Mini-Maschinen brauchen Mini-Werkzeuge 02.02.2008 Moin Moin alle Zusammen, da meine beiden Frässpindeln nun prima laufen muss ich den Werkzeugfundus jetzt natürlich noch ein wenig aufstocken. Die Schnittstelle Spindel zu Werkzeug ist mit den PROXXON Spannzangen bis 3.2mm stabil und genau, die schnelllaufende Spindel werde ich also so belassen. Für größere Werkzeuge und weniger Speed habe ich mir die zweite Spindel mit der Bohrfutteraufnahme für das kleine RÖHM ausgerüstet. Das läuft auch rund und für Bohrzwecke absolut ausreichend, bedingt durch die lange Gesamtbauform sind die Hebelarme aber recht ungünstig für Schlagzähne, Sägeblätter, Ausdrehwerkzeuge etc., der Abstand Spindellager zu angreifender Kraft wird einfach zu groß für die 8mm Stahlwelle. Da es in der Dimension eh so gut wie keine käuflichen Produkte gibt habe ich mir überlegt eine eigene Schnittstelle für diese speziellen Fräswerkzeuge zu schaffen. Die Spindelwelle ist oben an der Zahnriemenscheibe nur geschlitzt geklemmt, so kann man diese ja flott austauschen. Nun gibt’s eine zweite Welle bei welcher der untere Wellenstumpf einfach 16mm blank aus der Lagerung heraussteht, die Welle stützt sich nur mit einem kleinen 3mm breiten, aufgeklebten Ring am unteren Lager ab. Auf diesen freien Wellenstumpf klemme ich alle Sonderwerkzeuge auch per Druckring und vierfach geschlitzter Wellenaufnahme. Die 8mm Bohrungen werden auf „Saugpassung“ ausgespindelt, so läuft das Werkzeug mit minimalstem Schlag und die Klemmung ist absolut stabil, dabei ist das auch noch gut und zügig zu fertigen. Auf diese Weise wird die Bauform der Werkzeugaufnahme (wenn gewünscht) stark verkürzt und die Schäfte können dem jeweiligen Bedarf gerecht dimensioniert werden. Hier einige Bilder der Fertigung. Um die Schlitzung auszuführen habe ich hier noch den für Testzwecke gebauten Sägeblatthalter im Bohrfutter verwendet, die neue Aufnahme entsteht ja gerade erst. Um sicher zu gehen, dass Sägen überhaupt mit dem kleinen Gerät sinnvoll geht hatte ich erst einmal ein 32mm DREMEL-Blatt (bitte nich lachen, ist so ein Ding welches wie aus Federblech ausgestanzt aussieht ) aus dem Baumarkt besorgt, nun, das ging! Also bestellte ich richtige HSS Blätter, dafür dann hier die neue Aufnahme. Da ich die Dreibackenfutter-Montierung für den kleinen Drehtisch noch nicht fertig habe wurden alle Fräsarbeiten wie früher auf der Drehbank ausgeführt, mit Spindelklemmung und Teilscheibe geht das ja auch sehr gut. Das sind die Teile für eine Sägeblattaufnahme und meinen neuen Schlagzahnfräser. Die Säge habe ich schon getestet, da kommt Freude auf, gerader, nicht verlaufender Schnitt, absolut keine Vibrationen. Bei solchen Dingen genügt oft schon der erste Eindruck der Geräuschentwicklung, das weiß ich gleich, das funzt. Der Schaft ist mit Absicht 34mm lang ausgeführt damit man später auch mal seitlich am Werkstück tiefer anfahren kann, mit dem Schaftdurchmesser 15mm ist das kein Problem. Die montierte Säge ist eine vom Typ 40x10x0.4mm. Den Schlagzahn habe ich hier nur mal probehalber montiert, denn einen Drehling aus ner 4x4mm HSS Stange herauszuschneiden und anzuschleifen...dat geht heute Nacht nun leider nicht mehr.....die armen Nachbarn......da ist jetzt nur ein Imitat aus nem Messingstück drin. Der läuft jedenfalls schon prima rund und hier im Leerlauf macht der auch bei 4tausend Umdrehungen keine Vibrationen. Der Grundkörper hat die Maße 19.5mm Durchmesser mal 21mm Baulänge und eine Nute 4x4mm für handelsübliche HSS Rohlinge. Ich habe jedenfalls ein gutes Gefühl, der wird schon prima arbeiten. Jetzt steht noch ein Miniatur Ausdrehkopf auf dem Programm, sollte sich die hier gezeigte Spindelaufnahme bezüglich der Steife bewähren kann ich jetzt darüber auch mal ernsthaft nachdenken, mit PROXXON 3.2mm und oder Bohrfutter wäre das reiner Unsinn gewesen. So, heute Vormittag waren „milde“ Schleifgeräusche in der Wohnung wieder zulässig und ich habe endlich noch den Stichel für den Schlagzahnfräser zugerichtet. Aus dem 4x4mm HSS Rohling wird das sehr schnell ein recht winziges Teil, den hier habe ich noch so „aus der Hand“ auf der Auflage am Schleifbock hinbekommen, wenn man das öfter macht wird eine kleine Aufnahme als Handhabe aus einem 10er Vierkantstab o.Ä. nützlich sein denn gleich im Werkzeughalter wie z.B. bei den kleinen runden Drehlingen geht das ja hier nicht. Hinterher werden alle Flächen noch sauber auf dem Diamantschärfblock mit Wasser abgezogen. Funktioniert prima, sehr ruhiger Lauf, Zustellung hier nur mal 0.3mm, reicht doch. Den Stichel hatte ich zuerst mit zuviel Spanwinkel (ca. +5grd) geschliffen, siehe die vordere, riefige Fräsfläche. Umgeschliffen auf fast 0grad wird die Fläche auf Messing dann schön glatt. Hier noch ein Bild der Säge in den Dimensionen zur ganzen Maschine. Hatte gestern ganz vergessen den Spindelkopf abzulichten, so sieht der Wellenstumpf am unteren Lager aus. Die ganze Angelegenheit baut sehr kompakt und mit den vier Stiftschrauben geht der Auf- und Abbau recht zügig, auch nicht viel langsamer als eine Spannzange zu bedienen. Man muss sich nur angewöhnen die vier Schrauben einigermaßen gleichmäßig über Kreuz anzuziehen und vor Inbetriebnahme besser noch mal den Sitz dieser Schrauben zu kontrollieren, dann klappt das schon. Ich habe auf den Grundkörpern den Sitz der Schraubenspitzen leicht eingesenkt, da nur ganz leichtes Lösen der Schrauben für die Wechselei ausreicht bleiben die Druckringe so immer fest an ihrer zugedachten Stelle. Hier noch einmal die beiden Spindeln im Vergleich. Weiter geht es an der Mini-Werkzeugfront. Um einen funktionierenden Kleinst-Ausdrehkopf zu bauen gibt’s verschiedene Möglichkeiten, nach einigen Studien der größeren Brüder habe ich mir meine Version so überall ein wenig zusammengetragen. Bedingt durch die kleinen Abmaße und die von mir gewünschte, kompakt-kurze Bauform habe ich mich dann doch zu einer Schwalbenschwanzführung zwischen Grundkörper und dem verstellbaren Werkzeugträger entschieden, alle anderen Möglichkeiten gerieten mir am CAD einfach immer zu lang oder bestanden aus zu vielen, dann ja auch schnell immer kleiner werdenden Einzelteilen. Bloß einen Schwalbenschwanzfräser welcher in meine kleine Maschine passt habe ich nicht und am Markt finde ich auch nix so Lüttes. Also baue ich zuerst mal so einen Fräser, den kann man bestimmt später auch noch brauchen. Da ich mit dem Teil keinen Fräswettbewerb bestreiten will sollte es ein Einzahnfräser auf Basis der bewährten 3.2mm VHM Stifte wohl tun. Zuerst wieder einen Grundkörper gefertigt, hier macht das Sägen mit der neuen Aufnahme schon richtig Spaß. In den Körper zwei Bohrungen, eine unter 90grd für spätere Verwendung als Schlagzahn mit geringer Fräsbreite, eine unter 30grd für die Schwalbe. Zeichnerisch ermittelt kann man den außermittigen Sitz so bestimmen, dass der rotierende Stift dann die gewünschte Fräskontur erzeugt, ich benötige eine Mindestarbeitstiefe von 4mm und der Basisflugkreis darf nicht größer als 9mm werden, sonst passt der später nicht in die Nute des Werkzeugkörpers. Große Spannung ob das wohl funktionieren wird Oh Wunder, nach ein klein wenig Feintuning der ganzen Werkzeugwinkel fräst der sehr schön seine Bahnen. Das mag ja etwas abenteuerlich aussehen, aber um die Kontur aus einem senkrechten Rohling zu schleifen hätte der min. einen Durchmesser von 6 bis 7mm haben müssen, da schleife ich mit Hausmitteln zu viel dran rum und ein Fehler in der geraden Schneidenlinie und das Teil wäre unrettbar hin. Letztendlich kommt es ja nur darauf an das die Schneide mit den richtigen Winkeln an der richtigen Stelle im Raum rotiert. Durch die kurze Einspannung ist das auch stabil. Man darf natürlich nicht erwarten mit so einem Werkzeug nach einem Messerwechsel den gleichen Schwalbenschwanz je wieder zu fräsen. Auf einige Zehntel Grad passt das nie mehr, die beiden zusammengehörigen Bauteile müssen direkt nacheinander gefertigt werden. Den Ausdrehkopf habe noch nicht fertig, der Entwurf ist aber schon mal durchgezeichnet. Die Eckdaten sind: größter Durchmesser Grundkörper 22mm, Länge Werkzeugträger 24mm, ganze Höhe 34mm, die Spindel werde ich mit einem M4x0.35er Gewinde bauen. Der Verstellweg wird +/- 5mm betragen, mit den beiden möglichen Aufnahmebohrungen ergibt das einen Arbeitsbereich von theoretisch 0 bis max 30mm. Die kompakte Bauhöhe konnte ich durch das Einschieben der Spindelmutter als Drehteil von oben durch die Frässpindelbohrung realisieren. So wird das dann auch erst überhaupt montierbar, sonst kommt man nicht in die Schwalbe rein. Wenn nötig kann ich das Drehteil später noch mit einer seitlichen Stiftschraube sichern, wird aber wahrscheinlich schon so am Platz bleiben, wo soll es hin wandern können? Das ist ja auch nur bedingt eine Bewegungsspindel, im Betrieb muss die Führung eh immer geklemmt sein. Bisher hat sich der kleine 30grd Einzahn recht wacker geschlagen bzw hat er wacker das Messing geschlagen.... Dieser Abschnitt wurde auch wieder auf der Drehmaschine mit geklemmter Hauptspindel gefräst, die ist eben einfach stabiler als der Micro-Zerstäuber und da die frässpindelseitige Bearbeitung des Bauteils schon vorher gemacht ist wollte ich da kein Risiko eingehen und nachher wieder von Vorne anfangen müssen. Außerdem ist für die weiteren Bearbeitungsschritte, Schlitzsägen und Gewindelöcher mit Flachsenkung, eine Drehung des Bauteils um 90grd sowie eine gedrehte Zustellachse um 30 bzw. 60grd nötig. Der Drehtisch hat noch immer kein Futter und die Frässpindel kann ich nicht schwenken, eine hochschwenkbare Schraubstockmontierung habe ich auch noch nicht usw. Auf der Drehmaschine geht das aber mit dem Support zu machen, nun ja, so eben gerade. In meinem Stahl-Schnellwechsler kann ich die Frässpindeln kontrolliert so eben +/- 5mm in der Senkrechten verstellen, mehr geht nicht. Das reichte hier so gerade aus. Das Bild ist schnell noch nachgestellt, hatte im Eifer des Gefechts das Knipsen vergessen..... Hier erlebt man wieder wie schnell eine Maschine zu klein wird, z.B. eine Angabe der Spitzenweite taugt gerade mal zur Beurteilung welche Länge man so dumpf mit dem Support abfahren kann. Auch wird die Spitzenhöhe bei so einer PD360 schnell zu klein, nicht wegen des hier benötigten Drehdurchmessers, sondern weil dadurch der Support in seiner ganzen Bauhöhe so kompakt gebaut wird, daß ein Verschwenken des Obersupports um 60grd nur mit erheblichen Weg- und Zustelleinschränkungen möglich ist. Die Spindeln liegen einfach im Höhenabstand zu eng beieinander, irgendwann kommen Supportteile mit den darunter liegenden Handrädern in Konflikt. Auch ein gewichtiger Grund warum man lieber die Maschine eine Nummer größer erwerben sollte, jedenfalls wenn man damit nicht nur mal ne Welle lang abdrehen will. Aber es hat ja noch mal juuht jejangen....wie der Öcher so sacht, das erste Teil scheint jedenfalls gelungen. Ein Stück Messing von der 15x15mm Stange wurde zuerst mit dem neuen Schlagzahn auf 14.8x14.0mm allseitig geplant und auf der Unterseite die beiden Stufen angefräst. Dann ab auf den Micro-Zerstäuber.....der hatte jetzt keine Ausreden mehr....die Drehmaschine taugt mit nur einem Dreibackenfutter nun wenig um das Teil zu spannen. Hat sich aber gut gehalten, ok, zum Ende, dann wenn der Fräser auf ganzer Höhe arbeiten muss gehen nur noch 0.2mm Zustellung wobei ich die Spindel mit 4000 U/min laufen lassen kann ohne arge Vibrationen zu bekommen. Da man in der Regel ja mit so einem Schwalbenschwanzfräser aber nur an Kanten oder in vorher ausgefrästen Taschen arbeitet, kommt der Fall dass der Fräser auf ganzer Höhe trägt ja nur auf den letzten so 0.5mm vor und da braucht es dann zur Passungsfindung eh nur noch winzige Zustellungen. Das ist also eigentlich für mich kein Manko. Jedenfalls bin ich selber erstaunt wie gut das zusammenpasst, die Teile sind hier nur mit 1000er Papier auf einer Glasscheibe ganz leicht fast ohne Druck abgezogen und einmal einwenig mit Oer Stahlwolle abgerieben. Die Führungsflächen selber haben gar keine weitere Bearbeitung gesehen. Das lässt sich leicht gleichmäßig durchschieben, wenn die M2.5er Schrauben nur wenig angezogen werden sitzt der Balken gleich bombenfest. Die bisherige Basis ermutigt jedenfalls anzunehmen das aus den Teilen mal ein funktionstüchtiges Werkzeug wachsen kann. Einwenig aufpeppeln wird ichs aber noch müssen.....ha ha ha. Fertig ist der Mini-Ausdrehkopf noch nicht, aber fast... Ich habe die Dinge ein wenig komplettiert und zuerst noch die Spindeltasche und die Werkzeugaufnahmen eingearbeitet. Die Stellspindel wird jetzt beidseitig gelagert, dafür habe ich aber heute erst die beiden Pilotbohrungen eingebracht. Aufbohrungen und Flachsenkungen kommen noch wenn ich die Spindel und den Mutter-Bolzen hergestellt habe. Jetzt sieht das Teil aber schon mal wie ein Ausdrehkopf aus Und von Neugier getrieben musste der auch gleich ein paar Probespäne machen, will doch wissen ob die Maschine damit überhaupt umgehen kann Und sie kanns, das Eintauchen im Schlagzahnverfahren funktioniert klaglos und das Fräsbild ist einwandfrei. Dann sollte das auch in einer Bohrung klappen, was ich aber erst nach endgültiger Fertigstellung ausprobieren werde. Die mehr optische Endbearbeitung wie Längskanten fasen und den Außendurchmesser des Werkzeugbalkens an den Stirnseiten leicht rund andrehen, mache ich auch erst ganz zuletzt, im Augenblick brauche ich noch alle Bezugsflächen möglichst groß und plan um die Spindel einzupassen. Stimmt schon, wenn man die Stunden rechnen müsste welche so was verschlingt....kann keiner bezahlen. Aber das ist das Wunderbare am Hobby, kein Kostenmensch weit und breit in meiner Bastelbude.....ha ha ha..... die lass ich gerne in der Firma zurück! Heute war noch die Verstellspindel dran, zuerst hier noch ein Bild vom Rumfräsen am Werkzeugträger Und hier wird noch der Skalenstrich auf die Stirnseite eingebracht. Ein VHM Gravierstichel, so wie den die Platinenleute gerne nehmen, eignet sich dafür prima, damit habe ich auch die Skala auf der Spindelscheibe eingefräst. Eine Säge wäre eigentlich besser, das gibt konturschärfere Striche, aber dafür müsste man dann auch ein 0.2mm Kreissägeblatt haben... Alle Teile vor dem Zusammenbau Der Schiebebalken ist schon ein recht komplexes Bauteil, dazu braucht man für viele Arbeitsgänge die geeigneten und genau passenden Werkzeuge, sonst kann man die Konstruktion kaum umsetzten. Für die beiden Flachsenkungen hatte ich die passenden Fräser, 8 und 5.5mm, die Tasche für die Spindel habe ich mit einem 2mm VHM Fräser fertiggefräst (vorgeschruppt mit 6mm auf der Dreh/Fräsmaschine), sonst werden die Innenradien bei dem kleinen Teil zu groß. Wenn man bei so einem Bauteil nicht genau nach seinen Skizzen und immer möglichst maßhaltig arbeitet gerät das schnell ins Abseits. Da häufiges Umspannen nötig ist, summieren sich sonst die Fehler. Und wenn nicht alle Bezugsflächen korrekt stimmen, hat man schon Probleme z.B. die Verstellspindel genau zentrisch unter die Frässpindel und auch genau parallel zur Führung zu bekommen. Mit Probieren ist da nicht viel und in der Spindeltasche ist es ausgesprochen dunkel. Ich hab mir Mühe gegeben, oder wars auch Glück.......ha ha ha...... Die Skalenteilung ist jetzt 14 Striche entsprechend 0.025mm Weg/Strich auf einer 8mm Scheibe. Den Antrieb habe ich mit einer 3mm Innensechskant Stiftschraube gelöst, welche ich in ein Gewinde eingeklebt habe. Fertig montiert sieht der doch fast so aus wie seine großen Brüder aus der richtigen Maschinenwelt Das Gegenlager auf der dem Antrieb abgewandten Seite ist mit einer M2.5er Schraube gesichert, das M4x0.35 Spindelgewinde ist dort auf 3mm abgesetzt und der Wellenstumpf so auf Länge eingepasst bis nur noch ein kaum spürbares Axialspiel bleibt. Radial sitzt die Spindel in geriebenen 4 und 3mm Bohrungen. Das Prinzip funktioniert gut, da wackelt nix, trotzdem fährt der Schiebebalken schön leicht und gleichmäßig bis in beide Endstellungen. Ehrlich gesagt hatte ich ein wenig Zweifel ob mir der Ausdrehkopf auf Anhieb gelingen würde, aber es hat super gut geklappt und ich brauchte kein Bauteil neu zu fertigen. Nun muß ich den noch richtig testen, aber heute nicht mehr. Präzision ist ja bei so einem Selbstbauteil eh ein interessanter Aspekt, das ist doch sowieso ein Kompromiss von "Was kann ich überhaupt fertigen (Maschinenpark, Kenntnisse, Fertigkeiten....)?" und "Was soll/muss das Gerät dann können?" Wichtig sind die Funktionen der beweglichen Teile, das MUSS passen. Der Werkzeugschlitten sollte sich auf einem zur Raumachse der Frässpindel senkrechten Vektor bewegen, sonst stimmen die Zustellwerte nicht und der Z-Wert verändert sich mit der Zustellung. Das ist z.B. gewährleistet wenn ich den Aufnahmekörper wie hier auf der Drehmaschine in einer Aufspannung drehe und den Schwalbenschwanz dort ausfräse. Weniger wichtig und für mich und auch ohne Lehrenbohrwerk kaum realisierbar ist das zu allen relevanten Achsen „absolut“ senkrechte Einbringen der Bohrungen für die VHM-Stichel in den Werkzeugschlitten, das ist eben einfach nur im Maschinenschraubstock gebohrt (OK, +/- ein halbes Grad passt das schon). Das führt natürlich bei unterschiedlichen Bohrstahllängen (und gleicher Wegeinstellung am Schlitten) zu anderen Flugkreisdurchmessern. Das wäre aber nur eventuell für industrielle Anwender mit den dicken Dingern interessant, wenn man mit voreingestellten, kasettierten Drehstählen arbeiten wollte, was die dann aber in der Regel auch gleich mit einem für den Arbeitsgang festen Werkzeug machen. Ich schleife meine Stähle eh selber und muss, wie die meisten Nutzer eines solchen Kopfes, nach Werkzeugwechsel die Schneidengeometrie ausrichten und dann den Arbeitsdurchmesser durch Probieren ausmessen. Wenn das Alles passt, ist es natürlich einfacher damit umzugehen, man stelle sich das mal Worst Case Mäßig vor, die Bohrungen der Werkzeuge sitzen so dolle schief das ich mir beim Anschleifen immer erst überlegen muss wie ich das kompensiere um die Schneidenwinkel dann hinzubekommen....dann passt der Stichel in der ersten Aufnahmebohrung, in der Anderen brauch ich nen anderen Anschliff usw. Ansonsten will das Gerät schon ganz selber zylindrische Löcher machen, die Werkzeugschneide bewegt sich eh immer auf einer zur Frässpindel senkrechten Kreisbahn. Die absolute und dabei einfache Bestimmung des Verstellweges über die ganze Fahrlänge wäre natürlich wünschenswert, ist aber nur bedingt nötig. Ich halte das da wie der Burki weiter oben zum Drehen schrieb, wenn ich von 12 auf 14 ausarbeiten will messe ich nicht bei 12.2 und stelle dann 0.9mm zu und fertig iss...möchte mal sehen wer das kann! Da wird zwei mal 0.35mm zugestellt, dann nachgemessen und dann der Rest fein zugestellt bis das passt. Eine sehr gute Linearität der Anzeige über lange Wege ist auch nicht zwingend. Was dann aber schon passen sollte ist die Skalenanzeige für die letzten paar Hundertstel. Genau dann komme ich mit Abschätzen wenig klar....oder eher schnell zuuu weit.....oops...neu machen. Also eine vernünftige Stellanzeige ist für meine Arbeitsweise schon nötig, aber gezielt genau z.B. 6mm auf einen Schlag fahre ich damit in der Praxis nicht. Nachdem meine durch Schlaf regenerierten Augen wieder zu Feinarbeiten taugten habe ich gerade noch die ersten Versuche gemacht. Messingrest mit einem 10mm Loch gefunden und eingespannt. In drei Schritten auf 12mm aufgebohrt, das arbeitet schon prima. Dabei ist der Bohrstahl eigentlich noch zu lang, ist ursprünglich ein Innenausdreher vom Schaublinwechsler und für diese Aufgabe noch nicht optimiert, also, schlechter kanns nicht werden, nur noch besser. Nun wachsen natürlich schon wieder die Begehrlichkeiten.......ein Vorgelege für noch niedrigere Drehzahlen mit mehr Power wäre schön usw.......als hätte ich das nicht Alles vorher gewusst....ha ha ha. Aber wie soll es einem denn da langweilig werden?!? Viele Grüße von Eurem mal wieder verspindelten Achim