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.

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.

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.

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.

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…

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.

Demontage

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

Planschlitten

Mit dem Planschlitten ging es dann richtig los:

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.

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.

Jetzt konnte ich den Skalenring nach vorne abziehen.

So sieht das ohne Skalenring von vorne aus:

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.

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…

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:

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:

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.

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

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.

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.

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.

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.

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.

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

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.

Jetzt lässt sich der Bettschlitten auch vom Schlosskasten trennen.

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

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.

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…

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.

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.

Jetzt steht das Maschinenbett zusammen mit dem Spindelstock auf zwei 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.

Anschließend habe ich mit Priomat 3255 grundiert.

Trocken sieht die Grundierung dann so aus:

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.

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.

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.

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

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…

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

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

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

Den linken Einrückhebel kann man einfach abziehen.

Und so sieht der Vorschubkasten von innen aus:

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.

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.

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.

Die Nuten habe ich auch noch schnell skizziert:

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

Mach disch nackisch!

Viel ist jetzt nicht mehr dran, an der Maschine.

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

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

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

30.09.2019 Weiter geht es mit dem Vorschubkasten:

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

Das meiste davon dürfte wohl bald rausfliegen…

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

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

Im Inneren trifft man dann auf altes Siemens-Hexenwerk…

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.

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

02.10.2019

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).

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.

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

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.

16.10.2019 Ursprünglich hatte ich an dieser Stelle vor, das Maschinenbett und die Führungsbahnen der Schlitten aufzuarbeiten oder in einer Schleiferei aufarbeiten zu lassen.

Inzwischen habe ich auch zwei Angebote als Richtpreis vorliegen.

Beide liegen bei 5500,- bzw. 6000,- € und umfassen folgende Arbeiten:

Schleifen von Maschinenbett, Plan- und Obersupport,

Neubelegen aller Supporte mit Führungsbahnbelag, Einschaben inkl. Keil- und Untergriffleisten.

Es mag sein, dass die Preise gerechtfertigt sind. Ich habe mich aber dagegen entschieden, diesen Weg zu gehen.

Diese Investition passt nicht zum Anschaffungspreis (ca. 1000,- bis 1500,- €) und auch nicht zum Nutzwert der Maschine .

Ich werde also versuchen, die Messingleisten im Bettschlitten selbst zu erneuern und die Führung im Planschlitten lasse ich nacharbeiten.

Eventuell geht das auch für den Anfang mit der neu angeschafften, hoffentlich bald eintreffenden Fräsmaschine.

Also geht es erst mal weiter in Sachen Lack.

Das Maschinenbett wird ein Bicolor, wie vorher auch schon die Füße und die Spänewanne.

19.10.2019 Das Maschinenbett ist inzwischen zweifarbig lackiert und wieder auf den Maschinenfüßen montiert. Zwischen dem Maschinenbett und der Spänewanne liegt jetzt eine Papierdichtung, damit mir später das Kühl- und Schmiermittel nicht in die Maschinenfüße läuft.

03.11.2019 Der Spindelstock ist inzwischen gestrahlt, grundiert und lackiert. Ich habe dazu das Spannfutter und alles, was ich von außen abschrauben konnte, demontiert.

Zerlegen wollte ich den Spindelstock jedoch nicht. Also habe ich alles dick mit strahlbeständigem Gewebeband abgeklebt und unter dem oberen Deckel eine Papierdichtung montiert. Ob das ausreichend war, wird sich später zeigen, wenn ich kein Strahlmittel im Inneren des Spindelkastens finde…

Das Riesenbaby bringt, so wie es hier abgebildet ist, immer noch 131,6 kg auf die Waage.  Da brauche ich mich nicht zu wundern, dass ich den Brocken zum Lackieren der Unterseite nicht auf den Rücken drehen konnte.

25.11.2019 Lange ist an diesem Projekt nichts passiert. Der Zustand der Führungsbahn-Beläge im Bettschlitten hat mich ein bisschen zur Verzweiflung gebracht.

Nach dem Ausbohren der Senkkopfschrauben, welche durch starken Verschleiß nicht mehr mit dem Schraubendreher zu lösen waren, zeigen sich dicke Klebstoffschichten unter den Messing- oder waren es Rotgussleisten?

Am schlimmsten sah es unter den Führungsleisten der Prismenführung aus. Hier waren im Randbereich Schweißdrähte (vermutlich zur Winkelkorrektur) im Klebstoff eingebettet. Der Klebstoff war an manchen Stellen gute 2 mm dick. Ich habe schon mit dem Gedanken gespielt, das Projekt zu beenden und mir eine neue (gebrauchte) Drehmaschine zu kaufen.

Durch diese depressive Phase bin ich zum Glück jetzt aber durch.

In der Zwischenzeit ist übrigens meine Fräsmaschine eingetroffen. Von dem Moment an waren meine Interessen natürlich deutlich verlagert. Die Fräse musste erst einmal gründlich ausprobiert werden. Außerdem brauchte ich viel mehr Werkzeug, noch viel mehr Licht und danach mehr Ordnung in meinem Zerspanungsbereich.

Dort ist es jetzt so hell, dass man jeden Schmutz sofort sieht und ich am Eingang Brillen gegen Schneeblindheit verteilen muss…

Man verfügt – ganz nebenbei – mit so einer Fräsmaschine auch über neue, ungeahnte Möglichkeiten.

Doch zurück zum Projekt:

Der Spindelstock sitzt immerhin inzwischen wieder auf dem Maschinenbett. Das Vierbackenfutter ist auch schon wieder dran.

Leider sind bei der Entlackung aller Maßnahmen zum Trotz, einige Glasperlen ins Getriebe geraten. Hier steht bald eine Spülung an.

26.11.2019 Dreizehn der sechzehn Schraubenstümpfe habe ich inzwischen aus dem Bettschlitten entfernt. Ich habe dafür die Enden einer Puksäge so geschliffen, dass das Sägeblatt so weit wie möglich aus der Säge herausragt. Damit habe ich in die M4-Schraubenstümpfe neue Schlitze gesägt.

Mit einem Heißluftgebläse habe ich dann den Bettschlitten im Bereich der Stümpfe über 50 °C erwärmt. Dabei wird der Kleber schön weich und die Stümpfe lassen sich mit einem Schraubendreher rausdrehen.

Die letzten drei Schrauben sitzen jedoch so tief, dass ich mit der Säge nicht mehr drankomme. Aber zum Glück gibt es ja jetzt die Fräsmaschine.

Die meiste Zeit geht für das Ausrichten drauf. Ist der Bettschlitten erst einmal aufgespannt und das Zentrum der Schrauben gefunden, geht der Rest dann recht fix.

Einfach den Stumpf mit dem NC-Anbohrer genau mittig anbohren und dann mit einem linksschneidenden Bohrer entgegen dem Uhrzeigersinn ausdrehen. Dabei auf genügend Pinolenspiel nach oben achten. Mindestens der Länge der Schraube entsprechend.

Sobald der Bohrer in der Schraube greift, ist damit zu rechnen, dass diese sich gegen den Uhrzeigersinn drehen will. Sie kommt dann der Pinole entgegen. Von diesem Moment an bewegt sich der Pinolen-Hebel wieder rückwärts.

Auch hierbei vorher den Schraubenkleber wieder über 50°C aufwärmen.

März 2020 Ich habe das Projekt eingestellt. Die zerlegte Drehmaschine steht hier ständig im Weg. Die abgebauten Bestandteile belegen den größten Teil meiner Werktische. Die Prismenführungen der Maschine sind zu stark verschlissen und müssten aufgearbeitet werden. Das kann ich mit eigenen Mitteln hier nicht so ohne weiteres selbst instand setzen.

Außerdem brauche ich eine funktionierende Drehmaschine, die einsatzbereit ist.

Ich habe mir also eine PM5000 Professional mit 400 Volt Motor / 1,5 kW und Messsystem von Paulimot bestellt.

Die Hessap hat inzwischen den Besitzer gewechselt. Daran versucht sich jetzt jemand mit hoffentlich mehr Geduld.