Bohrlehre

Bohrlehre für Winkelprofil-Lochraster

Hier ist ein Testentwurf für eine Bohrlehre (englisch Jig) zum Erstellen des Lochrasters von Winkelprofilen für das Universal Prototyping Kit (siehe Basis-Set Strukturelemente)

Das Grundprinzip dabei ist, dass zunächst ein Loch gebohrt wird und dann das Profil in dem Jig verschoben wird. Durch ein weiteres Loch in dem Jig wird ein Stift geschoben, welcher in das erstgebohrte Loch greift und damit den Abstand genau definiert bzw. fixiert. Nach dem bohren wird der Stift wieder herausgezogen und das Profil wieder ein Loch weiter geschoben und der Stift wird nun in das zweite Loch geschoben, usw.

Der Nachteil bei dieser Methode ist, das die definierten Abstände supergenau stimmen müssen, denn die kleinste Ungenauigkeit multipliziert sich mit der Anzahl der Bohrungen bzw. der Länge des Stückes und das kann bei längeren Stücken schon ganz beträchtlich sein.

• Gesamtansicht
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  Bild1: rechts das Loch für den Fixierstift. Das Foto ist natürlich gestellt, denn ansonsten müsste das Aluprofil rechts ja schon Löcher haben. Und natürlich wird das Ganze nicht freihändig betrieben, sondern das Jig wird unter einer Ständerbohrmaschine eingespannt und so ausgerichtet, das der Bohrer genau im Loch in der Mitte läuft.

• Teilansichten
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  Bild2: Die Schraube in der Mitte ist eine Stellschraube.

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  Bild3: Im Inneren sieht man weisse PTFE-Streifen zur Feineinstellung des Spiels und der genauen Mittenposition

Das besondere bei diesem Jig ist daher, das eben genau diese definierten Abstände sozusagen feinjustierbar sein sollen. Das wird bezüglich der Mittenausrichtung bewirkt durch zwei Streifen aus PTFE (=Teflon, d.h., geringstmöglicher Reibungskoeffizient), welche seitlich von aussen durch insgesamt 4 Stellschrauben feinjustiert werden können. Damit kann man auch gleichzeitig das Spiel möglichst gering einstellen. Wenn alles gut eingestellt ist und man stellt die Profilleiste senkrecht, dann rutscht das Jig daran entlang nach unten, aber seeehr langsam. ;)

Der Längen-Abstand kann feinjustiert werden, indem man die Schrauben des Alustücks in Bild1 oben rechts auf dem Jig befindlich leicht löst und manuell nachjustiert. Das ist hier icht so elegant gelöst wie die Justierung der Mittellage, aber sollte zur Not auch funktionieren. Es ist aber dennoch schade, weil gerade der Längenabstand wesentlich kritischer ist, da sich die kleinste Ungenauigkeit mit der Anzahl der Bohrungen aufsummiert.

Ein weiteres "Feature" ist die Bohrerführung, das ist der dicke Alublock oben in der Mitte. Das Loch darin ist genau passend für das Messingröhrchen. Dieses wiederum hat einen Innendurchmesser der genau dem Bohrer entspricht. Das Röhrchen wird nun an dem Bohrer fixiert (bzw. festgeklebt), so das nur die Bohrerspitze wenige Milimeter unten rausschaut, gerade genug für die Dicke des Profils (hier: 3mm). Die Idee dabei ist, das das Röhrchen verhinder soll, dass die scharfen Kanten des Bohrers mit der Zeit das Führungsloch weiter ausschaben und damit das Spiel und folglich die Ungenauigkeit erhöhen. Man kann in Bild2 sehen, das das Messingröhrchen unten ein Stück aus der Führung rausragt; dasliegt daran, dass der Bohrer für das gestellte Foto nicht eingespannt war. Der Führungsblock wurde übrigens extra etwas erhöht angebracht, damit ein Zwischenraum für die auszuwerfenden Bohrspähne entsteht.

Disclaimer: Wie man am Holzstaub auf dem Jig sehen kann, steht es schon eine Weile bei mir rum, es ist allerdings noch nicht getestet worden, daher keine Garantie, ob das auch wirklich so alles funktioniert ;) Ich werds aber demnächst ausprobieren und dann hier berichten.

Vermeidung der Fehlerfortpflanzung

Wird die Bohrlehre von Loch zu Loch weitergeschoben, addieren sich kleinste Fehler beim Lochabstand. An dieser Stelle können verschiedene Ideen gesammelt werden, die Fehlerfortpflanzung zu vermeiden - weitere Vorschläge sind willkommen!

• Die Fehlerfortpflanzung lässt sich dadurch minimieren, dass nicht das gesamte Werkstück durch mehrmaliges verschieben von einem ersten Loch gebohrt wird, sondern ab einer gewissen Gesamtlänge mehrere Messpunkte vorgebohrt und von dort begonnen wird.

• Denkbar wäre auch, das Werkstück in einem ersten Arbeitsgang zu markieren und die Löcher im zweiten Schritt mit einer Halbautomatischen Bohrlehre zu bohren, die sich an den Markierungen orientiert. Dies kann z.B. mechanisch (Markierung mit einem Dorn) oder optisch (Markierung mit einem Stift) geschehen während die Bohrlehre am Werkstück entlangfährt (bzw. umgekehrt das Werkstück durch die Bohrlehre gezogen wird).

• Ein simpler Trick ist es, die Bohrlehre tatsächlich genau zu justieren. Ob das geklappt hat kann man mit einem langen (und billigen) Teststück, (zB. aus Holz) testen. Wenn das Teil 1m lang ist und man nach 50 gebohrten Löchern zwischen dem ersten und dem letzten weniger als 0.5mm Abweichung misst, dann ist man im grünen Bereich. ;)

• Es liegt in der Natur der Sache, das der Bohrer von der Bohrstelle wegläuft, aufgrund seiner Beschaffenheit an der Spitze kann er gar nicht anders. Der Königsweg, um exakte Löcher zu bohren sieht also so aus: 1. Genaues anreisen 2. Bohrstellen mit einem Körner ankörnen. Gut bewährt hat sich dabei ein halbautomtischer Körner ("Centerpunch") 3. Eine Mulde vorbohren mit einem sog. Zentrierbohrer (damit ist NICHT ein Holzbohrer mit Zentrierspitze gemeint !!!) 4. Dann das eigentlich Loch durchbohren, am besten mit Ständerbohrmaschine mit möglichst wenig Spindelspiel (das kann man auch einstellen!)

• anfertigen einer "manuellen" Bohrlehre, d.h., ein langes Winkelstück von 1m wird genauestens markiert (hierbei kann ein Papier auf dem die genauen Abstände gedruckt sind und welches auf das Stück aufgeklebt wird, hilfreich sein) bzw. mittels Centerpunch angekörnt und dann manuellmit Zentrierbohrer und Bohrer nachgebohrt. Letzterer hat einen Durchmesser, der es erlaubt das Winkelstück fortan als Schablone zu benutzen und durch die Löcher mit dem Centerpunch zu körnen.

• anfertigen eines Bohrautomaten, also einer Maschine die mit Steppermotoren gesteuert wird und eine hinreichende Genauigkeit aufweist. Wahrscheinlich müsste eine solche Maschine aber ebenfalls pro Loch die drei Schritte: "ankörnen, zentrierbohren und durchbohren" durchführen um wirklich genau zu sein.

Aber das ist eine Frage der Konstruktion.

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