Selbermachen

Dienstag, 20. oktober 2009 2 20 /10 /2009 12:24

Recycling einmal anders

David de Rothschild, der für seine spektakulären Umweltaktivitäten bekannte britische Bankierssohn plant ein neues Umwelt-Event. Mit einem Schiff aus leeren Plastikflaschen will er auf die erhebliche Belastung der Umwelt durch Plastikmüll aufmerksam machen. Gleichzeitig zeigt er aber auch, dass sich aus (scheinbarem) Müll weit mehr machen lässt, als man gemeinhin denkt.

Näheres zu dem Projekt finde sich hier auf Spiegel Online. Wir alle benutzen zum Beispiel Wegwerf-Getränkeflaschen aus Plastik und machen uns wohl wenig Gedanken darüber, was aus diesen Dingern wird, wenn wir sie ausgetrunken haben. Die traurige Wahrheit ist, dass weltweit nur ein kleiner Teil der produzierten, benutzten und dann weggeworfenen Kunststoffe recycelt wird. Ein erheblicher Teil davon schwimmt in den Weltmeeren umher und gefährdet unsere Umwelt.

Bemerkenswert an diesem Projekt ist die Kreativität de Rothschilds. Denn solche hat er nicht nur bei der Frage „Was kann ich tun um auf dieses Umweltproblem aufmerksam zu machen?“ bewiesen, sondern auch im Hinblick darauf, was man aus Müll machen kann.

Leider dürfte dem Boot aus Colaflaschen keine besonders lange Lebensdauer beschieden sein, zumindest, wenn die Flaschen auch in den USA aus dem heute bei uns verwendeten PE bestehen, das sich unter UV-Strahlung zersetzt. Den Weg zum kostengünstigen Traumschiff für den angehenden Segler mit schmalem Geldbeutel weist de Rothschild also leider nicht.

Anregung für den Selbermacher

Was sich der Selbstversorger und Selbermacher aber von ihm abschauen kann, ist der Gedanke, dass man aus Altmaterialien auch neue Dinge machen ohne sie vorher durch einen industriellen Prozess zu schicken. Für die Industrie ist das wohl weniger interessant, denn wer würde ein Produkt kaufen, dem man z.B. ansieht, dass es einmal eine Verpackung war?

Und selbst wenn: Altmaterialien sind sind nicht besonders einheitlich, wohingegen die Industrie auf normierte Ausgangsmaterialien angewiesen ist. Hier ist also Umschmelzen oder sonstiges Aufbereiten angezeigt.

Beim individuellen handwerklichen Arbeiten, also auch beim Heimwerken, kann jedoch so manches anderswo ausgediente Teil zu neuen Ehren gelangen. Und das beschränkt sich nicht nur auf Kunststoffe, die in ihrem Verhalten oft unberechenbar und oft auch auf Zerfall programmiert sind. Holz und Metall liegen oft in Formen vor, die sich direkt weiterverwenden lassen, wenn man sie von eventuellen alten Anstrichen befreit.

Nicht nur Kunststoff

Stahlprofile wie Rohre Flach-, Rund- und U-Eisen, die beim Zerlegen alter Konstruktionen anfallen, müssen nicht erst eingeschmolzen werden, sondern können direkt als Material zum Schlossern und Schmieden dienen. Bretter und Leisten aus alten Massivholzmöbeln müssen nicht ins Feuer wandern, genausowenig wie Balken von Abrisshäusern.

Holz ist nicht billig, hält aber fast unbegrenzt. Wenn man etwa für den Bau eines Schuppens oder einer Laube Balken vom Abriss verwendet, spart man bei den heutigen Holzpreisen so einiges. Und aus alten Möbeln kann man manche Holzarten bekommen, die für den Heimwerker sonst nicht oder nur schwer erhältlich sind: Buche und Eiche etwa gibt es im Handel praktisch nur als Blockbohlen, mit denen man ohne professionelle Maschinen zum Formatsägen und -hobeln nichts anfangen kann. Das Zerlegen alter Möbel ist hier ein für den Heimwerker gangbarer Weg, an solche Hölzer in handlichen Abmessungen zu kommen.

Alte Backsteine

Aus Abrisshäusern kann man übrigens nicht nur Holz gewinnen: Oft fallen auch Eisen- und andere Metallteile an, vor allem, bei recht alten Häusern aber Backsteine. Früher wurde kein so haltbarer Mörtel verwendet wie heute, so dass beim Abriss alter Häuser massenhaft unbeschädigte Backsteine anfallen. Sie lassen sich aus dem gleichen Grund auch recht leicht von den anhaftenden Mörtelresten beefreien und sind dann universell verwendbar.

Man muss ja nicht nach Art der Powenzbande sein ganzes Haus aus zusammengeklaubten Backsteinen bauen, zumal massives Ziegelmauerwerk den heutigen Ansprüchen an die Wärmedämmung nicht mehr genügt. Für Sichtmauerwerk im Freien, wie z.B. Brüstungen, Treppenwangen oder Grills, sind sie aber ideal. Das spart vor allem auch viel Geld, denn Backsteine sind alles andere als billig.

Allerdings sollte man jedoch immer fragen, bevor man von einer Abrissstelle etwas mitnimmt. Andernfalls wäre das Diebstahl und könnte im schlimmsten Falle - wenn man da Material mit dem Auto abtransportiert - sogar den Führerschein kosten.

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Samstag, 2. mai 2009 6 02 /05 /2009 11:49

Metallbearbeitung für den Hausgebrauch V

Hier ist nun also der fünfte Teil der kleinen Serie über Metallbearbeitung für den Hausgebrauch. Wer neu dazu gekommen ist, findet die bereits erschienenen Teile ganz einfach über die Leitseite Metallbearbeitung, die ich letzte Woche eingerichtet habe, da es zu umständlich wurde, in jedem Artikel auf alle anderen zu verweisen. Heute geht es um das Gewindeschneiden, das ebenfalls zu den Schraubstockarbeiten gehört – und damit zu den Metallbearbeitungsverfahren, die sich auch für den Hausgebrauch eignen.

Leitseite Metallbearbeitung

Abb.1: So sieht ein metrisches Außengewinde aus

Gewindeschneiden

Schraubverbindungen sind neben Schweißnähten heute sicherlich die wichtigsten Verbindungselemente im Metallbereich. Sie sind ohne großen Aufwand anzubringen und leicht wieder zu entfernen, weshalb sie auch zur Klasse der „lösbaren Verbindungen“ zählen. Am einfachsten hat man es, wenn die Gegebenheiten das Anbringen von Schraube und Mutter gestatten. Die spanende Arbeit beschränkt sich in diesem Falle auf das Herstellen der Durchgangslöcher (0,3..0,5 mm größer als der Nenndurchmesser des Gewindes).

Allgemeines über metrische Gewinde

Da dieser Glücksfall jedoch nicht immer gegeben ist, sollte man über die Möglichkeit verfügen, Innengewinde herzustellen und Rundmaterialien mit Außengewinden zu versehen. Das verbreitetste Gewinde ist sicherlich das metrische ISO-Gewinde, welches uns vor allem in den Größen M 6, M 8 und M 10 begegnet. Das „M“ besagt, dass es sich um ein metrisches Gewinde handelt, die Zahl gibt den Außen- oder Nenndurchmesser d (s. Abbildung 1) an.

Ein weiteres wichtiges Maß ist die Steigung P. Wie die Steigung einer Schiffsschraube bezeichnet sie den „Höhenunterschied“, den die Schraube bei einer Umdrehung bewältigt. Die Steigung ist im System der metrischen Gewinde den Durchmessern jeweils fest zugeordnet. Aus der Bezeichnung „M 6“ ohne weiteren Zusatz kann man aus einer Gewindetabelle dann den Wert der Steigung, nämlich 1,0 mm, entnehmen. Neben diesen so genannten Regelgewinden gibt es noch die Feingewinde, bei denen die Steigung explizit angegeben wird, z.B. „M 6 x 0,75“.

Für die Herstellung von Mutterngewinden benötigt man noch den sogenannten Kerndurchmesser d3, mit dem man das Gewindeloch vorbohrt. Wenn man ihn aus einer Tabelle entnimmt, muss man beachten, dass Muttern- und Bolzengewinde unterschiedliche Kerndurchmesser besitzen. Und zwar ist der Kerndurchmesser des Bolzens etwas kleiner, damit am Grunde der Gewindegänge ein kleines Spiel vorhanden ist.

Der Kerndurchmesser des Bolzens ist jedoch bei der Herstellung von Bolzengewinden mit dem Schneideisen nicht so wichtig, da er sich von selbst ergibt. Der Bohrlochdurchmesser ist noch etwas größer als der fertige Kerndurchmesser, da der Gewindebohrer nicht nur schneidet sondern die Gewindegänge auch etwas quetscht, so dass sich der Bohrungsdurchmesser beim Gewindeschneiden etwas verengt.

Abb. 2: Schneideisen zum Herstellen von Außengewinden im Schneideisenhalter

Eine weitere Kenngröße ist der Flankendurchmesser d3, der für unsere Zwecke eigentlich keine Bedeutung hat und nur der Vollständigkeit halber erwähnt wird. Er ist wichtig bei der spanlosen Herstellung von Gewinden, zum Beispiel beim in der Massenfertigung von Schrauben angewendeten Gewinderollen.

Nenn-durch-messer /mm	Steigung /mm	Kernloch-durch- messer des Muttern-gewindes /mm	Bohrungs-durch- messer /mm	Durch- gangs-lochdurch-messer /mm
M 6	1	4,917	5,0	6,6
M 8	1,25	6,647	6,8	9,0
M 10	1,5	8,376	8,5	11,0

Bohrer für die Kernlöcher

Beim Betrachten der obigen Tabelle sieht man, daß wir außer den Bohrern aus dem in 0,5 mm-Schritten gestuften Satz wirklich nur wenige Bohrer mit „krummen“ Durchmessern benötigen. Vor allem ist dies der Durchmesser 6,8 mm, der als Kernlochbohrer für Gewinde M 8 benötigt wird. Das Durchgangsloch für M 6 können wir im allgemeinen auch mit 6,5 mm bohren.

Außengewinde schneiden

Selbst ein Gewinde anzufertigen ist nun gar nicht so schwer. Beginnen wir zunächst mit dem Außen- oder Bolzengewinde. Man kann es auf ein Rundmaterial aufschneiden, welches den Gewindedurchmesser besitzt, besser ein bis zwei Zehntelmillimeter schwächer ist, was sich jedoch ohne Drehbank kaum bewerkstelligen lässt.

Daher wird man in der Selbermacherpraxis im allgemeinen Gewinde auf den vollen Durchmesser aufschneiden müssen. Das geht auch, man darf nur keine Gewalt anwenden. Kurze Rundmaterialien kann man auch in die Bohrmaschine einspannen und mit Schmirgelleinen und/oder einer Feile im Bereich des vorgesehen Gewindes etwas schwächer machen.

Abb. 3: Herstellen eines Außengewindes im Schraubstock mit dem Schneideisen

Zum Herstellen eines Bolzengewindes dient das in der Abbildung 2 dargestellte Schneideisen im Schneideisenhalter. Damit das Schneideisen anschneiden kann, sollte das Rundmaterial eine Fase besitzen. Wenn man keine Drehbank hat, stellt man diese mit der Feile, ggf. auch wieder in der Bohrmaschine, her.

Zum eigentlichen Gewindeschneiden spannt man das Rundmaterial, wie in Abbildung 3 zu sehen ist, in den Schraubstock. Beim Ansetzen und Aufdrehen des Schneideisens muss man darauf achten, dass es genau rechtwinklig zum Bolzen liegt. Hat das Schneideisen gepackt, dreht man es mit viel Gefühl - ja keine Gewalt anwenden, Gewindeschneidwerkzeuge sind glashart und brechen bei Überlastung ohne Vorwarnung - immer ein Stück rechtsherum, und dann wieder ein kleines Stück zurück, um die Späne zu brechen. Dabei gibt man immer wieder einige Tropfen Schneidöl zu (Ballistol geht hier sehr gut, im allergrößten Notfall kann man auch Spucke verwenden).

Innengewinde schneiden

Muttern- oder Innengewinde werden im Schraubstock normalerweise in drei Arbeitsgängen mit drei verschiedenen Gewindebohrern hergestellt: Dem Vor- dem Mittel- und dem Fertigschneider. Diese drei Gewindebohrer, die man in der Abbildung 4 sieht, gehören zu einem Satz.

Es hat sich bewährt, zur Aufbewahrung der Gewindebohrer für jeden Satz ein Holzklötzchen anzufertigen, welches Bohrungen für die Gewindebohrer besitzt. Wenn man einen speziellen Kernlochbohrer außerhalb der Stufung des normalen Bohrersatzes für das jeweilige Gewinde (z.B. 6,8 mm für M 8) hat, kann man ihn mit den Gewindebohrern zusammen aufbewahren. Gewindebohrer spannt man mit dem an ihrem hinteren Ende vorhandenen Vierkant in das ebenfalls in der Abbildung 20 dargestellte Windeisen.

Abb. 4: Ein Satz Gewindebohrer mit dem dazu gehörigen Windeisen

Um nun ein Innengewinde herzustellen, bohrt man zunächst das Kernloch nach Anriss und senkt es auf den Gewindedurchmesser an. Dann spannt man da Werkstück in den Schraubstock und den Vorschneider aus dem Gewindebohrersatz in das Windeisen. Das eigentliche Eindrehen des Gewindebohrers (Abbildung 5) ist nicht schwer, man muss nur am Anfang darauf achten, dass man nicht schräg anschneidet, der Gewindebohrer also senkrecht zur Werkstückoberfläche steht, am besten überprüft man dies mit einem Winkel.

Der Vorschneider ist vorne so dünn, dass er ein gutes Stück in die Bohrung hineingeht, bevor er anfängt zu schneiden. Wenn er richtig geschnitten hat, hat man bereits eine gute Führung für den Mittel- und dann für den Fertigschneider Man dreht Gewindebohrer genauso wie Schneideisen immer wieder ein Stückchen zurück um die Späne zu brechen und gibt Schneidöl als Schmiermittel hinzu.

Abb. 5: Herstellen eines Innengewindes mit Gewindebohrern und Windeisen

Etwas problematisch beim Gewindeschneiden sind die sogenannten Grund- oder Sacklöcher, Bohrungen, die nicht durch das ganze Material hindurchführen sondern blind enden. Sie ermöglichen die Spanabfuhr nur nach oben, nicht jedoch nach hinten, wie das bei durchgehenden Bohrungen der Fall ist.

Daher muss man hier noch gefühlvoller zu Werke gehen als bei durchgehenden Gewindebohrungen, denn ein abgebrochener Gewindebohrer ist nicht einfach zu entfernen: Wenn man Glück hat kann man Ihn mit der Spitzzange fassen und herausdrehen. Geht die nicht, muss man ihn durch Glühendmachen erweichen (was aber u.U. dem Werkstück schadet) und dann ausbohren.

Metrische und andere Gewinde

Die von uns verwendeten metrischen, mit „M“ und dem Durchmesser bezeichneten, Gewinde sind sogenannte Spitzgewinde. Schrauben mit diesem Gewinde werden im allgemeinen Sprachgebrauch als Maschinenschrauben oder „metrische“ Schrauben bezeichnet, wobei jedoch letzteres genau genommen unpräzise ist, da auch andere als Spitzgewinde auf metrischen Maßen beruhen können und umgekehrt es Spitzgewinde mit anderen als metrischen Maßen gibt.

Das Spitzgewinde ist das wohl verbreitetste Gewinde und dient vor allem als Befestigungsgewinde. Wie gerade erwähnt müssen die Abmessungen von Spitzgewinden nicht unbedingt metrisch sein, gerade auch im Bootsbereich können uns an englischen und amerikanischen Produkten auch die bei Bastlern unbeliebten „Zollschrauben“ begegnen, unbeliebt deshalb, weil man für sie eigene Gewindeschneidwerkzeuge und Schraubenschlüssel benötigt.

Andere Gewindearten

Es gibt auch noch andere Gewindearten, wie z.B. Trapezgewinde für Bewegungsspindeln (z.B. am Schraubstock) und Rundgewinde (z.B. Glühbirnensockel). Sie werden uns, wenn überhaupt, jedoch viel eher an gekauften Teilen begegnen als dass wir sie selber herstellen.

Kurz soll noch das Witworth-Rohrgewinde erwähnt werden, welches auch bei uns üblich ist. Der Durchmesser dieses Spitzgewindes wird nicht in Millimeter sondern in Zoll (Inch,´´) angegeben, da er dem Außendurchmesser des Rohres entspricht (½´´, ¾ ´´, 1 ´´ usw.). Die Steigung gibt man in Gänge pro Zoll an. Interessant bei diesen Gewinden ist, dass wichtigen und häufig vorkommenden Ausführungen 1´´ bis 4´´ die gleiche Steigung (11 Gänge/Zoll) haben.

Dadurch wird es möglich, sie mit einem einzelnen Werkzeug, der Gewindekluppe, welche über einen verstellbaren Durchmesser verfügt herzustellen. Innengewinde werden bei Rohren nicht werkstattmäßig hergestellt, da die Verbindung mittels fertig gekaufter Gewindemuffen geschieht die Herstellung einer solchen Schraubverbindung kann man am besten einem Installateur absehen, denn das Stehlen mit den Augen ist bekanntlich erlaubt.

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Samstag, 25. april 2009 6 25 /04 /2009 13:37

Metallbearbeitung für den Hausgebrauch IV

Nachdem nun die Artikelreihe Metallbearbeitung für den Hausgbrauch immer länger wird, habe ich ganz einfach eine Leitseite zu dieser Artikelserie und zu allem, was mit Metallbearbeitung einschließlich Schmieden zu tun hat eingerichtet. Heute geht es um das Bohren, Senken und Reiben, wobei vor allem das Bohren eine wichtige Fertigkeit des Heimwerkers ist.

Bohren, Senken und Reiben

Bohren, Senken und Reiben sind heutzutage Arbeitsverfahren, die man praktisch nur mit Hilfe von Maschinen anwendet, also keine Schraubstockarbeiten im eigentlichen Sinne, die ja den Schwerpunkt dieser Artikelserie bilden. Trotzdem behandele ich sie hier, da sie, wie die Schraubstockarbeiten auch, mit erschwinglichen Hilfsmitteln ausgeführt werden können. Ausserdem sind das Bohren und auch das Senken Vorausetzung für das Schneiden von Innengewinden von Hand im Schraubstock, was wiederum zu den Schraubstockarbeiten gehört und in dieser Artikelserie auch noch behandelt werden soll.

Die Maschine

Im profesionellen Bereich werden zum Bohren, Senken und Reiben vor allem Ständerbohrmaschinen eingesetzt, die auf dem Boden stehen und die Bearbeitung auch ziemlich großer Werkstücke erlauben. Wer ein solches Gerät - womöglich noch mit mechanischem Vorschub - ergattern kann und den nötigen Platz zur Aufstellung besitzt, darf sich natürlich glücklich preisen.
Aber man kann sich auch anders behelfen. Wichtig ist, dass das Werktsück rechtwinkelig zur Bohrachse aufliegt und die Bohrmaschine gut geführt wird, damit man die Bohrungen auch winkelig in das Werkstück bekommt. Das gilt übrigens auch für das Bohren von Holz.
Zur Not tut es auch eine Handbohrmaschine, die man in einen der im Handel erhältlichen Bohrständer spannt. Er sollte aber einigermaßen stabil sein, damit eben das rechtwinkelige Bohren gewährleistet ist.
Ich persönlich besitze seit einigen Jahren schon eine billige Tischbohrmaschine aus dem Baumarkt, die mir schon gute Dienste geleistet hat. Ziemlicher Schrott war an der Maschine lediglich das mitgelieferte Bohrfutter und auch der Maschinenschraubstock taugt nicht besonders viel. Ansonsten arbeitet sie recht gut und auch die genannten Teile tun wenigstens notdürftig ihren Dienst. Alles in allem also kein rausgeschmissenes Geld.

Bohren

Das Bohren, normgerecht auch als „Einbohren“ bezeichnet, ist wohl das wichtigste spanende Arbeitsverfahren in der Heimwerkerpraxis. Durch das Bohren erzeugt man zylindrische Löcher, die als Lagerung für Zapfen, Wellen und Achsen, als Durchgangslöcher für Schrauben und Niete dienen oder mit einem Mutterngewinde (Innengewinde) versehen werden können. Heutzutage verwendet man zum Bohren praktisch ausnahmslos den in der Abbildung 14 gezeigten Spiralbohrer, der korrekt als Wendelbohrer bezeichnet werden müsste, was aber fast kein Mensch tut.

Die Spiralnuten, die für das Aussehen dieses Bohrers typisch sind, dienen nun nicht, wie fälschlicherweise oft angenommen, zur Förderung der Späne, sondern erzeugen den Spanwinkel. Bei der Betrachtung der Abbildung 14 wird dies klar. Aus dieser Überlegung folgt nun ohne weiteres, daß Bohrer mit großer Steigung (steile Wendel) einen großen Keilwinkel haben und sich daher für die Bearbeitung von härteren Werkstoffen eignen, Bohrer mit kleiner Steigung für weiche. Für unsere Anwendungen genügt es aber in den meisten Fällen, wenn wir Bohrer mit mittlerer Steigung, wie sie für Baustahl üblich sind, besitzen.

Um kleine Werkstücke zu bohren spannt man die Handbohrmaschine in einen Bohrständer ein, wie das in Abbildung 15 zu sehen ist. An diesem befindet sich ein Hebel, mit dessen Hilfe sich die Bohrmaschine auf und ab bewegen läßt. Das ganze kann jetzt bedient werden wie eine Tisch- oder Säulenbohrmaschine. Wer eine solche sein eigen nennen darf oder wenigstens Zugang zu einer hat, ist natürlich fein raus. Bei diesen Maschinen bewegt sich nicht der ganze Bohrmechanismus sondern nur die Spindel auf und ab. Da an diesen alles massiver ist als an einer Handbohrmaschine mit Bohrständer, erzielt man natürlich ein bessere Genauigkeit. Für den Hausgebrauch kommt man aber fast immer mit dem Provisorium der Handbohrmaschine im Ständer ganz gut hin.

Das Werkstück spannt man in einen Maschinenschraubstock ein. Solche Maschinenschraubstöcke gibt es auch in Baumärkten zu kaufen. Leider sind auch hier die billigen Modelle im allgemeinen nicht viel wert. Wichtig ist, daß das Werkstück sicher festgehalten wird, und zwar so, daß seine Kanten parallel bzw. rechtwinklig zur Auflagefläche des Schraubstockes liegen. Nur so wird gewährleistet, daß die Bohrungen nachher nicht schief im Werkstück liegen. Dazu gehört natürlich auch, daß man die Arbeitsfläche des Bohrständers sauber hält.

Den Bohrer spannt man wie üblich im Spannfutter der Bohrmaschine mit Hilfe des Spannschlüssels fest. Anschließend darf man diesen nicht stecken lassen, da er beim Einschalten der Maschine unweigerlich in eine stochastische Richtung fliegt, wobei eine gute Wahrscheinlichkeit besteht, daß diese zum Körper des Bohrenden, zu einem unbeteiligten Zuschauer oder zu einem zerbrechlichen Gegenstand in der näheren Umgebung weist.

Abb. 1: So sieht die Spitze eines korrekt geschliffenen Bohrers aus

In der Abbildung 14 ist zu erkennen, dass beim Zuschleifen des Spiralbohrers außer den beiden Hauptschneiden die sogenannte Querschneide entsteht. Sie ist nicht nur unnütz, sondern sogar schädlich: Sie schneidet nämlich keineswegs sondern schabt nur ein wenig auf dem Grund der Bohrung herum. Die Nutzlosigkeit ihres Wirkens hält sie jedoch keineswegs davon ab, die Hälfte der Vorschubkraft dafür aufzubrauchen! Leider ist sie unvermeidlich, weil zwischen den Spiralnuten des Bohrers ein Steg Material stehen bleiben muss. Übrigens hängt der Freiwinkel des Bohrers vom Winkel zwischen Haupt- und Querschneide ab. Er sollte für Baustahl ca. 55° betragen.

Das Wissen um die Querschneide am Bohrer ermöglicht nun zwei Maßnahmen, die das Arbeitsergebnis verbessern. Zum einen ist es sinnvoll, größere Bohrungen zunächst mit einem kleineren Bohrer vor- und dann - evt, sogar in mehreren Stufen - aufzubohren. Ab dem zweiten Bohrer dreht sich dann die Querschneide im Leeren und kann keinen Schaden anrichten. Das ist der Grund dafür, daß das Aufbohren immer leichter geht, als das Bohren ins volle bei gleichem Zerspanungsquerschnitt.

Die zweite Maßnahme betrifft die Arbeitssicherheit und die Schonung des Materials: Da am Ende des Bohrvorganges die Spitze des Bohrers - und damit die Querschneide - zuerst aus dem Werkstück austritt, nimmt diese plötzliche keine Kraft mehr auf. Die gesamte Vorschubkraft kommt nun den beiden Hauptschneiden zugute, an denen die Spandicke und damit die Schnittkraft sprunghaft ansteigt. Die Folge ist ein plötzlicher Anstieg des Drehmomentes um die Bohrerachse, welcher dem Bohrenden den Maschinenschraubstock aus der Hand reißen kann. Kurz vor dem Durchtritt des Bohrers - man spürt ihn an einem kleinen Ruck - sollte daher der Druck auf den Hebel verringert werden.

Bei der maschinellen Bearbeitung von Metall sollte gekühlt und/oder geschmiert werden. Wasser ist ein Kühlmittel, Öl ein Schmiermittel. Zum Schneiden gibt es spezielle Schneidöle, deren Moleküle sich vor allem durch eine große Beständigkeit gegen die bei der Spanbildung entstehenden Drücke auszeichnen. Notfalls kann man es auch zum Bohren verwenden, bei härteren Stählen ist es sogar die richtige Lösung. Im Normalfall verwendet man jedoch das sogenannte Bohrwasser, auch Bohrmilch genannt, eine Emulsion von Öl in Wasser. Sie wird hergestellt, indem man das einen Emulgator enthaltende Bohröl (aus dem Industriebedarfshandel) nach der Vorschrift des jeweiligen Herstellers mit Wasser mischt.

Während des Bohrens spritzt man nun von Zeit zu Zeit ein wenig Bohrmilch mit einem Ölkännchen an den Bohrer. Man kann auch einen kleinen Pinsel dazu verwenden. Bohrmilch steht neuerdings (wie mittlerweile fast alle Dinge) unter dem dringenden Verdacht, krebserregend zu sein. Allerdings wird ein wirkliches Risiko nur da auftreten, wo große Mengen dieser Flüssigkeit durch hohe Bearbeitungsgeschwindigkeit vernebelt werden. Trotzdem sollte man beim Bohren entstehende Dämpfe möglichst nicht einatmen.

Abb. 2: Bohren mit der Handbohrmaschine im Bohrständer

Je größer der Bohrer ist, desto kleiner ist die Drehzahl, mit dem man in laufen läßt. Die Schnittgeschwindigkeit errechnet sich zu

V_Schnitt = d x n x π

wobei n die Drehzahl und d der Bohrerdurchmesser ist. Da die Schnittgeschwindigkeit eine vom Material des Werkstückes und des Werkzeuges abhängige Konstante ist, hängt die erlaubte Drehzahl vom Bohrerdurchmesser ab:

V_Schnitt

n = - -------------------

d x π

Bei der erlaubten Schnittgeschwindigkeit können wir von folgenden Werten ausgehen:

Werkstoff	Bohrer aus Werkzeugstahl	Bohrer aus Schnellstahl
Baustahl	12..16 m/min	20..35 m/min
Niro	4..7 m/min	10..20 m/min
Bronze	20..50 m/min	50..100 m/min
Messing	25..35 m/min	50..100 m/min
Aluminium	25..40 m/min	35..60 m/min

Ein besonderes Problem stellt das Bohren von Messing dar: Wie man leicht beim Feilen feststellen kann, läßt es sich sehr gut zerspanen, da es weich und gleichzeitig spröde ist. Dem Bohrer wird diese gute Zerspanbarkeit jedoch leicht zum Verhängnis. Er schneidet so gut, daß er richtiggehend in den Werkstoff hineingezogen wird und dann durch Überlastung bricht. Abhilfe schafft ein Bohrer mit steilerer Steigung, der dadurch einen größeren Keil- und einen kleineren Spanwinkel besitzt. Ist ein solcher nicht zur Hand, hilft man sich indem man den Freiwinkel kleiner macht. Messing, wie auch Bronze und Aluminium, bohrt man übrigens mit Petroleum oder ohne Zugabe von Kühlschmiermittel.

Bohren macht nur solange Freude, wie der Bohrer auch gut schneidet. Irgendwann wird er, wie jedes Werkzeug, stumpf und muss nachgeschärft werden. Das geschieht am Schleifbock, ist nicht ganz einfach, aber durchaus erlernbar.

Abb. 3: So wird die Querschneide des Spiralbohrers ausgespitzt

Zunächst muss die Spitze des Bohrers symmetrisch und mittig sein sowie einen Winkel von ca. 118° aufweisen. Wenn die Spitze nicht in der Mitte sitzt, eiert der Bohrer und bohrt größer als sein Durchmesser ist. Es reicht auch nicht aus, den Bohrer kegelig zuzuschleifen, da er dann keinen Freiwinkel besitzt. Die Freiflächen müssen gegenüber dem von den Schneidenkanten bei der Drehung erzeugten Kegel etwas zurück fallen. Wenn die Querschneide mit den Hauptscheiden einen Winkel von etwa 55° bildet, stimmt der Freiwinkel für Stahl.

Um die bereits erwähnte Querschneide zu verkleinern, spitzt man den Bohrer aus. Dabei wird, wie in der Abbildung 16 gezeigt, an der der Schneide abgewandten Seite zwischen Wendelnut und Freifläche eine Fase angeschliffen. Diese verkürzt die Querschneide und mindert dadurch deren nachteilige Wirkung. Dass Ausspitzen der Schneide geschieht an der Kante der Schleifscheibe. Man muss dabei aber sehr aufpassen, daß man nicht an die Schneidenkante kommt und diese stumpf macht.

Bei der Anschaffung eines Sortimentes von Bohrern sollte man sich auch wieder überlegen, was man wirklich braucht. Es gibt solche Sortimente in Blech- und Plastikschachteln verpackt, in denen die Bohrer auch - vor allem in den Blechschachteln - zeitlebens gut untergebracht sind. Sinnvoll für den Hausgebrauch sind Sortimente bis ca. 10 mm Durchmesser, da dies meist die Obergrenze für die bei Handbohrmaschinen üblichen Bohrfutter und deren Belastungsgrenze in Stahl ist. Es gibt größere Bohrer, die hinten auf einen kleineren Durchmesser angedreht sind, damit sie in ein kleineres Futter passen. Dabei ist aber zu beachten, daß mit dem Bohrerdurchmesser nach dem Hebelgesetz auch das Drehmoment und damit die Belastung für die ganze Bohreinrichtung steigt. Wenn man größere Durchmesser als 10 mm verwendet, sollte man daher auf jeden Fall erst mit einem kleinen Durchmesser durch- und dann stufenweise aufbohren.

Bohrersortiments gibt es in 0,5 und 0,1 mm gestuft. Für die Werkstattpraxis des Selbermachers hat sich die 0,5er Stufung bewährt, da vor allem „Glatte“ Maße - ganze Millimeter verwendet werden. „Krumme“ Maße benötigt man für die Kern- und Durchgangslöcher beim Gewindeschneiden. Diese Bohrer kann man jedoch einzeln kaufen und mit den zugehörigen Gewindebohrern zusammen aufbewahren. Bei den Gewindedurchmessern bis etwa M10 ist das Durchgangsloch normalerweise 0,3 mm größer vorzusehen als der Gewinde-Nenndurchmesser: z.B. 6,3 mm für M 6. Meist schadet es jedoch nichts, wenn man ihn 0,5 mm größer wählt und dann die sowieso vorhandenen Bohrer verwenden kann.

Krumme Bohrerdurchmesser benötigt man auch für sehr genaue Bohrungen, die ausgerieben werden, man bohrt hier ein oder zwei Zehntelmillimeter kleiner als das Nennmaß.

Senken

Senker sind Werkzeuge zum nachträglichen Bearbeiten von Bohrungen. Man läßt sie sehr langsam (je nach Größe ca. 200..300 min^-1) laufen. Der gebräuchlichste Senker ist der Kegelsenker oder Krauskopf. Es gibt ihn mit 90° Spitzenwinkel zum Entgraten bzw. Anfasen und mit 60° zum Ansenken von Gewindelöchern und für Kegelsenkschrauben. Den 90° Senker braucht man nicht unbedingt, da man auch mit 60° einigermaßen Entgraten kann. Notfalls kann man dazu und zum Ansenken der Gewindelöcher auch einen entsprechend größeren Bohrer nehmen, nur für Kegelsenkschrauben muss der Winkel unbedingt stimmen.

Zum Versenken von Schrauben mit einem zylindrischen Kopf benutzt man sogenannte Zapfensenker. Mit Ihnen kann man den Anfang einer Bohrung so aufbohren, daß der darin liegende Schraubenkopf eine satte Auflagefläche erhält. Diese Werkzeuge sind aber teuer, schwer nachzuschärfen und müssen für jede vorkommende Durchmesserpaarung gesondert vorhanden sein, sodass sich die Anschaffung nur für den Profi lohnt. Benötigt man sie als Heimwerker tatsächlich einmal, wird es sinnvoller sein, die Senkungen in einer mechanischen Werkstätte durchführen zu lassen.

Reiben

Wenn eine Bohrung mit dem Bohrer nicht rund und/oder maßhaltig genug herzustellen ist, wird zunächst etwas kleiner gebohrt und dann mit der Reibahle aufgerieben. Früher tat man dies oft mit der Handreibahle im Schraubstock, heute sind Maschinenreibahlen für die Bohrmaschine gebräuchlich.

Gebräuchlich sind Reibahlen der Toleranzlage H, was besagt, daß das tatsächlich erzeugte Maß der Bohrung etwas größer, auf keinen Fall jedoch kleiner als das Nennmaß ist. Zur Toleranzangabe gehört noch eine Zahl (die sogenannte Qualität), die festlegt, wieviel das tatsächliche Maß vom Nennmaß abweichen kann. Eine Bohrung 5H7 z.B. muss einen Durchmesser von 5,000 bis 5,012 mm aufweisen. Diese Maße entnimmt man entsprechend Toleranzlage (hier „H“), Qualität (hier „7“) und Nenndurchmesser (hier 5mm) entsprechenden Tabellen, zum Beispiel im Tabellenbuch Metall aus dem Europa Verlag. Eine genaue Erklärung des ISO-Toleranz- und Passungssystems würde hier jedoch zu weit führen. Wer hier tiefer einsteigen möchte, kann dies anhand entsprechender Fachliteratur tun. Empfehlenswert ist auf jeden Fall das auch in Berufsschulen verwendete Lehrbuch „Fachkunde Metall“ aus dem Europa Verlag.

Am ehesten benötigt der Selbermacher geriebene Bohrungen, wenn er Teile verstiften will um eine genaue Positionierung bei jedem Zusammenbau nach einer Demontage zu gewährleisten. Dazu werden die Bohrungen auf einem Teil zunächst angerissen und gekörnt. Dann werden die zu verstiftenden Teile montiert, in die gewünschte Lage zueinander justiert und fixiert. Anschließend werden die Bohrungen hergestellt, ausgerieben und mit Passstiften versehen. Um die Reibahle nicht kaputtzumachen, läßt man sie genauso langsam laufen, wie einen Senker. Geschmiert wird beim Reiben üblicherweise mit Schneidöl.

Eine Problematik beim Reiben liegt darin, daß man zum Vorbohren einen sehr genau geschliffenen Bohrer benötigt. Es wird üblicherweise ein Zehntelmillimeter kleiner vorgebohrt als der Nenndurchmesser. Da ein ungenau geschliffener Bohrer jedoch ohne weiteres ein 1/10 mm zu groß bohrt, kann es ohne weiteres passieren, daß die Reibahle durch das vorgebohrte Loch fällt und nichts mehr zum Reiben da ist. Daher sollte man, bevor man das eigentliche Werkstück bearbeitet, Versuche vornehmen.

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Donnerstag, 16. april 2009 4 16 /04 /2009 11:08

Metallbearbeitung für den Hausgebrauch III

Heute setze ich die Artikelreihe über Metallbearbeitung für den Hausgebrauch mit einem neuen Teil fort, in dem es um das Feilen geht. Auch im Zeitalter der CNC-Fräsmaschinen liegt noch die eine oder andere Feile in jedem Werkbankschieber - und das zu Recht, denn für manche Dinge ist sie einfach unerlässlich. Gerade für den Heimwerker ist sie noch wichtiger, denn zusammen mit Meißel und/oder Säge kann sie bei kleinen Bearbeitungsaufgaben durchaus Ersatz für eine Fräsmaschine sein. Ein guter Grund also, den Umgang mit der Feile zu erlernen.

(Update 02.05.09: Alle Metallbearbeitungsartikel sind ab jetzt auf der Leitseite Metallbearbeitung verlinkt)

In den bereits erschienenen Teilen dieser kleinen Reihe über den Umgang mit Metall in der Werkstatt, in Metallbearbeitung für den Hausgebrauch I, und Metallbearbeitung für den Hausgebrauch II ging es um einige grundsätzliche Dinge wie den Werkzeugkauf sowie um das Meißeln und das Sägen. Auch der Artikel über Messen, Anreißen und Körnen gehört zu diesem Themenkreis, in dem außerdem einige grundlegende Informationen über das Lesen von technischen Zeichnungen stehen. Darüber hinaus gibt es noch den Artikel über die Winkel an der Werkzeugschneide und ihre Bewegungen, der übrigens auch für Holzbearbeiter interessant sein dürfte.

(Update 02.05.09: Alle Metallbearbeitungsartikel sind ab jetzt auf der Leitseite Metallbearbeitung verlinkt)

Bei Lehrlingen schon immer unbeliebt, aber trotzdem wichtig: Das Feilen (Bildquelle: Wikimedia)

Feilen

Feilübungen sind von jeher die Plage der Metalllehrlinge gewesen. In der Werkstattpraxis des Maschinenbauers wird das gefürchtete Ebenfeilen von Flächen zwar eher selten notwendig sein, aber in der Lehrwerkstatt wird es immer noch geübt. Daherwollen wir kurz erklären, wie es gemacht wird: Eine Flachfeile ist nicht wirklich flach, sondern ganz schwach gewölbt. Wenn man sie eben über eine Fläche bewegt, nimmt sie daher in der Mitte mehr Material ab als vorne und hinten.

Ein Rechtshänder nimmt das Heft der Feile in die rechte Hand und das vordere Ende des Blattes in die linke. Den linken Fuß stellt man in Richtung der Feilbewegung, den rechten etwa rechtwinklig dazu, so daß man schräg vor dem Schraubstock steht. Linkshänder machen es genau spiegelbildlich. Dann schiebt man die Feile mit kurzen Bewegungen über die Werkstoffoberfläche.

Wenn das Werkstück breiter ist als die Feile, bewegt man sie bei jedem Strich auch ein Stückchen zur Seite, damit gleichmäßig von der ganzen Fläche abgenommen wird. Da die Feile - genau wie die Säge - nur bei der Vorwärtsbewegung zerspant, wird nur bei dieser Druck ausgeübt.

Ebene Flächen

Wer den Bogen heraus hat, die Feile eben zu führen, kann sogar eine hohle Fläche erreichen. Meist gelingt das aber nicht, - es ist außerordentlich schwierig, mit der Feile nicht zu „geigen“ - und man zieht die Kanten herunter.

Dagegen hilft dann nur Mogeln: Man nimmt die Feile quer in beide Hände und zieht sie - wie der Dachschindelschnitzer sein zweihändiges Schnitzmesser - über den mittleren Bereich der Fläche, um gezielt nur hier Material abzunehmen. Ebenfalls hilfreich ist das Überkreuzfeilen: Man feilt abwechselnd unter 45° in die eine und die andere Richtung zur Längsachse. Ganz zum Schluß feilt man jedoch in jedem Falle in der Längsachse, damit ein schöner Feilenstrich entsteht.

Abb. 1: So feilt man eine Rundung („Radiusfeilen“)

Die Ebenheit einer Fläche wird mit dem Haarlineal überprüft. Dieses hat eine Art Schneide, die mit sehr hoher Genauigkeit gerade bearbeitet wurde. Legt man es mit dieser Schneide auf eine Fläche und hält das ganze gegen das Licht, erkennt man alle Unebenheiten als Ungleichmäßigkeiten des Lichtspaltes. Wenn man dies in verschieden Richtungen tut, kann man leicht sehen, ob und in welche Richtung eine Fläche gewölbt oder sonst wie uneben ist.

Ein Haarlineal ist nicht billig, man benötigt es jedoch nicht unbedingt. Für den Hausgebrauch tut es nämlich eine Kante der Schieblehre oder des Winkels. Man hält die Schieblehre oder den Winkel dabei schräg, so daß nur die Kante auf der zu beurteilenden Fläche aufliegt.

Der Feilenhieb

Die „Zähne“ der Feile werden als Hieb bezeichnet, da sie durch das Einhauen von Kerben mit einer Art Meißel entstehen. Je nach der Feinheit sprechen wir von Schrupp- (grobe Oberfläche, große Spanabnahme) und Schlichtfeilen (feine Oberfläche, geringe Spanabnahme).

Dazwischen gibt es sogenannten Bastardfeilen, die Zwischen Schrupp- und Schlichtfeilen liegen. Es gibt auch noch Feilen, die feiner als die üblichen Schlichtfeilen sind, die sogenannten Doppel- und Vierfachschlichtfeilen.

Abb. 2: Entgraten mit der Feile

Die von der Feile erzeugten Bearbeitungsriefen bezeichnet man als Feilenstrich. Normalerweise verläuft er längs zum Werkstück. Sowohl aus optischen, als auch aus praktischen Gründen: Wenn man längs zur Werkstückoberfläche feilt, hat man eine längere Auflage und geigt weniger leicht.

Sinnvollerweise wird man das Material für ein Werkstück möglichst mit den gewünschten Abmessungen blank gezogen kaufen. Das Feilen der Flächen beschränkt sich dann auf das Überschlichten zum Erzielen einer ansprechenden Oberfläche. Eine besonders feine Oberfläche kann man erzielen, wenn man zum letzten Schlichtgang über die Feile einen Streifen Schmirgelleinen zieht.

Verunden von Ecken ("Radiusfeilen")

Eher als zum Ebnen von Flächen brauchen wir die Feile zum Verrunden von Kanten und Ecken. Hierbei wird die Feile mit Absicht wie ein Geigenbogen bewegt. Dadurch bearbeiten wir jeweils nur einen kleinen Teil der Rundung. Mit etwas Übung läßt sich so der Bereich, in dem Material abgetragen wird sehr gut steuern. Um eine Ecke zu Verrunden spannt man das Werkstück wie in Abbildung 1 gezeigt schräg in den Schraubstock.

Entgraten

Eine weitere wichtige Anwendung der Feile ist das Entgraten. Bei der spanenden Bearbeitung bilden sich mehr oder weniger starke Grate an den Werkstückkanten, die sich gut mit der Feile entfernen lassen. Starke Grate entstehen z.B. beim Sägen. Gesägte Werkstücke sollten schon wegen der Verletzungsgefahr vor jeder weiteren Bearbeitung entgratet werden.

Dazu fährt man mit der Feile im Winkel von 45° über die Kante, wobei man die Feile gleichzeitig mit der normalen Bewegung seitlich, also längs der bearbeiteten Kante, verschiebt(Abbildung 2). Nachdem der eigentliche Grat so entfernt wurde, verbleibt ein feiner Nachgrat, dem man genauso, jedoch unter einem flacheren Winkel zu Leibe rückt.

Abb. 3: Feilen gibt es in allerhand verschiedenen Querschnitten für unterschiedliche Bearbeitungsaufgaben

Beim Entgraten wird praktisch immer auch die Kante mehr oder weniger stark gebrochen. Wenn nicht aus Gründen der Funktion eine scharfe Kante gefordert ist, ist dies durchaus gewünscht, da es die Verletzungsgefahr mindert. Sehr stark gebrochene Kanten bezeichnet man als Fasen. Soll eine Fase sehr breit werden, bearbeitet man sie ab einer gewissen Breite wie eine Fläche.

Mit der Feile lassen sich auch sehr gut Konturen herstellen, bzw. anderweitig grob vorgearbeitete Umrisse endgültig in Form bringen. Daher gibt es Feilen mit unterschiedlichen Profilen, wie das in der Abbildung 3 zu sehen ist. Da gute Feilen nicht ganz billig sind, wird man sich auch nicht alle auf einmal kaufen sondern das Sortiment je nach Bedarf im Laufe der Zeit ergänzen. Für den Anfang müssten drei Stück genügen: Flachstumpf-Schruppfeile, Flachstumpf-Schlichtfeile je 250 oder 300 mm lang und eine Dreikant-Schlichtfeile 200 mm lang.

Außer den üblichen, großen Feilen gibt es auch kleinere Ausgaben aller Formen, so wie die verschiedensten Sonderformen. Ganz kleine Feilen bezeichnet man als „Schlüsselfeilen“, die es in Sortimenten für den Hausgebrauch ziemlich billig gibt, wobei aber die Qualität nicht besonders ist. Hochwertige kleine Feilen werden als Nadelfeilen bezeichnet und sind natürlich entsprechend teurer als Schlüsselfeilen.

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Mittwoch, 8. april 2009 3 08 /04 /2009 16:06

Metallbearbeitung für den Hausgebrauch II

Die Metallbearbeitung ist gewissermaßen ein Stiefkind des Heimwerkens. Dass mag daran liegen, dass man sie wohl einerseits mit teuren Werkzeugmaschinen, andererseits mit zeit- und kraftaufwändigen Handarbeiten, wie dem berüchtigten Feilen von Flächen in Verbindung bringt. Diese Artikelreihe soll daher zeigen, dass der Umgang mit Metall gar nicht so schlimm ist, sondern man durchaus auch mit einfachen Werkzeugen kleinere Metallarbeiten ausführen kann, die in Haus- und Garten sowie beim Autoschrauben anfallen und man damit so manchen Euro sparen kann.

(Update 02.05.09: Alle Metallbearbeitungsartikel sind ab jetzt auf der Leitseite Metallbearbeitung verlinkt)

Stirnfräsen eines Papiermaschinenteils auf einem Horizontalbohrwerk: Metallbearbeitung wird gerne mit teuren, professionellen Werkzeugmaschinen in Verbindung gebraucht, aber auch mit einfachen Metallwerkzeugen läst sich für den Hausgebrauch so einiges bewerkstelligen

Im vorigen Teil dieser kleinen Reihe über den Umgang mit Metall in der Werkstatt, in Metallbearbeitung für den Hausgebrauch I, ging es um einige grundsätzliche Dinge wie den Werkzeugkauf. Auch der Artikel über Messen, Anreißen und Körnen gehört zu diesem Themenkreis, in dem außerdem einige grundlegende Informationen über das Lesen von technischen Zeichnungen stehen. Darüber hinaus gibt es noch den Artikel über die Winkel an der Werkzeugschneide und ihre Bewegungen, der übrigens auch für Holzbearbeiter interessant sein dürfte.

Heute geht es nach einigen Worten zur Arbeitssicherheit um zwei relativ grobe Techniken, das Meißeln und dass Sägen. Dass es beim Heimwerken öfter einmal etwas metallenes abzusägen gibt, kann sich jeder ohne weiteres vorstellen. Aber auch der Meißel ist ein erstaunlich vielseitiges Werkzeug, wenn man weiß, wie man mit ihm umzugehen hat.

Arbeitssicherheit

Bereit beim Umgang mit dem Handwerkzeug, mehr aber noch mit Maschinen können Unfälle passieren. Eine Schutzbrille bei Schleifarbeiten sollte daher selbstverständlich sein. Darüberhinaus sollte man darauf achten, daß man Werkstücke zur Bearbeitung gut festspannt und selber immer einen sicheren Stand hat. Beim Arbeiten mit Maschinen dürfen keine losen Kleidungsstücke, Haare usw. herumbaumeln. Gegebenenfalls Ärmel aufkrempeln, lange Haare zusammenbinden und in den Kragen stecken. Auch Ringe, Hals- und vor allem Armketten können bei der Arbeit gefährlich werden und sollten nicht getragen werden.

Meißeln

Das spanabhebende Meißeln war früher - ehe es Shaping- und später Fräsmaschinen gab - neben dem Feilen ein wichtiges Arbeitsverfahren des Maschinenbauers. Um einen Streifen Material abzumeißeln, reißt man zunächst das gewünschte Maß mit einer kleinen Zugabe zum Glattfeilen an. Dann setzt man den Flachmeißel auf der Stirnseite des Werkstückes ca. 1-3 mm unterhalb der bestehenden Fläche in einem flachen Winkel an und schlägt mit dem Hammer darauf. Wenn sich ein Span zu bilden beginnt, hält man den Meißel steiler und klopft weiter. Steilerstellen des Meißels bewirkt eine Zunahme der Spandicke, Flacherstellen eine Abnahme.

Allerdings benötig man zu dieser Arbeit nicht nur eine ganz schön Portion Kraft - oder, besser gesagt, Kraftausdauer - sonder nauch einen wirklich stabilen und schweren Schraubstock an einer ebensolchen Werkbank,die ma bestesn noch verankert ist. Außerdem muss man das Werkstück auch wirklich fest einspannen. Andernfalls wird man mit dieser Arbeit nicht glücklich: Die kräfte auf das Werkstück sind immens, so dass es sich im Schraubstock verdrehen will oder man gar die ganze Werkbank verschiebt, wenn nicht alles wirklich stabil ist.

Abb. 1: Scherendes Meißeln auf der Schraubstockkante

Das spanende Meißeln in der beschriebenen Form wird heute kaum noch angewendet, abgesehen davon, dass ich es gerne in meinen Lehrgängen einsetze und vielleicht auch noch andee Ausbilder das tun. Wie das Feilen auch, gibt das spanabhebende Meißeln nämlich einen guten Begriff davon, welche Widerstände der Stahl seiner bearbetung entgegensetzt. "Eisen erzieht!" hieß es nicht zuletzt auch deswegen bei den alten Lehrlingsausbildern.

Eine andere Meißeltechnik, das scherende Meißeln zum Abschneiden von kleineren Blechstücken ist wesentlich leichter und vor allen DIngen fürden Heimwwerker recht nützlich.. Es ist ganz einfach: Man reißt das gewünschte Maß an und spannt das Blech so in den Schraubstock, daß der Riß genau an der Oberkante der Backen liegt. Jetzt wird, wie in Abbildung 1 gezeigt, auf den Schraubstockbacken entlang gemeißelt.

Beim Meißeln ist es wichtig, auf die Schneide und nicht auf den Kopf des Meißels zu sehen. Man muss daher den Umgang mit dem Hammer etwas üben, so daß man auch ohne hinzusehen den Meißelkopf und nicht seine Finger trifft. Bei jedem Einsatz des Hammers, also nicht nur beim Meißeln, kommt es darauf an, daß man den Hammer „laufen läßt“, daß heißt die Bewegung aus dem Hand- und nicht, wie man das bei Nichthandwerkern oft sieht, dem Schultergelenk kommen läßt.

Sägen

Die Metallsäge dient vor allem dazu, Werkstücke auf Länge zu bringen. Die gebräuchliche Form der Metallsäge ist die in der Abbildung 9 gezeigte Bügelsäge. Sie verfügt zum Einspannen des Sägeblattes über zwei sogenannte Kloben. Der eine sitzt auf der Seite mit dem Heft (dem Griff), er ist fest und wird als Heftkloben bezeichnet. Der andere verfügt über einen Gewindebolzen, der von einer Flügelmutter gehalten wird und heißt Spannkloben. Durch Anziehen der Flügelmutter kann das Sägeblatt gespannt werden. Die Zähne der Bügelsäge sind übrigens asymmetrisch, beim Einspannen des Blattes ist darauf zu achten, daß sie nach vorne weisen.

Abb. 2: Sägen mit der Bügelsäge am Schraubstock

Sägeblätter gibt es mit unterschiedlichen Teilungen. Je härter der Werkstoff und je kürzer die Schnittfuge, desto kleiner kann die sogenannte Zahnteilung, der Abstand der Zähne zueinander sein. Das liegt daran, daß die Zwischenräume der Zähne die Späne bis zum Austritt des jeweiligen Zahnes aus dem Werkstück aufnehmen müssen. Bei einem langen Schnitt fallen naturgemäß mehr Späne pro Hub an, genauso wie bei weichen Materialien. Die Angabe der Teilung erfolgt in Zähnen pro Zoll:

Teilung Zähne/Zoll	Anwendungsbereich
16 (grob)	Stahl unter 600 N/mm2 Mindestzugfestigkeit, Kupfer, Aluminium, Kunststoffe, Rund- und Vierkantstäbe aus Baustahl über 40 mm Dicke
22 (mittel)	Stahl über 600 N/mm2 Mindestzugfestigkeit, Gußeisen, Rund- und Vierkantstäbe aus Baustahl unter 40 mm Dicke, allgemeiner Werkstattgebrauch
32 (fein)	Hartguss, dünne Bleche und Profile, dünnwandige Rohre

Für unsere Bedürfnisse ist also daß mittelfeine Sägeblatt mit 22 Zähnen pro Zoll am besten geeignet. Wichtig für das einwandfreie Sägen ist ferner, daß das Sägeblatt sich freischneidet, der Schnitt also breiter wird als das Sägeblatt dick ist. Dazu muss es wie in Abbildung 3 dargestellt über geschränkte Zähne verfügen oder in deren Bereich gewellt sein. Wie ganz links zu erkennen ist, würde sich ein Sägeblatt, das nur so breit schneidet wie seine Dicke beträgt durch die Erwärmung beim Sägen festklemmen.

Der Sägeschnitt wird zunächst angerissen. Einen genauen Sägeschnitt erhält man, wenn man das abzusägende Stück in den Schraubstock einspannt. Dann läßt sich die Säge auch, wie sich das gehört, mit beiden Händen führen. Dazu fassen Rechtshänder das Heft - manche Metall-Bügelsägen besitzen auch einen griffgünstig geformten Handgriff ähnlich dem eines Fuchsschwanzes - mit der rechten Hand und legt die linke vorne auf den Bügel. Dazu stellt man sich, genauso wie beim Feilen weiter unten beschrieben vor den Schraubstock. Damit die Säge sauber anschneiden kann, feilt man zunächst mit der Dreikantfeile oder einer Kante einer anderen Feile eine kleine Kerbe am Beginn des Schnittes ein, in die man das Sägeblatt einsetzt. Die Zähne der Metallsäge sind so geformt, daß sie nur bei der Vorwärtsbewegung in den Werkstoff eindringen. Daher übt man nur beim Vorwärtshub auch Druck auf die Säge aus und zieht sie ohne Kraft zurück.

Abb. 3: Warum Sägeblätter klemmen und wie man das Klemmen vermeidet

Nicht zu dicke, metallene Werkstücke kann man auch mit der elektrischen Stichsäge sägen. Dafür geeignete Sägeblätter sind im Handel erhältlich. Sinnvollerweise nimmt man zum Kauf ein Muster mit, da es verschiedene Aufnahmen für Sägeblätter gibt. Das Sägen von Metall geht genauso vor sich wie das von Holz, nur daß man mit einem geringeren Vorschub arbeitet.

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Mittwoch, 1. april 2009 3 01 /04 /2009 09:41

Metallbearbeitung für den Hausgebrauch I

Für den Haushalt, besonders fürs eigene Haus und natürlich spziell für Selbstversorger ist es nützlich, wenn man auch ein wenig mit Metall umgehen kann. Eine kleine Metallwerkstatt ist nicht allzu teuer einzurichten und leistet immer wieder gute Dienste - nicht zuletzt, wenn man etwas am Auto macht. Aber auch in Haus und Garten braucht man immer wider einmal ein kleineres Metallteil, wie einen Winkel, einen Haken oder eine Lasche. Daher will ich in nächster Zeit in loser Folge eine Reihe von Artikeln veröffentlich, die sich mit den Grundlagen der Metallbearbeitung befassen und die wichtigsten Arbeiten erklären, die auch mit preisgünstigen Mitteln daheim ausgeführt werden können.

(Update 02.05.09: Alle Metallbearbeitungsartikel sind ab jetzt auf der Leitseite Metallbearbeitung verlinkt)

Eine einfache Metallarbeit: ein Kerzenleuchter aus Blech, wie ihn die Teilnehmer meiner Metall-Lehrgänge als erste Arbeit anfertigen, mit einem Teil der erforderlichen Werkzeuge

Metallbearbeitungsverfahren

Um aus Metall alle die Gegenstände zu machen, die wir in unserer Welt finden und die uns das Leben erleichtern und verschönen, muss es, nach dem es einmal gewonnen wurde, noch bearbeitet und dadurch in die gewünschte Form gebracht werden. Es gibt eine ganze Reihe von Verfahren, Metalle zu bearbeiten und zu verbinden. Grundsätzlich kann man sich einen Überblick über die verschiedenen Verfahren zur Bearbeitung von Metall machen, wenn man sie zunächst einmal grob systematisiert

Spanlose Verfahren

* Urformen: Gießen
* Umformen: Schmieden, Biegen, Fließpressen usw.
* Trennen: z,B. Stanzen, Schneiden

Spanabhebende Verfahren

* Mit geometrisch bestimmter Schneide: Sägen, Fräsen, Drehen, Bohren usw.
* Mit geometrisch unbestimmter Schneide: Schleifen, Hohnen

Fügeverfahren

* Lösbare Verbindungen: Verschrauben, verstiften etc.
* Nicht lösbare Verbindungen: Nieten, Schweißen, Löten

Ein Flaschenschraustock, wie ihn Schmiede verwenen: ein unverwüstliches Gerät, das selbst schwere Biegearbeiten klaglos wegsteckt, dafür aber zum Einspannen kleinerer, feiner Werkstücke nicht so gut geeignet ist.

Sehr verbreitet und vielleicht von vielen Menschen als die typischen Bearbeitungsverfahren der Metalltechnik angesehen sind die spanabhebenden Verformungsmethoden. Aber auch die spanlosen Bearbeitungsverfahren spielen ein wichtige Rolle. Man kann die Bearbeitungsverfahren auch unter dem Gesichtspunkt sehen, ob sie von Hand oder mit Hilfe von Maschinen ausgeführt werden. Da bei den manuellen Metallbearbeitungsverfahren das zu bearbeitende Werkstück in aller Regel in einen Schraubstock eingespannt wird, spricht man auch von den so genannten Schraubstockarbeiten.

Schraubstockarbeiten

Eine kleine Metallwerkstatt für Schraubstockarbeiten leistet auch im Haushalt gute Dienste und ist auch für jemanden interessant, der nicht beruflich mit Metall zu tun hat. Man führt darin außer dem Bohren und groben Schleifarbeiten mit dem Winkelschleifer vor allem Schraubstockarbeiten aus. Damit kommt man allerdings in vielen Fällen schon recht weit. Da die Metallbearbeitung auch im Heimwerkerbereich von Nutzen ist, soll hier auch kurz auf den Werkzeugkauf eingegangen werden.

Ein stabiler, großer Parallelschraubstock für Mechaniker, Maschinenbauer und dergleichen. Neu ist so etwas recht teuer, man sollte also gucken, dass man ihn irgendwo gebraucht bekommt, wenn man unbedingt gleich so groß einsteigen will.

Das Bohren gehört zwar eigentlich zu den Maschinenarbeiten, soll jedoch hier bei den Schraubstockarbeiten besprochen werden, da es in der Praxis auch mit diesen zusammen gelehrt wird. Der Winkelschleifer ist zwar eigentlich auch eine Maschine, wird aber wie ein Handwerkzeug geführt und oft auch am Schraubstock eingesetzt.

Gute Metallbearbeitungswerkzeuge sind nicht ganz billig, aber auch nicht exorbitant teuer. Vor allem kann man sich die einzelnen Werkzeuge nach und nach, wie der Bedarf anfällt, zusammenkaufen und erhält mit der Zeit eine wohlbestückte Werkstatt. Mit den bei den meisten Selbermachern vorhandenen Grundwerkzeugen läßt sich aber auch schon eine Menge anfangen:

* Bohrmaschine mit Bohrständer, kleinem Maschinenschraubstock und Spiralbohrern für Metall
* Winkelschleifer
* Schleifbock
* Stichsäge
* Metallsäge
* Meißel
* Hammer
* Feilen
* Schraubstock

Eine Handbohrmaschine hat wohl jeder Heimwerker: Für einfache Bohrarbeiten in Metall ist sie notfalls auch geeignet, vor allem, wenn man sie in einen passenden Bohrständer spannt. Frei geführt leistet sie bei Montagerbeiten gute Dienste.

Wenn man sich dazu noch die wichtigsten Gewindeschneideisen und -bohrer - meist reichen M 6, M 8 und M 10 aus - anschafft, ist schon fast vollständig ausgerüstet. Es fehlen jetzt lediglich noch Mess- und Anreißwerkzeuge:

* Schieblehre (der normgerechte Ausdruck heißt „Messschieber“, sagt aber kein Mensch)
* Metallmaßstäbchen
* Anschlagwinkel
* Reißnadel
* Körner

Qualität

Die Werkzeuge, soweit nicht sowieso vorhanden, kauft man sinnvollerweise nicht vom Grabbeltisch im Baumarkt sondern in einem soliden Eisenwarenladen oder einem Fachgeschäft für Industriebedarf. Das ist in Wirklichkeit auch nicht teurer, wobei gerade dort, wo die Profis kaufen, auch bei Einkäufen unter € 100.- oft gute Rabatte herausgehandelt werden können.

Eine Tischbohrmaschine ist für Metallarbeiten eine feine Sache. Hier ein relativ preisgünstiges Exemplar aus dem Baumarkt, welches bei mir aber nichtsdestotrotz schon seit Jahren gut Dienste leistet. Ein solche Maschine ist übrigens auch recht hilfreich, wenn man Löcher in Holz chön rechtwinklig bohren möchte.

Besonders wichtig ist die Qualität bei Gewindeschneidwerkzeugen. Statt des Komplettsatzes von M 0,5 bis M 20 zum Schleuderpreis kauft man sich zunächst lediglich Gewindebohrersätze und Schneideisen der drei oben angegebenen Größen mit den passenden Schneideisenhaltern und einem Windeisen in wirklich guter Ausführung, was - wenn überhaupt - auch nicht viel mehr kostet.

Auch beim Schraubstock sollte möglichst nicht gespart werden. Ein guter, stäbiger Parallelschraubstock ist leider nicht billig, hält dafür aber ein Leben lang (und länger). Kauft man ihn neu, muss man einige Hundertmarkscheine dafür auf den Tisch legen. Glück hat derjenige, der ein solches Stück erbt oder geschenkt bekommt.

Billigere Schraubstöcke aus dem Baumarkt sind manchmal auch nicht schlecht, was man aber auf den ersten Blick nicht erkennen kann. Im Zweifelsfalle riskiert man ein paar Fünfeuroscheine, hebt sich die Rechnung auf und unterzieht den Schraubstock einem Härtetest, indem man z.B. ein ordentliches Flacheisen - natürlich der Größe des Schraubstockes angemessen - darin einspannt und mit dem Hammer biegt. Nach dem Bürgerliche Gesetzbuch muss nämlich ein halbes Jahr Gewährleistung auf alles gegeben werden, was verkauft wird, auch wenn Baumärkte das vielleicht nicht gerne wahrhaben wollen. Überlebt der Schraubstock, ist es gut, wenn nicht marschiert man mit den Bruchstücken zum Verkäufer und verlangt sein Geld zurück.

Eine Dampflok von einer Museumsbahn: Um solche Maschinen in Gang zu halten, muss man sich mit Metallbearbeitung auskennen, denn die Erstzteile gibt es nicht von der Stange. Von den Schraubern eines Museumsbahnvereins kann man daher sicherlich den einen oder anderen wertvollen Tipp zum Umgang mit Metall erhalten, vor allem auch, wenn improvisiert werden muss.

Ein anständiger Schraubstock sollte auf jeden Fall aus Stahl- oder zu aller mindest aus Temperguss sein und nicht aus Grauguss („Gusseisen“). Das Material muss nämlich enorme Biegekräfte und Schläge wegstecken können, wozu Grauguss aufgrund mangelnder Zähigkeit nicht in der Lage ist. Die Backen müssen auswechselbar, aus gehärtetem Stahl sein und eine Riffelung (Fischhaut) aufweisen. 100 mm Backenbreite sollten es schon sein, wenn man etwas richtiges einspannen will. Feinere Werkstücke schützt beim Einspannen man mit Schutzbacken aus Blech, ganz empfindliche mit solchen aus stärkerem Karton. Wichtig ist auch, daß die Spindel verdeckt ist, damit nicht Späne das Gewinde verschmutzen und kaputt machen.

Gut für unsere Zwecke ist auch ein Parallelschraubstock, wie ihn Installateure verwenden. Diese Art ist etwas einfacher ausgeführt als die üblichen Mechaniker-Schraubstöcke, hat jedoch unterhalb der Parallelbacken noch ein Prisma zum Einspannen von Rohren. Eine weitere Ausführung ist der Schmiedeschraubstock, der sich dadurch vom Parallelschraubstock unterscheidet, daß bei ihm der bewegliche Backen nicht linear auf einer Führung läuft, sondern schwenkt. Diese Art Schraubstock ist robust und hat ihre Stärken bei schweren Biegearbeiten. Dass liegt daran, daß beim Schmiedeschraubstock keine geradlinigen Führungen vorhanden sind, die unter wuchtigen Hammerschlägen leiden können. Dadurch, daß der bewegliche Backen sich nicht geradlinig, sondern bogenförmig auf den festen zu bewegt, lassen sich kleine und niedrige Werkstücke aber schlechter einspannen.

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Freitag, 27. märz 2009 5 27 /03 /2009 16:53

Metallbearbeitung: Messen, Anreißen und Körnen

Neben dem Lesen von Zeichnungen sind Messen, Anreißen und Körnen grundlegende Fertigkeiten der Metallbearbeitung. Wer sich also mit Metall befassen will, sollte sich zunächst damit auseinandersetzen. Es ist aber gar nicht so schwierig; wie es funktioniert, zeigt mein heutiger Blogartikel.

(Update 02.05.09: Alle Metallbearbeitungsartikel sind ab jetzt auf der Leitseite Metallbearbeitung verlinkt)

Bevor man anfängt Material zu bearbeiten, muss die zu erzeugende Form auf dem Werkstück angezeichnet werden, was der Fachmann als Anreißen bezeichnet. Dazu muss zunächst gemessen werden. Die einfachen Mess- und Anreißwerkzeuge sehen wir in Abbildung 1. Große Maße werden mit dem Zollstock oder dem Bandmaß gemessen, für die kleineren gibt es Stahlmaßstäbchen, wie in der Abbildung dargestellt. Linien kann man mit der Reißnadel anzeichnen und Mittelpunkte von Bohrungen mit dem Körner.

Abb. 1: Messzeuge und Anreißwerkzeuge: Messschieber (Schieblehre), Stahlmaßstab, Anschlagwinkel, Reißnadel und Körner

Wenn man genauer als auf 1 mm ablesen möchte, benützt man die Schieblehre. Man soll ja heute Messschieber dazu sagen und Beruffschullehrer sowie jüngere Metaller nennen sie auch so. Wenn mich jemand dahingenden verbessert, stelle ich mich stur und benutze das ganz alte Wort "Kaliber".

Der Grund für den neuen Ausdruck "Messschieber" ist eineher haarspalterischer: Man misst mit der Schieblehre und lehrt nicht. beim Messen erhält man nämlich eine Maßzahl, Eine Lehre hingegen hat ein festes Maß, mit dem man das entsprechende Maß am Werkstück überprüft und dabei lediglich die Information "stimmt" oder "stimmt nicht" erhält.

Man könnte ja auch "Schiebmesse" sagen, aber das gefällt den Berufsschullehrern bestimmt auch nicht. Inkonsequent sind sie übrigens in dieser Hinsicht auch, denn sie stören sich andererseits nicht daran, dass man Lehren unter den Oberbegriff "Messzeuge" fallen lässt, obwohl man mit ihnen ja garnicht misst. Da heben die Griffelspitzer, die sich den "Messschieber" ausgedacht haben, sicher nicht aufgepasst.

Abb. 2: So wird der Nonius am Messschieber abgelesen

Jetzt aber zurück zum eigentlichen Thema: Die Schieblehre hat zwei Backen, zwischen die man das zu messende Werkstück klemmt. Damit man auch die Zehntel zwischen den Millimetern ablesen kann, verfügt sie über einen sogenannten Nonius. Manchmal hört man, daß diese Einrichtung von einem gewissen Portugiesen namens Nonius erfunden worden sein soll (eigentlich einleuchtend, da der Nonius auch am Sextanten vorkommt und die Portugiesen ein bedeutendes Seefahrervolk waren). Womöglich kommt die Bezeichnung aber vom lateinischen Wort für Neun und der Herr Nonius gehört zur gleichen Gilde wie Enrico Binomi, der sagenhafte Erfinder der gefürchteten binomischen Formeln, mit dem uns unser Mathe-Professor beim Studium immer verkohlte.

Der Nonius ist in 10 Teile eingeteilt, die zusammen genauso lang sind wie 9 Einheiten des eigentlichen Maßstabes. Wenn nun der Nullstrich des Nonius - wie links in der Abbildung 2 unten dargestellt - mit einem Strich der Teilung übereinstimmt, also ein ganzzahliges Maß gemessen wird (in der Abbildung 10 mm), decken sich der Null- und der letzte Strich des Nonius mit Teilstrichen des Maßstabes. Dabei ist der 1. Teilstrich des Nonius 0,1 mm vom nächsten Teilstrich des Maßstabes entfernt, der zweite 0,2 mm, der dritte 0,3 mm und so weiter.

Wenn man nun den Nonius 0,1 mm über das ganzzahlige Maß hinausschiebt, deckt sich der 1. Teilstrich mit dem nächsten Strich des Maßstabes, schiebt man 0,2 mm weiter, deckt sich der 2. Teilstrich mit dem ihm zunächst liegenden Teilstrich des und so fort. In der rechten Darstellung der Abbildung 2 deckt sich z.B. der dritte Teilstrich des Nonius mit einem Strich des Maßstabes, während sich der Nullstrich zwischen 10 und 11 mm befindet. Die Ablesung lautet also: 10 mm + 0,3 mm vom Nonius = 10,3 mm.

Abb. 3: So wird eine technische Zeichnung bemaßt: Die Maße gehen für jede Dimension immer von nur einer Bezugskante aus, man sagt in der Werkstatt auch „man lebt von der jeweiligen Kante aus.“

Beim Anreißen zeichnet man die für die Bearbeitung maßgeblichen Linien mit der Reißnadel an, wobei man den Maßstab oder den Anschlagwinkel als Lineal benützt. Dabei beziehen sich die Maße immer auf zwei rechtwinklig zueinander liegende Bezugskanten, so wie das in der Abbildung 3 zu sehen ist: Alle Maße für die Bohrungsmittelpunkte sind auf die linke und die obere Kante bezogen, der Metallhandwerker sagt, er „lebt“ von diesen beiden Kanten aus. Daher müssen vor dem Anreißen eines solchen Lochbildes die Bezugskanten rechtwinklig zueinander bearbeitet werden. Eine Reißnadel ist nichts als ein Stück gehärtetes Rundmaterial mit einer angeschliffenen, schlanken Spitze. Man kann sie fertig kaufen - manche haben eine Spitze aus Hartmetall - oder aus einem gehärteten Stück dünnen Rundmateriales aus Werkzeugstahl oder z.B. aus einem kaputter Schraubenzieher selbst herstellen.

Einfachstes Beispiel ist das Anzeichnen eines Maßes zum Absägen eines Flachstahles. Zunächst wird mit Hilfe des Stahlmaßstabes das Maß an einer Kante mit der Reißnadel markiert, wie das in Abbildung 4 zu sehen ist. Dann legt man den Anschlagwinkel wie in Abbildung 5 gezeigt an und zieht den Riß über die ganze Breite des Werkstückes durch. Bei der lehrbuchmäßigen Arbeit wird der Riß dann bei der Bearbeitung haargenau halbiert, da die Mitte Riß das Maß darstellt. Mit groben Werkzeugen wie Meißel oder Säge läßt sich dies jedoch kaum erreichen. Daher muss für genaue Arbeiten zunächst etwas neben dem Riß gearbeitet und daß endgültige Maß z.B. mit der Feile hergestellt werden.

Abb. 4: Anreißen eines Maßes mit Stahlmaßstäbchen und Reißnadel

Um eine Bohrung anzuzeichnen geht man zunächst im Prinzip genauso vor, nur daß für jeden der beiden Abstände zu den Bezugskanten ein Riß anzubringen ist. Am Kreuzungspunkt der Risse, dem Mittelpunkt der Bohrung, setzt man einen Körnerschlag. Dazu hält man den Körner zunächst schräg, setzt die Spitze auf den Kreuzungspunkt und richtet dann den Körner auf. Mit einem ganz leichten Hammerschlag zeichnet man den Punkt an und kontrolliert seinen Sitz. Wenn er nicht genau sitzt, kann man ihn durch schräges Körnen so noch etwas korrigieren. Wenn der Punkt stimmt, wird der Körner ein zweites Mal hineingesetzt und mit einem kräftigen Hammerschlag die endgültige Körnung hergestellt, welche die erste Führung der Bohrerspitze beim Anbohren darstellt.

Abb. 5: Rechtwinkliges Anreißen mit dem Anschlagwinkel

Körner und Reißnadel schärft man selbst am Schleifbock nach, indem man sie im gewünschten Winkel gegen die Scheibe drückt und dabei langsam dreht. Der Winkel der Körnerspitze sollte ca. 60° betragen, die Reißnadel spitzt man etwas schlanker als einen Bleistift. Dabei taucht man das zu schleifende Werkzeug immer wieder zum Abkühlen ins Wasser. Keinesfalls darf ein stählernes Werkzeug beim Schleifen braun oder gar blau anlaufen, da dann die Härte verloren geht.

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Samstag, 31. januar 2009 6 31 /01 /2009 12:01

Indirekte Beleuchtung mit Leuchtstoffröhre

Bei hohen Schränken wie beispielsweise Küchenoberschränken bietet es sich an, auf ihnen ein indirekte Beleuchtung anzubringen. Die dafür verwendeten Leuchten sind so gebaut, dass sie die Decke anstrahlen und dadurch für ein weiches Licht sorgen. Solche Leuchten lassen sich recht einfach selbst bauen.

Indirekte Beleuchtung erzeugt weiches Licht

Bei der Neugestaltung unserer Küchendecke mit Holz musste die alte Leuchtstofflampen-Leuchte dran glauben und wird durch eine Hängelampe ersetzt. Meine Frau kam auf die Idee, daraus und aus übrig gebliebenen Brettern von der Deckenverkleidung eine indirekte Beleuchtung zu bauen.

Das "Gehäuse"

Dies ist in der Tat recht einfach; alles was man braucht, sind zwei dünne Bretter (z.B. übrig gebliebene Nut- und Federbretter von der Deckenverkleidung), eine Dachlatte, eine (alte) Röhrenleuchte und etwas Elektro-Installationsmaterial. Wie in der Abbildung oben zu sehen, fügt man die zwei Bretter mit Hilfe der Dachlatte so zusammen, dass die Dachlatte quasi als Eckenverstärkung fungiert.Das macht sich am besten mit Hilfe von Spanplattenschrauben („Spax“). Notfalls kann man aber auch nageln.

Man sollte die Durchgangslöcher in den Brettern vorbohren, denn so nahe am Rand neigt das Holz zum Reißen. Vorher hat man natürlich alle drei Teile passend zu der Röhrenleuchte, welche man verwenden will, abgelängt. Je nachdem, wie viel man von unten von der Blende sieht, muss man eventuell auf die Vorderseite des Gehäuses etwas mehr Sorgfalt verwenden. Gegebenenfalls nimmt man anstatt der Spanplattenschrauben hübsche Holzschrauben, etwa aus Messing, und achtet darauf, dass man sie gleichmäßig verteilt.

So wird das Gehäuse der Leuchte aus zwei Brettern und einer Dachlatte zusammengesetzt

Wie ebenfalls in der Abbildung zu sehen ist, setzt man die Dachlatte hochkant auf das Grundbrett und schraubt die Blende an die breite Seite der Dachlatte. Das hat zwei Gründe: zum einen kann man so mit der Höhe der Blende etwas variieren, damit die Leuchtstoffröhre komplett dahinter verschwindet. Zum anderen hat man so mehr Platz für die Montage der Röhrenleuchte auf dem Grundbrett.

Befestigt wird die Leuchte mit zwei Holzschrauben, die man durch die in der Regel im Gehäuseboden vorhandenen Montagelöcher schraubt. Damit ist der mechanische Teil der Montage bereits erledigt.

Elektrische Installation

Nun kommt die elektrische Installation. Ich habe an meiner Leuchte ein Kabel mit Stecker und Kabelschalter angebracht. Da die verwendete Röhrenleuchte ein Metallgehäuse hat, habe ich zusätzlich einen Schutzleiter installiert. Wer sich mit dem Elektrokram nicht wirklich sicher ist, lässt sich von einem Elektriker helfen, denn mit den 230 V Netzspannung ist nicht zu spaßen!

So wird der Kabelsschalter ins Kabel eingebaut: Vorbereitetes Kabel (I), Adern im Schalter angeschlossen (II) und fertig montiert (III)

In der dreiteiligen Abbildung oben ist zu sehen, wie der Kabelschalter in das Kabel eingebaut wird: Zunächst wird das Kabel an der Stelle, wo der Schalter sitzen soll in der entsprechenden Länge (etwas mehr als die Baulänge des Schalters) von der Hülle befreit. Aus Phase und Nullleiter (Braun und Blau) wird jeweils ein entsprechendes Stück herausgeschnitten. Die beiden Adernenden werden jeweils abisoliert und an den Kontaktklemmen des Schalters aufgelegt, der gelb-grüne Schutzleiter läuft durch.

Wenn man einen Schalter mit Klemmen für alle drei Adern bekommt, ist es natürlich einfacher: Dann muss man lediglich das Kabel durchschneiden, die Außenhülle an beiden Enden so weit wie notwendig entfernen, die Adern abisolieren und an die entsprechenden Klemmen des Schalters anschließen.

Anschluss der Röhrenleuchte mit zusätzlich am Gehäuse angebrachtem Schutzleiter - Sorry, die Bildschärfe ist kein Ruhmesblatt ;-)

Wichtig ist dabei zweierlei: Der Schutzleiter darf nicht mit Phase oder Nullleiter verwechselt werden und die Zugentlastung muss die Kabelhülle sicher fassen. Bessere Kabelschalter haben an beiden Seiten spezielle Schraubklemmen, welche die Außenhülle des Kabels erfassen und so die Adernverschraubung von auf das Kabel wirkenden Zugkräften entlasten.

Heutzutage stellt man solchen Schund her, wie er in der Abbildung zu sehen ist: Hier gibt es keine speziellen Klemmen zur Zugentlastung, sondern das Gehäuse des Schalters klemmt beim Zusammenbau an beiden Enden die Kabelhülle ein. Hier muss man gut darauf achten, dass dies auch wirklich passiert. Die Zugentlastung spielt ein wichtige Rolle: Sie sorgt dafür, dass Kräfte, welche auf das Kabel wirken, von den Klemmstellen der Adern ferngehalten werden und diese nicht lockern können.

Egal ob es sich um Verschraubungen wie in Lüsterklemmen oder sonstige Klemmungen handelt, sind diese nur dafür gedacht, den elektrischen Kontakt herzustellen, nicht aber dafür, Kräfte aufzunehmen. Stellt man Kontaktklemmen daher nicht von Zugkräften frei, lösen sich die angeschlossenen Adern. Das ist nicht nur ärgerlich, weil es zu Betriebsstörungen führt, sondern auch gefährlich: Lockere Verbindungen haben einen hohen Übergangswiderstand und können daher zu unzulässiger Erwärmung bis hin zum Brand führen.

Verlauf des Kabels innerhalb der Leuchte mit Vorratsbögen

Im abgebildeten und beschriebenen Beispiel besteht der Anschluss der Leuchte aus zwei Kabeln: Ein Installationskabel 3x0,75 mm² führt von den Anschlussdrähten der Röhrenleuchte bis zu einer Lüsterklemmen am Ende des Gehäuses. Hier ist das Netzkabel mit dem Stecker angeschlossen. Damit auch hier wieder die Kontakte von Zugkräften freigestellt sind, ist das Netzkabel vor der Lüsterklemme mit drei Nagelschellen befestigt.

An der Röhrenleuchte war ursprünglich kein Schutzkontakt vorgesehen, da die Zuleitung in Wand und Decke nur zweiadrig ausgeführt ist. Daher habe ich den gelb-grünen Leiter des Installationskabels an einer geeigneten Gehäuseschraube angeschlossen. Phase und Nulleiter wurden mit Hilfe einer zweiteiligen Lüsterklemme mit den Anschlussdrähten der Röhrenleuchte verbunden.

Das Installationskabel wurde durch eine in der Blende angebrachte Bohrung nach außen geführt und auf der Dachlatte mit Nagelschellen befestigt. Die Länge des Kabels habe ich so bemessen, das ich zwei Vorratsbögen anlegen konnte. Sie dienen als Reserve, damit das Kabel nicht zu kurz wird, wenn man es bei einer Reparatur einmal kürzen muss.

Anschluss des Netzkabels mit Lüsterklemme und drei Nagelschellen als Zugentlastung

Man könnte natürlich auch ein durchgehendes Kabel von der Röhrenleuchte bis zum Netzstecker verwenden, muss dann aber darauf achten, dass man ein einigermaßen flexibles Kabel wählt, denn die für feste Installationen verwendeten Kabel sind oft sehr steif.

Ich habe als Anschlusskabel ein so genanntes Kaltgerätekabel genommen, wie man es bei Computern und Monitoren verwendet und den geräteseitigen Stecker abgeschnitten. Da dieses Kabel allein zu kurz war, habe ich die Installation so wie oben beschrieben ausgeführt.

Der Vorteil bei dieser Lösung: Man kann das Anschlusskabel ohne großen Aufwand auswechseln oder die Leuchte auch mit einem fest installierten Kabel anschließen. Das empfiehlt sich vor allem dann, wenn man mehrere solche Leuchten einsetzt, die gemeinsam ein- und ausgeschaltet werden sollen.

Wenn man kein passende Röhrenleuchte hat, kauft man eben eine. Eine andere Möglichkeit wäre, die zwei Fassungen, das Vorschaltgerät und die Aufnahme für den Starter direkt auf das Grundbrett zu montieren, was dann aber von der elektrischen Installation her wesentlich anspruchsvoller wäre.

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von Fokko - veröffentlicht in: Selbermachen
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