20-02 Project DIY Rotary Table Fixture Plate for Vertex HV-8


Project Title: DIY Rotary Table Fixture Plate for Vertex HV-8

Project Start: 20.10.2015   

Project End: 13.03.2018

 



Motivation

Anregung durch ein Video von Chris (Clickspring) und Website von Frank Ford frets.com. Die Spannplatte soll vor allem die bautypenbedingten radialen Aufspannmöglichkeiten (3-T-Nuten) des HV-8 erweitern bzw. ergänzen. Bei Bedarf soll sie auch direkt auf den Frästisch bzw. an die Spindel meiner Hobbydrehbank angebaut werden können.


Basteln der Aufspannplatte (1)

Materialbestellung Aluminium Scheibe/Ronde 250×35 mm AlCuMgPb. Materialbestellung Mk3 Dorn mit ungehärtetem Kopf und M12 Anzugsgewinde. Kopf von Mk3 Dorn abgesägt und plangedreht. Gewinde M8  geschnitten. Ronde wurde erst am Umfang gespannt und dann auf den Planflächen gefräst.


Danach wurde sie so gebohrt, dass sie von beiden Seiten auf den HV-8 aufgespannt und plangefräst werden konnte. Beide Seiten wurden durch wechselseitiges Spannen und Fräsen auf gleiche Stärke gebracht. Anschließend Fräsarbeiten am Umfang.

Passung für Mk3-Dorn an Unterseite der Spannplatte gefräst. Zum damaligen Zeitpunkt standen noch keine geeigneten Messmittel für eine Vermessung der RTFP zur Verfügung. Es konnte nur die Plattenstärke mit einem “günstigen” Messschieber gemessen werden.

 

Basteln der Aufspannplatte (2)

Nach Anschaffung diverser Messmittel Vermessung der RTFP auf der Prüfplatte. Nennmaß für die Plattenstärke darf so groß sein wie möglich unter der Voraussetzung, dass beide Planflächen parallel zueinander sind. Größte gemessene Abweichung in der Dicke ist ca. 1/20 mm. Gefräst wurde die Ronde damals mit der Fräskopfeinstellung ab Werk. Inzwischen wurde der Fräskopf aber neu ausgerichtet.

L1 (Innen)=32,44 mm, L2 (Innen)=32,40 mm,  L3 (Innen)=32,42 mm, Mk3-Spannplatte: Ø 33,87 mm

L1 (Außen)=32,45 mm,  L2 (Außen)=32,39 mm, L3 (Außen)=32,42 mm

Mk3-Dorn: Ø 33,74 mm

Befestigung des Mk3-Dorns an RTFP mit Anzugsschraube M8 x 22 mm. Befestigung des Mk3-Dorns am HV-8 über Anzugsschraube M12 x 30 mm (optional). Befestigung der RTFP in den T-Nuten des HV-8 mit 3 Inbusschrauben M10 x 30 mm. Direktaufspannung auf Frästisch ist möglich. Die RTFP soll auch an der Spindel der Hobbydrehmaschine montiert werden können.




Planlauf HV-8, Aufspannplatte und Mk3-Dorn

Die auf der Prüfplatte gemessenen Planlauf-Abweichungen des HV-8 liegen unter 1/100 mm (-1/1000 mm bis 6/1000 mm).

Messung Planlauf HV-8

 


Wegen neuer Hobbydrehbank Planfläche an Mk3-Dorn noch einmal bearbeitet, Gewindeloch entgratet, und Mk3-Dorn vermessen. Mk3-Dorn an RTFP geschraubt.

Messung Planlauf Mk3-Dorn-alt:

 

Messung Planlauf Mk3-Dorn-neu:

 

 

HV-8 auf Frästisch zentrisch montiert und Planlauf der aufgelegten RTFP (nicht verschraubt an HV-8) mit Fühlhebelmessgerät gemessen.

Messung Planlauf Aufspannplatte (nicht final bearbeitet)

 

L1=0 Teilstriche, L2=19 Teilstriche (0,038 mm), L3=16 Teilstriche (0,032 mm)


 


Finale Plattendicke der Aufspannplatte

Außenseite der RTFP auf zentrierten Rundtisch aufgespannt und Innenseite der Aufspannplatte mit Walzenstirnfräser geschlichtet, mit Abrichtstein abgezogen, und vermessen.

L1 (Innen)=32,38 mm, L2 (Innen)=32,40 mm, L3 (Innen)=32,40 mm

 

Innenseite der RTFP auf Rundtisch aufgespannt und Außenseite der Aufspannplatte mit Walzenstirnfräser geschlichtet, mit Abrichtstein abgezogen, und vermessen.

L1 (Außen)=32,34 mm, L2 (Außen)=32,33 mm, L3 (Außen)=32,33 mm

Entgraten der Bohrungen und Mk3-Dornaufnahme.

Ergänzung der noch fehlenden Maße der Aufspannplatte:

 

L1 (Außen)= 60,23 / 83,51 / 118,60 mm,   L2 (Außen)= 60,23 / 84,20 / 118,35 mm,   L3 (Außen)= 61,66 / 86,06 / 118,80 mm


 

Design für Spannen und Ausrichten

Nach kurzer Einarbeitung in SketchUp alle gemessene Maße in das Programm übernommen und ein 2D/3D-Abbild der RTFP erstellt. Entwurf für ersten Kreis “Spannen” und “Ausrichten/Anschlagen” erstellt.Sketchup-Layouts für die Bohrungen aller Spann- und Ausrichtkreise sowie für die beiden Aufspannbohrungen AT1 und AT4 erstellt. 

 

Bohrungen der RTFP:

 

Blau (Ausrichten/Anschlagen Werkstücke): 24 Sacklochbohrungen Ø 9,8/30mm, Senken, Aufreiben 10H7

Grün (Spannen Werkstücke): 32 Sacklochbohrungen Ø 6,8/30mm, Senken, Gewinde M8/24mm

Rot (Spannen RTFP auf Frästisch): 2 Durchgangsbohrungen AT1 und AT4 Ø 8mm, 2 Senkbohrungen Ø 15/12mm. 2 Durchgangsbohrungen AT2 und AT3 Ø 10mm vorhanden, 2 Senkbohrungen Ø 15/12mm fehlen noch. Ihre Koordinatenpaare sind nicht im Bearbeitungsplan enthalten. Sie werden nach Abschluss vom Step 1 über die Zentrierung der beiden Durchgangsbohrungen hergestellt. 1 Durchgangsbohrung ATZ Ø 8mm und 1 Senkbohrung  Ø 20/12mm vorhanden

Gelb (Aufspannen RTFP auf HV-8):3 Durchgangsbohrungen AR1, AR2 und AR 3  Ø 10mm und 3 Senkbohrungen Ø 18/12mm vorhanden. 1 Durchgangsbohrung ATZ Ø 8mm und 2 Senkbohrungen Ø 20/10mm (Oberseite) und 34/6mm (Unterseite) vorhanden.

Die fertiggestellte RFTP wird so aussehen:

 

Aufspannung auf Frästisch F1200hs:

 

Nutzbare x-y-Koordinaten bei Aufspannung auf Frästisch bzw. Rundtisch Vertex HV-8 (0°):

Die x-Koordinatenachse ist mit ± 140 mm voll nutzbar. Bei der y-Achse gibt es durch die Größe der RTFP in der positiven y-Richtung eine Begrenzung auf +57 mm. In der negativen Richtung kann die y-Achse mit -75 mm voll genutzt werden. Aus Symmetriegründen werden bei der Erstellung des Bearbeitungsplans mit den y-Koordinatenmaxima von ±57,00 mm gearbeitet.
 

Koordinaten für alle 4 Spann- und Ausrichtkreise sowie für die Direktaufspannung auf Frästisch in einen Bearbeitungsplan übernommen. Aufgrund der Tischgeometrie sowie der Bohrungsanordnung werden keine Teilscheiben eingesetzt. Alle Bohrungen werden mit den SketchUp-Koordinaten erstellt. Da die y-Koordinaten des Fräsentisches den zu bohrenden Bereich nicht mit einer Einstellung abdecken, muss die auf den HV-8 aufgespannte RTFP mit 4 unterschiedlichen Winkeleinstellungen gebohrt und bearbeitet werden. Nach jedem Bearbeitungsschritt muss der HV-8 um 90°- bzw. 45°  gedreht werden.

Die x-y-Koordinaten für die Steps 2,3 und 4 mussten neu ermittelt werden. Glücklicherweise konnte SketchUp diese Infos liefern so das keine mathematischen Klimmzüge notwendig waren.

 

Bearbeitungsplan (DRO-Bohrplan) für RTFP:

RTFP-Bearbeitungsplan

 

Zylinderstifte in verschiedenen Längen bestellt (DIN 7979 Zylinderstifte mit Innengewinde, Toleranzfeld m6, D=gehärtet ,32/36/40/45/50mm).

Nach ISO 286 oder Berechnung von Passungen nach ISO 286 (2010)

Bohrung/Reibahle

  • Toleranzklasse H7, Nennmaß 10,00 mm
  • Oberes Abmaß es= 0,015 mm;  Unteres Abmaß ei=0,000 mm
  • Höchstmaß:     Gow=N+es = 10 + 0,015= 10,015 mm
  • Mindestmaß:  Guw=N+ei = 10 + 0,000=10,000
  • Der Durchmesser der aufgeriebenen Bohrungen liegt zwischen 10,000 mm und 10,015 mm.

 

Welle/Zylinderstift

  • Toleranzklasse m6, Nennmaß 10,00 mm
  • Oberes Abmaß es= 0,015 mm;  Unteres Abmaß ei=0,006 mm
  • Höchstmaß:     Gow=N+es = 10 + 0,015= 10,015 mm
  • Mindestmaß:  Guw=N+ei = 10 + 0,006=10,006
  • Der Durchmesser der gelieferten Zylinderstifte liegt zwischen 10,006 mm und 10,015 mm.

Die H7/m6-Kombination ergibt Übergangspassungen mit einem kleinsten Übermaß von  -0,015 mm und einem größtes Übermaß von +0,009 mm. Da mehr Zylinderstifte bestellt wurden als benötigt werden, hoffe ich durch entsprechende Selektion etwas in Richtung Spielpassung zu kommen. 

 
Was ist eine Maßtoleranz? Eine Maßtoleranz ist die zulässige Abweichung vom Nennmaß (z. B.: ∅12±0,05)
Was ist ein Abmaß? Ein Abmaß ist die Differenz zwischen einem Maß und dem Nennmaß
Was ist eine Spielpassung? Bei einer Spielpassung ist das obere Abmaß der Welle (Innenteil) stets kleiner als das untere Abmaß der Bohrung/Außenteil  (z. B.: ∅24 H7/g6) 

Was ist eine Presspassung? Bei einer Presspassung ist das untere Abmaß der Welle stets größer als das obere Abmaß der Bohrung/Außenteil  (z. B.: ∅24 H7/s6) 

Was ist eine Übergangspassung? Bei einer Übergangspassung entsteht je nach Istmaßen von Bohrung und Welle beim Fügen entweder ein Spiel oder ein Übermaß  (z. B.: ∅24 H7/k6) 

 

Mit dem Innengewinde der Zylinderstifte kann die exakte Länge des Überstandes eingestellt werden. Sollten wider Erwarten keine Stifte für Spielpassungen selektierbar sein, kann das Innengewinde eventuell zum Lösen von “Presspassungen” missbraucht werden. Des Weiteren Schrauben für den Vertex HV-8 bestellt (5/16 Zoll – 18 x 1 1/4 Zoll Länge 31,75 mm Sechskantschraube UNC) da die “original” Tischarretierung zu hoch ist und vor Auflegen der RTFP demontiert werden muss.


 

Umsetzung Spann- und Ausrichtdesign


Die 2 Knebelschrauben sind zu hoch und werden durch die 32mm -Sechskantschrauben ersetzt.

Probeweise Löcher (Ø 6,8mm) in Alublock (AlMg4,5Mn) gebohrt und maschinell M8-Gewinde geschnitten. Als Gewindebohrer wurde ein Gühring PowerTap metrisch (Art.-Nr. 5717) verwendet, als Schmiermittel kam Opta Cut Planto S zum Einsatz. Die Ergebnisse waren zufriedenstellend. Der Probewerkstoff AlMg4,5Mn gehört zur Gruppe 2.1 (Aluminiumknetwerkstoffe gesteigerter Festigkeit). Der Werkstoff für die RTFP AlCuMgPb ist der Gruppe 2.2 (Automatenwerkstoffe) zugeordnet. Somit sollten bei der Bearbeitung der RTFP bessere Ergebnisse erzielt werden können.

Vom Gühring-Navigator wurde der Gewindebohrer mit der Artikelnummer 913-8 empfohlen. Ich hoffe, dass ich mit dem günstigeren Gewindebohrer auch brauchbare Ergebnisse erziele.
 

Falls das gewinden mit dem PowerTap nicht zufriedenstellend funktioniert kann ich auf folgende fachmännischen Empfehlungen zurückgreifen:

– HSSE-PM-TiN Grünring-Gewindebohrer: VOE30135

– HSSE Gelbring-Gewindebohrer: VOE36542

 

Die nächsten Schritte:

  • HV-8 auf Frästich (y=0, x=0) montieren und zenrieren
  • RTFP mit Mk3 auf HV-8 montieren und zentrieren (ATZ)
  • Orientierungskreise fräsen 1,5 mm tief (116,00 mm, 90,51 mm, 64,00 mm und 39,00 mm)
  • 90°-Ausrichtung x-Achse/y-Achse durch zenrieren der Senkbohrung AR1

Nach Achsenausrichtung Drehtisch arretieren und die Bearbeitungsschritte 1-4 des Planes durchführen.

  • Alle Bohrungen mit Zentrierbohrer/Anbohrer vorbohren.
  • Sacklochbohrungen Ø 6,8/30 mm und Ø 9,8/30 mm erstellen 
  • Alle Bohrungen 1 mm ansenken.
  • Bohrungen 9,8/26,5 mm aufreiben
  • Bohrungen 6,8/25 mm Bohrungen gewinden

RTFP rund fräsen und obere Kante mit Viertelkreisfräser abrunden (Gleichlauffräsen). Oberfläche verfeinern und polieren.

 

Die ersten Löcher sind gebohrt.

Die Winkeleinstellungen des Rundtisches für die Bearbeitungsschritte 2, 3 und 4 erfolgen mithilfe der gefrästen V-Nut, der digitalen Positionsanzeige (DRO) und des Haimer Zero Masters. 

Bearbeitungsschritt 2 (-90°): y-Parallelabtastung der V-Nut mit Zero Master. Durch Drehen des Rundtisches Parallelität einstellen und Rundtisch arretieren.

Bearbeitungsschritt 3 (-45°): x = -75 mm und y=75 mm einstellen. Durch Drehen des Rundtisches bzw. durch Abtasten mit dem Zero Master Nutmitte ermitteln und Rundtisch arretieren.

Bearbeitungsschritt 4 (+45°): x =75 mm und y=75 mm einstellen. Durch Drehen des Rundtisches bzw. durch Abtasten mit dem Zero Master Nutmitte ermitteln und Rundtisch arretieren.

 

Bearbeitungsschritt 3 (-45°):

Bis auf die beiden Durchgangsbohrungen AT1 und AT4 (zurzeit noch Sacklochbohrungen) sind alle vorgesehenen Bohrungen gesenkt, gewindet und gerieben. Durch mehrfaches Aufreiben der Bohrungen konnte die Toleranz nach oben in Richtung Spielpassung erweitert werden. Am Umfang wurde nachgefräst und die obere Kante mit einem Viertelkreisfräser bearbeitet. Plattenoberseite mit 800-er Schmirgel abgezogen und gereinigt. 

 
 

Vermessung der Zylinderstifte.

 

 

Aufgeriebene Passungsbohrungen und Platte gereinigt und poliert.

 

AT2/AT4 Senkbohrungen wurden vergessen.AT2/AT4 Senkbohrungen Ø 16/12mm gemacht. Durchgangsbohrungen AT1 und AT4 von Ø 8mm auf Ø 10mm aufgebohrt.

Siehe auch Folgeprojekt: Clamping and Workholding Kit for RTFP

 


 Successful Tinkering Projects (Hobby-Workshop)