Fräsen für Modellbauer
Band 1: Maschinen, Werkzeuge und Materialien

In die gut ausgestattete Hobbywerkstatt des anspruchsvollen Modellbauers gehört einfach eine Fräsmaschine. Doch wie geht man damit um?
Jürgen Eichardt, der schon das hoch gelobte zweibändige Werk "Drehen für Modellbauer" vorgelegt hat, zeigt hier, dass Fräsen keine Geheimnisse birgt.
In Band 1 erfahren wir, worauf man beim Kauf einer Fräsmaschine achten muss, wie die Maschine gepflegt wird, damit sie stets exakte Ergebnisse produziert, und wie wir sie mit einer Vielzahl von selbst gebauten Verbesserungen und nützlichen Zubehörteilen versehen können.
Ausführlich werden die verschiedenen Fräswerkzeuge und ihre Einsatzmöglichkeiten vorgestellt: vom Fingerfräser über die Metallkreissäge bis hin zu Bohrern, Eigenbauformfräsern und viele andere. Ebenso die am besten geeigneten Rohmaterialien und ihre Besonderheiten bei der Bearbeitung. Und schließlich geht es um die exakte und sichere Spannung und Ausrichtung von Werkstück und Werkzeug.
Alles wird ausführlich und leicht verständlich erklärt und mit rund 240 Zeichnungen und Fotos illustriert - ein unverzichtbares Grundlagenbuch für jeden Hobbyfräser.

ISBN 3-88180-717-9

Inhaltsverzeichnis

Über den Autor.	7
Vorwort.	8

1	Die Fräsmaschinen.	10
1.1	Allgemeine Anforderungen.	19
1.2	Maschinenständer.	20
1.3	Frässpindel/Werkzeugaufnahme.	22
1.4	Antrieb.	24
1.5	Der Höhensupport.	26
1.6	Der Kreuztisch.	27
1.7	Die Werkstückspannmittel.	29
1.8	Normalzubehör.	31
1.9	Sonderbauformen.	32
2	Maschinenpflege.	36
3	Verbesserungen an Fräsmaschinen und Eigenbauzubehör.	39
3.1	Späneabdeckungen und -abstreifer.	39
3.2	Keilleisten - Druckleisten.	40
3.3	Supportlineale.	41
3.4	Digitale Längenmessleisten.	41
3.5	Größere Handräder.	42
3.6	Skalenringe.	43
3.7	Verstifteter Fräskopf.	44
3.8	Eigenbauzangenfutter (für Druckzangen).	45
3.9	Zangeneinrichtung mit Zugzangen.	48
3.10	Eigenbaufräs- und Sägedorne.	52
3.11	Zwischenringe selbst drehen.	55
3.12	Hebelfeinbohrhilfe.	56
3.13	Feinbohrhilfe mit Schiebepinole.	60
3.14	Minibohrfutterdorn.	61
3.15	Backenfutter in der Frässpindel.	62
3.16	Schlagzahnfräser.	62
3.17	Gefederter Anreißstift.	64
3.18	Prismenspannbacken.	65
3.19	Schraubböcke.	66
3.20	Längsanschläge im Maschinenschraubstock.	66
3.21	Direktteilgerät (senkrechte Spindel).	67
3.22	Direktteilgerät (waagerechte Spindel).	68
3.23	Tischverlängerung.	69
3.24	Schwenkbares Teilgerät.	70
3.25	Eigenbaurundtisch.	72
3.26	Anfahrdorn/Zentrierspitzen.	73
3.27	Eigenbaukantentaster.	74
3.28	Überlange Zentrierbohrer.	75
3.29	Spanneisen.	76
3.30	Spannschrauben.	76
3.31	Parallelanlagen.	77
3.32	Eigenbaubohrkopf.	77
3.33	Eigenbaufasenfräser.	79
3.34	Eigenbaumesserkopf.	80
4	Das Werkzeug.	83
4.1	Fingerfräser.	83
4.2	Schaftfräser.	87
4.3	Walzenstirnfräser.	88
4.4	Metallkreissägen.	90
4.5	Scheibenfräser.	90
4.6	Zentrier- und Wendelbohrer.	91
4.7	Reibahlen und Senker.	94
4.8	Gewindebohrer.	95
4.9	Hartmetallfräswerkzeuge.	96
4.10	Bohrschaftstähle.	96
4.11	Zahnformfräser.	96
4.12	Formfräser.	97
4.13	Zahnarztfräser.	102
4.14	Formfräser (Eigenbau).	106
5	Das Material.	110
5.1	Messing.	111
5.2	Leichtmetalle (Aluminium).	112
5.3	Stahl.	113
5.4	Kunststoffe.	115
5.5	Holzwerkstoffe.	116
5.6	Kupfer, Rotguss und Bronze.	119
6	Maschinenvorbereitung.	120
6.1	Werkstückspannung.	120
6.1.1	Spannen auf dem Frästisch.	121
6.1.2	Spannen im Maschinenschraubstock.	126
6.1.3	Spannen in den Teilgeräten.	135
6.1.4	Aufspannwinkel und verstellbare Aufspanntische.	143
6.2	Werkzeugspannung.	143
6.2.1	Spannen in Spannzangen.	144
6.2.2	Spannen im Bohrfutter.	145
6.2.3	Spannen auf Fräsdornen.	145
6.3	Werkstückausrichtung.	147
6.4	Problematik Schwenkkopf/Gradskala.	151
6.5	Schnittgeschwindigkeiten/Drehzahlen.	152
6.6	Vorschübe/Spantiefen/Spanquerschnitte.	153

Anhang
Literatur: Bücher.	157
Literatur: Zeitschriftenbeiträge.	158
Bezugsquellenverzeichnis.	159
Steilkegelwerkzeugaufnahmen.	161
Sachwort-Register.	162

Über den Autor

Die Post hatte uns eine fehlgeleitete Sendung in den Briefkasten gesteckt: einen Karton-Modellbaubogen für ein kleines Patrouillenboot. Durch diesen Zufall bin ich 1955 - ich war gerade zarte zehn Jahre alt - zum Basteln gekommen. Modellbau, wie ich ihn heute verstehe, ist erst später daraus geworden. Nach einigen "Irrwegen" - ich baute z.B. eine Zeit lang Baumaschinenmodelle, alle schön einheitlich im Maßstab 1:20, von der Schubkarre bis zum Turmdrehkran - hatte ich bald meine besondere Vorliebe gefunden: vorbildgetreue Standmodelle von Schiffen aller Art.

Der Modellbau und die Begeisterung für Schiffe und Schifffahrt haben später auch wichtige Lebensentscheidungen mitbestimmt. So erlernte ich ganz zielgerichtet den Beruf des Werkzeugdrehers und auch meine dreijährige Dienstzeit bei der DDR-Volksmarine kann man unter diesem Aspekt sehen.

Dass man in der DDR nicht jedes "Beschlagteil" für den Schiffsmodellbau einfach kaufen konnte, sehe ich heute nicht unbedingt als Nachteil an. Ideen und Eigeninitiative waren bei der Selbstanfertigung zwangsläufig gefragt und bei dieser Gelegenheit hat man sich gleichzeitig um Vorbildtreue bemüht. Vor allem diese Umstände haben mich geprägt. Leidenschaftlich arbeitete ich in insgesamt sieben Metallberufen vom Rohrleitungsmonteur über den Feinmechaniker bis zum Erodierer, wobei sich intensiv ausgeübtes Hobby und Berufstätigkeit stets positiv beeinflussten und ergänzten.

Mit der Zeit wurden meine Modelle besser und aufwendiger und ich bemühte mich immer hartnäckiger um feinste Detaillierungen. Die großen Museen der DDR erwarben meine Modelle, im Wettbewerbsmodellbau hatte ich zahlreiche schöne Erfolge, die weiteren Ansporn gaben. Anfang der 70er-Jahre begann ich, selbst Schiffsmodellpläne zu zeichnen sowie meine Erfahrungen in Zeitschriften publik zu machen. War ich früher in der Freizeit mit Skizzenblock und Bandmaß auf Baustellen zu finden, um ungestört Baumaschinen zu vermessen, konstruierte und rekonstruierte ich jetzt nach Fotoauswertung am Reißbrett (meine erste Zeichenmaschine war Eigenbau!). Dazu kam der Aufbau meines Literatur-, Foto- und Modellplanarchivs, das bis heute wächst.

Inzwischen habe ich mich beim Modellbau längst auf eine bestimmte Schiffsgattung spezialisiert, auf Kampfschiffe, obwohl ich mir nichts sehnlicher als dauerhaften Frieden wünsche. Doch Minensucher, Zerstörer, Fregatten sind halt so schön und besonders interessant! Jetzt besitze ich auch einen wunderbaren Hobbyraum (mit Nachmittagssonne), den ich mit wenig Mühe von der Modellbauwerkstatt in ein Zeichenbüro umrüsten kann. Und schließlich erfüllte ich mir nun einen Jugendtraum: das erste Fernsteuermodell ging aufs Wasser. Neulich sagte ich, dass ich gern 500 Jahre alt werden möchte, um alles das zu tun, was ich gern tun würde. Diesbezügliche Tipps leitet der Verlag sicher an mich weiter.

Vorwort

Während meines Berufslebens habe ich gut fünfzehn Jahre an Fräsmaschinen gearbeitet. Es waren nie computergesteuerte Maschinen, sondern Universalmaschinen, kopf- und handgesteuerte, noch mit richtigen Handrädern, einem Schrank voller Zubehör und beinahe täglich wechselnden Arbeitsaufgaben. Die letzte, eine Maschine vom VEB Carl Zeiss Jena, hatte Eilgänge in allen drei Achsen und schon elektronische Positionsanzeigen auf 1/1.000 mm genau, eine feine Sache. Die über fast zwei Jahrhunderte reichende technische Entwicklung bei Fräsmaschinen war in der DDR damit an ihrem Höhepunkt angelangt. Wer weiß, wie das ohne die Wiedervereinigung weitergegangen wäre, vielleicht hätte es dort in der Produktion ebenfalls in breitem Rahmen CNC-Maschinen gegeben, ich kann es kaum sagen. Die Abneigung der DDR-Führung gegenüber allem Elektronischen im Privatbereich - und dem damit einhergehenden Fünkchen Freiheit - war jedenfalls nicht zu übersehen. Keine besonders gute Grundlage für technische Weiterentwicklungen in der Industrie, in der die "Volkswirtschaft" der DDR stets der internationalen Entwicklung hinterherhinkte. Erst in den letzten Monaten ihrer Existenz kamen z.B. Videorekorder in die DDR - japanische. Und wer privat einen PC wollte, musste ihn sich selbst bauen ...

Mehr als folgerichtig ist es, wenn meinen zwei Bänden "Drehen für Modellbauer" [3, siehe Literaturverzeichnis im Anhang], die im gleichen Verlag erschienen sind, nun das ebenfalls zweibändige Werk "Fräsen für Modellbauer" folgt. Die beiden spanabhebenden Formgebungsverfahren stehen sowohl in der Industrie wie auch beim Hobby inzwischen gleichberechtigt nebeneinander. Das erkennt man sehr eindrucksvoll, wenn man das rege Interesse der Hobbyisten z.B. auf Messen beobachtet. Es ist oft so: Eine Drehmaschine steht seit einiger Zeit im Hobbyraum. Man hat erste Erfahrungen beim Herstellen von Drehteilen erlangt, hat richtig Freude daran gefunden und die enormen Möglichkeiten erkannt. Plötzlich will man an den herrlichen Drehteilen nicht mehr feilen und auch alle anderen Bauteile am Modell in wesentlich besserer Qualität herstellen. Solange es kleine und kleinste Teile sind - davon hat der Modellbauer oft größere Mengen anzufertigen -, ist das Verfahren, das ich in meinem ersten Buch "Fräsen mit der Drehmaschine" [1] publiziert hatte, nicht etwa ein Notbehelf, sondern eine wunderbare Sache, die ich heute auf keinen Fall mehr missen möchte. Dieses Schlagzahnfräsen, bei dem in der Regel ein Profilstück gefräst wird, von dem danach die benötigte Anzahl Teile kontrolliert auf Länge abgeschnitten werden, hat Grenzen. Größere Modellteile sind damit nur bedingt herzustellen. Dazu sollte eine der zahlreichen auf dem Markt angebotenen Tischfräsmaschinen, die gut auf die Bedürfnisse der Kleingewerbetreibenden, technischen Bastler und Modellbauer konzipiert sind, vorhanden sein.

Eine Werkzeugmaschine, die zugehörigen Werkzeuge und Spannmittel - und seien sie noch so gut - nützen wenig, wenn man nicht damit umgehen kann. Nicht jeder hat einen artverwandten Beruf, ist dadurch etwas vorbelastet. Das muss nach meinen Erfahrungen auch nicht unbedingt so sein. Fräsen ist wie Drehen eine sehr leicht verständliche Sache, die man recht schnell begreift - bekommt man es nur richtig erklärt. Und genau das habe ich mir zur Aufgabe gemacht. Ich möchte Ihnen gut illustriert und fasslich die Fräsbearbeitung nahe bringen. Dass Fräsen im Hobby nur in etwa mit dem Fräsen in einem Industriebetrieb vergleichbar ist, ergibt sich schon aus der viel geringeren Größe unserer Maschinchen. Ein mechanischer Fertigungsbetrieb hat außerdem oft selbst eine Werkzeugschleiferei, in der die Fräswerkzeuge ständig optimal scharf gehalten werden. Wir wollen mit den wenigen Fräsern, die wir teuer eingekauft haben, möglichst lange arbeiten. Einen HSS-Drehstahl kann man selbst nach- oder umschleifen. Mit einem mehrschneidigen Fräswerkzeug kann man das vernünftig nicht. Also muss Fräsen bei uns eine sehr gemächliche Sache sein.

Kommen Sie gedanklich zu mir in den Hobbyraum, lassen Sie sich von mir in die "Geheimnisse" des Hobbyfräsens einweihen. Dabei ist meine Sprache teilweise sehr sachlich, doch zum Herumflachsen will ich wenig Platz verschwenden, Sie wollen schließlich etwas von mir lernen. Ich fräse heute noch auf meiner Eigenbaufräsmaschine, die ich zu tiefsten DDR-Zeiten selbst konstruiert und gebaut habe (es war damals nicht möglich, einfach eine solche Maschine zu kaufen!). Sie werden sicher auf einer gekauften arbeiten. Einen wesentlichen Unterschied sehe ich nicht, zumal ich inzwischen alles (!) Zubehör, ebenfalls im Eigenbau, für meine Maschine besitze.

Ratschläge für einen bestimmten Maschinentyp will und kann ich in diesem Rahmen nur in Ausnahmefällen geben, zumal sich das Angebot über die Jahre fortlaufend ändert. Ich will etwas Wichtigeres tun, nämlich Sie ausführlich beraten, worauf Sie beim Kauf einer Maschine achten sollten. Und ferner will ich Ihnen aus meinem reichen Erfahrungsschatz Denkanstöße geben, wie man eine x-beliebige Fräsmaschine durch Eigeninitiative wesentlich verbessern kann. Denn eines steht fest: Die optimale Fräsmaschine, die alles hat und alles kann, gibt es nicht. Meist wird man beim Kauf Kompromisse eingehen müssen. Das Kapitel "3 Verbesserungen an Fräsmaschinen und Eigenbauzubehör" ist daher wieder sehr umfangreich. Will man jedes Zubehörteil kaufen, kommt man schnell auf eine Summe, die man schon für die Maschine ausgegeben hat. Es gibt außer dem Geld jedoch noch wichtigere Gründe, möglichst vieles selbst zu bauen: Sie lernen die Möglichkeiten (und Grenzen) Ihrer Maschine besser kennen und dazu kommt der Stolz auf das selbst Erreichte, der nicht in Geld auszudrücken ist.

Und natürlich wollen wir alle Tricks und Raffinessen des Fräsens erlernen. Ich will so oft wie möglich Hinweise zum äußerst wichtigen Arbeitsschutz und zur Maschinenpflege geben. Denn Sie sind oft Neuling, erkennen die Gefahren nicht. Wir wollen über die modellbauspezifischen Materialien reden und über die Werkzeuge, die wir einsetzen. Über Hochleistungswerkzeuge, absolute Präzisionsmessmittel, komplizierte Passungssysteme, CNC-Fräsen usw. wollen wir, wie beim Drehen, bewusst nicht sprechen. Das wäre ebenfalls Zeit- und Platzverschwendung. Beim Hobby geht es eine Nummer einfacher, wenn auch nicht ungenauer, zu.

Viele Dinge will ich an praktischen Beispielen erklären, besonders wenn es um Sonderverfahren geht. Ihre Aufgabe ist es, diese Dinge abgewandelt, vielleicht untereinander kombiniert, für Ihren Modellbau zu nutzen. Für das Gesamtverständnis will und muss ich zahlreiche Dinge, die ich schon in den Bänden "Drehen für Modellbauer" [3] erklärt hatte, hier wiederholen.

Ich bedanke mich beim Verlag. Die Zusammenarbeit war wieder vorbildlich und von Sachkenntnis getragen. Ebenso bedanke ich mich bei den Firmen WMS-Möller und Elmar Deuss für ihre hilfreiche Unterstützung. Und ich bedanke mich beim Feinmechanikermeister Ekkehard Schuhmann. Er hat auch diese Bände vor der Drucklegung auf sachliche Richtigkeit gegengelesen. Ich wünsche allen Modellbauern und "Technikern" im weitesten Sinne bei ihrem schönen Hobby aus ganzem Herzen viel Freude und Erfolg.

Karlsruhe, im April 2002

Jürgen Eichardt