Kuledreier? Kule greier!

Denne uken, blandt mye annet, har jeg endelig blitt ferdig med et prosjekt jeg har holdt på med lengre enn jeg tør å innrømme. Ikke nødvendigvis fordi jeg jobber tregt, men jeg har ventet på nødvendige deler. Men nå er dingsebomsen endelig ferdig og jeg kan fortelle litt om den.

Jeg har laget en kuledreier! Det er et verktøy for å dreie sfærer i dreiebenken.

Jeg startet opprinnelig med å lage den for å lage en hevarmskule:

Bolt-n.jpg

Med tanke på hvor lang tid jeg har brukt på den hadde det definitivt vært mer effektivt å bare lage hevarmen på den gamle måten med frihånds-dreing og fil, men jeg har lært utrolig mye i løpet av produksjonen og verktøyet ble ypperlig som vi får se senere.

Verktøyet består av to store sirkulære deler som roterer på hverandre, sammenknyttet med en M12 bolt med forsenkningshode. Bolten har en sikringsmutter under, inni basen, for å sørge for at den ikke løsner under bruk.

På den øvre delen av basen sitter dreieskjæret i verktøytårnet. Skjærene er festet til en settherdet ståldel som sørger for stabilitet og mothold for skjæret når det møter arbeidsstykket. Denne er så skrudd i verktøytårnet. Skjærene er TCMT 110204 festet med M2,5 torx insert-skruer. Disse spesifikke skruene var hovedsaklig det jeg måtte vente en stund på før jeg kunne få tatt i bruk verktøyet.

Mer om skjær i et fremtidig innlegg.

Verktøytårnet er festet til svalehale-sleiden med to forsenkede M8 bolter.

Sleiden kan beveges frem og tilbake i dette sporet og kan låses fast i ønsket posisjon ved å stramme de fire set-skruene som dytter på den ene sleidekanten.

Hele verktøyet festes i T-sporet i tverrsleiden på dreiebenken med disse to T-spor mutterne her:

Disse blir så strammet av to M8 bolter som er forsenket inn i basen og den øvre delen må vris til riktig posisjon for å få tilgang til boltene.

Den er altså festet slik:

Spaken bak brukes for å vri den rundt arbeidsstykket og dette skaper kuleformen.

Det eneste som nå manglet var et godt grep på denne spaken, så kronen på verket var å lage en messingkule til enden av spaken med verktøyet. På den måten har verktøyet fullført seg selv!

Her er noen videoer av den i aksjon:

Det ferdige resultatet:

 

Hevarmen

Så var den virkelige testen kommet. Å dreie stål; å lage den hevarmen som jeg i utgangspunktet lagde dette verktøyet for.

Jeg fikk en tegning på hvordan hevarmen skulle være. En klassisk hevarm har en litt dråpeformet kule, men siden jeg benyttet kuledreiern min fikk jeg lage en litt mer sfærisk hevarmskule.

Det viktigste å tenke på med dette verktøyet når man skal lage sfærer er at senter av basen, altså det punktet verktøyet roterer om, er rett under og i senter av den kulen som skal dreies. Ved å sette senter utenfor eller forbi midten av kulen kan man lage ovale former og lignende.

Verktøyet har også skjær utvendig for å lage konkave former.

For å bruke verktøyet setter man først skjæret til senter av basen. På bildet under kan man så vidt se to rissede punkter som representerer at tuppen av det innerste skjæret er i senter av basen. Dette er en av de få pirketingene jeg gjerne skulle funnet en finere løsning for, kanskje lodde fast en bit av en linjal, eller på en eller annen måte gravere inn en millimeter-skala, men det er ikke nødvendig og funker helt fint uten.

Deretter kjøres verktøyet inntil arbeidsstykket til det så vidt møtes, og den digitale avleseren på dreiebenken nulles. Det er her viktig at vektøyet står mer eller mindre 90° på arbeidsstykket. Når avleseren er nullet kan tverrsleiden kjøres inn radien av arbeidsstykket (eller diameteren om avleseren er satt til diameter-modus, som de vanligvis er) mens vektøyet blir presset mot arbeidsstykket og da blir dyttet bakover i sleiden og vil innta den nøyaktige radius som arbeidsstykket har. Det er her selvsagt viktig at arbeidsstykket er dreiet ned til ønsket radius på kulen på forhånd.

Verktøyet føres tilbake ut fra arbeidsstykket og låses fast. Det vil da være kalibrert til korrekt radius.

For å begynne å dreie kulen settes en av aksene, X (radial / diameter) eller Z (aksial / lengde) til null, det spiller liten rolle hvilken.

Deretter avanseres kuttet med den andre aksen mens man roterer verktøyet. Etterhvert som man nærmer seg nullpunket for begge akser vil en kule eller halvkule fremarte seg. 

Deretter gjenstod det litt dreiing for å tynne ned selve armen og litt lett filing og pussing.

Den skulle også varmbøyes ca. 30°. Her brukte jeg nok litt for direkte og hard varme og litt mye oksygen i blandingen med acetylenen for det ble brent opp litt stål i bøyepunktet.

Det var ganske mye gods å varme opp, men det gikk nå til slutt og skadene er ikke noe litt smergel ikke kan fikse.

All done! Denne oppgaven tok både et halvt år og én time. Snodig det. Men verktøyet fungerte nydelig og jeg har lært mye av å lage det og hevarmen i seg selv ble ypperlig.

Utplassert igjen

Denne uken har jeg vært på utplassering igjen, men i en hel uke, i motsetning til hver tirsdag slik jeg gjorde i forrige semester. Formålet er å kjenne hvordan det er å faktisk være ute i arbeidslivet og få smake på noen arbeidsoppgaver man kan møte som praktiserende børsemaker.

Jeg fikk elskverdig plass igjen på XXL i Sandvika som jeg var hos tidligere. Det var veldig hyggelig å se dem igjen.

Jeg ble satt i arbeid og blant oppgavene jeg har utført har jeg reparert tennstempelet til en .22 pistol som ikke avfyrte pålitelig.

High Standard Supermatic Citation

.22 er en randtent (rimfire) patron, så tennstempelet er noe rektangulært og treffer kanten av patronen. Jeg filte dette til å bli litt mindre, ettersom en mindre overflate ville konsentrere mer av energien i drivfjæra inn i et mindre område og forhåpentligvis slå messingen dypere. Jeg polerte også resten av tennstempelet for å eliminere muligheten for at det hang seg p.g.a. friksjon. Det virket til å fungere, for den gikk bedre med bare en klikk på 50 skudd, men den var forårsaket av en matefeil der patronen ikke satt ordentlig i kammeret.

Jeg reparerte også en pumpehagle, men dette var en enklere jobb ettersom den manglet deler som vi hadde, jeg måtte bare putte dem i.

Weatherby PA-08 Synthetic

Jeg prøveskjøt den og den gikk fint. Det var hovedsaklig 3 deler som manglet; tennstempel, returfjær og pinnen som holder tennstempelet på plass. Samt en choke i enden av løpet.

Jeg gjenget også et løp til lyddemper, M14x1, ikke noe hokuspokus der.

Litt dårlig bilde, men jobben ble godkjent.

Men mest tid av alt brukte jeg på en fordømt Colt King Cobra revolver.

Problemet med den var at du kunne skyte ett eller to skudd med den, så hang den seg, d.v.s. det ble veldig hardt å trekke av, avtrekkeren ville ikke røre seg. Dette var en revolver som en av de andre hadde sett en del på, men ikke kunne dedikere mer tid til uten å ta betalt for noe som muligens ikke ville resultere i en løsning. Men som utplasseringselev var min tid gratis, så jeg har brukt mange timer på å pille den fra hverandre og sette den sammen igjen mens jeg klør meg i hodet. Over 100 testskudd senere, spredd over flere dager har jeg heller ikke løst problemet helt. Men jeg kjenner nå denne slangen bedre enn min egen bukselomme.

Mange teorier ble fremstilt, og mange løsninger prøvd. Først troddes det at det at avfyrte patroner som ble rotert videre som nå muligens var litt ekspandert kilte seg fast mellom tønnen (1) og rammen, men ingen bevis for det ble funnet, og vi pusset også bakdelen av rammen for å eliminere dette som en kilde. Deretter oppdaget vi av utstøterarmen (3) var løs og at dette kanskje bidro til slark i systemet, men denne ble strammet godt og var heller ikke problemet. Var det et problem med tønnekransen på utstøteren (4)?

1) Tønne 2) Crane 3) Utstørerarm 4) Utstøter/tønnekrans 5) Utstøter returfjær 6) Returfjær mothold/sentrerer

Jeg merket at revolveren hadde en tendens til å henge seg som om tønnehånden kilte seg fast i tønnekransen. Men det rare var at den nesten konstant hang seg kun med nye patroner i tønna. Dersom man puttet inn skutte tomhylser var problemet ikke på langt nær like prominent.

7) Avtrekker 8) Tønnelås 9) Tønnelåsfjær 10) Tønnehånd 11) Tønnehåndfjær og slagplate/tilkobler 12) Hane 13) Løfter/avtrekkerhake i double-action modus 14) Avtekkerfjær 15) Mainspring/hovedfjær og hanestempel 16) Tønneutløser/primær sylinderlås

Jeg pusset rammen, jeg pusset tønnelåsen, jeg lagde 2 helt nye tønnehender fra scratch, jeg oljet og smurte og skrudde og tittet. Men til slutt måtte jeg kapitulere. Jeg klarte ikke å finne problemet. Jeg tror revolveren er forhekset. Jeg klarte riktignok å forbedre situasjonen med en av de nye tønnehendene jeg lagde, men problemet ble aldri helt borte.

 

Uansett har det vært en lærerik og trivelig uke med mine mentorer på XXL. Takk for nå!

Produksjon av nytt tennstempel

De to siste ukene har jeg fått muligheten til å prøve å lage et nytt tennstempel til en Browning Buck Mark .22 pistol, helt fra bunnen av.

Maskinering og fabrikering av nye deler er noe jeg synes er svært interessant og det å kunne bruke disse ferdighetene til å reparere ting og få de til å fungere igjen er magisk.

Her ser vi den ødelagte tennålen.

Jeg tok mål av delen og skisset opp planen min.

Noen overflødige mål her og der muligens, men det er bedre å ha for mye informasjon enn for lite. En robust kartlegging i starten sparte meg for en del tid senere.

Jeg startet med et ukjent stykke stål, som mest sannsynlig var normalt konstruksjonstål, men vil fungere helt fint til formålet.

Jeg freste ut rette referansesider og gjorde stykket klart til videre presisjonsarbeid.

Deretter freste jeg begge sider med en solid pinnefres til riktig tykkelse, 1,6mm.

Etter å ha frest den ene siden flyttet jeg fresebordet hele fresens tykkelse + 1,6mm utover og freste vekk den andre siden, som etterlot meg med en fin bit med korrekt tykkelse.

Jeg brukte så den samme pinnefresen til å skjære ut grovkonturen til biten mens den stod oppreist og festet til den solide stålbiten i stikken.

Etter det var gjort spente jeg opp stykket på nytt, nå snudd 90 grader for å frese ut hullet i midten. Dette hullet var ikke sirkulært. Det var 2,4 x 3mm så jeg kunne ikke bare bore det ut. Jeg benyttet en liten 2mm pinnefres og sørget for å kun flytte den i Y aksen (opp/ned) slik at den ikke ble utsatt for sideveis stress som kunne ført til at den knakk. Jeg senket den ned gjennom stykket flere ganger til formen til hullet så riktig ut. Hullet er avlangt for å tillate tennålen å bevege seg fritt på tross av rullesplinten som holder tennålen på plass, men må ikke hindre tennålen i å overføre slaget fra hammeren til patronen.

Da det var gjort spente jeg stykket opp tilbake i oppreist posisjon og kuttet av biten med et kutteblad.

Under ser vi delen og den gamle ødelagte biten som den skal erstatte.

Herfra og utover var det stort sett håndarbeid med filing, sliping og pussing før det siste steget kunne utføres.

Nå begynner det å ligne på noe.

Etter grovfilingen fulgte pussing med fint smergel (600) for å gi delen en bedre og finere overflate og fjerne de siste merkene etter maskineringen og filingen.

Etter litt finpussing ble den siste polishen gjort med fin pussemaskin.

Dette bildet ser jo nesten profesjonelt ut!

Etter mye inn og ut av pistolen for å gjøre siste tilpassinger og sørge for at delen opererer som den skal, var jeg tilfreds med formen og alle klaringene og toleransene.

Nå følger det siste steget, herding og anløping som jeg fikk hjelp med av en av mine mentorer.

Her varmes biten opp til den er rødglødende og dyppes i et pulver som inneholder karbon og smelter det slik at stålet trekker til seg mer karbon.

Herding gjøres for å endre mange ulike egenskaper med metaller som strekkfasthet, hardhet, osv.

Hardheten til metallet kan måles med Rockwell-skalaen og viser hvor motstandsdyktig metaller er mot plastisk deformasjon.

Når metallet herdes skal det raskt avkjøles ved å dyppe det i vann eller olje for å "låse fast" molekylene i materialet i en sterk strukturering som gjør det anspent og knallhardt når det er nedkjølt.

Når man tilsetter mer karbon blir stålet mye hardere, men også sprøere og kan lett knekke. Derfor må man etter herde-prosessen anløpe metaller, dvs. varme det opp til ca 200-400 grader, avhenging av ønskede egenskaper og metallet / legeringen.

Etter delen var herdet slipte jeg vekk det ru skallet for å kunne anløpe den. Det er viktig å se på delen når den anløpes siden det er ofte fargen som oppstår man bruker til å anløpe ting og da må biten være ren og blank med en fin overflate.

Anløping gjøres for å slippe opp litt av stresset i metallet som oppstår ved herding. Dette gjør det mer bøyelig og mindre utsatt for å knekke eller sprekke, samtidig som det opprettholder store deler hardheten fra herdingen. Pluss at det får helt nydelige farger.

Vakkert!

Sannhetens øyeblikk. Fungerer den?

Jada! Avfyrte trygt og pålitelig.

Dette var et fint prosjekt for meg siden det hadde mye rom for feil. Dersom jeg gjorde noe galt var det kun en liten bit stål som ble tapt og ikke en enestående våpendel som var ødelagt for alltid. Det vil så klart ikke være sånn i fremtiden, men for øyeblikket setter jeg pris på bare å få kunne lære tips, triks og teknikker med rom for å feile. Erfaring er den beste lærer, men jeg vil helst ikke mestre noe ved å øve meg på andres eiendeler, for øyeblikket.

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° afvasing 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.