Ein Dremel wird zur Oberfräse

Den Einsatz diese Minifräse stelle ich mir für feine Gravur-Fräsungen wie Schriften und Ornamente, die Freihand in Holz gefräst werden sollen vor. Dementsprechend plante ich die Gleitplatte aus Polycarbonat (PC) herzustellen, da es kratzunempfindlicher als Acrylglas (PMMA) ist, aber man sein Werkstück ebenfalls gut darunter erkennen kann.
Um den Rotationsschleifer zum Werkstück bewegen zu können, bedurfte es einer Führung, die ich mit zwei Ø 12 mm Führungsstangen aus VA-Stahl herstellte. Diese werden mit der Gleitplatte durch Flansche befestigt.
Der bewegliche Teil, an dem der Schleifer befestigt ist, muss aber dick genug sein, um sich auf den Führungsstangen bewegen lassen zu können, ohne zu verkanten. Hier fiel meine Wahl auf 18 mm starkes Buchen-Multiplex. Die Gleiteigenschaften wollte ich zudem mit zwei zylindrischen Gleitlagern verbessern.
Um die ganze Vorrichtung besser führen zu können, konstruierte ich einen Handknauf, der zweifach mit dem 3D-Drucker hergestellt wurde. Dieser wird an das Holz geschraubt.
Da der Schleifer eine LED-Beleuchtung hat, die ich ungern durch die Befestigungsplatte verdecken wollte, entschied ich mich für eine große Öffnung im Holz von Ø 50 mm. Die Befestigung des Schleifers erfolgt durch eine 3 mm PC-Platte, die unter das Holz geschraubt ist.
Eine Tiefenbegrenzung in Form einer M6er Gewindestange wurde ebenfalls eingeplant. Ebenso eine Rändelmutter um die Tiefenbegrenzung fixieren zu können.

Einige Materialien wie das Holz, die M6er-Gewindestange und die Gewindebuchsen befanden sich in meinem Bestand. Das Polycarbonat, die Führungsstange, die Druckfedern, Flansche und die Gleitlager bestellte ich online.
Hier möchte ich bei den Federn auf die Fa. Gutekunst hinweisen, die mir anhand meiner Angaben passende Druckfedern anboten.
Die Gleitlager habe ich von der Fa. IGUS erstanden, die vielleicht dem ein oder anderen CNC-Fräsenbauer ein Begriff ist.

Die Konstruktion der Handknäufe und der Rändelmuttern erfolgte am CAD. Aufgrund der engen Platzverhältnisse, konnte ich keine gekauften Rändelmuttern einsetzen, sodass ich gezwungen war eigene herzustellen. Hierbei wird eine M6er Gewindestange in das geschnittene Gewinde eines Druckteils mit Epoxidharz eingeklebt, sodass eigentlich eine Rändelschraube entsteht. Um die Tiefenbegrenzung fixieren zu können benötigt man die andere Rändelmutter, in die eine M6er Gewindebuchse geschraubt wird. Alle Teile wurden aus PLA (Polylactid Acid) gedruckt.
In die fertig gedruckten Handknäufe schnitt ich M6er Gewinde und klebte abgelängte Gewindestangen mit Epoxidharzkleber ein. Hierbei sind die Gewindestifte etwas länger, damit über die Handknäufe das Oberteil der Vorrichtung an den Führungsstangen fixiert werden kann.

Die M6er Gewindestange längte ich mit einem Einhandwinkelschleifer ab und schliff die Enden an der Tellerschleifmaschine auf Maß. Als Auflage für die Tiefenbegrenzung wählte ich eine Hutmutter, die ich auf die Gewindestange schraubte und diese im Akku-Bohrschrauber einspannte. So schliff ich den Sechskant an der Tellerschleifmaschine ab. Anschließend spannte ich die Gewindestange in die Tischbohrmaschine, um mit einer Feile eine kleine Fase anzuarbeiten und das Ganze mit feinem Schleifpapier zu finishen.

Wie bereits eingangs erwähnt, sollte die Führungsplatte so stark sein, dass sie sich nicht beim Verschieben auf den Führungsstangen verkantet. Hierzu wählte ich Buchen-Multiplex, welches ich an der Kappsäge mit einem kleinen bisschen Aufmaß rechteckig ausschnitt.
Die Bohrlöcher riss ich alle von einer Winkelkante aus auf die Unterseite der Platte an. Die Winkelkante bildet sozusagen meine Referenzflächen.
Vor dem Bohren der Löcher sägte ich die Seitenflächen an der Kappsäge auf 20° schräg und schliff die Flächen an der Tellerschleifmaschine auf das Maß. Die Löcher bohrte ich anschließend an der Tischbohrmaschine. Da die Handknäufe 20° schräg stehen sollen, musste ich mir einiges Einfallen lassen, den Maschinenschraubstock an der Tischbohrmaschine auf 20° auszurichten. Diese Ø 9,1 mm Löcher nehmen die Gewindebuchen zum Anschrauben der Knäufe auf.
Anschließend klebte ich mit Sprühkleber einen Ausschnitt der Zeichnung auf das Holz um die Außenkontur mit der Stichsäge auszusägen. Hierbei verwendete ich erstmalig ein Spezialsägeblatt zum ausrissfreien Sägen von Multiplex-Platten.
Die Konturen schliff ich an der Tellerschleifmaschine und an der oszillierenden Schleifmaschine auf das Maß.
Die obere Kante rundete ich erst mit einem R6er Abrundfräser ab, nachdem die Klemmplatte fertig war.
Als ich den Schleifer probehalber einspannte, fiel mir auf, dass der Knopf zur Spindelarretierung nur schwer zugänglich ist. Somit spannte ich ein Holzstück dagegen und bohrte mit einem Ø 20 mm Forstnerbohrer eine Nut heraus, dessen Kanten ich von Hand stark abrundete.
Abschließend schliff ich die Oberflächen und lackierte sie.

Die Klemmplatte stellte ich aus 3 mm Polycarbonat her. Sie wird von unten an die Führungsplatte geschraubt und dient mit dem Ø 19 mm Loch zur Befestigung des Rotationsschleifers (Dremel).
Hierzu riss ich alle Bohrungen an und bohrte sie an der Tischbohrmaschine mit Zuhilfenahme von Bohröl.
Für das 19 mm – Loch habe ich leider keinen passenden Bohrer gehabt, sodass ich mir eine Frässchablone hergestellt habe. Mit einem Ø 26 mm Forstnerbohrer stellte ich ein Kopiermodell her. Anschließend habe ich mit einer Ø 17 mm Kopierhülse und einem Ø 10 mm Spiralnutfräser das Ø 19 mm Loch gefräst. Das Werkstück und das Kopiermodell fixierte ich jeweils mit Doppelklebeband.
Die Klemmplatte und die Führungsplatte verschraubte ich mit zwei Schrauben um die Konturen des Holzes an dem Polycarbonat auszusägen und mit einem Bündigfräser nachzufräsen. An den beiden 20°-Flächen musste ich die Kontur an der Tellerschleifmaschine schleifen, da hier der Bündigfräser keine Anlagefläche gefunden hätte. Mit einem R2er Abrundfräser fräste ich die Kanten des Kunststoffes.

Die 8 mm starke PC-Platte sollte eine ovale Außenkontur und ein Ø 40 mm – Loch in der Mitte erhalten. Irgendwann hatte ich die Idee, wenn ich eine Fläche an dem Oval gerade beschneide, habe ich eine Anlagefläche, die ich bei Bedarf nutzen kann, um an einer Führung entlangzufräsen. Da ich Konturen an Kunststoffteilen lieber fräse anstatt sie an der Tellerschleifmaschine herzustellen liegt daran, dass diese Kunststoffe zu den Thermoplasten zählen und sich beim Erwärmen unterhalb der geschliffenen Fläche ein „Bart“ bildet.
In dem Fall war es aber zusätzlich auch so, dass ich die oberen Kanten stark abrunden wollte. Für den Anlaufring des Abrundfräsers war das Material nicht stark genug.
Aus MDF stellte ich eine Kopierschablone her. Hierzu klebte ich den 1 : 1 Ausdruck der Zeichnung mit Sprühkleber auf das MDF und arbeitete mit der Stichsäge und dem Tellerschleifer die Konturen aus. Mit Doppelklebeband fixierte ich die Schablone auf dem PC. Die Konturen der PC-Platte sägte ich ebenfalls aus und fräste zuerst mit einem Bündigfräser die Konturen nach.
Mit einem R2 Abrundfräser fräste ich die gerade Anlagefläche. Die Kanten des Ovals und des mittigen Lochs fräste ich mit einem R5 Fräser.
Mit 400er Nassschleifpapier schliff ich die gefrästen Flächen nach und polierte sie anschließend.

Die Enden der Ø 12 mm VA-Stange für die Führung schliff ich an der Tellerschleifmaschine winkelig und längte sie mit einer Edelstahl-Trennscheibe für den Einhandwinkelschleifer ab. Anschließend schliff ich an der Tellerschleifmaschine die Schnittseiten auf die Länge von 100 mm.
Um die Kanten der Führungsstangen zu fasen, nutzte ich einen Entgrater für runde Materialien, welcher mit dem Akku-Bohrschrauber genutzt wird.

Den Zusammenbau habe ich mit der Führungsplatte begonnen. Hierzu drehte ich den M6 x 15 mm Gewindeeinsatz in das Loch für die Höheneinstellung.
Anschließend presste ich mit dem Schraubstock die Gleitlager in die dafür vorgesehenen Löcher. Da ich zumindest mit einem Handknauf die Führungsplatte in der Höhe fixieren möchte, bohrte ich die Gleitlager mit einem Ø 6,4 mm Bohrer im 20°-Winkel an.
Die Klemmplatte schraubte ich mit Senkkopfschrauben mit Torx 4 x 16 an. Um nicht durch die Aussparung für die Spindelarretierung durchzustoßen, kürzte ich eine Schraube.

Die Handhabung der Vorrichtung ist denkbar einfach. Nachdem der Rotationsschleifer durch das mittige Loch gesteckt und mit der Rändelmutter angeschraubt wurde, wird der Fräser in die Spindel eingespannt.
Durch lösen der Handknäufe verstellt man die Klemmplatte einschließlich des Fräsers, den man auf die Höhe des Werkstücks einstellt, um anschließend die Handknäufe wieder anzuziehen.
Die Rändelschraube zur Tiefenbegrenzung wird nun auf ein Distanzstück heruntergedreht und mit der Rändelmutter fixiert. Hierbei kann eine Fühlerlehre hilfreich sein.