Was ist dran und wirklich drin?
Kolumne und CAD-Bibliothek: Hier riecht’s nach Sprit
Hier riecht’s nach Sprit
Wer diese Kolumne regelmäßig liest, hat sicherlich mitbekommen, dass mein Hobby nicht nur aus Benzinmotoren besteht, sondern dass mir auch der Holzbau von Modellen wichtig ist. Dabei kommt meine selbstgebaute CNC-Fräse mittlerweile mehr zum Einsatz als die Band- oder Dekupiersäge. Wenn die nötige Zeichnerei mit einem CAD-Programm ohne Schwierigkeiten von der Hand geht, ist es viel effektiver, selbst das einfachste Bauteil mit der Fräse herzustellen. Man gewöhnt und verwöhnt sich sehr schnell mit der gebotenen Genauigkeit.
Ich zeichne mit Corel Draw. Das ist zwar kein „echtes“ CAD-Programm, aber für einen alten Kopf wie meiner recht einfach erlernbar. Ich komme damit prima klar, kann aber trotzdem einem CNC-Einsteiger nur raten, sich mit einem echten CAD-Programm zu beschäftigen. Das wird dann aber wahrscheinlich ohne professionelles Training nicht klappen.
Mit wachsendem Vertrauen zum Zeichenprogramm bleibt es nicht aus, dass ich auch für mein Motoren-Hobby viele Teile CNC-gefräst selbst herstelle. Einige Teile habe ich hier schon einmal gezeigt, z.B. ein aus GFK gefräster Vergaserhebel (Abb. 1 und 2). Den findet Ihr in der CAD-Bibliothek der FMT.
Heute möchte ich als Anregung einige Beispiele zeigen, die im Laufe der Jahre für meine Motoren und die meiner Freunde entstanden sind. Es sind alles Bauteile aus GFK, da das Fräsen von Metall mit einer normalen Hobby-CNC–Fräse ohne zusätzliches Equipment nicht erfolgreich sein wird. Dazu wäre z.B. eine Minimalsprayeinrichtung nötig (Abb. 3).
Das richtige Werkzeug
Aber ehe wir anfangen zu konstruieren und zu fräsen, brauchen wir die richtigen Werkzeuge, sprich Fräser. GFK ist ein Teufelszeug, das sofort ein Werkzeug stumpf macht, wenn es nicht sehr hart ist. Der Glasanteil im GFK wirkt wie scharfer Schmiergel. Wer schon mal versucht hat, auf seiner Bandsäge eine GFK-Platte zu sägen, weiß, wie schnell ein Sägeblatt stumpf werden kann. Wir brauchen Vollhartmetall-Fräser, abgekürzt VHM-Fräser. Die kosten aber richtig Geld.
Ich nehme seit Jahren „gebrauchte“ Fräser. Das sind Fräser, die in der Industrie einmal verwendet wurden und dann wegen der Maßhaltigkeit nicht weiter zum Einsatz kommen. Für uns Hobby-Fräser sind die aber wie neu und kosten dafür statt fünf bis zehn Euro gerade mal etwas unter einem Euro.
Ich verwende spiral verzahnte VHM-Fräser mit einem 3,17 mm dicken Schaft und einem Schneidendurchmesser von 1,6 mm (Abb. 4). Im Laufe der Jahre habe ich für mich als guten Kompromiss den Durchmesser 1,6 mm gewählt, da die dünneren zwar schönere „eckige“ Ecken machen, aber viel schneller abbrechen. Mit den gleichen Fräsern arbeite ich auch beim Holzfräsen. Dann halten die Dinger eigentlich ewig, bis sie beispielsweise an einer Spannschraube hängenbleiben und dann doch mal brechen. Die letzten „gebrauchten/neuen“ Fräser habe ich bei Herbert Sukup gekauft. Herr Sukup hat einen speziellen VHM-Fräser- und Bohrer-eBay-Shop unter dem Namen „Schnucky2222“. Also bei eBay in der erweiterten Suche den Händlernamen „Schnucky2222“ eingeben, dann kommt Ihr automatisch an seine Angebote. Oder Ihr schreibt Herrn Sukup direkt per E-Mail an: herbert.sukup@yahoo.de.
Nicht ohne Absaugung
Der Staub, der beim GFK-Fräsen zwangsläufig entsteht, ist eindeutig gesundheitsgefährdend. Man sollte solche Teile also immer mit einer wirksamen Staubabsaugung herstellen. Im letzten Heft habe ich im Artikel über die HF-Spindel schon eine Vorrichtung gezeigt, mit der man um den Fräser herum den erzeugten Staub absaugen kann. Alternativ zeige ich hier eine andere Variante, die etwas mehr Sicht auf die Frässtelle zulässt (Abb. 5 und 6). Natürlich ist die auch CNC-gefräst. Die Grundplatte besteht aus einer 8-mm-Siebdruck- oder Multiplex-Platte. Die Teile für den schrägen Saugschlauch-Anschluss bestehen aus 3-mm-Pappelsperrholz (Abb. 7). Der eigentliche Saugschnorchel ist ein Stück 13 mm dickes Elektro-Leerrohr. Soweit die Vorbereitungen.
Fräs-Aufgaben
Wenn ich in meine GFK-Restekiste sehe, dann habe ich die immer nötigen Isolierscheiben zwischen Vergaser und Motorgehäuse wohl besonders häufig machen müssen. Jeder Motor, dessen Vergaser direkt am Zylinder angeschraubt ist, hat vom Hersteller so eine Isolierscheibe mitbekommen (Abb. 8 und 9). Die ist aber oft viel zu dick, wodurch unnötigerweise ein Loch in die Motorhaube geschnitten werden müsste. Alle Vergaser an Motoren bis etwa 150-170 cm³ haben einen Lochabstand von 31 mm. Dadurch passt die gezeigte Scheibe fast immer, man sollte nur den inneren Lochdurchmesser an den Austrittsdurchmesser des Vergasers anpassen. Macht ihn ein paar Zehntelmillimeter größer, dann klemmt die Drosselklappe auf keinen Fall. Hier kann man auch wunderbar das preiswertere Pertinax statt GFK als Isoliermaterial einsetzen.
Ich fräse Platten, deren Dicke in etwa der Schneidenlänge des Fräsers entspricht, nicht in einem Durchgang, sondern in zwei. Sonst passiert es zu leicht, dass ein Fräser abbricht, weil er eventuell versucht mit dem glatten Schaft zu fräsen. Ich stelle hierfür eine Fräsgeschwindigkeit von 8 mm/s ein, bei einer Spindeldrehzahl von 12.000 1/min. Das sind meine persönlichen Erfahrungswerte. Ich würde mich freuen, wenn aus der Leserschaft ebenfalls Erfahrungswerte für die Fräserei berichtet würden.
Wer genau hinsieht, wird gemerkt haben, dass ich keine Bohrung für den Pumpenimpuls vorgesehen habe. Ich hole mir den Pumpenimpuls immer direkt aus dem Gehäuse und führe ihn per Schlauch zum pumpenseitigen Vergaserdeckel. Ich habe zu viele Motorprobleme beseitigen dürfen, die nur durch eine „zugewachsene“ Pumpenbohrung im Isolierflansch begründet waren. Auch wenn die Vergaser nicht bereits einen externen Pumpenanschluss haben, besitzen sie auf dem Deckel (das ist immer der gegossene Deckel) einen oder sogar zwei angegossene Bohrungen oder Flächen, die, wenn sie durchbohrt wurden, genau in der Membranpumpe landen (Abb. 10). Lieber einmal etwas mehr Arbeit machen, dafür aber nie mehr Sorgen in diesem Bereich haben.
Motoren mit Flatterventilsteuerung landen auch schon mal auf meiner Werkbank, da die Ventilplättchen des Flatterventils eindeutig Verschleißteile sind. Manche sind ab Werk aus Federstahl oder auch aus einem GFK-Material. Aber egal welches Material gewählt würde, es gibt neben einfachen Ermüdungserscheinungen auch noch z.T. heftige Kavitation. Das Ergebnis sind dann ausgefressene Ecken mit den daraus folgenden Undichtigkeiten. Man merkt beginnende Schäden am Flatterventil eigentlich recht früh und ganz deutlich. Der Motor will nicht mehr so recht beim Anlassen von Hand ansaugen, auch wenn er danach noch prima läuft. Irgendwann ist das Leck dann doch zu groß und er wird auch nicht mehr vernünftig laufen.
Gut, man kann sich vom Hersteller neue Ventilplättchen kaufen, aber doch nicht wir Selbermacher! Man braucht 0,3 mm dickes GFK-Plattenmaterial. Bitte kein CFK nehmen, das ist viel zu steif und in diesem Einsatzfall wegen der hohen Biegefrequenz auch viel zu bruchempfindlich. Je dünner das Material ist, aus dem Teile gefräst werden sollen, je schwieriger wird das Aufspannen auf dem Frästisch. Ich habe mir angewöhnt, solch dünnes GFK zwischen zwei 3-mm-Pappelsperrholzscheiben als Sandwich einzulegen und dieses Sandwich als Einheit auf den Tisch zu spannen. So kann man übrigens ohne Fummelei mit der Nagelschere auch Dichtungen herstellen oder auch dünnes Alublech.
So ein Ventilplättchen hat immer einen schmalen Mitteleinschnitt. In meinem Beispiel handelt es sich um ein Ventil aus einem DLE- und auch DLA-Flatterventil, die sind erstaunlich ähnlich. Der mittlere Einschnitt soll das Ventil noch anschmiegsamer machen. Die absolute Schlitzbreite ist dabei völlig uninteressant, solange die Öffnungen im Ventilgrundkörper noch sicher abgedeckt werden. In meiner Zeichnung ist der Schlitz 1,6 mm breit, passend zu meinen Fräsern. Warum das so ist, weiß ich nicht, aber manchmal akzeptiert meine Frässoftware bei der Berechnung der Fräserradiuskorrektur einen Fräserdurchmesser nicht, wenn der zu fräsende Schlitz genauso groß ist. Der Fräser müsste eigentlich einen Weg nehmen, wie im Bild 12 gezeigt. Also nur einmal in den Schlitz rein und wieder rausfahren. Stattdessen will er partout nicht den Schlitz fräsen und fährt wie auf Bild 13 gezeigt daran vorbei. So eine Softwarebockigkeit kann man durch einen kleinen Trick umgehen. Man gibt einfach statt 1,6 mm einen um ein bis zwei Zehntel kleineren Fräserdurchmesser ein. Beim Bauteil ist das später nicht zu sehen.
Um solche Software-Eigenheiten von vorn herein zu umgehen, fräse ich Konturen wie die Ventilplättchen aber lieber mit einem 1 mm dicken, glatten Spiral-Fräser (Abb. 15). Dann sieht das Bild der Fräserradiuskorrektur so aus (Abb. 14). Wegen der Bruchgefahr des 1-mm-Fräsers bearbeite ich aus Vorsicht das Sandwich mit dem dünnen GFK-Material mit nur 5 mm/s, aber mit 24.000 1/min Drehzahl. Aus dem gleichen Grund tauche ich den Fräser nur 4 mm in das Sandwich ein, wodurch die untere Sperrholzlage nicht durchschnitten wird.
Ich habe schon einige Male drüber berichtet, dass ich eine 4-Loch-Flansch-Motorbefestigung gar nicht leiden kann. Wenn man versucht, durch Unterlegen von Scheiben oder das Anpassen der Distanzhülsen den Motorzug zu verändern, hat man sehr gute Chancen, dass nicht alle Befestigungspunkte voll und satt aufliegen. Das gibt zwangsläufig Spannungen im Motorträger. Als Ergebnis bricht dann nach einiger Zeit ein Befestigungsauge ab. Ein Stuhl mit vier Beinen wackelt immer, wenn der Untergrund nicht perfekt gerade und plan ist. Ein dreibeiniger Stuhl wackelt dagegen nie! Um diese Probleme zu vermeiden, verwende ich grundsätzlich eine Zwischenplatte, auf der ein Motor mit seinen vier Schrauben sauber aufliegen kann (Abb. 16). Zur Befestigung am Modell gibt es aber nur drei Bohrungen. Das erleichtert – nebenbei bemerkt – das Korrigieren eines Motorzuges beim Einfliegen ganz erheblich. So eine Zwischenplatte ist ruckzuck gezeichnet und genauso schnell aus 4-mm-GFK gefräst. Die Fräsdatei passt für einen ZG 26 oder einen der vielen 26er Nachbauten.
Es gibt eine ganze Menge von Bauteilen, die man mit einer CNC-Fräsmaschine und etwas Routine beim Zeichnen an seinem Benziner einsetzen kann. Außer direkt im Bereich des Auspuffs ist überall die Temperatur durchaus in einem Bereich, bei dem GFK noch nicht in die Knie geht. Ein Flansch z.B. für einen Ansaugtrichter (Abb. 17), ein Krümmer zur Vergaserumlenkung (Abb. 18) und auch eine perfekte Halterung für einen oder zwei Schalldämpfer (Abb.19). Macht die Sachen aber bitte gut sauber, GFK-Staub ist auch für einen robusten Benziner gar nichts.
Ich würde mich freuen, wenn ich mit den gezeigten Beispielen eine Anregung geben konnte. Schreibt mir mit Euren Beispielen!
