Kokoaminen

Kun kaikki osat oli jyrsitty aloin kokoamaan tuotettani. Kävi ilmi, että tappien olisi pitänyt olla hieman ohuemmat eli työvaraa olisi pitänyt jättää jyrsintäohjelmiin enemmän kuin -0.2mm. Tappeja ohensin käsin hiomalla sopiviksi. Koekasauksessa liian isoista tapeista johtuen laminaatti repesi joistain kohdista. Laminaatin repeämistä olisi luultavasti voinut ennalta ehkäistä tekemällä myös aukkoihin viisteet, eikä vain tappien päihin. Koekasauksessa kävi ilmi myös, että minulla on käynyt suunnitteluvirhe mallintamisvaiheessa. Pöytien sivukappaleet olivat joko 2-3mm liian lyhyet tai pöytien tappiaukot olivat 2-3mm väärässä kohdassa, koska takakappaleen ja sivukappaleiden väliin jäi rako. En kerennyt rakoa korjaamaan ajan puutteen vuoksi. Raon voi peittää esimerkiksi jyrsimällä takakappaleeseen uran, johon hylly ja kansilevy uppoavat hieman. Hyllyä ja kansilevyä voi myös kaventaa, mutta kansilevyn kaventaminen ei ole niin yksinkertaista tappien vuoksi. Mikäli tapit olisivat vain cnc:n jäljiltä voisi kaventaminen onnistua cnc:llä, mutta olen hionut tappeja käsin, jolloin ne eivät ole enään täysin symmetriset ja samankokoiset.

Koekasauksen jälkeen aloitin varsinaisen kokoamisen. Varsinaisessa kokoamisessa kävi ilmi, että helatilauksessani oli käynyt toinenkin virhe liian lyhyiden tappien lisäksi! Helojen muhvi osat olivat 6mm, vaikka olin tilannut 5mm kokoiset. Varsinaista kokoamista ei voitu suorittaa siis loppuun asti, koska siihen tarvittavia heloja ei ollut ja uusien tilaaminen vie aikaa. Kokoan tuotteen kun helat saapuvat. En myöskään vielä pintakäsitellyt osien kantteja, koska joudun purkamaan tuotteen takakappaleen urittamisen ajaksi.

Valmistus: Cnc-jyrsinnät

Kaikki osat suunniteltiin jyrsittäväksi cnc-koneella. Kaikki osat, joissa on tappi piti jyrsiä 5-akselisella koneella (tuolin alapalat, pöydän alapala, tuolin istuinlevy ja pöydän kansi). Muut osat pystyi jyrsimään 3-akselisella koneella (pöydän sivut, tuolien sivut, hylly ja takaosa pöytään). Ensimmäiseksi opettelin Jyrki Taimiston avulla käyttämään 5-akselista konetta, jota en ollut ennen käyttänyt. Molemmat koneet toimivat samalla ohjelmistolla, mutta 5-akselisessa koneessa oli pieniä eroja 3-akseliseen verrattuna. Tappien jyrsintää varten teimme tuolien alapalasta, tuolin istuinlevystä ja kansilevystä vaneriset koepalat ennen laminoitujen osien jyrsintää. Näin eliminoitiin mahdolliset virheet ja tehtiin hyviä huomioita. Koepalojen ansiosta ymmärsin lisätä tappien jyrsintään työvaraa, jotta tapeista saatiin sopivamman kokoiset aukkoihin. Jyrsinnät 5-akselisella koneella sujuivat hyvin ja osat onnistuivat kuten piti. Tapeissa oli pieniä repeämiä, mutta tapit jäävät melkein kokonaan piiloon joten annoin niiden olla. Repeämät olivat syntyneet jyrsinnässä, johtuen vanerin kerroksien liimausten "heikkouksista".

Väärä lähestyminen ja jyrsintä

Seuraavaksi jyrsin osia, joihin ei tullut tappeja 3-akselisella koneella. Tein testiversion hyllyllä, johon tuli vain reikiä ja ympäriajo. Varsinaisen hyllyn jyrsintä onnistui myös hyvin. Jatkoin jyrsintää tuolien sivuista. Sivut näyttivät moitteettomilta. Seuraavaksi jyrsin pöytien sivut. Tässä vaiheessa ongelmat paljastuivat... Pöytien aukoissa oli vahingossa kaari lähestyminen, jolloin kaari tuli aukon ulkopuolelle. Olin myös tuonut aukot dxf-tiedostona ja jyrsintänä, vaikka minun olisi pitänyt jyrsinnän sijasta tuoda aukot tyhjennyksenä biesselle. Aukkojen kaarien lisäksi ne olivat 5mm liian pitkät, kun biesse ei ollut osannut lukea dxf-tiedostoa oikein jyrsintänä ja näin se oli ajanut kaarten päissä puolet terän leveydestä yli. Sama virhe oli käynyt tuolien sivuissa, mutta en ollut laittanut kaari lähestymistä niihin, jolloin virhe ei näkynyt niin selkeästi. Näistä virheistä viisastuneena tein uudet aihiot, jotka laminoin ja muutin ohjelmiin jyrsinnät tyhjennyksiksi, jolloin aukot onnistuivat. 

Cnc-koneessa ei ollut tarpeeksi pitkää terää vaakaporauksiin, joten jouduin syventemään vaaka reiät pitkänreiänporalla oikean pituisiksi. Jyrsintöjen jälkeen ajoin vielä viisteet pöytäjyrsimellä osien kantteihin.

Valmistus: Aihiot, Laminaatit ja Laminointi

Aihioiden valmistus

Aihioiden leikkaus suunnitelma

Aloitin aihioiden valmistuksen piirtämällä paperille järkevän jaon, miten moneen osaan kaikki pienet aihiot kannattaisi yhdistää, jotta laminointi sujuisi hyvin. Piirsin paperille ensiksi ison levyn laminaattilevyn mittojen mukaan (n.3000x1300). Tähän kuvaan aloin sommitella jokaisen kappaleen aihioita, niin, että hukkaa jäisi mahdollisimman vähän ja levyistä tulisi hyvän kokoisia
käsitellä. Päädyin siis lopputulokseen, että tekisin vanerista kolme eri kokoista levyä, joista laminoinnin jälkeen ajettaisiin jokaisen osan aihiot ulos. Kun olin leikannut aihiot oikeaan kokoon sirkkelillä, piti minun hioa ne alas, kuten testipalakin (15mm->13mm). Kun aihiot olivat valmiit, piirsin vielä varmuuden vuoksi kuhunkin aihion siitä ulos ajettavat kappaleet oikeissa mitoissa, jotta varmistuisin aihioiden oikeasta koosta.

Laminaatit

Leikattua laminaattia

Laminaatit olivat tulleet aikasemmalla viikolla Starkilta. Kaksi levyä oli kääritty yhdeksi rullaksi. Raahasin rullan viilusahalle ja leikkasin isoista levyistä (n 3000x1300), aina kaksi saman kokoista
kappaletta (alle ja päälle) yhtä levyä varten. Laminaatti oli aina noin 20mm isompi, kuin vaneriaihio, jotta liimatessa ei tarvitsisi asetella osia toisiaan vasten millin tarkasti. Laminaattiä jäi jonkin verran ylimääräiseksi, jos joutuisin jonkun osan uusimaan.

Laminointi

Laminoinnin aloitin siivoamalla ja järjestämällä itseni työpisteen viilutuspöydiltä. Putsasin myös prässin ja sahasin kovalevyt laminoitavan kappaleen alle ja päälle. Kovalevyjen tarkoitus oli suojata aihiota prässin mahdollisilta liima kupruilta. Ensimmäisenä laminoin pienimmän aihioni. Kun otin aihion pois prässistä, huomasin että keskelle levyä oli jäänyt kupru. Luulin aihion olleen epätasainen johtuen leveänauhahiomakoneen kuluneesta hiomapaperista. Otin kaksi muuta aihiota mukaani ja hioin ne uudelleen. Seuraavaksi otin uuden aihion työn alle. Taas aihion tullessa prässistä keskelle oli jäänyt ilmakuplia. Nyt selvisi, että syy ei ollut aihioiden vaan itse prässi oli epätasainen. Prässi oli ilmeisesti vääntynyt jatkuvien pienten aihioiden puristamisesta niin ettei puristus ollut tasainen. Vaihdoin äkkiä prässiä. Prässin vaihdon jälkeen levyyn ei jäänyt kuin reunalle kaksi pientä ilmakuplaa. Koko levy ei kuitenkaan mennyt hukkaan. Loput laminoimattomat aihiot laminoin pienempinä kappaleina, jolloin prässin epätasaisuus ei aiheuttanut ongelmia.

Valmistus: Testaukset

Aloitin valmistamisen, tekemällä tuolin tukipalan aihion. Kävin varastosta kaivamassa jämä laminaattia aihion laminointia varten. Laminaatti oli samaa kuin omanikin, mutta eri väristä. Mittasin laminaatin paksuudeksi noin 0,7mm. Hioin ahion 15 millimetristä 13 millimetriin, jotta liiman ja molemmin puolin laminoinnin jälkeen siitä tulisi taas 15mm paksu, kuten oli tarkoituskin.

Laminaatin kävin leikkaamassa oikean kokoiseksi viilusahalla.

Laminointi tapahtui prässillä, Prässiin laitettiin laminoitava kappalle ja sille vasta kappale toiselle puolelle prässiä 15mm vaneria. Laminoinnissa käytettiin kestopress 2000-limaa. Laminointi onnistui hyvin ja sen jälkeen annoin kappaleen kuivua vielä noin kaksi tuntia. Kuivumisajan jälkeen kappale ajettiin cnc-koneella.
                                                         

Kappaleen ajon jälkeen oli aika ruveta miettimään parannuksia. Kappaleen tappeihin tehdyt R3 pyöristykset, eivät olleet onnistuneet kuten piti. Vaaka-agrekaatissa, jolla pyöristykset kappaaleen päihin ajettiin, oli jonkun verran epätarkkuutta ja muutaman kantin pyöristykset olivat isommat ja laminaatti oli rumasti lähtenyt pinnasta. Vaakareiätkään, eivät olleet tarpeeksi syvät, sillä kone ei ylttänyt niitä tarpeeksi syvälle tekemään haastavan geometrian vuoksi. Saisin kuitenkin reiät syvennettyä akkuporakoneella tai pitkänreiänporalla.

Tappien ongelmat ratkaisin seuraavasti: Tapeista tulisikin ohuemmat (12mm) kuin muista osista (15mm). Tappien mittaa lyhennettiin myös 4mm, jotta molemmin puolin tappia jäisi enemmän olkapäätä ja näin liitoksesta tulee tukevampi. Tapit jyrsittäisiin 5-akselisella cnc-koneella ovaalin muotoisiksi. Alunperin kappaleet oli tarkoitus jyrsiä kokonaan 3-akselisella cnc-koneella, mutta tappien jyrsintää vaativat osat muutettiin kokonaan 5-akseliselle. Tapit jäisivät kokonaan laminoimatta, jolloin laminaatin repeytymisongelmaa ei ole. Laminoimattomuus ei haittaa, sillä itse tappia ei jää näkyviin kuin 5 mm:ä. Tuotteessahan on muutenkin vaneria näkyvissa kanteissa, joten myöskään esteettisiä ongelmia ei aiheudu tästä muutoksesta.

Kun tein muutokset cnc-ohjelmiin, oli tapit helpompi ohjelmoida ovaalin muotoisiksi, kuin pyöristysten ohjelmointi oli. Muita pieniä muutoksia ohjelmaan piti myös tehdä koneen muutoksen vuoksi, mutta muutokset eivät olleet kovin suuria ja sain ne tehtyä yhden päivän aikana kaikki.

Seuraavaksi testasin samaan kappaleeseen uusia tappeja. Ovaalitappien ajo onnistui hyvin ja odotetusti. Testauksessa kävi ilmi, että terien "laput" pitää vaihtaa ennen ajoa, jotta jälki on siisti.

Sovitin testikappaleeseen myös kasausheloja. Kävi ilmi, että tilaamieni helojen tappiosat olivat väärät. Ne olivat 10mm lyhyemmät, kuin tilaamani.  Jouduin muokkaamaan cnc-ohjelmiani niin, että siirsin helojen reikiä 10mm lähemmäksi reunaa.

Ennen kuin ajoin yhtään laminoitua kappaletta cnc-koneella, ajoin siis testiversion tapillisesta osasta ja 3- akselisella koneella osasasta johon ei tule tappeja. Reiät olivat siistejä, eikä kone repinyt vaneria joten tuskin se repii laminaattiakaan.

                          

Suunnittelu

Luonnos

Aloitin tuotteen suunnittelun paperiluonnoksen pohjalta. Paperiluonnos sisälsi muutaman ajatuksen yleisesti tuotteesta ja perusmallin, josta lähdin tuotetta muokkaamaan.

Halusin tehdä hyvällä maulla toteutetun lastenkaluston.Tuote on kahden istuttava pöytä ja tuoli.. Ajatuksena  pöytään oli pulpetin ja pöydän risteymä ulkonäöllisesti. Pöydän malli on siis pulpettimainen, mutta kansi ei aukea. Kannen alla on kuitenkin hylly, jossa voi säilyttää esimerkiksi papereita. Minulle tärkeintä tuotteessa oli, että se on purettava ja uudelleen koottava. Osat, kaikki muut paitsi hylly ja takakappale, tulevat toistensa lävitse ovaalin mallisilla tapeilla ja niille sopivilla aukoilla,  ja liitokset vahvistetaan kasausheloilla ja liimattomilla poratapeilla. Pöydän kaveriksi suunnittelin penkin, jonka saa piiloon pöydän alle tarvittaessa. Penkin malli on aika perinteinen, mallia on otettu niin lasten kalustoista kuin  perinteisestä pirttikalustostakin.

Aloin mallintamaan tuotetta Solid works-ohjelmalla. Ohjelman käyttö oli minulle ennestään tuttua, mutta haasteitta ei selvitty tälläkään kertaa. Ongelmatilanteissa minua ohjeisti Jyrki Taimisto. Opin mallintamisen kautta paljon uutta ohjelmasta ja tuotekehittelystä. Erilaisia versioita tein useita. Perusmalli oli koko ajan sama, mutta erilaisia mallinnuksia tehtiin muun muassa pyöristyksiä, liitoksia ja reikiä muuttammalla. Reikiä jouduin myös muuttamaan, sillä tilaamiani kasausheloja ei ollutkaan saatavilla, vaan joudun vaihtamaan helat erilaisiin, joka aiheutti reikien koon ja syvyyden muutokset. Mallinsin tuotetta useamman viikon ajan. Kun tuote oli saatu viilattua halutun näköiseksi ja osat sopivat kokoonpanossa toisiinsa niin kuin pitikin siirryin cnc-ohjelmien tekoon.

Cnc-ohjelmat olivat helppo tehdä, kun mallinuksista tehdyt dxf-kuvat saatiin tuotua suoraan BiesseWorks Editor-ohjelmalle. Olin tuonut mallinuksia ennenkin solidworksistä editoriin, joten tiesin miten toimia. Kaikki vaakaporaukset ja ovaalit tapit jouduin tekemään itse, sillä päällikuvantona dxf-kuvissa ne eivät valitettavasti näkyneet. Tässä vaiheessa opinkin uutta, sillä en ollut ennen ohjelmoinut kyseisiä ovaaleja vaakasuunnassa. Kun kaikki ohjelmat oli saatu tehtyä editoriin, tein niihin vielä tasojenvarustelut valmiiksi cnc-ajoa varten.

Laminaatin väri

Pintakäsittelyä olin miettinyt jo aiemmin hiukan. Halusin värin tuotteen pintaan, niin että kantit jäisivät kuitenkin paljaaksi ja näin paljastaisivat vanerin kerrokset. Itse olin ajatellut maalata pinnat, mutta kuulin suunnittelu vaiheessa laminoinnista, joka olisi helppo hoitoisempi ja kestävämpi vaihtoehto lastenkalusteeseen. Laminointia on käytetty muunmuassa Lappset-leikkivälineissä. Laminaatti vaihtoehtoja on saatavilla todella paljon ja koulumme kautta on saatavissa Formican laminaateista useita mallistoja. Laminaattien käyttöohjeisiin ja ominaisuuksin perehdyin syvemmin opettajamme ja tämän ohjeiston

avulla. Omaan kalustoon valitsin värin F8755 Lemon.

Alla kokoonpanoja mallinuksista.