CNC-harjoitus: pannunalunen

Tänään opiskelimme CNC-jyrsimen käyttöä ja CAD/CAM-tekniikalla piirtämistä. CNC tulee sanoista computerized numerical control, kun taas CAD tulee sanoista computer aided design ja CAM sanoista computer aided manufacturing. Kyse on siis tietokonepohjaisesta tuotesuunnittelusta. Prosessi etenee siten, että ensin suunnittelet tuotteen tai esineen ja piirrät sen CAD-pohjaisella suunnitteluohjelmalla. Tämän jälkeen määritellään työstöradat, jonka jälkeen ohjelma tallennetaan ja viedään CNC-jyrsimelle tai -sorville. Tämän jälkeen kone työstää aihioon piirtämäsi muodon tekemiesi työstöratojen pohjalta. 

Nykyään tuotantoelämä on pitkälti automatisoitunut, joten myös teknisen työn opetuksessa tulisi seurata tätä kehitystä. NC-tekniikan opetus peruskoulussa ei kuitenkaan ole vielä tässä vaiheessa kovin yleistä. CAM-tekniikan hyötyjä ovat lyhempi kappaleen työstöaika ja vanhojen ohjelmien vaivattomampi käsittely ja muokkaus. Lisäksi työstöjälki on erittäin siisti ja tällä tavoin saadaan työstettyä identtisiä kappaleita. CAM-tekniikan haittana on kallis hankintahinta, joten harvalla koululla on varaa hankkia NC-jyrsin kouluun. Lisäksi ohjelmoitsijalta vaaditaan kielitaitoa ja kokemusta myös koneistuksesta ja tietotekniikasta.

CAM-ohjelmia on useita, mutta koulullamme on käytössä Surfcam-ohjelman 5.2-versio. Aluksi teimme kaikki samoja piirtoharjoituksia, ja minusta tuntui, että pääsin melko nopeasti jyvälle, kuinka ohjelmaa käytetään. Viime vuonna perusopinnoissa olimme käyttäneet Vertex-ohjelmaa teknisessä piirtämisessä, ja mielestäni tuokin ohjelma oli suurimmaksi osaksi helppokäyttöinen. 

Piirtoharjoitusten jälkeen saimme harjoitustehtäväksi suunnitella 200 x 200 kokoisen pannunalusen. Materiaalina oli 10 mm paksu MDF-levy. Ryhdyin ideoimaan erilaisia muotoja ja kuvioita. Mietin, että olisin suunnitellut vanhan kahvipannun muotoisen alusen, mutta viime vuonna eräs opiskelija oli jo suunnitellut vastaavan työn. En halunnut tehdä samanntyyppistä työtä, joten päätin vaihtaa suunnitelmaa. Huomasin koko ajan miettiväni kaikkea musiikkiin liittyvää. Pohdin mm. erilaisten nuottien, nuottiviivaston sekä kitaran piirtämistä. Mihinkäpä se koira karvoistaan pääsisi. Lopulta päätin suunnitella pyöreän alusen, jossa keskellä olisi nuottiavain. Tästäkin harjoitustyöstä olisi todennäköisesti voinut selvitä helpommalla mutta heti näiden opintojen alussa päätin ottaa tästä vuodesta kaiken irti, joten jos vain aika sen sallii, missään työssä ei mennä helpoimman kautta. 

Piirtonäkymä on kolmiulotteinen koordinaatisto, jossa kuitenkin piirsimme kaksiulotteisesti. Ensimmäisenä piirsin 200x200 kokoisen neliön, jotta työn sijoittelu olisi helpompaa. Tämän jälkeen määritin keskipisteen ja piirsin 200 mm halkaisijaltaan olevan ympyrän neliön sisään. Sitten itse nuottiavaimen kimppuun. Nuottiavain on siitä hankala kuvio, ettei se ole symmetrinen. Ohjelmassa on useita erilaisia vaihtoehtoja, joilla symmetristen muotojen piirtäminen ja peilaus on helppoa. En voinut hyödyntää näitä, joten jouduin piirtämään paljon ympyröitä ja apuviivoja. 

Kahden ympyrän välille sai piirrettyä myös tangenttiviivoja, jotka koskettavat ympyrää vain yhdestä pisteestä. Tällä tavoin sain nuottiavaimen kaaren piirrettyä. Nuottiavaimen alaosan spiraalin sain piirrettyä siten, että piirsin sisäkkäisiä ympyröitä, joiden kehät piirsin koskettamaan toisiaan. Muotojen kohdistamisessa täytyi laskea koko koordinaatteja. Tällaisten vapaampien muotojen piirtämisessä olisi hyvä, jos ohjelmassa olisi piirto-ohjelmista tuttu toiminto, jossa valitun muodon saa venytettyä haluamansa kokoiseksi. Koordinaattien määrittelyn sijaan on mahdollista käyttää skissaa-toimintoa, jossa esimerkiksi suoran saa piirrettyä kahden vapaasti valitun pisteen välille. Kun muodot oli yhdistetty viivalla, tarpeettomat viivat sai poistettua trimmaa/katkaise-toiminnolla. Lisäksi kahden toisiaan koskettavan viivan tai kaaren välille oli mahdollista tehdä pyöristyksiä haluamallaan säteellä. Yksi selkeä miinus ohjelmassa oli. Jäin nimittäin kaipaamaan jonkinlaista undo-toimintoa. Usein kävi niin, että saatoin poistaa väärän viivan, jonka sai takaisin vain piirtämällä viivan uusiksi. Joskus tämä oli aika raivostuttavaa, sillä etenkin kaarien piirtäminen uusiksi oli aikaa vievää.

Kun olin saanut nuottiavaimen piirrettyä, halusin tehdä vielä pannunalusen reunoille jotain kuviointia. Ajattelin kokeilla aaltomaista kuvioita. Piirsin reunoille aluksi 16 ympyrää. Jokaista ympyrää ei tarvinnut piirtää erikseen, vaan kaikki sai piirrettyä kerralla määrittelemällä ympyröiden säteen, lukumäärän ja niiden välisen kulman. Tämän jälkeen kokeilin yhdistää ne tangenttiviivoilla. Lopuksi poistin trimmaus-toiminnolla jokaisesta ympyrästä puolet. Sain aikaan mielestäni hauskan näköisen aaltokuvion. Nyt kun katsoin lopputulosta tarkemmin, huomasin, että olin itse asiassa piirtänyt nuottiavaimen, jonka taustalla oli pyörösahan terä. Olin todella tyytyväinen, sillä olin onnistunut sisällyttämään työhön kaksi intohimoani, jotka ovat samalla sivuaineitani: musiikki ja tekninen työ. Päätin vielä muuttaa työtä sen verran, että vaihdoin ympyröiden lukumäärän 16:sta 12:een, jotta voisin hyödyntää samaa ohjelmaa toisessa työssä. Mieleeni tuli nimittäin idea kellotaulusta, jossa voisi käyttää esimerkiksi koivua ja lämpökäsiteltyä koivua päällekkäin liimattuna. Päällimmäisenä olisi koivu ja jyrsityistä urista näkyviin tulisi lämpökäsitelty koivu. Saa nähdä, miten aika riittää kyseisen idean toteuttamiseen.

Seuraavaksi ryhdyin määrittelemään työstöratoja. Vaihtoehtona on jyrsiä profiili tai tasku. Profiilin jyrsinnässä valitaan seurattava viiva ja viivan puoli, jolta profiili jyrsitään. Taskun taas täytyy olla yhtenäinen muoto. Kokeilin saisinko levennettyä nuottiavainta taskuksi kopioimalla kuvion ja siirtämällä sen hieman sivuun. Tämä ei kuitenkaan onnistunut, sillä viivat menivät kuviossa ristiin. Ainoa mahdollisuus oli määritellä työstöradat profiiliksi. Nuottiavaimen ja sahalaidan profiilit laitoin viisi milliä syviksi ja ympyrän profiilin 9,9 mm syväksi. MDF-levy on 10 mm paksua, joten profiilin kannattaa jättää pieni vara, ettei terä osuu jyrsinpöytään.

Koska nuottiavaimen viivat menivät toisensa yli, minulla oli vaikeuksia saada työstöratoja onnistumaan. Jos kuvio on ehyt, eikä se risteä missään vaiheessa toisen viivan kanssa, työstöradan luominen onnistuu yleensä tuplaklikkaamalla viivaa. Tämä ei itselläni onnistunut, joten jouduin määrittelemään kuvion työstöradat osissa. Joskus työstöradan luominen epäonnistui, koska kuvioon oli jäänyt päällekkäisiä viivoja. Ohjelmassa on tätä varten "poista tuplat"-toiminto. Huomasin myös, että viivan klikkauskohta vaikutti siihen, millaista työstörataa ohjelma ehdotti tuplaklikkauksella. Lopulta sain kuvion määriteltyä niin, että avaimen pystyviivalla ja alaosan spiraalilla oli yksi työstörata ja ylhäältä lähteävä kaartuva viiva oli toinen työstörata. Tämän voi huomata pienestä pykälästä nuottiavaimen yläosassa. Sahalaitakuvion ja ympyrän työstöratojen määrittely oli sen sijaan helppoa.

Työstöratojen määrittelyn yhteydessä valittiin myös työkalu, jyrsintänopeus, jyrsintäsyvyys ja leikkuusuunta. Lisäksi työstöratojen määrittelyn aluksi täytyy valita, kuinka monta akselia jyrsimessä on. Koulullamme on kaksiakselinen Victor-jyrsin. Työstöratojen määrittelyssä valitsin työkaluksi 4 mm paksun kaksileikkuisen HSS-tappijyrsinterän. Ohjelmassa ei ole mahdollista valita puumateriaaleja materiaaliksi, joten valitsin esiasetukseksi alumiinin, jonka työstöarvot ovat lähimpänä puuta. Asetus antaa tietyt ohjearvot mm. kara- ja työstönopeudelle. Näitä on kuitenkin mahdollista muuttaa niin halutessaan. Tässä yhteydessä valittiin myös profiilin syvyys ja rouhinta-askel, eli se, kuinka paljon terä jyrsi yhdellä kierroksella. Jyrsinsuunnaksi valitsin vastajyrsinnän.

Kun kaikki työstöradat oli määritelty, ohjelmaan täytyi määritellä aihion syvyys, joka siis tässä tapauksessa oli MDF-levyn paksuus eli 10 mm. Tämän jälkeen radat oli mahdollista vielä tarkistaa simulaation avulla. Jos simuloitu kuvio näytti oikealta, oli työstöradat oikein määritelty. Alhaalla näkyvässä kuvassa valkoinen alue on jyrsittyä pintaa ja oikealla oleva piste on jyrsinterä. Kun kaikki oli tehty, radat postattiin, eli ne muutettiin koodiksi ja tallennettiin muistitikulle. Tämän jälkeen oli aika siirtyä jyrsimen luo.

Jyrsimessä ei ole automaattista teräpakkaa, vaan siinä on mahdollista käyttää vain yhtä terää kerrallaan. 4 mm terä oli jo paikoillaan, joten seuraavaksi jyrsin täytyi nollata kalibroimalla kaikki akselit. Napin painalluksella jyrsin siirtyi alkuasentoon. Avasin seuraavaksi ohjelmaan tiedoston, jossa työni oli. Tässä vaiheessa on hyvä kytkeä imupöydän imu päälle. Jyrsittävän aihio pysyy paikoillaan tämän avulla, eikä muunlaista kiinnitystä tarvita. Seuraavaksi jyrsimen terä kohdistettiin manuaalisesti siihen kohtaan, johon pannunalunen haluttiin jyrsiä. Tämä oli tarkkaa, sillä meillä oli yksi iso levy, jossa jokaisen työlle oli varattu yksi 200x200 kokoinen neliön muotoinen alue. Lisäksi täytyy muistaa, missä kohtaa origo oli omassa työssä. Jos origo oli työn keskellä, täytyy terä kohdistaa siihen. Itse olin jättänyt origon vasempaan alareunaan, joten kohdistin terän myös tähän kohtaan. Tämän jälkeen käynnistin terän, ja kun terä oli saavuttanut oikean pyörimisnopeuden, laitoin ohjelman pyörimään.

Kun ohjelma oli valmis, jyrsin palasi alkuasentoon ja terä pysähtyi. Tämän jälkeen kytkin imupöydän pois päältä ja suljin ohjelman. Työ onnistui hyvin, mutta alusen jyrsityt urat täytyy vielä viimeistellä hienolla hiomapaperilla.

Puukon valmistus, osa 1 - Suunnittelu ja terän valmistus

Tänä syksynä jokaikisen työn suunnittelu on tuntunut haastavalta. Kyse on ollut nimen omaan runsaudenpulasta, sillä toteutettavia ideoita, soveltuvia materiaaleja sekä vaihtoehtoisia tekniikoita on niin älyttömän paljon. Myös puukon materiaalien valinta tuotti suurta valinnanvaikeutta. Vietinkin varmaan yhteenlaskettuna useita tunteja tutkiessani erilaisia puumateriaaleja kahvaa varten. Brisan verkkokaupan kautta on saatavilla monia eksoottisia puulajeja. Välillä tein google-hakuja ja etsin kuvahaun avulla kuvia eri puulajeista, sillä en täysin uskaltanut luottaa siihen, että Brisan sivuilla olevat kuvat kertoisivat koko totuuden.

Puukon terä valmistetaan hiiliteräksestä (0,8 %), ja teräaihioksi tilasimme neljä milliä paksua lattatankoa. Tilasin itselleni kolmen terän verran lattatankoa, sillä tavoitteeni on ehtiä valmistaa ainakin kaksi puukkoa, joista toinen tulee itselleni ja toinen isälleni 60-vuotislahjaksi. Lisäksi halusin, että minulla olisi yksi varaterä, jos jompikumpi epäonnistuu.

Minulla ei ole koskaan itse asiassa edes ollut omaa puukkoa, joten kokemukset puukoista rajoittuvat suurimmaksi osaksi Moraan tai muihin vastaaviin halpoihin muovikahvaisiin puukkoihin. En tiedä, mikä kahvamalli sopii omaan käteeni parhaiten. Katsoin internetistä kuvia puukoista ja tein aluksi hahmotelmia vihkoon erilaisista terä- ja kahvamalleista. Mietiskelin myös hieman puukon kahvan värejä. Kuten aiemmin mainitsin, vaihtoehtoja kahvamateriaaleiksi oli useita kymmeniä. Lisäksi helassa voisi käyttää messinkiä tai uushopeaa. Koulullamme oli messinkitankoa, mutta lisäksi päätin tilata myös uushopeaa. Oikeastaan ainoa asia, joka oli selvää alusta asti oli se, että halusin käyttää kahvassa vähintään kahta puulajia. Pitkällisen valinnan jälkeen puumateriaaleiksi valitsin leppäpahkan ja lämpökäsitellyn koivun. Virvelin segmenttejä sahatessani minulta oli jäänyt pieniä hukkapaloja yli, joten minulla sattui olemaan juuri sopiva pala kahvaa varten.

Ennen aloittamista yritin muistella takomisen eri vaiheita, mutta jotenkin minusta tuntui vaikealta hahmottaa kaikki työvaiheet. Demokerrasta, jolloin Tuomas oli opettanut meille puukon takomisen, oli jo aikaa, joten katsoin viisaammaksi aloittaa takomisen samaan aikaan yhdessä sijaisena olleen Samun kanssa. Hän suorittanut aineopinnot pari vuotta sitten ja olen joskus ihastellut hänen tekemiään puukkoja, joten tiesin pääseväni todellisen puukkomestarin oppiiin. 

Ensimmäiseksi sytytin ahjoon tulen. Kokosin sopivan keon kivihiiliä ahjon päälle, jonka jälkeen käänsin ahjoimurin kytkimen päälle. Tämän jälkeen sytytin hiilet palamaan nestekaasulaitteiston avulla. Kun hiilet syttyivät kunnolla palamaan, avasin varovasti ahjon alaosaan tulevan ilman virtauksen. Ennen takomisen aloittamista täytyy odottaa hetki, että hiilet alkavat hehkua kunnolla. Tänä aikana katkaisin metallivannesahalla 100 mm palan lattatangosta. Sen jälkeen otin sopivan mittaisen neliötangon pätkän varreksi ja hitsasin lattatangon pään MIG:llä kiinni neliötangon päähän.

Hankkimamme hiiliteräksen hiilipitoisuus oli 0,8 %, joka soveltuu hyvin puukon taontaan. Jos hiiltä on enemmän, terästä tulee kovempi mutta se kestää vähemmän kulutusta ja päinvastoin. Takomista varten teräs on kuumennettava yli 723 °C asteiseksi, jolloin hiiliteräksen olotila on austeniittinen. Rauta on allotrooppinen alkuaine, mikä tarkoittaa että sillä on useita kiderakennetyyppejä. Kun terästä kuumennetaan riittävästi, sen kiderakenne muuttuu ferriitistä austeniitiksi. Teräksen oikeaa lämpötilaa voi tarkkailla lämpövärien avulla. Teräs täytyy kuumentaa kirsikanpunaiseksi, jolloin lämpötila on n. 745 °C. Jos terää takoo liian kylmänä, syntyy siihen murtumia ja terä saattaa katketa helpommin. Erään toisen ohjeen mukaan sopiva lämpötila-alue takomiseen on 600-850 °C. Terän ei saisi antaa kuumeta keltahehkuiseksi, sillä se aiheuttaa terään kuumahaurautta. Oikea lämpöväri on siis kirsikan väri eri sävyineen. Hyvä tavoite on pitää kuumentaa terä kirsikanpunaiseksi, jolloin lämpötila on juuri sopivasti oikean lämpötila-alueen puolivälissä. Alla kuva teräksen lämpöväreistä ja rauta-hiiliolotilapiirros, josta käy ilmi hiiliteräksen kiderakenne kussakin lämpötilassa:

Lähde: http://www.hearth.com/talk/wiki/know-temperature-when-metal-glows-red/

Lähde: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/49/Phase_diag_iron_carbon.PNG

Aloitin ensimmäisenä takomaan ruotia terään. Ruoti on siis se osa terästä, joka tulee kahvan sisään. Ruodin takominen aloitetaan lyömällä lovi alasinta vasten noin 30 mm päähän terän päästä. Tätä kutsutaan olastukseksi. Jos olisin halunnut tehdä puukon, jossa ruoti kulkee kahvan läpi ja se niitataan kiinni kahvan päähän, olisi olastus täytynyt tehdä keskemmältä. Kuumensin aluksi terän punahehkuiseksi, jonka jälkeen asetin teräaihion sivun noin 45 asteen kulmaan alasimen reunaa vasten. Heti ensimmäisellä tai toisella lyönnillä teräaihio irtosi varresta ja jouduin hitsaamaan sen uudestaan kiinni. Olin ensimmäisellä kerralla hitsannut aihion kiinni pienillä paloilla vastakkaisilta puolilta, mutta nyt hitsasin sauman kokonaan ympäri. Hitsaussäädöt eivät myöskään ensimmäisellä kerralla olleet hyvät, vaan joudun lisäämään virtaa, jotta sain lisäainelangan sulamaan paremmin.

Olastuksen voisi tehdä molemmille sivuille, mutta sen voi myös pelkästään toiselle puolelle, sillä terää täytyy todennäköisesti joka tapauksessa hioa käsin tai kulmahiomakoneella. En ole ehtinyt perehtyä erilaisiin puukkomalleihin juurikaan, joten päätin tehdä olastuksen vain toiselle puolelle. Ilmeisesti ruodin paikkaa voi vaihdella sen mukaan, mihin käyttötarkoitukseen puukko tulee ja millaista rasitusta terän on kestettävä. Koska tämä on ensimmäinen takomani puukon terä, keskityin pääasiassa terän muotoon.

Kun olin tehnyt olastuksen, kuumensin terän jälleen punahehkuiseksi ja aloin tasoittaa ja kaventaa lyömällä loven ja teräaihion pään välistä osaa. Lyöntien voimasta aihio alkoi myös taipua ja muuttua koveraksi, joten oli tärkeää muistaa tasoittaa aihio jokaisella takomiskerralla. Aluksi minun vaikea saada kohdistettua lyöntejä juuri oikeaan kohtaan ja ruotiin meinasikin tulla pieni nysty, jota oli hankala saada pois. Jonkin aikaa taottuani huomasin, että iskut voi kohdistaa huolella, sillä voimaa ei tarvita kovinkaan paljon, jos terä on kuumennettu riittävän kuumaksi.

Ruodin pituudella ei myöskään ymmärtääkseni ole kovin suurta merkitystä. Tärkeintä on, että se kapenee kärkeä kohti jokaiselta puolelta. Tällöin ruodista tulee kiilamainen ja se pysyy kahvassa kiinni. Paksuin ja levein kohta tulisi olla aivan terän juuressa. Huomasin, että taottaessa ruotiin syntyy helposti pullistuma ennen terän juurta, jolloin paksuin kohta oli pullistuman kohdalla. Tämä piti tietenkin takoa pois. Lopuksi ruoti kannattaa aina suoristaa yhdensuuntaiseksi terän selän kanssa. Toki terää pitää suoristaa vielä useita kertoja tämänkin jälkeen, mutta omaa työskentelyään voi helpottaa suoristamalla aihiota koko ajan takomisen aikana. 

Kun ruoti oli valmis, kiinnitin terän ruuvipenkkiin ja katkaisin vartena olleen neliötangon kulmahiomakoneella terän päästä. Seuraavaksi terän päähän piti tehdä pieni viiste. Tämän hahmottaminen oli hankalaa, sillä viiste tuli tehdä juuri päinvastoin kuin mitä terän lopullinen muoto tulisi olemaan. Viiste voi olla noin 45 astetta tai vähemmän. Viisteen loiva kulma on siis selkäpuolella ja terävä kulma terän puolella. Mitä jyrkempi kulma on, sitä jyrkempi myös lopullisen terän kärjen kaari tulee olemaan. Tämän jälkeen hitsasin tangon uudelleen kiinni ruodin päähän.

Seuraavaksi kuumensin jälleen teräaihion punahehkuiseksi, jonka jälkeen asetin sen teräpuoli alasinta vasten ja aloin takoa terää tasaisesti koko selän matkalta. Tässä vaiheessa terää lyödään hieman kasaan, jolloin kulma alkaa muuttua kaareksi ja terä myös venyy hieman. Terän muoto tehdään selkäpuolelle, jotta voitaisiin välttää vasaraniskut teräpuolelle. Jos teräosaan lyödään suoraan, voi siihen syntyä murtumia. Toki teräosaan tulee iskuja, sillä terä painuu selkäpuolen iskujen voimasta alasinta vasten. Ymmärtääkseni iskun voima jakautuu kuitenkin tällä tavoin suuremmalle alueelle eikä teräpuolelle muodostu tällöin niin voimakasta pistekuormitusta kuin selkäpuolelle.

Heti alkuvaiheessa oli tärkeää saada viisteen kulma muotoiltua kaareksi. Toisin sanoen terän muoto taotaan ensin selkäpuolelle, jonka jälkeen terä käännetään. En heti onnistunut tässä, jolloin kulma alkoi kääntyä viisteen päälle. Terän kärki oli tässä vaiheessa kovera, joten kulma piti ehdottomasti saada poistettua. Löin aluksi vain terän päältä, kunnes tajusin kohdistaa iskut vinosti siten, että vasaran pää osui tasaisesti viisteeseen. Tällä tavoin sain koveruuden poistettua. 

 

Kun olin saanut terän muodon taottua selkäpuolelle, oli aika ruveta kääntämään terää. Tämä oli mielestäni ehdottomasti vaikein vaihe terän takomisessa. Terän kääntämiseen on olemassa useita tapoja. Yhden ohjeen mukaan kääntö tapahtuu lyömällä vasaran pienapäällä pienessä kulmassa teräosan sivuun. Tällöin terä alkaa kääntyä ja venyä vähitellen. Terää voi myös pitää pienessä kulmassa alasinta vasten, jolloin teräosa muuttuu kiilamaiseksi. Tämä tapa vaatii harjoittelua ja mitä olen jutellut muiden ryhmäläistemme kanssa, on tämä ollut monelle hankalaa. Itse asiassa en ole itse kokeillut tätä tapaa osin siitä syystä, etten muistanut kunnolla takomisvaiheessa, kuinka kääntö tapahtuu ja koska sain samaan aikaan takomassa olleelta Samulta hyvän neuvon terän kääntämiseen. 

Käänsin terän siten, että löin vasaralla tasaisesti yhteen kohtaan ja liikutin teräaihiota vetämällä sitä suoraa linjaa pitkin. Pidin terän koko ajan alasinta vasten ja samalla kun vedin terää, nostin vartta ylemmäksi, jolloin terän kärjen kulma alkoi kääntyä vähitellen teräpuolelle. Tasaisesti yhteen kohtaan lyöminen ja jatkovarresta vetäminen ja sen kulman muuttaminen samaan aikaan oli motorisesti sellainen suoritus, että se vaati muutamia kertoja harjoittelua ennen kuin liikesarja alkoi tuntua luontevalta. Löin myös välillä terän sivuun venyttäviä lyöntejä, jotta terästä tuli kiilamainen. Sain kuin sainkin terän tällä tavoin käännettyä, vaikka terä meinasi koko ajan kääntyä yli. Terän muoto oli hieman sapelimainen, enkä ollut siihen täysin tyytyväinen. Jos terä kääntyy yli, voi sen oikaista lyömällä kevyesti teräpuolelle.

Vaikken ollut täysin tyytyväinen, onnistuin mielestäni vähintäänkin kohtalaisesti, vaikka olin suoraan sanottuna kerrannut työohjeet aika huonosti, tai ainakin niiden sisäistäminen tuntui ensimmäisellä kerralla vaikealta. Annoin terän jäädä hieman ylikääntyneeksi, sillä päätin muotoilla terän kärkeä hieman penkkihiomakoneella ja nauhahiomakoneella takomisen jälkeen. Viimeiseksi tasoitin terän ja suoristin kääntäessä taipuneen ruodin selän kanssa yhdensuuntaiseksi. Tämän jälkeen suoritin terän normalisoinnin. Normalisoinnissa terästä poistetaan kuumamuokkauksessa syntyneitä jännityksiä ja kasvanut raekoko palautetaan ennalleen. Tämän myötä teräksen mekaaniset ominaisuudet palautuvat. Normalisointi tapahtuu kuumentamalla terä austeniittiseksi ja jäähdyttämällä se hitaasti ilmassa. Laitoin terän jäähtymään vanhojen hiilien sekaan, sillä taottaessa terän pinnassa on tapahtunut hiilikatoa. Kun terä oli jäähtynyt, katkaisin varren kulmahiomakoneella.

 

Päätin takoa kaikki kolme terää lyhyen ajan sisällä. Aloitinkin ensimmäisen terän takomisen perjantaina, seuraavan terän taoin lauantaina ja kolmannen terän taoin seuraavan viikon alussa maanantaina. Kun olin takonut kaikki kolme terää, valitsin niistä yhden, ja siirryin seuraavaan työvaiheeseen.

En ehtinyt ottaa kuvia jokaisessa välissä, joten tässä on lisää kuvia muiden takomieni terien valmistusvaiheista:

Toisen terän ruoti syntyy

Ruoti onnistui ensimmäistä paremmin

Seuraavaksi leikkasin viisteen kulmahiomakoneella

Seuraava työvaihe on teräosan taonta

Toinen terä valmiina

Kaksi terää valmiina

Kolmannen terän ruoti valmiina

Kolmas terä taottuna

 

Virvelirumpu segmenteistä, osa 5 - Viimeiset työvaiheet ennen sorvausta

Tukilevyn valmistus

Olin tähän mennessä saanut rummun ja kulhon aihiot valmiiksi, ja seuraava työvaihe oli näiden aihioiden liimaaminen yhteen yhdeksi sorvausaihioksi. Kuitenkin ennen liimausta päätimme Henrin kanssa valmistaa sorvausaihiolle tukipalan, jolla sen voi kiinnittää siirtopylkän keskiöpiikkiin. Koska aihiolla oli korkeutta (eli sorvausasennossa pituutta) niin paljon, sorvatessa aihion tärinä saattaisi aiheuttaa jopa sen irtoamisen tai hajoamisen. Aihio piti saada ehdottomasti kiinni myös siirtopylkkään. Mietimme mikä olisi paras ja päädyimme rakentamaan ns. kannen, joka uppoaisi sorvausaihion sisään. Koska aihio oli sisäpuolelta kahdeksankulmainen, tiukka sovite lukitsisi kannen kiinni ilman liimaa tai ruuveja. Valitsimme materiaaliksi mdf-levyn, sillä se on tasa-aineista ja elämätöntä. 

Päätimme siis rakentaa kahdeksankulmaisen kannen aihioita varten. Rakenne oli hyvin yksinkertainen: kolme 10 mm paksua ja halkaisijaltaan eri kokoista levyn palaa liimattuna päällekkäin. Koska aihiomme olivat eri kokoiset, tarvitsimme siitä syystä kolme kerrosta. Jos aihioita olisi ollut vain yksi, olisi kaksikerroksinen rakenne riittänyt. Levyistä isoin toimii siis tukipintana, ja se oli mitoitettu niin, että sen halkaisija oli hieman pienempi kuin sorvausaihioni ulkohalkaisija. Seuraavan kerroksen piirsin asettamalla aihion levyn päälle ja piirtämällä sisäpuolen äärirajat levylle. Kolmas ja halkaisijaltaan pienin kerros puolestaan oli Henrin sorvausaihion sisäkehän kokoinen. Kun kaikki levyt oli mitoitettu ja piirretty, sahasimme pyörösahalla ja vannesahalle ne oikeisiin mittoihin. Ennen liimausta viimeistelimme sorvausaihion sisään tulevan levyn nauhahiomakoneella, jotta siitä tulisi mahdollisimman sopiva. Tämän jälkeen kohdistimme levyt apuviivojen avulla, levitimme liiman väliin ja laitoimme kannen puristukseen.

Välillä pintakerroksen alta paljastuu epämiellyttäviä yllätyksiä

Aihion muotoilu vannesahalla

Tässä vaiheessa aihio oli kahdeksankulmainen, joten sitä piti muotoilla pyöreämmäksi vannesahalla. Asetin ensimmäisenä vannesahan halkaisuohjaimen paikalleen ja kiinnitin siihen sopivan riman ohjaimeksi pienellä puristimella. Ohjainrima oli sen verran ohut, että se asettui tukevasti yhtä puukerrosta vasten. Ohjainriman käyttäminen oli pakollista, sillä olin liimannut kehät kestävyyden takia siten, että kehien pystysaumat eli kulmat olivat eri kohdissa ylä- ja alapuolisiin kerroksiin verrattuna. Säädin terän korkeuden sopivaksi ja halkaisuohjaimen leveyden siten, että voisin sahata yhden kulman kaikki kehät samalle tasolle. Sahasin aina yhden sivun kerrallaan, jonka jälkeen käänsin aihion seuraavan kulman sahattavaksi. Asettamalla ohjainriman toisen kerroksen korkeudelle, pystyin sahaamaan 1., 3. ja 5. kerroksen. Kun olin saanut nämä sahattua, asetin ohjainriman 1. kerroksen kohdalle ja sahasin toisen ja neljännen kerroksen. Virveliosan muotoilun jälkeen sahasin myös kulho-osan leveimmän kerroksen.

Kiinnityspalan valmistus

Viimeisenä vaiheena ennen sorvauksen aloittamista ryhdyin tekemään kiinnityspalaa nelileukaistukkaa varten. Mittasin ensin kuinka paljon leuat aukeavat ja kuinka korkea palan tulee olla, jotta leukojen päät eivät ota kiinni aihion pohjaan, jonka jälkeen mittasin sopivan palan lankusta. Etsin sopivan pienen hukkapalan puuvarastosta, jonka höyläsin määrämittoihin (leveys 85, korkeus 35). Tämän jälkeen katkaisin lankusta sopivan 85 mm palan pyörösahalla. Jotta kiinnityspala pysyisi varmasti kiinni, porasin siihen neljä 5 mm ruuvinreikää. Tämän jälkeen kohdistin palan kulho-osan pohjassa olevien apuviivojen avulla keskelle, levitin liiman ja ruuvasin palan neljällä 40 mm ruuvilla kiinni.

Sorvausaihion kokoaminen

Vihdoinkin olin päässyt siihen vaiheeseen, että minulla oli jäljellä vain virveliosan ja kulho-osan liimaus yhteen. Itse liimaus vastasi tavallista liimalevyn liimausta, mikä sinänsä oli helppoa, mutta liimauspaikan valinta ja puristimien kiinnitys tuotti hankaluuksia. Päätinkin kiinnittää kelmutetun mdf-levyn höyläpenkkiin puristimella siten, että noin puolet levystä ylitti höyläpenkin reunan. Tämä mahdollisti useiden puristimien kiinnittämisen. Asetin virveliosan levyn päälle ja levitin liiman sen yläpintaan, jonka jälkeen kohdistin kulho-osan ja painoin liimattavat pinnat vastakkain.

Puristimia piti saada kiinni kahdeksan kappaletta. Aloitin puristimien kiinnittämisen siten, että kiinnitin aina vastakkaiset puristimet peräjälkeen. Kiinnitin jokaisen puristimen aluksi hyvin kevyesti. Kun kaikki puristimet oli kiinnitetty, aloin kiristää niitä varovasti. Puristuspaineesta piti saada tasainen, jotta liimattavat pinnat eivät liikkuisi sivusuunnassa eikä saumaan jäisi rakoja. Aihio painoi useita kiloja, joten varmuuden vuoksi päätin laittaa yhden tuolin tukemaan levyä. Kuivumisen jälkeen pääsisin vihdoin sorvaamaan. Osasin arvata että tästä työstä tulee työläs, mutta tässä vaiheessa olen jopa hieman yllättynyt, kuinka kauan minulla on tähän jo kulunut, vaikka en ole vielä edes päässyt aloittamaan itse sorvaamista.