Bau einer Klimmzugstange für den Türrahmen und erste Erfahrungen mit dem CNC Fräsen
Seit einigen Monaten trainiere ich regelmäßig an einer Klimmzugstange im Wald. Für die regnerischen Tage war ich auf der Suche nach einer Trainingsmöglichkeit für zu Hause. Mit den Klimmzugstangen zum horizontalen Spreizen in den Türrahmen hab ich keine so guten Erfahrungen gemacht. Was für ein Glück also, als Pinterest mir ein Foto einer Art Sprossenwand für den Türrahmen in meinen Feed gespielt hat.
Firmen wie Heimholz und Fatmonkey bieten diese zum Kauf an, und dort findet ihr auch noch mehr Inspiration dafür, was man alles mit diesen Turngeräten machen kann.
Das Prinzip
Zwei Wangen werden rechts und link in den Türrahmen gestellt und zwischen Boden und Oberkante des Türrahmens verspannt. Die Wangen bestehen jeweils aus zwei Teilen : Ein kurzes Kopfteil und ein längeres Fußteil. Kopf- und Fußteil sind durch Gewindestangen lose und mit Abstand verbunden. in der Lücke ist auf die Gewindeschraube eine Mutter aufgeschraubt – dreht man diese nach unten zieht sich die Gewindestange langsam aus dem Fußteil und das Kopfteil wird nach oben gedrückt und verspreizt.
Die Wangen sind in regelmäßigen Abständen mit L-förmigen Nuten versehen. Diese Nuten nehmen die Klimmzugstange auf. Durch die Fräsungen auf verschiedenen Höhen kann die Stange auch niedriger montiert werden, etwa um horizontale Klimmzüge zu trainieren, für Kinder, oder um daran eine Schlinge für seitliche Übungen zu montieren. Auch ein Brett könnte man hier einhängen als Rutsche. Die Möglichkeiten sind vielseitig!
Material und Maße
Die Wangen fertige ich aus Buchenleimholz, dass es bei meinem örtlichen Holzfachmarkt in 27×95 Millimeter als 2-Meter-Staffeln zu kaufen gibt. Die 27 Millimeter Holzstärke gehen sich bei meinem Türblatt perfekt aus, sodass sich die Türe noch schließen lässt und die Türschnalle gerade noch neben der Wange Platz hat. Schmäler würde ich die Wangen nicht machen, gerne eher dicker wenn es denn die Türschnalle erlaubt, zum Beispiel 30 Millimeter. In der Breite kann man auch weiter gehen, etwa so breit wie der Türstock selbst ist (ohne Falz natürlich), oftmals 12 Zentimeter.
Weil ich die Sprosse selbst herstelle, richte ich die Maße nach meinen Abrundfräsern. Ich möchte meinen 16 Millimeter Abrundfräser verwenden. Ich hoble die Sprosse auf den doppelten Radius, also 32 Millimeter Dicke zu. Es ist sinnvoll, die Sprosse nicht komplett rund zu machen. Ist sie länglich dreht sie sich nicht durch und die Hände finden besser Halt. Ich entscheide mich für 41 Millimeter als Breite der Sprosse. Die Sprosse ist aus Ahornholz, von dem ich noch ein passendes Reststück übrig habe. Ansonsten eignet sich Buche natürlich auch hier sehr gut.
Für die Verspreizung werden außerdem zwei Gewindestangen mit acht Millimeter Durchmesser und 90 Millimeter Länge sowie zwei passende Muttern und Unterlags-Scheiben benötigt.
| Anzahl | Bezeichnung | Breite (mm) | Dicke (mm) | Länge (mm) |
|---|---|---|---|---|
| 2 | Kopfteile | 95 | 27 | 150 |
| 2 | Fußteil | 95 | 27 | 1845 |
| 1 | Sprosse | 41 | 32 | 86,7 |
| 1 | Schablone | 155 | 12 | 760 |
| 1 | Anschlagleiste Schablone | 30 | 20 | 760 |
| 2 | Gewindestangen | 8 | 8 | 90 |
| 2 Muttern, 2 Beilagscheiben |
Der Bau
Seit ich vor ein paar Monaten den Maker Space meiner Heimatstadt entdeckt habe, möchte ich die dortige CNC Fräse ausprobieren. Die regelmäßigen Fräsungen an den beiden Wangen scheinen mir dafür ein perfekte Anwendungsfall.
CNC
Die Toolkette die ich verwende: Fusion360 , EdingCNC und eine Hammer CNC Portalfräse 47.82.
Die L-Förmigen Nuten, oder in CNC Sprache Taschen, sind 12 Millimeter tief. Ins Kopfteil habe ich sie direkt mit der CNC Fräse gefräst.
Für die Fußteile entscheide ich mich für einen anderen Weg: Zuerst fertige ich eine Schablone mit mehreren Taschen an der CNC. Der Fräsraum der Hammer CNC ist 825 Millimeter lang – ich hätte den Fuß also mehrmals verschieben müssen. Dazu kommt dass der Platz um die CNC Fräse begrenzt ist und ich im Maker-Space nicht so leicht die Maschine umpositionieren kann. Außerdem denke ich, dass ich die CNC Fräse noch öfter für den Schablonenbau einsetzen werde, und das ein gutes erstes Übungsprojekt dafür ist.
Bei der Berechnung der Fräsparameter fand ich dieses Dokument von Sorotec hilfreich. Folgende Einstellungen habe ich verwendet:
Taschen Kopfteil: Tasche 12mm tief, 10mm Spiralfräser mit 2 Klingen, Drehzahl 15000 rpm, Vorschub 2200 mm/min
Einstellungen Contour Schablone: Tiefe wie Werkstück (12mm), 6mm Spiralfräser. mit 2 Klingen, Einstellungen wie oben. [Notiz an mich: Beim nächsten mal ausprobieren: Drehzahl 24000 rpm, Vorschub 2600 mm/min]
Ich bin wie gesagt Anfängerin an der CNC, diese Einstellungen haben für mich funktioniert, aber man kann hier sicher noch bessere Werte finden.
Schablone – Bau und fräsen mit dem Kopierring
Die Schablone ist mit sechs Zentimeter breiter als das Werkstück. Dadurch ist auf der einen Seite Platz um eine 3cm breite Anschlagleiste unterzuschrauben. Auf der anderen Seite hat die Oberfräse mehr Auflagefläche wenn sie ins Holz eintaucht und kann so stabiler und besser geführt werden.
Maße Schablone: 15.5*57cm 12 Millimeter Sperrholz. besser wäre 76 Zentimeter und 5 Taschen (-> Einmal weniger umpositionieren)
Um das Kopierfräsen effizient zu gestalten, möchte ich meinen größten Nutfräser verwenden: Dieser hat einen Durchmesser von 17 Millimeter. Der nächstgrößere Kopierring, den ich zur Verfügung habe, hat einen Außendurchmesser von 24 Millimeter . Dadurch ergibt sich ein seitlicher Abstand von 3.5 Millimeter. Die L-förmigen Ausfräsungen in der Schablone müssen also im Durchmesser 7 Millimeter größer sein und in den Längen 3.5 Millimeter länger als dann beim endgültigen Werkstück benötigt.
Die Schablone kann ich an den Fußteilen immer wieder anlegen und mit der handgeführten Oberfräse und einem Kopierring nachzufahren. Um die Fräsungen an beiden Fußteilen zu machen, wir die Anschlagsleiste einfach auf der anderen Seite angeschraubt, sodass die Öffnungen einmal links und einmal rechts sind.
Mechanik
Für die Mechanik müssen in Kopf- und Fußteil jeweils zwei Löcher senkrecht ins Stirnholz gebohrt werden. In diese werden dann die 8 Millimeter Gewindestangen zum Verspreizen der Wangen gesteckt.
Es ist wichtig dass die Löcher exakt senkrecht und an der selben Stelle in Kopf- und Fußteil angebracht werden. Dazu einen Führungsklotz ca 30 Millimeter dick und 95 Millimeter breit (=Breite der Wangen) zuschneiden. Diesen an der Ständerbohrmaschine senkrecht bei 1/4 und 3/4 der Breite durchbohren. An drei Seiten Anschläge anbringen. Dann den Führungsklotz auf die zu bohrenden Teile stecken und mit der handgeführten Bohrmaschine 40 Millimeter tiefe Löcher bohren.
Im Fußteil muss sich die Gewindestange rein und rausschieben lassen. Hier also mit einem 8mm Bohrer bohren.
Die Gewindestange darf sich aber nicht mit der Mutter mitdrehen, sonst funktioniert das Spreizen nicht. Um das Mitdrehen im Kopfteil zu verhindern, habe ich verschiedene Methoden ausprobiert: in das Kopfteil einer Wange habe ich mit einem 7 Millimeter Bohrer gebohrt und die Gewindestange dann eingedreht. Ins Kopfteil der anderen Wange habe ich mit einem 8 Millimeter Bohrer gebohrt und die Gewindestange mit einem 2-Komponentenkleber eingeklebt. Eine weitere Variante, die ich aber noch nicht ausprobiert habe, wäre eine Gewindemuffe einsetzen. Diese müsste das Durchdrehen auch verhindern.
Lessons Learned
- Der Verspreizmechanismus funktioniert tatsächlich so wie ich es mir gedacht habe, und ist so einfach und unkompliziert
- Es war mein erster Kontakt mit Fusion360, CAM und der Hammer CNC. Da gibt es schon viel zu lernen, und viele Ressourcen im internet. Von der Schwierigkeit war es für mich das passende Level an Herausforderung und Erfolgserlebnis
- Die Menschen im Innolab waren wunderbar hilfsbereit. Shout out ans Innovation Lab der FH Wr. Neustadt!
- Die Fräsung im Kopfteil und die oberste Fräsung am Fußteil mindestens 4 Zentimeter von der Kante weg ansetzen – so sind sie weit genug von der Bohrung für die Gewindestange entfernt.
