Fräsmaschine: Erweiterungen 20
Aufspannquader
Zusammenfassung

Die Idee habe ich von Stefan abgeschaut der sie von Tom Lipton hat und ob der es sich selbst ausgedacht oder auch bei jemand abgeschaut hat weiss ich nicht, ist mir auch egal, wir stehen doch alle nur auf den Schultern unserer Vorgänger!


Aber immerhin habe ich die Idee beim Abkupfern etwas abgewandelt damit es zu meiner Fräse passt.
Der Aufspannquader soll nämlich nicht nur flach und senkrecht über die Breite, sondern auch senkrecht über die Länge sowie in jedem Winkel dazwischen aufgespannt werden können (keine Ahnung ob ich das jemals brauchen werde).


Seitenübersicht
Die Fertigung - Teil 1: sägen und heften
Die Fertigung - Teil 2: sägen und schweissen
Die Fertigung - Teil 3: überfräsen der Auflage- und Aufspannfläche
Die Fertigung - Teil 4: bohren und fertigfräsen
Prüfen der Rechtwinkligkeit
Einsatzmöglichkeiten des Aufspannquaders
Wie es wurde was es ist:

Die Fertigung - Teil 1: sägen und heften

Es begann mit dem Beschaffen des Materials beim örtlichen Schlosser, zugeschnitten habe ich es dann zu Hause.

Nun gings drum, die beiden Distanzplatten auf die erste Flanschplatte zu schweissen. Genauer gesagt zu heften, denn bei meinen schweisserischen Fähigkeiten suchte ich jemand der das Können und die Möglichkeit hat zum Schutzgasschweissen.



Nach dem Heften der beiden Distanzplatten überfräste ich die gesägte Oberfläche damit die Deckplatte parallel angeschweisst werden kann.
Man beachte die Dreipunktauflage beim Aufspannen um das (vermutlich nicht nachweisbare) Verziehen durch das Heften zu umgehen.

Christoph hatte sich freundlicherweise bereiterklärt, die Teile mit Schutzgas zu schweissen.
Allerdings hatte ich dann Bedenken und die waren auch berechtigt wie mir Christoph bestätigte:
Der Brenner ist zu breit bzw. die Nutbreite zwischen den beiden Flanschplatten zu eng um die zweite Platten anschweissen zu können :-(
Die Fertigung - Teil 2: sägen und schweissen

Ich überlegte mir mehrere Optionen um das Problem zu lösen.

Letztlich entschloss ich mich die beiden gehefteten Distanzplatten 26x50x50 wieder herauszuschneiden.
Statt dessen sägte ich mir vier Distanzplatten 15x46x46 zurecht.
Christoph schweisste sie paarweise auf die beiden Flanschplatten, anschliessend wurden die beiden Teile mit einer Mittelnaht verbunden.
Weil sich die Nutbreite jetzt nicht mehr 26mm sondern 30mm beträgt und der Brenner auch nicht schräg gehalten werden muss reichte das aus.


Hier vor dem Anschweissen der beiden Distanzplatten - die Muttern dienen nur dem Einhalten des Abstands.




Auf diese Weise wurden beide Flanschplatten vorbereitet und dann die beiden Distanzplatten mit einander verschweisst.
Die Fertigung - Teil 3: überfräsen der Auflage- und Aufspannfläche

Zum Überfräsen spannt eich den Quader mit den Klemmspannpratzen an der unteren Flanschfläche und mass mal die Höhen, denn das warmgewalzte Material ist sicher nicht ganz eben und das Schweissen brachte zudem Verzug.
Und so war es auch, die Oberfläche war konvex, mit einem Buckel in der Mitte.


Hier habe ich schon begonnen mit dem Überfräsen, die Werte stammen vom Rohzustand.




Nach dem Überfäsen, noch nicht ganz eben aber fürs erste reichts.




Hier ist der Aufspannquader mit der überfrasten Fläche auf den Tisch gespannt, die zweite Seite ist noch stärker gekrümmt als die erste.




Nach dem Überfräsen siehts schon sehr viel besser aus.



Anschliessend fräste ich in der selben Aufspannung den Umfang der oberen Flanschplatte parallel zu X und Y.
Ich verwendete einen MK2-Schruppfräser aus HSS und damit kam die MMKS-Schwerkrafttropfenschmieranlage zu ihrem ersten EInsatz - was sehr gut klappte.


Nun spannte ich den Aufspannquader im Schraubstock um die beiden langen Umfangsseiten parallel zu fräsen. Ich richtete ihn an der bereits gefrästen Fläche aus.




Die gegenüberliegenden Flächen fräste ich indem ich den Aufspannquader auf den Tisch spannte.
Mangels gekröpfter Spannpratzen musste ich ein wenig tricksen.




Obwohl der Aufspannquader noch lange nicht fertig ist konnte ich der Versuchung nicht wiederstehen die Rechtwinkligkeit der Flanschflächen mit dem umgebauten Messstativ zu messen.

Messuhr an Flanschfläche #1
Umfangsseite #1 oben     Messwert 4,32mm
Umfangsseite #2 oben     Messwert 4,32mm
Da dies eine Winkelabweichung von (4,32 - 4,32) / 2 = 0,00 also genau rechtwinklig bedeutet hörte ich sofort auf zu messen ;-)

Messuhr an Flanschfläche #2
Umfangsseite #1 oben     Messwert 4,19mm    4,20mm
Umfangsseite #2 oben     Messwert 4,145mm  4,145mm
Winkelabweichung (4,19 - 4,145) / 2 = 0,0225 / 90 = 1:4.000 / (4,20 - 4,145) / 2 = 0,0275 / 90 = 1:3.273

Schon mal gar nicht schlecht für den Anfang, da aber noch viel gefräst und gebohrt werden muss werden sich die Zahlen noch mal ändern.




Das Fräsen der kurzen Umfangsflächen (Stirnflächen) war erwartungsgemäss schwierig.
Da ich einen langen Schruppfräser fand spannte ich den Aufspannquader auf eine Flanschfläche, richtete ihn mit der Messuhr zu X aus und fräste dann beide Flächen in Y.

Die zweite Stirnfläche wollte ich stirnfräsen wozu der Aufspannquader hochkant aufgespannt werden musste.
Ich wollte ihn an einen Winkel spannen aber nachdem dies so weit war musste ich feststellen dass ich nun keine Spannpratzen mehr hatte um den Verband auf den Tisch zu spannen...



Das muss also anders gehen.

Zweiter Versuch:
Der Schraubstock wird auf der Seitenfläche auf den Tisch gespannt (weil er so das Werkstück über eine grössere Höhe spannen kann) und spannt den Aufspannquader wobei er ihn in einer Richtung senkrecht ausrichtet.
Für die andere Richtung spannte ich einen Aufspannwinkel auf den Tisch und spannte ihn mit einer Schraubzwinge an den Aufspannquader.
Er ist damit in beiden Richtungen senkrecht ausgerichtet und so konnte ich die zweite Stirnfläche stirnfräsen.


Die Fertigung - Teil 4: bohren und fertigfräsen

Viele Gewindebohrungen M6 zum Aufspannen und viele Bohrungen d6H7 zum Einsetzen von Passstiften als Anschläge und einmal Überfräsen später
 



Messung der Parallelität der oberen bzw. unteren Fläche nach dem Überfräsen

Obere Fläche
Differenz 0,03mm - -0,01mm = 0,04mm




Untere Fläche (der Aufspannquader wurde so gewendet, dass die mit dem Pfeil markierte Seite jeweils oben (hinten) liegt)
Differenz 0,03mm - -0,02mm = 0,05mm



Die Werte sind (wie es ja auch sein muss) für beide Flächen praktisch gleich und auch das Maximum (der Berg) liegt jeweils in der Mitte der unteren Kante.

Für manche wäre diese Differenz sicher zu gross, für mich und meine Möglichenkeiten bzw. Anwendungen reicht es völlig aus, diese beiden Flächen sind damit fertig.


Nun kommt es darauf an, die Umfangsflächen, beginnend mit den langen Seiten parallel und rechtwinklig zu fräsen.

Wie beim ersten Überfräsen werde ich den Aufspannquader für den ersten Durchgang des Fräsens im Schraubstock und beim zweiten auf den Tisch spannen.

Hier nach dem Fräsen der letzten Umfangsseite.


Prüfen der Rechtwinkligkeit

li: Auf Umschlag, halbe Differenz 0.005mm (das war ein richtiger Glückstreffer)
re: Auf Umschlag, halbe Differenz 0.025mm (naja)


Einsatzmöglichkeiten des Aufspannquaders

li: Parallel zu Y, hochkant-niedrig, Spannmöglichkeit in allen drei T-Nuten
re: Parallel zu Y, hochkant-hoch, Spannmöglichkeit in zwei der drei T-Nuten




Parallel zu X, hochkant-niedrig, Spannmöglichkeit in jeweils einer der drei T-Nuten

Natürlich wären auch schräge (diagonale) Aufspannungen mit einem Winkel zwischen X und Y möglich.
Ebenso parallel zu X oder Y, flach (Flanschflächen parallel zur Tischoberfläche).




Jetzt fehlen noch kleine Spannpratzen - ich habe mal zwei Stück angefertigt.


Hier ein Einsatzbeispiel - der Aufspannquader lässt sich nicht nur auf der Fräsmaschine sondern auch auf der Bandsäge einsetzen:
Wenn ich von einem Flachmaterial einen Längsstreifen absägen möchte zeigt sich das Problem, dass es sich kaum mit dem Schraubstock der Säge spannen lässt.
Dafür hatte ich seither eine primitive Aufspannplatte (man kann sie im unteren Bild links oben noch sehen) verwendet, aber da waren die Spannmöglichkeiten begrenzt und es gab keinen Anschlag.
Nun kann ich aber den Aufspannquader im Schraubstock spannen und das Flachmaterial mit den Spannpratzen auf den Aufspannquader spannen.
Als Anschlag bzw. zum Ausrichten dienen zwei Passstifte.


Hochkantbohren

Hier gings um das Bohren in die Stirnseite der Holzplatten.
Als ich noch meine Schreinermaschinen besass hätte ich die Langlochbohreinrichtung der Kombimaschine genommen.
Jetzt hätte ich den Fräskopf um 90° schwenken können aber das Neuausrichten wollte ich mir sparen.
Also habe ich das Teil hochkant gespannt, das kleine (kurze) Bohrfutter und einen kurzen Bohrer verwendet. Nächste bzw. allerletzte Lösung wäre gewesen den Bohrer in das kurze ER16-Spannzangenfutter zu spannen.

Aber eigentlich gings mir um den Einsatz des Aufspannquaders, hier in seiner Funktion als Aufspannwinkel.


li: Die Aufspannung mit den ganzen Verlängerungen funktionierte zwar, war mir aber doch ein wenig zu abenteuerlich.
Deshalb machte ich mich daran eine spezifische Aufspannung anzufertigen.

re: Sie sollte so ähnlich funktionieren wie dieses Provisorium aber eben ohne die waghalsigen Spannturmschichtungen.




Deshalb wählte ich ein Spannjoch zum Aufspannen das als Biegeträger ohne ein Widerlager alsAbstützung auskommt.
Da fand sich ein Rundmaterial das ich nicht mal ablängen musste.
Es erhielt drei Bohrungen deren Abstand zu den Tischnuten passt für den Fall dass ich den Aufspannquader parallel zu Y aufspannen muss (parallel zu X spielt das keine Rolle, da wird ja nur eine Nut genutzt).
Ausserdem fräste ich eine Abflachung für die Auflage der Spannmuttern an.


li: Niedrig--hochkante Aufspannung: Das Spannjoch kann alle drei Tischnuten nutzen.
re: Hohe-hochkante Aufspannung: Das Spannjoch ist so niedrig weil ich es eigentlich in der Mitte des Aufspannquaders durchstecken wollte - da hätt eich die kurzen Spannschrauben verwenden können. Da es aber zu kurz war um die Muttern unterzubringen musste ich darauf verzichten.
Ich kann auch das runde Spannjoch nehmen aber es ist dafür eigentlich zu lang und steht über. Deshalb setze ich eben das flache Spannjoch oben ein auch wenn ich dann noch mal zwei Spannschrauben anfertigen musste.




Schrauben und Spannjoche
Um nicht die Serienspannschrauben mit Verlängerungsmuttern zusammenstückeln zu müssen habe ich jeweils ein Paar passende Spannschrauben angefertigt.
Sie werden in die üblichen Nutsteine eingeschraubt.


Winkeleinstellung

Der Spannquader lässt sich nicht nur auf den Tisch, sondern auch in den Schraubstock spannen.
Das ist dann interessant wenn man eine oder zwei Schrägen braucht.
Die eine Schräge kann der neigbare (Zweiachsen-) Schraubstock darstellen.
Die andere Schräge kann nicht durch das Verdrehen des Zweichasenschraubstocks auf seiner Grundplatte eingestellt werden weil dabei die Ebene des Spannquaders mitgedreht würde was zu einem Fehler führen würde.
Deshalb muss das Werkstück hier schräg auf dem Spannquader aufgespannt / aufgepratzt werden.
Der Winkel auf der Spannquaderoberfläche kann mit einem Winkelmesser eingerichtet werden.

Hier gehts um das Fräsen der Bohrstangenstirnseite (sie ist hinten im Bild schwer zu erkennen). Sie soll zwei Winkel (Freiwinkel) erhalten.
Der eine wird durch den neigbaren Schraubstock dargestellt der den Aufspannquader nach hinten neigt.
Der andere wird mit dem Winkelmesser auf der Aufspannebene des Aufspannquaders eingestellt.
Der Winkelmesser wird dazu an eine Parallelleiste gespannt die wieder an zwei Passstiften angeschlagen wird.
 



Man kann aber das Bohrungsraster für die Passstifte auch direkt zum EInstellen von Winkeln nutzen.
Allerdings ist da ausser 45° kein brauchbarer Winkel einstellbar.

Aber man kann eine ähnliche Funktion nutzen wie bei einem Sinuslineal.



Hier in diesem Beispiel soll ein Werkstück / Parallelleiste unter dem Winkel alpha aufgespannt werden.
Dazu wird links unten ein Passtift gesetzt an den die Leiste angeschlagen wird.
Ein zweiter Passstift wird an der Position "AK" / "GK" eingesteckt.

Nun muss man nur noch das Mass "ab" ausrechnen was mit einem Tabellenkalkulationsprogramm gar nicht so schwer ist:

HY =WURZEL(AK²+GK²)
alphagelb =GRAD(ARCTAN(GK/AK))


alphacyan =alpha-alphagelb
ab =HY*SIN(BOGENMASS(alphacyan))

Und schon kann man es mit der Schieblehre (die Genauigkeitsfanatiker können ja einen Endmassstapel einlegen) gegen den zweiten Passstift messen und so den WInkel einstellen.

Warnung:
Ich bemühe mich zwar, sorgfältig zu arbeiten, aber ich muss Sie darauf hinweisen, dass Sie meine Hilfsmittel auf Ihr eigenes Risiko nachbauen!

wm-f20.htm#winkeleinstellung 25.04.2017 21:00