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Eigentlich hatte ich wichtigere Projekte.
Am Höhensupport und am Oberschlitten der Emcomat steckten allerdings gewöhnliche M6-Sechskantschrauben bzw -Muttern in den Nuten.
Sie erfüllten irgendwie die Aufgabe von Nutensteinen.
Irgendwie.
Die Auflagefläche eines Schraubenkopfes beziehungsweise einer Sechskantmutter ist klein, das Einsetzen ausgesprochen lästig, und besonders vertrauenerweckend war die Lösung auch nicht.
Jedenfalls: Ich brauchte vernünftige Nutensteine.
Also wurden die wichtigeren Projekte erneut verschoben.
Warum eigene Nutensteine?
Ganz einfach: Passende Normteile habe ich nicht gefunden.
Die Nutgeometrie der Emcomat scheint wieder einmal nicht so üblich zu sein, dass ich einfach geeignetes Profilmaterial oder fertige Steine bestellen konnte.
Als mögliche Ausweichlösungen blieben:
- Hammerkopfschrauben
- Vierkantmuttern
- angepasste Sechskantschrauben
- oder selbst gefertigte Nutensteine
Bei Vierkantmuttern wäre mir der Gewindeeingriff zu gering gewesen.
Die vorhandenen Sechskantschrauben hatten wiederum nur eine kleine Auflagefläche.
Also blieb die eigene Fertigung.
Als Ausgangsmaterial verwendete ich eine kaltgezogene Flachstange aus C45.
Nicht jeden Stein einzeln herstellen
Statt jeden Nutenstein einzeln zu spannen und vollständig zu bearbeiten, fertigte ich zunächst längere Profilrohlinge.
Das hatte mehrere Vorteile:
- weniger einzelne Aufspannungen
- gleiche Geometrie über mehrere Steine
- bessere Wiederholbarkeit
- und weniger Einrichterei
Ein Rohling war ungefähr 60,5 Millimeter lang.
Daraus ließen sich vier Nutensteine mit jeweils ungefähr 14,5 Millimetern Länge herstellen.
Die Rohlinge sollten eng in die Nut passen, sich aber weiterhin ohne Gewalt einschieben lassen.
Oder, wie ich es im Forum beschrieben hatte:
Passen schön eng, aber flutschen hinein.
Zuerst entstanden längere Profilrohlinge. Erst nach der Bearbeitung wurden daraus einzelne Nutensteine.
Die Emcomat fräst ihre eigenen Nutensteine
Eine richtige Fräsmaschine habe ich (noch immer) nicht.
Die Profilrohlinge wurden deshalb auf dem Höhensupport der Emcomat gespannt.
Der Fräser saß in der Hauptspindel. Im Dreibackenfutter.
Damit ließen sich die seitlichen Stufen sowie Höhe des Profils herstellen.
Die Aufspannung war bereits eingerichtet, und genau deshalb fertigte ich gleich mehrere Rohlinge.
Wer schon einmal eine ungewöhnliche Aufspannung ohne Fräsmaschine eingerichtet hat, kennt den Gedanken:
Solange das jetzt passt, wird nicht umgespannt.
Im Forum bot ich sogar an, zusätzliche Rohlinge mitzufertigen.
Der überwältigende Ansturm blieb aus.
Ich konnte also ohne Unterbrechung weitermachen.
Passend, aber nicht überstehend
Die fertigen Nutensteine sollten in der Nut nicht oben überstehen.
Der Rohling wurde deshalb in einer weiteren Aufspannung in der Höhe bearbeitet.
Geplant war, die Oberseite ungefähr 0,5 Millimeter unter das Niveau der umgebenden Fläche zu bringen.
Damit war sichergestellt, dass später das befestigte Bauteil auf der vorgesehenen Maschinenfläche aufliegt und nicht versehentlich auf den Nutensteinen.
Ein Nutenstein soll Zug- und Schraubkraft aufnehmen.
Er soll nicht zum Abstandhalter oder gar Gleitstein werden.
Der Stein sitzt eng in der Nut, bleibt aber etwas unterhalb der Auflagefläche.
Ablängen mit einem selbst gebauten Sägeblatthalter
Nach der Profilbearbeitung mussten die langen Rohlinge in einzelne Steine getrennt werden.
Dafür maß ich zunächst den Aufbau aus.
Anschließend wurde der Bettschlitten geklemmt. (Den Längsanschlag hatte ich zu diesem Zeitpunkt noch gar nicht gebaut.)
Aus irgendeinem Reststück und Unterlagsfolie baute ich einen einfachen Anschlag für den Abstand zwischen Werkstück und Futter.
Der Ablauf war dann immer gleich:
- Klemmschraube des Meißel- bzw jetzt: Nutensteinhalters lösen.
- Rohling bis an den Anschlag schieben.
- Halter wieder klemmen.
- Stein absägen.
- Wiederholen.
Der Anschlag funktionierte auf ungefähr ein halbes Zehntel reproduzierbar.
Also etwa 0,05 Millimeter.
Für die Länge eines Nutensteins war das reichlich genau.
Eigentlich deutlich genauer als notwendig.
Aber wenn es schon funktioniert, beschwere ich mich auch nicht.
Sägen auf der Drehmaschine
Zum Ablängen verwendete ich einen selbst gebauten Sägeblatthalter mit einem ungefähr einen Millimeter starken Blatt.
Damit wurden die einzelnen Steine auf etwa 14,5 Millimeter Länge getrennt.
Auch dieser Aufbau war keine normale Dreharbeit. Die Bilder sehen ein wenig so aus, als hätte jemand eine Kreissäge mit einer Drehmaschine verwechselt.
Aber es funktionierte.
Mit einem selbst gebauten Sägeblatthalter und einem etwa einen Millimeter starken Blatt wurden die Rohlinge auf Länge getrennt.
Ein Anschlag aus Reststück und Unterlagsfolie
Der improvisierte Längenanschlag war einfacher als ein vollständiges Mess- oder Anschlagsystem.
Er bestand im Wesentlichen aus:
- einem Reststück
- Unterlagsfolie
- und dem geklemmten Bettschlitten
Die Passfolie diente zur feineren Anpassung des Abstands.
Dadurch konnte ich die einzelnen Rohlinge immer wieder an dieselbe Position schieben.
Für eine einmalige Kleinserie war das ausreichend.
Der Aufbau musste nicht universell sein.
Er musste nur einmal und eben lange genug funktionieren, um die Nutensteine fertigzustellen.
Bohren am Bohrständer
Nach dem Ablängen erhielten die Steine ihre M6-Gewinde.
Dazu mussten die einzelnen Teile am Bohrständer in beiden Richtungen ausgemittelt werden.
Die Bohrung sollte möglichst mittig liegen.
Das gelang nicht bei allen Steinen auf Anhieb.
Zwei schwarze Schafe
Bei den ersten beiden Teilen lag die Bohrung ungefähr 0,2 Millimeter außerhalb der Mitte.
Dadurch zeichneten sich an einer Flanke die Gewindegänge sichtbar ab.
Das macht zwar nicht wirklich etwas, aber war ärgerlich.
Nicht zuletzt deshalb, weil ich den Fehler erst nach dem zweiten Teil bemerkte.
Die Ursache war keine geheimnisvolle Maschinenungenauigkeit.
Der Fehler stand wieder einmal vor der Maschine: Ich hatte beim Ausrichten einfach nicht sorgfältig genug aufgepasst.
Den Schraubstock wollte ich anschließend nicht mehr lösen, weil damit die gesamte Position wieder verloren gegangen wäre.
Also verwendete ich erneut Unterlagsfolie, um die Lage des Werkstücks im Schraubstock zu korrigieren.
Danach passte die Mitte.
Die restlichen Steine wurden deutlich besser.
Bei den ersten beiden Steinen lag die Bohrung ungefähr 0,2 Millimeter neben der Mitte. Die Gewindegänge zeichneten sich dadurch an der Flanke ab.
Warum M6?
Für die vorhandenen Nuten kam M6 zum Einsatz.
M8 hätte geometrisch nicht sinnvoll beziehungsweise überhaupt nicht hineingepasst. Außerdem ist das meiste Zubehör bereits für M6 ausgelegt. Daher reicht M6 ohnehin locker.
Die neuen Steine boten gegenüber den zuvor verwendeten Sechskantschrauben eine deutlich größere Auflagefläche.
Damit verteilt sich die Klemmkraft besser in der Nut.
Außerdem steht ausreichend Material für einen vernünftigen Gewindeeingriff zur Verfügung.
Der Sinn der neuen Steine bestand nicht darin, möglichst große Schrauben verwenden zu können.
Es ging darum, die vorhandenen M6-Schrauben sinnvoll mit der Maschine zu verbinden.
Härten oder nicht härten?
Nach der Fertigung stellte sich die Frage, ob die Nutensteine gehärtet werden sollten.
Dafür gab es zwei unterschiedliche Überlegungen.
Für das Härten sprach:
- weniger Verschleiß
- widerstandsfähigere Gewinde
- und eine härtere Auflagefläche
Dagegen sprach:
- Die Steine könnten spröder werden.
- Bei Überlastung wäre möglicherweise nicht mehr der Stein bzw das Gewinde der nachgiebigste Teil.
- Für die tatsächlich auftretenden Kräfte könnte/würde ungehärtetes C45 bereits vollkommen ausreichen.
In der Forumsdiskussion wurde eher davon abgeraten, daraus ein Härtungsprojekt zu machen.
Die Steine mussten ja keine hochbelasteten Präzisionsteile werden.
Erwärmt, geölt und geschützt
Ganz unbehandelt ließ ich sie am Ende trotzdem nicht.
Die fertigen Nutensteine wurden mit dem Bunsenbrenner erwärmt und mit Raps- beziehungsweise Leinöl behandelt.
Ich hatte das damals als minimales Härten, Anlassen und Schützen beschrieben.
Eine technisch relevante Härte habe ich jedoch nicht gemessen.
Belastbar dokumentiert ist daher:
- Die Oberfläche wurde erwärmt.
- Die Teile wurden mit Öl behandelt.
- Sie erhielten dadurch eine dunklere Oberfläche.
- Sie waren anschließend besser gegen Korrosion geschützt.
- Und es sieht einfach besser aus. Punkt.
Ob dabei eine nennenswerte Härtung entstand, bleibt offen.
Für ihre Funktion war das bisher auch nicht entscheidend.
Nach der Behandlung mit Bunsenbrenner und Öl erhielten die Steine eine dunkle, geschützte Oberfläche.
Ein kleines Lager statt Einzelanfertigung
Am Ende entstand nicht nur der gerade benötigte Satz.
Ich fertigte mehrere Nutensteine und habe noch einige Rohlinge auf Vorrat.
Das ist bei solchen Teilen sinnvoll.
Nutensteine werden selten geplant gebraucht.
Meistens fehlt genau einer, wenn eine besondere Aufspannung aufgebaut werden soll.
Mit einem kleinen Vorrat lassen sich später:
- Halter
- Anschläge
- Spannpratzen
- der Höhensupport
- der Oberschlitten
- oder andere Vorrichtungen
ohne erneute Fertigungsaktion befestigen.
Die Teile liegen deshalb gemeinsam in einer kleinen beschrifteten Dose.
Ein Bauteil, das man nicht erst kaufen, suchen oder anfertigen muss, ist ja fast schon Luxus.
Der Nutzen zeigte sich später
Beim späteren Bau des Längsanschlags waren die Nutensteine bereits ausgesprochen hilfreich.
Für normale Spannpratzen und Treppenklötze fehlte dort der Platz.
Mit den flachen Nutensteinen konnte ich die benötigte Aufspannung kompakt direkt auf dem Schlitten befestigen.
Auch beim Solid Toolpost und weiteren Aufspannungen ist dasselbe Prinzip wichtig:
Nicht nur das große Hauptbauteil entscheidet darüber, ob ein Aufbau funktioniert.
Oft sind es auch die kleinen Verbindungsteile darunter.
Keine Normteile gefunden
In der Forumsdiskussion kam die berechtigte Frage auf, ob es kein passendes Profilmaterial oder fertige Normteile gegeben hätte.
Ich hatte nichts gefunden.
Am ehesten wären noch Hammerkopfschrauben oder Vierkantmuttern infrage gekommen.
Bei den Vierkantmuttern wäre der Gewindeeingriff allerdings sehr kurz gewesen.
Möglicherweise handelt es sich bei der Nut wieder um eine Emco-eigene Abmessung nach Werksnorm.
Sicher bestätigen konnte ich das nicht.
Für mich war die Eigenfertigung deshalb die sauberste Lösung.
Nicht perfekt, aber deutlich besser
Bis auf die zwei außermittig gebohrten Exemplare wurden die Steine gut.
Sie passen eng in die Nut, lassen sich aber weiterhin einschieben.
Sie stehen nicht über.
Die M6-Gewinde besitzen ausreichend Fleisch.
Und die Auflagefläche ist deutlich größer als bei den zuvor verwendeten Schraubenköpfen.
Für ein kleines Teil war die Herstellung ohne Fräsmaschine eine ziemliche Frickelei.
Das Ergebnis ist trotzdem weitaus besser als die vorherige Lösung.
Was ich heute anders machen würde
Das Bohren besser vorbereiten
Die ersten beiden außermittigen Bohrungen waren vermeidbar.
Heute würde ich entweder:
- einen eindeutigen Anschlag bauen
- eine einfache Bohrlehre verwenden
- oder die Position vor dem ersten Gewinde nochmals an einem Probestück kontrollieren
Gleich genügend Rohlinge herstellen
Diesen Punkt würde ich genauso wieder machen.
Wenn eine komplizierte Aufspannung einmal eingerichtet ist, sollte man nicht nur die unmittelbar benötigten Teile herstellen.
Einige zusätzliche Rohlinge kosten dann kaum mehr Zeit.
Die Oberflächenbehandlung nüchterner betrachten
Heute würde ich nicht mehr von einer wirklichen Härtung sprechen, solange keine Härte geprüft wurde.
Die Wärme- und Ölbehandlung ergab eine dunkle und geschützte Oberfläche.
Alles Weitere wäre Vermutung.
Eine Fräsmaschine verwenden (toller Tipp, nicht wahr?)
Die wäre für solche Profilteile selbstverständlich angenehmer.
Dann hätte ich die Rohlinge direkt und reproduzierbar bearbeiten können.
Allerdings gilt weiterhin:
Vorhandenes Werkzeug kann man benutzen. Fehlendes Werkzeug muss man manchmal mit Kreativität erschlagen.
Aktueller Stand
Die Nutensteine sind fertig und werden für verschiedene Aufspannungen an der Emcomat verwendet.
Dokumentiert sind:
- C45 als Ausgangsmaterial
- ein längerer Profilrohling mit etwa 60,5 Millimetern Länge
- ungefähr vier Steine pro Rohling
- etwa 14,5 Millimeter Länge je Stein
- M6-Gewinde
- ungefähr 0,5 Millimeter Abstand unterhalb der Auflagefläche
- eine dunkle Ölbehandlung nach dem Erwärmen
- und zwei Teile mit leicht außermittigen Gewindebohrungen
Die Steine müssen keine Schönheitspreise gewinnen.
Sie müssen in die Nut passen und halten.
Das tun sie.
Rückblick
Nutensteine sind keine spektakulären Maschinenteile.
Sie drehen sich nicht.
Sie blinken nicht.
Es gibt keinen Motor, keine Steuerung und keine beeindruckende Mechanik.
Trotzdem bestimmen sie bei vielen Aufspannungen, ob ein Aufbau sicher und überhaupt möglich ist.
Ausgangspunkt waren einige M6-Sechskantschrauben, die irgendwie in den Nuten funktionierten.
Daraus entstanden:
- Profilrohlinge aus C45
- eine Fräsaufspannung auf der Drehmaschine
- ein wiederholbarer Längenanschlag aus Reststück und Passfolie
- ein selbst gebauter Sägeblatthalter
- mehrere M6-Gewinde
- zwei schwarze Schafe
- und ein kleiner Vorrat an brauchbaren Nutensteinen
Kein großes oder gar spektakuläres Projekt.
Aber eines, das viele spätere Projekte einfacher gemacht hat.
Bildergalerie
Forumsdiskussion
Der ursprüngliche Bau wurde im Forum dokumentiert.
Dort finden sich weitere Bilder der Aufspannungen sowie die Diskussion über Normteile, Gewindegröße und eine mögliche Härtung:
Forumsdiskussion: Emcomat 8.6 – Nutensteine aus C45
Dieser Beitrag dokumentiert meine konkrete Fertigung und die dabei verwendeten Aufspannungen. Beim Fräsen, Sägen und Bohren mit ungewöhnlichen Maschinenaufbauten müssen Werkstück, Werkzeug, Drehrichtung, Schnittkräfte und mögliche Kollisionen eigenständig beurteilt werden.
(Wie) Hast du das Nutenstein-Problem gelöst?
Für meine Emcomat fand ich keine passenden Normteile. Deshalb entstanden die Steine aus C45 – mit Drehmaschine, Höhensupport, Bohrständer, Passfolie und einem selbst gebauten Sägeblatthalter.
Hast du für eine Emcomat oder eine andere ältere Maschine passende Nutensteine gefunden oder ebenfalls selbst gefertigt? Besonders interessieren mich abweichende Nutmaße, brauchbare Normteile, andere Fertigungswege und Langzeiterfahrungen mit gehärteten oder ungehärteten Steinen.
Auch eine belastbare Erklärung, welche Emco-Werksnorm hinter diesen Nuten steckt, ist in den Kommentaren ausdrücklich willkommen.
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