Matzels Passig Gerät - ein Versuch

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Matzel1970
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Matzels Passig Gerät - ein Versuch

Beitrag von Matzel1970 »

Moin in die Gemeinde

Ein einzelner Herr frage nach Bildern meiner „Passigmaschine“. Nun hoffentlich ist er nicht enttäuscht.
In meiner Bildersuche musste ich in das Jahr 2017 zurück gehen.
Ich wollte damals eine ovale Dose herstellen und der Held auf dem Drechseltreffen in Olbernhau werden. Um es vorwegzunehmen: Hat nicht geklappt.

Die Maschine, die man eigentlich nicht so nennen kann, ist nach einem Besuch beim ManfredFA entstanden. Zumindest sind viele unserer Gesprächsinhalte in die Realisierung eingeflossen.

Gesamtansicht
Gesamtansicht
Ovalmaschine2.jpg (66.54 KiB) 4121 mal betrachtet

Detailbild Spindelstock
Detailbild Spindelstock
Ovalmaschine3.jpg (86.49 KiB) 4121 mal betrachtet

Der Schlitten ist auf Linearschienen geführt. Diese sitzen auf einer Basis aus Granit. Die Werkstückspindel entspricht der bei mir gängigen Spindelnasen an den Drechselbänken mit dem Gewinde 1“x8tpi. Damit bin ich zu anderen Geräten kompatibel. Die Spindel habe ich vom FlemmingG bekommen.
Auf dem Bild Abtastarm kann man die Rückseite der Werkstückspindel sehen. Hier, so war der Plan, könnte man die Passigscheiben einsetzen. Derzeit ist das Oval montiert. Das zu sehende Kugellager fährt also auf der Aussenkontur des Ovals entlang und erzeugt eine Linearbewegung des Schlittens.
Der nötige Anpressdruck wird durch ein Gewicht erzeugt. Dieses hängt an einem Stahlseil vom Tisch herunter. Die Umlenkung war zur Zeit der Fotos durch Hartmetall realisiert. Später kam ein Kugellager zum Einsatz. Durch das Gewicht kann man sehr gut den Anpressdruck des Kugellagers verändern. Es ist mehr nötig als ich erwartet habe. Das bringt Probleme auf der anderen Seite, wenn durch wenig Drehwinkel eine große Änderung im Verfahrweg erzeugt werden muss.
Die Größe des Abtastkugellagers ist auch von Bedeutung. Sie, die Größe, fliesst in das im anderen Beitrag genannte Abtastheorem ein, wo Werkzeug und Abtastfinger in einer mathematischen Beziehung zueinander stehen. Das verlorene Wissen über diese Zusammenhänge kann man sich in den Grundlagen des Kopierfräsens anlesen. Leider habe ich solche Beschreibungen noch nicht finden können. Ich habe aber auch nicht wirklich danach gesucht.

Abtastarm
Abtastarm
Oval_Abtastarm.jpg (74.06 KiB) 4121 mal betrachtet

Der Antrieb der Werkstückspindel sollte durch einen Motor erfolgen. Zunächst hatte ich einen Schrittmotor vorgesehen. Er wurde mittels Winkel auf der Granitplatte aufgeschraubt. Zum Spannen des Zahnriemens ist der Kniehebelspanner noch zu sehen. Leider sind die Rastmomente der Schritte auf dem Werkstück zu sehen.
Der Motor sollte dann mal durch einen anderen ersetzt werden. Ist dann nen Scheibenwischermotor geworden. Der hatte dann Probleme mit der Riemenspannung. Irgendwas ist ja immer.

Noch ein paar Worte zu den einzelnen Komponenten. Das Gerät ist modular aufgebaut.

Der Kreuzsupport wurde durch die Kugeldrehvorrichtung vereinnahmt. Die Halteklauen der Frässpindel sind modifiziert worden. Heute sehen sie anders aus, weil sie auch in anderen Konstellationen benutzt werden.
Die zu sehende Frässpindel wird auch auf anderen Maschinen verwendet. Zuletzt konnte man deren Schwester auf der Gewindefräsvorrichtung sehen.
Die Frässpindel hat etwa 100W Leistung und dreht mit bis zu 18000 1/min. Ich habe noch andere Übersetzungen. Der ER11 Halter kann Fräser bis zu 7mm aufnehmen. Als Fräser lassen sich in Holz gut VHM-Fräser für Aluminiumbearbeitung verwenden. Im Bild ist ein Gravierstichel eingespannt.

Entsprechend der geringen Leistung sollte man keine wilden Zerspanungsvolumen erwarten. Die Lager könnten auch etwas mehr Vorspannung vertragen. Die ist hier an dieser Spindel leider nicht einstellbar.

Als „Passigscheibe“ habe ich nur das Oval. Ich habe im Rechner, wieder nach einem Besuch beim ManfredFA, noch ein paar konstruiert aber nie Realität werden lassen. Mir wurden die Fertigungsmöglichkeiten geraubt. Für Handarbeit war ich zu faul und es wird vermutlich zu wenig präzis.

Zu aller Letzt die überraschendste und wenig schmeichelhafte Information: Es ist auf dem Gerät nie ein Werkstück entstanden.
Die zu sehende Probeplanscheibe zeigte das Scheitern an und so fehlte mir die Lust weiterzumachen. Irgendwann wird sich das hoffentlich mal ändern.

einziges Werkstück
einziges Werkstück
Oval8.jpg (152.26 KiB) 4121 mal betrachtet


Soweit von mir und Grüße in die Runde.
Grüsse Matthias

Wirklich wichtige Dinge kann man nicht kaufen.
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Helfried
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Re: Matzels Passig Gerät - ein Versuch

Beitrag von Helfried »

Danke, Matthias,

für die Bilder und diesen aussergewöhnlich genauen Bericht - den Bericht eines - vorläufigen - Scheiterns?

Der Gedanke, nicht die Spindel der Drehbank, sondern die der Fräsmaschine "wackeln" zu lassen, gibt dem "Passigdrehen" deutlich mehr Möglichkeiten:
Die Spindel meiner WEMA Alpha 250 werde ich niemals zum (gleichmäßigen und geplanten) Wackeln bringen, ein zartes Fräsgerät in Relation dazu viel viel leichter!

- Ich selbst bin in den letzten Tagen zufällig gerade beim Versuch, Sterngriffe zu fräsen, mit einer einfacheren, aber grundsätzlich verwandten Anordnung.

Und zufällig habe auch ich den Anpressdruck des abtastenden Kugellagers per Gewicht und Seilzug - und nicht durch eine Feder - gewählt.
Und zwar in der ersten Variante auf Höhe des Fräsers, so wie du.
Da ich keine leichtgängige (Linear-)Führung einsetzen konnte, hat sich alles sehr schnell "verkantet", ich habe immens Reibung produziert.
Mit Seilzug auf Höhe der Abtastrolle funktioniert es, denn dort ist ja der Gegendruck.

Bei deinen Fräsversuchen wäre ich gerne dabeigewesen:
Die Größe des Abtastkugellagers ist auch von Bedeutung. Sie, die Größe, fliesst in das im anderen Beitrag genannte Abtasttheorem ein,
wo Werkzeug und Abtastfinger in einer mathematischen Beziehung zueinander stehen.
Waren die Kugellagerachse und die Achse des Fräsers in einer Linie?

Nach den Bildern kann ich mir das nicht vorstellen ...

Beste Wünsche

Helfried
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da_Joe
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Re: Matzels Passig Gerät - ein Versuch

Beitrag von da_Joe »

Hi,

kann es sein, dass die "kleine" Halbachse der Ellipse genau auf das Zentrum abgebildet wurde?

Ähnlich wie auf dem Bild hier (da dann auf der Waagerechten Linie):

abbildung.jpg
abbildung.jpg (25.18 KiB) 3591 mal betrachtet


Grüsse
Joe
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Hans
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Re: Matzels Passig Gerät - ein Versuch

Beitrag von Hans »

Hallo Matthias

Ich mußte erst mal schmunzeln über deinen Bericht.

Nicht weil du dir viel Arbeit gemacht hast und momentan daran gescheitert bist.

Deine Berichte sind sehr lesenswert, durchdacht und mit detaillierten Antworten.

Ich hoffe ja doch, daß du dieses Projekt noch nicht aufgibst.

Und natürlich darüber auch weiter berichtest.

Gruß

Hans
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Matzel1970
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Re: Matzels Passig Gerät - ein Versuch

Beitrag von Matzel1970 »

Moin in die Gemeinde

Ich bedanke mich für das Mitgefühl beim Scheitern. Scheitern deshalb, weil es aufgeschoben ist aber dennoch die Zeit (und manchmal auch die Lust) fehlt.
Ich beneide all diejenigen die das fremdbestimmte Arbeiten hinter sich gelassen haben. Aber es heißt danach wird es nicht besser. Der moderne Rentner schreibt sich wohl heute mit zwei n vor dem t, so lauten die Gerüchte.

Aber ich schweife ab und möchte die aufgeworfenen Fragen beantworten.

Die Fräsachse und die Drehachsen für Werkstück und Abtastkugellager liegen in einer Ebene (Die Fotos verzerren ein wenig durch die Aufnahmeposition oberhalb dieser Ebene). Das insofern wichtig, dass sich eine einfachere Kopierdarstellung ergibt. Die gedankliche Vorhersehbarkeit folgt einer einfacheren Logik. Ein Oval bleibt ein Oval, gut verdammt schlechtes Beispiel. Nein, wäre alles nicht in einer Ebene würde man Abbildungsverzerrungen bekommen. Das Oval des Werkstücks würde sozusagen verdreht zum Oval der Schablone stehen.

Ähnlich wäre es bei einer Sternform. Bei Werkstücken, die nur aus einem Teil bestehen mag das gedanklich gehen. Es sollten jedoch Dosen gefräst werden. Dazu braucht man die Ausrichtung von Deckel und Unterteil in einer gewissen Genauigkeit. Da ist jedwede Verzerrung nicht erwünscht. Es wird ja penibel drauf geachtet, dass auch die Maserung durchläuft. Da braucht es keine zusätzlichen Knoten im Kopf, um diese Verzerrungen wieder auszugleichen oder jeden Klebesitz vorzufräsen damit die Ausrichtung passt.

Den Anpressdruck durch ein Gewicht zu erzeugen hat eine gute Steuerbarkeit zur Folge. Man könnte das mit einem Eimer Sand realisieren. Die Füllhöhe kann dann variieren. Das entscheidende Argument dieser Lösung war für mich aber die Konstanz des Anpressdrucks unabhängig von der Auslenkung aufgrund der gewünschten Kontur. Eine Feder kann das nicht. Dort wächst die Kraft entsprechend der Federkonstante mit der Auslenkung. Das wollte ich nicht haben, auch wenn ich nicht weiß, ob das einen wirklichen wie auch immer gearteten Einfluss hat.

Ja, es kann sein, dass der Krafteinleitungspunkt eine Rolle spielt, wie es Helfried beschreibt. In meiner Konstruktion ist das nicht so. Dennoch kann man auch hier enorm Reibung erzeugen, wenn die Linearführungen nicht parallel verbaut sind. Das Ausrichten mittels Messuhr ist Pflicht. Ein schön geschmeidiger Lauf des Schlittens ist der Lohn.

Die Zeichnung vom Da Joe verstehe ich nicht so ganz. In meinem Versuch entstand die Doppelacht. Der Verkleinerungsfaktor des Ovals ist zu groß. Das Entstehen der Doppelacht hat mich gedanklich völlig überfordert. Würde man Bauklötze staunen, hätte ich mir eine neue Werkstatt bauen können. Aber das Verwunderte habe ich ja schon hinreichend beschrieben.

Ich bin beim Aufbau des Geräts davon ausgegangen das einfach linear verkleinern zu können. Das geht allerdings bei der Ellipse aber nur bis zu einem gewissen Maße. Würde ich ein kleineres Original haben und dann sozusagen vergrößern erwarte ich diesen Effekt nicht. Eine kreisförmige Schablone erschuf auch wieder einen Kreis. Auch wenn das für einen Drechsler auf einer Fräsvorrichtung völlig sinnfrei ist.
Aber ich hatte tatsächlich einen exzentrisch laufenden Kreis versucht zu kopierfräsen. Ist aber auch kein Oval bei rausgekommen.

Also ist der Verkleinerungsfaktor etwas Entscheidendes, um die Abbildungsgenauigkeit des Ovals beim Fräsen zu beschreiben. Denn es kann auch die vom Da Joe gezeichnete einfache 8 entstehen. Sie müsste sich auf einer etwas größeren Planscheibe zeigen. Dazu fehlt dem Gerät allerdings die Spitzenhöhe. Und wer kann schon etwas mit Dosen von 20cm Kantenläge anfangen?
Das für mich verrückte war die Bahn der Doppelacht entstehen zu sehen. Sie entsteht in einem Umlauf der Werkstückachse.

Da muss also noch mal „Jugend forscht“ ran. Gedankliche Änderungen hatte ich damals schon im Hirn entwickelt. Aber die Realisierung Möglichkeiten und verfügbare Zeit …..
Ja, ich weiß - alles Ausreden.

Das Projekt wird sicher mal irgendwann wieder weiter gehen. Es liegt ja noch auf dem Haufen der noch zu erledigenden Projekte. Zugegeben nicht ganz oben, da ich derzeit spannendere Projekte habe.
Aber eines positive konnte ich dem in den letzten Tagen abgewinnen. Es hat den Maintor zu einem fachlichen Beitrag verleitet: viewtopic.php?f=188&t=63251&sid=a183a2e ... df6a8c294d
Dafür besten Dank(!), weil es auch andere Blickwinkel des Themas ausleuchtet. So kann sich der geneigte Leser ein besseres Bild machen. Viel wichtiger ist allerdings die Möglichkeit die von uns gemachten Fehler nicht selbst zu wiederholen.

In diesem Sinne viel Erfolg bei eigenen Konstruktionen und passigen Forschungsreisen.
Grüsse Matthias

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Matthias S
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Re: Matzels Passig Gerät - ein Versuch

Beitrag von Matthias S »

Hallo Matthias,

dass aus einem Oval eine Acht wird, ist erstmal erstaunlich. Das liegt an der Erwartung, dass die Form der Schablone mit dem Fräser auf das Werkstück übertragen wird. Das stimmt aber nicht, bzw. nur für einen Sonderfall.

Von der Schablone wird über den Taster der Hub der Schabolonenkontur auf den Fräser übertragen, nicht die Kontur. D.h., der Fräser bewegt sich immer genau auf einer Streckenlänge (in mm), die genau die Differenz zwischen dem Abstand des höchsten und des niedrigsten Punktes auf der Schablone ist (im mm). Diese Streckenlänge ist für eine bestimmte Schablone immer fest ! Die Vorstellung dass verkleinert wird, wenn der Fräser nahe an der Spindelache fräst und vergrößert wird, wenn er weit außen fräst, ist falsch. Egal wo, die Länge des Fräserwegs ist immer gleich.
Im Falle des Ovals ist der (maximale) Hub die Differenz zwischen größtem und kleinstem Radius des Ovals. Diesen Hub vollführt der Fräser. Wenn der Fräser so positioniert wird, dass er immer denselben Abstand von der Spindelachse hat, wie der Rand der ovalen Schablone, dann wird auch die exakte Schablonenform vom Fräser auf das Werkstück kopiert, aber auch nur dann.
Wenn ich den Fräser anders positioniere, so dass er z.B. auf der Spindelachse ansetzt, wenn der Taster am "niedrigsten" Punkt des Ovals sitzt, dann wird nachvollziehbarerweise die gefräste Figur den Spindelmittelpunkt enthalten (das kann niemals ein Oval werden !). Wenn ich dann die Spindel drehe, wird der Fräser nach außen wandern, bis (nach 90°) der Taster die Spitze der Ovals erreicht hat, nach weiteren 90° ist der Taster wieder am "niedrigsten" Punkt des Ovals angekommen und der Fräser wieder in der Spindelachse. Was jetzt von der Schablone auf das Werkstück übertragen wurde, ist der Hub der Schablone. D.h. die Höhe der Schleife ist genau die Differenz zwischen größtem umd kleinstem Radius des Ovals.
Nach einer 180° Drehung von Schablone und Werkstück hat der Fräser einen Hubzyklus durchlaufen und eine Schleife gefräst, die auf der Spindelachse ansetzt. Nach einer weiteren 180° Drehung wird auch in diesem Winkelbereich eine identische Schleife gefräst. Da ist die Acht mit der Höhe des doppelten Hubes der ovalen Schablone.

Gruß, Matthias
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