Fräszirkel mit Feineinstellung

Da ich erwartet habe, dass der umständlichste Teil des Projekts die Feineinstellung sein wird, habe ich den eigentlichen Fräszirkel zunächst vernachlässigt und mit der Feineinstellung begonnen.

Um die Teile für den Drehknopf mit verstellbarer Skala anzufertigen, habe ich diese einfach mit einem Schulzirkel aufgezeichnet, zunächst mit 6mm mittig gebohrt, anschließend mit der Bandsäge grob ausgeschnitten, um sie schließlich mit dem Tellerschleifer auf ihr endgültiges Maß zu bringen.
Zunächst der Hauptknopf zum Drehen aus 18mm Birke Multiplex, anschließend den verjüngten Kreis (auf welchem der Skalenring laufen soll) aus 9 mm Birke Multiplex und schließlich die letzte Scheibe, die den Skalenring an Ort und Stelle halten soll aus 9mm Birke Multiplex, welches ich per Tischkreissäge zuvor etwas schmaler geschnitten habe.
Die beiden Teile leimte ich direkt auf dem Gewindestab zusammen und legte sie zum trocknen erst einmal beiseite, um mich dem Ring zu widmen.

Um den Ring zu fertigen fielen mir verschiedene Methoden ein, die mir jedoch alle nicht wirklich zusagten oder einfach zu gefährlich waren. Ich entschied mich dann dazu, diesen wie folgt anzufertigen:
Der Ring sollte eine Breite von etwa 9mm haben, jedoch nutzte ich einen Rest von 18mm Multiplex, zeichnete den Ring zunächst mit dem Zirkel an und bohrte mittig ein 8mm-Loch für den Bohrer meines Kreisschneiders vor.
Diesen konnte ich dann in das Loch einführen und die Schneidspitzen einfach auf die Markierungen einstellen, woraufhin ich zunächst den Innendurchmesser schnitt und anschließend den Außendurchmesser.
Beide Bohrungen/Schneidvorgänge mit dem Kreisschneider habe ich nicht komplett durch das Material geführt, sodass ich den Ring dann mit einem Schnitt an der Kreissäge befreien konnte.
Da ich ein recht ungünstig geformtes Reststück hierfür genutzt habe, war der Schnitt mit der Kreissäge nicht ungefährlich, weshalb ich an dieser Stelle dazu raten möchte, hier ein Reststück mit mindestens einer ausreichend langen, geraden Seite zu verwenden.
Nach etwas Handschliff erreichte ich eine wunderbare Passform und konnte die letzte Scheibe aufbringen, die nur dazu dient, den Ring an seiner Position zu halten. Diese wollte ich zunächst anleimen, entschied mich aber dazu, diese zu schrauben, um den Ring wieder abnehmen zu können, weil ich noch nicht sicher war, ob ich alles noch einmal auseinandernehme, um es zu lackieren. Also vorgebohrt, gesenkt und geschraubt.
Um die Markierungen auf dem Ring anzubringen, entschied ich mich dazu, meinen Brennkolben zu verwenden.
Für die Einteilung maß den äußeren Durchmesser des Rings, multiplizierte ihn mit "Pi" und erhielt so den Umfang. Diesen teilte ich durch 10 und markierte mir die einzelnen Schritte auf einem Stück Kreppband, das ich mir auf den Werktisch geklebt habe.
Dieses konnte ich so mit dem Ring "abfahren" und bei jeder erreichten Markierung eine auf dem Ring anzeichnen.
Um diese Markierungen dann dauerhaft festzuhalten, punktierte ich sie mit meinem Brennkolben und schrieb damit die Zahlen von 0-9 auf die Markierungen.

Hier stellte es sich als eine gute Idee heraus, die im letzten Arbeitsgang beschriebene Scheibe nur zu schrauben.
Die Mutter, die gemeinsam mit einer Unterlegscheibe zwischen den Bucheklötzen verschwinden soll, habe ich mit einem 2mm-Metallbohrer samt Gewindestab mittig durchbohrt, um Mutter und Gewindestab daraufhin mit einem 2mm starken Nagel zu vernieten. Eine ausreichend lange 6er Schraube hatte ich leider nicht.
Steckt der Stab samt Mutter und U-Scheibe nun im Klotz, folgt direkt eine normale Unterlegscheibe, dann eine Öse, die hervorragend zur Feder passt, die vom Auseinandernehmen eines alten Aktenvernichters mal übrig geblieben ist. Das andere Ende der Feder bekommt wieder eine dieser Ösen, gefolgt von einer weiteren U-Scheibe, auf welcher dann der Drehknopf sitzt.
Der Gewindestab darf sich im Drehknopf nicht drehen, weshalb zunächst mein Plan war, durch Drehknopf und Gewindestab zu bohren, um dies mit einer Schraube oder einem Nagel als Splint zu verhindern. Bei einer kleinen Raucherpause kam mir aber dann die Idee, die mich vor der vermutlich riesigen Fummelei bewahrt hat.
Ich brachte die Feder mit dem aufgebrachten Drehknopf, jedoch ohne die Holzscheibe etwas auf Spannung und markierte den Gewindestab. Diesen bohrte ich dann mit einem 2mm Metallbohrer (Mutter mittig angekörnt, aufgeschraubt, über Markierung ausgerichtet, eingespannt und durch Mutter und Gewindestab zusammen gebohrt) und fand einen weiteren Nagel, der durch das entstandene Loch passt.
Erneut brachte ich die Feder mit dem Drehknauf auf Spannung, schob diesmal den zuvor gekürzten Nagel durch das Loch der Gewindestange und zeichnete mir an, wo ich die Vertiefung dafür im Drehknopf benötige.
Diese brachte ich im Anschluss mit einem Stechbeitel ein und hatte nun eine Möglichkeit geschaffen, den Drehknopf zu fixieren, mit dem Gewindestab zu verbinden, die erste Feder vorzuspannen und ich habe die Option, alles ganz einfach wieder auseinandernehmen zu können.
Zur Federvorspannung: Mutter und Unterlegscheibe haben im Bucheklotz etwas Spiel vor und zurück, da diese sich ja frei drehen lassen müssen. Wäre dort keine relativ starke Feder verbaut, hätte durch das Spiel, das sich bestimmt auf ca. zwei Millimeter beläuft, den Sinn der Feineinstellung vollkommen zunichte gemacht.

Da nun der Zusammenbau fast abgeschlossen war, musste ich die eingangs verleimten Klötze nun bearbeiten.
Im Plan sieht man eine 6er Einschlagmutter, da ich sicher war, davon noch einige zu haben. Leider beschränkte sich mein Vorrat ausschließlich auf M8 und M10-er Einschlagmuttern. Da ich vor einigen Wochen jedoch ein Paket Einschraubgewinde für den Aufbau eines gebrauchten Babybetts gekauft habe (werde in rund 4 Wochen zum ersten Mal Papa :o)), stellte ich meinen Plan entsprechend um und verwendete diese.
Den Klotz habe ich zunächst mit einem 12er Bohrer längs mittig angebohrt, gerade tief genug, um den Kopf des Einschraubgewindes darin einzusenken. Anschließend habe ich das Loch mit einem 8er Bohrer 30mm tief erweitert, um dem Gewindestab genügend Spielraum zu geben für die Einstellung. Prinzipiell sollte die Feineinstellung im Bereich +/-5mm ausreichen, aber man weiß ja nie, wofür man es mal braucht...
Bevor ich das Einschraubgewinde eingebracht habe, habe ich dieses noch an zwei gegenüberliegenden Seiten mit dem Dremel eingekerbt, um es dann nach dem Einschrauben mit zwei kleinen Nägeln fixieren zu können, die verhindern sollen, dass es sich bei Verwendung herausdreht.

Zunächst kommt der Part des Gewindestabs mit der fixierten Mutter und einer kleinen Unterlegscheibe in eine der Klotzhälften. Dort habe ich sie noch mit Staufferfett versehen, bevor ich die andere Klotzhälfte aufgeschraubt und den Gewindestab somit fixiert. Dann der Reihenfolge nach eine große Unterlegscheibe, eine Öse, die Feder, eine weitere Öse, eine Unterlegscheibe und dann der Drehknopf. Dieser wird vorgespannt, bis das Loch im Gewindestab offenliegt, in welches dann das kurze Stück des Nagels eingeführt wird, welches sich bei Lösen der Spannung in den dafür vorgesehenen Schlitz legt und bündig mit der Oberfläche abschließt.
Nun wird der Skalenring aufgebracht, gefolgt von der Holzscheibe, die mit Schrauben am Drehknopf fixiert wird.
Eine weitere große Unterlegscheibe, eine weitere Feder, noch eine große Unterlegscheibe und dann kann der Gewindestab wie gewünscht gekürzt werden, um genügend Spielraum zur Feinverstellung über den zweiten Klotz zu bieten, der nun aufgeschraubt wird.
Die zweite Feder dient nur dazu, das Spiel, welches noch im Gewinde des zweiten Klotzes entsteht, auszuschalten.

Damit ist die Feineinstellung erstmal fertiggestellt. Meine zweite Feder ist etwas zu lang, jedoch habe ich keine andere mehr, die hier besser passen könnte. Tut der Funktion keinen Abbruch, jedoch könnte man hier vielleicht noch etwas Gesamtlänge sparen, da diese sich inzwischen auf ca 185mm beläuft.

Zunächst spannte ich mir ein Stück 18mm Multiplex auf meinen Werktisch, um Markierungen zu setzen. Das Stück sollte 10cm breit werden und mittig eine Nut erhalten, durch die die Bolzen für die Befestigung der Feineinstellung passen.
Nachdem die Markierungen gesetzt waren, unterlegte ich es, um meinen Werktisch nicht zu beschädigen und fräste erst die Nut per Oberfräse mit Parallelanschlag, bevor ich das Stück dann per Tischkreissäge auf die finale Breite sägte. So hatte ich ausreichend Möglichkeit, das Werkstück vernünftig festzuspannen.
Sicherlich hätte ich die Nut auch auf dem Frästisch am schmalen Werkstück einbringen können, aber nun ja... Die Faulheit :)

Mit der Oberfräse brach ich anschließend noch großzügig die Oberkante der Nut, sodass der Drehknauf der Feineinstellung genügend Raum erhielt. Die Toleranz (Durchmesser des Knaufs etwas zu groß) habe ich da etwas zu knapp gewählt, muss ich zugeben.

Nun startete ich mit der Bearbeitung eines Stücks 9mm Birke-Multiplex, welches ich so auf Breite sägte, dass der Durchmesser der runden Fräsenauflage beinhaltet war. Auf diese Art konnte ich die langen, parallelen Schnitte mit der Tischkreissäge ausführen und musste mir hier keinen Wolf fräsen.
Die Enden der Schnitte, welche ja nur bis zum runden Teil verlaufen sollten, kennzeichnete ich mit einer 8mm-Bohrung, sodass ich nur zweimal den Parallelanschlag der TKS einstellen musste, denn ich konnte das Werkstück einfach drehen und den jeweils zweiten Schnitt setzen.
Beim Bohren der Löcher hierfür unterlief mir natürlich ein Schusseligkeitsfehler, indem ich eine Bohrung falsch setzte, die ich später jedoch mit einem 8mm Holzdübel wieder verschloss.

Bevor ich jedoch die Schnitte an der TKS durchführen konnte, sah ich mich mit der Aufgabe konfrontiert, den Kreis bzw. Kreisausschnitt auszuschneiden, den ich mir zuvor mit einem Zirkel anzeichnete.

Mit dem ausgefrästen Kreisausschnitt konnte ich also nun die Schnitte mit der Tischkreissäge erledigen. Die äußeren Schnitte führte ich so aus, dass ich nicht auf genau 10cm breite gekommen bin, sondern noch etwas Material überstehen hatte, das ich im weiteren Verlauf des Projekts bündigfräsen konnte.
Den aus den vier Schnitten resultierenden mittleren Abfallstreifen sägte ich mit einer Stichsäge aus.
Zufällig passte die Breite der äußeren Abfallstreifen wunderbar, um mit einem kleinen Stück davon den hinteren Steg zusammenzuleimen, sodass sich eine parallele, rechteckige Nut in der Mitte des Werkstücks ergab.

Um gemäß Plan die Rundung an der Vorderseite des oberen Werkstücks anzubringen, nutzte ich die gefräste Rundung des unteren Werkstücks als Schablone, zeichnete sie auf das obere Werkstück, schnitt sie mit der Bandsäge aus und nutzte einen Trommelschleifer für die Tischbohrmaschine, um bis an die Linie zu schleifen.

Langsam ging es dazu über, dass Zirkel und Feineinstellung zusammengeführt werden mussten. Aus meinem bunt gemischten Schraubenfundus zauberte ich zwei M8 Schlossschrauben, die lang genug waren, um die gewünschte Klemmung zu realisieren. 

Um den Klötzen der Feineinstellung noch Stabilität und Ausrichtung zu geben, erhielten diese noch Läufer für die darunter liegende Nut. 

Es war nun an der Zeit, die Knäufe für die Feststellung anzufertigen. Da ich vor etwa einem Jahr verschiedene Größen und Arten von Drehknäufen in einem Ordner gesammelt hatte, die ich selbst in Google Sketchup entworfen und anschließend mit Matthias Wandel's Programm BigPrint maßstabsgetreu ausgedruckt habe, suchte ich mir hier etwas Passendes heraus.
Die Vorlagen klebte ich mit einem Prittstift auf Reste von 18mm Birke-Multiplex, bohrte mit 9mm Durchmesser 10mm tief vor, sodass die Knäufe nach dem Aussägen die Einschlagmuttern aufnehmen konnten und sägte dann die Außenmaße mit der Bandsäge und einem viel zu stumpfen Blatt aus.
Die beiden Knäufe schliff ich im Anschluss einfach mit dem Dremel.

Um die Einschlagmuttern einzubringen, schlug ich diese nur soweit ein, bis die Krallen Markierungen auf dem Holz hinterließen, entfernte die Einschlagmutter dann wieder, bohrte die Krallenmarkierungen mit 3mm vor und brachte dann die Einschlagmutter mit Hilfe des Schraubstocks ein.
Da das Teilgewinde der von mit gewählten Klemmschrauben nicht lang genug war, musste ich noch kleine Rollen unter die Drehknäufe kleben, was aber mithilfe des Kreisschneiders kein Problem war.
Beim Anleimen der Rollen achtete ich darauf, nur wenig Leim zu verwenden und diesen eher außen aufzubringen, sodass nichts davon am Gewinde der Schrauben landen würde, mit welchen ich diese einfach mithilfe der Gewinde der Einschlagmuttern handfest fixierte.

Während der Leim der Knäufe trocknete, fräste ich die beiden Teile des Fräszirkels bündig, schliff alles per Hand, insbesondere die verschiedenen Nuten, da es hier und da doch noch etwas hakelig lief, brachte Möbelwachs auf, um damit die Oberflächen zu behandeln und mir gleichzeitig die gute Gleiteigenschaft zunutze zu machen und konnte dann alles zusammensetzen.

In dieser Projektvorstellung habe ich versucht, alles möglichst detailliert zu beschreiben, falls jedoch noch Fragen offen gelieben sind, so stehe ich gerne in den Kommentaren zur Beantwortung zur Verfügung. Ich hoffe, dass die Bezeichnungen der einzelnen Teile und Werkstücke ausreichend präzise ist, da mir aufgefallen ist, dass es gar nicht so einfach ist, diese in einer theoretischen Projektbeschreibung aussagekräftig zu benennen.
Die Sketchup-Projektdatei stelle ich gerne zur Verfügung und lade sie irgendwo hoch, falls Bedarf besteht und ich hier den Link posten darf.
Sicherlich gibt es noch einiges zu optimieren, aber vielleicht dient die Projektvorstellung ja dem Einen oder Anderen als Ideen-Grundlage dazu, seinen eigenen Fräszirkel zu bauen.

Warum verwende ich eine Kopierhülse als Führung für die Fräse und schraube die Grundplatte nicht fest, wie es oft in anderen ähnlichen Projekten gelöst wird?