Pinnefresens anatomi og hvordan velge riktig verktøy til jobben

/

Pinnefreser (End Mill) er den vanligste formen for skjæreverktøy til universale freser og valg av riktig pinnefres til jobben som skal gjøres kan utgjøre en stor forskjell. Det er mange dimensjoner å ta hensyn til ved innkjøp og bruk av pinnefreser.

Både materiale som skal freses og applikasjonen er kritiske i valg av fres. 

 

Kuttdiameter og kuttlengde

Fresens diameter og kuttlengde er åpenbart en vesentlig del å ta hensyn til ved valg av fres. Tykkere freser tåler mer og er mer stabile. Rigiditet og motstand mot vibrasjoner og defleksjon er viktig når det kommer til fresing og derfor bør man bruke så tykk fres som det lar seg gjøre. 

Kuttdiameteren er diameteren på den teoretiske sirkelen som dannes når verktøyet spinner rundt. Dersom fresen ikke står sentrert vil kuttdiameteren øke og fresen vil hovedsakelig skjære på én tann, hvilket er langt fra ideelt.

Total lengde (Overall Length), flutelengde (Length Of Flute) og kuttlengde (Length Of Cut) er kritiske ved bruk av lange freser. Dersom en lang fres må benyttes er det bedre å bruke en med lang hals (lang LBS, Length Below Shaft) og kortere kuttlengde siden den har tykkere kjerne/aksel over en større del av den totale lengden enn en tilsvarende lang fres med lengre kuttlengde:

Akseldiameteren har også betydning for hva slags collet eller annen montering og oppspenning som må benyttes. Ofte er akselen tykkere enn kuttdiameteren slik at det kan være problematisk å komme til dersom man skal frese dype spor eller lignende.

 

Fluter

Antall fluter spiller en stor rolle for fresens materialfjerningsevne, matehastigheter, sponevakuering, stabilitet og defleksjon. En fres med flere fluter har en tykkere kjerne som gjør den bedre i stand til å stå i mot radiale krefter og kan derfor f.eks. ta dypere/lengre kutt (stikke lenger ned i arbeidsstykket).

Men med mange fluter blir hver flute liten, altså er det liten plass til sponet som produseres ved fresingen. 

Tradisjonelt kom pinnefreser i utforminger med 2 og 4 fluter, der tommelregelen var å bruke 2 fluter på bløte metaller som aluminium, kobber, etc. og 4 fluter på hardere materialer som stål og andre harde legeringer. Grunnen til dette er at bløte metaller som aluminium er lettere å maskinere, samt at de har en tendens til å pakke seg i flutene og hindre sponevakuering dersom flutene blir for små, mens stål og lignende stor sett krever sterkere freser og lager mindre og mer håndterlig spon som lettere lar seg evakuere selv med grunne fluter.

Med flere fluter kan man også benytte høyere matehastigheter eller oppnå finere overflate med samme matehastighet ved å øke antallet fluter. I moderne produksjon der det settes fokus på hurtig maskinering er flere fluter blitt populært fordi det gir sterkere freser som kan mates fortere og fjerne mer materiale samtidig som det forlenger levetiden til verktøyet grunnet lavere stress på hver tann/flute.

Mer fres gir plass til mindre fluter.

Med nyere materialforskning og produksjon er det blitt vanlig med 3 fluter for aluminium fordi det gir en god balanse mellom god sponevakuering og høye matehastigheter.

 

Endeutforming og profil

Endeutformingen er viktig med tanke på bruken og hvordan fresen skal bevege seg, spesielt med tanke på CNC maskiner.

 

Blant "normale" pinnefreser finnes det hovedsakelig 4 typer:

  • Flat / "vanlig" pinnefres (Square / Flat Nose)
  • Avrundet / Radius (Radius Corner / Bull Nose)
  • Kule (Ball Nose)
  • Fas eller formfres (Chamfer / Formed End)

Avrundede freser, eller radiefreser, er populære der det f.eks. ikke er kritisk med 90° skarpe innvendige hjørner og brukes mye til generell grovforming. Den avrundede kanten på eggen gir en jevnere trykkfordeling på den ellers skarpe tuppen av skjærene som gjør at verktøyet tåler mer og varer lengre. 

Kulefreser er på sett og vis også radiefreser, men de ender ikke opp i en flat del, de lager halvkuler. Disse er mye brukt til forming av kompliserte deler i 3-,4- og 5-akse CNC maskiner der myke overganger mellom passeringer er nødvendig eller rett og slett der det trengs en kanal eller innvendig form med en radius.

Fasefreser eller andre formfreser brukes gjerne til avsluttende passeringer for å fase kanter eller påføre spesielle former på deler av arbeidsstykket.

Når det gjelder flate pinnefreser finnes det hovedsakelig 2 typer: senterskjærende og ikke-senterskjærende

Forskjellen sier seg selv; den ene typen skjærer i midten og kan "plunge", altså stikkes rett ned i arbeidsstykket på samme måte som et bor, den andre kan ikke og må beveges i X eller Y for å skjære.

En annen litt interessant egenskap ved moderne pinnefreser er at tennene mot formodning ikke står helt symmetrisk, men er ofte slipt inn med små variasjoner i gradene mellom dem:

I eksempelet over er det avbildet en 4-fluters flat pinnefres som man skulle tro hadde tenner med 90° intervaller, men de er litt forskjøvet frem eller tilbake slik at ingen av tennene har lik vinkel mellom seg, men vinklene blir selvsagt fortsatt 360° totalt. Dette er for å forhindre "chatter" eller vibrering i verktøyet eller arbeidsstykket ved at fresen treffer en frekvens som resonnerer med intervallene på tennene. Så disse er litt forskjøvet for å forhindre dette.

 

Heliksvinkel

Heliksvinkelen er den aksiale vinkelen på flutene som går rundt akselen. Vinkelen måles mellom senterlinjen til fresen og en rett linje som går tangentielt langs kuttsiden.

En høyere heliksvinkel (45° og oppover) øker fresens evne til å skjære istedenfor å rive og vil stort sett gi en bedre overflate, men gjør fresen skjørere og svakere. En lavere heliksvinkel (30° og lavere) gir en sterkere fres med sterkere kuttsider, men fresen lager grovere overflater siden den river mer enn den skjærer og er bedre egnet til grovbearbeiding.

En fres med middels heliksvinkel (mellom 30° - 45°) vil være godt egnet til allround bruk med akseptable resultater.

Også her lekes det med parametre for å motvirke vibrasjoner og hakking. Høy-prestasjonverktøy har ofte variable heliksvinkler på hver flute som forhindrer ytterligere resonans og bryter opp mønsteret.

 

Flere illustrasjoner hentet fra Harvey Performance. 

Nytt liv til en gammel arbeidshest

/

Endelig er jeg ferdig et prosjekt som er meg hjertet nært. Et prosjekt jeg har holdt på med siden skoleåret startet i fjor. Min helt egen custom Mauser 98 i .30-06 Springfield! Det ser kanskje ikke sånn ut, men den startet livet som en Karabiner 98k i den tyske hær under andre verdenskrig. En slik som er avbildet under.

Det er ikke min spesifikke rifle jeg holder i bildet over, det er faktisk den som ligger bak. Da jeg overtok den hadde den en gammel, sliten sporter-stokk på seg, men den startet som sagt livet på samme vis som den jeg holder her. Mange av disse riflene som ble liggende igjen etter krigen ble tatt i bruk i Hæren, men kort etter konvertert til .30-06 og gitt til Heimevernet da vi adopterte M1 Garand. På ett eller annet tidspunkt hadde den blitt kamret om til .308 Winchester (som noen få ble da dette ble NATO standard) som jeg ikke fant ut før jeg allerede var på skytebanen og hadde kjøpt .30-06 skudd. Ugh...

Men jeg trengte et våpen til både trening og jakt og tenkte det var en fin anledning til å ha et eget våpen jeg kunne bruke på skytedagene vi skulle ha. Prosjektet startet enkelt nok med den simple endring at jeg ville ha den i .30-06 og en ny stokk. Det ene førte til det andre og plutselig er det eneste originale igjen på børsa låsekassa og sluttstykket. Som er blitt tungt modifisert de og.

Det har vært en lang og lærerik reise med oppturer og nedturer.

 

Kamring og dreiing av nytt løp

Aller først fjernet jeg selvsagt løpet. Det satt godt fast så låsekassa måtte varmes opp for å løsne det.

Den originale løpsprofilen er fler-steget, eller trappet, og personlig er jeg ikke noen tilhenger av designet. For ikke å nevne at det ikke lar seg gjøre å kammre om et .308 løp til .30-06 uten å fjerne en del av kammer-enden siden tykkelsen på .30-06 hylsen er mindre der den treffer .308 skulderen enn .308 er, slik at det ville dannet seg en grop i kammeret her som ville gjort at hylsen ville blitt deformert/sprukket/satt seg fast ved avfyring.

Det er ingen spesiell grunn til at jeg ville ha .30-06 annet enn at jeg liker kaliberet og det en kraftig og allsidig patron. Riflen skal brukes til storviltjakt og langholdsskyting så et relativt grovt kaliber føltes riktig. Det går jo mye på følelser dette; og ikke nødvendigvis på tross av fakta.

Jeg fikk tak i en hylse som er et "adapter" som tilpasses diverse låsekasser og omgjør den til en delvis standardisert festemetode slik at våpenet blir et 'systemvåpen', altså at brukeren kan enkelt skifte løp dersom et annet kaliber kreves eller ønskes brukt i samme våpen.

Kammeret er selvsagt fortsatt i løpet, men det stikker på en måte ut av løpet og tres inn i hylsen. På bildet over er hylsen satt på feil vei for å sjekke pasning. Denne krevde litt å lage; selve pasningen vist over hadde kun 0,03 millimeter unilateral negativ toleranse.

Over kan vi se hylsen skrudd på løpet og gjenger slått i hylsen for å passe i låsekassen (under).

Deretter brotsjes (les: rømmes) kammeret med hele smæla skrudd sammen.

Etter inspeksjon og testskyting av det nye kammeret viste det seg at jeg hadde fått en rivning i metallet under prosessen som hadde etterlatt seg et dypt sår inne i kammeret og som deformerte patronen som vist på bildet under. Dette gjorde den svært vanskelig å få ut, men det gikk heldigvis med bare litt makt. Den dårlige nyheten var jo selvsagt at jeg måtte gjøre alt på nytt, inkludert å lage det presise hylse-partiet om igjen også... 

Men andre gangen gikk det knirkefritt og resultatet ble tilfredsstillende.

Under dreier jeg ned det nye, nå ferdig kammrede, løpsemnet fra Lothar Walter. I første omgang kun ren masseavvirkning for å tynne løpet.

Konusdreiing for å fullføre løpsprofilen. Her brukte jeg brille for å minimere vibrasjoner og optimalisere maskinert overflatefinhet før puss.

Løpet behøver ikke være så veldig tykt, men et tykkere løp bidrar til økt presisjon. Jeg lot løpet være ganske tykt fordi jeg vill ha høy presisjon og løpet skulle uansett flutes for å fjerne noe vekt. Den koniske profilen på løpet bidrar til et slankere og helhetlig visuelt inntrykk med tanke på perspektiv.

 

Fluting

Jeg flutet løpet, hovedsakelig for utseende, men også for å redusere vekt. Dette var stort sett en langsom og kjedelig prosess siden matehastigheten var så lav. Når ett kutt tar ca 15 min og 5 fluter på 3-4 kutt per flute... det tok tid. Men verktøyet var flunkende nytt og prosessen ny for meg så jeg tok det heller litt med ro enn å forhaste meg. Finishen på flutene ble også veldig bra.

På tross av den langsomme prosessen var det en svært interessant og lærerik prosess. I bildet over klokker jeg inn løpet slik at kuttsiden er parallell med X-aksen. Siden løpet er konisk må det spennes opp litt på skrå for at flutens tykkesle skal bli jevn. Det ble spent opp i et delehode og en senterspiss med en vinkelplate som støtte bak. En liten innretning med et spor i satt rundt løpet og ble brukt for å trekke mot vinkelplaten og holde det stramt på plass. 

Det viktigste her er at flutene blir symmetrisk, så den første fluten må stilles inn i forhold til hvordan løpet sitter i låsekassa. Jeg monterte det fast i rifla og merket opp med en av de andre fresene hvor midten/toppen av løpet var. Deretter monterte jeg det opp i oppspenningen over og brukte en høyderissemåler/rissefot får å vise midten av løpet og roterte delehodet til den rissede linjen og høyderissemåleren møttes. Jeg gjorde også noen små testkutt for å verifisere at verktøyet fulgte denne linjen. Nå skulle den første fluten teoretisk sett bli midt oppå løpet.

Jeg lagde som nevnt 5 fluter, av den enkle grunn at det gjorde at jeg slapp å flytte vinkelplaten for hver rotasjon, siden med et oddetall fluter vil løpet alltid hvile mot vinkelplaten på en ribbe og ikke på en flute. Jeg er av den tro at et partall fluter, som er fullstendig symmetrisk, vil gi et stivere løp siden den totale tykkelsen mellom ribbene blir større enn med et oddetall fluter, men det skal tydeligvis ikke utgjøre så stor forskjell.

Et annet viktig moment å tenke på er hvordan løpet er tilvirket. Hvordan det er laget, om det er varmhamret eller kaldhamret eller om riflingene er påført i etterkant med en "button" som dras gjennom pipa kan påvirke hvordan løpet reagerer på å bli flutet. Det kan hende det innfører spenninger ved å lage en hel dyp flute på en gang før man tar den neste, eller det kan gå fint, men man kan trenge å ta alle kutt av samme dybde før man øker kuttdybden for å opprettholde rettheten i pipa, men det var heldigvis ikke et problem for meg med dette løpet.

 

Låsekassen

Mye ble gjort med selve låsekassen og sluttstykket.

Mest interessant av alt er vel en idé jeg fikk av mine mentorer på XXL. Mauser-låsekassen er relativt fleksibel og svak p.g.a utsparingen til tommelen som er der for at våpenet skal kunne bli ladet med stripper-clips. Så tanken er å sveise igjen dette hullet for å stive opp kassa. Hvilket jeg gjorde. 

Jeg lagde en bit av vanlig maskinstål som passet sånn høvelig greit i hullet med litt overmål og MIGet den fast utenpå og inni. Deretter freste jeg vekk det verste og avsluttet med fil. 

Utenom det ble det tilvirket en ny picatinny-skinne som jeg har skrevet om tidligere og nye monstasjehull boret og gjenget.

Nytt avtrekk ble installert, Timney FWD med avtrekkersikring. Siden jeg nå hadde sikring på avtrekkeren ble den originale direkte sikringen på shroud'en fjernet og ny shroud ble kjøpt. Dette er riktignok litt mindre sikkert, men fortsatt sikkert nok.

Utdrageren og bolt-stoppen ble blå-anløpt og jeg monterte en ny selvdesignet hevarm.

Jeg kjøpte også Superior Shooting speedlock-system som er et tennstempel av titan eller stål og aluminium med en ny fjær i krom-silikon legering. Dette kan senke tiden fra avtrekk til skuddet går med flere millisekunder.

 

Rekylbrems

Jeg lagde min egen rekylbrems som er uthulet og plugget igjen for å fange og redirigere så mye av munninggassene som mulig.

Den fanger gassene og omdirigerer dem ut til sidene, oppover og bakover. Også ser den tøff ut.

 

Cerakote

Da alt var ferdig var det på tide å cerakote løp og låskasse, samt andre smådeler. Når det kom til løpet ville jeg ha blanke fluter, så disse ble maskert og endene av løpet plugget.

Cerakote og Durakote er en form for lakk som inneholder keramiske partikler og herder over flere dager og produserer et motstandsdyktig og slitesterkt lag. Det er viktig ved påføring at det som skal sprayes er glass-/sandblåst, avfettet og tørt. Det påføres i èn omgang med mange lette lag, mye som annen pulverlakkering.

Nydelig.

 

Stokk og bedding

I utgangspunktet hadde jeg tenkt til å lage min egen stokk i tre, men siden jeg satte på skinne på låsekassa ville det bli knotete å fylle på ammunisjon i magasinet, så jeg ville ha en løsning med uttakbare boksmagasin. Det var noen greie løsninger der ute og planen var å benytte AICS magasiner med en long-action underbeslag, men det viste seg å være en veldig vanskelig kombinasjon å finne for Mauser. Så jeg endte opp med en AA98, en glassfiber-forsterket polymer-stokk fra Archangel. Denne har mange justeringsmuligheter, er spesialtilpasset M98 og kommer med magasinløsning og et magasin. Jeg kjøpte også to ekstra magasiner, fordi hva er poenget med boksmagasinsystem med bare ett magasin?

Men selv om den kommer ferdig tilpasset var det ikke bra nok for meg. Ikke bare måtte jeg utvide løpskanalen til å passe det nye løpet mitt, jeg ville også bedde stokken. Det vil si å fylle i et epoxyharpiks i stokken for så å presse og skru fast låsekassa med dette stoffet i mellom og la det herde. Dette vil lage et eksakt avtrykk av låsekassa i stokken og den vil ligge godt og solid og vil ikke kunne røre på seg. Det vil også hindre at man drar inn spenninger i låsekassa når man skrur den i stokken som igjen vil bidra til økt presisjon.

Første steg er å rufse opp innsiden der epoxyen skal sitte. Det er kun nødvendig å bedde rundt festepunktene, dvs. rundt skruene, men det må der beddes helt opp til kanten av stokken og spesielt i rekylopptaket, vanligvis den utstikkende flaten ved den fremste skruen.

Det er viktig å lage dype og ru spor her slik at beddingen fester seg godt til stokken. Mange små ikke-parallelle kriker og kroker som limet kan flyte inn i lager et godt feste.

Deretter smøres låsekassen, skruene og alt annet som ikke skal ha lim på seg inn med f.eks. skokrem slik at limet ikke fester seg til annet enn stokken. Så blandes beddemassen som er en blanding av lim og herder, i dette tilfellet i et forhold på 1:4 herder/lim. Vi blandet her 20g lim og 5g herder. Krydre med litt svart fargepulver etter smak. Finhakk en håndfull isolasjon og ha i. Rør godt.

Man ønsker en konsistens slik at det ikke flyter og drypper av rørepinnen. Glassfiberet gir limet styrke og struktur.

Massen legges på og presses godt ned og inn i alle de tidligere nevnte kriker og kroker. En liten rygg av masse legges midt på for å hindre at det fanges luftbobler og som automatisk presses ut fra midten og sørger for en jevn spredning.

Man skrur så fast låsekassen, men ikke så hardt at de spenningene vi prøver å unngå blir bygget inn i beddingen. Så vi strammer til det stopper og så løsner opp til låsekassen ikke stiger mer.

Etter at det er herdet kan de største ansamlingene pirkes av og så kan mekanismen røskes ut av stokken.

Skruehullene kan trenge å bores opp siden det har samlet seg beddemasse i skruekanalene som kan gjøre de vanskelig å få inn skruene ordentlig.

 

Voila!

Annet tilbehør som er brukt:

  • Accu-Tac LR-10 tofot
  • Accu-Shot Mid-Range monopod
  • Vortex Viper PST 6-24x50 EBR-1 MRAD kikkertsikte
  • Daniel Defense QD sling mount
  • Magpul MS4 Dual QD GEN2 reim

Nå er jeg fornøyd og veldig glad! Jeg gleder meg til å ta den med på skytebanen og virkelig sette både den og meg på prøve.

Presisjon

/

Presisjon er et relativt begrep svært kontekstuelt med hva en holder på med. For meg som studerer metallarbeid, maskinering og finmekanikk er det udiskutabelt mikrometeren som er sjefen.

Jeg holder for tiden på med et prosjekt der jeg skal lage en parallellklemme / tvinge. Dette er ganske grovt arbeid, tatt i betraktning at jeg jobber med toleranser på 0,1mm, men jeg gjør det så nøyaktig jeg i stand til med det utstyret jeg har tilgjengelig, som en øvelse i presisjonsarbeid.

Mikrometeren ble offisielt innført i 1879 under navnet "micron" men navnet ble i 1967 endret til "micrometre" for å la seg standarisere under the internasjonale enhet-systemet SI (Système international d'unités) der prefixen "micro" er standarisert for milliondeler med den greske bokstaven μ (my).

Èn mikrometer er en tusendels millimeter, en milliondels meter; 1×10-6 eller 0,000001 meter.

Som sagt så er alt relativt, og jobber man i byggebransjen kan man ofte høre "det går ikke på millimetere her" eller tilsvarende. 0,1mm er stort sett fint nok for det meste av generelt presisjonsarbeid, du skal lete hardt etter bor som er oppgitt i diametere mer nøyaktig enn tidels millimetere.

Papir ligger gjerne på mellom 0,1 og 0,2mm. Et menneskelig hårstrå er ca 50μm eller 0,05mm og er den oppløsningen de fleste skyvelær går til. 0,01 altså 10μm er nokså nøyaktig, og å jobbe helt ned på mikrometeren er utfordrene. Hadde du hatt toleranser på 1-10 mikrometer kunne delene ikke passet sammen dersom det kom bakterier mellom eller små temperatursvingninger.

Det finnes mange måter å arbeide med slik presisjon på, men alt fordrer at utstyret man jobber med blir tatt godt vare på og at referansene man bruker er pålitelige. Med det så mener jeg for eksempel en veldig enkel innrettning:

 

Planskive

En planskive er enkelt og greit en veldig rett plate av stål eller stein (f.eks. granitt) med meget fin overflatefinhet og eksepsjonell flathet. Du skal kunne stole på at den er "vannrett" og helt plan. Den har ofte 3 føtter for å unngå vipping.

Denne brukes som et referanseplan for å måle andre arbeidsstykker. De er gjerne slipt ned for hånd, mer nøyaktig enn en maskin kan gjøre det og kommer med plantoleranser ned til 1μm for AA grad eller 0,250μm (250 nanometer!) for AAA grad, men vanligvis finnes de i toleranser fra 5 til 7μm

Oppfinnelsen av planskiven er kreditert til Henry Maudslay, en britisk oppfinner ofte omtalt som faren av maskineringsteknologi, hvis oppfinnelser bidro til den industrielle revolusjon.

Selv om de er massive stykker stål eller stein må de behandles med den ytterste forsiktighet og kjærlighet. Hvis ditt største og viktigste referanseverktøy blir skadet blir det fort følgefeil tidlig på. Det bør helst ikke settes ting på dem over lengre tid og når de ikke brukes tildekkes med noe mykt, f.eks et stykke filt, og de må ikke utsettes for store temperatursvingninger. Det kan oppstå feil dersom noen områder av platen brukes hyppigere enn andre og bør kalibreres med jevne mellomrom, det vil si planslipes og håndskrapes.

Når det er sagt er det essensielt å sette ting på dem. Det er jo det de brukes til. For å sjekke retthet, planhet og parallellitet i arbeidsstykker eller for å risse linjer. Det er vanlig å sette høyderissemålere og måleurindikatorer på disse platene ved hjelp av indikator-armer.

 

Høyderissemåler

Høyderissemåler brukes på planskiver for å måle høyden eller andre dimensjoner av arbeidstykker og kan også som navnet tilsier brukes til å risse linjer og streke opp arbeid. De har en tung og solid base med høy overflatefinhet for å sikre god nøyaktighet i kombinasjon med planskiven.

Disse finnes stort sett med oppløsning ned til 10μm.

For å lettere se linjer man risser i metall kan man anvende blå "maling", ofte kalt "markerings-blå" eller lignende.

Å finne høyden til ting og risse hjelpelinjer er godt og vel, men hvordan vet man om arbeidsstykket er parallellt? Det bringer oss tilbake til måleurindikatorene.

 

Måleurindikatorer

Kanskje det aller viktigste hjelpemiddelet innen maskinering er indikatoren. Disse kommer i alle former og farger og brukes til et bredt spekter av ting. Det er ikke ende på bruksområdene.

De brukes til å forsterke og forstørre variasjoner i det som måles og viser disse variasjonene med utslag på måleuret som vi kan lese av. Den ytre ringen som holder gradskiven er roterbar slik at indikatoren lett kan nullstilles ved å vri den til nålen. Den lille nålen viser antall fulle rotasjoner utført av den store nålen.

De har ofte to sider med like tall der den ene siden er pluss og den andre minus, d.v.s. om arbeidsstykket går utover og innover eller blir mindre eller større, respektivt, der man måler, i relasjon til referansepunktet. De fåes i mange varianter, analoge og digitale med en oppløsning på vanligvis 0,01mm.

Det finnes også andre mer spesifikke indikatorer slik som sentreringsmålere (som brukes til sentrering, hjørnedetektering, rissing og nullpunktsmarkering) og kantavkjennere (som måler i 3 dimensjoner for innstilling av nullpunkter, eksakt innjustering av f.eks. hull, akser, referansekanter og plane flater samt rotasjonskontroll av spindler), samt tykkelsesindikatorer.

vippeindikatorer.png

Indikatorer trenger et fast punkt for å måle riktig, noe som ikke alltid er så lett å få tak i hvis man skal måle ting på rare steder, så da trenger man måleurholdere og magnetstativer.

De kommer ofte med en magnetfot for montering på mange ulike flater, men man kan også få dem med skruholdere, dreiebenk holdere eller morsekonhylse-adapter.

De eksisterer hovedsaklig i to varianter. Spindelindikatorer (over) som ofte brukes til sentrering i dreiebenker og freser eller måling av ikke-plane sider eller større arbeidsstykker og vippeindikatorer (venstre) som hovedsaklig brukes til å måle plane sider og finne parallellitet, men de er mer eller mindre universalt utskiftbare og alle typer indikatorer gjør stort sett den samme jobben.

Til venstre kan du se en vippeindikator som blir brukt til å verifisere at skrustikken er parallell med Y retningen på fresen. Bordet blir matet innover for å se om indikatoren gir noe utslag. Vippeindikatorer (og spindelindikatorer for den delen) må presses litt "under/forbi" det som skal måles for å gi utslag begge veier, hvis ikke så vil den kun gi utslag når det som måles blir større.
 Derfor må man sørge for at indikatorer trykkes såpass ned mot måleobjektet at man er sikker på at indikatoren ikke bunner ut før måleobjektet.

Måleurindikator med oppløsning på 1 mikrometer med total målemulighet på opptil 1mm.

Måleurindikator med oppløsning på 1 mikrometer med total målemulighet på opptil 1mm.

Relativt enkle innretninger med et antall leddede stive armer eller snorbelastede artikulerende kuleledd.

Analoge indikatorer er ikke spesielt intrikate, dog de inneholder fint urverk og fjærbelastede finemaskinerte tannstenger. Ganske enkle, men det enkle er ofte det beste.

Så hvordan får man det man måler til å bli sittende rett i f.eks. skrustikken og hvordan sjekker man at noe er vinkelrett?

 

Parallellbiter, 123-blokker og V-blokker

Parallellblokker er i bunn og grunn biter av stål man benytter for å heve arbiedsstykker i skruestikken slik at de blir lettere og jobbe med og man kommer til der man skal. Det er viktig å skru fast arbeidsstykket riktig slik at det arbeidet man utfører blir korrekt og gjort på en trygg og solid måte. Det er også viktig å løfte stykket opp dersom man skal bore eller frese gjennom det for ikke å skade skrustikken.

Man kan stort sett stole på at kjevene i skrustikken er parallelle og 90 grader i forhold til stikkevangene som arbeidsstykket eller parallellblokkene hviler på, men det er ofte lurt å verifisere at arbeidssykket står korrekt i stikken med en måleurindikator.

Parallellblokker fåes i mange former og fasonger, med og uten hull for montering og sammenføyning.

Dersom man jobber med et stykke som man er usikker på har flate og vinkelrette sider må man frese en arbitrær side flat og bruke denne som referanse når de andre sidene freses. Da hever man kun den ene siden opp med en parallellblokk og putter noe smått, som skaper et lite kontaktpunkt, mellom den bevegelige bakken og stykket slik at man garanterer at bare den faste bakken bidrar til å sikre at stykkets sitter vinkelrett.

Bruk av en parallellblokk fjærner også en kilde til skjevheter siden det ikke er garantert at begge sitter like høyt.

123-blokker er enkle verktøy for å sjekke vinkelrette objekter og kan også brukes som paralleller. De er snedige siden de har hull og gjenger slik at man kan tre bolter gjennom og montere dem sammen i mange ulike konfigurasjoner til mange forskjellige bruksområder. De kan for eksempel skrus sammen til å fungere som en vinkelhylle:

Vinkelhylle

Vinkelhylle

23-hulls 123-blokk. 3 sider har til sammen 23 hull. Noen er gjenget for å tillate sammenføyning.

V-blokker er mye det samme som parallellbiter i det at de brukes til å støtte opp arbeidsstykket og sørge for at det sitter trygt og godt. De brukes hovedsaklig til rør og runde biter, men kan brukes til alt.

En parallellblokk med 90 graders V-spor.

 

Mikrometer

Mikrometeret ble oppfunnet av William Gascoigne på 1600-tallet og ble brukt til å måle himmellegemer gjennom et teleskop. Denne oppfinnelsen baserte seg på en skrue med meget fin gjengestigning, mye på samme måte som det moderne mikrometeret gjør i dag.

Oppfinnelsen av mikrometeret som vi kjenner det krediteres til Jean Laurent Palmer i 1848 og masseproduksjon ble startet av det amerikanske selskapet Brown & Sharpe i 1867.

Mikrometere måler små avstander, normalt sett ned til 0,01mm, men metere som kan måle 0,001mm er også å få tak i. Disse har gjerne en ekstra nonieskala over millimeterskalaen.

For å lese av et mikrometer leser man først av hovedskalaen, deretter legger man til hundredelsskalaen og til slutt nonieskalaen (om meteret har det).

Det blir ikke stort mer presist en dette så mikrometeret er et meget ømfintlig instrument som må behandles pent. Når det ikke brukes bør det ligge i esken sin og det bør i ny og ne lett innsmøres med olje. Pass på at ambolten og spindelen er rene før bruk for korrekt avlesing.

Et mikrometer skal holdes med en hånd slik at man kan skru med tommel og pekefinger og holde det som skal måles i den andre hånden.

Mange mikrometere har en clutch som gir etter når mikrometeret er korrekt tilstrammet og vil gi korrekt avlesing.

Test alltid mikrometeret ved å nullstille det og se om det viser korrekt avstand (0,00). Hvis dette ikke er tilfellet kan det kan være nødvendig å kalibrere det.

For å kalibrere et mikrometer benytter man en liten spesialnøkkel tilpasset mikrometeret som ofte varierer i utforming mellom fabrikanter.

Åpne mikrometeret til dets maksimale åpning og de-kalibrer det, d.v.s. sett nøkkelen i sporet i ermet og vri ermet mot klokken sett fra hurtigskruen. Lukk så mikrometeret nesten igjen og rengjør ambolten og spindelen, gjerne ved å putte en bit av er ark mellom bakkene og stramme mikrometeret for så å dra papiret ut. Lukk mikrometeret fullstendig og vri så ermet med klokken til null ender opp på linje med referanselinjen. Åpne mikrometeret helt og verifiser at det leser av korrekt lengde med en passbit. Dersom mikrometeret ikke har en hurtigskrue er det mulig å raskt åpne og lukke det ved å dra måleskruen opp og ned underarmen.

Mange høykvalitets mikrometere har et plastikdeksel på rammen, dette er for hindre at varme fra hånden skal påvirke avlesingen.

Det er også viktig å holde det i korrekt vinkel til øyet slik at avlesingen blir korrekt.

micrometer-parallax-error1.jpg

Mikrometere kommer i mange former og fasonger for de aller fleste applikasjoner.

Mikrometer for innvendig måling av bunnen av hull.

 

Passbiter

Passbiter er meget nøyaktige blokker av herdet stål, keramikk eller karbid med ulike lengder. Deres oppgave er å fungere som referanselengder for å kalibrere presisjonsinstrumenter og kan brukes som linjaler eller innvendige mikrometere ved visse lengder.

Passbiten ble oppfunnet av Carl Edvard Johansson i 1901. Han var en svensk oppfinner som oppdaget en nesten magisk egenskap med ekstremt fine overflater. De kan nemlig settes sammen uten noen form for ekstern påvirkning. I en operasjon kjent som "wringing", eller "vridning" på norsk, føres bitene sammen på en måte som gjør at de binder seg sammen overraskende kraftig og med meget høy presisjon.

 

Etter at bitene er rengjort og påført et tynt lag olje kan de sklis på hverandre, vris og skyves på plass og de vil holde seg sammenbundet med stor nøyaktighet og styrke.

Passbiter blir vanligvis solgt i sett med et antall biter som til sammen kan skape en mengde forskjellige lengder med presisjon ned til 1μm.

Til høyre kan du se Johansson selv holde en stabel passbiter for å demonstrere hvor godt de henger sammen. Passbitene er slipt ned med flate-toleranser ned i nanometernivå for at de skal ha disse egenskapene.

Det finnes også passbiter for vinkler.

 

Metrisk VS. Imperisk

Mye kan sies om verdens ulike standarder og begge sider forbanner seg over den andre, men metrisk er på god vei til å ta over som global standard, heldigvis.

Men fra spøk til alvor; innen presisjon er det en del viktige ting å få med seg som skiller systemene. Begge systemene har enheter for mikroskopiske nøyaktige mål.

En mikrometer er som sagt en tusendels millimeter. En millimeter er i utgangspunktet ganske kort, så en tusenedel av den er ganske lite.

I amerika er det vanlig å bruke enheten "thou", uttalt "thau", for "one thousandth of an inch". Men en tomme er 25,4mm, altså 2,54cm, så en tusenedel av det er allerede over 25 ganger mer upresist enn en tusenedels millimeter. En "thou" er 0,0254mm altså litt over 25μm. Siden deres tusendeler ikke kan måle seg med våre tusendeler hadde de den glupe idéen å legge til en null, så de har også en "tenth" som ikke er en tienedels tomme, men "one ten-thousandths of an inch" som er 2,5μm.

Det finnes milliondels tommer, men det er nede på nanometere som er utenfor mitt behov å ha ekstensiv kunnskap om.