Winterprojekt 2019: Elektronische Leitspindelsteuerung Hessapp

Umbau meiner Hessap-Drehmaschine auf elektronische Leitspindelsteuerung

01.09.2019 Für diesen Winter habe ich mir ein sehr ambitioniertes Projekt ausgesucht: Ich möchte gern meine alte Hessapp-Drehmaschine auf eine elektronische Leitspindelsteuerung umbauen.

Genügend Inspiration habe ich dafür im Forum „Zerspanungsbude“ gefunden.

Transport der Hessapp mit dem Gabelstapler
Transport der Hessapp mit Rundschlinge, Spanngurt, zusätzlichen Hantelgewichten und Gabelstapler.

Dazu muss das schwere Ding allerdings erst mal aus der Ecke raus, damit man auch überall gut dran kommt.

Ein Gabelstapler ist glücklicherweise vorhanden und so steht das Maschinchen schon nach kurzer Zeit mitten im Gang.

Die Hauptlast trägt dabei die gelbe Rundschlinge. Sind Reitstock und Werkzeugschlitten am rechten Anschlag, ist man dem Schwerpunkt der Maschine schon recht nahe.

Transport der Hessapp mit Rundschlinge
Die Rundschlinge hängt fast im Schwerpunkt der Hessapp.

Mit dem roten Spanngurt musste ich, dank der Kurzhanteln, nur die letzten paar Kilogramm überbrücken, um das gute Stück in Waage zu bekommen.

Jetzt steht das kleine Ferkel total schmutzig vor mir. Hat wohl niemand gepflegt – all die Jahre.

Unter der Abdeckung des Riementriebes sieht es auch nicht besser aus – aber die Wechselräder fliegen ja sowieso bald raus.

Ohne Abdeckung des Riementriebes: Blick auf die Wechselräder zum Gewindedrehen.
Ohne Abdeckung des Riementriebes: Blick auf die Wechselräder zum Gewindedrehen.

Damit ich mir nicht ständig die Finger schmutzig mache, muss die Maschine erstmal gereinigt werden. Die Deckel habe ich heute schon geschrubbt. Den Rest gehe ich in der nächsten Woche mal mit Spezialreiniger an…

14.09.2019 So, genügend Profi-Cleaner ist erst mal angeschafft.

Profi-Cleaner
Profi-Cleaner

Aber jetzt kann ich ja schlecht die ganze Drehmaschine an einen Haken hängen und mit dem Schlauch abspritzen. Nicht, dass ich das nicht schon versucht hätte…

Drehmaschine mit dem Schlauch abspritzen.
Drehmaschine mit dem Schlauch abspritzen.

Aber es gibt auch Stellen an der Maschine, die Wasser nicht so gut vertragen. Der Motor wäre zum Beispiel ein solches Teil.

Also werden die Einzelteile erst demontiert und dann gründlich gereinigt. Und da macht der Profi-Cleaner einen guten Job.

Drehmaschinenteile mit Profi-Cleaner gereinigt.
Drehmaschinenteile mit Profi-Cleaner gereinigt.

Demontage

Oberschlitten und Reitstock habe ich erstmal nur abgenommen und zur Seite gestellt.

Planschlitten

Mit dem Planschlitten ging es dann richtig los:

Planschlitten Hessapp DR2-829 bereits teilzerlegt.
Planschlitten Hessapp DR2-829 bereits teilzerlegt.

Die vier seitlichen Madenschrauben für die Keilleiste und die beiden Innensechskantschrauben für die geteilte Spindelmutter entfernt. Die Einstellschraube und der Spreizkeil zwischen den Spindelmutterhälften fehlten bereits.

Schrauben des Planschlittens
Schrauben des Planschlittens

Den Kegelstift aus der Handkurbel ausgetrieben und Madenschraube und Druckfeder aus dem Skalenring entnommen. Hier drückt übrigens das untere Ende der Feder direkt auf die Planschlittenspindel. Das kann so nicht richtig sein.

Befestigungsteile von Handkurbel und Skalenrad
Befestigungsteile von Handkurbel und Skalenrad

Jetzt konnte ich den Skalenring nach vorne abziehen.

So sieht das ohne Skalenring von vorne aus:

Vorderes Wellenende der Planspindel ohne Skalenrad
Vorderes Wellenende der Planspindel ohne Skalenrad

Die Madenschraube, welche die Scheibe mit der Strichmarkierung fixiert, war auch schon raus. Trotzdem kam ich an dieser Stelle erstmal nicht weiter.

Die Spindel ließ sich nur wenige Millimeter vor und zurück schieben.

Das Zahnrad für den Planvorschub schien fest mit der Welle verbunden zu sein.

Zahnrad mit Passfeder des Planvorschubes
Zahnrad mit Passfeder des Planvorschubes

Dass konnte aber eigentlich nicht sein, weil es auf einer Passfeder saß…

Erst nach ein paar hilfreichen Tipps aus dem Forum, habe ich mich getraut etwas fester gegen die Messingmuttern auf dem hinteren Wellenende zu klopfen. (Danke nochmal dafür)

Ich war wohl nur zu vorsichtig…

Spindel des Planschlittens ausgebaut
Spindel des Planschlittens ausgebaut

Jetzt liegt die Spindel ausgebaut vor mir. Es ist eine Trapezgewindespindel ähnlich DIN 103 Tr.14 x 4 eingängig mit Linksgewinde.

Treibt man die Spindel von hinten nach vorn, so löst sich aus der Scheibe mit der Strichmarkierung noch ein geteilter Ring:

Geteilter Ring
Geteilter Ring

Der sitzt in einer Nut unter der Scheibe mit der Strichmarkierung und ist 4 mm dick.

Diese Spindel zeigt einen starken Verschleiß im mittleren Bereich:

Spindel zeigt Verschleiss im mittleren Bereich
Spindel zeigt Verschleiss im mittleren Bereich

Ich habe dann erst mal mit Inventor eine schnelle Zeichnung der Spindel erstellt:

Schlittenspindel-DR2-829-Hochformat

(Achtung die Maße könnten ab der zweiten Nachkommastelle noch leicht fehlerhaft sein.)

Und dann auch noch einen Entwurf für ein von der Spindel abgeleitetes Drehteil dass, verbunden mit einer Trapezgewinde- oder Kugelumlaufspindel, zu einer passenden Planschlittenspindel ausgebaut werden kann.

Adapterwelle-Schlittenspindel-DR2-829

Diese Adapterwelle kommt beim Umbau der Maschine auf eine elektronische Leitspindelsteuerung vermutlich in Verbindung mit einer Kugelumlaufspindel zum Einsatz.

Deshalb habe ich in der Zeichnung alle überflüssigen Elemente wie z.B. die Passfedernut für das Planvorschub-Zahnrad entfernt.

Bettschlitten und Schlosskasten

21.09.2019 Demontage von Bettschlitten und Schlosskasten

Bettschlitten und Schlosskasten lassen sich leider nur an einem Stück von der Maschine abnehmen.

Bettschlitten und Schlosskasten
Bettschlitten und Schlosskasten

Die hintere Klemmleiste des Bettschlittens lässt sich zwar vorher demontieren, die Vordere jedoch nicht.

Vordere Klemmleiste
Vordere Klemmleiste

Man muss den Bettschlitten zusammen mit dem Schlosskasten nach rechts rauskurbeln.

Vorher muss jedoch das rechte Lager, welches Leitspindel, Zugspindel und Schaltwelle aufnimmt, zerlegt und vom Maschinenbett gelöst werden.

Es vorteilhaft, wenn sich dabei der Planschlitten am linken Ende des Maschinenbettes befindet.

Das rechte Spindellager ist mit zwei Innensechskantschrauben und einer Messingmutter auf einem Stehbolzen mit dem Maschinenbett verschraubt. Sind die Schrauben etwas gelöst, so kann man vorsichtig einen Stechbeitel zwischen Lagerbock und Maschinenbett treiben.

Nutmuttern der Leitspindel
Nutmuttern der Leitspindel

Bevor man den Lagerbock endgültig von den Spindeln nehmen kann, müssen die beiden Nutmuttern der Leitspindel und die beiden Muttern der Zugspindel gelöst werden. Für die innere der beiden Zugspindelmuttern braucht man allerdings einen Rohrsteckschlüssel.

Hinter den Nutmuttern der Leitspindel kommt dann zunächst ein Axiallager zum Vorschein.

Axiallager Leitspindel
Axiallager Leitspindel

Ein zweites Axiallager sitzt auf der linken Seite des Lagerbockes, ebenfalls auf der Leitspindel.

Unter den zwei Muttern der Zugspindel sitzen zwei Gleitstücke mit einer Druckfeder dazwischen.

Federeinheit-Zugspindel
Federeinheit-Zugspindel

Das Gleitstück mit der Nut sitzt am hinteren Ende der Bohrung auf der Passfeder der Zugspindel.

Alle Kleinteile wasche ich dann mit einem Pinsel in Profi-Cleaner, bevor sie in einem beschrifteten Beutel landen.

Waschen der Kleinteile
Waschen der Kleinteile

Hat man alle Muttern auf der rechten Seite des Lagerbockes gelöst, so kann man den Lagerbock jetzt entlang der Passstifte leicht nach vorne ziehen und zur rechten Seite von den Spindeln abnehmen. Jetzt hängen die Spindeln frei und sollten mit einem Kabelbinder etwas entlastet werden.

Leit- und Zugspindel rechte Enden
Leit- und Zugspindel rechte Enden

Die Schaltwelle lässt sich nach dem Lösen von zwei Innensechskantschrauben zusammen mit dem rechten Einrückhebel aus dem linken Einrückhebel am Vorschubkasten ziehen.

Rechter-Einrueckhebel
Rechter-Einrueckhebel

Auch die Zugspindel ist im Vorschubkasten nur gesteckt und lässt sich nach rechts rausziehen.

Jetzt lässt der Schlosskasten zusammen mit dem Bettschlitten nach rechts rauskurbeln und vom Maschinenbett abnehmen. Die ganze Einheit ist recht schwergewichtig.

Am besten macht man das zu zweit. Man braucht einen der Mut zuspricht und einen der hebt. Beim Kurbeln nach rechts sollte die Leitspindel auf der rechten Seite etwas angehoben werden.

Schlosskasten
Schlosskasten

Jetzt lässt sich der Bettschlitten auch vom Schlosskasten trennen.

Bettschlitten von unten
Bettschlitten von unten

Die Lagerung des Bettschlittens hat über die Jahre sehr gelitten. Die Schlitze in den Senkkopfschrauben sind teilweise nicht mehr vorhanden.

Verschleiss der Bettschlittenführung
Verschleiss der Bettschlittenführung

So, alle abgebauten Teile habe ich noch schnell mit Profi-Cleaner gereinigt. Das muss für heute auch reichen. Das Wetter ist zu schön und ich will noch eine Runde mit dem Moped raus.

Ach ja, zwischenzeitlich sind die ersten Servo- und Schrittmotoren zusammen mit ihren Endstufen und dem nötigen Zubehör hier eingetroffen.

Servomotoren und Endstufen
Servomotoren und Endstufen

Und ganz nebenbei mussten z.B. für das genaue Vermessen der alten Spindeln auch noch unbedingt neue Spielzeuge angeschafft werden. Zum Glück gab der Etat das noch her…

Mitutoyo Bügelmessschraube
Mitutoyo Bügelmessschraube

Trennung des Maschinenbettes von Kastenfüßen und Spänewanne.

26.09.2019  Heute und voraussichtlich Morgen ist im Betrieb wenig zu tun und es ließen sich ein paar Kapazitäten abzweigen. Mit einem Stück 30mm Rundstahl in der Querbohrung des Maschinenbettes und zwei Rundschlingen ließ sich die Maschine bei demontiertem Schlosskasten besser balanciert anheben.

Rundstahl im Maschinenbett
Rundstahl im Maschinenbett

Ich habe die in Waage hängende Maschine zusammen mit den Kastenfüßen etwa einen Zentimeter angehoben und dann durch Lösen der jeweils vier Schrauben im Inneren der Kastenfüße diese langsam abgesenkt.

Maschinenfuesse mit Spaenewanne
Maschinenfuesse mit Spaenewanne

Jetzt steht das Maschinenbett zusammen mit dem Spindelstock auf zwei Europaletten.

Maschinenbett auf Europaletten
Maschinenbett auf Europaletten

Strahlen / Grundieren / Lackieren

27.09.2019 Spänewanne und Füße

In der Spänewanne waren außer der vier Befestigungsbohrungen noch vier weitere kleine Bohrungen von etwa 5 mm Durchmesser, welche alle in einer Linie lagen. Keine Ahnung wofür die mal waren. Ich habe sie zugeschweißt.

Dann wurden Kastenfüße und Spänewanne komplett gestrahlt.

Kastenfuesse und Spaenewanne gestrahlt
Kastenfuesse und Spaenewanne gestrahlt

Anschließend habe ich mit Priomat 3255 grundiert.

Kastenfuesse grundieren
Kastenfuesse grundieren

Trocken sieht die Grundierung dann so aus:

Spaenewanne und Kastenfuesse grundiert
Spaenewanne und Kastenfuesse grundiert

Mein Lieblings-Grün ist RAL 5005 Signalgrün. Der Verkäufer hat die ganze Zeit irgendwas von einer verstopften Gelbdüse geredet. Ich hab nicht verstanden, was er damit meinte.

RAL-5005-Struktur
RAL-5005-Struktur

Der Strukturlack hat übrigens die Viskosität von Vanillepudding.

Die eingegossenen Löcher in den Kastenfüßen könnten theoretisch M20 Maschinenfüße aufnehmen. Leider war der Guss an dieser Stelle etwas grob.

M20 Bohrung im Maschinenfuss
M20 Bohrung im Maschinenfuss

Mit einem Geradschleifer und einem HSS-Fräser mussten diese sowohl im Durchmesser als auch in ihrer Richtung etwas korrigiert werden. Jetzt passen auch Maschinenfüße mit M20 Gewinde.

M20-Maschinenfuesse
M20-Maschinenfuesse

Das nach Strahlen, Grundieren und Lackieren immer noch austretende Öl erinnert irgendwie an die weinende Marienstatue.

Öl im Guß
Öl im Guß

Demontage Vorschubkasten

28.09.2019 Der Vorschubkasten lässt sich theoretisch nach Lösen der vier Innensechskantschrauben zusammen mit der Leitspindel nach vorn abnehmen. Wenn nicht das Anschlusskabel wäre…

Befestigungsschrauben des Vorschubkastens
Befestigungsschrauben des Vorschubkastens

Der Schalter des Einrückhebels ist über ein graues Kabel im Schalterraum über dem Vorschubkasten verdrahtet.

Drehrichtungsumkehr
Drehrichtungsumkehr

Ader 1 holt sich am Notausschalter die Phase, Adern 2 und 3 schalten wahlweise Relais 1 oder 2.

Belegung Drehrichtungsumkehr und Motor
Belegung Drehrichtungsumkehr und Motor

Nach dem Lösen des Verbindungskabels lässt sich jetzt der Vorschubkasten nun auch praktisch zusammen mit der Leitspindel nach vorne abnehmen.

Vorschubkasten demontieren
Vorschubkasten demontieren

Den linken Einrückhebel kann man einfach abziehen.

Linker Einrueckhebel
Linker Einrueckhebel

Und so sieht der Vorschubkasten von innen aus:

Vorschubkasten Innenansicht
Vorschubkasten Innenansicht

Im Handbuch steht: “Der Vorschubkasten ist öldicht gekapselt.“ Das scheint nicht das Handbuch zu meiner Maschine zu sein. Hier ist gar nichts gekapselt.

Demontage Antriebsmotor

Als nächstes habe ich den Dahlander-Antriebsmotor ausgebaut. Vorher noch die Anschlussbelegung fotografiert und zur Sicherheit noch zusätzlich notiert.

Anschlussbelegung Dahlandermotor
Anschlussbelegung Dahlandermotor
Dahlandermotor Anschlussbelegung Skizze
Dahlandermotor Anschlussbelegung Skizze

Der AEG-Dahlander-Antriebsmotor hat einen Wellendurchmesser von 22 mm und wahlweise zwei Anschlussleistungen 1,5 und 1,8 kW und zwei Drehzahlen: 1400 bzw. 2850 1/min.

Typenschild Dahlandermotor
Typenschild Dahlandermotor

Er sitzt auf einer Montageplatte mit T-Nuten. Allerdings wurde der Motor nicht mit T-Nuten-Schrauben sondern mit normalen Sechskantschrauben M12 x 45 befestigt. Die Köpfe der Schrauben hat man flachgeschliffen, damit sie in die Nuten passen.

Befestigung Dahlandermotor
Befestigung Dahlandermotor

Die Nuten habe ich auch noch schnell skizziert:

Skizzen
Skizzen

Im Internetz wird es da vermutlich was Passendes geben. Z.B. Schrauben DIN 787 für T-Nuten 12mm M12 x 50mm

Mach disch nackisch!

Maschinenbett und Spindelstock rechts
Maschinenbett und Spindelstock rechts

Viel ist jetzt nicht mehr dran, an der Maschine.

Maschinenbett und Spindelstock links
Maschinenbett und Spindelstock links

Den Spindelstock werde ich wohl nicht abnehmen. Da hab ich Angst vor…

…aber ein bisschen RAL-3020 Struktur geht heute schon noch.

Spaenewanne-RAL-3020-Struktur
Spaenewanne-RAL-3020-Struktur
RAL 3020 Struktur Spaenewanne innen
RAL 3020 Struktur Spaenewanne innen

Und vorsichtig auf die Füße stellen kann man sie auch schon. Sieht echt scharf aus…

Spänewanne auf Kastenfüßen
Spänewanne auf Kastenfüßen

30.09.2019 Weiter geht es mit dem Vorschubkasten:

Nach dem ersten Entfetten erkennt man schon ein bisschen mehr vom Innenleben.

Eingangswelle des Vorschubkastens
Eingangswelle des Vorschubkastens

Das meiste davon dürfte wohl bald rausfliegen…

Wellen im Vorschubkasten
Wellen im Vorschubkasten

Bei der Gelegenheit ist der Einrückhebelschalter dann auch schnell ausgebaut. Keine Ahnung warum hier so viele Schrauben drin sind.

Einrueckhebelschalter Schrauben
Einrueckhebelschalter Schrauben

Nur die drei im Bild markierten Schrauben halten den Deckel, wie man an den Gewindebohrungen sieht.

Einrueckhebel Schaltergehaeuse im Vorschubkasten
Einrueckhebel Schaltergehaeuse im Vorschubkasten

Im Inneren trifft man dann auf altes Siemens-Hexenwerk…

Einrueckhebelschalter
Einrueckhebelschalter

Aktuell hat die Maschine übrigens als Leitspindel eine rechtsgängige Trapezgewinde-Spindel mit einer Steigung von 4 Gängen auf 1 Zoll und 30 mm Durchmesser.

Ich glaube, man spricht auch von 4 TPI (Threads per Inch)

Die Leitspindel ist über einen konischen Scherstift mit der Antriebswelle im Vorschubkasten verbunden. Dieser lässt sich recht einfach austreiben.

Leitspindel und Scherstift
Leitspindel und Scherstift

Ich werde mich mal dransetzen und eine Zeichnung davon machen. Vielleicht brauche ich die mal für die Bestellung einer Kugelumlaufspindel…

02.10.2019

Spindelstock
Spindelstock

Ich habe heute noch den Spindelstock abgebaut. So groß war die Angst davor dann doch nicht. (Man braucht nur etwas, vor dem man noch größere Angst hat).

Maschinenbett
Maschinenbett

Der Spindelstock lag auch direkt auf dem Maschinenbett auf. Ich konnte keine Unterlagen aus Metall oder Papier zum Ausgleich entdecken.

03.10.2019 Demontage der Zahnstange

Die Zahnstange lässt sich nach Lösen der fünf Innensechskantschrauben vorsichtig vom Maschinenbett abdrücken.

Demontage der Zahnstange
Demontage der Zahnstange

Achtet man auf einen gleichmäßigen Spalt zum Maschinenbett, so bleibt die Zahnstange dabei auch an einem Stück.

Zahnstange
Zahnstange

Waschtag

05.10.2019 

Das Maschinenbett nach der ersten Wäsche. Es passt leider nur zu 2/3 in die Badewanne. Dafür kommt man aber mit der Spülbürste super in die Zwischenräume und unter die Führungen.

Maschinenbett nach dem Waschen
Maschinenbett nach dem Waschen