Kobber- og nylonhammer

/

Kobber- og nylonhammeren blir etter det jeg har forstått betraktet som svennestykket for en elev ved TIP Vg1 og slik har det vært i lang tid. Det er en tradisjon å produsere sin egen hammer som bevis på at man har lært det mest essensielle av produksjonsteknikker.

Nå har jeg fullført min egen og jeg er ganske fornøyd med resultatet.

Jeg begynte med å grovkappe Ø20mm rundstål på båndsagen til litt over korrekt lengde før jeg rettet sidene på dreiebenken og korrigerte lengden til 250mm.

Deretter senterboret jeg begge sider slik at jeg hadde noe å sette pinolen i. Siden skaftet på hammeren skal være konisk, det vil si at det har en vinkel og blir noe kjegleformet er det vanskelig, om ikke umulig, å få et godt grep i kjoksen. Så konusen var noe av det jeg gjorde helt til slutt.

Håndtaket skulle serrateres, med andre ord et rute- eller diamantmønster som preges på overflaten og sikrer godt grep i hånden. Dette krever ganske mye trykk på arbeidsstykket så det må være spent opp med pinolen slik at det ikke blir bøyd.

Serratering, kjent som knurling på englesk.

Jeg dreiet håndtaket ned til 18mm som det skulle være for så å serratere det. Jeg eksperimenterte litt med ulike spindelhastigheter og matehastigheter, samt forskjellige mønster for å se hva som ble bra. Jeg endte opp med en relativt mild serratering som ikke er for skarp men som også går dypt nok til å gi et godt grep. En hastighet på 20-40 RPM virket optimalt og jeg benyttet den midterste mønstergrovheten.

Så vidt jeg husker brukte jeg en matehastighet på 0,4 mm/r.

Serrateringen kunne blitt noe dypere, men da jeg presset verktøyet lenger inn bøyde det seg bare lenger ut mot siden ettersom verktøyholderen gav etter og roterte. Mulig jeg kunne ha strammet denne mer, men jeg skal eksperimentere ytterligere med dette i fremtiden.

Det gjorde ikke all verdens, siden verktøyet skal ha en liten vinkel (Ca. 88-89°) slik at du får mindre kontaktflate og derfor høyere trykk og dypere kutt med mindre kraft, men det irriterte meg litt at det ikke ble helt bra. Jeg fikk i ettertid et tips om å bruke trykkluft for å holde sponet ute av veien.

 

Konusdreiing

Skaftet på hammeren skulle være konisk. Jeg har gjort en del konusdreiing allerede, som for eksempel på gjengeadapterene, men jeg har ikke gått særlig i dybden av det.

Konusdreiing brukes for å skape kjegleformer og gradvise senkninger eller økninger i diameter på et arbeidsstykke over en viss lengde.

Konisitet kan utrykkes på forskjellige måter, enten med et stigningsforhold som f.eks.  1 : 10 hvilket betyr at diameteren øker med 1mm per 10mm lengde. Konisitet kan også utrykkes i vinkel med grader, f.eks. 30°.

Det finnes flere måter å dreie konuser på, med toppsleiden, med pinolforskyver eller med konuslinjal, men de to sistnevnte er ektrautstyr til dreiebenken.

Når man dreier en konus med pinolforskyver forskyver den senterspissen i bakdokken slik at arbeidssykket blir stående på skrå mens tverrsleiden beveger seg parallellt med dreiebenken (som den alltid gjør). En spiss festes også i kjoksen og arbeidssykket spennes opp mellom disse spissene, med en arm som skrus på arbeidsstykket for å sikre at det snurrer rundt.

Måten man dreier konusen på kommer an på arbeidet. Toppsleiden kan bevege seg ca +/- 200mm og brukes hovedsaklig til kortere konuser og avfasinger mens pinolforskyver og konuslinjal brukes ved lengre konuser. Ved bruk av konuslinjal og pinolforskyver kan man også bruke maskinmating.

For å dreie en konus med toppsleiden må man vri toppsleiden til ønsket vinkel og flytte skjæret manuelt. Da står arbeidsstykket parallellt med dreiebenken og skjæret beveger seg i vinkel.

Pinolforskyver

Pinolforskyver

Et borestangshode blir brukt som pinolforskyver

Konuslinjal er et apparat som monteres foran eller bak dreiebenken langs med hovedvangene og festes til tverrsleiden slik at den beveger seg innover eller utover i en vinkel ettersom hovedsleiden mates bortover. Tverrsleiden må da koples fri slik at den kan bevege seg fritt, siden den blir styrt av konuslinjalen.

Se video under av en konuslinjal i aksjon. Den lyserosa stangen stilles til ønsket vinkel og tverrsleiden blir tvunget ut og inn ettersom hovedsleiden flytter seg.

 

Litt matematikk:

Det er flere måter å regne ut konusen på:

Denne formelen finner graden på konusen (α0):

En konus er i utgangspunktet, hvis man ser på tegningen over, et trapes, eller to rettvinklede trekanter som står mot hverandre.

Det ligger en del grunnleggende trigonometri til bunns her.

Så hvordan finner man vinkelen til en rettvinklet trekant? Det kommer ann på hvilke sider vi kjenner.  Vi kjenner to sider, den store diameteren og lengden. Med andre ord kjenner vi den motstående side og den vedliggende side. Hypotenusen er ukjent.

På dette eksempelet er a den motstående side fordi den står ovenfor vinkel α.

b er den vedliggende side fordi det er den som møter en annen side i hjørnet med vinkelen vi skal finne.

Den siste siden c er hypotenusen, men den er av null interesse for oss akkurat nå.

Hvis man vet disse sidene kan man bruke tangens for å finne vinkelen. Eller rettere sagt tan^-1. Man bruker tan for å finne sider og tan^-1 for å finne vinkler.

Når man bruker tangens deler man den motstående side på den vedliggende, så a/b.

Jeg måtte bruke toppsleiden for å lage konusen på hammeren, men hva skulle jeg stille vinkelen på? Jeg kunne finne vinkelen på konusen som var 2,2°, men hvis jeg hadde stilt toppsleiden på 2,2° hadde konusen blitt 4,4° siden den tar av materiale på "begge sider". Så ja, jeg måtte stille den på 1,1, men hvordan kom jeg frem til dette?

 

Det finnes en håndregel som sier at:

Men denne fungerer kun opp til rundt 10 grader.

 

En bedre formel (som krever kalkulator) er:

Dette er effektivt konusvinkelen delt på 2.

Jeg utførte operasjonen i flere passeringer. Gradskalaen på toppsleiden indikerer ikke finere enn 1° så å stille inn til 1,1 var en utfordring. Jeg bare tok det på øyemål, men har nå lært at dersom man ikke kan stille inn så fint som man ønsker kan man starte med å ta en litt grovere vinkel, f.eks. 1,5 og måle lengden og diameteren man forventer for så å slå forsiktig på toppsleiden så man minsker graden til man finner ønsket vinkel.

 

Deretter gjenget jeg enden som hammerhodet skal skrues på med M12 gjenger. Enden var dreiet ned til 11,95mm.

Jeg brukte en gjengebakkeholder som man setter i bakdokken på dreiebenken. Den glir fritt frem og tilbake, men parallellt med resten av benken og trees på enden. Når den har fått grep kan man enten vri den om for hånd eller starte dreiebenken på lavt turtall og holde igjen med hendene.

Snudde så skaftet rundt og boret opp det 80mm dype Ø12mm hullet som skal fjerne noe av vekten i håndtaket. Avfaset enden av håndtaket med en 2mmx45° fas og forsenket innsiden for å fjerne skarpe kanter etterlatt av boringen.

Da var det på tide å lage hammerhodet.

Er ikke stort å si om dette, standard dreieoperasjoner ned til gjengestørrelser, d.v.s. 11,95mm for M12 gjengene som skal på disse tuppene.

Helt innerst av roten skulle det et 3mm bredt kutt for å skape litt pusterom for det som skal skrues på og sørge for at det kommer helt inn til og flatene møter hverandre helt. Det var ikke oppgitt hvor dypt dette kuttet skulle være så jeg gikk 0,1mm dypere enn gjengene som skulle på var.

En nokså nervepirrende del av prossessen var å lage hullet som skaftet skulle trees inn i. Jeg markerte opp med rissepenn et punkt midt på hammerhodet på et tilfeldig punkt langt omkretsen. Den er sylindrisk så det spiller ingen rolle hvor jeg begynner siden det ikke er noen andre referansepunkter å ta hensyn til. Jeg kjørnet et hull og sentrerte biten i søylebormaskinen med digital avleser for å forsikre meg om at senter var der senter skulle være. Det så riktig ut så jeg boret opp hullet gradvis til jeg nådde 10,3mm som er gjengeboret til M12.

Da det kom til å gjenge opp hullet valgte jeg å bruke søylebormaskinen. Jeg nevnte i innlegget om gjengeadapterene at jeg måtte finne en mer pålitelig måte oppnå rette gjenger på, dette var løsningen. Jeg satte gjengetappen i kjoksen (slik at kjoksen grep om det sylindriske skaftet, en 3-tanns kjoks kan ikke sentrere en firkant) og dro til skikkelig med to vannpumpetenger. Deretter matet jeg tappen forsiktig ned for hånd og roterte kjoksen rundt med egne hender. Dette sikret veldig rette gjenger.

Jeg gjentok tidligere nevnte prosedyrer for å lage endestykkene, en i nylon og en i "kobber". Vi hadde ikke kobber så da ble det messing.

Disse filte jeg en 3mm radius på, på enden som det står i tegningene.

Endestykkene skrudde på perfekt etter nøysommelig gjenging og alt som gjenstod var å splinte hodet slik at det ikke roterer.

Jeg er nokså fornøyd med resultatet selv om det kunne blitt bedre på noen få punkter, nevnelig konusen på skaftet hvis enderadius ved håndtaket ble 0,1mm for liten, d.v.s jeg hadde for liten vinkel og serrateringen kunne vært dypere, men jeg har lært en hel del og fått en oppriskning i trigonometrien min.

Gjengeadapter for styrestag til bil

/

Da var jeg endelig ferdig med gjengeadapteret til styrestaget som det viste seg at jeg skulle lage to av, siden det så klart må være ett på hver side av bilen. Derfor, sammen med en del andre småting, tok det noe lenger tid å fullføre prosjektet enn det jeg opprinnelig hadde planlagt. Men jeg har lært en hel masse av det.

Under kan man se sammenhengen mellom adapteret og styrestaget for å få et bedre overblikk over bruksområdet. Jeg fikk kun det originale gjengeadapteret som det var min oppgave å lage en forlenget versjon av.

 

Planlegging

Som jeg har skrevet om tidligere målte jeg alle de nødvendige mål med skyvelære og vinkelmåler for så å tegne den nye delen i SolidWorks og printe ut tegninger.

Det viste seg jo etterhvert at de dimensjoner jeg opprinnelig hadde fått oppgitt var feil, at den ikke skulle forlenges med 7mm, men at hele delen skulle være 7cm, altså 70mm, i motsetning til 48,65 som den delen jeg hadde tegnet var.

Ikke nok med det, men på en eller annen mystisk måte hadde det ene målet mitt på 27mm blitt til 22 på tegningen. Menneskelig feil, og man kan se det senere at jeg ikke oppdaget dette før jeg var godt i gang med det første forsøket. Først da jeg satte den nye og den originale delen side om side så jeg at noe var galt.

Jeg hadde prosessen stort sett ferdig i hodet og brukte tegningene som arbeidsplan. Jeg indikerte med tall hva jeg skulle gjøre og i hvilken rekkefølge. Man kan også se hvilke endringer jeg måtte gjøre underveis med kulepenn, men fremgangsmåten forble stort sett det samme.

 

Gjennomføring

Siden jeg hovedsaklig skulle dreie var det naturlig å starte med den tykkeste biten av delen.

Jeg startet med å kutte et solid stykke 40mm rundstål, langt nok til å ha godt med arbeidsrom og godt grep i dreiechucken. Grunnen til at jeg valgte 40mm stål er at selve mutterhodet er 30mm så avstanden fra kant til til kant i sekskanten er 34,64mm.

Deretter fulgte en hel del dreiing. Jeg startet med å dreie et lite hakk i den ene enden for å markere hvor langt jeg trengte å redusere diameteren før jeg tok hele biten ned til Ø34,64mm. Dette kunne for så vidt blitt markert med tusj, men den venstre siden av kuttet er så lang hele biten skal bli, så kuttet ble gjort med presisjon en tusj ikke kunne gitt. Da jeg lagde den andre biten gjorde jeg ikke dette, men sørget bare for at den var lang nok og tilpasset den totale lengden helt til slutt etter at biten var blitt kappet av og snudd rundt.

Bildet under er fra det første forsøket (det som ble laget med feil dimensjoner) så her representerer hakket der mutterhodet starter, men poenget er det samme. De aller fleste bildene er fra det første forsøket og vil variere en smule fra slik jeg forklarer prosessen for sluttproduktene, men det er hovedsaklig helt likt.

Klikk på bildene for å gjøre dem større.

Termisk ekspansjon i materialer er en egen vitenskap, men det er viktig å ta hensyn til det når man jobber med høy presisjon.

Jeg hadde ikke fått oppgitt noen toleranser på det jeg skulle lage så jeg gjorde det til en liten utfordring for meg selv og se hvor nøyaktig jeg var i stand til å produsere delene.

Dette bestod hovedsaklig i veldig mye manuell måling med skyvelære for å verifisere at det målet jeg hadde stilt den digitale avleseren på var korrekt, slik at når jeg fulgte den var det ikke tvil om at det ble presist.

Deretter dreiet jeg mellomstykket som er mellom de ytre gjengene og mutterhodet.

Jeg støtte etterhvert på problemet med store temperaturstigninger i arbiedsstykket. Vi arbeider ikke med kjølevæske av en eller annen grunn, så høye temperaturer kan oppstå ved dreiing av mye materiale over lengre perioder. Dette var et problem siden når stålet utvider seg vil det komme nærmere skjæret og ta av mer enn planlagt, slik at når det kjøler seg ned igjen og krymper vil det være mindre enn det målet man siktet på.

Men selv om det var aldri så korrekt innstilt var fortsatt varme-ekspansjon et problem jeg ikke hadde støtt så mye på tidligere.

Det var ikke kritisk for den største delen av dreiingen, men spesielt da jeg kom til dreiingen av de ytre M16x1mm gjengene var det ganske viktig at det ble korrekt, eller så kunne gjengene bli ubrukelige.

Gjenger er stort sett satt opp slik at det er bolten som har slingringsmonnet, ikke hullet, det vil si at et M16 hull er ganske nøyaktig 16mm mellom dalene i gjengene mens selve bolten er Ø15,974 - 15,794mm mellom toppene. Hvis gjengene på bolten blir for tynne, øker det sjansen for å strippe gjengene siden de vil ha mindre kontaktflate inne i hullet.

Formelen for lineær termisk ekspansjon er:

termisk_ekspansjon.png

ΔL (Delta L) = Endring i lengde

α (Alpha) = Termisk ekspansjons-koeffisient for materiale ved 20°C

L0 (L null / L initiell) = Lengde på materiale ved 20°C i meter

ΔT (Delta T) = Endring i temperatur

Så det kan sies slik: Endringen i lengden er lik koeffisienten ganget med den initielle lengden på materialet ganget med endringen i temperatur.

Jeg vet ikke nøyaktig hvor varmt arbeidsstykket mitt ble, men fargen på sponet kombinert med at jeg ikke klarte å ta på arbeidsstykket gjør at jeg for eksempelets skyld går ut i fra en temperatur på 250-300°C.

La oss ta for eksempel den midterste biten av delen, som skulle være 27mm tykk og regne ut hvor tykk den blir ved 300°C:

  • Koeffisienten for stål er 13. Det vil si 13 x 10^-6 eller 0,000013 meter per grad Celsius.
  • Lengden, eller tykkelsen i dette tilfellet, på materialet er 27mm eller 0,027 meter.
  • Temperaturendringen er 300 - 20 som blir 280°C.

0,000013 x 0,027 x 280 = 0,00009828 som vi kan runde av til 0,0001 meter, eller 0,1mm. Det vil si at delen ved 300C blir 27,1mm. Det vil igjen si at hvis vi dreier den til 27mm ved 300 grader vil den bli 26,9mm når den krymper igjen ned til 20 grader.

Dette er ikke verdens undergang, men det kan ha betydelig utslag og være helt uakseptabelt ettersom hva det er man jobber på. Siden jeg prøvde å gjøre det så nøyaktig som mulig var jeg ofte nødt til å stanse opptil en millimeter ut og la arbeidsstykket kjøle seg ned før jeg tok den siste paseringen ned til korrekt tykkelse. Det var spesielt viktig da jeg dreiet den delen som skulle bli M16x1 bolten. Det er en av de andre grunnene til at det tok litt tid. Hadde jeg jobbet med kjølevæske hadde ikke dette vært et problem. Men jeg lærte jo om lineær ekspansjon av det så jeg kan ikke klage.

 

Her er grovdreiingen ferdig og nå skal jeg gå over på å dreie de skrå seksjonene. Det involverer en 1,5mm 45° avfasing på enden av bolten, en 1mm 45° avfasing fra mellomstykket mot bolten og 2 50° avfasninger på hver side av mutterhodet.

For å gjøre dette løsnet jeg toppsleiden og vinklet den til de respektive gradene på gradskiven.

All done! Nå gjenstår det å kappe den av og avfase den andre siden. Dette gjorde jeg med et 3mm kutteblad, men jeg måtte bytte kuttehodet som vist under.

Her kan man se at jeg har byttet det, eller rettere sagt snudd det. Hvis man ser på den bakre delen av karbid-insettet er det brukket og ubrukelig. For å bytte disse må man gjøre følgende:

Sett det inn slik.

Finn et slikt verktøy.

Vri det rundt 180° og det vil løsne insettet nok til å ta det ut og bytte det.

 

Jeg var også nødt til å bytte insettet i dreieskjæret mitt, dette gjøres ganske enkelt ved å løsne set-skruen.

Her er den ferdig avkappede biten. Optimalt sett skal man stoppe dreiingen og øke omdreiningstallet ettersom man kapper seg inn i materialet for å opprettholde skjærehastigheten. Dette gjøres automatisk på CNC maskiner, men jeg droppet det her siden den allerede gikk nesten så fort som den kunne gå og det gikk fint.

Herfra og utover er bildene av den korrekte biten som ble sluttproduktet. Her ser man den ferdig dreide og avfasede delen som nå er klar for fresing, boring og gjenging.

For å lage mutterhodet brukte jeg delehodet på fresen som jeg har skrevet om tidligere. Mutterhodet skulle være 30mm så for å oppnå det målte jeg diameteren på det som skulle bli mutterhodet og delte på to, deretter satte jeg fresen så nøyaktig inntil toppen som overhode mulig og senket den med tallet jeg fant, 34,64/2 som er 17,32.

Etter å ha funnet midten nullstilte jeg måleren og hevet fresen med 15mm. Jeg senket vel teknisk sett bordet, men resultatet er det samme.

Deretter boret jeg opp hullet til de indre gjengene som skulle være M14 med 12,5mm gjengebor og gjenget begge sider.

Dette burde egentlig vært gjort på dreiebenken, men det verktøyet vi hadde til å lage gjenger på dreiebenken aksepterte ikke gjengebakken for M16x1, så jeg ble nødt til å gjøre det manuelt. Gjengene til M14 hullet på det ene adapteret ble også en smule skjeve, selv om jeg var aldri så forsiktig, så neste gang må jeg finne en mer pålitelig måte å drive gjengetappen ned enn øyemål selv om de i prinsippet skal være selvsentrerende.

TADA! Dette har vært et meget lærerikt prosjekt for meg og det var artig å produsere noe som faktisk skal bli brukt til noe. Det la litt press på meg til å fa det gjort og gjøre det riktig, det skal tross alt brukes i en bil, så om det ryker hadde det ikke vært så artig for meg, men jeg har ikke hørt noe enda så bank i bordet.

Ventilblokk - Produksjon 1 - Del 2

/

I del 2 av produksjonen av ventilblokken skulle vi lære å bruke søylebormaskin og gjengetapp. Det skulle bores en del diverse hull i blokken slik som på tegningen under. Noen hull skulle ha gjenger og noen skulle forsenkes.

Klikk på bildene for å se en større versjon

Jeg begynte med å markere opp på arbeidstykket hvor hullene skulle være. Alle hullene på baksiden har en avstand fra hverandre på 14mm.

Søylebormaskin

Jeg benyttet rissepenn, kjørner, målestokk, vinkel og skyvelære.

Rissepenn, markerer linjer og streker i metall.

Kjørner, lager små merker i metall for å indikere hvor linjer krysser, viktige punkter eller hvor det skal bores. Hjelper til å sentrere mindre bor.

Som nevnt i Del 1 så er ikke dimensjonene på blokken helt eksakte, den er ikke nøyaktig 60mm bred siden den ble pusset ned gankse mye, så dersom jeg hadde målt 30mm inn fra en side, som man på tegningen kan se er der senterlinjen skal være, ville den ikke blitt sentrert korrekt. Derfor målte jeg bredden på begge sidene og delte denne i to for å få senter. Det viste seg at senter var ca 29,7mm inn, som er halvparten av 59,4, så blokken er litt over en halv millimeter for tynn. Jeg tenkte det var viktigere at alle hullene var sentrert korrekt, i steden for at avstanden til veggene var korrekt, det vil si at jeg så målte 14mm ut fra senter i steden for å måle 16mm inn fra hver side.

Dette er presisjonsarbied, men det er vanskelig å gjøre det presist. Hvor man legger målestokken eller vinkelen inntil merkene man har laget for å trekke en linje, kombinert med hvordan men holder rissepennen og hvordan den hviler mot det man bruker til å føre den med kan gjøre store endringer i hvor linjen ender opp med å være. Det kan være fiklete å trekke en korrekt strek, men det kommer vel med trening. 

Jeg ble stort sett fornøyd med oppmerkingen. Jeg er ikke helt sikker på hvordan det kunne gjøres bedre med det verktøyet jeg hadde til rådighet, men jeg endte opp med å ikke følge oppmerkingen så veldig uansett. Mer om det senere.

 

Diameter, skjærehastighet, matehastighet og omdreiningstall

Når man borer, dreier, freser eller utfører annen sponskjærende bearbeiding er det viktig at det som roterer, enten det er verktøyet eller arbeidsstykket, gjør det med optimal hastighet.

Jeg er personlig mer vant til å bruke engelske begreper som "revolutions per minute", "cutting speed" og "feed rate".

Jeg skal forsøke å forklare på norsk, men det er en veldig god forklaring om konseptet på engelsk på Wikipedia her.

Skjærehastighet (cutting speed)

Skjærehastighet (Vc), som måles i meter per minutt (m/min), er hvor fort arbeidsstykket "løper" over skjæret eller skjæret "løper" over arbeidsstykket. Det er altså overflatehastighet.

Skjærehastighet er ikke noe vi "vet". Det må regnes ut. Eller rettere sagt, det brukes til å regne ut omdreiningstallet. Alt vi vet er diameteren på boret og hastighetene vi kan bruke. Selve skjærehastigheten er funnet ut av produsentene av materialet og verktøy og lignende. Etter mye eksperimentering har de funnet ut hvilken hastighet som er best å bruke på hvilket materiale.

Skjærehastighet er et direkte produkt av diameter og omdreiningstall (RPM). Når noe spinner så er det sagt at antallet rotasjoner i minuttet er konstant uansett hvor bredt det som spinner er. Altså har det ingen betydning hvor langt fra senter noe er, det bruker like lang tid på å gå en runde rundt senterpunktet.

Grunnen til at vi deler på 1000 er fordi diameteren oppgis i millimeter og for å konvertere millimeter til meter så deler vi på 1000. Så millimeter per minutt (mm/min) blir til meter per minutt (m/min).

Vi kan, mye på samme måte som Ohms lov, benytte en formeltrekant for å se sammenhengen mellom diameter og omdreiningstall.

Tiden det tar for boret å rotere en gang er konstant, men hastigheten boret møter materialet på er større jo tykkere boret er. Jo lenger ut fra senter man kommer jo fortere går det. Hastighet er avstand delt på tid, så skjærehastigheten kan endres ved å endre på de variablene.

Bruker du tynnere bor går avstanden (diameteren) ned, altså må tiden boret bruker på å gå rundt en gang også ned for å opprettholde samme skjærehastighet, derfor må vi øke omdreiningstallet (turtallet).

Bruker du tykkere bor går avstanden (diameteren) opp og for å opprettholde samme skjærehastighet må tiden boret bruker på en revolusjon også opp, altså må omdreiningstallet (turtallet) ned.

Her kommer nomogrammet inn. I stedenfor å regne ut omdreiningstallet manuelt med formelen

kan vi istedenfor se på nomogramet til høyre og fylle inn de variablene vi vet for å finne ut hvor fort vi skal stille verktøyet til å gå. Når vi vet skjærehastigheten som er optimalt for det materialet vi jobber med, som vi får opplyst fra godt etablerte kilder som for eksempel Verkstedhåndboka, og vi vet diameteren kan vi følge de to linjene på monogramet til de krysser og se hvilken katergori det faller i.

I eksempelet til høyre skal vi bruke en skjærehastighet på 26 m/min og diameteren på boret er 22mm. Hvor fort må boret gå rundt for å oppnå en hastighet, der det er tykkest, på 26 m/min? Vi ser at de to linjene møtes såvidt over 350 RPM . Hvis vi regner det ut med formelen får vi 376 RPM, så dette stemmer godt.

Dersom vi vet omdreiningstallet og diameter, og vil finne skjærehastigheten, kan vi benytte en snudd versjon av formelen slik:

Matehastighet

Matehastighet er hvor fort verktøyet beveger seg inn i arbeidsstykket, eller arbeidsstykket beveger seg inn i verktøyet.

På bildet til venstre representerer pilene følgende:

Skjærehastighet og matehastighet er essensielle verdier når det kommer til optimal sponskjæring.

Matehastighet måles i millimeter per revolusjon (mm/r), det vil si hvor mange millimeter innover i arbeidsstykket verktøyet trygt kan bevege seg per omdreining. Dette er et veldig lite tall, for eksempel 0,15, som betyr at verktøyet bør kutte vekk 0,15 mm med materiale på en omdreining. Dette kan ganges med omdreiningstallet for å finne hastigheten, det vil si millimeter per minutt (mm/min).

Så ved å se på tabellen under, dersom vi borer med hurtigstål i NS-EN 10025 FE430C konstruksjonsstål med et bor på 15mm og bruker en matehastighet på 0,15 mm/r får vi en skjærehastighet på 40 m/min. Dette gir oss et omdreiningstall på  ca. 840 r/min.

Hvis vi ganger matehastigheten med omdreiningstallet får vi en matehastighet på 126 mm/min. Dersom man freser må man også gange med antallet tenner på verktøyet for å fordele arbeidet optimalt mellom tennene, men dette kan sløyfes om man dreier siden man kun bruker én "tann".

FR = Feed rate (matehastighet oppgitt i mm/min)

RPM = Revolutions per minute (omdreiningstall)

T = Number of teeth (antall tenner på verktøyet)

CL = Chip load (matehastighet oppgitt i mm/r)

For å sikre optimal sponkjæring og maksimal vertøylevetid er det viktig å vite disse to hastighetene.

Diagram over effekten av skjærehastighet og matehastighet

 

Senterbor

Senterbor brukes for å enklere og mer presist lage hull i materialer, og for å skåne større bor. Det har en liten tynn tapp på bare noen få millimeter, som gradvis blir større, opp til 5mm på bildet over. Den har en liten spiss for å gjøre det enkelt å posisjonere det nøyaktig og sentrere hullet korrekt som gradvis sklir over til en større diameter for å klargjøre hullet for større bor som ikke kutter like godt nær senter, samt at den tykkere kroppen bidrar til økt stabilitet og presisjon. Hullet senterboret lager er også kjent som "pilot hole" på engelsk, hvilket forklarer at hullet leder og fører etterfølgende bor på rett vei. Uten det kunne bor som ikke kutter så godt i senter begynt å "vandre" og hullet ville endt opp på feil sted og boret ville boret skjevt og potensielt knukket.

 

Gradvis forstørring

Etter at senterboret hadde plassert hullet økte jeg gradvis størrelsen på hullet, først helt gjennom med 5mm, deretter fullførte med 8mm bor som var det hullet skulle være. Dette er for å skåne 8mm boret som slipper å gjøre like mye arbeid i midten, samt at det ikke trenger å produsere like mye spon og sponet som blir produsert har en enkel vei å evakuere, ned.

5mm og 8mm bor

Da jeg boret hullene på sidene brukte jeg en trekloss til å holde arbeidsstykket på plass vannrett og for å ikke bore ned i tvingen på grunn av overhenget.

Etterhvert som jeg ble mer kjent med maskinen oppdaget jeg den digitale avleseren. Den var innstilt på tommer av en eller annen grunn, men etter at vi fant ut hvordan man endret enhetene til metrisk viste denne seg å være ekstremt mye mer nøyaktig enn mitt øyemål og gjorde hele operasjonen mye mer nøyaktig og enklere.

Med en oppløsning helt ned til 5 mikrometer og et godt utgangspunkt gjorde jeg mesteparten av den gjenstående boringen med hjelp av denne. Resultatet ble veldig bra.

 

Morsekonhylse / konisk tange

Det er koniske hylser som man trer inni hverandre til man når diameteren på boret man skal bruke. De holdes kun på plass av friksjon, men de låser seg fast inni hverandre og selve dreiemomentet blir overlevert via toppen som går inn i et lite hakk.

14mm hullene måtte bores på en litt annerledes måte enn de mindre hullene. De fleste kjokser aksepterer ikke bor større enn 10-15mm så dersom man skal ha slike tykkelser må man gruke noe som heter morsekonhylser.

For å få dem fra hverandre må man benytte en konisk tange-nøkkel for å brekke dem fra hverandre.

0691700046-nn_l.jpg

Forsenker

Fire av hullene skulle forsenkes. Det vil si at det bores en kon eller forstørret hull et lite stykke ned i det hullet skruen eller bolten skal gjennom slik at når den er skrudd inn ligger den flatt med overflaten og stikker ikke ut.

Forsenkningene skulle være 10mm i diameter ved overflaten. Forsenkeren er 90 grader, det vil si at forsenkningen er 5mm dyp.

Dette gikk relativt greit. Dybdemåleren på søylebormaskinen var i ustand så jeg endte opp med å forsenke litt og sjekke med skyvelæret. Dette gjentok jeg til forsenkingen ble korrekt. Det finnes mer nøyaktige og bedre måter å gjøre det på, men det funket greit slik jeg løste det.

 

Gjenging

Helt til slutt skulle fire av hullene gjenges med M8 gjenger. M står for "metrisk" og 8 er diameter på bolten. Når det kommer til innvendige gjenger så er 8 mm diameteren mellom dalene i gjengene. For å lage gjenger borer man med et bor som er litt mindre enn gjengene man skal bruke. Dette kalles et gjengebor og er spesiallaget for dette formålet.

6,8mm gjengebor for M8 hull

6,8mm gjengebor for M8 hull

Etter at hullet er boret bruker man en gjengetapp for å skjære ut korrekte gjenger i hullet. Grunnen til vi bruker 6,8mm bor er for å ha nok materiale til overs når vi gjenger til å lage gjengene.

8 - 6,8 = 1,2 Gjengene blir altså da 0,6mm dype.

Det er viktig å være varsom og gå rolig til verks. Selv om gjengetappen er selv-sentrerende, er det viktig når man starter å sørge for at den står rett. Tar man for hardt i kan man strippe gjengene. Det er også lurt å stoppe og vri litt tilbake med jevne mellomrom for å løsne på og få ut sponet, slik at det ikke bygger seg opp og skader eller misformer gjengene.

Bolter er ofte beskrevet med mange forskjellige tall:

M8 x 1,25 x 40 betyr for eksempel Metrisk 8mm bolt med gjengestigning 1,25mm som er 40mm lang.

Gjengestigning er hvor langt oppover bolten gjengene har beveget seg på en runde rundt bolten.

Forskjellige typer gjenger.

 

Oppsummering

Dette har vært en interessant og utfordrende oppgave som jeg har lært mye av. Noe har blitt gjort riktig og noe har blitt gjort mindre riktig, men det er feilene man lærer av. Presisjon er ikke gjort på 1-2-3!