Zitat von Mahlekolben im Beitrag #27

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Zitat von kugellager im Beitrag #22

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Und von der Hommel habe ich immer geträumt. Das waren aber einhundert Monatslehrlingsgehälter.

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Bei der Hommel sitzt angeblich die Bohrspindel nicht zentrisch über der Drehspindel.

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Zusammenbau
Die Fräsmaschine hat "Hunderte" Klappöler. Bevor es nach dem Reinigen und Lackieren an das Zusammenbauen ging, musste noch kontrolliert werden, ob das Öl durch die Klappöler auch bis in die Lagern kam. Also Einbauen, Ölen, Ausbauen, Kontrollieren und wieder Zusammenbauen.Kein Ölkanal war verstopft. Dann noch die Ölbäder der Schneckenradgetrieben auffüllen. Wartungsdeckel anschrauben und danach dieses Ergebnis:


Einen Wälzfräser habe ich schon mal montiert, aber Fräsdorn und Reitstockspitze fehlen bei der Maschine.
Also alles Ausmessen soweit wie das überhaupt möglich ist. Der Spindelstock hat 20° Konus, was schon mal gut ist.
Die Bohrung ist aber deutlich gößer als 8mm. 9,3mm Spannzangen von einer alten Boley passen aber nicht durch.
Nächster Versuch mit minimalem Aufwand: zuerst einen 8,5mm Bohrer durch die Spindel schieben: geht!
9,0mm: geht auch, aber nur knapp. Das sind also die benötigte Abmessungen um später Aufnahmedorn und eigene Zugspindel anzufertigen.


Auf diesem Bild sieht man die nächste Aufgabe: Den An/Aus- Schalter.


Beim Ausbau war auf den Schaltkontakten eine Dicke Schicht mit Öl und Spänen. Der Schalter befindet sich schon im Innern an einer geschützen Stelle wo keine Späne hinfliegen sollten. Wie das möglich war ist mir ein Rätsel. Aber der alte Schalter muss raus und durch einen sicheren neuen ersetzt werden. Hier ist mir meine Sicherheit wichtiger als den Originalzustand der Maschine zu erhalten.
Der neue Maschinenschalter ist schon bestellt.






Der dunkelgrüne Hammerschlaglack sieht schon super aus.
Hat jemand eine Idee, wie man die schwarze Farbe des Typenschildes auftragen kann, ohne dass man jedes kleinste Detail mit dem Pinsel aufbringt?

Ergänzen der fehlende Teile: Spanndorne, Reitstockspitzen und Zugstange
Nachdem die Abmessungen für Spanndorn und Zentrierspitze ausgemessen waren ging es an die Anfertigung der Teile auf der Drehbank. Ziel war zuerst ein Spanndorn mit 5mm Aufnahme für den Zahnradrohling mit einer Schraube und unterschiedliche Distanzringen zum fixieren. Weiterhin sollte dieser Spanndorn durch eine Reitstockspitze abgestützt werden. Mit diesem wollte ich zuerst ein größeres grobes Zahnrad fräsen, bevor ich später mich an feinere Module heran wage, bei denen die Maschine exakter eingestellt werden muss.
Im zweiten Schritt soll ein Spanndorn mit 2mm Aufnahme angefertigt werden. Dieser lagert nur eine 2mm Aufnahmewelle (zugeschliffenes rundes Ende eines 2mm Bohrer). Auf dem Reitstock soll sich ein mitdrehendes Gegenstück mit der gleichen Lagerung befinden. Dazwischen wird fliegend das Zahnrad gelagert und durch den Reitstock verpresst. Eine feste Aufnahmewelle von 2mm mit Befestigungsschraube würde vermutlich abbrechen. Als Material hatte ich noch einen Vergütungsstahl (42CrMo4+QT!) mit Durchmesser 20mm den ich 4-5cm länger zusägte wie für die Einzelteile benötigt.

Das 5cm längere Ende wurde im Dreibackenfutter eingespannt, das andere Ende mit einer Zentrierbohrung versehen und mit einer mitlaufenden Reitstockspitze verspannt. Da fast jedes Dreibackenfutter etwas unrund läuft müssen die Funktionsflächen wie Spannkegel und Zahnradaufnahme ohne Umspannen des Werkstücks in einem bearbeitet werden. Die Funktionsflächen sind zwar dann unrund zur Einspannung, der wird aber später abgestochen und der Rest ist in sich exakt.

Bevor ein 8mm Feingewinde für eine eigene Spannzange geschnitten wird, wurde zuerst mit einer Fräse die Abflachung für einen 17mm Schlüssel eingefräst. Dies erlaubt das Gewindeschneiden mit Hilfe des Schraubenschlüssels und vermeidet dass bei den hohen Kräften das Werkstück im Futter verkratzt wird. Bis auf die Reitstocklagerung für die 2mm Einspannwelle sind alle Teile nun angefertigt.

Zu spät bemerkte ich, das an einem Teil für die 2mm Aufnahme sich Rattermarken im Kegelbereich befinden. Die Oberfläche fühlt sich glatt an, hier muss ich zuerst ausprobieren, ob dieses Teil so noch brauchbar ist oder ob es nochmals mit mehr Sorgfalt angefertigt werden muss.
So, und nun mal die 5mm Aufnahmen ausprobieren:

Die Kegelaufnahmen sitzen satt ohne Winkelspiel. Die Zugstange fertigte ich aus 8mm Silberstahl mit 8mm Feingewinde an den Enden (1xInnen,1xAussen) und zusätzlich noch eine Spannmutter passend mit 8mm Innengewinde.
Jetzt fehlt nur noch die Elektrik, dann kann der erste Frästest losgehen.

Die Elektrik und das aktuelle Provisorium
Im Originalzustand wurde der Drehstrommotor der Fräsmaschine direkt mit dem 3-poligen Maschinenschalter geschaltet. Später wurde nachträglich ein Schaltschütz und eine Steckdose an der Maschine angebracht. Der Schaltschütz wurde über einen der drei Polen des An-/Ausschalters angesteuert. Mittelsfristig möchte ich wegen der Sicherheit anstelle des mechanischen 3-poligen Schalters eine eigene Montageplatte (Wartungsdechkel) mit einem gegen Späne und Öl im Innern abgesicherten Schalter. Aus Ungedult, um einmal nun die Maschine in Betrieb zu sehen schloss ich einen einfachen Feuchtraumschalter vor den Schaltschütz.








Nun kann es los gehen mit dem ersten Versuch auf dieser Antiquität ein Zahrad zu fräsen ...

Wunderbar, wie Du diese Maschine hergerichtet hast, meine Hochachtung! :) Ich denke, in Zukunft wirst Du bestimmt die eine oder andere Anfrage aus dem Forum bekommen, was das Fräsen von Zahnrädern betrifft...

Zitat von Gustav Becker im Beitrag #36

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Wunderbar, wie Du diese Maschine hergerichtet hast, meine Hochachtung! :) Ich denke, in Zukunft wirst Du bestimmt die eine oder andere Anfrage aus dem Forum bekommen, was das Fräsen von Zahnrädern betrifft...

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Das Zahnradfräsen
Da es auf dem Gebrauchtmarkt noch einige Abwälzfräsmaschinen (z.B. Mikron 79) geben folgt nun die Beschreibung der (meiner) Vorgehensweise im Detail.

Zusammengefasst zuerst der Überblick:

1. Berechnung des Zahnrads
2. Rohling anfertigen
3. Wechselrad berechnen und einsetzen
4. Zahnradfräser einspannen und im Winkel ausrichten
5. Rohling einspannen
6. Höhenausrichtung des Fräsers
7. Maschine ölen
8. Fräsvorgang
9. Fehlerquellen und Nacharbeit

Literatur zum Zahnradfräsen mit Bezug auf Uhren:

1. Wheel and Pinion Cutting in Horology
Autor Malcom Wild
Buch ist am Markt erhältlich
Auch wenn man kein Freund der englischen Sprache ist, das Buch enthält viele nützliche Tabellen und die Beschreibung von Normen (NIHS)
Ansonst ist das Buch leicht leserlich beschrieben

2. Grundriß vom Aufbau einer Uhr
Autor Erwin Kühn
Reprint von 1949 ist am Markt erhältlich
Leicht zu lesen, gute Zeichnungen zum erklären


1. Berechnung des Zahnrads
Als Vorgabe wählte ich ein Modul von 0,7 und eine Zähneanzahl von 44 sowie eine Evolventenform.
Aussendurchmesser = (Zähneanzahl+2)*Modul = (44+2)*0,7 = 32,2mm

Im Buch von Erwin Kühn findet man auf Seite 128 den Hinweis den Aussendurchmesser des Rohlings um 0,05-0.1mm Durchmesser größer zu wählen. Hierdurch können unrunde Rohlinge ausgeglichen werden.

Die Zahnhöhe und damit auch die Eindringtiefe des Fräsers ergibt sich aus H = 2 * Modul + c.
Der Faktor c, welcher das Kopfspiel berücksichtigt wird für Evolventenverzahnung mit c=1/6 * Modul = 0,116mm berechnet. Die Zahnhöhe ergibt sich somit zu H= 2,166 *0,7 =1,516mm.

Würde man eine Zykloidverzahnung herstellen, blieb der Aussendurchmesser gleich aber die Zahnhöhe würde sich ändern.
Im Buch 'Wheel and Pinion Cutting in Horology' auf S. 139 entnimmt man für Räder die Höhe aus H = 3,38 * Modul = 2,366mm
Im Anhang 'Appendic VI Wheel Cutter Dimension' ist für das Modul 0,70 eine Zahnhöhe von 2,37mm angegeben.
Auf Seite 232 entnimmt man aus der schweizer Norm SN 282 025 in der Tabelle einen Wert von 2,58 * Modul = 1,806mm
Die Zahnhöhe für Zykloidverzahnung scheint insgesamt größer zu sein als bei Evolventenverzahnung.

Hat jemand hierzu weitere Infos?
Ansonst bedeuten die unterschiedichen Zahnhöhen für Zykloidverzahnung ein Ausprobieren und Vergleichen mit einem existierenden Zahnrad.

2. Rohling anfertigen
In meinm Fall wurde nun der Rohling mit einer Bohrung von 5mm und einem Aussendurchmesser von 32,2mm angefertigt. Als Material hatte ich ein MS58 Messinglegierung verwendet, das seltener angeboten wird als MS63. MS58 ist härter als MS63. Die Kneteigenschaften für MS63 sind größer, was beim Zerspannen nicht so wünschenswert ist. (runde Kanten, stärkere Gradbildung)

Wer hat zum Material mehr Erfahrung? Wo kauft man Messing zur Zahnradfertigung?

3. Wechselrad berechnen und einsetzen
Zur Berechnung des Wechselrads ist auf der Rückseite des Wechselradkasten eine Tabelle. Die blauen Zahnräder Z3 und Z4 stellen einen Skalierungsfaktor für die Zähnezahl dar. Die Summe der Zähne von Z3 und Z4 muss immer 120 betragen um den festen Achsabstand einzuhalten. Dieser Skalierungsfaktor legt auch den Bereich der Zähneanzahl fest (Ritzel oder Rad). Das rote Zahnrad bestimmt dann die wirkliche Zähnezahl.
Für unser Beispiel entnimmt man für eine Zähneanzahl von 41-90 Z3 mit 24, Z4 mit 96 und das rote Zahnrad Z2 mit der Zähneanzahl 44, genau wie das zu erstellende Zahnrad.


Das Wechselrad 44 wird aus den beigefügten Wechselräder entnommen und eingebaut.




Ein schwenkbares Zahnrad muss anschliessend auf den Durchmesser des Zahnrades Z2 angepasst werden. Hierbei soll das Zahnrad satt auf Z2 liegen, aber ohne Spannung. Die Feststellschraube auf der Rückseite von dem Schwenkrad darf nicht zu fest angezogen werden, da damit das Zahnrad stark auf Z2 drückt. (dies war mir noch rechtzeitig vor dem Fräsen aufgefallen)

(Mir fällt gerade auf, da habe ich noch auf dem Flansch Lacknasen zu entfernen)

4. Zahnradfräser einspannen und im Winkel ausrichten
Nach dem Einspannen des Zahnradfräsers muss die Frässpindel zur Werkstückachse im Winkel ausgerichtet werden. Dies sorgt dafür, dass die Frässpirale (Fräsgewinde) seitlich zur Zahnlücke ausgerichtet wird. Welche Steigung das Gewinde hat und um wieviel Grad die Spindel auszurichten ist, steht oft auf den Fräser eingraviert. (IMS) Die Frässpindellagerung hat zur Verstellung oben zwei Schrauben. Der Winkel beträgt zwischen 1-3 Grad je nach Modul bei einem Fräserdurchmesser von fast immer 26mm. Wird der Winkel falsch eingestellt, wird die Zahnlücke breiter.

Zum Ausrichten legte ich ein Stück Silberstahl auf den Fräser und ein Silberstahl durch Spindelstock und Reitstockbohrung.


Schaut man von oben auf die zwei Stäbe, kann man den Winkel gut erkennen und einjustieren.

5. Rohling einspannen &
6. Höhenausrichtung des Fräsers
Nach dem Einspannen des Rohlings muss die Zahntiefe eingestellt werden. Da die Wälzfräser durch nachschleifen im Durchmesser nie exakt 26mm haben, muss zuerst der Fräser am Rohling, d.h Aussendurchmesser des Zahnrads ausgerichtet werden. Man dreht die Kardanwelle so, dass eine Zahnspitze nach oben steht, beobachtet mit der Lupe den Abstand und dreht den Höhensupport solange hoch, bis der Fräser Kontakt hat.


Anschliessend fährt man den Fräser längs wieder vor das Zahnrad. Eine Umdrehung am Höhensupport beträgt 1mm. Am Verstellrad ist eine Skala eingraviert, die 0,01mm Zustellung anzeigt. Nun wird mit der Skala die Höhe um die zuvor berechnete Zahnhöhe nach oben geändert.


Fräser und Rohling sind nun in Ausgangsposition zum Fräsen.

7. Maschine ölen
Die Fräsmaschine hat mit Ausnahme der Axiallager für die Werkstückspindel nur Gleitlager. Alle Klappöler werden vor Betrieb aufgefüllt. Für jeden, der sich eine alte Werkzeugmaschine kauft empfehle ich den Maschinenfuss trotz dem hohen Gewicht mit zunehmen. Diese Machinen schwimmen in Öl und durch die obere Späne- und Ölwanne wird dies aufgesammelt und kann so leicht gereinigt werden.

8. Fräsvorgang
Die folgende drei Bilder sind einem 2- minütigem Film entnommen. Die Abwälzfräsmaschine benötigt bei einem langsamen manuellen Vorschub keine zwei Minuten zum Fräsen des Zahnrades. Die Vorbereitung war aber mehr als eine Stunde Arbeit. Gefräst wurde bei diesem ersten Test ohne Öl. Früher hatte man bei industrieller Fertigung bei fliessendem Ölstrahl gefräst. Ich werde in Zukunft mit dem Pinsel ölen, um den Verschleiß zu reduzieren.






Das Ergebnis:



PS: kleine Korrektur zu einer vorhergehenden Seite: Die selbstangefertigte Zugspindel wurde aus einem 10mm Silberstahl gefertigt und nicht aus 8mm.

9. Fehlerquellen und Nacharbeit
Gratbildung
In diesem Beispiel wurde nur ein Zahnrad gleichzeitig gefräst. Möglich ist aber einen ganzen Satz von Zahnräder gleichzeitig zu fräsen. Das letzte Zahnrad hat hierbei immer einen Grad der entfernt werden muss.
Grösseres oder kleineres Modul
Wenn Frässpindel und Werkstückspindel entsprechend synchronisiert sind führt dies nur zu leicht größeren oder kleineren Zähnen. Es ist vermutlich Ermessenssache inwieweit ein etwas kleineres Modul noch akzeptabel ist.
Grösserer oder kleinerer Duchmesser bzw. falsch eingestellte Zahnhöhe
Wird im Maschinenbau als sogenannte Profilverschiebung verwendet um Zahnräder mit kleiner Zähnezahl (7) herzustellen. Zum Beispiel wird bei einem Ritzelrad mit kleiner Zähneanzahl gern das Profil um halbes Modul nach aussen geschoben. Eine Verschiebung nach aussen bewirkt "flachere Zähne", ein Verschieben nach innen sorgt dafür dass im Zahnfuss ein höherer Hinterschnitt entsteht. Dies würde man nur bei dem Rad mit höherer Zahnezahl vornehmen. Profilverschiebung bei Rad und Ritzel sind gleich gross aber entgegen gesetzt. (Verlagerung des Wälzkreises vom Ritzel näher zum Rad). Die Zykloidverzahnung bewirkt einen ähnlichen Effekt wie die Profilverschiebung, die Zähne sind am Kopf flacher als bei reiner Evolventenverzahnung und können so auch sehr kleine Zähneanzahl beim Ritzel verwenden..
Spiel der Maschine
Die vielen Übersetzungen der Maschine führen zu einem Spiel. Dreht man an der Kardanwelle hin und her, stellt man ein kleines Spiel fest. Da die Maschine in einer Richtung angetrieben wird und die Gewichte der Einzelteile doch schwer sind scheint sich dieses Spiel nicht auf die hergestellten Zahnräder auszuwirken.

10. Verwendung der Isomatte
Schaumstoff mit etwas höhere Festigkeit zu erhalten ist etwas schwierig. Für alle Nachahmer: Isomatten sind billig und relativ fest.


Selbst mit einem Kreisschneider bekommt man auf der Bohrmaschine einen sauberen Schnitt:


Was hat dies mit Zahnradfräsen zu tun?
Die Abwälzfräser sind nun in einem schönen 5cm hohen Metallkasten aus dem Baumarkt in Schaumstoff sicher gelagert.



Die Beschreibung der Restaurierung ist nun abgeschlossen. Für mich bleibt noch eine Liste mit kleineren Arbeiten (weitere Spanndorne,...) zu erledigen und einiges an Tests um mehr Erfahrung zu sammeln. Ich bin mir bewußt, das die ein oder andere Vorgehensweise vielleicht nicht ideal ist oder sogar Nachteile hat. Über weitere Tips würde ich mich freuen.

LG

Michael

Zitat von Sonnenuhr im Beitrag #42

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Dreht man an der Kardanwelle hin und her, stellt man ein kleines Spiel fest.

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Hallo Kugellager,
ich habe das ganze nochmal kontrolliert. Die Kardanwelle in sich ist (relativ) spielfrei. Das Spiel ist im Wechselkasten zwischen den Zahnrädern. Das Schwenkrad ist hierbei nicht das Problem, sondern die Zahnräder mit festem Achsabstand. Hier erkennt man beim Bewegen auch ohne Lupe deutlich ein Spiel.

MfG

Michael