Spannpratzen für den Nutentisch

Zeichnen der Teile im CAD (LibreCAD)

Vorwort:
Die folgende Beschreibung ist natürlich auf die oben angegebene Software ausgelegt. Mit anderer Software ist die generelle Vorgehensweise die gleiche, kann aber im Detail anders bzw. einfacher glöst werden. Z.B. würde man bei Nutzung einer Vollversion von WinPC NC alle Fräsungen direkt in einer Datei unter Nutzung mehrerer Werkzeuge anlegen. Dieses Tutorial beschreibt also ein Worst-Case-Szenario für all jene, die -wie ich- erst mal auf die Starter-Version gesetzt haben ;o)

Schritt 1 - Erstellen der Zeichnung im CAD

Genaue Aufgabenstellung
Das Material, also die 30x8mm Alu Stange ist bereits vorhanden. Deshalb lautet die genaue Aufgabe Spannpratzen mit diesem Material herzustellen. Das ist natürlich eine etwas andere Aufgabenstellung, als beim Planen von Teilen bei denen ein festes Maß vorgegeben ist. Auch ist es anders, als Teile aus Platten zu fräsen, wo man einfach den Nullpunkt an einer noch freien Stelle setzt und drauflos fräst, weil man sich bei vorhandenen Abmessungen unter Umständen mehr Gedanken um den Arbeitsablauf (z.B. auswählen/herstellen von Hilsfsmitteln) machen muss.
Die Länge der Spannpratzen wurde so gewählt, dass die benachbarte Nut damit erreicht werden kann und beträgt 60mm. Die Nuten sind für M6 Schrauben/Muttern ausgelegt.
Weiteres Ziel - dank Old Papa - ist, den Spannbereich der Pratzen diesmal etwas schmaler zu gestalten.

Die Spannpratzen
Anlegen einer Hilfsebene zum einzeichnen des verfügbaren Materials (ich nehme hier lila als Linienfarbe).

Anlegen einer Ebene für die Bemaßung, damit man auch nach Jahren noch auf den ersten Blick erkennt wie groß die Teile sind (ich nehme hier dunkelblau als Linienfarbe).

Für die erste Version der Spannpratzen habe ich von dem 30mm Material noch einige mm abgefräst, weil ca. 20mm breit genug ist für die Spannpratzen. Darum die Idee auf einem 60x30mm Block gleich zwei Pratzen unterzubringen. Also erst mal die Konturen einzeichnen.

Da die Konturen der Teile einfach zu erstellen sind, kann man die schonmal einzeichnen. Hierfür reicht das einfache einrasten des Fadenkreuzes auf den Gitterpunkten.
Einziger Punkt der Tricky ist sind die Schrägen. Man muss darauf achten, dass die eine Senkrechte etwas länger ist, als die andere. Sind beide gleich lang, dann wird der Spalt zwischen den schrägen Linien dünner als 2mm und man bekommt die Fräsung mit einem 2mm Fräser nicht mehr Maßgenau hin. Eigentlich egal für die Spannpratzen, wollt es nur erwähnt haben.

Jetzt wird es ein kleines bischen schwieriger, weil man Punkte braucht, die nicht in das Raster passen. Also:
Anlegen einer Hilfsebene zum erstellen von Hilfs-konstrukten (hier verwende ich dunkelgrün).

Wozu das denn? Naja, beim maßgenauen konstruieren tut man sich leichter, wenn man die Fangen-Funktion benutzt. Dabei kann man bei Zeichenfunktionen nicht Punkte nach belieben auswählen - also da wo sich die Maus gerade befindet - sondern das Fadenkreuz schnappt eben maßgenau an Fang-Punkten ein. Die Art der Fangpunkte die aktiv sind kann man per Icon-Leiste auswählen. Von mir bisher am meisten verwendet sind "Raster", "Anfangs- oder Endpunkt" (von schon vorhandenen Zeichnungselementen) und "Kreuzungspunkt". Gerade der Kreuzungspunkt ist besonders hilfreich bei der Verwendung zusammen mit Hilfslinien. So kann man sich mit Hilfskreisen und Hilfslinien Schnittpunkte erzeugen, die man dann z.B. verwendet um Bogenabschnitte Maßgenau einzuzeichnen.
Auf diese Weise wird auch das Langloch gezeichnet.

Zum zeichnen der Mittellinie (Senkrechte bei 9,5mm) kann man die Zeichnung so weit vergrößern, bis der Raster-Abstand 0,1mm beträgt. Die waagrechten Linien sind 8mm vom unteren/oberen Rand entfernt, bzw. 15mm voneinander. Die Schnittpunkte sind dann die Mittelpunkte von Kreisenbögen mit einem Radius von 3mm.

Nun kann man schön mit dem Kreisbogen- und der Linien-Funktion die Langlöcher einzeichnen. Noch ein paar Maße dazu und fertig ist die Zeichnung

Diese vielen Ebenen werden natürlich auch in EstlCAM gelesen und sorgen dort eher für Verwirrung - sowohl beim Betrachter, als auch bei EstlCAM beim Teile/Aussparung erstellen. Deshalb erzeuge ich nach dem speichern des Originals noch eine Kopie (save as...), in der ich dann alle Hilfsebenen wieder lösche (also es bleibt nur noch die weiße Zeichnung des Teils).

Hilfsdateien
a) Datei zum "abschneiden" eines Teils von der Flachstange
Einfach eine einzelne Linie mit der gewünschten Länge (z.B. 40mm - damit man neben dem Werkstück eintauchen kann).

b) Datei zum fräsen der Fase
Einfach ein Quadrat mit z.B. 15mm Seitenlänge.

c) Datei zum aufspannen des Spannpratzen-Rohlings
Hä?
Nochmal zur Erinnerung: Ich möchte ein Stück Alu bearbeiten, welches in Breite und Länge schon annähernd bzw. genau dem Endmaß entspricht. Zudem wird das Werkstück in einem Maschinenschraubstock eingespannt. Fräst man nun an den Außenkonturen entlang bekommt das sowohl dem Schraubstock, als auch dem Fräser nicht besonders gut. Deswegen wird das Werkstück so auf eine zweite Aluplatte aufgeschraubt, dass das Werkstück sich nach dem einspannen über dem Schraubstock befindet.
Dazu wird eine kleine Abänderung der Spannpratzen-Datei benötigt, bei der die Langlöcher durch eine 5mm Bohrung ersetzt wurde. In die 5mm Bohrung wird dann später ein M6 Gewinde geschnitten. Hat man keinen entsprechenden Gewindeschneider, dann kann man dort auch 6mm-Löcher fräsen, muss dann aber später beim aufspannen des Spannpratzen-Rohlings mit M6 Muttern arbeiten.

Schritt 2 - CAM (hier EstlCAM)

Ein nützlicher Tipp für alle WinPC NC Starter-User ist, dass man mit der richtigen Vorgehensweise ein WinPC mit beliebig vielen Werkzeugen emulieren kann. Der Trick dabei ist für jedes Werkzeug eine eigene Datei zu erstellen. Einschränkung ist, dass man Werkzeug 1 in allen Dateien für die Außenkonturen benutzt (also die Kontur(en), mit min. X und min. Y Koordinaten und welche damit beim laden in WinPC den Nullpunkt definieren. Gibt es keine einzelne Kontur, die min. X UND min. Y enthält, dann kann man natürlich auch mit einer Hilfskontur [z.B. Bohrung] arbeiten die man weit genug außerhalb vom Werkstück platziert). Nur so ist sichergestellt, dass beim nacheinander laden der Dateien die Nullpunkte immer an der gleichen Position sind.
Ein weiterer Tipp für WinPC NC: wenn beim nachladen einer anderen Datei die Einstellungen erhalten bleiben sollen, dann sollte man vorher mit dem Explorer überprüfen, dass für die nachzuladende Datei keine *.wpi und *.xxx Datei existiert. Es mag eine gute Idee sein, beim Nachladen die Frage von WinPC NC, ob die Parameter gespeichert werden sollen IMMER zu verneinen. Dann werden die *.wpi und *.xxx Dateien garnicht erst angelegt.)

Ansonsten ist das erstellen der NC-Datei(en) für die Spannpratzen-Herstellung kein Problem, oder? Gefräst habe ich immer mit einer Zustellung in 1mm Schritten.

Lediglich die WinPC NC Light-User brauchen 2 Dateien für die Spannpratzen:
1 x Außenkontur (als Teil) + Langloch (als Aussparung),
sowie 1 x Außenkontur (als Teil) + Langloch (als Aussparung) MIT ANBINDUNGEN.
Die erste Datei wird benutzt, um das Langloch bis auf 7.5mm runter zu fräsen. Für den letzten Fräsdurchgang wird dann die Version mit Anbindung benutzt.

Ich empfehle hier eine Anbindung, weil beim durchfräsen eines so kleinen Teils alles passieren kann: fliegt weg ... möglicherweise in's Auge, verkantet sich mit dem Fräser ... der dann bricht, usw.

Schritt 3 - Alles was zuviel ist muss weg

Für alle Fräsungen habe ich folgende Parameter verwendet:
Zustellung ca. 1mm
Vorschub 1.5mm/sek
Eintauchen 0.5mm/sek
2mm Spiral-Fräser, Fisch

Einrichten des Maschinenschraubstocks

Meine Annahme ist, dass bei einem guten Maschinenschraubstock alles winklig ist und die Alu-Seitenteile der Steppi auch. Also einfach Winkel anlegen und den Schraubstock danach ausgerichtet festschrauben. Jetzt sollten also die Schraubstock-Backen genau parallel zur Y-Achse verlaufen. Für die nicht so strikten Anforderungen bei den Spannpratzen bleib ich dabei, ansonsten habe ich meine Lektion gelernt (siehe unten).

Herstellung von 2 Blöcken

(oder gleich einem weiteren Block für 2 weitere Spannpratzen)
Die Alu-Stangen die ich da habe sind 500mm lang und von daher im Umgang etwas unhandlich. Damit ich möglichst wenig Material verliere, werden die Blöcke ziemlich genau auf Maß von der Stange abgefräst.

Ein Block wird benötigt um eine Haltevorrichtung zu bauen, auf die man den Spannpratzen-Rohling nach dem Langloch-fräsen aufschrauben kann.
Der andere Block ist für die 2 Spannpratzen.
Beim Block für den Halter kommt es darauf an wo man die Bohrungen in Schritt 1 eingezeichnet hat. Es sollten zwischen Bohrung und Rand noch ca. 5mm Material stehen. Der Block für die Spannpratzen wird genau auf 60mm abgetrennt.

Den Block für den Halter fräse ich zuerst, weil der Schnitt vom Lieferanten möglicherweise nicht rechtwinklig ist. Beim Halter ist das nicht so wichtig. Dafür ist dann aber für den nächsten Schnitt, also der für den Spannpratzen-Block, alles im Lot.

Mit dem Lineal und der Reißnadel wird das Maß angerissen. Nach dem einspannen in den Schraubstock wird der Fräser so ausgerichtet, dass er genau neben der angerissenen Linie steht. Tipp: Mit einem kleinen Stahllineal kann man recht gut abmessen wieviel von der aktuellen Position zur Linie noch fehlen. Man kann dann in WinPC NC im Manuell fahren-Dialog den Abstand eintragen und in die entsprechende Richtung verfahren.

Mit Hilfe der Hilfsdatei zum abschneiden kann man nun bis auf 7,9mm runterfräsen (beim letzten Durchgang die Stange festhalten). Das letzte Zehntel kann man durch auf- und ab-biegen bzw. verdrehen einfach abbrechen. Am Werkstück lässt sich der Rest dann mit einer Zange greifen und abdrehen. Den Grat feilt man dann weg.

Herstellung der Haltevorrichtung

Ich finde bisher, dass der Fräser sich leichter auf Kreuzungen positionieren lässt, als z.B. auf die Ecke des Werkstücks. Deshalb habe ich den Mittelpunkt von einem der beiden Gewindelöcher angerissen.

Jetzt wird der Fräser Mittig darüber positioniert. Bei einem Fisch-Anschliff kann man schön durch die Kerbe (umgedrehtes V) peilen, wenn man den Anschliff rechtwinklig zum angerissenen Strich stellt). In WinPC NC kann man mit der Pin-Nadel festlegen, über welchem Punkt der Werkstück-Zeichnung der Fräser nun steht, also klickt man in die Mitte der entsprechenden Bohrung. (Am besten die Bohrung vorher mit Lupe vergrößern und den Mittelpunkt durch die Koordinaten-Anzeige möglichst genau mit der Maus auswählen. ACHTUNG! Die angezeigten Maße beziehen sich NICHT auf den Werkstücknullpunkt, sondern auf die Fräsbahnen und beinhalten deshalb auch die Radiuskorrektur.)

Wenn die Parameter wie oben angegeben eingestellt sind, F3 und los geht's ;o)

Dann noch eben die Gewinde rein und fertig ist die Aufspannplatte. Nach der Spannpratzen-Herstellung wandert die in eine Kiste mit Spannmitteln, kann man bestimmt wieder mal brauchen ;o)

Spannpratzen Teil 1 - das Langloch

Jetzt, wo ich das ja mit der Haltevorrichtung schon alles geübt habe, kann ich es gleich nochmal mit den Langlöchern so machen. Also einen Kreismittelpunkt anreißen, Werkstück einigermaßen gerade in den Schraubstock einspannen, Fräse ausrichten und Nullpunkt markieren.

Für Starter:
Wie oben schon erwähnt, kann man bis auf 7.5mm runter fräsen. Danach die Datei mit den Anbindungen laden und den letzten Fräsgang durchführen. Wurde der Tipp mit den Außenkonturen richtig umgesetzt, dann ist hier kein erneutes Ausrichten nötig.
Den verbleibenden Steg kann man z.B. mit einer Trennscheibe und nem 2ten Handfräser durchtrennen.

Spannpratzen Teil 2 - die Außenkontur

Jetzt ist der Punkt erreicht, wo die Haltevorrichtung zum Einsatz kommt. Mit 2 Schrauben M6 kann der Rohling nun auf die Halteplatte geschraubt werden. Wenn man zwischen Halteplatte und Werkstück noch Unterlegscheiben legt, dann wird die Halteplatte beim durchfräsen nicht mal angekratzt. (ACHTUNG! Wenn es genau werden muss, dann die Unterlegscheiben-Dicke nachmessen und welche nehmen, die aufs Zehntel die gleiche Dicke haben.)

Bei der Außenkontur wird der Fräser nun doch auf die Ecke positioniert und der Nullpunkt gesetzt. Danach lasse ich bei ausgeschaltetem Fräser, Zustellung = 0mm und Z-Nullpunkt knapp über dem Werkstück das Fräsprogramm abfahren. Frei nach dem Motto: Vertrauen ist gut, Kontrolle ist besser. (Hier kann man ruhig die Geschwindigkeit nach belieben erhöhen, muss dann aber vor dem fräsen daran denken wieder auf 1,5mm/sek zurückzustellen.)
Die Abstände zur Werkstückkante kann man dann im Anschluss korrigieren. 1. Nullpunkt anfahren, 2. Abstand eintragen und fahren, 3. Nullpunkt neu setzen. Das wiederhole ich so lange, bis der Fräser auf allen Seiten korrekt am Werkstück entlang läuft.
(In den Lessons Learned weiter unten gibts noch nen Tipp, was ich da demnächst anders machen werde)

F3

Dadurch, dass die Schrauben die fast fertigen Spannpratzen sicher halten, kann man bedenkenlos ohne Anbindung durchfräsen.

Spannpratzen Teil 3 - die Fase

Weils einfach besser aussieht wird die Spitze der Spannpratzen noch abgeschrägt. Die erste Version habe ich noch mit nem 7.8mm Fräser von Dremel gedengelt, weil der auch unten Frässchneiden hat. Dachte es wird dann besser aussehen. Wenn man den letzten Plan-Fräs-Durchgang dann auch nur noch mit 0.1mm Zustellung macht, dann kann es ganz nett werden. Aber in V2 der Spannpratzen hab ich es mal mit den 2mm Fräsern versucht und es war nicht schlechter, also kann man sich den Aufwand sparen, zumal man mit dem großen natürlich bzgl. Zustellung usw. noch vorsichtiger sein muss.
Vermutlich wird das Fräsbild durch Verwendung eines Fräsers mit gerader Spitze (also kein Fisch) noch besser aussehen.

Also, Spannpratzen einspannen mit Spitze schräg nach oben. Planfräsdatei laden, Fräser auf obere Spitze nullen und mit Zustellung von 1mm in 2 Gängen die Fase fräsen.

Spannpratzen Teil 4 - das Finish

Die gefrästen Flächen lasse ich alle so wie sie sind, lediglich die unbearbeiteten Flächen werden noch mit Schmirgelpapier aufgehübscht. Erst werden mit dem 220er die groben Schnitzer entfernt, dann wird mit dem 400er nochmal nachgeschliffen. Einfach das Papier flach auf den Tisch legen und die entsprechenden Spannpratzen-Flächen längs über das Schleifpapier ziehen.

TATAAAAAAAA - Schrauben rein, Unterlegscheibe und Mutter ... FEDDISCH!

Lessons learned

Spannbacken findet man in der Drehmaschine. Sie tun eigentlich das gleiche, wie die Spannpratzen, nämlich das Werkstück festspannen. Vermutlich erinnern die Spannbacken wegen der vertikalen Lage eher an Ar...backen und deshalb der Name, keine Ahnung. Egal, Lektion gelernt!

Auch ein Maschinenschraubstock von Proxxon muss nicht perfekt sein. Darum werde ich mir demnächst noch ein paar Backen herstellen (sind das jetzt Backen? Hintern der in die Luft gestreckt wird? Wieder keine Ahnung :o), die
1. parallel zur Portalführung abgefräst werden
2. einen Absatz erhalten, der plan gefräst ist.
Damit sollte es dann einfacher sein solche Alu-Stangen mit zufriedenstellender Genauigkeit bearbeiten zu können.

Das Positionieren lässt sich noch weiter verbessern. In einem anderen Forum gab es dazu einen netten Tipp: Fräser mit Z-Zustellung neben dem Werkstück positionieren, dann den Fräser einschalten und manuell gaaaaanz langsam auf das Werkstück zu fahren. Wenn er das Werkstück ankratzt iss der Nullpunkt für die Achse gefunden.
Ich weiß noch nicht was meine Endlösung ist. Nen Kantentaster selbst bauen? Ne USB Kamera mit Meßsoftware? Ich werd dann berichten ;o)

Schlusswort
So, der Thread ist freigegeben für weitere Tipps, Fragen (ich antworte aber nicht mehr heute ;o). Fehler in der Rechtschreibung/Grammatik/Erzählform die Ihr findet könnt Ihr behalten. Die Ungereimtheiten in manchen Bildern kommt daher, dass ich Bilder aus der Herstellung von 2 Sätzen an Spannpratzen vermischt habe. Es gilt das geschriebene Wort 😆

Moin;

1 mit Sternchen !!!!

Auch wenn ich noch nicht alles verstanden habe - hab´s aber auch erst einmal durchgelesen.

Gruss

Klasse Anleitung, vielen Dank.

Welche Drehzahl hast Du bei dem Alu verwendet?

Gruß
Wolfgang

Mist ... doch was wesentliches vergessen ... jetzt geht's nicht mehr ändern. Also:

Nachtrag
Drehzahl: volle Pulle beim 2er

Bei den Versuchen mit dem 7,8er bin ich wegen der höheren Winkelgeschwindigkeit etwas runter auf 16000. Laut Packungsbeschriftung kann der zwar 30000 ab, aber das macht meines Erachtens nur bei größerem Vorschub Sinn und der würde die Proxxon & Maschine zu sehr belasten.

Hallo Andreas ,
Klasse gemacht... Finde deinen Beitrag echt gut..
Kannst du noch was zum Alu fräsen selbst schreiben, Zustellungen , Drehzahl und Vorschub

Gruß Holger

Hab's nochmal gelesen und schon gefunden...

🙂 danke

Hab ich um Ostern rum schon teilweise dran geschrieben. Ist also nur gut versteckt 😆

Glückwunsch zur allerfeinsten Aluberabeitung!
Geht doch...;)

Aaaber... ich finde die Spannbacken von der Kraftseite her unpraktisch. Da die Zunge (nenn ich mal so) außermittig sitzt, neigt die Pratze zum verkanten. Wenn man hinten über die ganze Breite unterlegt, geht das aber leidlich. Du sparst andererseits dadurch Material, ist ja auch was.
Im Bild sieht es aus, als ob Du hinten nicht genug unter gelegt hast. Eine Pratze soll immer mit ihrer Spitze, in der Fläche vom Material drücken, niemals am Rand.

Gruß
Guido

Super Tutorial. Hab mir ja auch schon 4 Spannbratzen aus MDF (mangels Alu) gefräst welche übrigens überraschend stabil sind.
Deshalb hab ich noch 2 Anregungen zu deinem Tutorial.

1. Du könntest die Spannpratzen auch mit einer Treppe versehen (muss ja nicht so hoch wie im Bild sein). Dann braucht man nicht immer was zum Unterlegen suchen und kann die Höhe recht beliebig wählen. Das sollte ja such mit deiner jetzigen Aufspannvorrichtung möglich sein.

2. Die Langlöcher würde ich als Tasche fräsen. Es wird dann zwar etwas unnötig Material zerspant aber man kann dann alles in einem Bearbeitungsdurchgang erledigen und muss am Ende nicht das kleine Stück rausschneiden. Dann werden die Kanten schöner. Das dann irgendwas in der Werkstatt rumflieg oder der Fräser abbricht ist dann auch unmöglich.

Gruß

Alex

Danke für die Tipps und sonstiges Feedback!

Das mit der Treppe hab ich aus keinem besonderen Grund nicht gemacht 😆 Ich hab ja nen Satz Spannpratzen vom Proxxon-Kreutztisch da und kannte die Möglichkeit. Andererseits hab ich immer was zum unterlegen rumfliegen und wollte erst mal sehen wie ich die Pratzen letztendlich nutze, bevor ich mir noch mehr Arbeit mache.

Zum Aussparungs-Problem gibt es noch ne einfachere Lösung: 3er Fräser benutzen 😆
Aber das mit Anbindungen hab ich bisher noch nie gemacht und es wollte jetzt unbedingt von mir ausprobiert werden. :woohoo:

Mit kippen hab ich jetzt noch keine Probleme festgestellt, ich hab aber auch noch keinen großen Maulschlüssel zum festspannen angesetzt. Das Problem klingt mir bei unserer zur Verfügung stehenden Materialauswahl eher akademisch. 😛

Was das Foto betrifft, der Winkel täuscht, alle Pratzen liegen flach auf. Ist das auch OK, oder ist eine winklige Auflage günstiger?

Hallo,

gefällt mir gut, was ich da zu sehen und zu lesen bekomme.
Der Beitrag gab den Ausschlag, endlich Alu zu bestellen... :woohoo:

Derzeit "quält" mich die Beschaffung eines passenden
Maschinenschraubstocks dazu, der auch auf den T-Nutentisch der
420er passt. Z.B. der in dem Beitrag verwendet wird. Ein Link ...?
Es wäre toll, wenn Ihr dazu einen Vorschlag hättet ...

Gruß,

Dirk

Ich muss gestehen, dass ich mich nicht weiter bzgl. Schraubstock informiert habe. Stepcraft hatte gerade diesen auf der Messe dabei.

Allerdings kann man den auch nur in der auf dem Foto zu sehenden Position einspannen, also senkrecht zu den Nuten.

Will man einen Schraubstock auch um 90° gedreht montieren können, dann müssen die Befestigungsschrauben einen Abstand von 50mm haben.

Will man den Schraubstock über den nutenfreien Bereich in der Mitte spannen, dann müssen es >= 120mm sein.

PS: Ach so, beinahe vergessen. Es ist der große von Proxxon, den es auch bei Stepcraft im Shop gibt.
PPS: Wo wir gerade vom Schraubstock reden, weiß jemand wozu der die stirnseitigen Schrauben hat? Die halten keine Teile zusammen, sind einfach nur in den massiven reingeschraubt.