. Dabei half ich mir mit Tuschierfarbe, um das Tragbild zu überprüfen. Nachdem diese Stelle egalisiert war, baute ich die Führung wieder zusammen. Jetzt drehte sich das Treibrad über die ganze Länge gleichmäßig.
Selbstverständlich kann der 60er Walzenstirnfräser weiter verwendet werden. Im Bild rechts das Werkzeug mit dem Fräser, Befestigungsschraube und Stirnlochschlüssel. Als Verdrehsicherung ist ein Stift Ø 6 mm eingepresst.
Hier noch ein Hinweis, wie der Stift eingepresst wurde:
Bekanntlich können mit Handreibahlen sehr genaue Bohrungen hergestellt werden. Dazu wird zuerst ein Loch mit 0,1 mm Aufmaß gebohrt. Dann wird die Reibahle in ein Windeisen gespannt und mit Hand aufgerieben - natürlich unter Zugabe von Schneidöl. Falls nötig zieht man die Reibahle zurück, um die Späne zu entfernen - aber immer nach rechts und niemals gegen den Uhrzeigersinn drehen, da sonst Späne eingeklemmt werden könnten und die Reibahle beschädigen!
Eine Handreibahle hat vorne einen konischen Schneidenteil, im Bild links mit S bezeichnet. Ganz vorne sind es ca. 0,15 mm weniger als an der Rundfase R. An der Rundfase wird kaum noch Material abgetragen, es glättet nur noch die Oberfläche.
Man kann nun einen Trick anwenden, damit ein Stift in eine solche Bohrung fest eingepresst werden kann. Dazu dreht man die Reibahle nicht ganz durch die Bohrung, sondern lässt vom konischen Teil noch etwas stehen. Das brauchen nur ein paar Hundertstel Millimeter im Durchmesser zu sein. Gezogene Rundstähle sind in der Regel im Ø ein paar Hundertstel mm kleiner als der Nenndurchmesser der Reibahle (im meisten Fall wird man solche mit H7 haben). Falls man den Stift wieder entfernen will, kann er von der Rückseite mit einem Durchtreiber wieder rausgeschlagen werden.
Leider konnte ich die alten 6er und 10er Spannzangen nicht mehr für die Fräsmaschine verwenden. Die 12er und 16er MK3-Direktspannzangen waren aber nach wie vor zu gebrauchen, auch wenn ich etwas improvisieren musste. Ich machte mir deshalb zwei Reduzierhülsen, um auch Fräser im Ø 6 und 10 spannen zu können. Funktioniert zwar prima, war aber eher eine Übergangslösung.
Mit dem Schlagzahnfräser (hergestellt aus einem abgebrochenen 6er HM-Fräser) lassen sich große Flächen sauber Planfräsen.
Auch die Innenausdrehvorrichtung kann ich unverändert in der Fräsmaschine weiterbenutzen. Das Bild rechts zeigt das Ausrichten mit Hilfe des Messtasters (prinzipiell kann dazu natürlich auch ein Bohrfutter oder eine Spannzange benutzt werden, danach muss man halt das Werkzeug wechseln). Die Spindel wird langsam von Hand gedreht. Mit dem Kreuzschlitten korrigiert man so lange, bis die Uhr keinen Ausschlag mehr anzeigt. Allerdings kann das Ablesen der Uhr schwierig sein, da sie sich mit der Spindel dreht. Ein Taschenspiegel kann hier hilfreich sein.
Mit Hilfe der Anschlagklötze (hergestellt aus kalt gewalztem Flachstahl 12×30 50 mm lang) lässt sich der Schraubstock entlang der T-Nuten schnell und genau ausrichten. Mit dem Messtaster wird es danach an der feststehenden Backe überprüft, wobei in der Regel 0,01 mm erreicht werden. Die Spannpratzen sind wieder eine Eigenkonstruktion und werden nur für diesen Schraubstock benutzt.
Der Niederzugschraubstock (Backenbreite 88 mm, Spannweite 125 mm, Gewicht 7,3 kg) ist meistens an der Fräsmaschine angebaut. Den Anschlag stellte ich selbst her, er kann seitlich angeschraubt werden.
Der Preis des Teilapparats war in Ordnung, auch wenn ein paar Kleinigkeiten nachgearbeitet werden mussten. An den weißen Pfeilen wurde nachgefräst, dort war der Guss doch etwas zu grob und zum Ausrichten mit dem Anschlagwinkel benötigt man eine ebene Fläche. Die T-Nutensteine für die Montage wurden ebenfalls selbst hergestellt.
Auch das 125er Dreibackenfutter lässt sich im Teilapparat einsetzen. Die T-Nutensteine waren nicht dabei und machte ich deshalb selbst. Den Anschlussflansch Ø 150 mm aus Alu kaufte ich fertig. Den Zentrierzapfen musste ich allerdings leicht nacharbeiten, da ein präzises Ausrichten nicht möglich war. Ich spannte ihn deshalb in die Aufspannscheibe der Drehmaschine und drehte 0,2 mm ab (Bild rechts). Nun hat das Ganze mehr Spiel und der Anschlussflansch lässt sich sauber ausrichten.
Statt dem Backenfutter kann auch das Spannzangenfutter verwendet werden.
Mein Werkzeughändler konnte mir zwar die ER32-Spannmutter besorgen, leider aber kein MK3-Spannzangenfutter. Das stellte ich mir selbst an der Drehbank her. Ich weiß, dass der Konus der Drehbankspindel nicht so genau gearbeitet ist wie an der Fräsmaschine. Deshalb wurde die 8°-Schräge mit der Fräsmaschine nachgearbeitet, nachdem diese mit dem Messtaster genau ausgemessen war. Auch wenn das Werkzeug nicht gehärtet und geschliffen ist, so kann ich mich über die Präzision nicht beklagen.
Falls es jemand noch nicht wissen sollte: Die Steifigkeit (E-Modul) ist bei Baustahl nicht geringer als bei gehärtetem Werkzeugstahl!
Im linken Bild ist der selbstgebaute Schneidplattenhalter eingespannt und es wird die Werkzeugaufnahme für den Winkelstirnfräser fertig gedreht. Diesen Arbeitsschritt machte ich absichtlich nicht in der Drehmaschine, da dort der Aufnahmekonus leichten Schlag hat - bei der Fräsmaschine stimmt dieser. Rechts ist das fertige Werkzeug mit Fräser, Befestigungsmutter und Stirnlochschlüssel gezeigt. Als Verdrehsicherung ist ein Stift Ø 3 mm eingepresst.
Spannpratzen, T-Nutensteine und Unterlegscheiben wurden selbst hergestellt. Um verschiedene Stärken spannen zu können, steht ein Satz 8er Schrauben im Steckbrett bereit.
Die Spannleisten ersetzen einen großen Schraubstock...
Der 60-mm-Messerkopf zum Planfräsen
Mit der Zeit sammelten sich bei mir etliche verschlissene Hartmetall-Schneidplatten 13×13 mm an. Als ich mal wieder einen Werkzeugkatalog durchblätterte und einen Messerkopf mit Achtkant-Fräswendeplatten sah, überlegte ich, ob ich so etwas selbst bauen könnte. An die Vierkant-HM-Platten werden vier 45°-Fasen angeschliffen, somit können diese achtmal gewendet werden. Gegebenenfalls würde ich die Schneiden auch noch etliche Male nachschleifen können.
Als erstes durchsuchte ich meine Schatztruhe (manche würden dazu auch Schrottkiste sagen) nach passendem Material. Ein 16 mm breiter 60-mm-Rundling schien mir für diese Aufgabe genau passend. Sogleich baute ich eine Vorrichtung, um
mit der Werkzeugschleifmaschine diese 45°-Fasen an Vierkant-HM-Platten schnell und genau anschleifen zu können.
Nachdem eine Aufnahmebohrung gedreht war, wurde das Werkstück auf einen Aufnahmedorn montiert. Danach konnte ich mit Hilfe des Teilapparats und einem Kreissägeblatt die sechs Nuten einfräsen. Diese Nuten sind zum Mittelpunkt um 6 mm versetzt, somit ist der nötige Freiwinkel von 6° berücksichtigt. In derselben Aufspannung bohrte ich noch je zwei Gewinde M 3 um die Schneidplatten befestigen zu können.
Die Wendeplatten müssen natürlich sauber ausgerichtet sein. Das geht mit einer im Schraubstock eingespannten Lehre recht gut. Damit ist sowohl der Freischnitt von 2° als auch die radiale und axiale Lage eingestellt. Mit einem kleinen Schraubenzieher wird die Platte angedrückt und mit einem Inbusschlüssel kann die Madenschraube angezogen werden.
Danach wird noch mit dem Fühlhebelmessgerät geprüft, ob die Schneidplatten richtig montiert sind. In der Regel sind diese auch innerhalb eines Bereichs von 0,03 mm. Somit steht der Benutzung nichts mehr im Wege.
Einen kleinen Schönheitsfehler hat der Messerkopf allerdings schon. Versehentlich bohrte ich zuerst die kleinen Gewinde auf der falschen Seite. In diesem Fall würde die Schneidplatte nicht auf der ebenen Fläche anliegen sondern auf der Schraube und könnte leichter brechen. Das habe ich natürlich gleich geändert und die Gewinde an der richtigen Stelle angebracht. Nobody is perfect...
So richtig Späne machen! Wie man sehen kann, sind die digitalen Messleisten recht gut davor geschützt. Durch die heißen Späne wird das Plexiglas allerdings nach einiger Zeit trübe.
Deshalb ersetzte ich die Plexiglasscheibe durch richtiges Glas, das mit Silikon auf eine Aluplatte geklebt wurde.
Was ich im Laufe der Zeit bemerkt habe, ist folgendes: Die digitalen Messleisten in der x- und y-Achse benötigen Strom, auch wenn sie abgeschaltet sind. Der Vorteil ist, dass der letzte Einstellwert gespeichert wird. Nachteilig wiederum ist, dass die Batterie nach ein paar Monaten leer ist. Wenn ich also die Messleisten längere Zeit nicht brauche, entnehme ich die Batterien. Die Messleiste in z-Richtung hat ein anderes System: Wenn da abgeschaltet ist, wird auch kein Strom aus der Batterie gezogen. Vergisst man allerdings das Abschalten, ist auch da die Batterie nach einiger Zeit leer.
Das nötigste Werkzeug ist immer griffbereit. Außerdem leistete ich mir noch ein Schnellspann-Bohrfutter und Fräserspannzangen ( 6 - 10 - 12 - 16 mm ) mit Anzugsgewinde M 12 - MK3. Die alten Spannzangen werden hauptsächlich nur noch an der Universalschleifmaschine benutzt.
Vor längerer Zeit schenkte mir mal ein Bekannter, der dabei war sein Lager auszuräumen, diesen Rost aus Kunststoff. Die quadratischen Teile können miteinander verbunden werden. Man steht nicht mehr auf dem kalten Betonboden und die Späne können hindurch fallen. Ideal für Drehbank und Fräsmaschine!
Rundlaufgenauigkeit der Arbeitsspindel prüfen
Vom Hersteller werden max. 0,01 mm angegeben. Das überprüfte ich, als die Maschine aufgestellt war. Erfreut stellte ich mit dem Messtaster fest, dass der Rundlauf sehr genau ist; es war kein Ausschlag am Zeiger zu sehen. Allerdings irritierte mich, dass der Zeiger ausschlug, wenn ich mit dem Daumen gegen die Spindel drückte. Hat da etwa das Spindellager Spiel? Nach einigen Überlegungen montierte ich den Messständer statt an den Arbeitstisch an das Spindelgehäuse. Dazu brauchte ich eine Schraubzwinge, da dieser aus Aluminium besteht (Bild rechts). Dabei stellte ich fest, dass kein Spiel im Spindellager vorhanden ist - das kontrollierte mit einer Messuhr mit 0,001 mm Messbereich. Bei der Messung im Bild links habe ich also nicht das Lagerspiel, sondern die Steifigkeit der Maschine gemessen.
Da ich mich schon mit dem Messen der Steifigkeit an der Drehmaschine und meiner Fernrohrmontierung befasste, wollte ich mich auch mit der Fräsmaschine zu diesem Thema beschäftigen. Wieder kam meine "Daumenmethode" zur Anwendung. Nachdem ich ein paar Experimente durchführte, konnte ich der Fräsmaschine zu erheblich mehr Steifigkeit verhelfen. Das Ergebnis können Sie auf meiner Seite "Kann man Stabilität messen?" nachlesen. Außerdem schreibe ich etwas über die Vorteile der Direktspannzange gegenüber dem Spannzangenfutter.
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