Schnellwechselstahlhalter für die Drehbank

Ein Schnell­wechsel­dreh­stahl­halter wertet die Hobby-Drehbank merklich auf, ist extrem viel Aufwand, wenn man ihn selbst herstellen will, und obendrein ein ziemlich langes Wort. Zwei dieser drei Aussagen sind korrekt. Im Folgenden wird der Selbstbau eines Schnell­wechsel­dreh­stahl­halters nach dem System „Toennefix“ beschrieben.

Foto: Schnellwechseldrehstahlhalter an Optimum D180 × 300
Der fertige Schnell­wechsel­dreh­stahl­halter auf der Optimum D180 × 300. Die Späneschutzscheibe paßt nach wie vor und wurde nur für die Fotos abgenommen. (Zum Vergrößern auf das Bild klicken)

Jahrelang hat eine Sammlung von Vierfach-Stahlhaltern für die Nutzung der Mini-Drehbank völlig ausgereicht. Sicherlich, ein paar Punkte waren immer nervig: Man mußte den Spannhebel durchaus sehr kräftig anziehen, damit sich der Drehstahl nicht bei jeder kleinen Belastung wegdreht. Und nach jedem Schleifen das mühevolle Ausrichten mit den kleinen Unterlegplättchen war durchaus lästig. Aber es kam zu selten vor, um wirklich zu stören.

Ganz anders sieht es aber aus, wenn nach einem Umzug der Bastelkram neu aufgebaut wird, viele Drehstähle geschliffen, aber wirklich alle wieder eingestellt werden wollen: Es wird Zeit für einen Schnellwechsel-Drehstahlhalter mit Wechselkassetten.

System „Toennefix“

Skizze: Systeme von Drehstahlhalter und Anlageflächen
Anlageflächen bei unterschiedlichen Systemen von Drehstahlhaltern: Schwalbenschwanz (1), Toennefix (2) und Toennefix mit Nut (3) (Zum Vergrößern auf das Bild klicken)

Viele im Netz kursierende Bauanleitungen beruhen auf einer Schwalbenschwanz-Verbindung (so z.B. [1] und [2] — ein Besuch auf der Website von Herbert Zellhuber[3] ist ohnehin nie verkehrt.). Eine Schwalben­schwanz­verbindung bietet, wenn sie genau genug hergestellt ist, eine solide Anlagefläche. Bei der Herstellung im Hobbybereich schleichen sich aber durchaus Fertigungstoleranzen in der Schwalbenschwanzbreite von 1/10-Millimetern und mehr ein, was bei einem Klemmhebel mit Gewinde M10 zu Winkelunterschieden von 30° und mehr führt.

Im CNC-Forum wurde unter dem scherzhaften Namen „Toennefix“ eine Variante mit einer Rundpassung [4] vorgestellt. Da die Passung allein anhand zweier paralleler Bohrungen entsteht, sind hier Toleranzen von unter 1/10-Millimetern mit wenig Aufwand herstellbar. Außerdem sind die Wechselkassetten deutlich einfacher herstellbar, was bei einer Massen-Umrüst-Aktion ein klarer Vorteil ist.

Etwas störend ist lediglich, daß nur zwei linienförmige und fast parallele Anlageflächen vorliegen. Das läßt sich mit einer einfachen Nut beheben.

Foto: Schnellwechseldrehstahlhalter (offen)
Die Anlageflächen an der Klemmfaust sind gehärtete Zylinderstifte. (Zum Vergrößern auf das Bild klicken)

Die Anlageflächen an den Kassetten sind nicht gehärtet und werden sich im Laufe der Nutzung bei häufig genutzten Kassetten vermutlich merklich abnutzen. Die Anlageflächen an der Klemmfaust bestehen aus eingeklebten, gehärteten Zylinderstiften, die weitaus weniger verschleißen und sich im Falle einer störenden Abnutzung aber auch problemlos auswechseln lassen werden.

Eine weitere, kleine Abweichung gegenüber dem Original-„Toennefix“ ist, daß die Höheneinstellschraube nicht als breite Rändelschraube ausgeführt ist, sondern sich auf einem Block an der Unterseite abstützt. Das bedeutet, daß ich bei jeder Wechselkassette eine kleine Tasche mehr einfräsen muß, erspart mir aber das Rändeln. Letztlich handelt es sich hier um eine Geschmacksfrage.

Verdrehschutz

Foto: Bearbeitung Oberschlitten
In den Oberschlitten wird ein 3 mm tiefer Sechskant eingefräst. (Zum Vergrößern auf das Bild klicken)

Der Verdrehschutz in Form eines Zahnrads funktioniert nach dem selben Prinzip: in die obersten 3mm der zylindrischen Anlagefläche für den alten Vierfachstahlhalter ist ein Sechskant gefräst. Damit stehen die unteren 3mm für den Notfall immer noch als Anlagefläche zur Verfügung.

Foto: Schnellwechseldrehstahlhalter an Optimum D180 × 300
Winkelverstellung des Drehstahlhalters über ein einfaches Zahnrad. Deutlich erkennbar ist der (hier ungenutzte) Zwölfkant, in dem sich der Klemmhebel dreht. (Zum Vergrößern auf das Bild klicken)

Auf diesen Sechskant wird ein Zahnrad gefügt, das aus kreisförmig angeordneten Bohrungen besteht. Das Gegenstück bilden drei Zylinderstifte auf der Unterseite der Klemmfaust.

Da die Zylinderstifte eine G6-Toleranz haben, läßt sich so eine spielfreie, aber einfach zu trennende formschlüssige Verbindung zwischen Zahnrad und Klemmfaust herstellen, die dafür sorgt, daß der Klemmhebel für die Winkelverstellung einerseits nicht mehr so fest angezogen werden muß, sich andererseits der Drehstahlhalter aber problemlos zwischen den jetzt festen Winkelschritten verstellen läßt.

Vermutlich wird sich das ungehärtete Zahnrad im Laufe der Benutzung abnutzen, kann aber ebenso mühelos ersetzt werden, wie es hergestellt wird.

Klemmung

Bei der Klemmung ist es mir einerseits wichtig, daß der Bereich, den der Klemmhebel bei jeder Betätigung überstreicht, nachstellbar ist und andererseits sollte letzterer beim Innendrehen nicht im Weg sein.

Deshalb sind für die Klemmung an beiden Seiten des Spannblocks Zwölfkant-Aufnahmen für metrische Muttern M10 angebracht. So kann bei beengten Platzverhältnissen der Klemmhebel an der anderen Seite angebracht werden, und der Zwölfkant erlaubt es, den Schwenkbereich des Spannhebels in 30°-Schritten, also ausreichend genau einzustellen.

Wechselkassetten

Foto: Stahl für Kassetten ablängen
Meditation pur: Vierzehn Stücke C45K mit einem Querschnitt von 35 × 35 mm ablängen (Zum Vergrößern auf das Bild klicken)

Der Bau der Wechselkassetten nimmt trotz ihres einfachen Aufbaus die meiste Zeit in Anspruch. Schon die erste Auflage von 14 Stück braucht deutlich mehr als ein Wochenende. Kein Wunder: Das Halbzeug wird mit der Handsäge ablängt und auf der kleinen BF 20 gefräst. Allerdings relativiert sich der Aufwand wieder etwas, wenn man bedenkt, daß man „Sonderhalterungen” wie für Fräser oder einen Bohrschleifer nicht mehr auf den Vierfach-Stahlhalter anpassen muß, sondern diese einfache Modifikationen der Kassetten sind.

Foto: Schnellwechseldrehstahlhalter: 1. Auflage Kassetten
Schnellwechsel-Drehstahlhalter: Die erste Auflage besteht aus der Klemmfaust (mitte), zehn normalen Kassetten und einer ER16-Spannzangenhalterung (rechts). Drei weitere Rohlinge (nicht auf dem Bild) sind für Sonderanwendungen vorbereitet. (Zum Vergrößern auf das Bild klicken)

Insgesamt haben aber schon der Schnell­wechsel­dreh­stahl­halter und die erste Kassette gezeigt, daß ich den Vierfach-Stahlhaltern, den Unter­leg­plättchen und den damit verbundenen Schnittverletzungen vermutlich keine Träne nachweinen werde.

Foto: Modifikation Drehfutterschlüssel
Ein Sechskant am Drehfutterschlüssel beschleunigt den Werkzeugwechsel, wenn eine Kassette neu bestückt werden muß. (Zum Vergrößern auf das Bild klicken)

Zur Steigerung des Komforts lassen sich die Werkzeuge mit dem Drehfutterschlüssel in den Kassetten klemmen und einstellen.

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