Autor Thema: Schneiden, Sägen, Bohren etc. Eine Mikro-Fräsmaschine von Lorch, die es nie gab ...  (Gelesen 12663 mal)

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wefalck

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Schneiden, Sägen, Bohren etc. Re: Eine Mikro-Fräsmaschine von Lorch, die es nie gab ...
« Antwort #15 am: 10. Juli 2016, 18:45:08 »
Nach reisebedingten Unterbrechungen geht es nun mit etwas weiter, an das ich mich bisher noch nicht gewagt hatte:

Exkurs: Herstellung eines konkaven Rändelrädchens

Es ist heute nahezu unmöglich konkave Rändelrädchen zu bekommen, die man zur Herstellung der konvexen Rändrierung benötigt, wie man sie an vielen alten feinen Werkzeugmaschinen sieht. Wenn ja, dann auch nur zu einem Preis, der sich für die Hobby-Werkstatt verbietet. Daher habe ich mich entschlossen selbst ein solches Rändelrädchen herzustellen. Es gibt im Internet dafür einige Beispiele. Die Rädchen haben normalerweise einen gewissen Durchmesser, um zu verhindern, daß die Bohrung bei der Belastung durch das Rändrieren zusammengedrückt wird. Ich habe mich aber entschlossen, dem Rädchen einen Durchmesser von nur 10 mm bei einer Bohrung von 6 mm zu geben, um seine Masse gering zu halten, da die Heizleistung meines Brenners für das nachfolgende Härten begrenzt ist. Außerdem hatte ich ein passendes Reststück von einem Schaublin-Spannzangenrohling, von dem ich annahm, daß es sich gut härten lassen würde.


Wälzfräsen des Rändelrädchens auf der Fräsmaschine

Im Internet wird vorgeschlagen, einen gewöhnlichen Gewindebohrer als behelfsmäßigen Wälzfräser zu verwenden. Das würde eigentlich zu einer schrägen Rändrierung oder Kordierung führen, aber bei einer Steigung von 0,4 mm z.B. bei einem M2-Gewindebohrer fällt die Schräge kaum auf und man kann damit leben. Der einfachste Weg den Rohling bei Wälzen zu halten schien natürlich der Rändrierhalter für die Uhrmacherdrehbank, den ich schon vor etlichen Jahren angefertigt hatte. Das bedeutete allerdings, daß das Wälzen nicht in der Drehbank vorgenommen werden konnte, da es schwierig gewesen wäre den Halter auf seine Seite zu montieren. Die Bearbeitung in der Drehbank hätte den Vorteil gehabt, daß der Gewindebohrer durch den Reitstock hätte abgestützt werden können. Eigentlich wäre die DIXI-Horizontalfräsmaschine die Ideale Maschine für den Zweck, aber diese hat keinen Gegenhalter. Am Ende war es am einfachsten, den Rändelhalter auf der Vertikalfräsmaschine einzuspannen.


Wälzfräsen im Detail

Der Rohling wurde gebohrt und auf 6 mm ausgerieben. Nach etwas zusätzlichem Polieren lief der Rohling leicht auf der Welle des Rändelhalters. Nun wurde ein älterer M2-Gewindebohrer möglichst kurz in die Spindel der Fräsmaschine gespannt und so zugestellt, daß das obere, der Spindel am nächsten gelegene Ende arbeitet. Anfangs wurde die Drehzahl der Spindel gering gehalten und der Gewindebohrer mit wenig Vorschub in den Rohling gefahren. Nach jeder Zustellung machte der Rohling mehrere Umdrehungen, bis kein Abtrag mehr sichtbar war. Nachdem sich das Muster ausgebildet hatte wurde die Spindeldrehzahl erhöht und der schrittweise Vorschub von 0,03 mm auf 0,05 mm erhöht. Dabei wurde reichlich WD40 aufgesprüht, um die Späne auszutragen, die dann abgewischt wurden. Der erste Versuch zeigt, wie wichtig der Späneaustrag ist, um ein sauberes Muster zu erzeugen. Der zweite Versuch am gleichen Rohling war dann erfolgreich.


Das fertige konkave Rändelrädchen


Nach der spanenden Bearbeitung wurde das Rändelrädchen gehärtet, indem es zur Rotglut erhitzt und dann in Eiswasser abgeschreckt wurde. Da mein Brenner keine sehr große Leistung hat, wurde es vorher mit dem Heißluft-Lötgerät auf 450°C vorgeheizt. Vor dem Härten wurde das Rädchen mit Seife abgerieben, um der Zunderbildung entgegenzuwirken. Nach Reinigung wurde es dann mit dem Heißluft-Lötgerät auf eine strohgelbe Farbe angelassen. Ein Test mit einer Feile zeigte, daß der Härtevorgang im Prinzip erfolgreich war. Wie hoch die Standzeit ist wird sich dann zeigen. Allerding werde ich für das gegenwärtige Projekt auch höchsten drei solcher Rändel anbringen müssen.


Rändelrädchen in seinem Halter für die Uhrmacher-Drehbank

Fortsetzung folgt ...

wefalck

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Re: Eine Mikro-Fräsmaschine von Lorch, die es nie gab ...
« Antwort #16 am: 11. Juli 2016, 23:34:44 »
Für die Skalentrommel der der y-Achse hatte ich ein Stück Rundmessing von 21 mm zur Hand. Dieses wurde im Dreibackenfutter auf beiden Seiten plangedreht und dann für die 5 mm-Spindel gebohrt und ausgerieben. Ein Ende wurde dann 8 mm tief so ausgedreht, daß es über das Spindellager geschoben werden kann.


Vorbereiten des Rohlings für die Skalentrommel

Der Rohling wurde dann auf einen Spannschaft mit 5 mm Durchmesser gespannt, um die Außenseite bearbeiten zu können. An einem Ende ist der bewußte konkave Rändelring. Dafür wurde ein Ring von 1,2 mm Breite und 1 mm Höhe stehen gelassen und beiden Seiten etwas angefast.


Außenbearbeitung des Skalentrommel

Der Schnellwechselstahlhalter der Uhrmacherdrehbank wurde nun gegen den Rändelhalter ausgetauscht. Das Rändelrad wurde zunächst auf den vorgedrehten Ring zentriert und dann vorsichtig bei geringer Umdrehung des Werkstückes zugestellt. Das Rändelrad faßt die angefasten Kanten rasch und die Rändrierung entwickelt sich langsam. Wie erwartet, ist der Prozeß eine Mischung aus spanender Bearbeitung und spanloser Umformung. Das relativ weiche Messing fließt in das Muster des Rändelrades. Es wurde reichlich mit WD40 geschmiert/gespült und bei höherer Umdrehungszahl das Rändelrad zugestellt, bis sich das konvexe Muster vollständig eingestellt hatte.


Rändrieren der Skalentrommel

Fortsetzung folgt ...

wefalck

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Re: Eine Mikro-Fräsmaschine von Lorch, die es nie gab ...
« Antwort #17 am: 15. Juli 2016, 15:24:42 »
Um die Skala zu gravieren, wurde der Rohling nun mit dem Aufspanndorn in den Teilapparat auf der Fräsmaschine gespannt. Ein 15° Frässtichel wurde zum Gravieren verwendet. In der gleichen Aufspannung wurde die Bohrung für die Fesstellschraube eingebracht.
 

Einrichtung zum Gravieren der Skalentrommel


Gravieren der Skalentrommel

Die Zahlen wurden mit Schlagstempeln in einer provisorischen Aufspannung in einem Schraubstock aufgebracht. Zur Führung dient ein speziell angefertigter Block, der sicherstellt, daß die Stempel genau senkrecht auftreffen.


Einrichtung zum Stempeln der Nummern

Schließlich wurde die Skalentrommel wieder in den Aufspanndorn genommen, um die Gravierungen und Stempelungen durch leichtes überdrehen zu versäubern.


Versäubern der gravierten und gestempelten Skalentrommel

Die zwei Teile der Skalentrommel wurden nun auf der Drehbank abgestochen, wobei eine Juweliersäge als Werkzeug verwendet wurde. Zum Schluß wurden die Teile entfettet und die Skala mit schwarzer Farbe ausgelegt. Nach dem Trocknen der reichlich aufgetragenen Farbe wurde die Trommel mit feinstem Schleifpapier überschliffen.


Auslegen der Gravierungen mit Lackfarbe

Fortsetzung folgt ...

bughunter

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Re: Eine Mikro-Fräsmaschine von Lorch, die es nie gab ...
« Antwort #18 am: 15. Juli 2016, 16:30:39 »
Perfektion im Detail :P Da schaut man wirklich gern zu!
Das wird ja ein edles Maschinchen :1:

Viele Grüße,
Bughunter

Wikipedia sagt: "Ein Modell ist ein vereinfachtes Abbild der Wirklichkeit."
Deshalb baue ich lieber verkleinerte Originale.

wefalck

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Re: Eine Mikro-Fräsmaschine von Lorch, die es nie gab ...
« Antwort #19 am: 19. Juli 2016, 20:30:18 »
Danke ! Man tut was man kann ...

***************************

Und dann noch ein paar Bilder, die die einzelnen Komponenten der y-Achse zeigen. In der ersten Abbildung sind auch die Teile der Friktionsbremse für die Skalentrommel zu sehen, ein kurzes Stück rundes Plexiglas und eine Madenschraube. Mit der Madenschraube kann der Anpreßdruck des Plexiglas-Druckstücks und damit die Reibung eingestellt werden.


Teile der y-Spindel


Spindel zusammengebaut


Die Spindel an ihrem Arbeitsplatz

Fortsetzung folgt ...

jaykay

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Re: Eine Mikro-Fräsmaschine von Lorch, die es nie gab ...
« Antwort #20 am: 24. Juli 2016, 00:37:34 »
 
Einfach nur toll!

pucki

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Re: Eine Mikro-Fräsmaschine von Lorch, die es nie gab ...
« Antwort #21 am: 24. Juli 2016, 12:44:43 »
Ja das ist wundervoll obwohl ich fair zugeben muss, das ich von den Ausführungen nur ca. 50 % (sehr eigennützig geschätzt ;) ) verstehe.

Trotzdem oder vielleicht genau deshalb schaue ich bei seinen Berichten immer doppelt gerne zu.

Also brav weitermachen  :klatsch:

Gruß

   Pucki
Ich bin PucKi, ein älterer Mann und überzeugter Single, der immer noch versucht ein perfektes Modell zu bauen.

wefalck

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Re: Eine Mikro-Fräsmaschine von Lorch, die es nie gab ...
« Antwort #22 am: 05. September 2016, 18:01:47 »
Ein etwas später Dank für den freundlichen Kommentar  :winken:

**************

Nachdem nun die weitgehend Internet-freien Sommerferien hinter mir liegen, geht es nun in der Werkstatt und in den Foren weiter:

Die Frässpindel wird zwischen den Backen des Y-Schlitten mit einem exzentrischen Bolzen festgestellt. Dieser Bolzen wird durch einen Kugelhebel bedient. In meiner Grabbelkiste fand sich ein halbwegs passender Exzenterbolzen. Wie so oft, wäre es aber wahrscheinlich am Ende einfacher gewesen, von einem simplen Stück Rundstahl auszugehen. Der Exzenter wurde etwas überarbeitet, indem das Teil mit einer Messingblechbeilage im Dreibackenfutter gespannt wurde.


Einfache Methode zum exzentrischen Spannen

Der Kopf des Kugelhebels wurde mit Hilfe der Eigenbau-Radiendrehvorrichtung (http://www.maritima-et-mechanika.org/tools/radiustool/radiustool.html) hergestellt. Der Durchmesser des Drehstahls wurde so gewählt, daß er der Einschnürung unter der Kugel entsprach. Nach dem Drehen wurde das Teil mit Naßschliffpapier und Stahlwolle unterschiedlicher Gradatation geglättet und anschließend mit Polierpaste auf Hochglanz gebracht. Die folgenden Bilder zeigen die verschiedenen Schritte des Bearbeitungsprozesses.












Fortsetzung folgt ...

wefalck

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Re: Eine Mikro-Fräsmaschine von Lorch, die es nie gab ...
« Antwort #23 am: 08. September 2016, 12:35:27 »
Der Kugelkopf-Hebel wurde aus einem Stück Rundstahl in mehreren Schritten herausgearbeitet: zunächst wurde der zylindrische Ansatz angedreht, der später in das entsprechende Loch des Bolzen eingepreßt werden wird;



mit diesem Ansatz wurde der Rohling in eine Spannzange aufgenommen und der Schaft konisch gedreht, wobei der Teil für den Kopf zylindrisch gelassen wurde;



der konische Teil wurde sodann mit dem Handrehstichel tailliert;



schließlich wurde der Kugelkopf mit der Kugeldreheinrichtung geformt.





Das Werkzeug war dabei ein speziell zugeschliffener 2 mm-HSS Rundstahl, um den scharfen Ansatz zwischen Schaft und Kugel erzeugen zu können. Der Hebel wurde wiederum mit Naßschliffpapier und Stahlwolle geglättet und dann poliert.


Fertiger Kugelkopf-Hebel


Der exzentrische Hebel and seinem Arbeitsplatz

Fortsetzung folgt ....

wefalck

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Re: Eine Mikro-Fräsmaschine von Lorch, die es nie gab ...
« Antwort #24 am: 13. September 2016, 11:33:52 »
Vor einiger Zeit konnte ich zu einem guten Preis einen Lorch, Schmidt & Co. Kreuzschlitten in der Ausführung ‘rechts vom Arbeitenden’ erwerben, wie er für dieses Projekt gebraucht wurde. In Deutschland arbeiteten die Uhrmacher traditionell mit dem Spindelstock auf der rechten Seite und nicht, wie sonst bei den meisten Drehbänken, auf der linken Seite. Manche älteren Uhrmacher folgen noch dieser eingeübten Praxis, während die Jüngeren heute wohl durchweg mit dem Spindelstock auf der linken Seite arbeiten. Aus diesem Grunde sind die Spindelstöcke und Kreuzschlitten in der Ausführung ‘rechts vom Arbeitenden’ meist günstiger zu haben.


Tatsächlich ein Kreuschlitten ‘links vom Arbeitenden’, aber ich habe Vergessen, vom verwendeten Kreuzschlitten ein ‘vorher’ Bild zu machen

Der Kreuzschlitten sah von außen ziemlich mitgenommen aus, befand sich mechanisch aber in einem guten Zustand. Die Spindeln und Spindelmuttern waren nicht ausgeleiert, sondern fast ohne Spiel. Ich habe den Kreuzschlitten in seine Einzelteile zerlegt und die abblätternde Vernickelung weitgehend durch Überschleifen mit feinem Naßschliffpapier entfernt und die Teile anschließend poliert. Danach wurden alle Teile gründlich gereinigt.


Zerlegter Kreuzschlitten

Beide Spindeln haben die bei diesen Kreuzschlitten übliche Steigung von 0.75 mm. Das ist rechnerisch eigentlich nicht sehr praktisch, aber ich habe mich bei meiner kleinen Drehbank daran gewöhnt. Etwas unpraktisch für die Umwidmung des Kreuzschlittens war allerdings, daß die Skalenscheibe der y-Achse (die spätere z-Achse der Fräsmaschine) in 15 Teile geteilt, d.h. für die Durchmesserreduktion beim Drehen graduiert war. Beim Einsatz in der Fräsmaschine würde diese Teilung zu Verwirrung führen. Da ich außerdem gerne an der z-Achse eine konische Skalenscheibe zum besseren Ablesen aus der Vertikalen haben wollte, habe ich eine neue angefertigt und die alte auf die y-Achse umgesteckt.


Konisches Drehen des neuen Skalenringes für die z-Achse

Dazu wurde ein Stück 20 mm-Rundmessing gebohrt und auf 4 mm für den Spindelschaft ausgerieben. Der Rohling wurde zur weiteren Bearbeitung auf einen 4 mm-Drehdorn aufgezogen – ich habe eine ganze Sammlung von Drehdornen für die Uhrmacherdrehmaschine, die offenbar ursprünglich zu einer Zahnradfräsmaschine gehörten, sehr praktisch. Der Oberschlitten wurde auf 45° verstellt, um den Konus drehen zu können. In der gleichen Aufspannung und Einrichtung der Drehbank wurden die Skalenlinien graviert. Praktischerweise läßt sich ja der Spindelstock einer Uhrmacherdrehbank auch als Teilkopf verwenden. Die 60 Löcher des Teilkreises im Schnurlauf waren in diesem Fall praktisch, da eine 15er Teilung notwendig ist. Als Gravierwerkzeug wurde ein um 90° verdreht eingespannter spitzer Drehmeißel verwendet.




Gravieren der Skala auf der Drehbank

Fortsetzung folgt ....

Skyfox

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Re: Eine Mikro-Fräsmaschine von Lorch, die es nie gab ...
« Antwort #25 am: 13. September 2016, 11:55:45 »
Ganz wunderbare, feinstmechanische Arbeiten, die Du hier zeigst  :P
(und auch wenn ich von den Fachbegrifflichkeiten nur rund die Hälfte bis ein Drittel verstehe, sehr anschaulich erklärt.
Was man mal nicht versteht, kann man ja Nachschlagen ;))
Das ist Handwerkskunst vom Feinsten – solche Fertigkeiten sieht man selten.

Danke für's zeigen
 :V:
Skyfox
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Re: Eine Mikro-Fräsmaschine von Lorch, die es nie gab ...
« Antwort #26 am: 13. September 2016, 21:09:53 »
Dem kann ich nur zustimmen, und die präzise, saubere Fertigung beeindruckt immer wieder :P

Bin schon auf die fertige Maschine gespannt!

Viele Grüße,
Bughunter

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Re: Eine Mikro-Fräsmaschine von Lorch, die es nie gab ...
« Antwort #27 am: 20. September 2016, 09:37:32 »
 Danke  :V:

******************

Der gravierte Skalenring wurde dann in einer speziellen Vorrichtung aufgenommen, die ich schon vor Jahren angefertigt hatte und die es erlaubt, auf einer um 45° geneigten Fläche Zahlen einzuschlagen. Danach wurde der Skalenring wieder auf den Drehdorn aufgezogen – die exakte Position war vorher markiert worden, um den Rundlauf sicherzustellen. Der Ring wurde sodann ganz leicht überdreht, um den Grat zu entfernen, den das Gravieren und Stempeln aufgeworfen hatte. Die Gravuren und Stempelungen erscheinen nur klar, sauber und sehr fein.


Vorrichtung zum Stempeln von Zahlen auf geneigten Flächen


Verputzen des gravierten Skalenrings

Wie beim Skalenring für die y-Achse wurde auch hier ein dafür stehengelassener Rand mit einer konvexen Rändrierung versehen. Das konkave Rändelwerkzeug wurde weiter oben schon beschrieben.




Der Griffring wird mit einer konvexen Rändrierung versehen

Die Gravuren wurden mit schwarzer Farbe ausgefüllt und die Scheibe mit feinstem Naßschliffpapier leicht übergeschliffen, so daß scharfe, schwarze Linien und Zahlen auf einer satinierten Messingoberfläche zurückbleiben.


Der fertige Skalenring unterscheidet sich nur wenig von den Lorch-Originalen

Zum Schluß wurde der Kreuzschlitten unter Verwendung des neuen Skalenrings wieder zusammengebaut.


Zusammengesetzter Kreuzschlitten


Fortsetzung folgt ....

wefalck

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Re: Eine Mikro-Fräsmaschine von Lorch, die es nie gab ...
« Antwort #28 am: 01. Oktober 2016, 16:18:06 »
Ich hatte mir schon vor einiger Zeit über die bekannten chinesischen Kanäle einen günstigen 12V-Motor besorgt der nominal bei dieser Spannung mit 3000 Upm laufen soll. In Anbetracht der Länge von 71 mm und des Durchmessers von 51 mm sowie der 8 mm-Motorwelle ging ich davon aus, daß er ein adäquates Drehmoment entwickeln würde. Zuverlässige Motordaten für diese chinesischen Massenprodukte sind nicht leicht in Erfahrung zu bringen und die Angaben der Internet-Seite war recht kryptisch. Die Motorhalterung verursachte mir dann allerdings etwas Kopfzerbrechen. Ursprünglich wollte ich eine Motor-Spindel-Einheit haben, so wie ich sie für den Supportschleifer der Drehbank gebaut habe.


Motor-Spindel-Einheit des Drehbank-Supportschleifers

Leider stellte sich aber heraus daß der große Motor mit dem Kreuzschlitten in Kollision geraten wäre, wenn der y-Schlitten ganz nach vorne gefahren wird. Ich hätte den Arm der Motorhalterung verlängern können, hatte aber Bedenken wegen der Schwingungen, die ein entsprechend langer Arm übertragen würde. Eine weiter Option wäre gewesen, den Motor über Kopf in der Mitte des y-Schlittens zu positionieren. Bei dieser Variante wäre aber der Schwerpunkt der gesamten Maschine über Gebühr nach oben gewandert und der möglicherweise schwingende Motor würde diese Vibrationen auf die Maschine übertragen. Ich habe mich schließlich für einen einfachen Motorträger entschieden, der auf die Verlängerung des y-Schlittens geschraubt wird, wozu die entsprechenden Besfestigungschrauben durch längere ersetzt wurden.


Motorhalterung

Uhrmacherdrehbänke und die zugehörigen Schleifspindeln sind für Drehzahlen so um die 4000 bis 5000 Upm konzipiert. Daher wäre eine leichte Übersetzung der Motordrehzahl durchaus annehmbar. Da wegen der Geometrie der Motorhalterung ein Nachspannen des Antriebsriemens nicht möglich ist, wurde die Riemenscheibe des Motors diejenige der Schleifspindel genau kopiert, wird aber am Motor gewissermaßne über Kopf eingebaut. Diese Anordung erlaubt den Wechsel von einer leichten Übersetzung (1:1,4) zu einer leichten Untersetzung (1:0,7) ohne, daß sich die Riemenlänge ändert. Hauptsächlich erfolgt aber die Drehzahlregelung durch die Elektronik des Eigenbau-Netzgerätes.
Die Riemenscheibe hat eine 75° V-Nut für 3 mm-Rundriemen. Eine V-Nut kann entweder durch eine Winkelverstellung des Oberschlittens drehen oder mit Hilfe eine Formstahls. Ich habe mir eigens einen entsprechenden Spitzstahl mit einer Winkellehre angeschliffen. Die beiden V-Nuten wurden schrittweise von links und rechts her eingestochen, da ein Vollschnitt praktisch nicht möglich gewesen wäre. Um die Konzentrizität zwischen der Bohrung und den V-Nuten sicherzustellen, wurde an ein Stück Rundstahl aus Ausgangsmaterial zunächst der Ansatz angedreht, in dem später die Madenschraube zur Sicherung auf der Motorwelle sitzen wird. Der Rohling wurde dann umgekehrt aufgespannt und zunächst die 8 mm-Bohrung gebohrt und gerieben. Zum Einstechen der V-Nuten wurde der Rohling mit einer Mitlaufenden Körnerspitze unterstützt.






Die einzelnen Schritte der Herstellung der Riemenscheibe


Die fertige Riemenscheibe


Schleifspindel und Motorriemenscheibe.

Fortsetzung folgt ...

MauzeTung

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Re: Eine Mikro-Fräsmaschine von Lorch, die es nie gab ...
« Antwort #29 am: 03. Oktober 2016, 10:40:59 »
Hallo Wefalck,

auch wenn ich wie so manch anderer hier im Thread aufgrund meiner laienhaften Unkenntnis bei einigen Fachbegriffen erstmal (höchst interessiert!!!) nachschauen muß, bin ich absolut begeistert von Deinem detailiert beschriebenen Vorhaben und Deinen bemerkenswert hervorragenden Fähigkeiten!

Ich weiß, es steckt unwahrscheinlich viel Arbeit in Form von Zeit und Mühe in Deinem toll beschriebenen und sehr ausführlichen Bericht, aber mach das bitte unbedingt weiter, es macht unheimlich viel Spaß und es ist hochinteressant, diesen zu lesen!

Viele Grüße und vielen Dank dafür, dass Du uns an Deinem Projekt teilhaben lässt!  :1: :1: :1:
Marc
« Letzte Änderung: 03. Oktober 2016, 10:43:10 von MauzeTung »