So geht’s auch

Grundlegende Fragen beeinflussen das Aussehen der Vorrichtung: Soll die Vorrichtung häufig verwendet werden und dementsprechend robust und handlich sein? Oder soll sie für wenige oder gar nur ein Werkstück eingesetzt werden, damit dieses überhaupt herstellbar ist? Muss die Vorrichtung für diese Arbeiten gerade dauerhaft genug, jedoch wie im ersten Fall auch sicher und funktional sein? Wer über die Verwendung nachdenkt, kommt schneller ans Ziel.

Als Beispiel-Werkstück dient eine etwa 22 mm dicke, geschwungene Leiste (450 x 38 mm), die 150-mal als Hockerauflage zu fertigen ist. Grundlage ist eine auf Papier ausgedruckte Zeichnung ohne Maßangabe (Bild 1). Es werden Rohlinge mit 450 mm Fertiglänge und 40 x 38 mm Querschnitt hergerichtet, die während der Bearbeitung sicher gehalten und geführt werden müssen. Verschiedene Vorrichtungsausführungen sind denkbar, hier geht es jedoch um eine Deckelvorrichtung für den Betrieb mit Anlaufring unten. Sie besteht aus Grundplatte, Deckel, Bestimmelementen und Spannern (Bild2).

Grundplatte. Eine kräftige Grundplatte trägt die Bestimmelemente als Anlagepunkte und die Niederhalter, die das Werkstück in seiner Bearbeitungsposition halten. Um die Sicherheit und die Genauigkeit zu gewährleisten, wird die Grundplatte so groß gewählt, dass sie ausreichend Auflagefläche auf dem Maschinentisch hat und sich gut halten und führen lässt (FU 550 x 260 x 22 mm).

Eine lange Schmalfläche der Grundplatte erhält das konvexe, die gegenüber liegende das konkave Profil der Leiste. Die beiden Formen auf die Grundplatte aufzuzeichnen und mit Band- oder Stichsäge auszuschneiden, ist mühsam und wird ungenau, da selbst bei gutem Sägeergebnis viel Schleifarbeit nötig ist. Oft sind nach dem Schleifen mehr Wellen in der Vorrichtung als gefordert und jede Unebenheit wird beim Fräsen auf das Werkstück übertragen.

Ein Zwischenschritt erleichtert die Arbeit und führt zu wellenfreien Anlaufflächen: Es wird eine vier bis sechs Millimeter dicke Holzwerkstoffplatte als Kopiervorlage für die deutlich dickere Grundplatte hergerichtet. Die Zeichnung (Bild 1) wird zwischen den beiden geschwungenen Linien mit einem Messer getrennt und mit Sprühkleber auf die Furnierplatte geklebt. Erst danach wird das überstehende, störende Papier abgeschnitten. Damit sind die Konturen sicher übertragen (Bild 3, 4). Jetzt lässt sich der Stich- oder Bandsägeschnitt präzise an jeder Kontur führen und kleine Abweichungen können beim dünnen Material schnell und kraftsparend mit Schleifpapier korrigiert werden (Bild 5). Dazu sollte eventuell mit der Kantenschleifmaschine vorgearbeitet und anschließend der Schleifklotz eingesetzt werden, da dieser feinfühliges Arbeiten ermöglicht und Wellen glättet, statt neue hinzuzufügen (Bild 6, 7).

Die Konturen dieser Urform werden auf die Grundplatte gezeichnet und dicht daneben der Schnitt mit der Stichsäge oder Bandsäge geführt. So wird beim Fräsen der Grundplatte nur noch wenig Material abgetragen und die schwache Kopierschablone wenig belastet. Im nächsten Schritt wird die Tischfräse mit Fügefräser und Anlaufring gerüstet. Damit die Schmalfläche der Kopiervorlage am Anlaufring geführt werden kann, wird die dünne Urform mit etwa 10 mm dicken Distanzhölzern unterlegt und auf die Grundplatte geschraubt. Mit entsprechender Fräserverdeckung erhält die Grundplatte jetzt ihre endgültige Form, die nicht mehr nachgeschliffen werden muss (Bild 8).

Aufreißen. Vor dem Entfernen der Kopiervorlage werden Anfang- und Endpunkte der Hockerleiste auf die Grundplatte überrissen. Da zur Herstellung einer Hockerleiste zwei Fräsgänge erforderlich sind, müssen auch die jeweiligen Teilkonturen entsprechend aufgerissen werden, um die Bestimmelemente positionieren zu können.

Für den ersten Fräsgang: Die konkave Seite wird zuerst bearbeitet, da sie die spätere Sichtseite ist und Vibrationen beim Fräsen durch den noch großen Material-Querschnitt nicht auftreten oder geringer ausfallen als beim zweiten Fräsgang. Denn dann ist das Material schwächer, hat dadurch weniger stabilisierend wirkende Auflagefläche und schwingt dadurch eher. Der Rohling steht nach dem Einlegen etwa 1 mm über die Kante der Grundplatte hinaus.

Für den zweiten Fräsgang: Hier reicht es, die gerade laufenden Enden der Hockerleisten mit 22 mm parallelem Abstand zur Grundplattenkante aufzureißen (Bild 9).

Bestimmelemente. Die Bestimmelemente ermöglichen es, die Werkstücke zur Bearbeitung in immer dieselbe Position zu bringen. Doch auch hier ist der Grundsatz »Viel hilft viel« falsch. Je Hockerleiste genügen drei Anlagepunkte, werden mehr eingesetzt, kann das zu Ungenauigkeiten führen. Obwohl man in wenigen Fällen davon abweichen muss, gilt dieser Grundsatz für die Konstruktion aller (Fräs-)Vorrichtungen. Deshalb sollte man immer darauf achten, dass die Vorrichtung nicht durch zwei gegenüberliegende Bestimmelemente überbestimmt wird. Daraus entstehende Probleme: Ist das Werkstück etwas kürzer als vorgesehen, kann es sowohl am einen als auch am anderen Anschlag angelegt werden. Weitere Fertigungstoleranzen können entstehen. Ist ein Werkstück jedoch geringfügig länger, passt es nicht zwischen die Bestimmelemente.

Wegen auftretender Zerspankräfte sollen die Bestimmelemente so stabil sein, dass sie diesen gut standhalten, doch wegen möglicher anfallender Späne sollen sie auch so klein wie möglich sein. Hier gilt es immer, den richtigen Kompromiss zu finden. In jedem Fall sollen sie an der Unterkante der Anlagefläche gefast oder gefälzt sein, damit Späne nicht zwischen Werkstück und Bestimmelement liegen und Maßabweichungen verursachen. Sinnvoll ist es, einen kleinen Vorrat anzulegen: Eine lange Leiste wird gefast und zu Bestimmelementen aufgeteilt (Bild 10).

Eine gute Lösung sind zylindrische Bestimmelemente, die nur eine lineare und somit eine sehr geringe Anlagefläche haben.

Positionen der Bestimmelemente. Je eines am Anfang und am Ende der hinteren Werkstückfläche und je eines an dem Ende des Werkstückes, auf das die Zerspankräfte wirken (Bild 11).

Deckel. Mit dem Deckel (MDF 19 mm) werden die Werkstücke während der Bearbeitung sicher gegen die Grundplatte gespannt. Er wird umlaufend wenige Millimeter kleiner hergestellt als die Grundplatte, damit die Fräsmesser nicht unnötig reiben und abstumpfen.

Spannelemente. Der Deckel wird mit zwei Exzenterspannern geklemmt und nach dem Lösen von zwei Druckfedern wieder in die Ausgangsposition gehoben. Die sehr vielseitig einsetzbaren Spanner sind für wenige Euro im Normalienhandel erhältlich und sollten in der Schreinerei nicht fehlen (siehe Kasten unten). Ein kompletter Spannsatz, der individuell zusammengestellt werden muss, besteht aus: Zylinderkopfschraube mit Innensechskant, Unterlegscheibe, Druckfeder und Exzenterhebel. Dieser wird mit Achse und Widerlager geliefert.

Zusammenbau. Auf halber Breite, etwa ein Drittel vom jeweiligen Ende entfernt, erhält die Grundplatte auf der Unterseite ein Sackloch für die große Unterlegscheibe und eine Durchgangsbohrung für die Innensechskantschraube. Die Unterlegscheibe verteilt die beim Spannen auftretenden Kräfte des Schraubenkopfes auf eine größere Fläche und muss so tief eingelassen sein, dass der Zylinderkopf gerade nicht mehr übersteht. Während die Durchgangsbohrungen in der Grundplatte so bemessen sein sollen, dass sich das Gewinde einschneidet, um das Mitdrehen der Schrauben zu verhindern, erhält der Deckel zwei Durchgangsbohrungen, die etwa 1 mm größer sind als der Gewindedurchmesser der Zylinderkopfschrauben.

Montieren des Deckels: Die Unterlegscheiben ins Sackloch legen, die Zylinderkopfschrauben durch die Grundplatte schrauben, die Druckfedern aufstecken, Deckel auf die Gewinde stecken. Exzenterhebel auf die Gewindeenden drehen. Fast fertig!

Legt man nun die Rohlinge in die Vorrichtung, hat man keinen Blick auf die Anlagepunkte, da sie vom Deckel verdeckt werden. Lösung 1: Über den Anlagepunkten werden mit einem Kunstbohrer große (ø 40 mm) Gucklöcher gebohrt und/oder entsprechende Ausschnitte gesägt, die den nötigen Durchblick verschaffen (Bild 12, 13). Lösung 2: An Stelle des Deckels werden zwei kräftige Brücken aus hartem Holz verwendet. Diese sollten jedoch durch seitliche Anschläge am Verdrehen gehindert werden.

Sicherheit und Fertigungsgenauigkeit lassen sich verbessern, wenn Schleifpapier dort aufgeleimt wird, wo die Werkstücke auf der Grundplatte und gegen den Deckel liegen. Die so erhöhten Reibkräfte halten das Werkstück sicher in seiner Position und verhindern Vibrationen (Bild 11).

Zwei Griffe auf dem Deckel erleichtern die Handhabung. Auch diese sind als Massenware preiswerter zu kaufen als selber herzustellen. Zwei Griffe haben sich bewährt: Der grüne Kunststoffgriff der Holz-Berufsgenossenschaft und der Bügelgriff der Firma Kipp, der mit durchgehenden Maschinenschrauben befestigt wird. Beschriftungen auf dem Deckel für den ersten und den zweiten Arbeitsgang am Werkstück beugen Verwechslungen beim Bestücken der Vorrichtung entgegen.

Fräsen. Abhängig von der jeweiligen Holzart und vom verwendeten Werkzeug kann der Zerspanungsquerschnitt zu groß sein und die Werkstücke beim Fräsen von den Anlagepunkten wegziehen. Dann muss mit der Bandsäge vorgesägt werden. Doch für den ersten Fräsgang nur die konkave Seite, da die ihr gegenüberliegende Fläche zur Lagebestimmung benötigt wird.

Die so vorbereitete Kantel wird in die Vorrichtung eingelegt und auch die gegenüberliegende Seite wird bestückt und der Deckel gespannt. Jetzt wird die konkave Seite gefräst und anschließend die Exzenterspanner geöffnet (Bild 14). Die Federn drücken den Deckel hoch und geben einen Spalt frei, der den einfachen Werkstückwechsel ermöglicht (Bild 15). Das gerade gefräste Teil wird auf der gegenüberliegenden Seite und ein neues Werkstück in die frei gewordene Vorrichtungsseite eingelegt. Nach dem Schließen des Deckels wird auch die konvexe Seite gefräst (Bild 16). Das Werkstück ist fertig.

Der beschriebene Ablauf zeigt einen exemplarischen Weg zur Herstellung von Fräsvorrichtungen. Obwohl die Anforderungen von Werkstück zu Werkstück andere sind, kann er als roter Faden für die Entwicklung anderer Vorrichtungen dienen. Willi Brokbals

»Wer über die Verwendung der Vorrichtung nachdenkt, kommt schneller ans Ziel.«

Willi Brokbals

Willi Brokbals ist Holztechniker und Fachlehrer an der Meisterschule Ebern. Themen und Fächer: Werkstatt, Vorrichtungsbau, CNC, Pneumatik, Maschinenpraxis und Sicherheit.

Meisterschule Ebern, 96106 Ebern, Tel.: (09531) 9236-0, Fax: -30, www.meisterschule-ebern.de