Jyrsimellä sorvaus

Julkaistu: torstai 27.8.2020

Jyrsimellä, että mitä? Luit oikein, joten luehan eteenpäin 🙂

Jyrsimellä sorvaaminen
Sorvausta jyrsimellä!

Tämä rakentelu tuli oikeastaan ns. "tilaustyönä", kun eräs kaveri kyseli pystyisikö pieniä holkkeja (8 kpl) 3D-tulostamaan. Veikko oli sitä varten jo piirtänyt mittakuvan, mistä pystyin nopeasti mallintamaan holkit, sen kummemmin ajattelematta koko asiaa.

Käsin piirretty mittakuva
Käsin piirretty mittakuva
3D-kuvat mallinnettu mittakuvan mukaan
holkkien 3D-kuvat mallinnettu mittakuvan mukaan

Vasta viipaloidessani huomasin, että holkit ovatkin aika miniatyyrisiä ja sittemmin myös lisäksi selvisi, että holkit tulisivat harrasteauton moottoritilaan sytytysennakkoa säätämään, tarkemmin sanottuna "mekaanisen virranjakajan keskipakoennakon rajoittimeen". Eli kuumiin tiloihin, missä tavallinen printtimuovi ei mitenkään kestä moottorin lämpötiloja (kovia lämpötiloja kestäviä muoveja on kyllä olemassa, mutta minulla ei vielä ole mahdollista sellaisia tulostaa).

Koska 3D-printtaus oli sittemmin näille osille poissuljettu juttu, jäi ainoaksi vaihtoehdoksi tehdä nämä tarkkuutta vaativat osat metallista. Valitettavasti en omista sorvia millä pyöreiden osien valmistus onnistuisi ilmeisen helposti, mutta sain idean, mitä olen aikaisemminkin "päissäni" pohtinut.

"Voisinko käyttää jyrsintä vertikaalisena sorvina?"

Tässä kirjoituksessa yritän selvittää niitä asioita, joita näiden osien valmistuksen eri vaihessa tuli vastaan. Ja tietenkin pyrin vastaamaan yllä esitettyyn kysymykseeni.

Tämä kirjoitus ei ole toteutettu kaupallisessa yhteistyössä minkään tahon kanssa. Kaikki linkit olen halunnut itse laittaa selvyyden vuoksi, sillä joistain työkaluista ei välttämättä nimestä heti ymmärrä millainen työkalu on kyseessä.

Työkalujen hankinta

Periaatteessa ainoa työkalu mikä labrastani puuttuu (noo, ehkäpä CNC-jyrsimen ja CO2-laserleikkurin lisäksi) on metallisorvi. Nykyiseen asuntoon ei enempää työkoneita kuitenkaan mahdu, joten on käytettävä olemassa olevia välineitä. Käyttämäni jyrsin on esitelty tällä sivulla, joten jos haluat lukea tarkemmin itse jyrsimestä tee visiitti sinne, mutta tule toki takaisin.

Jyrsimeen olen ajan saatossa hankkinut erilaisia teriä ja työkaluja, tehnyt joitain jopa itsekin, mutta sorvaukseen minulla ei ollut yhtäkään teräpalaa valmiiksi hankittuna. Olin aikonut jo monta kertaa Ebaysta, tai jostain muualta muita tavaroita tilatessani, laittaa ostoskoriin muutamia teräpaloja. Mutta en ollut kuitenkaan niin tehnyt ja nyt oli tarvikkeita hankittava jostakin. Pyrin selvittämään paikallisia liikkeitä, mistä teräpaloja voisi ostaa, mutta loppujen lopuksi paikallisesta Puuilosta löytyi sorviin teriä ja pidikkeet.

Sorvin teriä
Sorvin teräsarja

Teräsarja pitää sisällään tangot, mihin teräpalat kiinnittyvät Torx-ruuveilla ja ostin erikseen vielä punaisen katkaisuterän, millä pitäisi onnistua holkki irroittamaan työstämisen lopuksi. Kaiversin mattopuukolla vaahtomuoviin lisäkolon, jotta kaikki sorvaamiseen liittyvät terät pysyvät samassa paikassa. Ostoksille tuli yhteensä hintaa noin 63 euroa.

Puuilo sorvin teräsarja sisältä kuvattuna
Viisi terää ja itse tehty lisäpaikka katkaisuterälle

Terät ja palat olisi internetistä saanut paljon halvemmallakin, mutta en halunnut odottaa muutamaa viikkoa paketin saapumiseen vaan halusin päästä työhön heti käsiksi, koska tiesin, että näiden jälkeen on muutakin työtä jonossa.

Loput työkalut löytyivätkin valmiina ja näiden holkkien tekoon tarvitsin terien lisäksi seuraavia:

  • Kulmahiomakone eli tuttavallisemmin rälläkkä + katkaisulaikka
  • Kulmahiomakoneteline (ei pakollinen, mutta helpottaa suorien leikkausten tekemistä)
  • Viila
  • Keskiöporanterä (alkureiän saamiseksi keskelle tankoa)
  • Poranterät 3,5mm ja 10mm purseiden poistoon.
    Mittakuvassa holkin reikäkoko on 3,75mm, mutta minulla ei sen kokoista terää ollut, joten valitsin seuraavaan lähimmän pienemmän koon
  • ER25 kiristysholkkisarja (tangon kiinnittämiseksi jyrsimeen)

Holkkien teon vaiheet

Aloitin holkkien teon katkaisemalla akselitangosta noin 10 cm pätkän kulmahiomakoneen ja katkaisulaikan avulla. Tässä käytin apuna tällaista halpaa katkaisutelinettä, joka tämmöisissä pikkuhommissa toimii varsin riittävällä tarkkuudella. Koska tankoa tullaan sorvaamaan, niin suoraan katkaiseminen ei välttämättä ole niin tärkeää, mutta ajattelin että mitä vähemmän työstettävää - sen vähemmän työstettävää.

Tomber kulmahiomakoneteline käytössä
Tomber-kulmahiomakoneteline käytössä

Katkaistu tanko kiinnitetään kiristysholkin avulla jyrsinkoneen pyörivään akseliin eli karaan.

Akselin kiinnitys jyrsimen karaan
Akselin kiinnitys jyrsimeen

Seuraavaksi terä kiinnitetään jyrsimen pöytään kiinni pultattuun ruuvipenkkiin tiukasti ja mielellään sellaiseen asentoon, missä teräpalan leikkaava osa on keskellä kappaleen pintaa ja loivassa kulmassa työstettävän kappaleen pituussuuntaan nähden. Kulmien katsominen riippuu tietenkin, mistä kulmasta työkappaletta katsoo...

Jyrsimeen viime joulukuussa asentamani DRO:t tulivat nyt taas tarpeeseen, sillä näiden digitaalimittareiden avulla pystyi mitat kätevästi tarkistamaan, vaikka onnistuu se jyrsinpöydän pyörityskahvassa olevasta mittapyörästäkin.

Sorvin terä asetetaan kappaleen keskelle ja sen jälkeen voidaan ottaa pintaraapaisu työstettävästä tangosta. Tämän jälkeen asetetaan DRO- nollaan ja otetaan toinen nollakohta tangon päästä. Näin saadaan kaksi mittaa, joista toinen on holkin halkaisija ja toinen on holkin pituus.

Seuraavaksi tankoon piti saada reikä ja aluksi kokeilin josko se onnistuisi suoraan ilman keskiöporanterää.

Kiinnitin tangon aluksi ruuvipenkkiin ja koitin porata siihen keskelle reiän. Tämä ei tietenkään onnistunut vaan reikä meni vinoon. Hetkisen asioita (koneistuksen perusteita) internetistä opiskeltuani opin, että jos reikä halutaan keskelle tankoa niin kappaleen pitää pyöriä, ei terän. Tällöin terästä tulee itse-keskittävä ja reikä menee keskelle.

Siispä tuumasta toimeen. Kiinnitin keskiöporanterän ensin holkkiin ja sen jälkeen laskin terän mahdollisimman tarkasti ruuvipenkin suorimpaan pintaan eli vasteeseen.

Keskiöporanterän kiinnitys
Keskiöporanterän kiinnitys 8 mm:n holkkiin.
Keskiöporanterä ruuvipenkissä
Keskiöporanterä kiinni ruuvipenkissä.

Nyt pystyin kiinnittämään työstettävän kappaleen eli tangon istukkaan. Kun keskiöporanterä oli ulkomitoiltaan saman kokoinen kuin tanko niin erillistä kohdistusta ei pääsääntöisesti tarvinnut. Välillä piti kuitenkin siirtää jyrsinpöytää hieman Y-suunnassa, koska terän asento muuttui ruuvipenkkiä kiristäessä (ruuvipenkin palat antoivat periksi, niihin jäi kolot). Jos kappale ei pyörinyt keskiöporanterän keskellä, tai terä keskellä keskiöporanterää kuinka päin vain, niin sen huomasi jurnuttavasta äänestä. Sujuvasta porauksesta kuului lähinnä vain sihisevä ääni.

Kun lastu lentää...
Pitkää lastua...

Kun alkureikä oli porattu niin syvälle kuin poralla yletti, vaihdoin holkin ja asensin poranterän väärinpäin karalle. Toistin nyt tälle terälle samat askeleet mitä tein keskiöporallekin.

Poranterä väärinpäin holkkiin ja asennus ruuvipenkkiin kuten edellä
Poranterä väärinpäin holkkiin ja asennus ruuvipenkkiin kuten edellä

Lopulta kun terä on suorassa ja tukevasti kiinni ruuvipenkissä, voidaan ottaa reilummin materiaalia pois tangon keskeltä. Poraussyvyys oli mittakuvan mukaan 5 mm, mutta luonnollisesti siitä täytyy hieman enemmän ottaa. Laskin katkaisuterän paksuuden holkin pituuteen mukaan ja porasin hieman enemmän kuin oli tarpeellista, koska halusin seuraavaan holkkiin aloitusreiän valmiiksi.

Reiän tekeminen keskelle tankoa ilman keskiöporaa
Reiän poraaminen keskelle tankoa ilman keskiöporaa... Ei hyvä.

Tässä työvaiheessa käytetyt terät ja holkit näkyvä kuvassa alla.

ER25 Soviteholkit
8 mm:n ja 4 mm:n ER25-soviteholkit ja poranterät.

Seuraavaksi olikin vuorossa kappaleen sorvaaminen speksattuihin mittoihin tai ainakin niin lähelle kuin käsipelillä pääsee.

Jyrsimellä sorvausta
Sorvausta...

Otin tangosta aina noin 0,2-0,3 mm kerrallaan pois ja kun aloin DRO:n mukaan lähestymään lopullista dimensiota, niin pysäytin jyrsimen ja mittasin kappaletta työntömitalla.

Sorvaa kerran, mittaa kahdesti tai useammasti
Sorvausta ja mittausta

Lopuksi kun mitta oli tarpeeksi lähellä tai jopa "jetsulleen", poistin lastutyökalun (mikä tämän oikea nimi onkaan?) ruuvipenkistä ja kiinnitin katkaisuterän paikalleen.

Tämä ei ole tarkin mahdollinen tapa...
Katkaisuterän avulla mittojen ottaminen...

Asemoin holkin kauluksen alapinnan kiinni katkaisuterän yläosaan, nollasin Z-akselin DRO:n ja laskin tankoa lisää ohi terän, kunnes kauluksen ja katkaisuterän alapinta olivat samalla tasolla silmämääräisesti. Tämän jälkeen nollasin DRO:n uudestaan ja laskin kappaletta lisää, mittakuvan mukaisesti 1,5 mm, mikä oli holkin kauluksen paksuus. Lisäsin varulta noin 0.05 mm extraa lopulliseen pituuteen, sillä ensimmäisissä harjoituskappaleissa tuli huomattua, että niin kannattaa tehdä. Sitten vain sorvasin kappaleen irti tangosta.

Tangon katkaisu sorvilla
Kappaleen irroittaminen tangosta sorvinterällä

Tiesin jo ennakolta, että ensimmäiset kappaleet menevät roskiin, joten käytin tilaisuuden sorvauksen opetteluun ja työkalujen ja menetelmien tuntemiseen ja opiskeluun. Vaikka mitat eivät ensimmäiselle kolmelle kappaleelle sattuneet oikein, niin niistä saatu tieto auttoi jo niin, että neljäs oli jo hyväksyttävissä.

Aina ei mene niin kuin strömsössä
Ensimmäiset epäonnistuneet osat

Kyseessä on siis todella pienet ja tarkat osat, kuten kuvasta alla voi huomata:

Pieniä holkkeja
Kuulakärkikynä mittasuhteita hahmottamaan

Viimeistelin kappaleita suuremmalla poranterällä käsin pyörittelemällä, sekä viilan ja hiomapaperin avulla:

Purseiden poisto poranterällä
Purseiden poistoa...

Holkin pystyi näppärästi kiinnittämään porakoneeseen ja reunoja pyöristämään tasaisesti näin:

Akkuporakoneella hiominen
Holkin reunojen siistiminen tasaisesti

Toistin yllä olevia työmenetelmiä niin kauan, kunnes sain 8 kpl hyväksyttävää holkkia tehtyä.

Holkit ja mittaukset

Jokaisen kappaleen teon jälkeen tarkistin mitat työntömitalla ja mikrometrillä. Parhaimmillaan pääsin 0.01-0.02 millimetrin eli 10-20 mikrometrin tarkkuuteen. Vertailun vuoksi, tavallisen tulostuspaperin (A4 80g/m2) paksuus on noin 200 mikrometriä eli 0.2 mm.

Tarkistusmittaus työntömitalla
Lopputarkastus työntömitalla...
Mikrometrillä kappaleen mittaus
.. ja mikrometrillä

Voitelin holkit sorvauksen jälkeen WD-40 rasvalla ja laitoin ne merkittyihin pusseihin. Myöhemmin laitoin pienet pussit yhteen suurempaan pussiin ja hetken päästä kuvan ottamisesta näiden toimitus "asiakkaalle" jo tapahtuikin.

Loppusanat ja mitä tuli opittua, mitä voin kertoa muille?

Tämä "tilaustyö" oli mielenkiintoinen tehdä, sillä se sisälsi paljon uutta asiaa joka vain odotti löytäjäänsä. Ammattilaiselle (koneistajalle) näissä asioissa ei liene mitään uutta ja mullistavaa, mutta kertaan alle kuitenkin omat opit ja vinkit.

Kappaleen sorvauksesta jyrsimellä:

Kappaleen sorvauksessa on tärkeää, että kone on hyvin tukeva. En aluksi saanut kunnollista pintajälkeä, vaan hyvin naarmuista ja karkeaa jälkeä - hieman kuin kerrosviivat 3D-tulostuksissa. Päättelin, että jyrsinkoneen pylväs pääsee ylös-alas liikkeessä liikaa liikkumaan vasemmalle ja oikealle suhteessa jyrsinpöytään, missä teräkin on ja tästä syystä kappaleeseen tulee rumaa jälkeä. Kiristin jyrsimen liukupaloja niin, että liikuttamiseen joutui jo hieman (olematonta) voimaa käyttämään jolloin holkkien pinnoista alkoi tulla sileää ja kiiltävää.

Ruuvipenkin asemointi ja sitä kautta terän asemointi suhteessa työstettävään kappaleeseen onnistui säätää silmämääräisesti. Tässä minulla oli apuna jyrsimen eteen asennettu valo, joka heijasti varjon tasan puoleen väliin pyöreää kappaletta ja tällä tavalla pystyin silmämääräisesti ja nopeasti säätämään terän paikoilleen sorvausta varten. Katkaisuterä ja sorvausterä piti molemmat asemoida aina erikseen.

Katkaisuterä ei aluksi tuntunut leikkaavan ollenkaan ja siitä alkoi kuulua uliseva ja valittava ääni, mitä hieman pelästyin. Tai oikeastaan pelästyin sitä, että kohta hajoitan kyseisen terän ja sitten ei ole millä katkaista tasaisesti. Tässäkin tuli jälleen avuksi Youtube-videot, mistä hain lisää oppia ja tietoa sekä lueskelin vielä muutamilta foorumeilta työmenetelmistä yleensä. Tähän oli ratkaisuna se, että kun tarkisti, että terä oli vain keskellä kappaletta niin rohkeasti vain painetta työkalulle ja voilaa, ulina muuttui hissitykseksi ja lastu alkoi irtoamaan nätisti.

Mitään kovin suurta ja pitkää kappaletta en jyrsimellä sorvaisi, koska soviteholkeissa on kokoa vain 16 millimetriin asti. Tällaisiin pieniin töihin tämä menetelmä kuitenkin sopii ihan hyvin. Aikeissa onkin joskus ostaa minisorvi, mutta vasta sitten kun labrassa on lisää tilaa ja osoite on eri.

Ruosteesta:

Akseli, eli materiaali mistä holkit tehtiin ei ollut ruostumatonta terästä, joten tämä on hyvä pitää mielessä kun kappale on valmis. Kappale kannattaa puhdistaa ja pitää rasvassa hyvässä tallessa, eikä pöydällä pyörimässä kuivana ja ilmankosteudelle alttiina...

Mittauksista:

Mikrometrillä mittaamiseen tuli lisää varmuutta ja sisäistin sen toiminnan Youtube-videoiden avulla täysin. Tein mittauksia kahdella eri työntömitalla ja lisäksi mikrometrillä epävarmuuksien poistamiseksi ja virhelukemien eliminoimiseksi.

Näistä tuli oppia ja muistutusta mm. siinä, että työntömitalla mittaaminen tarkasti tuntui olevan paljon herkempää puuhaa pyöreälle kappaleelle kuin mikrometrillä. Neliskanttisissa palikoissa työntömitta taas on mielestäni nopeampi. Mittausvälineitä on hyvä olla erilaisia ja mittauksissa on olennaista pitää mittauspinnat puhtaina. Kappaleen reunoilla olevat purskeet on myös poistettava ennen mittausta.

Viimeistelytöistä:

Viimeistelytyössä uutena oppina tai oikeastaan myös muistutuksena tuli se, että jos kappaletta viilaa pyörivässä laitteessa, niin mitta menee äkkiä ohitse tai huti niin sanotusti. Eli kun halutaan tehdä oikein hiuksen hienoa ja tarkkaa jälkeä, niin otetaan vain pikkuriikkisen materiaalia pois kerrallaan ja mitataan useampaan kertaan, ennen kuin jatketaan.

Hiomapaperilla voi hioa, mutta pitää olla tarkkana ettei kieputa sormiaan paperin ja kappaleen väliin, kone kun ei tunne armoa. Eli turvallisuus mielessä tässäkin vaikka oli pieni kappale kyseessä.

Pystyykö siis jyrsimellä sorvaamaan?

Kyllä pystyy!