Evaluatieverslag van het ‘’Meesterstuk’’
Thije Houben 4MA4O Mei 2013
Inhoudsopgave:
Inleiding
blz. 2
Werkvolgorde
blz. 3
Evaluatie
blz. 6
10 handelingen die goed gingen
blz. 6
10 handelingen die minder goed gingen
blz. 15
Literatuur onderzoek
blz. 19
Nawoord
blz. 20
Bronnen
blz. 21
1
Inleiding Voor mijn ‘’Meesterstuk’’ heb ik een tafel gemaakt met een geometrisch inlegwerk op een opgebouwd blad. De onderplaat van de tafel bestaat uit opgedikt berken multiplex dat
2
vervolgens bekleed is met een massief houten inlegwerk van verschillende vormen en houtsoorten. Ik heb gekozen voor een eenvoudig maar stevig onderstel met pen- en gat verbinding gemaakt van eikenhout. Omdat het blad van deze tafel een echt eyecatcher is wilde ik graag een onderstel wat rustiger oogt. Anders wordt het een te druk geheel. In dit verslag kunt u terug lezen welke stappen ik heb ondernomen tijdens het maken van mijn meesterstuk; dingen die goed gingen, dingen die minder goed gingen en er zullen ook een aantal technische aspecten worden uitgelicht met betrekking tot mijn meubel.
Werkvolgorde
3
Datum:
Geplande Gerealiseerde Afwijking werkzaamhed werkzaamhed planning: en: en:
14-11-11
Klant gesprek V
13-02-12
Plaatmateriaa V l bestellen
28-02-12
Plaat zagen
V
05-03-12
Plaat verlijmen gelijk vrezen
V
12-03-12
Blad schuren, V platen 7mm dik maken voor inlegwerk
17-04-12
Stage tot 29- V 06-12
03-09-12
Stage tot 09- V 11-12
13-12-12
CNC overige platen inlegwerk
14-12-12
Inlegwerk V lossnijden en bijschuren. Test epoxy.
28-01-13
Stage tot 05- V 04-13
11-04-13
Extra plaat noten CNC
V
11-04-13
Laatste stukken inlegwerk lossnijden, schuren
V
11-04-13
Begin lijmen inlegwerk
X
Bijstelling planning:
Datum:
Verhoging lijmen in out lines inlegwerk op onderplaat
12-04-13
V
Inleg ''drijft'' teveel om goed te verlijmen.
4
tegen het drijven 17-04-13
Inlegwerk V lijmen eerste helft
18-04-13
Inlegwerk V lijmen tweede helft, herlijst maken.
24-04-13
Epoxy gieten in naden inlegwerk
V
25-04-13
Epoxy schuren en bijwerken waar nodig
V
29-04-13
Mei vakantie tot 11-05-13
V
15-05-13
Hout kopen en bruto zagen voor poten
V
16-05-13
Poten verlijmen
V
22-05-13
Regels maken V voor onderstel (pennen/gate n)
23-05-13
Poten en regels schuren en verlijmen
29-05-13
Schuren afwerken
30-05-13
Afwerken meubel
Tevens epoxy nog een keer bijgewerkt
Inkoopadministratie (incl. BTW)
5
Plaatmateriaal, Berkenmultiplex 18mm
€ 59,73
Massief Hout:
€ 257,18
Kersen Fineerdeel inleg
€ 35,39
Amerikaans Noten inleg
€ 61,56
Eiken
inleg
€ 44,80
Eiken
herlijst
€ 37,92
Beuken
drijflatjes € 5,12
Eiken
poten
€ 72,39
Afwerkingsmiddelen
€ 55,00
Epoxy en pigment
€ 40,00
Olie
€ 15,00
Overig divers (blad hoekjes, lijm, schuurpapier schroeven etc.)
€ 35,00
----------------------------------------------------- ----------------------------------------------------Kosten Materiaal totaal excl. 10% winstopslag
€ 406,91
Consumenten prijs materialen:
€ 447,60
Werkzaamheden
Uren
CNC werk voorbereiding en uitvoering
40
Inlegwerk op maat maken en verlijmen
25
Herlijst
6
Epoxy
20
Onderstel
25
Afwerking
25
----------------------------------------------------- -----------------------------------------------------Totaal aantal uren
141 uren
6
Evaluatie
10 handelingen die goed gingen:
1. De onderplaat van het tafelblad heb ik gemaakt van een berkenhouten plaat multiplex van 18mm die ik heb opgedikt naar 36mm. Dit heb ik gedaan door een brede rand van hetzelfde materiaal van ongeveer 30 a 40 cm in verstek onder het blad te lijmen. Op deze onderplaat heb ik het gehele patroon voor het inlegwerk uitgefreesd. Dit heb ik ook op de CNC frees gedaan. Van deze onderplaat is bij het eindproduct niets meer te zien maar het dient als een stabiele ondergrond voor het tafelblad en eveneens een layout voor het ontwerp van het inlegwerk. Op deze manier kan ik precies zien welke stukken waar moeten komen te liggen. Het freeswerk ging erg goed en het gehele patroon ziet er mooi strak uit. Voor het freeswerk heb ik een freesje gebruikt met een diameter van 5mm.
7
2. Voor het maken van mijn inlegwerk heb ik houtverbredingen/platen gemaakt en deze tot een dikte van 7mm geschaafd. Met behulp van de tekeningen die ik in het programma autocad gemaakt heb, kon ik mijn figuren nu uit de gemaakte platen frezen met de CNC frees (computer aangestuurde freesmachine). Bij het frezen met de CNC is het van belang dat er minimaal 1mm van het materiaal blijft staan. Als je dit niet doet zullen de losse stukken tijdens het frees werk los komen te liggen en misschien worden opgezogen door de afzuigingsinstallatie van de machine. Het freesje wat ik heb gebruikt heeft een diameter van 5mm. Waneer de CNC machine zijn werk gedaan had kon ik de stukken voor het inlegwerk los gaan snijden. Hiervoor heb ik gebruik gemaakt van een scherpe bijtel en een afbreek mes. Het was wel noodzakelijk om meer stukken te maken dan dat er nodig waren voor het inlegwerk omdat ik sommige minder mooie stukken liever niet wilde gebruiken. Gelukkig was het merendeel van de stukken goed gelukt met de CNC en het uitsnijden met het afbreek mes ging perfect.
8
3. Na het los snijden van alle stukken moest alles nog een keer worden nagelopen. Alle slechte stukken in de prullenbak en alle goede stukken konden opzijgelegd worden om nog even na geschuurd te worden om de laatste rafeltjes en scherpe randen te verwijderen. Gelukkig viel het aantal aan afgekeurde stukken erg mee en heb ik de beste ertussenuit kunnen zoeken. Denk hierbij aan kleur, knoesten of gesplinterde stukken door het frezen met de CNC. Het voorbereiden en maken van alle losse stukken voor het inlegwerk heeft veel tijd gekost. Denk hierbij aan het maken van tekeningen in autocad, het maken van houtverbredingen/platen, het instellen van de CNC machine en vooral het lossnijden, selecteren en schuren van de losse stukken. Maar zeker de moeite waard en goed te doen met de machines die je bij het HMC tot je beschikking heb.
9
4. Bij het verlijmen heb je vaak te maken dat je materiaal gaat ‘drijven’, dit wil zeggen dat tijdens het klemmen je materiaal van zijn plaats glijd omdat er zich natte lijm tussen bevind. Dit probleem heb je zeker als je zoals bij dit meubel heel veel losse stukjes wil gaan verlijmen en bij een strak/geometrisch ontwerp zoals dit wil je dat al helemaal niet hebben. Hierop heb ik het volgende bedacht; Ik heb dunne stroken hout van een willekeurige houtsoort gezaagt en deze verlijmd in de naden van het uitgefreesde patroon op het onderblad. Deze houten stroken heb ik 3mm laten uitsteken boven het oppervlak van het onderblad. Waneer mijn stukken van 7mm dik op het onderblad worden verlijmd en in de naden epoxy word gegoten zullen de stroken eronder nietmeer zichtbaar zijn. Het is dus niet van groot belang dat dit er super netjes uit hoeft te zien. Dit was een uitstekende oplossing tegen het drijven van het inlegwerk tijdens het verlijmen.
10
5. Vervolgens heb ik alle stukken van het inlegwerk behandeld met blanke lak.Dit is van belang omdat je zo voorkomt dat de epoxy erg diep in de nerf van het hout trekt. Alle stukken van het inlegwerk hebben 2 lagen lak gekregen. De onderzijde heb ik alleen niet behandeld met de blanke lak omdat deze simpelweg tegen het blad verlijmt zit voordat de epoxy er in gegoten word. Zeker omdat ik zwartgekleurde epoxy gebruikt heb wil ik niet dat deze kleur diep in mijn mooie houten inlegwerk trekt, dit kost alleen maar nog meer tijd om weg te schuren. Ik heb hiervoor een spuitbus met blanke lak gebruikt omdat het makkelijk en snel werkt.
11
6. Het verlijmen van het inlegwerk op het onderblad ging erg goed. Door de stroken die ik in de naden van de onderplaat had verlijmd kon het inlegwerk geen kant op en bleef deze netjes op zijn plek liggen De eerste aantal rijen heb ik zoals op de foto te zien is verlijmd met drukbalken met een aantal houtklemmen er op. Dit heb ik gedaan zodat ik goed kon zien of de stukken netjes op hun plek bleven. Eenmaal overtuigd dat het goed kwam ben ik meerdere rijen ( ongeveer 5 ) tegelijk gaan lijmen onder de pers. Alleen de buitenste rand van het inlegwerk moest per stuk vastgelijmd en geklemd worden omdat deze aan de buitenzijde nog zou kunnen wegglijden.
12
7. Ik heb rondom het tafelblad een herlijst gemaakt. Op de hoeken zit een verstek. Eerst heb ik een verstek hoek gemaakt en het hout een overlengte gegeven. Door de ene hoek tegen het blad aan te leggen heb ik makkelijk af kunnen tekenen waar het verstek aan de andere kant precies moet komen. Met alleen meten kan je hier nog wel eens naastzitten en sluiten je verstekken niet goed. Vervolgens heb ik lamello gaten gefreesd in de herlijst zodat deze tijdens het lijmen goed op zijn plek bleef. In het praktijk lokaal heeft het HMC speciale kant-klemmen liggen zoals te zien op de foto. Erg handig voor het klemmen van een herlijst!
13
8. Na het gieten en uitsmeren van de epoxy moest er een hele hoop geschuurd worden zoals te zien is op de foto linksboven. Dit was nog wel even spannend omdat het moeilijk te zeggen is of de epoxy ondanks de behandeling van de stukken met blanke lak niet toch in het hout getrokken is. Na heel veel schuren met een excentrische schuurmachine met daarop een schuurpapiertje korrel 80 werd het blad steeds schoner. Na een schuurpapiertje of 15 en een aantal uur later zag het blad er zo uit als op de foto hierboven. Het hout is helemaal mooi schoon geworden en alle lijnen zijn kaarsrecht. De epoxy is nergens gaan lekken en het blad is nu een mooi strak geheel geworden. Zelf vond ik dit een van de spannendste fases van het maken van mijn meubel maar ik ben ontzettend blij met het resultaat.
14
9. Het maken van de poten heb ik als volgt aangepakt; Ik heb een plank onbekantrecht eiken hout gekocht met een dikte van 46mm. Van deze plank eiken heb ik 16 balkjes gezaagd en geschaafd van 800x40x40mm. Vier balkjes voor elke poot. Deze balkjes heb ik met houtklemmen per 4 op elkaar gelijmd. Zo heb ik dus van de 16 balkjes, 4 dikkere poten gemaakt van 800x80x80mm. Deze poten heb ik terug geschaafd naar 800x70x70mm. Gelukkig was het een rustige dag in de machinale en heb ik dit allemaal op 1 dag kunnen realiseren. Vervolgens ga ik de poten op netto lengte zagen, het kantje breken en een facet schaven aan de onderkant van de poot. Ook zullen zullen er gaten voor een pen- en gatverbinding in de poten gemaakt moeten worden met de langgatboor. De regels voor tussen de poten met hieraan de pennen voor de pen- en gatverbinding zullen ook gemaakt moeten worden.
10. Voor de afwerking van mijn meubel heb ik gekozen voor olie. Ik kies voor een afwerking met olie omdat ik dat de meest mooie en natuurlijke uitstraling vind geven aan het meubel. Ook is het gemakkelijk bij te werken. Voor het aanbrengen van de olie gebruik ik een katoenen lap. Hiermee wrijf ik de olie diep in de nerf van het hout totdat deze verzadigt is. Vervolgens gebruik ik een droge katoenen lap om het geheel nog een keer goed na te wrijven. Hierna laat ik het gehele geoliede meubel een nacht opdrogen en de volgende dag boen ik het goed na met staalwol om het geheel mooi glad en plakvrij te krijgen. Als dit bereikt is herhaal ik het hele proces nog een keer. Omdat ik nog niet zover ben met mijn meubel maar dit verslag al ingeleveren moet worden heb ik hier helaas nog geen foto bij. Maar ik denk dat dit onderdeel vast goed zal gaan.
15
10 handelingen die minder goed gingen:
1. Na het verlijmen van de herlijsten was een van de verstekken toch een heel klein beetje open gaan staan. De rest van de verstekken zit gelukkig wel netjes dicht maar op een hoek kwam ik net een halve mm tekort. Om dit op te lossen heb ik een stukje fineer van dezelfde houtsoort, eiken, op maat gesneden en deze zo netjes mogelijk in de opening gelijmd. Het verschil is nu vrijwel niet meer te zien. Ik hoop dat het straks met de afwerking niet meer zichtbaar word door de eventuele lijmnaad die gecrëeerd is door het verlijmen van het stukje fineer in de opening van het verstek.
16
2. Doordat het blad tijdens het gieten van de epoxy niet 100% waterpas lag is aan 1 kant van het blad de epoxy iets lager komen te liggen. Ondanks het uitvullen met vulplaatjes en het checken met de waterpas. Dit zorgde er ook voor dat er behoorlijk wat schuur werk nodig was en uiteindelijk heb ik ervoor gekozen om de oneffenheden aan te vullen met wat extra epoxy. Voordat de extra epoxy er in gegoten kon worden moesten de oneffenheden waar met de schuurmachine niet bijgekomen was even met de hand worden opgeschuurd. Dit is noodzakelijk voor de hechting van de nieuwe laag epoxy. Epoxy vormt namelijk als het ware een soort vetlaagje op zijn eigen oppervlak. Als dit laagje niet geschuurd en opgeruwd word dan zal de nieuwe laag epoxy niet of in ieder geval minder goed hechten
17
3. Na het gieten van de epoxy en het wegschuren hiervan weren om veel plekken in de epoxy kleine kuiltjes zichtbaar. Deze kuiltjes zijn eigenlijk kleine luchtbellen die in de epoxy zijn blijven zitten. Luchtbellen die door het schuren aan de oppervlakte. tevoorschijn zijn gekomen. Ook deze kleine kuiltjes moesten geschuurd worden en opnieuw gevuld worden met epoxy. Omdat deze kuiltjes zo klein zijn is het lastig om deze goed te kunnen schuren. In dit geval is het handig om deze kuilen iets groter te schuren dan ze al zijn en dan het geheel pas opnieuw te vullen.
Ook is het handig om het oppervlak rond de te vullen kuiltjes en oneffenheden af te plakken met schilders tape. Dit voorkomt dat de epoxy op het houten inlegwerk komt en hier intrekt wat dan vervolgens weer veel tijd kost om er uit te schuren.
18
4. Na het bijvullen van de epoxy kon de overtollige epoxy weer verwijderd worden. Dit heb ik grotendeels gedaan door de epoxy weg te snijden met een scherpe bijtel. Deze methode ging best goed rondom de randen van het tafelblad. In het midden van het tafelblad waar het moeilijker is om de bijtel goed plat te leggen en ermee te snijden heb ik een driehoek krabber gebruikt om de overtollige epoxy we proberen te krabben. Dit lukte wel maar daar het weg krabben met de driehoek krabber is er op sommige plekken een stukje epoxy mee afgebroken. Zoals te zien is in de close up foto hier rechtsboven. Dit resulteerde er natuurlijk in dat ik de nieuwe gemaakte oneffenheden kon gaan schuren en weer kon gaan vullen. Volgende keer houd ik het bij een scherpe bijtel en wat schuurpapier als het op deze handeling aankomt.
19
Literatuur onderzoek CNC frees ofwel: Computer numerical control CNC staat voor Computer Numerical Control, het via de computer aansturen van machines. Deze werkmachines kunnen heel precies onderdelen maken uit bijvoorbeeld hout of metaal. CNC-machines kunnen bijvoorbeeld frezen of snijden. Dit gebeurt op basis van een programma dat meestal wordt gegenereerd in een Computeraided manufacturing (CAM)-systeem. Meestal gebruikt men hiervoor nog de EIA-274-D standaard, ook wel G-code genoemd. De M-code wordt ook vaak gebruikt om bijkomende functies (zoals gereedschapswissel) aan te roepen. Voor het maken van de tekeningen van mijn ‘’meesterstuk’’ heb ik gebruik gemaakt van het computerprogramma Autocad. In Autocad heb ik een 2d (3d frezen is ook mogelijk maar niet nodig voor dit werkstuk) tekening gemaakt van de lijnen die moesten worden uitgefreesd door de CNC. Het is van belang dat de linker onderhoek van de tekening op de 0,0 as staat om deze te eiken met het nulpunt van de CNC machine. Vervolgens word deze tekening opgeslagen als een DXF bestand waardoor het geopend kan worden met het programma Biesse Works. Dit programma is als het ware de software van de CNC machine. In dit programma voer je alle afmetingen in van het materiaal dat je wil vrezen en vervolgens positioneer je hierop je tekening en de stand van de vacuum cups van de machine die het materiaal op zijn plek houden. Ook selecteer je in het programma Biesse Works het freesgereedschap dat gewenst is, de draairichting en de aanvoer van de frees. Als alles eenmaal naar wens is ingevoerd is het tijd om je materiaal op de tafel van de machine te leggen en van de show te genieten. o
Geschiedenis CNC ontstond in de late jaren 50, eerst nog vele jaren met analoge computers en veel later met digitale computers. De numerieke besturingstechniek is als zoveel technische vernieuwingen ontstaan uit een militaire behoefte. De Koreaanse Oorlog (1950-1953) heeft de ontwikkeling sterk versneld doordat er grote vraag was naar zeer nauwkeurige onderdelen van vliegtuigen en wapensystemen. In de jaren zestig hadden Amerikaanse fabrikanten als Kearney & Trecker een enorme voorsprong op dit gebied dankzij grote defensieopdrachten. Eind jaren zestig werden CNCbesturingen ook op grote schaal in Europa gebouwd. Pas nadat de grote Japanse leveranciers als Fanuc zich op deze markt geworpen hebben is de CNC-techniek tot algemeen aanvaarde productietechniek geworden. CNC karakteristieken Nieuwe verspaningstechnieken Dankzij CNC konden geheel nieuwe verspaningstechnieken als vonkverspanen en lasersnijden ontwikkeld worden. Het zou onjuist zijn om te beweren dat er pas sinds NC en CNC grote series gelijke stukken gemaakt kunnen worden. Voor de introductie van deze gestuurde draaibanken was er de kopieerdraaibank, hierbij liep een taster over een
20
gedraaide mal (het te kopiëren werkstuk) en stuurde een beitel aan die dezelfde bewegingen uitvoerde en zo konden ook gelijke werkstukken verkregen worden. Gelijke methodes waren ook voor freesmachines en slijpmachines gangbaar. Het grote nadeel van deze methoden is de hoeveelheid tijd en middelen die nodig zijn om bij de productie van een anders gevormd werkstuk een nieuwe mal te maken Nieuw soort sturing In 2006 zijn de G-codes en M-codes nog veelvuldig in gebruik, maar toch is het zo dat er een nieuw soort sturing op de markt komt, die het frezen en draaien vergemakkelijkt. Deze wordt de dialoogsturing genoemd. Hierbij "praat" de programmeur tegen de machine in een gebruiksvriendelijke omgeving. Zo worden bijvoorbeeld bochten niet meer ingevoerd als een G-code maar als een commando "bocht", met een radius en een begin- en middelpunt. Hierop kan dan bijvoorbeeld een raaklijn worden aangezet die de machine zelf volledig berekent. Deze sturing is gemakkelijker omdat deze logischer is voor de gebruiker. Het kan maanden duren voor men alle G- en M-codes kent, maar met een uurtje uitleg en gezond verstand kan men al werken met een dialoogsturing. Het voordeel is dus de visuele voorstelling van de bewerking tijdens het programmeren. Een voorbeeld van zo een toegepaste sturing is Siemens Shopmill op bijvoorbeeld een Chevalier 1418VMC of een Mazak draaibank met een Mazatrol sturing. Onderliggend is dit nog steeds een G-codeprogramma. Ook kunnen G-codeprogramma's rechtstreeks gegenereerd worden vanuit CAD-programma's. Hierbij is geen kennis van basis G-code meer nodig. Nieuw soort draadspindel Wat kenmerkend is voor de CNC-machines is dat er een nieuw soort draadspindel in verwerkt zit voor de verplaatsingen en voor werkstuk of gereedschap. Het gaat hier om een zogenaamde kogelomloopspil. Dit is een schroefdraad, die met een boog is ingesneden, zoals bij bijvoorbeeld de stellingvoeten om hoogte te regelen. Alleen is dit een nauwkeurigere variant en lopen er geslepen kogels door deze groeven zoals in een kogellager. Deze kogels hebben dezelfde radius als de groef van de draad en zijn met voorspanning gemonteerd, waardoor er theoretisch geen speling is. Deze is er natuurlijk wel maar bij dit soort spillen is deze verwaarloosbaar. (Soms 0,001 mm en minder.) Het verslijten van de kogelomloopspil is verschillend van de gewone spil. Bij de gewone spil wordt de omkeerspeling groter maar bij de kogelomloopspil mag deze speling dus net niet bestaan; tijdig aandraaien van de spil is dus belangrijk. Bij het aandraaien bestaat het gevaar van te hard aandraaien, waardoor de levensduur ernstig in gevaar komt.
Rover C3
21
Nawoord Ik heb erg veel plezier gehad bij het maken van mijn meesterstuk en op het HMC de afgelopen vier jaar. Ik had voor mijn eindexamen meubel nog niet eerder gewerkt met de CNC machine. Dit vond ik erg leuk en interessant om een keer te doen. Tijdens het proces van het maken van mijn eindproject ben ik op dingen gestuit die ik, mocht er ooit een volgende keer komen, anders zou doen. Maar van de dingen die fout of minder goed gaan leer je vaak het meest. Na mijn opleiding aan het HMC heb ik geen ambitie om verder te werken in deze branche. Al zou ik het wel altijd als een hobby blijven zien en vind ik het nog steeds erg leuk om mijn eigen meubels te maken. Ik heb een leuke tijd gehad aan het HMC en heb hier een hoop geleerd. Dank aan alle leerkrachten, begeleiders en leerlingen hiervoor
Bronnen:
Lamiwood.nl blog Wikipedia.org
22
