Технология изготовления деревянных изделий. Столярное дело, обработка древесины. Расход и доходы
Современное индустриальное строительство не исключает плотничных и столярных работ.
Столяры и плотники, работающие на деревообрабатывающих предприятиях, изготовляют оконные и дверные блоки, детали крупнопанельных деревянных домов и другие конструкции и детали.
Столяры и плотники должны освоить технологию изготовления и сборки различных изделий, знать технические условия изготовления и приемки деревянных изделий и конструкций, уметь читать рабочие чертежи и правильно организовать рабочее место.
В современном строительстве большинство изделий из древесины изготовляют в заводских условиях. Их доставляют на строительную площадку, где их устанавливают (монтируют) в соответствии с проектом.
Технологический процесс работы столяра включает: сушку пиломатериалов; нарезку заготовок из пиломатериалов: последующую обработку заготовок до изготовления деталей требуемой формы и размеров; сборку деталей, включая склеивание в узлы и комплекты; подготовку и отделку комплектов; упаковку и доставку комплектов на склад.
Расстановку деревообрабатывающего оборудования выполняют в соответствии с технологическим процессом, чтобы при обработке деталей их потоки не пересекались и возвращались в обратном направлении.
Зону, где осуществляется рабочий процесс, называют рабочим местом.
Квалифицированный рабочий должен уметь составить карту технологического процесса для изготовления изделия, указывая рабочие места и необходимое оборудование, начиная с распиловки и завершая сборкой и отделкой деталей. От него требуется умение составить спецификацию на изделие и рассчитать потребность материала.
Деревянные лестницы устраивают в домах до двух этажей. При площади застройки дома более 500 м² несущие элементы лестниц должны быть огнестойкими.
Лестницы с прямыми маршами выполняют плотники, с поворотами, закруглениями, винтовые - столяры. Лестницы имеют 1-3 марша (рис. 1). Их ширина определяется назначением здания. В квартирных домах ширина лестничных маршей 0,9...1,2 м, учитывающих размеры мебели. Лестницы, ведущие на чердак, в погреб, имеют ширину 0,8...0,9 м.
Схемы лестниц
а - одномаршевая; б - двух маршевая; в - трехмарше-вая; I - ширина марша; с - ширина лестничной площадки; А - ширина лестничной клетки; L - длина лестничной клетки: Н - высота этажа; d - длина марша (в горизонтальной проекции)
рис. 1
Для удобства подъема по лестнице соблюдают соотношение между шириной и высотой ступени. Оптимальной высотой ступени в жилых домах считается 15...18 см, шириной - 27...32 см (рис. 2).
Число ступеней лестничного марша определяют делением высоты этажа (расстояние от пола до пола) на высоту ступени. В марше предельное число ступеней - 10. Уклон междуэтажных лестниц - 30...36° (рис. 2, г). Во внутриквартирных лестницах уклоны до 50°.
Фрагменты ступеней
а - высота и ширина нормальной ступени; б - ширина узкого конца ступени винтовой лестницы; в - фрагмент винтовой лестницы; г - разрез лестницы
рис. 2
Таблица 1. Рекомендуемые размеры ступеней и наклонов лестничных маршей
| Размер ступени, см | Уклон лестничного марша | ||
| высота | ширина | пропорция | градусы |
| 15 | 29 ... 32 | 1:(1,95 ... 2,07) | 30 ... 32 |
| 16 | 28 ... 30 | 1:(1,75 ... 1,87) | 33 ... 35 |
| 17 | 27 ... 29 | 1:(1,59 ... 1,70) | 36 ... 37 |
| 18 | 25 ... 27 | 1:(1,39 ... 1,50) | 38 ... 41 |
| 19 | 24 ... 26 | 1:(1,26 ... 1,37) | 40 ... 42 |
| 20 | 23 ... 25 | 1:(1,15 ... 1,25) | 43 ... 44 |
| 21 | 22 ... 24 | 1:(1,05 ... 1,14) | 45 ... 47 |
Лестничные площадки (между маршами) имеют ширину, равную ширине марша и ширине ступени. При лестничном марше шириной 1,20 м, ступени 30 см, ширина лестничной площадки 1,20+0,3=1,5 м. В винтовых лестницах минимальная ширина ступеней в узкой части 10, в середине - 15 см.
Ступеньки деревянных лестниц изготовляют из сосновых досок (рис. 3) влажностью 8±2 % и толщиной для проступи 4...5 см, для подступенька 1,8...2,5 см.
Способы соединения ступени (проступи) с подступенькой
1 - проступь; 2 - нащельная рейка; 3 - подступенька
рис. 3
Тетивы - главный наклонный несущий элемент лестницы. По способу крепления ступеней к тетивам различают лестницы: со ступенями, вставленными в вырезы тетив; с вдолбленными в тетивы ступенями; со ступенями, установленными в накладку в вырезы тетив; со ступенями, закрепленными на брусках, прибитых к тетивам; обыкновенные лестницы.
Лестницы со ступенями в вырезах тетив имеют простую конструкцию (рис. 4). Тетивы таких лестниц изготовляют из досок толщиной 5...6, шириной 25... 28 см. Глубина пазов в тетивах для установки ступенек 2...2,5 см. Отдельные ступеньки в марше имеют вырезы в тетивах для сквозных шипов, закрепленных клиньями с наружной стороны. Лестничные марши (вверху и внизу) закрепляют к балке перекрытия, лестничной площадке шиповым соединением, усиленным дополнительно стальным уголком. В таких лестницах отсутствует подступенек и обшивка снизу. Лестницы такой конструкции устраивают для подъема на чердак, спуска в погреб и в других хозяйственных постройках.
Дощатая лестница
а, б - соединение наклонных досок (тетив) лестницы с балкой; в - сопряжение проступи с тетивой; 1 - лестничные тетивы; 2 - проступи; 3 - балка; 4 - поперечная балка; 5 - стальной угольник; 6 - рейка; 7 - клин; 8 - стойка; 9 - опорная рейка; 10 - доски; 11 - щит наката; 11 - слой глины; 13 - звукоизоляция; 14 - дощатый пол; 15 - потолок; 16 - рейка; 17 - штукатурка по дранке; 18 - нащельник
рис. 4
Лестницы со ступенями, вдолбленными в тетиву, выполняют из досок (для тетивы) толщиной 5...8 см и шириной 22...30 см, а ступеней - толщиной 3,8... 6,3 см. Пазы, выдолбленные для ступеней в тетиве на 3 см, не доходят до их заднего края.
Лестницы со ступенями, установленными в накладку в вырезы тетив, изготовляют из досок для тетивы толщиной 6,3...8, шириной 29...31 см, ступени - из досок толщиной с 5 см и шириной 25...32 см. Прямоугольные вырезы у верха тетив устраивают такой глубины, чтобы остальная часть тетивы имела 13... 15 см непропиленной древесины (рис. 5).
Лестницы для индивидуальных домов
а - со ступенями, заведенными в вырезы тетив; б - со ступенями, устанавливаемыми в вырезы тетив в накладку
рис. 5
Лестницы со ступенями, установленными на бруски, прибитые к тетивам. Бруски сечением примерно 5x6 см и длиной до 50 см прибивают к внутренней стороне тетив, а на них укладывают дощатые ступени (рис. 6). К наружной стороне тетив привинчивают шурупами стойки перил.
Лестница со ступенями, прибитыми к брускам
1 - брусок; 2 - тетива; 3 - проступь; 4- стальной угольник; 5 - стойки ограждения! 6 - поручни ограждения
рис. 6
Несущий элемент лестницы имеет боковые тетивы с прямоугольным пазом или прибитыми к ним с установленными ступенями-накладками (рис. 7). Лестница с одной стороны имеет ограждение. Высота ограждений 85...90 см, их выполняют в виде металлической решетки или изготовляют из древесины, а поручни из пластмассы. Деревянные поручни устанавливают на стойки, пластмассовые - на металлическое основание. Низ стоек ограждения закрепляют на тетиве поручнем. Деревянные лестницы изготавливают из сухих пиломатериалов: это исключает скрип. Соединения элементов не должны иметь клиньев, подступеньки должны быть надежно прикреплены к проступи.
Тетивы обыкновенной лестницы
а - с вырезами в тетивах; б - с прибитыми к тетивам накладками
рис. 7
Карта технологического процесса изготовления оконных и дверных блоков. Требуемое количество пиломатериалов для изготовления оконного блока зависит от количества заготовок, получаемых из различных сортов пиломатериала.
Из досок после их обработки выход заготовок (табл. 2) зависит от их сорта.
Таблица 2. Выход заготовок при обработке пиломатериалов
| Ассортимент пиломатериалов | Выход заготовок из досок и клееной фанеры, %, по сортам | ||
| I | II | III | |
| Необрезные доски хвойных пород | 75 | 50 ... 60 | 35 |
| Необрезные березовые доски | 70 | 60 | 30 ... 35 |
| Необрезные дубовые доски | 60 | 50 | 30 ... 35 |
| Строганная дубовая клееная фанера | 70 | 50 | - |
При массовом производстве расход материала несколько увеличивается из-за использования части заготовок в качестве образцов, для настройки станков и, частично из-за дефектов древесины.
Увеличение количества заготовок называют припуском на брак, он допускается до 5-10 %. Это условные величины, так как, усовершенствуя технологический процесс изготовления любого изделия, процент брака удается значительно сократить.
Несущие деревянные конструкции
Для перекрытия пролетов производственных зданий используют балки и фермы. Пролеты таких конструкций и размеры элементов и количество гвоздей и болтов в стыках определяют расчетом.
Составные гвоздевые балки изготовляют из досок и брусьев I и II сорта. Наиболее распространенная толщина пиломатериалов - 2...10 см. Допускаются сросшиеся с древесиной сучки диаметром до 15 см, не снижающие ее прочности. Наиболее распространены двутавровые деревянные балки (рис. 8).
Сечения несущих деревянных балок
а...е - двутавровые балки; ж...к - пустотелые балки
рис. 8
В процессе эксплуатации в стенках деревянных балок появляются трещины, из-за усушки снижающие ее прочность на 40...60 %. Двутавровые балки снижают прочность при использовании низкосортных досок ниже I и II сорта.
Стенка гвоздевой балки состоит из двух рядов досок толщиной 4...6, шириной 15-22 см, уложенных под углом 30...45° друг к другу. Жесткость стенки усиливают ребра из досок и брусья, стянутые болтами в ее верхней и нижней части (рис. 9). Высота такой балки в пределах 1/6 ...1/2 пролета.
Фрагменты гвоздевых балок из брусков и досок
а - поперечный разрез; б - вид спереди; 1 - брусок; 2 - ребро; 3 - болты с гайками и шайбами; 4 - дощатая стенка
рис. 9
Недостатком деревянных гвоздевых балок являются остаточная деформация под нагрузкой, трудоемкость изготовления, коррозия гвоздей и болтов под влиянием атмосферных условий.
Клееные конструкции главным образом изготовляют на деревообрабатывающих предприятиях, используя сосновые доски I и II сорта толщиной 30...50 мм. Доски строгают на рейсмусовых станках с четырех сторон. Прочность клееных балок зависит от влажности и точности обработки материала.
Для клееных балок используют доски небольшой длины III сорта. Такие балки изготовляют в мастерских, имеющих оборудование для обработки и склеивания. Клееные конструкции при высыхании древесины подвержены усушке в различных направлениях волокон древесины. Доски в клееных конструкциях укладывают с противоположным рас положением годовых слоев (рис. 10).
Послойная укладка пиломатериалов в клееных конструкциях и их категории
а, б - сечение прямоугольных балок; в - сечение квадратной колонны; г - двутавровая балка, усиленная гвоздями
рис. 10
Клееные балки имеют прямоугольное, квадратное или двутавровое сечение. Клееные несущие деревянные конструкции имеют различные модификации (рис. 11). Высота клееных балок в пределах 1/8 ... 1/12 пролета. Деревянные двутавровые клееные балки перекрывают пролеты до 12 м.
Схемы деревянных клеевых несущих конструкций (вид спереди)
а - прямоугольная балка; б - двускатная балка; в - гнутая балка; г - треугольная ферма со стальной затяжкой; д - деревянная шарнирная арка; е - гнутая рама; ж - деревянная параболическая арка
рис. 11
Клееные балки, усиленные гвоздями, применяют при устройстве совмещенных (бесчердачных) крыш.
При этом несущие конструкции крыши объединены в общую панель с теплоизоляцией.
Армированные клееные балки изготовляют прямоугольного или швеллерного сечения. Балки прямоугольного сечения имеют постоянную ширину 7 см при высоте 14...50,4 см с градацией 2,8 см (рис. 12). Балки усилены четырьмя арматурными стержнями диаметром 14 мм. Швеллерные балки изготовляют с толщиной стенок 7 и 10 см, у первых арматура из восьми стержней, у вторых - из двенадцати стержней диаметром 14 мм. Арматурные стержни укладывают в выбранные и смазанные клеем пазы между досками. Вместо досок используют также водостойкую и огнестойкую клееную фанеру.
Сечение армированных клееных деревянных балок
а - прямоугольной; б в - двутавровой; г - треугольная рама; д - прямоугольная рама
рис. 12
Для клееных балок с предварительно напряженной арматурой стальные стержни нагревают до 8О...9О°С. Удлинившиеся стержни закрепляют анкерными упорами в концах балки. Стержни при остывании балки укорачиваются, создавая напряжение в балке.
Двутавровые деревянные балки изготовляют с решетчатой стенкой. Усиленные арматурой, они перекрывают пролеты до 9 м.
Деревянные фермы (рис. 13) бывают треугольные, прямоугольные, трапециевидные, сегментные и многоугольные. В фермах различают верхний и нижний пояса, раскосы и стойки. Деревянными фермами перекрывают пролеты до 24 м. Металлодеревянными фермами перекрывают пролеты большей величины. Узлы деревянных ферм крепятся гвоздями и болтами. В металлодеревянных фермах элементы, работающие на сжатие, изготовляют из древесины, работающие на растяжение - из стали.
Схемы фермы (вид спереди)
а - деревянной; б - металлодеревянной
рис. 13
Сегментные фермы. Их верхний пояс изготовляют из нескольких изогнутых слоев досок, сшитых гвоздями. Нижний пояс - затяжка из круглой стали. Затяжка, охватывая основание верхнего пояса (сегмента), поддерживает его с двух сторон.
Сегментные клееные фермы изготовляют из качественных досок, в том числе и нижний пояс (затяжку) (рис. 14). Узлы ферм усиливают пластинками из клееной фанеры толщиной 12,6 мм и накладками из полосовой стали. Стальной башмак соединяет верхний и нижний пояса фермы. Пролет такой фермы до 18 м.
Гнуто-клееные из досок дугообразные (сегментные) фермы со стальными пластинками для скрепления узлов
1 - гнуто-клееный верхний пояс фермы из пяти слоев досок (22X83 мм); 2 - нижняя затяжка из четырех слоев досок (22X83 мм); 3 - фанерные пластинки толщиной 12,7 мм с двух сторон узлов фермы; .4 - накладки из листовой стали; 5 - элементы решетки - стойки и раскосы сечением 51Х89 мм; б - опора фермы поперечным сечением 254X254 мм; 7 - стальные
накладки
рис. 14
Качество клееной древесины. В массовом производстве покрытие деталей клеевым слоем механизировано с помощью вальцов. Клеи карбамидных искусственных смол, нанесенные тонким слом на ровно-строганую поверхность, обеспечивают прочное склеивание элементов. Клей наносят на одну поверхность детали, прочность соединения от этого не уменьшается.
Для прочности склеивания после нанесения клея детали плотно прижимают, используя клеильные прессы. Склеивание обеспечивается давлением, МПа (кгс/см²).
Для запрессовки склеиваемых поверхностей используют ручные прессы, рамы с клиньями, эксцентриковые прессы, сжимающие склеиваемые детали под небольшим давлением струбцины (рис. 15). Механические устройства применяют для склеивания деталей небольшого объема, прессы - для сплачивания щитов, а также фанерования поверхностей декоративной фанерой или пластиком (например, дверных полотен).
Водостойкий клей из синтетических смол обеспечивает высокое качество склеиваемой конструкции. Клееные деревянные конструкции более огнестойки и менее подвержены гниению, чем природная древесина. Клееные конструкции позволяют экономично использовать короткие обрезки досок и брусьев.
Струбцины
а - обыкновенная; б - двойная для сжатия параллельных поверхностей; в - с подвижным шарниром для сжатия косых деталей; г - обыкновенная с тремя болтами: д - для сжатия фасонных деталей
рис. 15
Изготовление столярных изделий
Структура предмета. Прежде чем начать изготовление столярного предмета, нужно продумать его структуру, от которой зависит организация рабочего места, система обработки деталей, порядок склеивания и сборки.
Все столярные изделия собирают из деталей. Простые изделия склеивают из деталей за один раз (например, настенная полка из досок), более сложные изделия собирают из узлов или каркасов, соединяемых между собой деталями, которые всегда состоят из одного куска дерева, тем или иным образом обработанного. Так, табурет состоит из двух узлов в виде пары ножек с царгой и проножкой, соединенных затем между собой деталями других царг и проножек, идущих под прямым углом к каркасам, и верхней крышкой. Письменный тумбовый стол состоит из нескольких законченных конструктивно объемных элементов, называемых комбинатами (тумба, крышка, ящик) и т. п.
Такое последовательное расчленение столярного изделия - от простого к сложному, умение выделить в нем законченные самостоятельные части очень помогают рациональной работе. Поэтому прежде чем приступить к изготовлению столярной вещи следует выяснить: может ли эта вещь быть склеена за один прием или лучше ее собирать из узлов. Взять тот же табурет. Он может быть склеен из деталей и за один прием, но такая склейка значительно сложнее, чем склейка из двух готовых узлов-каркасов. Также и рама для картины может быть склеена из двух угловых узлов и склеена сразу целиком, что труднее. Возможность разбивки изделия на узлы и комбинаты существенно облегчает работу по сборке и тем улучшает качество.
С появлением мебельных щитов (из ДСП или заводских столярных) количество деталей резко уменьшилось. Если раньше карнизный узел шкафа представлял собой рамку с вставным дном и контурной облицовкой, то теперь это просто щит, оклеенный по торцам шпоном. Количество деталей уменьшилось здесь в пять раз.
Количество типов сборочных узлов в мебели невелико. В однотипных предметах они отличаются только формой и размерами, а принцип их устройства один и тот же.
Основные мебельные сборочные узлы следующие: рамочная дверка или стенка, гибкая крышка (щитовая дверка представляет собой деталь), спинка стула, боковина стула (кресла, дивана), основание шкафа (цоколь), верх шкафа - карниз, ножная рама стола или подстолье целиком, ящичный блок, тумба, крышка стола, решетчатая стенка пристенного шкафа или стеллажа (рис. 24). Этот перечень вполне исчерпывает потребность мастера при изготовлении мебели любого образца и стиля.
Рис. 24. Столярные узлы, каркасы и комбинаты, виды соединений
1 - комбинаты шкафа: а - карнизный; б - щиты стенок и дверок; в - цокольный; 2 - устройство вставных ящиков; 3 - соединение комбинатов шкафа между собой: а - клиновое (народный тип) ; б - на уголках из металла; в - на болтах с упором; 4 - схема устройства пристенных шкафных секций, стеллажа: а - несущий поперечный щит (щека, лесенка - при решетчатой конструкции щита); б - карнизный брус; в - верхний вставной ящик; г - пример крепления ящика на сквозном болте; д - крышка подшкафника; е - нижний вставной ящик; ж - примеры наружной окантовки полок из ДСП; з - примеры крепления полок к поперечным несущим щитам (шканты, крючки, уголки, рейки); 5 - соединение стенок и дверок в шкафных устройствах; 6 - каркасы стульев: а - боковина стула щитового типа с опорным бруском для вставного сиденья; б - боковина кресла каркасного типа с подлокотником: в - каркас задней спинки; 7 - устройство стула народного типа с вставными ножками
Сборочный узел - рамка дверки (или стенки) с точки зрения структуры может быть рассмотрена с двух позиций: во-первых, как щит, в котором вырезано отверстие для стекла или более легкой чем щит деревянной вставки (филенки) небольших размеров, и, во-вторых, как замкнутая обвязка из брусков соответствующего профиля. В первом случае лицевая текстура должна иметь одно направление волокон (сверху - вниз) для всех элементов как вертикальных, так и горизонтальных. Не должно быть заметно никаких линий стыков в угловых соединениях. Из-за того, что щит представляется зрителю как особо широкая доска, структура которой ясно выражена направлением внешних волокон, вырез в нем должен зрительно учитывать конструктивную работу оставшейся части на изгиб, сжатие и скалывание. Он должен быть небольших размеров, с тем чтобы остались поля. В таких вырезанных щитах горизонтальные участки должны быть значительно более широкими, нежели вертикальные, а переход во внутренних углах выреза - плавный, скругленный. В противном случае появится зрительное неудовлетворение, недоверие к конструктивной прочности из-за несоответствия формы и работы детали. Поэтому все оклейки шпоном каркасных рамок «в рост», т. е. в одном вертикальном направлении являют собой элементарную столярную неграмотность, довольно распространенную. Щитом может выглядеть относительно тонкая рамка с широкими обвязками, оклеенная шпоном. Стекло или филенку здесь вставляют недалеко от наружной плоскости и закрепляют с двух сторон тонкими штапиками. Массивные штапики будут выглядеть излишне прочными и грубыми. Кроме того, это создает зрительное недоверие к конструктивному устройству и прочности самой дверки.
Сборочный узел рамка дверки , сделанная из брусков, должна иметь направление волокон вдоль бруска. Профилировка брусков вокруг стекла или филенки, выполненная из того же дерева, усиливает зрительную надежность рамки. Для стекол и филенок в такой рамке с внутренней стороны выбирают четверть, а стекло или филенку вставляют ближе к внутренней кромке. Для простоты работы такая дверная брусчатая рамка может быть выполнена из прямоугольных брусков на шипах, а профилировка вклеивается во внутренний проем и в углах соединяется «на ус».
Узел спинка стула состоит из двух ножек, верхника, средника и задней царги. Между верхником и средником может быть вставлена деревянная решетка или фасонная вставка, составляющая основное украшение стула. Верхник либо вклеивают между ножек, либо накрывают им их. (Фасонный верхник всегда накрывает ножки.) Средник и царгу вклеивают между ножками. При широком верхнике средника может и не быть. Средник делают также при мягкой спинке.
Узел боковина стула состоит из передней и задней ножек, боковой царги и проножки. При широкой царге и наличии подлокотника (в этом случае передняя ножка делается высокой) проножку не вклеивают. Царгу и проножку вклеивают между ножками; подлокотник можно вклеивать так же, но можно и накрывать им переднюю ножку сверху. Если боковина выполняется из брусков, то направление волокон текстуры должно идти по длине брусков, если боковина стула выполнена как щит, в котором сделаны вырезы для ножек и боковины спинки (так выполнялись стулья и кресла в стиле ампир), то направление оклейки лучше делать так, как показано на рис. 24, чем просто сверху вниз («в рост»). Последний прием является довольно распространенным, но он менее грамотен. Без намека на каркасную сущность узла боковина выглядит непрочной.
Узел ножная рама стола состоит из двух ножек, между которыми вклеены царга и проножка. Если проножки не должно быть, то такой стол собирают из отдельных деталей, склеивают сразу целиком, вкруговую на ровной плоскости ножками вверх.
Узел крышка стола бывает двух видов: первый - это щитовая плоскость, оклеенная по контуру фасонным бортом из брусков, и второй - крышка, с приклеенной к ней непрерывной круглой или овальной царгой с внутренними бобышками или брусьями, в которые вставляют ножки.
Узел основание шкафа представляет собой рамку с вставным дном и наружной облицовкой. Если узел развит по высоте (для вставки в него выдвижных ящиков), то он превращается в комбинат, состоящий из двух однотипных рамочных узлов, связанных между собой вставкой из широких досок и разделительной стойки для ящиков (см. рис. 24,1),
Узел крышка шкафа представляет собой также брусчатую рамку с вставным дном и лицевой архитектурной оклейкой фасонными деталями (карниз).
При облицовке цоколя шпоном или массивом направление волокон текстуры должно следовать направлению волокон досок основания, т. е. быть горизонтальным, так как в нижней части необходимо выявить впечатление прочности, а оно всегда связано с конструктивным направлением волокон. Зритель должен как бы прочитывать устройство основания шкафа. Крышка шкафа должна иметь горизонтальное направление волокон текстуры лишь в деталях примыкания к стенкам и дверкам, где проглядывает контурная рамка узла. Выше можно применять любое направление волокон в соответствии с декоративным характером отделки (резьба, профилировка, плоскость, оклеенная шпоном), так как конструктивной работы эта часть узла не совершает. Соединение цоколя, стенок, крышки может быть неразъемным (в небольших шкафчиках). Тогда применяется шиповая связка или связка на шкантах. В шкафах, где стенка идет на всю высоту, цокольной коробки не делают, и шкаф по сути дела представляет собой ящик, поставленный вертикально.
Встроенные шкафные стенки состоят из таких сборочных узлов: решетчатых или глухих несущих стенок, имеющих упоры и вырезы для установки полок, шкафных комбинатов разного рода, деталей цоколя и карниза, а также навесных дверок, выдвижных ящиков. Ящичный комбинат (см. рис. 24,4) представляет собой пространственную систему из стенок, связанных горизонтальными поперечными рамками, между которыми вставлены ящики. Он также может быть в виде щитового открытого жесткого ящика, с боковыми направляющими рейками, на которых висят выдвижные ящики. Эти сборочные части изделия являются основой письменных столов, картотек, инструментальных, посудных шкафов и комодов разного рода.
Следует упомянуть еще об одном сборочном узле изделия - гибкой крышке , состоящей из планок, с профилем или без него, наклеенных плотно на прочную ткань. Крайняя планка делается толще остальных и в нее вклеивается ручка - грибок.
Ящики всех родов сборочных узлов внутри себя не образуют и бывают собраны из деталей - четырех стенок и дна, так что по сути являются комбинатами. Короткие и высокие вставные ящики, чтобы уменьшить перекос в проеме, и, следовательно, усилия при вытягивании, следует снабжать пазом на боковой стенке, прорезанным по уровню ручки ящика, в котором ходит направляющая планка.
Изображенные на рисунках структуры основных сборочных узлов и деталей мебели даются лишь для ориентировки и не являются рекомендацией по обязательному изготовлению точно таких вещей. Могут быть придуманы и иные структурные схемы предметов.
Определение структуры предмета особенно важно при изготовлении нескольких одинаковых вещей, когда приходится изготовлять серии идентичных деталей. Чаще всего это встречается при столярной отделке помещений и устройстве встроенной мебели.
Определив структурные характеристики предстоящего изделия, которое нужно выполнить, продумывают организацию процесса и технологию. Мастер-столяр в своем лице здесь должен соединять и руководителя работы, и технолога, и еще целый ряд смежных вспомогательных профессий. Организацию работы и последовательность операций целесообразно записать, сам предмет должен быть отражен в чертеже с учетом местных поправок на помещение, материал, фурнитуру и инструмент. На основании этих двух документов подбирают материал. А в столярном деле - это чрезвычайно важный этап, так как в ряде случаев наличие того или иного материала может существенно повлиять на замысел и соответственно на результат. Например, при нехватке ценного дерева на все изделие придется ограничиться крышкой или дверками, а остальную поверхность - оклеить шпоном. Следовательно, потребуется хвойный материал на основу под оклейку и соответствующий шпон и т. д. Не следует приступать к изготовлению части изделия с расчетом на то, что остальное доделается потом, когда материал будет. Это расхолаживает мастера, затрудняет оценку работы, приводит к излишнему захламлению помещения, а иногда и к поломке изготовленной части.
Одновременно подбирается лицевая и крепежная фурнитура: ручки, замки, ключевины, защелки, задвижки, полкодержатели, стяжки, петли вкладные и накладные. Нужно сказать, что украшение столярного изделия за счет фурнитурных деталей (развитых петель, оковок) свидетельствует о недостаточном использовании художественных возможностей дерева.
Для крупных изделий применяется фурнитура, имеющаяся в торговой сети, для маленьких - приходится самим изготовлять петли и обрамление ключевин, что является таким же увлекательным занятием, как и само столярное дело. Иногда умело сделанная ключевина служит украшением всей вещи. Накладки ключевин делают из металла, кости, перламутра и обрабатывают как инкрустацию. На рис. 25 показаны некоторые виды самодельных предметов столярной фурнитуры.
Рис. 25. Мебельная фурнитура
1 - пяточные петли: а - прямые; б - выносные; в, г - приемы установки дверок на петлях; 2 - карточные петли: а - общий вид; б - расположение на дверке; в, д - изогнутые петли (угловая и средняя); г - установки для двух дверок на торце поперечного щита; 3 - изготовление миниатюрных петель: а - лужение; б - обжим; в - спайка; г - прорезание карт; д - выем гнезд; е - забивка оси; 4 - примеры деревянных ручек ящиков; 5 - ключевины: а - крепление ключевины на потайных кляммерах изнутри; б - ограничитель подъема крышки; в - конец ограничителя
Организация рабочего процесса. Подобрав материал, следует организовать рабочее место. Основное внимание здесь уделяется распределению инструмента относительно верстака так, чтобы его удобно было брать и класть обратно, режущие части инструмента находились бы в сохранности и инструмент не засыпался бы стружкой и опилками. Пилы следует вешать на стену, рубанки всех видов укладывать боком на щит с упором или бортами против соскальзывания, стамески и долота - в стойку или гребенку. Молоток и киянку кладут рядом с рубанками, точильные камни - в отдалении, у источников света. При наличии постоянного верстака нужно сделать для этого подверстачную полку. Если верстак съемный, делают специальный щиток, располагаемый рядом на козелках или табуретах. Под стружки и опилки, падающие на пол или сметаемые туда, следует уложить клеенку для того, чтобы они застревали в каких-либо предметах и щелях, откуда их пришлось бы долго вычищать. Для уборки необходимы мягкая щетка или небольшой веник и пылесос.
Следует приучить себя к твердому правилу - класть инструмент каждый раз на одно и то же место. Вначале это довольно трудно, так как желание ускорить работу над материалом отвлекает от заботы об укладке освобождающегося инструмента на место.
Чтобы наиболее рационально разместить инструмент вокруг себя, нужно сделать несколько проб - вариантов раскладки и выбрать наилучший.
Организовав рабочее место, можно приступить к обработке деталей по правилам, перечисленным выше. Здесь следует лишь продумать маркировку деталей для сборки, обозначение лицевых кромок и сторон, предназначенных к склеиванию, мест вырезки. Систему маркировки каждый раз менять нельзя, должна быть выработана привычка одну и ту же позицию метить всегда одинаково. Например, кромка или сторона под оклеивание шпоном может обозначаться кружками, вырез - крестом; углы маркируют цифрами или штрихами всегда по часовой стрелке и т. п. Для обеспечения точного совпадения при сборке, смежные детали прочерчивают наискось. Каждый мастер вправе принять и иные обозначения, но, раз выбрав, должен придерживаться их постоянно.
При смене характера работы, подготавливая соответствующий инструмент, нужно убрать освободившийся. Не следует все держать на рабочем месте. Так, при склеивании под рукой должны быть струбцины, ваймы, сжимы; верстак закрывают фанерным листом; клей устанавливают рядом, без риска его опрокинуть. В рубанках здесь не будет надобности и они должны быть убраны. Подобное делается и при отделке.
Изготовив чертежи, организовав рабочее место и рабочий процесс, можно приступить к изготовлению столярных изделий. Описать порядок изготовления всех столярных изделий, которые могут представлять интерес, в небольшой книге нет возможности, да это, пожалуй, и не нужно, так как многое будет понятно из рисунков.
Формы обработки деталей (рис. 26). Вне зависимости от того, собирается ли изделие из узлов или сразу целиком внешняя его форма и выразительность определяются формой деталей и приемами, повышающими качественные характеристики применяемой породы дерева. Как уже неоднократно подчеркивалось, добротность столярного изделия, его внешняя убедительность и в большой степени художественные достоинства зависят от того, насколько в изделии ощущается цельность деревянной конструкции, естественность устройства детали и ее текстуры. Все эти качества присущи исключительно столярным изделиям, выполненным из цельного дерева - массива.
Рис. 26. Примеры обработки деталей мебели из массива
1 - подлокотники; 2 - ножки столов и стульев; 3 - передние стенки выдвижных ящиков; 4 - использование раскладки-уголка в стыках панелей; 5 - виды торцевых обкладок щитов: а - из массивных деталей; б - из тонких клееных; 6 - прием устройства карнизного элемента панелей: а - простого; б - сложного; 7 - пример стыка цоколя с щитом панели
Применяя облицовки и обклейки мастер должен прежде всего заботиться о сохранении впечатления использования массива в своем изделии. Поэтому, даже подбирая листы шпона, следует подумать: стоит ли оклеивать конструктивную деталь, например столешницу, симметричным рисунком, неестественным для распила деревянного ствола или лучше оклеить ее так, чтобы она казалась как бы собранной из натуральных досок. Массив проявляется в детали при естественном переходе рисунка годовых слоев на смежные стороны (с пласти на кромку) и при выходе на лицо торцевого среза. Специальная обработка торца, выделяющая его, подчеркнет цельность дерева и тем самым сможет повысить и ценность предмета.
В настоящее время гладкие и простые формы мебели, которые появились в результате развития производства готовых мебельных плит, оклеенных по кромкам долевым шпоном, вызвали желание увидеть в таких же простых формах настоящую древесину. Поэтому естественный торец получает и эстетическое значение. Отсюда возникает необходимость приклеивания на щит торцевых срезок, что стало несложным при использовании ручных электромашин.
Торец может выходить на лицо целиком всем сечением и в виде части связки, например в виде кромок шипов. Открытый торец одной детали может быть достаточным для создания впечатления использования массива и в остальных деталях предмета. Здесь умение мастера выбрать эту деталь и составит уровень понимания им столярного искусства. Повышает впечатление цельности дерева скругление кромок щитов и брусков: чем больше радиус закругления, тем деталь убедительнее. Другим приемом выявления массива является использование углубленных, утопленных в тело детали, профильных или резных элементов. Накладная резная деталь, даже будучи выполненной из цельного дерева, дешевит изделие и вызывает подозрение в искусственности основания. И, наконец, прорезка сквозных отверстий, в которых виден массив, также повышает выразительность и ценность детали.
При соединении между собой плоскостных элементов, а это в столярной практике при отделке помещения, да и в современной мебели наиболее часто встречающееся дело, особое внимание нужно уделять стыковым частям, низу и завершению, т. е. цоколю и карнизу. Хотя щит образовался как деталь, склеенная из более узких досок и лишь очень редко как одна необычайно широкая доска, зрительное доверие к его прочности возникает лишь при одновременном рассматривании щита и других конструктивных деталей, с которыми он связан (царги у стола, обвязки у чертежной доски и т. п.). При этом сечение деталей, упрочняющих щит (реек, обвязок), также должно вызывать чувство доверия к их прочности. Столешница из облицованного щита, обложенная тонкой рипкой по контуру, при большом свесе всегда будет выглядеть неубедительной и лишь широкая и толстая обвязка, в которую может быть введен и профиль, сделает эту деталь зрительно надежной.
При установке щитов в положение, когда конструктивной нагрузки нет (например, при устройстве панелей), когда добротность щита выступает как самоцель, нужно сделать так, чтобы хорошо просматривалась боковая вертикальная кромка щита и ощущались бы торцевые. Если щиты установлены вплотную друг к другу, то обязательно скругление примыкающих кромок, фаска или введение утопленного профильного перехода. Без этого облицовка выглядит дешевой фанерой. Чтобы избежать такого впечатления при плотном стыке, можно ввести несущие элементы, которые взяли бы на себя надежность конструкции. Такими элементами являются карниз, цоколь или обрамляющие рамы, сечение (ширина), обработка которых должна выявлять цельность их массива и, соответственно, работоспособность.
Так, контурные обвязки всегда должны оклеиваться вдоль волокон; при этом следует подбирать шпон разного характера с тем, чтобы бруски обвязки несколько отличались один от другого. Если шпон абсолютно одинаковый на всех брусках рамы, впечатления оклейки не избежать. При наличии зрительно надежной обвязки внутреннее заполнение может быть углублено, сделано заподлицо и может выступать за пределы несущего контура - как решит мастер. При всех случаях контур зрительно удержит заполнение.
Цокольные и карнизные детали являют собой профильные элементы того или иного сечения, цельные или собранные (зависит от места и размеров изделия). Цоколь - опорная часть, лежащая на полу основания, должна быть зрительно надежной; карниз - завершающая форма, поэтому конструктивная часть его менее развита, чем у цоколя, зато должна быть более развита декоративная сторона. Рассматривая музейные образцы художественной мебели, можно в этом легко убедиться.
При обработке плоскостных деталей и введении декоративных элементов (в столярном деле это линейная профилировка разного рода или резьба) всегда следует применять для украшения более ценное дерево, чем для основы. Так, на оклеенный орехом щит нельзя вводить березовую или дубовую отделку, наоборот - будет правильно. Темное дерево выглядит традиционно более ценным и прочным, чем светлое, и поэтому украшающие и упрочняющие детали должны быть более темного цвета.
Если деталь не несет конструктивной нагрузки и содержит лишь саму себя, то ее отделка может быть исключительно декоративной, сделанной вопреки структуре дерева основы (маркетри разного рода с живописным изображением).
Профильные детали применяют в местах стыков, обрамлениях как переходной элемент, что отражается на форме профиля, и как основа для декоративного орнаментального рисунка (излюбленный прием мебели в стиле барокко).
На рис. 27-30 показаны принципиальные структурные схемы устройства основных столярных предметов и некоторые особенности обработки деталей из цельного дерева, встречающихся в практике ручной работы. На рис. 31, 32 показаны образцы некоторых изделий и оборудования столярной работы с основными размерами и характером профилей.
Рис. 27. Структурные схемы обеденных столов
1 - столы с брусчатыми ножками: а - с разновысокими царгами; б - с прямыми проножками; в - с диагональными проножками; 2 - детали устройства стола: а - царговый узел со стяжкой; б - пример отбортовки столешницы; в - царговый узел обычный; г - формы ножек; д - формы бортовых обкладок; 3 - столы с дощатыми ножками: а - с ножками в угол; б - с центральной опорой из досок; в - с диагональным размещением ножек; 4 - стол народного типа с щековыми ножками: а - пример заклинки; б - обогащенная форма щеки; в - стол с Х-образными ножками (готический); 5 - столы характерной формы: а - пристенный; б - с поворотной складной доской; 6 - столы из щитовых элементов: а - пример стыка щитов
Рис. 28. Структурные схемы письменных и специальных столов
1 - двухтумбовый стол; 2 - однотумбовый стол; 3 - стол с подвесными ящиками; 4 - двухтумбовый стол на ножках; 5 - стол-бар с вращающимся шкафом: а - устройство осевой опоры; 6 - стол шведского типа с полками (бюро) наверху; 7 - конторка; 8 - журнальный стол; 9 - стол для пластинок и проигрывателя; 10 - туалетный стол с откидным зеркалом (письменный дамский); 11 - декоративный стол-бобик; 12 - столик для вышивания (рукоделия); 13 - стол-буфет
Рис. 29. Приемы украшения столярных изделий массивными деталями
1 - столярные профили: а - гусек; б - каблучок; в - выкружка; г - четвертной валик; д - полувалик; е - полочка; ж - двойная полочка (уголок); з - сложный (составной) профиль; 2 - накладные орнаменты из профилированных реек; 3 - декоративные возможности использования срезков и линеек: а - орнаментировка плоскости срезками линеек; б - то же, косыми срезками брусков; 4 - места разметки центров при использовании циркулярных деталей; 5 - орнаментировка фасонными кусками дерева: а - розетка на плоскости; б - дверка с широким обрамлением и декоративным центром; в - орнаментировка вставными бантиками
Рис. 30. Структурные схемы полок
1 - навесные полки с щеками и консолями: а - примеры форм консолей; 2 - полка со шкафчиком; 3 - полка ребровая консольная; 4 - полка угловая; 5 - полка с зеркалом; 6 - полка на несущих рамках; 7 - полка на металлических подвесках: а - вид сбоку; 8 - полка с нижними ящиками; 9 - полки настольные; 10 - полка-тумбочка
Рис. 31. Устройство внутренних лестниц столярной работы
1 - виды лестниц: а - двухмаршевая с поворотом; б - одномаршевая с забежными ступенями; в - двухмаршевая с площадкой; 2 - примеры лестничных ограждений: а - с фигурными досками; б - с фигурными промежутками; в - с декоративными массивными перилами; г - крепление стойки перил к тетиве; 3 - детали устройства лестниц: а - устройство тетивы; б - врезка тетивы в верхнюю балку; в - нижняя опора тетивы; г - косоурная лестница со ступенями на косяках; д - сопряжения проступи и подступенка
Рис. 32. Устройство наружных деталей загородного дома столярной работы
1 - наличник на двойное окно: а - общий вид; б - разрез; в - детальное устройство верха наличника; г - вид ставни с обратной стороны (крепление на шпонках); 2 - входные двери: а - филенчатая дверь с наличником и навершием столярной работы; б - дверь народного характера с остекленным верхом под навесом; 3 - крыльцо с дощатым ограждением для маленького домика; 4 - крыльцо с решетчатым ограждением: а-в - примеры соединения деталей решетки
Особо нужно остановиться на изготовлении внутренних столярных лестниц, соединяющих обитаемые этажи. Здесь трудность составляет определение длины несущих элементов (тетив и косоуров) и соответственно размеров проступи - ширины ступеньки и подступенка - подъема ступеней. Нужно сказать, что удобство подъема по внутренней лестнице вырабатывается привычкой. Так, в Голландии внутренние деревянные лестницы очень круты - от 45 до 60°, а жители не жалуются. Чем лестница круче, тем она меньше занимает места, тем легче ее сделать одномаршевой - непрерывной. В наших условиях крутизна лестницы принимается около 35°, что дает соответственно для проступи 22-23 см, а для подступенка 17-19 см.
Если внутренняя лестница встраивается в уже готовое помещение, то длину ее деталей и ширину ступеней определяют из ее местоположения, расчерчивая на стене углем или мелом наклон и размеры ступеней в натуральную величину. Затем по этим размерам составляют рабочий чертеж в масштабе 1: 10 для исполнения лестницы в материале. Здесь наклон покажет, какую лестницу нужно будет делать, исходя из типов, представленных на рис. 32 (одно или двухмаршевую). На крутизну лестницы и выбор промежуточных площадок может влиять также и длина досок, приготовленных для тетивы и косоура.
При составлении проекта новой лестницы проводят две параллельные линии на расстоянии, равном высоте этажа (25-30 см), в масштабе 1: 10 и проводят наклонную линию под углом 35°. Затем делят расстояние между этажами на равное число ступенек, исходя из того, что высота их должна быть 17-19 см. Может получиться, что целое число ступенек образуется из участков длиной 183 мм, а не 180, это не должно смущать, так как высота этажа не обязательно должна делиться точно на 17, 18 или 19. Затем делят линию высоты (расстояние между этажами от пола до пола) на число подъемов и проводят параллельные линии до пересечения их с наклонной. Участки на наклонной линии в проекции дадут ширину проступи, а общая длина наклонной линии будет соответствовать длине тетивы или косоура в масштабе 1: 10. Из книги Справочник по такелажным работам автора Свенссон C.
Из книги Домашний мастер автора Онищенко Владимир Из книги Изделия из керамики автора Дорошенко Татьяна Николаевна Из книги Столярное дело автора Кулебакин Георгий ИвановичОсновы художественной облицовки столярных изделий шпоном Общие положения. Облицовка столярных изделий появилась сравнительно недавно, сначала в странах, куда экзотические породы попадали в небольшом количестве, а затем и в других - из-за массового спроса на имитацию
Из книги Гравировальные работы [Техники, приемы, изделия] автора Подольский Юрий ФедоровичОтделка столярных изделий Отделка - завершающая операция, в результате которой изделию придается окончательный вид. В настоящее время существует много способов отделки; мы же остановимся лишь на нескольких видах, относительно традиционных и исполняемых вручную с
Из книги Столярные, плотничные, стекольные и паркетные работы: Практическое пособие автора Костенко Евгений МаксимовичОтделка изделий из алюминия Алюминий и его сплавы по химической природе значительно отличаются от других металлов и сплавов, наиболее часто применяемых в промышленности, как бы находясь на границе между металлами и неметаллами. Вследствие этого химические приемы
3. Шиповые соединения столярных изделий При производстве столярных изделий основным видом соединений является шиповое, состоящее из двух элементов: шипа и гнезда или проушины. В зависимости от толщины изделий, требуемой прочности бруски соединяют на один, два и более
Из книги автора2. Виды столярных, плотничных и паркетных работ, выполняемых на строительстве Деревянные конструкции на строительство поступают в виде готовых элементов – арок, полуферм, ферм, прогонов, балок, щитов перегородок, оконных и дверных блоков, готовых к монтажу. Деревянные
Из книги автораГлава 1 ИЗГОТОВЛЕНИЕ СТОЛЯРНО-СТРОИТЕЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ И ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ НА ДЕРЕВООБРАБАТЫВАЮЩИХ
Из книги автора3. Изготовление столярных перегородок и тамбуров Столярные перегородки изготовляют в виде щитов по технологии, аналогичной технологии изготовления рамочных дверей.Щиты столярных перегородок делают шириной 600, 1200 мм, высотой от 2300 мм и более, толщиной 54, 64, 74 мм. На стройку
Из книги автора4. Монтаж столярных перегородок Перегородки устанавливают после настила полов, санитарно-технических и электротехнических работ, оштукатуривания стен и остекления окон.Столярные перегородки из готовых щитов рамочной (филенчатой) конструкции устанавливают на дощатую
Из книги автора4. Механизация отделки столярных изделий и встроенной мебели Для отделки деревянных деталей и изделий встроенной мебели создан ряд поточно-механизированных и автоматизированных линий. Линии предназначены для подготовки деталей к лакированию и облагораживанию, а также
>>Технология: Этапы создания изделий из древесины
Для того чтобы изготовить какое-либо изделие, необходимо выполнить ряд действий, то есть пройти ряд этапов.
Прежде всего надо заранее продумать, из каких, материалов вудм состоять изделие, какие инструменты и приспособления иужны для этого, на каком оборудовании и рабочем месте возможно изготовить изделие.
Не следует спешить приступать сразу к изготовлению изделия. Иначе можно превратить его в брак - ненужную продукцию. Не зря есть поговорка: «Семь раз отмерь, а один раз отрежь».
Вначале изображают изделие в виде технического рисунка, эскиза или чертежа . Подбирают качественную заготовку из древесины необходимой породы. Заготовкой называют определенных размеров материал, из которого делается деталь. Размечают заготовку, проверяя размеры несколько раз. Затем строгают, пилят, зачищают и отделывают ее, превращая в готовое изделие.
Изделия могут состоять из одной или нескольких деталей. Каждая деталь изготавливается из одного куска материала.
Соединенные детали в изделии называют сборочной единицей. Изделие может состоять из одной или нескольких сборочных единиц.
Если изделие состоит из нескольких деталей, то их после изготовления надо подогнать друг к другу и соединить между собой. Соединение деталей в изделие называют сборкой.
Изготовленное изделие необходимо проверить на прочность, испытать. Если обнаружатся какие-то недостатки, то надо найти причины их возникновения и устранить.
Последовательность действий по обработке заготовок и сборке их в изделие описывается в специальных маршрутных инструкционных и технологических картах.
Обработку деталей осуществляют рабочими инструментами вручную или на станках.Каждая деталь изготавливается по своему технологическому процессу, который является частью всего производственного процесса по превращению заготовки в деталь или изделие .
Технологический процесс изготовления деталей состоит из ряда технологических операций.
Операцией
называют законченную часть технологического процесса, выполняемую на одном рабочем месте или на одном станке. Например, операциями будут являться: выпиливание заготовки на столярном верстаке, сверление в ней отверстий на сверлильном станке, окраска заготовки в специальном помещении.
Операции состоят из переходов и установив (установок) деталей. Переход выполняют на одном рабочем месте или станке одним инструментом. В технологической карте указывается последовательность выполнения операций, установов и переходов, графическое изображение изменяющейся заготовки и применяемые инструменты и приспособления.
В таблице 2 приведена технологическая карта на изготовление кухонной разделочной доски.
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА
Составление технологической карты на изготовление простейшей детали
1. Внимательно изучите чертеж детали, которую вы хотите изготовить.
2. Пользуясь таблицей 2, разработайте технологическую карту на изготовление вашей детали.
3. Сравните составленную технологическую карту с технологической картой, разработанной для этой же детали вашими одноклассниками.
- Этапы создания изделия, брак, сборка, заготовка, деталь, сборочная единица, переход, операция, установ, технологический процесс, инструкционная и технологическая карты.
1. Перечислите этапы создания изделия из древесины .
2. Что такое брак?
3. Для каких целей служат технологические карты?
4. Что называют деталью, сборочной единицей?
5. Что называют технологической операцией?
А.Т. Тищенко, П.С.Самородский, В.Д.Симоненко, Н.П.Щипицын,Технология 5 класс
Отправлено читателями с интернет-сайта
Изделия созданные в ручную из дерева выражают духовный смысл, по неровной поверхности изделия можно почувствовать движение инструмента мастера. Изделия же, изготовленные на станке с ЧПУ практически идентичны между собой и не несут уже той индивидуальной выразительности.
Есть все основания считать, что совмещение двух способов обработки – ручной и станочной, может объединить высокую эксклюзивность, производительность и качество обработки сложных рельефных и скульптурных изделий из древесины. Замечено, что даже при 5-10% ручной доработке изделия, выполненного на станке с ЧПУ, можно сымитировать ручную резьбу и соответственно повысить эксклюзивность изделия. Станочная обработка позволяет быстро выполнить наиболее сложную и рутинную работу, а ручная доводка – придать изделию оригинальный вид.
Проблема совмещения ручной и станочной обработки при изготовлении изделия в наиболее сложных техниках резьбы по дереву – рельефной и скульптурной раскрыта в данной диссертационной работе после детального изучения и всестороннего сравнения технологий с учетом экономики, производства, эстетики изделийи психологии потребителя.
Для примера, применительно к изделию «Мамонт» (Рис. 1.11) при средней серийности производства, нами получено, что себестоимость изделия, изготовленного по проектной технологии, совмещающей станочную и ручную обработку -наименьшая в сравнении с технологиями независимыми (или полностью ручной обработки, или полной обработки на станке с ЧПУ).
Не случайно некоторые деревообрабатывающие предприятия, изготовляющие эксклюзивную продукцию, начинают переходить на совмещение станочной ЧПУ - обработки с ручной доработкой. Такой подход дает хорошие результаты не только в товарах-сувенирах, но и в оформлении интерьеров, изготовлении лестниц, мебели, дверей и пр. Общие рекомендации по исследованной нами технологии приведены в данной работе – они коснулись всех стадий изготовления, начиная от компьютерного проектирования трехмерной модели прототипа будущего изделия до непосредственного его изготовления на фрезерном станке с ЧПУ.
Рис. 1.11. Скульптурное изделие «Мамонт»: (слева – после обработки на станке с ЧПУ, справа – после ручной доработки, габариты изделия 130 × 100 × 60 мм, сосна)
1.3.
ДРУГИЕ СПОСОБЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯХУДОЖЕСТВЕННЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ДРЕВЕСИНЫРасширить технологические возможности изготовления художественных изделий из древесины позволяют дополнительные устройства. Разнообразные конструкции устройств для фрезерования, главным образом, художественных орнаментов, были предложены М.С. Гликиным, позже усовершенствованы и дополнены М. М. Черных, А. И. Пьянковым, В. Я. Крапивкиным, Ю. В. Ложкиным . Конструкции приспособлений, главным образом, применимы к токарному оборудованию и не позволяют выполнять высокохудожественные барельефные изделия или сложные скульптурные композиции. Примеры готовых изделий представлены на рисунке 1.12.
Рис. 1.12. Изделия, получаемые с использованием дополнительных приспособлений к токарным станкам
Для механизации процесса изготовления художественных изделий из древесины, в том числе декоративно-орнаментальных дополнений к мебели и архитектурных деталей интерьера применяются фрезерно-копировальные станки. При помощи такого оборудования можно выполнять различные элементы резьбы – круглые розетки в виде многолепестковых цветов, розетки вихревые, раппортные пояса-фризы с криволинейным волнообразным членением, балясины и даже высоко скульптурные, барельефные и горельефные детали и многое другое.
Принцип работы на таком оборудовании состоит в ручном копировании шаблона образца изделия с одновременным фрезерованием заготовки.
В состав таких станков входит суппорт со шпиндельной головкой, станина, на которой он крепится, рабочий стол с маховиком для его перемещения в горизонтальной и вертикальной плоскостях и неподвижный штифт с копирующей головкой, при помощи которого заданный образец или модель могут быть точно повторены и перенесены на другую заготовку. Режущим инструментом служат специальные свёрла или концевые фрезы, укрепляемые на шпинделе. Стол станка устанавливается на нужную высоту в зависимости от толщины заготовки (Рис. 1.13).
Рис. 1.13. Слева - фрезерование барельефа на копировальном станке с пантографом; справа - двухшпиндельный объемно-копировальный фрезерный станок Andreon i
Оператор станка водит штифтом по всем контурам, углублениям и выпуклостям образца, передвигая при этом рабочий стол вверх-вниз; если требуется, то модель можно перебазировать и проводить обработку в другойортогональной плоскости. Шпиндель, соединённый со штифтом, повторяет все его движения, выполняя точную копию модели-образца. Опытный художник-мастер, с хорошим глазомером и точными движениями, может выполнять свои декоративно-орнаментальные композиции непосредственно на станке. В этом случае станок рассматривается как приспособление, которое облегчает труд мастера и увеличивает производительность труда.
Шпиндель станка приводится в движение электромотором, который совершает от 10 до 24 тыс. об/мин, что обеспечивает достаточно высокое качество обрабатываемой поверхности резьбы. Тем не менее, резьба, выполненная на станке, по качеству ниже ручной, поэтому при изготовлении мебели по специальным заказам или при реставрации антикварной необходимо дорабатывать детали и орнаменты вручную.
Копировальный станок с пантографом также применяется на крупных деревообрабатывающих предприятиях. Станки, снабженные пантографами, имеют приспособления для перевода заданного рисунка в другой масштаб (Рис. 1.13). Для такого перевода служит штифт, движущийся по контуру узора. Пантограф переводит рисунок на закреплённую на станке заготовку, соответственно увеличивая или уменьшая его применительно к заданию .
Ведущим мировым предприятием в области разработки и производства фрезерно-копировального оборудования является итальянская фирма
Andreoni . Компания производит широкий спектр пантографных режущих станков, как с ручным, так и с автоматическим управлением (Рис. 1.13). Все станки могут фрезеровать не только плоские и изогнутые детали, но и тела вращения. Данное оборудование нашло широкое применение при изготовлении мебели, статуй, художественных накладок, пилястр и других видов художественных изделий из древесины .Несмотря на все достоинства такого оборудования – имеются и существенные недостатки. На таких станках обработка намного зависит от опыта рабочего, производящего копирование образца. Во время обработки при возможной ошибке возникает человеческий фактор, который может привести к браку продукции не только одной заготовки, а сразу нескольких, если фрезерование ведется на многошпиндельном копировальном станке.
Сложность наладки многошпиндельного оборудования при замене фрез – также существенный недостаток. К тому же постоянно требуется изготовление копиров, что на начальных стадиях отработки техпроцесса требует значительного времени.И главное – на сегодняшний день изготовление изделий при ручном копировании шаблонов, в условиях растущего рынка и роста производственных возможностей оборудования с ЧПУ, становится малоэффективным.
Рассматривая способы изготовления художественных изделийиз древесины, нельзя не отметить технологию точения.
Точение или токарная обработка - одна из основных операций обработки резанием, выполняемая на деревообрабатывающих станках токарной группы, обычно при вращательном движении изделия и поступательном движении резца. На современных деревообрабатывающих предприятиях все чаще применяются не только обычные токарные станки, где обработка ведется в ручную мастером, но и станки токарно-фрезерной группы. Обрабатывающим инструментом такого оборудования является специальная дисковая фреза, либо фреза концевая. Такие станки выполняют обработку автоматизировано по заданной управляющей программе (Рис. 1.14). От оператора требуется только менять заготовку и запускать программу в новом технологическом цикле.
Несмотря на широкое распространение токарного оборудования в производстве, номенклатура выпускаемых изделий обычно ограничивается деталями, представляющими по форме, тела вращения. Именно поэтому токарные станки в большей своей массе используют для изготовления художественных балясин – опорных конструкций перил лестничных маршей (Рис. 1.14).
Рис. 1.14. Токарно-фрезерный станок с ЧПУ «РОБОР» и балясины, изготовленные на нем
Качество поверхности после обработки на токарных станках требует всегда ручного ошкуривания поверхности и снижает общую производительность процесса изготовления. Отметим, что токарно-фрезерное оборудование на сегодняшний день, благодаря разработкам НПФ «СЕМИЛ» г. Ижевск, позволяет выполнять сложные изделия нерегулярной формы, к которым относятся, например, скульптуры. Несмотря на принципиальные различия в типах оборудования, проблемные вопросы, возникающие при обработке скульптур на токарных станках, полностью соответствуют недостаткам обработки на трехкоординатных станках с ЧПУ. О способах их решения пойдет речь во 2-й и 4-й главах.
Помимо выше описанных способов обработки древесины в художественных целях существует ряд технологий, главным образом, влияющих на фактуру поверхности изделия. К ним относится ударно-механическая обработка, которая в свою очередь подразделяется накрацевание или браширование и воздушно-абразивную обработку.
Браширование как процесс обработки щетками разной плотности поверхности древесины с целью получения рельефной текстуры рассмотрена в работах Сергеевой [_].Воздушно-абразивный способ обработки в целях художественного декоририрования поверхности изделия исследован А.В. Поярковым .
Еще одна технология - технология тиснения древесины связана с ее обработкой давлением нагретыми матрицами и пуансонами. Предварительно древесину пропаривают. Дороговизна изготовления штампов и невозможность получения объемных рельефных рисунков при прессовании позволили данной технологии найти лишь широкое применение в изготовлении сувенирных изделий в партиях высокой серийности, например, шкатулках, но не в эксклюзивной продукции под определенный заказ маленькими партиями.
Технология лазерной гравировки древесины, а также выжигание лазером поверхностей по растровым рисункам на сегодняшний день не применимы для получения объемных изображений на древесине.
Последние рассмотренные технологии (броширование, пескоструйная обработка, обработка давлением и лазерная гравировка) не способны выявить объемные барельефные, горельефные или скульптурные формы в массиве древесины. Поэтому мы только лишь упомянем о них как о существующих видах художественной обработки древесины, главным образом, применяющихся для нанесения фактуры и неглубоких рисунков на плоские поверхности изделий из древесины.
1.4.
ПРИМЕНЕНИЕ СТАНКОВ С ЧПУ В ПРОЕКТНОЙ ТЕХНОЛОГИИВ последние десятилетия рынок производства мебели и художественных изделий из древесины претерпел значительные изменения. Появились новые материалы, технологии и, конечно, оборудование. Возросли требования потребителей не только к качеству выпускаемых изделий, но и к дизайну в целом. Многократно увеличилась конкуренция.
В создавшихся условиях предприятию для успешной деятельности мало найти оптимальных поставщиков продукции, набрать профессиональный штат сотрудников. Крайне необходим парк современных, высокотехнологичных, удобных в эксплуатации станков, которые позволят воплотить идеи дизайнеров в жизнь.
В качестве такого оборудования наиболее широко стали применяться фрезерные трехкоординатные деревообрабатывающие станки с числовым программным управлением (ЧПУ). Фрезерные деревообрабатывающие станки с ЧПУ предназначены для фрезерования, гравирования и координатного сверления заготовок из древесины, МДФ, ДСП, фанеры и пластиков концевыми фрезами по рабочей программе, составленной на персональном компьютере .
Наиболее широкое применение станки с ЧПУ нашли при производстве деталей мебели, филенчатых дверей, фасадов, карнизов, багета и декоративных накладок. Так же они могут использоваться для изготовления витражей, для криволинейного раскроя заготовок, изготовления художественного паркета, выполнения рельефных работ, в т.ч. резьбы по дереву, для изготовления форм под вакуумную формовку. Сегодня практический каждый станок поддерживают полноценную 3D-обработку при имитации рельефной художественная резьбы по дереву.
Основная функция любого оборудования с ЧПУ - автоматическое и точное управление движением перемещения фрезера. Любой станок с ЧПУ имеет два или более направления для движения, которые называются осями. Причем движение по этим осям осуществляется точно и автоматически.
Станки с ЧПУ оснащают сервомоторами или шаговыми двигателями, которые приводятся в действие системой с ЧПУ, а та в свою очередь в точности исполняет команды управляющей программы. Система ЧПУ, исполняя команды управляющей программы, посылает точное количество импульсов шаговому двигателю – так происходит перемещение фрезера в пространстве по заданной оператором программе .
До недавнего времени управление станков с ЧПУ обеспечивалось за счет их программирования с помощью перфокарт и перфолент. Этот способ был очень трудоемкий для оператора, т.к. любая ошибка в наборе приводила зачастую к переписыванию всей программы заново.
Позже программирование стало возможным в режиме набора т.н.
G -кодов, где каждый код соответствует определенной команде перемещения фрезера или выполнения какой-либо операции обработки, например, включение устройств.В начале процесса написания управляющей программы программист определяет позицию нулевой точки программы – начальной точки ее выполнения, например, центр заготовки. Потом программист должен последовательно проинструктировать систему ЧПУ обо всех необходимых операциях по управлению станком по перемещению фрезера по осям Х, У или Z . Ручной набор текста программы используется и по сегодняшний день, но отметим, что и данный вариант программирования требует очень много времени для составления программ обработки художественных изделий и бывает просто экономически не целесообразным.Современные САМ-системы (Computer Aided Machining – системы автоматизации изготовления) предназначены дляавтоматического создания управляющих программ на основе геометрической информации, подготовленной в CAD-системе (Computer-Aided Design - системы автоматизированного конструирования). Т.е. САМ – система самостоятельно рассчитывает траектории движения фрезы по первоначально подготовленной в CAD-системе трехмерной модели или векторному рисунку.
Главные преимущества, которые получает технолог при взаимодействии с системой, заключаются в наглядности работы, удобстве выбора геометрии, высокой скорости расчетов, возможности проверки и редактирования созданных траекторий .
Современные системы подходят для различных типов оборудования с ЧПУ, позволяют выбирать разные технологии обработки деталей, автоматически оптимизировать техпроцессы изготовления и многое другое. Правильный выбор САМ – системы на производстве позволяет значительно повысить производительность оборудования с ЧПУ.
Трехмерные (3 D ) модели, построенныя в какой-либо CAD -системе или графическом редакторе, являются, по большому счету, уменьшенными прототипами будущего изделия и позволяют ввести коррекцию его формы и детально рассматривать еще на стадии проектирования нВ мониторе компьютера.
В современной промышленности трехмерные модели используются не только для проектирования кинематических цепей машин и механизмов, наглядного моделирования будущих деталей и изделия в целом, но и для непосредственного его изготовления. В большей мере речь идет о использовании оборудования с числовым программным управлением, в частности, фрезерных метало- и деревообрабатывающих станках с ЧПУ с разным числом степеней свободы шпиндельного узла. Применение таких технологий нашло самое широкое распространение и в изготовлении художественных изделий из различных материалов (ювелирные изделия, медали, различные сувениры, элементы мебели, декоративные элементы интерьера и экстерьера помещений, литейные формы и многое др.). [моя статья 3].
Как уже упоминалось, по готовой трехмерной модели современные технологии изготовления скульптурных изделий из древесины на станках с ЧПУ позволяют автоматически создать управляющие программы в
CAM -системах.Траектории движения фрезы при обработке рассчитываются по поверхностям трехмерных моделей, которые создает дизайнер или по моделям, полученным методами трехмерного сканирования с помощью контактных копиров или лазерных дальномеров.
При непосредственном изготовлении выделяют черновую обработку, выполняющую снятиенапуска с заготовки, и чистовую, окончательно доводящую изделие до нужной чистоты поверхности. Чистовая обработка выполняется в несколько раз дольше черновой.
К основным недостаткам использования станков с ЧПУ можно отнести большие капитальные вложения в оборудование, необходимость использования дорогостоящих программных продуктов (особенно
CAM -систем), значительное время чистовой обработки, сложность создания трехмерной модели и отсутствие эксклюзивности продукции.Таким образом, рассмотренные в главе 1 технологии обработки древесины позволяют сделать общий вывод о том, что для изготовления эксклюзивной продукции из древесины в стилях рельефной и скульптурной резьбы по дереву, наиболее подходят традиционная ручная резьба, изготовление изделия на копировальном станке и обработка изделия на деревообрабатывающем станке с ЧПУ. Эти кардинально разные технологические способы обработки имеют ряд преимуществ и недостатков, рассмотренные показатели сведены в таблицу 1.
Проведенные исследования в данной области позволили разработать комбинированный способ изготовления художественных изделий из древесины, который совмещает преимущества станочной и ручной обработки.
Проектная технология предполагает первоначальное черновое фрезерование заготовок на станке с ЧПУ с последующей ручной доработкой. Именно черновая обработка позволяет эффективно выделить из заготовки основные формы объемно-пространственного изделия. При этом чистовая обработка, которая для большинства изделий составляет от 2 до 10 часов машинного времени в зависимости от габаритов изделия, полностью
