Horizontalfräse mit 3 Achsen

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Bei mir enstand der Bedarf für eine Horizontalfräse zur Herstellung von Torsionsboxen. Die Kanten der Torsionsboxen wollte ich verschachteln ähnlich wie man dies durch Fingerzinken erzeugen könnte. Aber Fingerzinken mit üblichen Breite von ca. 10 mm auf eine Länge von 1 Meter würden einen gewaltigen Arbeitsaufwand bedeuten, selbst wenn die bekannte Vorrichtungen benutzt würden und bei deren Verwendung aber auch nicht sichergestellt war, ob die notwendige Präzision erreicht werden würde. So schieden alle mir bekannte Methoden und Vorrichtungen aus.

Der Horizontalfrästisch von Guido Henn "Drei Achsen für noch mehr Fräs-Spaß!" war schon mal ein Hinweis auf einen möglichen Lösungsansatz, aber auch hier erschien die universelle Verwendbarkeit ihre Grenzen zu haben. Ich habe daher verschiedene Ideen entwickelt, die ich so zu dem nachstehend abgebildeten Konstruktionsentwurf zusammengefasst habe.

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Das Bestreben eine universelle Verwendbarkeit zu erreichen, hätte beinahe fast zu einer Fehlkonstruktion geführt. So findet sich in diesem Konstruktionsentwurf kein Hinweis auf ein Anschlagssystem für die X-Achse, meine Idee, das Anschlagsystem modular auszuführen, habe ich mittlerweile aufgegeben. Wie später zu sehen ist, habe ich den Horizontalschlitten für die X-Achse verändert, um somit die Einbaumöglichkeiten auf der horizontalen Basisbox zu schaffen.

Ein paar Daten:

Verfahrweg in der X-Achse 1250 mm (netto)
Verfahrweg der Fräserzustellung (Y-Achse) ca. 150 mm
Verfahrweg der Z-Achse ca. 210 mm

Bei der Bemessung des Verfahrweges in der X-Achse war ich lange Zeit unschlüssig. Der Verfahrweg bei Guido Henn erschien mir für meine Zwecke viel zu gering. Lange Zeit hatte ich von einem Verfahrweg von 1800 mm geträumt. Schließlich habe ich den Verfahrweg auf 1250 mm festgelegt, woraus sich eine Gesamtlänge der Basisbox von etwa 1660 mm ergibt.

Als Führungssystem verwende ich Gleitprofile von IGUS, die relativ problemlos einzubauen sind, wenn bestimmte Grundsätze beachtet werden. Besonders vorteilhaft ist die absolute Unempfindlichkeit gegen Holzstaub und Sägespäne.

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Der horizontale Längsschlitten (X-Achse) trägt die Schienen für den horizontalen Querschlitten (Y-Achse). Mit dem Längsschlitten in der gezeichneten Form hatte ich meine ersten Erfahrungen hinsichtlich der leichten Beweglichkeit gemacht. Spätere Überlegungen zu dem Anschlagsystem in der X-Achse haben dazu geführt, den Schlitten durch eine andere Bauart zu ersetzen.

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Der horizontale Querschlitten (Y-Achse) wurde zunächst als eigenständige Baugruppe gefertigt und ist die Basis für den vertikalen Rahmen.

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Auf dem vertikalen Rahmen werden die Bauteile für die vertikale Verstellung (Z-Achse) montiert. Der vertikale Rahmen wurde mit dem horizontalen Querschlitten untrennbar verbunden, so dass die Eigenständigkeit beider Baugruppen nicht mehr vorhanden ist.

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Diese Abbildung gibt schon mal einen Eindruck des vertikalen Aufbaus wieder.

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Die vertikale Verstellung wird aus hauptsächlich aus Aluminium gefertigt und stellt zudem einen grundsätzlichen Unterschied zur Lösung von Guido Henn dar. Für die Grundverstellung in der Z-Achse ist eine Hauptspindel mit 210 mm vorgesehen. Zusätzlich kann über eine Nebenspindel ein zusätzlicher Fahrweg von +/- 50 mm eingestellt werden. Mit der Nebenspindel werden zwei vertikale Anschläge symetrisch verstellt. Dies ermöglicht z.B. das Fräsen in Serie von vertikalen Langlöchern mit gleichen Abmessungen. Für die Einstellung der Z-Achse wird ein selbst entworfenes Führungssystem aus Aluminium hergestellt. Die Nebenspindel ist aufgeteilt in jeweils einen links- und rechtslaufenden Anteil, um die symetrische Verstellung der Höhenanschläge zu ermöglichen. Werden die Anschläge der Nebenspindel geschlossen, so wird die Höhe auschließlich mit der Hauptspindel eingestellt.

Die vertikale Verstellung dient ausschließlich zur exakten Höheneinstellung. Die notwendigen Führungseigenschaften für die Z-Achse werden anderweitig realisiert.

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Der vertikale Schlitten ist die Basis zur Montage der Oberfräse und realisiert auf der Basis des IGUS-Gleitsystems die vertikalen Führungseigenschaften.

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Hier zeige ich schon einmal vorab den Zusammenbau, wie er gemäß den bereits vorgestellten Konstruktiondetails realisiert wurde. Hier ist deutlich zu sehen, das für die Integration von Längsanschlägen in der X-Achse kaum praktikable Möglichkeiten vorhanden sind.

In den demnächst folgenden Abschnitten werde ich die Realisierung des Projektes beschreiben.
 

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Horizontalfräse - Umbau der POF 1400

Als Fräsmotor verwende ich eine POF 1400 ACE, wobei der Fräskorb und ein paar andere Teile demontiert wurden. Die OF hatte bei dem intensiven Gebrauch, den ich ihr in den 2 Jahren meines Besitztums zugemutet habe, doch sehr gelitten.So lag sie nun schon eine Weile in meiner Werkstatt und wartete eigentlich nur noch auf die Entsorgung. Durch den Bau einer Horizontalfräse kam die alte OF nun wieder zu neuen Ehren, wenn auch nicht mehr in der ursprünglichen Form.

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Ich habe mir vorgenommen, die OF, soweit es geht instandzusetzten und für den zukünftigen Gebrauch herzurichten. So wurde die OF zerlegt und gesäubert. Die Kugellager und die Kohlebürsten wurden erneuert. Nicht mehr benötigt wurden die "Ärmchen", deshalb wurden sie abgesägt. Das Bild zeigt alle Teile, die noch für den weiteren Betrieb benötigt werden, schon nicht mehr enthalten ist das Polrad zur Erzeugung der Beleuchtungsspannung. Das Polrad hatte schon ziemlich am Anfang zu einer ernsthaften Störung geführt und ich habe diese Anordnung erst gar nicht mehr repariert, da ich nicht erkennen konnte, wie man erneute Störungen dauerhaft ausschließen könnte.

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Das sind die berschüssigen Teile, die nicht mehr verwendet wurden. Von der Grundplatte werde ich vielleicht noch das Stufenrad für die Tiefeneinstellung einer Wiederverwebdung zuführen.

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Durch den Fortfall der "Armchen" musste auch ein Teil der Verdrahtung geändert werden.

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An der Stelle, an der sonst die Teile für die Feineinstellung der Frästiefe eingebaut waren, habe ich die Knickschutztülle für den Kabelanschluss eingebaut. Der ursprünglich in der OF verbaute Schalter wird nicht mehr verwendet, er wurde später durch einen externen Schalter (inkl. Unterspannungsauslöser) ersetzt.

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Die untere Lagerplatte habe ich mit 4 zusätzlichen Schrauben bestückt, um den Fräsmotor später problemlos in der neuen Horizontalfräsvorrichtung montieren zu können.
 

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Horizontalfräse - Bau der Basisbox (1)

In diesem Abschnitt zeige ich ein Übersicht über die Herstellung der Basisbox, die auch schon nach dem Prinzip der Torsionsboxen aufgebaut ist. Für die Ausführung der Arbeiten hätte ich mir schon eine fertige Horizontalfräse gewünscht, so blieb es einer massiven Ausführung. Für die Zukunft wünsche ich mir, mit der Horizontalfräse eine leichtere Bauweise durchführen zu können.

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Hier liegt nun der Zuschnitt aus MPX-Birke in verschiedenen Stärken. Da ich zuvor die OF für den zukünftigen Gebrauch hergerichtet hatte, nahm ich die Gelegenheit wahr, die Basisplatte für die Montage der OF anzupassen.

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Da es sich um eine technische Einrichtung handelt, kam es mir nicht darauf an, sichtbare Schraubverbindungen zu vermeiden. So habe ich die Deckseiten der zukünftigen Torsionsbox vorbereitet, um den späteren Leimprozess mit Schrauben zu unterstützen.

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Meine Werkbank ist nicht ganz eben, was bei kleineren Werkstücken sich nicht immer störend auswirkt. Das Gitter, das im Innern der Torsionsbox später verborgen ist, hatte ich auf meiner Tischfräse vorbereitet. Obwohl die Tischfräse für solche Arbeit angeblich prädestiniert sein soll, kann ich das aus der damaligen Sicht und schon gar nicht aus der heutigen Sicht bestätigen. Nun gut, die Teile des Gitters sind im Innern der Box verschwunden und müssen nicht mehr im Wettbewerb um einen Schönheitspreis antreten.

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Dies zeigt die halbfertige Box - es fehlt noch eine Deckplatte - bei einer Kontrolle, die mit Hilfe von 2 aufgelegten Alu-Profilen ausgeführt wurde.

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Die breite Nut dient zur Aufnahme einer Lagerbank, auf der später das hintere IGUS-Gleitprofil montiert wurde.

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Ein noch möglicher Einblick in das Innenleben einer Torsionsbox.
 

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Horizontalfräse - Bau der Basisbox (2)

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Vor dem Verschließen der Torsionsbox mussten noch alle Vorbereitungen durchgeführt werden, um später das vordere IGIS-Gleitprofil montieren zu können. Als erstes mussten die Schraubenlöcher gebohrt werden.

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Diese Haltekappen kann man jetzt auch nur noch auf einem Foto bewundern..

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...denn sie wurden in der Box verleimt, um die Einschlagmuttern gegen mögliches Herausstoßen/Herausfallen zu sichern. Denn es gibt später keine Möglichkeit, eine herausgefallene Einschlagmutter wieder einzusetzen.

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Zum Ausnivelieren der Box eignen sich gut solche Keile, wie diese bei der Laminatverlegung verwendet werden.

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Letzte Kontrolle der Nivelierung mit Hilfe von 2 aufgelegten Alu-Profilen. Das hintere Aluprofil hatte ich mit einen Packband "umgefärbt", was die Sichtverhältnisse bei der Peilung über das vordere Aluprofil deutlich unterstützt. Ich hatte meine DSR auf ein Stativ aufgebaut und so mit Hilfe der Kamera die Peilung durchgeführt. Mit dieser Methode habe ich ein Ergebnis erzielen können, was ...

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... zu der fertigen Box geführt hat, deren Planheit meinen Wünschen entspricht.

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Für das Einziehen der Einschlagmuttern habe ich ein Drucklager zweckentfremdet, so dass der benötigte Kraftaufwand erheblich reduziert wurde.

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Zur Farbgebung hatte ich einen Lasurlack von CLOU verwendet. Beim gelben Farbton ist das Ergebnis für die Verwendung der Box in der Werkstatt ganz passabel. Die IGUS-Gleitschienen sind montiert und zur Demonstration hatte ich schon einmal die Gleitlager aufgesteckt.
 

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Horizontalfräse - Bau der Verschubschlitten

Nach der Fertigstellung der Basisbox, war die Masse des Materials bewältigt. Aber es kam die Masse der Arbeit auf mich zu. Den Bau des Längsschlittens habe ich hier etwas unterschlagen, da er mittlerweile durch eine andere Konstruktion ersetzt worden ist.

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Auf der Werkbank ist nun nur noch der restliche Zuschnitt zu sehen, der gänzlich für die Anfertigung der 3 Schlitten - Langsschlitten, Querschlitten inkl. Rahmenaufbau, Vertikalschlitten - verwendet wird.

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Bei IGUS hatte ich 3 Schienen bestellt. 2 Stück waren dabei schon auf das fertige Maß für die Basisbox zugeschnitten worden. Aus der 3. Schiene habe ich alle benötigten Teilstücke selbst herausgeschnitten, was sich für mich etwas kostengünstiger dargestellt hat.

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Schienenbänke für den Verschub in der Y-Achse

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Fräsungen beim Querschlitten

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probeweiser Anbau der Gleitlager beim Querschlitten

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Ein erster Eindruck vom Gesamtaufbau. Hier noch mit dem Längsschlitten in der alten Ausführung.

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Und der Schlitten in der Z-Achse für den Fräsmotor.
 

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MysteriumHolz

ww-robinie
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Das ist eine Wahnsinnsdokumentation. Du verwendest so einen Bilderhoster - falls der pleite ist, wär hier alles weg. Gott sei Dank gibt es die Wayback Machine.

Der ganze Aufwand ist ja sicher nichts, um es nur kurz einzusetzen. Könnte es da sein, dass Du mal auf eine Oberfräse mit 12mm (oder 1/2") aufrüstest?
 

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Das ist eine Wahnsinnsdokumentation. Du verwendest so einen Bilderhoster - falls der pleite ist, wär hier alles weg. Gott sei Dank gibt es die Wayback Machine.

Der ganze Aufwand ist ja sicher nichts, um es nur kurz einzusetzen. Könnte es da sein, dass Du mal auf eine Oberfräse mit 12mm (oder 1/2") aufrüstest?

Es wird noch lustiger, wenn herauskommt, warum ich die Maschine gebaut habe. Aber mittlerweile habe ich schon eine Menge an Ideen, wofür sich dieses Teil einsetzen lässt - also nicht nur für einen einzigen Zweck. Das Ding ist so was von universell. :emoji_slight_smile:

Wenn ich mal mit dem alle durch bin, was ich noch vor der Brust habe, dann bau' ich für dieses Teil noch einen weiteren Vertikalschlitten, da kommt a) eine größere OF drauf und b) mit einer Schwenkvorrichtung, dass ich die Fräsachse +/- 45° in der Neigung verändern kann. :emoji_grin:

Eine 12 mm Oberfräse habe ich im Tisch fest verbaut. Eine 8 mm habe ich auf einem Rundtisch (demontabel) verbaut. Und eine 8 mm ist grundsätzlich als handgeführte OF frei.

Die POF hab' ich mal vor Jahren neu gekauft, den Rest hab' ich mir in der Bucht geschossen.

Ich hab' ggf. noch vor, mir privat etwas Webspace zu organisieren, wird vllt in den nächsten Tagen noch passieren.
 

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Horizontalfräse - Bau der Vertikalverstellung

Die Herstellung der Vertikalverstellung hat prinzipiell fast wenig bis fast gar nicht mit dem Holzwerken zu tun. Die Vertikalverstellung ist wie das Tüpfelchen auf dem dem kleinen "i". Ohne diesen i-Punkt fehlt etwas an der Horizontalfräse, wie sie Guido Henn vorgestellt hat. Grundsätzlich sind dort zwar die Freiheiten in der X- und Y-Richtung vorhanden - aber in der Z-Achse ist man auf Gedeih und Verderb der Spindel ausgeliefert, mit der die Höhe (Z-Achse) eingestellt wird.

Mit der von mir erdachten Verstellmechanik kann man beides haben - a) eine fixe Einstellung einer Höhe oder b) eine variable Höhe. Die Mechanik basiert auf auf der Verwendung von 2 Spindeln. Eine herkömmliche Spindel transportiert eine große Hauptschieberplatte, mit der eine bestimmte Höhe grundsätzlich eingestellt werden kann. Auf der Hauptschieberplatte ist ein zweites Schieberplattensystem montiert. Das zweite System besteht aus zwei kleinen unabhängigen Schieberplatten und einer weiteren Spindel, die durch einen rechtsgängigen und linksgängigen Gewindeteil gebildet wird, jeder Gewindeteil transportiert seine eigene Schieberplatte.

Sind die beiden kleinen Schieberplatten zusammengefahren, dann ist nur die Höhe maßgebend, die durch die Hauptspindel eingestellt wird. Über den Verfahrweg der Hauptspindel kann eine Variation von 210 mm erreicht werden. Über die zweite Spindel können die kleinen Schieberplatten auseinander gefahren werden, die so erreichte Öffnung der Vertikalanschläge liegt symetrisch zu der über die Hauptspindel eingestellten Höhe. Für die Fräserachse kann somit eine vertikale Freitheit von +/- 50 mm eingestellt werden.

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Fräsen der Hauptschieberplatte

Für die Führung der Schieberplatten wurde das System der Schwalbenschwanzführung gewählt. Mit einem speziellen für Alu geigneten Fräser wurden die Fräsungen der Schrägen durchgeführt. Hierzu wurden die Frästeile auf eine Platte montiert, deren Schrägstellung zur Einhaltung des Fräswinkels durch einen entsprechenden Unterbau erreicht wurde.

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Ein ordentliches Fräsergebnis, das später noch durch Schleifen wesentlich verbessert wurde.

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Ein Werkstück zur Herstellung der Teilschieberplatten beim Bohren zur Vorbereitung der Durchbrüche ...

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... in die später die entsprechenden Gewindemuttern (linksgängig bzw. rechtsgängig) eingesetzt werden.

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Alle Einzelteile der Vertikalverstellung auf einen Blick...

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... und hier beim Teilzusammenbau. In der Mitte die Hauptschieberplatte mit allen Anbauten, jedoch noch ohne Teilschieberplatten. Im Bild unterhalb liegt die links- und rechtsgängige Spindel.

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Hier die Hauptschieberplatte komplettiert mit den Teilschiebern bei einem Probelauf des Teilschiebersystems.

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Die oberste der Kontermuttern ist gesichert durch einen Schwerspannstift. Die untere Mutter liegt auf einer Ms-Scheibe, so dass sich eine Gleitpaarung aus Messing und Stahl ergibt.

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Ein weiterer Gesamteindruck vor der nun folgenden Farbgebung
 

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Horizontalfräse - Gegengewicht, Handhabung & Elektrik

Nach der Farbgebung kam der Zusammenbau und die notwendigen Ergänzungen. Bei einer der Überlegungen, die zu einer Ergänzung führen sollten, ging es um den Gewichtsausgleich der senkrecht zu bewegenden Masse. Eine weitere Überlegung befasste sich mit der Handhabung der Fräse.

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Die Maßnahmen für den Gewichtsausgleich über ein Gegengewicht führten zur Montage von Umlenkrollen. Die Maßnahme mit diesen Umlenkrollen reduzierte den benötigten Kraftaufwand nur in einem begrenzten und nicht über den vollen Verfahrbereich. Die montierten Rollen erwiesen sich somit als ungeeignet.

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Um das Problem in den Griff zu bekommen, sind 4 Umlenkrollen notwendig. Auch sollten es Rollen sein, die leichtgängig das Umlenkseil führen können. Ein zweiter Versuch mit Kastenbockrollen aus Kunststoff erwies sich ebenfalls als nicht zielführend. Ich habe mir Messingrollen besorgt, womit ich wieder eine geeignete Gleitpaarung erreichen konnte. Die jetzt vorhandene Anordung hat sich bereits in der Praxis bewährt.

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Das Gegengewicht besteht aus gemischten Materialien. Zuerst hatte ich das Vorhaben betrieben, das Gegengewicht aus Blei zu gießen. Dazu hatte ich mir Wuchtblei besorgt, nicht ahnend, dass das meiste Wuchtblei eigentlich aus Zink und nicht aus Blei bestand. So habe ich 2 Platten aus einer Legierung gegossen, deren Hauptbestandteil aus Zink bestand. Nach diesen Platten habe ich das Vorhaben gestoppt und den fehlenden Gewichtsanteil aus Flacheisen hergestellt.

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Weitere notwenige Ergänzungen bezogen sich auf den Motorschalter und einen Handgriff zur Führung der Fräse. Den Handgriff habe ich aus einem Schleifbrett gestaltet, in das ich auch die Frontseite des Motorschalters integriert habe. Beides hat sich mittlerweile in der Praxis bewährt. Der TRIPUS-Motorschalter ist mit einer Unterspannungsauslösung ausgerüstet, um dem Unfallschutz etwas zu genügen. Über weitere Unfallschutzmaßnahmen im Bereich des Fräswerkzeuges denke ich ich noch nach und werde dort sicher noch etwas nachrüsten.

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Ansicht auf die Werkzeugseite
 

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Horizontalfräse - Überlegungen zum Anschlagsystem in der X-Achse

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Zu einem früheren Zeitpunkt hatte ich INCRA-Racks besorgt, die ich ähnlich, wie auf dem Bild gezeigt, verbauen wollte. Die durchgehenden Racks sollten auf einem Alu-Profil montiert werden. Gegenstücke, die aus geteilten Racks bestehen sollten, sollten durch Federklammern gehalten werden. Die Beschaffung geeigneten Materials zur Herstellung der Federklammern erwies sich als ein Problem mit vielen Hindernissen, an dessen Ende noch nicht einmal das Erreichen einer praktikablen Lösung stand.

Damit stagnierte die Fertigstellung der Horizontalfräse. Die gedankliche Lösung war blockiert durch die vorhandene Ausührung des Längsschlittens, der eine Integration auf der Oberfläche der Basisbox nicht zuließ. Die Blockade war auf einen grundsätzlichen Fehler bei dem Entwurf der Horizontalfräse zurückzuführen. Da ich aber auch nicht zu einer Lösung mit den INCRA-Racks fand, stellte ich einige Überlegungen über die Verwendung von T-Nut-Schienen an....

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... Im Verlauf dieser Überlegungen fiel dann auch die Entscheidung, den Längsschlitten zu modifizieren. Aus der Modifikation wurde schließlich der Neubau des Schlittens, wie man unschwer aus der vorhergenden Darstellung entnehmen kann. Aus den Überlegungen zu den T-Nut-Schienen wurde ein realer Konstruktionsgedanke, aber die sofortige Umsetzung war nicht möglich, da die Lieferung der bestellten Materialien abgewartet werden musste.

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Da nun die Lösung des Anschlagsystems für die X-Achse in Sichtweite gerückt war, führte ich den Anbau an die Werkbank durch.

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Die Anschlagbacken der Tischfräse kommen so zu neuen Ehren, da ich auf lange Sicht den Neubau der Tischfräse mit gänzlich veränderten Features plane.

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Die INCRA-Racks wurden hier auf einer Leiste montiert, um damit mal einen ersten Probelauf der Horizontalfräse durchzuführen, bei dem auch gleich ein Werkstück entstand, das als Schablone direkt verwendet werden konnte, um so ...

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... die ersten Gitterstäbe für eine Torsionsbox herzustellen. Der Komfort in der Ausführung dieser Fräsarbeiten auf der Horizontalfräse unterscheidet sich um Welten von dem Gebrauch einer Tischfräse. Es ist die Wiederholbarkeit, ...

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... die schlussendlich zu solchen präzisen Ergebnissen führt.
 

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Horizontalfräse - modulares Anschlagsystem der X-Achse

Die Aussicht auf ein modularen Anschlagsystems hat der Fertigstellung meiner Horizontalfräse zu einem entscheidendem Auftrieb verholfen. Nachdem die bestellten Profile und Schrauben angeliefert waren, stand noch einmal ein arbeitsreicher Tag in der Werkstatt an, um die Teile für das System zu fertigen.

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Aus Rechteck-Alu-Profilen entstanden unter der Verwendung eines Scheibenfräsers auf der Tischfräse die gewünschten T-Nut-Profile, mit einer exakten Nutbreite von 8 mm.

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Die Anschlagsteine wurden so bearbeitet, dass sie mit geringstem Spiel in den Nuten der T-Nut-Profile geführt werden können.

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Die Schrauben, Anschlagsteine und Schiebemuttern sind so aufeinander abgestimmt ...

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... damit man ein exaktes Zusammenspiel der Komponenten erzielt.

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Mit Hilfe der INCRA-Racks lassen sich nun die Anschlagsteine millimetergenau positionieren ...

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... und beliebige Abstände einhalten. Die metrischen INCRA-Racks haben eine Teilung in einem exakten Abstand von 1 mm, so dass sich die Anschlagsteine unter Einhaltung dieser Teilung tatsächlich mit einer Genauigkeit von 1/10 mm positionieren lassen. Der Vorteil gegenüber anderen System liegt darin, dass bei der Aufteilung sich wiederholender Abstände keine Fehler aufaddieren können, da jeder Abstand immer auf ein festes Maß mit einem definierten Nullpunkt bezogen wird.

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Gesamtansicht des vorläufigen Systems. Die Bezeichnung als "vorläufig" ist deshalb gewählt, weil noch eine Veränderung geplant ist. Mit der angestrebten Veränderung soll eine Schnellwechselvorrichtung realisiert werden, um für wiederkehrende Muster entsprechende Schablonen anzufertigen, die dann an der Stelle des modularen Anschlagsystems verwenden werden.

Eine weitere Veränderung soll an der Anschlagseinrichtung für die Y-Achse vorgenommen werden. Eine aktuelle Idee basiert auf der Verwendung des Stufenrades, wie es z.B. für die Tiefeneinstellung an diversen handgeführten Oberfräsen angebaut ist.
 

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RockinHorse

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Horizontal - Stufenrad für Y-Achse

Bei den bisher durchgeführten Testläufen hat sich die Notwendigkeit für Verbesserungen gezeigt. Im Originalzustand hatte die POF ein Stufenrad, das auf der Grundplatte montiert war. Dieses Stufenrad wollte ich für meine Verbesserung verwenden.

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Der frühere Anschlagklotz war von den Abmessungen nicht ausreichend, um das Stufenrad tragen zu können. Es wurde daher ein neuer Klotz angefertigt, an dem nun das Stufenrad montiert werden konnte, um es so einer neuerlichen Verwendung zuzuführen. Das Teilgewinde einer M6-Inbusschraube wurde erweitert, um so eine komfortable Einstellung der Frästiefe zu ermöglichen. Die Frästiefe wird nun auf die kleinste Stufe des Rades eingestellt, so dass die Fräsungen in kleinen Abstufungen durchgeführt werden können und der Wechsel der Abstufungen bequem durchgeführt werden kann.

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Nach der Durchführung der Verbesserungsmaßnahme wurden weitere Fräsarbeiten an den Seitenwänden der aktuellen Torsionsbox ausgeführt. Anders als bei den bisherigen Fräsarbeiten für die Herstellung der Torsionsbox kam es nun auf die exakte Einhaltung der Frästiefe an. Im Bild sichtbar ist die Bearbeitung der Innenseite einer Seitenwand.
 

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Beppone

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Hi. Interessanter Aufbau, den du da umgesetzt hast.

Noch erschliesst sich mir nicht ganz, welchen Vorteil eine horizontal verbaute Fräse bietet. Vielleicht könntest du ein paar Einsatzmöglichkeiten zeigen?

Bei traditioneller Gantrybauweise würdest du dir die Konstruktion der Z-Achse sparen, indem du eine Oberfräse gewohnt senkrecht einsetzt und deren Fräshub samt Anschlägen nutzt. Das Werkstück liegt dann unter dem Y-Portal.

Dann könnte deine plane Basis-Torsionsbox mit seinen seitlich platzierten X-Achsen gleichzeitig als Aufspannfläche für deine Werkstücke dienen. Bei deiner aktuellen Konstruktion benötigst du zusätzlich zur Fräseinrichtung eine exakt parallel und senkrecht justierte Aufspannfläche für deine Werkstücke, damit deine Frästiefen stimmen.

Unklar ist mir auch, wofür die Schwalbenschwanzführung der Z-Achse dient, wenn bereits gestützte Igus-Wellen plus Lager in Z-Richtung vorhanden sind.

Neugierige Grüsse,

Bep)
 

RockinHorse

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Hi. Interessanter Aufbau, den du da umgesetzt hast.

Unklar ist mir auch, wofür die Schwalbenschwanzführung der Z-Achse dient, wenn bereits gestützte Igus-Wellen plus Lager in Z-Richtung vorhanden sind.

Neugierige Grüsse,

Bep)

Ich kürz' das mal für heute Nacht ab und antworte im Augenblick nur auf die eine Frage.

Die räumliche Bewegung des Fräsers in der Z-Achse wird nur durch die IGUS-Gleitlager kontrolliert und das deswegen, um das mögliche Lagerspiel auf ein geringstes Maß zu reduzieren, vereinfacht ausgedrückt in X-Richtung +/- 0, in Y-Richtung +/- 0, in Z-Richtung = 210 mm Verfahrweg.

Die Schwalbenschwanzführung dient nur zur Kontrolle der vertikalen Anschläge, die eben in diesen Schwalbenschwanzführungen absolut und zugleich relativ durch zwei Spindeln verstellbar sind.

Auf die anderen Fragen komme ich morgen noch einmal zurück, bin etwas müde.

Vielen Dank für das Interesse an dem Aufbau, die bisherigen Fotos von den Fräsarbeiten geben nur einen eingeschränkten Blick auf die Möglichkeiten wieder. Ich habe heute noch andere Fräsarbeiten durchgeführt. Morgen werde ich bestimmte Fräsarbeiten durchführen, die ich ebenfalls dokumentieren werde. Daraus wird sich ein gänzlich anderer Blickwinkel ergeben.

gn8
 

holzpaul

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Gesamtansicht des vorläufigen Systems. Die Bezeichnung als "vorläufig" ist deshalb gewählt, weil noch eine Veränderung geplant ist. Mit der angestrebten Veränderung soll eine Schnellwechselvorrichtung realisiert werden, um für wiederkehrende Muster entsprechende Schablonen anzufertigen, die dann an der Stelle des modularen Anschlagsystems verwenden werden.

Warum eine Schnellwechselvorrichtung? Wenn Du die Schienen in der Trägerplatte versenkst könntest Du diese auch zur Befestigung der aufliegenden Schablone benutzen, oder?
 

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Beppone

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Die Schwalbenschwanzführung dient nur zur Kontrolle der vertikalen Anschläge, die eben in diesen Schwalbenschwanzführungen absolut und zugleich relativ durch zwei Spindeln verstellbar sind.

Moin und danke für die prompte Antwort. Hatte mir das wohl zu oberflächlich angesehen um zu verstehen, dass mit der Schwalbenschwanzführung die beiden symmetrisch verstellbaren Anschläge "als Gruppe" nach oben/unten bewegt werden.

Als bequemer Mensch versuche ich immer, Vorrichtungen möglichst simpel zu konstruieren. Für wiederholgenau verstellbare Anschläge verwende ich gerne Einbaumessschieber. Die Position beweglicher Teile kann man damit beliebig "auf Null" setzen und dann den gewünschten Verstellweg fahren und kontrollieren.

Bin gespannt, wie's weitergeht!

LG Bep)
 

RockinHorse

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Warum eine Schnellwechselvorrichtung? Wenn Du die Schienen in der Trägerplatte versenkst könntest Du diese auch zur Befestigung der aufliegenden Schablone benutzen, oder?

Klar doch. Dieser Gedanke ist sogar der nächstliegende. Aus dieser Sicht spricht alles dafür. Was würde ich gewinnen? 10 mm, was die Schienenhöhe ausmacht. Die Deckplatte der Torsionsbox hat 12 mm, würde also, wenn es nur auf die Tiefe ankommt, gerade noch gehen. Aber wieviel würde von der Stabilität der Torsionsbox verloren gehen, wenn die Deckplatte durch das Einlassen der Schienen geschwächt würde?

Gestern habe ich mir die Einbau-Situation noch einmal unter anderen Gesichtspunkten angesehen. Ich werde die INCRA-Racks und die T-Nut-Schienen so zusammenfassen, dass sie weniger Platz benötigen und rücke dieses Ensemble auf eine Seite. So gewinne ich Platz, um Schablonen benutzen zu können, ohne dass die Schienen ausgebaut werden müssen.
 

RockinHorse

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holzpaul

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Klar doch. Dieser Gedanke ist sogar der nächstliegende. Aus dieser Sicht spricht alles dafür. Was würde ich gewinnen? 10 mm, was die Schienenhöhe ausmacht. Die Deckplatte der Torsionsbox hat 12 mm, würde also, wenn es nur auf die Tiefe ankommt, gerade noch gehen. Aber wieviel würde von der Stabilität der Torsionsbox verloren gehen, wenn die Deckplatte durch das Einlassen der Schienen geschwächt würde?

Gestern habe ich mir die Einbau-Situation noch einmal unter anderen Gesichtspunkten angesehen. Ich werde die INCRA-Racks und die T-Nut-Schienen so zusammenfassen, dass sie weniger Platz benötigen und rücke dieses Ensemble auf eine Seite. So gewinne ich Platz, um Schablonen benutzen zu können, ohne dass die Schienen ausgebaut werden müssen.

Wenn Du die Schienen auf eine Seite zusammenfasst hast Du den Vorteil die Klemmsteine nicht immer entfernen zu müssen.
Ich weiß allerdings noch nicht warum Du zwei Schienen für die Klemmsteine verwendest. Irgendwo hast Du mal geschrieben das Du dieses in weiser Vorraussicht gemacht hast. Bin gespannt auf Deine nächsten Änderungen.
 

Beppone

ww-buche
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(...)Ich weiß allerdings noch nicht warum Du zwei Schienen für die Klemmsteine verwendest!(...)
Da schliesse ich mich an. Wenn die beiden Schienen mit ihren Anschlagsteinen dafür da sind, die Schlittenbewegung in X-Richtung zu begrenzen oder den Schlitten ganz zu fixieren, würde eine einzige Schiene genügen.

Für sinnvoll halte ich dagegen zwei Schienen, sobald die Schienen (samt der darauf montierten Anschläge) jeweils verschiebbar ausgelegt sind. Wenn du z.B. eine Reihe von Nuten in ein Werkstück fräsen möchtest und feststellst, dass zwar die Abstände der Nuten passen, nicht aber die Nutbreite - dann brauchst du nur eine der beiden Schienen etwas zu verschieben, versetzt damit sämtliche Start-(oder Stop-)positionen in einem Zug und bekommst dadurch breitere Nuten.

Die zugehörige Klinke aus Multiplex würde ich allerdings noch überdenken, weil sich wegen der Hebelwirkung schnell Spiel im Gelenk und damit Ungenauigkeiten einstellen könnten.

Alternativ könntest du einen Rastbolzen einsetzen, der - praktischer Nebeneffekt - auch in Bohrungen greift. So könntest du für häufiger benötigte Abstandsraster Schablonen anfertigen. Für jedes Abstandsraster je einen Alu-Flachstab mit passender Lochreihe (oder auch Langlochreihe) vorbereiten und nach Bedarf auswechseln. Deine Abstandswürfel funktionieren davon unabhängig ja auch mit einem Rastbolzen.

LG Bep)
 

RockinHorse

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Wenn Du die Schienen auf eine Seite zusammenfasst hast Du den Vorteil die Klemmsteine nicht immer entfernen zu müssen.
Ich weiß allerdings noch nicht warum Du zwei Schienen für die Klemmsteine verwendest. Irgendwo hast Du mal geschrieben das Du dieses in weiser Vorraussicht gemacht hast. Bin gespannt auf Deine nächsten Änderungen.

Da schliesse ich mich an. Wenn die beiden Schienen mit ihren Anschlagsteinen dafür da sind, die Schlittenbewegung in X-Richtung zu begrenzen oder den Schlitten ganz zu fixieren, würde eine einzige Schiene genügen.

Als ich in grauer Urzeit :emoji_grin: begann, mich für eine Horizontalfräse zu interessieren, da gab es mal einen Gedankenblitz, der mich dazu brachte, zwei Schienen haben zu wollen. Allerdings ist es im Augenblick so, dass ich für meine aktuellen Vorhaben mit nur 1 Schiene locker auskommen würde. Der Ursprung für die doppelte Schiene lag wohl darin begründet, ein Anschlagsystem zu bauen, was auf der direkten Verwendung von INCRA-Racks basieren sollte. Dabei wären die Stop-Anschläge ebenfalls aus den INCRA-Racks entstanden, die ich dann nicht beliebig hätte klein machen können. Um auch damit kleine Abstände realisieren zu können, bin ich in der grauen Urzeit auf die Lösung mit 2 Schienen verfallen. Soviel zur Historie.

Übrig geblieben sind die INCRA-Racks als sympathisches Hilfsmittel, um die Anschlagsteine aus Alu auf der T-Nut-Schiene zu justieren und beim Bestellen des Materials hatte noch die alte Prägung gegriffen. Deswegen werfe ich die Schiene aber nicht weg.

Für sinnvoll halte ich dagegen zwei Schienen, sobald die Schienen (samt der darauf montierten Anschläge) jeweils verschiebbar ausgelegt sind. Wenn du z.B. eine Reihe von Nuten in ein Werkstück fräsen möchtest und feststellst, dass zwar die Abstände der Nuten passen, nicht aber die Nutbreite - dann brauchst du nur eine der beiden Schienen etwas zu verschieben, versetzt damit sämtliche Start-(oder Stop-)positionen in einem Zug und bekommst dadurch breitere Nuten.

Das ist sicher eine Überlegung wert. Aus diesem Aspekt ergeben sich außerdem noch weitere Überlegungen. Doch dazu später mehr.

Die zugehörige Klinke aus Multiplex würde ich allerdings noch überdenken, weil sich wegen der Hebelwirkung schnell Spiel im Gelenk und damit Ungenauigkeiten einstellen könnten.

Da hast du recht. Die Multiplex-Klinke ist auch so etwas wie eine Quick-&Dirty-Lösung, sag ich mal so als Entschuldigung. Ich hab' mir auch vorgenommen, den ganzen Komplex eh' aus Alu zu fertigen. Für den Augenblick möchte ich aber noch Eindrücke sammeln. Das ist wichtig, wie ich heute beim Gebrauch der Horizontalfräse festgestellt habe.

Alternativ könntest du einen Rastbolzen einsetzen, der - praktischer Nebeneffekt - auch in Bohrungen greift. So könntest du für häufiger benötigte Abstandsraster Schablonen anfertigen.

32er-System :emoji_slight_smile::emoji_slight_smile::emoji_slight_smile: z.B.

Für jedes Abstandsraster je einen Alu-Flachstab mit passender Lochreihe (oder auch Langlochreihe) vorbereiten und nach Bedarf auswechseln. Deine Abstandswürfel funktionieren davon unabhängig ja auch mit einem Rastbolzen.

Hartholz ist dafür vielleicht ausreichend, da Alu auch etwas kostet. Mal sehen - doch jetzt zu einer neuen Anwendung, die mit einer Gantry-Bauweise nicht so leicht zu erschlagen ist.

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Solche Raster (hier 60/60 mm) sind nach meiner Ansicht mit einer traditionellen Gantry-Bauweise nicht ausführbar. Vielleicht liege ich falsch - ich glaube aber nicht.

Um solche Raster auf einer Tischfräse á la Guido Henn zu realisieren, muss man schon einen immensen Aufwand treiben, wenn das Werkstück sich im Bereich von Quadratmetern befindet. Die Platte, die ich heute gefräst habe, ist nahezu quadratisch mit einer Kantenlänge von ca. 1 Meter.

Die letzte Veränderung bzgl. des Stufenrades hat sich schon als zielführend erwiesen, wenn auch in der Realisierung und an dem System selbst noch weitere Verbesserungen möglich sind. Im Hinblick auf die Schienen denke ich im Augenblick über eine Verschiebbarkeit in Längsrichtung nach, z.B. so wie es Beppone hat anklingen lassen. Dies würde die Justierung der Werkstücke erheblich vereinfachen. Eine große Platte auf der Werkbank genau auszurichten, ist nicht ganz einfach. Nach einer neuen Idee müsste eine größere Platte nur noch parallel zur X-Achse ausgerichtet werden, hierzu denke ich über bewegliche Anschläge nach. Wenn nun die Platte parallel zur X-Achse ausgerichtet ist und so eine definierte 0-Lage in Y-Richtung einnimmt, dann greift die Idee von Beppone: Mit der Verschiebung der Schiene(n) gelingt es bezogen auf die justierten Anschläge in den T-Nut-Schienen, die 0-Lage in X-Richtung zu justieren.
 

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Beppone

ww-buche
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Solche Raster (hier 60/60 mm) sind nach meiner Ansicht mit einer traditionellen Gantry-Bauweise nicht ausführbar. Vielleicht liege ich falsch - ich glaube aber nicht. (...)Die Platte, die ich heute gefräst habe, ist nahezu quadratisch mit einer Kantenlänge von ca. 1 Meter.
Hi!

Nur am Rande: je nach Maschinenaufbau geht das durchaus mit einer Portalfräse.

Bei meiner Fräse besteht die Aufspannfläche aus einer dreigeteilten T-Nutenplatte. Das mittlere Teilstück kann man herausnehmen. Durch diese Öffnung kann ich dann von unten Werkstücke zuführen (zB Platten bis ca. 120cm Länge senkrecht) und deren obere Kante fräsen.

Bei einer 4-Achs-Maschine ginge die Kantenbearbeitung auch am liegenden Werkstück, sobald die Frässpindel bis zur Waagerechten einschwenkbar ist.

Aber ich glaube, das ist nicht wirklich Thema. Mit deiner Horizontalfräse wirst du zahlreiche Aufgaben schnell und wiederholgenau fräsen können, ohne gleich 20.000+ auf den Tisch legen zu müssen.

LG Bep)
 

RockinHorse

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Hi!

Nur am Rande: je nach Maschinenaufbau geht das durchaus mit einer Portalfräse

:emoji_frowning2: Erwischt! Du hast recht. Aber dann ist die Portalfräse auch schon ein Trum.... Ich hab' eine Portalfräse bisher auch immer nur in der einen Variante wahrgenommen, Fehler, wieder was gelernt.

...und soviel Geld wollte ich auch nicht ausgeben, soll schließlich noch immer ein Hobby bleiben, ohne dass man bei Fragen der Besseren Hälfte einen hochroten Kopf bekommt.

Ich habe später vor, da etwas im Bereich des Möbeldesign zu machen und da kann die Horizontalfräse sehr wertvoll sein.

LG aus der Heide
 

RockinHorse

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Mein Frässpaß mit 3 Achsen

Heute hat es so richtig Spaß gemacht, die Horizontalfräse zu nutzen. Ich habe dabei einiges an Erfahrungen sammeln können. Wenn ich die Fräse in der kommenden Woche wieder benutzen werde, will jedoch zuvor etwas von den angedachten Verbesserungen durchführen. Das Mindeste wird dabei die Justierbarkeit der Schiene mit den Anschlagsteinen sein.

Hier mal ein Blick auf die Fräsergebnisse vom Nachmittag.

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