Eine Kleinfräsmaschine, oder Zerspanung auf dem Desktop

Eine Kleinfräsmaschine, oder Zerspanung auf dem Desktop 24.04.2008

Moin Moin Zusammen,

mit Fräsmaschinen vom Kalieber einer Optimum BF20 oder einer Wabeco F1200 kann man, natürlich neben"normalen", mitteldimensionierten Zerspanungen, auch feinmechanische Fräsaufgaben sauber und präzise erledigen.Doch bei Bauteilen in Uhrmachergröße kann es manchmal einfach bequemer sein, solche Arbeiten mit einer kleinenDesktop-Fräse sozusagen am Schreibtisch gemütlich im Sitzen auszuführen.

Fräsende Metallbearbeitung begann bei mir mit einer winzigen Selbstbaufräse auf Basis des Proxxon KreuztischesKT70, das war lange bevor eine "richtige" Fräsmaschine in meine Werkstatt Einzug hielt. Dieses Maschinchen siehtman auch in dem Beitrag "Zwei kleine Universalspindeln" hier auf unserer Seite.

Die Konstruktion hatte aber einige Schwächen, vorrangig fehlte es der Spindelkopfmontierung an genügend Masseund Stabilität. Dadurch waren nur winzige Spanvolumen machbar und ich hatte dauernd mit Schwingungen undRattermarken zu kämpfen. Die ungenügende Steifigkeit kompensierte ich damals, wenigstens teilweise, mit hohenSpindeldrehzahlen für die ohnehin nur maximal 3 mm dicken VHM Fräser.

So erhält man natürlich kleinere Schnittkräfte, nur ist das dann mit reinem Handvorschub eigentlich kein richtigesFräsen, ich nannte es immer nur Microzerstäuben........ und die ganze Zerspanerei beschränkte sich damit leider nurauf Buntmetalle, Stahl war absolut grenzwertig, selbst mit allerkleinsten Zustellungen.

Damit die Minimaschine nach Beschaffung der großen Fräse nicht für immer im Regal verstaubt, habe ich jetzt malversucht aus der alten Basis etwas Solideres zu bauen.

In meinem Fundes hatte sich noch einen ungenutzten Frässupport mit Montagewinkel für eine Drehmaschine, stabilaus Grauguss und mit präziser Schwalbenschwanzführung. So ein Support eignet sich gut zur Realisierung derZ-Achse, wenn man den nur steif genug, in der richtigen Position, über dem Frästisch montiert, erhält man schon einebrauchbare Lösung.

Für die dazu benötigte Konsole fand sich noch ein Stück Aluminium, Durchmesser 75 mm, 130mm lang. Das habe ichdann sauber überdreht, geplant und auf die vorhandene Grundplatte geschraubt. Die 245 x 165 mm großeAlugrundplatte war mit 30 mm Dicke schon gut dimensioniert und konnte wenigstens erhalten werden.

Die CAD Planung sag dann so aus:

Eine Kleinfräsmaschine, oder Zerspanung auf dem Desktop http://www.metallmodellbau.de/Kleinfraese-Eigenbau.php

1 von 19 12.05.2013 00:57

Den Proxxontisch habe ich erst einmal beibehalten. Obwohl nur aus Alu ist der doch stabil genug für feine Arbeiten,dabei lässt er sich präzise und rupffrei zustellen und fast ganz spielfrei einstellen. Alternativ könnte man hiernatürlich einen Graugusstisch verbauen, am Markt erhältlich ist ein vergleichbar kleiner Tisch von Rotwerk (oderBaugleiche von diversen Auktionsbuden). Nur sind die meistens von einer Qualität, welche ohne gründlicheNacharbeit keinen vernünftigen Einsatz zulässt.


2 von 19 12.05.2013 00:57

Wie man sieht, reichen die Bearbeitungswege natürlich nur für kleine Aufgaben, was aber auch durchaus beabsichtigtist.

Nachdem ich dann alles zusammengebaut hatte kam das dabei heraus:


3 von 19 12.05.2013 00:57


4 von 19 12.05.2013 00:57

Obwohl möglicherweise etwas skurril wirkend, ist es doch eine richtige Kleinfräsmaschine geworden. Durch diegedrungene Bauform mit der auf den ersten Blick überdimensionierten Konsolsäule erreicht man einen sehr steifenAufbau. Dabei ist das Maschinengewicht mit 12 kg noch handlich, das Teil lässt sich bequem auf einem Schreibtischrumschieben oder schnell mal wegstellen.


5 von 19 12.05.2013 00:57


6 von 19 12.05.2013 00:57

Maschinen dieser Größe und vergleichbarer Erscheinung waren in der ersten Hälfte des vergangenen Jahrhundertssowohl bei Uhrmachern wie auch in vielen feinmechanischen Manufakturen weit verbreitet.

Mein Selbstbau erhebt natürlich bei Weitem nicht den Anspruch an Qualität und Stabilität einer Hardinge oder BCA,trotzdem lehnt sich meine Konstruktion unverkennbar an diese traditionellen Bauweisen wunderbarerfeinmechanischer Fräsmaschinen an. Für die an Uhrmachermaschinen interessierten Leser hier noch eine kleineAuswahl solcher heute nur noch sehr schwer zu erstehnden Table-Tops:

Tischfräsen von BCA / Excel gesehen bei Tony Griffiths "lathes.co.uk"


7 von 19 12.05.2013 00:57

Für die erste Zeit werde ich als Fräsantrieb noch die 90 Watt Universalspindeln / erste Generation verwenden. Spätersollen die dann durch eine geregelte ER11 Spindel mit einem 150 Watt BLDC Motor ersetzt werden.

Für diese vorhandenen Spindeln mit 20 mm Spannhals habe ich eine neue, stabile Montierung am Z-Vorschubhergestellt.


8 von 19 12.05.2013 00:57


9 von 19 12.05.2013 00:57

Die Montageplatte hat auf der Rückseite eine angefräste Passfeder welche genau in einer der beiden T-Nuten desHöhensupports gleitet. Auf diese Weise erhalte ich neben der normalen Arbeitshubhöhe des Schwalbenschwanzes von65 mm eine zusätzliche, verschraubte Grundverstellung der Frässpindel um 75 mm in Z. Erst dadurch kann man auchmit Vorrichtungen wie Drehtischen und Schraubstöcken auf Winkelplatten etc. sinnvoll arbeiten.

Da die T-Nuten präzise parallel zu der Zugrichtung des Supports gearbeitet sind bleibt hier sogar der senkrechteAufstandspunkt des Spindelzentrums zum Frästisch beim verstellen der Grundhöhe erhalten.

Damit aber das, wie auch der ganze Rest der Maschine genau und winkelig arbeitet muss so eine Konstruktion immereingemessen und eingerichtet werden.

Nachdem der Höhensupport mit Hilfe eines präzisen Winkels schon vorgerichtet verschraubt wurde, habe ich zuerstden senkrechten Fahrbezug zum Tisch mit einem Feintaster überprüft.


10 von 19 12.05.2013 00:57

Der grüne Gusswinkel ist nicht präzise, nachdem ich vorne auf der Stirnfläche der Säule eine Folie von achtHundertstel unterlegt hatte, passte das aber gut.


11 von 19 12.05.2013 00:57

Danach teste ich in X und Y mit einer gut rund laufenden Welle im Futter (durch senkrechtes Abfahren am Feintaster)ob die Spindelmontierung auch raumparallel zur jetzt schon senkrecht eingestellten Bewegungsachse desHöhensupports steht.


12 von 19 12.05.2013 00:57

Wenn hier Abweichungen sind, stimmen die Winkelbezüge der Spindelaufnahmebohrung zu denVerschraubungsflächen des Spindelhalters nicht. Frontseitiges Drehen um winzige Beträge lässt hier die zweiteiligeAusführung in den rückseitigen Schraublöchern zu, Kippen vorne / hinten macht man, wenn denn nötig, amelegantesten durch gezieltes feinbeifräsen der Rückseite.


13 von 19 12.05.2013 00:57

Zum Schluss wird die Senkrechte der Spindel zum Tisch noch mit dem Feintaster als Zirkel in der Spindel überprüft.Ich hatte keine planparallele Messplatte dieser Größe, also kam meine Planscheibe der Drehmaschine auf den Tisch,die tut es für den Zweck auch. Man sollte da besser nur im Messbereich von ca. 0.3 mm zustellen und dann sehrvorsichtig mit der Tastspitze über eventuell im Weg liegende Löcher fahren, sonst wird der Tastarm schnell durchseitlichen Druck beschädigt!


14 von 19 12.05.2013 00:57

Bei dem Test sollte idealer Weise keine merkliche Abweichung beim Durchfahren des 360 grd Kreises auftreten. Wiegesagt wäre das ideal, Ungenauigkeiten im Hundertstelbereich sind aber trotz sorgfältiger Arbeitsweise sehr schnellda. Wie weit das dann als unzulänglich empfunden wird, muss jeder selber entscheiden. Wenn der Fehler zu groß ist,hilft nur eins, alle Testes noch einmal von vorne und die Problemstellen nacheinander beheben.

Abschließend kann ich sagen, dass sich die Umbauerei echt gelohnt hat. Konnte ich die alte Säule mit kräftigemArmdruck leicht um 3 Zehntel Millimeter (gemessen am Spindelkopf) auslenken, so bewegt sich jetzt (fast) nix mehr,man sieht gerade mal ein winziges Zucken des Zeigers am Feintaster (max. ein Hundertstel).

Zur Zeit kann ich das Fräsverhalten ja nur mit den kleinen Spindeln testen. In Messing geht mit einem 3 mm VHMFräser, Vc ca. 120 m/min, Schnitttiefe 2 mm und Zustellung 2 mm ein geschätzter, weil handgekurbelter Vorschubvon 50 mm/min einwandfrei und ohne Quälerei. Dabei erhalte ich saubere und ratterfreie Oberflächen. Und das allesmit einem 2:1 übersetzen 85 Watt Nähmaschinenmotor. Vibrationen vom Antrieb treten gar nicht mehr auf, die Fräseläuft jetzt absolut ruhig. Mit der neuen Spindel (angeplant wäre da ein vernünftiges Drehmoment schon ab ca. 1000Touren aufwärts) sollte dann auch leichtes Arbeiten in Stahl kein Hindernis darstellen.

Hier mal ein Arbeitsbeispiel was man so damit jetzt schon problemlos anstellen kann:


15 von 19 12.05.2013 00:57

Das wird eine kleine Messinggetriebeplatte, 30 x 15 x 6 mm mit ausgespindelten Kugellagersitzen, Größe 6 und 8mm.


16 von 19 12.05.2013 00:57

Und vom Ausspindeln gibts noch ein kurzes Amateurvideo, leider mit sehr eingeschränkter Qualität da nur mit derDigitalkamera aufgezeichnet. Aber man sieht und hört wie der Bohrkopf bei 0.5 mm Radiuszustellung nette Spänemacht. Im Einsatz hier die langsame Spindel, auch nur ein 85 Watt Motor, Untersetzung 1:2, Drehzahl ca. 3000U/min:

Kleinfraese-Clip-1.mpg

Da ich nun seit längerem wieder viel Zeit mit der Kurbelei an den sehr kleinen Handrädern des KT70 zugebracht hattewurde noch schnell ein überfälliges Vorhaben aufgegriffen. Die Kurbeln sind mit 33 mm Durchmesser einfach zuwinzig und nach 10 Minuten neigt man zum Tennisarm. Neue Aluscheiben mit 50 mm Durchmesser waren fix gemachtund wurden nur als innen ausgedrehter Aufsatz über die vorhandenen Teile gestülpt und verschraubt. Ganz neueHandräder mit neuen Skalenringen waren mir dann doch zu aufwändig, die Lagerung der Spindeln in denSchiebeplatten ist eh so popelig, das macht alles nur richtig Sinn wenn man die Kopfplatten dann auch stabil und mitKugellagern neu herstellen würde.


17 von 19 12.05.2013 00:57

Doch die Vergrößerung des Durchmessers alleine überzeugt schon, es kurbelt sich einfach deutlich angenehmer, ichkann diese Maßnahme nur jedem KT70 Nutzer empfehlen. Auf den letzten Bildern habe ich übrigens einenSpannzangenhalter mit Indexteiler (Lochscheibe mit 48 Teilungen) aufgebaut, damit kann man u. A. sehr schönvielfältig gestaltete Kleinteile im Tangentialfräsverfahren herstellen. Über den Bau und die Verwendung dieserVorrichtung werde ich später noch in einem gesonderten Beitrag berichten.


18 von 19 12.05.2013 00:57

Als Spezialmaschine zur präzisen Miniaturteileherstellung, z.B. für N/H0/0 Modellbahner,Kleinstdampfmaschinenbauer oder Uhrenbastler kann so eine Tischfräse eine gangbare Alternative zu einer großenMaschine sein. Und da ich zu meiner Ursprungsversion schon eine ganze Reihe von Vorrichtungen gebaut hatte, binich froh diese Teile, welche auf der großen Fräse kaum nutzbar sind, nun wieder sinnvoll einsetzten zu können.

Tschüss vom Achim


19 von 19 12.05.2013 00:57

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