Arbeiten mit Kleindrehbänken / Kleindrehmaschinen als

Arbeiten mit Kleindrehbänken / Kleindrehmaschinen
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Nach Erfahrungen mit der Einhell MTB3000
1 Einleitung, prinzipielle Rahmenbedinungen in Kürze
1.1 Was hab' ich bloss gekauft !?
Natürlich läuft auf einem Spielzeug wie die wirklich billigen Bastler-Drehbänke es
sind einiges anders als auf einer Schäublin für CHF 30'000.- . Trotzdem sind
erstaunliche Dinge möglich, man/frau muss sich nur mehr um all die
liebenswerten Eigenheiten solcher Maschinen kümmern.
1.2 Sicherheit
Rotierende Maschinen sind prinzipiell gefährlich. Man muss keine Angst vor Ihnen
haben, aber gewisse Vorsichtsmassnahmen sind angezeigt.
!!!
Schutzbrille
!!!
Mehr dazu später.
1.3 Spiel
Alle Passungen, Lager und Führungen brauchen Spiel. bei uns heisst das: Spindeln
und Führungen lottern mindestens ein ganz klein wenig, sonst laufen Sie nicht
richtig.
1.4 Nachgiebigkeit
Jedes Material ist mindestens etwas elastisch, auch die Teile unserer Drehbank.
1.5 Kraft und Drehmoment
Durch die eher geringe Motorleistung sind die Kleindrehbänke zwar eher sicherer als
die Grossen, aber es kann vorkommen, dass sie unter hoher Last stehen
bleiben.
1.6 Abmessungen
Die Grösse der bearbeiteten Teile wird durch den Platz auf der Maschine und AUCH
durch deren Stabilität begrenzt.
2 Grundlagen im Detail
2.1 Spanabhebende Bearbeitung
Spanbildung
Jede Bearbeitungsmethode, bei der Späne entstehen, nennt man eine
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spanabhebende Bearbeitung. Beim Drehen, Fräsen und Hobeln wird dabei
eine keilförmige Schneide knapp unter der Oberfläche des Werkstücks entlang
geführt, sodass ein Span abgehoben wird. In der Metallbearbeitung wird die
Dicke der abgetragenen Schicht nicht durch einen Tiefenanschlag bestimmt,
wie z.B. beim Handhobel des Schreiners, sondern nur dadurch, wie tief die
Schneide geführt wird.
Bei Metallen geht dies ganz anders als bei Holz: Die Zellen eines Holzspans liegen
noch ziemlich so, wie sie am ganzen Stück gelegen haben. Ein Metallspan ist
sehr stark umgeformt. Stellen Sie sich vor, mit einem Löffel Eiskrem oder
Butter vom Block abzuschaben ( nicht abstechen, sondern kratzen!) Das
Material schiebt sich lagenweise übereinander und bildet so einen Span, der
viel dicker ist, als die abgetragene Schicht.
Versuchen Sie also nicht, von der Spandicke auf die Änderung
des Durchmessers zu schliessen!
Schneidengeometrie
Sehr stark vereinfacht hat eine Schneide eine „Arbeitsfläche“ und eine Freifläche, die
zusammen die Schneide bilden.
„Arbeitsfläche“
↓
------------------------ ← Schneide
/
/ ← Freifläche
----------------------Die Schneide wird um die sog, Zustellung unter der ursprünglichen Oberfläche des
Werkstücks entlang geführt und schabt einen Span ab. Dieser berührt das
Werkzeug (den Drehmeissel) auf der „Arbeitsfläche“ und wird von dieser vom
Werkstück weg gekringelt. Die Freifläche darf das Werkstück nicht berühren!
Die ist ein häufiger Anfängerfehler und führt dazu, dass eine wunderschöne Fläche
entsteht, deren Lage aber kaum etwas mit der Zustellung zu tun hat.
Ein Werkzeug hat auch Nebenfreiflächen, die nicht von der Schneide ausgehen.
Auch diese dürfen natürlich nicht drücken, müssen also ebenfalls berührungslos am
Werkstück vorbeigehen.
Bei verschiedenen Drehmeisseln ist nicht ohne Weiteres klar, welche Kante die
Schneide ist. Arbeitet man mit der Falschen, so ist möglicherweise der Freiwinkel so
falsch, dass die Freifläche „drückt“ und die Schneide etwas weiter aussen vorbei
gleitet. Da trotzdem ein Span abgehoben wird, merkt man dies erst, wenn weniger
abgenommen wird, als man erwartet. Beim Längs- und Plandrehen aussen ist das
Problem gut beherrschbar, wenn man auf den Freiwinkel achtet. Beim
Innenausdrehen kann es unglaublich schwierig sein, das Werkzeug so zu schleifen,
dass die Freifläche weit genug von der gegen sie gekrümmten Wand zurückweicht.
Je kleiner der Innendurchmesser, desto schwieriger wird es.
Erlebnisbeispiel: Im Drehmeisselsatz Einhell Art.-Nr. 45.050.10 hat es
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freundlicherweise gleich 2 Innenausdrehmeissel, die auf die Drehbank Einhell
MTB3000 passen und sonst schwierig zu finden sind. Bei einem Innendurchmesser
vom 30 mm berührt die Hartmetallplatte das Werkstück mit der falschen Kante der
Freifläche, weit von der Schneide entfernt. Ich musste also den Freiwinkel massiv
vergrössern, d.h. die Freifläche stark vom Innendurchmesser weg neigen damit die
Schneide überhaupt mit dem Werkstück in Kontakt kam.
2.2 Spiel
Definition
Alle Passungen, Lager und Führungen brauchen Spiel. Das heisst, wenn ein Teil ein
anderes umfasst und auf diesem laufen soll, muss das innere Teil etwas
kleiner sein, als die dafür vorgesehene Aussparung im Grösseren. Die Sache
lottert dann mindestens ein ganz klein wenig. Den Unterschied (Spalt)
zwischen den Teilen nennt man Spiel oder bei einem Lager auch „Luft“.
Wirkungen der Spiele an der Drehbank
Spindelspiel bemerkt man dadurch, dass man eine Spindel hin- und herdrehen kann,
ohne dass sich der zugehörige Schlitten bewegt. Sie läuft dann ganz leicht, bis
das Spiel überwunden ist, und sie auf der Gegenseite Kontakt hat. Beim
Arbeiten muss die Spindel immer in Richtung zum Werkstück angestellt sein.
Man nennt das „Spiel aufheben“. Wenn man zu weit zugestellt (gedreht) hat,
muss man etwas zurückfahren und nochmals in Richtung zum Werkstück
zustellen. In der erreichten Lage muss die Spindel bleiben. Leider ist es schnell
passiert, dass sie sich löst. Dann kann der Schlitten zurückweichen.
Spiel in den Führungen kann bewirken, dass die Maschine rattert, oder dass der
Drehmeissel in das Werkstück hinein gerissen wird und dadurch einen viel zu
dicken Span abhebt. Zudem wird nicht in beiden Laufrichtungen eines
Schlittens gleich viel Material abgehoben. Jeder Schlitten kann sich nämlich in
seinen Führungen ein klein wenig drehen.
Ausserdem ist es möglich, dass durch die Kraft, die man beim Drehen an den
Kurbeln ausübt, der betreffende Schlitten je nach Stellung der Kurbel etwas
gekippt oder gedreht wird. Auf dem Werkstück erkennt man dann umlaufende
Marken. Wenn man mit einem reinen Drehmoment dreht, ohne seitliche Kraft,
sieht es wesentlich besser aus. Deshalb mache ich den Längsvorschub mit
der Zugspindel der Drehbank und den Planvorschub mit einem sehr langsam
laufenden Elektroschrauber (Makita 6018D).
2.3 Nachgiebigkeit
Jedes Material federt etwas. An einer Drehbank mit erträglichem Spiel und richtig
eingestellten Werkzeugen führt dies i.d.R. dazu, dass Drehmeissel und
Werkstück unter den Schnittkräften etwas voreinander zurückweichen. Beim
Schruppen (Grobbearbeitung) mit einem etwas dickeren Span sind die
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Schnittkräfte und damit auch die Deformationen grösser, als beim Schlichten,
wo man eventuell nur noch einen Hauch zustellt. Wenn man nach dem
Schruppen misst und dann genau so weit zustellt, dass das Nennmass erreicht
werden sollte, wird man zu viel Material abheben, denn Werkzeug und
Werkstück federn ein wenig gegeneinander. Die Wirkung ist wie bei einer
grösseren Zustellung. Man muss genaue Teile deshalb mindestens in 3
Schritten bearbeiten: Schruppen, Grobschlichten und Feinschlichten. Ich
nehme auf meiner Kleindrehbank in jedem Fall am Schluss 0.05 - 0.1 mm
weniger, als rechnerisch erforderlich wäre, und hole den Rest nach, was aber
selten nötig ist.
Beim Abstechen kann es sein, dass das Werkstück auf den Drehmeissel klettert,
was immer hässlichen Narben hinterlässt und den Drehmeissel durchaus
abbrechen kann. Der Effekt davon ist ähnlich, wie wen geschossen wird. Ich
habe eine Brille mit unzerbrechlichen Gläsern, die als Schutzbrille zugelassen
ist, trage aber trotzdem beim Abstechen noch eine Schutzbrille darüber und
war schon froh darum!
3 Werkzeuge und Vorrichtungen, Zusätze
3.1 Drehstähle
Der Querschnitt des Schaftes: Ganz wichtig!
Die Schneide jedes Drehmeissels muss genau auf der Höhe des Drehachse liegen,
auf der sog. Spitzenhöhe. Die meisten käuflichen Drehmeissel habe die
Schneide auf oder beinahe auf der Höhe der oberen Fläche des Schaftes.
Wenn nun die Werkzeugauflage nur 10 mm unter der Spitzenhöhe liegt, geht
kein Stahl auf diese Maschine, dessen Schneide mehr als 10 mm über seiner
unteren Schaftfläche liegt. Der Schaftquerschnitt für diese Drehbank ( Einhell
MTB3000 ) darf also kaum mehr als 10x10 mm sein. Ausser die Schneide ist
unter die obere Fläche des Schaftes tiefergelegt.
Die Auswahl wird sehr klein, wenn man nur 10x10 mm Schaftquerschnitt will.
Abrundung der Spitze
Die Spitze zwischen Haupt- und Nebenfreifläche muss etwas abgerundet sein, sonst
sieht die überdrehte Fläche beim Längsdrehen aus, wie ein feines Gewinde.
Beim Plandrehen entsteht eine Spirale, wie man sie auf dem Boden der
meisten Bratpfannen sehen kann.
Auf einer sehr stabilen, steifen Maschine ist ein grosser Radius prima, den so ergibt
sich eine wunderbar glatte Fläche.
Bei einem grossen Radius berührt die Schneide das Werkstück längs einer
grösseren Linie, als bei einem Kleinen. Die Schnittkräfte hängen nicht nur von
der Zustellung ab sondern auch von der Länge dieser Linie. Ein kleiner Radius
liefert also kleinere Schnittkräfte, ein grösserer eine gleichmässigere Fläche.
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Ein optimaler Kompromiss ist gefragt.
Bei den recht nachgiebigen Kleindrehbänken darf der Radius der Abrundung nicht
zu gross sein. Ich habe das Extrem von r = 0.4 mm gewählt. Damit läuft die
Maschine sehr ruhig, für schöne Fläche muss ich aber einen sehr geringen
Vorschub wählen. r = 0.8 mm wäre vielleicht besser, aber das war gerade nicht
vorrätig, und ich hatte es eilig.
Erwägungen
Suchen Sie mal im Internet, was es so gibt, auch wenn Sie Ihre Werkzeuge nicht auf
diesem Wege erwerben wollen.
Leider sind wirklich gute Werkzeuge i.d.R. sehr teuer. Mein Wendeplattenhalter
kostete über CHF 100.- Nur kann und will man sich so etwas kaum bei jedem
Drehmeissel leisten. Die billigste Lösung sind Werkzeugsätze. Die sowohl
praktisch als auch finanziell günstigste Lösung ist ein Wendeplattenhalter für
die häufigsten Bearbeitungen und ein Werkzeugsatz für alle selteneren Fälle.
Die Meinungen darüber, was das Beste sei, klaffen weit auseinander:
• Die Einen ziehen Drehlinge vor und schleifen sich daraus ihre Meissel selbst.
Drehlinge sind Stäbe aus Werkzeugstahl oder HSS im richtigen Schaftquerschnitt.
• Die nächsten wollen reine Stähle, ohne eingelötete Hartmetall-Schneiden, da man
diese selbst besser nachschleifen könne.
• Eine weitere Lösung sind Stähle mit eingelöteten Hartmetall-Schneiden. Diese
halten den Schliff länger als reine Stähle. Wenn man Pech hat und das Hartmetall
nicht genügend zäh ist, oder wenn einem so ein Stahl zu Boden fällt, kann es zu
Ausbrüchen an der Schneide kommen. Ich mag Sie aber eigentlich und Schleifen
kann ich sie auch, wenn's nicht gar zu viel ist.
• Der Rolls Royce ist ein Wendeplatten-Halter mit einer Wendeplatte. Dies ist ein
Hartmetall-Plättchen , das rundherum Schneiden trägt. Anstatt nachzuschleifen
dreht oder wendet man lediglich die Wendeplatte und hat eine neue Schneide.
Je nachdem, was man damit machen will, verwendet man quadratische,
rhombenförmige, dreieckige oder sogar runde Wendeplatten.
Verfügbare Werkzeuge
Ich habe einen genialen Wendeplattenhalter entdeckt, bei dem eine Wendeplatte die
Schneiden trägt: Tungaloy TAC Typ S, SSDCN1010K07. Die Wendeplatte ist
quadratisch und schneidet allseitig auf dem ganzen Umfang. Sie ist unter 45°
zur Achse des Schaftes aufgesetzt und ragt seitlich etwas über diesen heraus.
Dies erlaubt es, in der selben Aufspannung längs und plan zu drehen. Um die
Schnittkräfte klein zu halten, wurde mir ein Radius von 0.4 mm in den Ecken
empfohlen, was sich ausgezeichnet bewährt hat.
Er hat um die CHF 130.- gekostet, aber er ist es Wert. Eine Wendeplatte mit 8
Schneiden kostet CHF 8.50 , also ca. CHF 1.06 pro Schneide. Dafür kann ich
nicht sehr lange schleifen.
Von Einhell gibt es einen Satz mit mehreren Meisseln, die man kaum ständig alle
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braucht, aber man ist damit billig für die meisten Fälle gerüstet. Auch das
betreibe ich.
Bei Stama (www.stadelmann.ch) erhält man für etwas mehr Geld, einen Satz
Wendeplattenhalter. Ich habe aber keine Ahnung, ob die Maschine die
wesentlich grösseren Radien vor der Schneide erträgt.
Der Abstechstahl im Satz von Einhell ist für eine Kleindrehbank etwas zu breit.
Meine MTB3000 erträgt die so entstehenden Schnittkräfte nicht ohne weiteres
und läuft dann ruckartig. Ob es hilft, den Stahl einen Hauch zu hoch
einzuspannen muss ich noch ausprobieren.
Ich betreibe eigene Abstechstähle, die wesentlich schmaler, aber auch
zerbrechlicher sind.
3.2
Ab hier: In Vorbereitung §§§
3.3 3-Backen-Futter
3.4 4-Backen-Futter
3.5 Planscheibe
3.6 Spitzen
3.7 Bohrfutter für den Reitstock
3.8 Lunette
3.9 Bewegliche Stütze
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4 Inbetriebnahme und Pflege
4.1 Ganz am Anfang
Reinigung, generell
Entfärben von Führungen, Sitzen und Zahnstangen
Ölwechsel
Spiele der Schlitten kontrollieren
Spiel im Getriebe kontrollieren
Hauptwelle verstopfen
Maschine ansehen / kennenlernen
Hilfsmittel mit Warn-Hinweisen
4.2 Pflege
Reinigung
Schmierung
5 Fabrikationsmängel und Abhilfe
Kein Fehler: Der Nullspannungsschalter
Farbe an der Zahnstange
Farbe im Konussitz des Reitstocks
? Schrauben an den Kurbeln
Spindelmuttern
Mutter des Stahlhalters
Mutter des Reitstocks
Zu grosse Spiele der Schlitten
Richtungs-Schalthebel des Vorschubs
6 Andere Modifikationen
6.1
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7 Arbeitsanweisungen
8.1 Materialien
Stahl Aluminium Messing
8.2 Arbeitsprinzipien, ganz wichtig!
Stahl auf Spitzenhöhe einstellen
Spindelspiel aufheben, bevor das Werkzeug in Eingriff kommt
Schlittenspiel berücksichtigen
In der Horizontalebene
in den beiden Vertikalebenen
Geschwindigkeit / Drehzahl / Belastung
Zustellung
Vorschub
8.3 Konkrete Arbeiten
Längsdrehen
Plandrehen
Abstechen
Kegel- / Konusdrehen
Bohren
Stahl Aluminium Messing
8.4
§
Table of Contents
• 1 Einleitung, prinzipielle Rahmenbedinungen in Kürze............................................
................................................................................................................................1
1.1 Was hab' ich bloss gekauft !?.........................................................................1
1.2 Sicherheit........................................................................................................1
1.3 Spiel................................................................................................................1
1.4 Nachgiebigkeit................................................................................................1
1.5 Kraft und Drehmoment....................................................................................1
1.6 Abmessungen.................................................................................................1
• 2 Grundlagen im Detail............................................................................................
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Nach Erfahrungen mit der Einhell MTB3000
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................................................................................................................................1
2.1 Spanabhebende Bearbeitung..........................................................................1
2.2 Spiel................................................................................................................3
2.3 Nachgiebigkeit.................................................................................................3
3 Werkzeuge und Vorrichtungen, Zusätze...............................................................
................................................................................................................................4
3.1 Drehstähle.......................................................................................................4
3.2
Ab hier: In Vorbereitung §§§.......................................6
3.3 3-Backen-Futter..............................................................................................6
3.4 4-Backen-Futter..............................................................................................6
3.5 Planscheibe.....................................................................................................6
3.6 Spitzen............................................................................................................6
3.7 Bohrfutter für den Reitstock............................................................................6
3.8 Lunette............................................................................................................6
3.9 Bewegliche Stütze...........................................................................................6
4 Inbetriebnahme und Pflege...................................................................................
................................................................................................................................7
4.1 Ganz am Anfang.............................................................................................7
4.2 Pflege..............................................................................................................7
5 Fabrikationsmängel und Abhilfe............................................................................
................................................................................................................................7
6 Andere Modifikationen..........................................................................................
................................................................................................................................7
7 Arbeitsanweisungen..............................................................................................
................................................................................................................................8
7.1 Materialien.......................................................................................................8
7.2 Arbeitsprinzipien, ganz wichtig!.......................................................................8
7.3 Konkrete Arbeiten...........................................................................................8
Problems and Cures (User-Defined Index)
Showing, Docking and Hiding Windows
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