Defekte und Reparaturen

Nach sechs Jahren Betrieb bleibt es nicht aus, daß auch kleinere oder größere Defekte repariert werden müssen. Im folgenden werden Defekte an der BF 20 und am CNC-Umbausatz beschrieben.

Zahnradkaries (Original-Antrieb der Optimum BF 20)

Foto: Abgenutzte Spindelzahnräder
Zahnverlust im kleinen Ritzel für die untere Getriebestufe. Wie man erkennt, scheint das Zahnrad werksseitig nicht korrekt ausgerichtet gewesen zu sein. Ebenfalls zu erkennen das originale grüne Fett, bei dessen Kontakt sofort die Finger taub werden. (Zum Vergrößern auf das Bild klicken)

Das Zahnradpaar im Umschaltgetriebe gilt allgemeinhin als Schwachpunkt des Antriebs. Unzählige Beiträge in Internetforen widmen sich diesem Problem. Meine Maschine hat es im siebten Betriebsjahr erwischt. Das Doppelzahnrad, das zum Umschalten der Getriebestufen dient, hat auf einer Seite einen kompletten Zahnverlust erlitten.

Schadensbild

Schaut man sich das Schadensbild genauer an, erkennt man, daß das kleine Ritzel für die Getriebestufe „L“ nur auf 2/3 der Zahnflanken getragen hat, also beim Umschalten nicht korrekt eingerückt wurde. Auch mit diesem Problem steht meine Maschine nicht allein da[1].

Das größere Ritzel für die Stufe „H“ hat auch schon Karies an einer Flanke. Da habe ich wohl mindestens einmal bei laufendem Motor geschaltet.

Foto: Motorseitiges Zahnradpaar
Das motorseitige Ritzel und das Kunststoffzahnrad, das als Sollbruchstelle dienen soll, sind unversehrt. Man beachte das hervorstehende Spindellager. (Zum Vergrößern auf das Bild klicken)

Das motorseitige Messingritzel und das Kunststoffzahnrad, das als Sollbruchstelle vorgesehen ist, sind dagegen noch intakt.

Das defekte Doppelzahnrad mit der Teilenummer 212 (Z62/Z42, Modul 1,0, Ersatzteilenummer 03338120212) besteht im Original aus POM. Es sind Nachbauten aus Baustahl oder Hartgewebe erhältlich.

Bis der Ersatz angekommen und montiert ist, kann die Maschine nur in der Getriebestellung „H“ betrieben werden.

Reparatur

Foto: Zwischenwelle eindrücken
Zum Aus- und Eindrücken der Zwischenwelle (und ihrer Kugellager) ist ein Abdrückbügel sehr hilfreich. (Zum Vergrößern auf das Bild klicken)

Der Aus- und Wiedereinbau der Zwischenwelle, auf der das Doppelzahnrad sitzt, ist unerwartet knifflig und nimmt insgesamt mehr als einen halben Samstag in Anspruch.

Regel 1:

Wenn Du Deine Fräse für eine Reparatur teilweise zerlegt hast, erkennst Du sofort, daß Du eine Hilfsvorrichtung benötigst, die Du mit der Fräse viel einfacher hättest herstellen können.

Für den Ausbau der Zwischenwelle muß der Motor samt Adapterplatte und die Halogenleuchte an der Unterseite demontiert werden. Für letzteres muß man mit dem Schraubendreher beherzt zwischen die Fugen der Leuchte drücken und den inneren Ring mit der Scheibe, den mittleren Ring und den Leuchteinsatz abheben. Die Leuchte selbst ist mit zwei Kreuzschlitz-Senkkopfschrauben befestigt.

Die Zwischenwelle ist schwimmend gelagert. Nach dem Entfernen je eines Sicherungsrings an der Ober- und Unterseite kann sie problemlos teilweise nach oben ausgedrückt und das obere Kugellager abgezogen werden. Hierzu ist ein gut sitzender Abzieher erforderlich, da der Innenring (Innendurchmesser 15 mm) auf einem 17 mm starken Wellenabsatz aufsitzt, so daß nur ein schmaler Rand für den Abzieher bleibt. Ich habe meinen deshalb sicherheitshalber nachgeschliffen. Ist das obere Wälzlager abgezogen, kann die Zwischenwelle nach unten aus dem Getriebekopf herausgezogen und das Doppelzahnrad nach hinten entnommen werden.

Foto: Neues Doppelzahnrad
Getriebekasten gereinigt und neues Doppelzahnrad eingebaut: Das Zahnrad ist in der Schaltstellung “L” immer noch nicht korrekt eingerückt. Das läßt sich aber problemlos beheben. (Zum Vergrößern auf das Bild klicken)

Jetzt ist es angebracht, den Getriebekasten zu reinigen. Neben dem Original-Getriebefett, das bei Hautkontakt immer taube Finger gibt, finden sich darin auch Kunststoff-Krümel von dem vergangenen Zahnrad und anscheinend auch noch Sandreste.

Für den Wiedereinbau der Zwischenwelle ist ein Abdrückbügel, der in die Befestigung der Motorplatte geschraubt werden kann, sehr hilfreich. Wir erinnern uns an Regel 1. Dann bedarf es der bekannten Mischung aus Sorgfalt und Gewalt, um die beiden Kugellager verkantungsfrei aufzudrücken.

Nach dem Wiederzusammenbau der Schaltklaue ist das Zahnrad natürlich immer noch nicht korrekt eingerückt — was ja die ursprüngliche Ursache für den Zahnverlust war.

Hier bekommt das hervorstehende obere Spindelwellenlager eine Bedeutung: Auch die Spindelwelle ist schwimmend gelagert, allerdings ohne Sicherungsring. Im Laufe der Jahre ist sie vermutlich immer weiter nach oben gewandert. Vor ca. 3 Jahren ist der Drehzahlmesser ausgefallen. Damals habe ich die Bedeutung nicht erkannt und bin einfach von einer grenzwertigen Montage des Drehzahlgebers ausgegangen, die ich mit einer Unterlegscheibe „behoben“ habe. Daß sich das Geberrad verschoben haben könnte, weil die Spindelwelle gewandert ist — das kam mir damals nicht in den Sinn.

Dieses Problem ist allerdings schnell gelöst: Das obere Spindelwellenlager läßt sich mit moderater Kraft wieder in seinen ursprünglichen Sitz pressen und das Doppelzahnrad an der Zwischenwelle hat (wieder?) perfekten Eingriff.

Epilog

Wenn das nächste Mal der Drehzahlmesser ausfällt, wird als erstes das obere Spindelwellenlager überprüft. Ansonsten war die Reparatur ein voller Erfolg: Schrieb ich noch im Vorspann der Beschreibung zum Anbau meiner ZweitspindelDie Spindel der BF20 läßt sich von ca. 50 bis 2500 U/min regeln“, so schafft die Maschine nach der Reparatur eine Leerlaufdrehzahl von etwas mehr als 3000 U/min und ist zudem natürlich deutlich leiser geworden.

Motorkohlen (Original-Antrieb der Optimum BF 20)

Foto: Motorkohlen der BF 20 nach sechs Jahren Betriebszeit
Motorkohlen der BF 20 nach sechs Jahren Betriebszeit: Von den 15 mm Ursprungslänge sind noch fast 12 mm vorhanden. (Zum Vergrößern auf das Bild klicken)

Die Kohlebürsten des Universalmotors der BF 20 gelten als sehr verschleißanfällig. In manchen Foren wird davon berichtet, daß schon nach einem Wochenende CNC-Zerspanung ein Satz Motorkohlen „herunter“ sei. Das kann ich nicht bestätigen. Bei mir sind nach sechs Jahren halbwegs regelmäßigen Betriebs noch mehr als 2/3 der Kohlebürstenlänge vorhanden. Bürstenfeuer ist auch unter Last nicht zu sehen.

So können die vorsorglich angeschafften Ersatz-Kohlebürsten wohl noch das ein oder andere Jahr in der Schublade bleiben.

Defekte Y-Spindel (CNC-Umbau)

Foto: Defekte Spindel der Y-Achse
Die Y-Spindel hat sich gelängt. (Zum Vergrößern auf das Bild klicken)
Foto: Defekte Spindel der Y-Achse
Die Spindel wurde aus drei Teilen hergestellt, die ineinandergeklebt wurden. Ein Sicherungsstift sorgt für eine Entlastung der Klebung. (Zum Vergrößern auf das Bild klicken)

Im sechsten Betriebsjahr fiel es auf, daß sich in Y-Richtung der Tisch unter Last immer mal wieder minimal bewegte. An den Werkstücken war zum Glück nicht nichts zu sehen, aber trotz soft limits wurde immer mal wieder ein Endschalter angefahren. Im Verdacht stand die Klemmung der Spindelmutter. Um die die Klemmung der Spindelmutter zuverlässig und genau einstellen zu können, ist es unumgänglich, den X-Tisch, den Y-Achsen-Antrieb zu (Schrittmotor und Zahnriemen) und die hintere Y-Achsen-Abdeckung zu demontieren. Hier fiel es auf, daß die Spindel verdächtig weit hinten beinahe an den Sockel stieß.

Nach der kompletten Demontage des Spindelantriebs wurde das Übel sichtbar: Die Spindel hatte sich gelängt!

Ermöglicht wurde dieser Defekt durch den Herstellungsprozeß des Spindelendes: Um es sich zu ersparen, die gehärteten Gewindeflanken abzudrehen, hat der Hersteller einfach in den weichen Spindelkern gebohrt und dort das passende Spindelende aus Baustahl eingeklebt. Diese Klebung hat sich vermutlich im Laufe der Jahre gelöst.

Zum Glück ließ sich die gehärtete Gewindespindel mit einem VHM-Bohrer problemlos durchbohren. So sichert jetzt ein kleiner Paßstift die neue Klebeverbindung zusätzlich.

Spindelmutter Z-Achse (CNC-Umbau)

Foto: Defekte Spindelmutter
Der Spindelmutter geht es offensichtlich nicht besonders gut. (Zum Vergrößern auf das Bild klicken)

Nach vier Jahren Betrieb ist an der Spindelmutter für die Z-Achse ein großes Stück abgeplatzt — an der Stelle, an der die Mutter im Mutterngehäuse sitzt. In diesem defekten Zustand ist die Maschine immerhin noch zwei Jahre weitergelaufen (mit den entsprechenden Einschränkungen in der Genauigkeit der Z-Achse).

Damit das nie wieder passiert, bekommt die abgedrehte Madenschraube, die als Mitnehmer dient, einen Freistich spendiert, so daß an dieser Stelle die Spannungsspitzen hoffentlich etwas geringer werden.

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