| изготовление изделий из древесины |
| Обработка древесины - Технология деревообработки |
|
Процесс изготовления столярных изделии на дому с помощью электрифицированного инструмента в чем-то схож с таким же процессом на деревообрабатывающем и, в частности, мебельном предприятии. Поэтому на домашнее производство с полным правом можно перенести многие понятия и термины, принятые в промышленности. Мы в дальнейшем тоже будем пользоваться ими. Напомним некоторые из них. Итак, совокупность всех работ, в результате которых происходит превращение материалов в готовые изделия, называют производственным процессом. Основную его часть, которая непосредственно связана с превращением сырья и материалов в эту продукцию, представляет собой технологический процесс. Он в свою очередь подразделяется на стадии, а стадии на технологические операции — элементарные части технологического процесса, выполняемые на одном станке или одном рабочем месте. При механической обработке заготовок встречаются такие приемы выполнения операций, как позиция, установка, переход и проход. Позиция — это каждое из отдельных положений детали относительно станка и режущего инструмента. Установка — прием работы, выполняемой без изменения положения заготовки в станке или приспособлении. Если же одну и ту же операцию выполняют одним и тем же инструментом сначала с одной стороны заготовки, а затем, поворачивая ее, с другой и более сторон, то каждое такое перемещение называют переходом, а каждый пропуск детали через станок при очередном переходе — проходом. Технологический процесс изготовления столярных изделий обычно подразделяют на следующие стадии: сушка древесных материалов; раскрой их на заготовки; механическая обработка пиленых заготовок; сборка деталей в узлы; механическая обработка узлов; сборка деталей и узлов в изделие; отделка деталей, узлов или готового изделия. В домашних условиях эти стадии могут меняться местами или даже вовсе отсутствовать в зависимости от разных обстоятельств. В свою очередь каждая из указанных стадий может состоять из нескольких операций. Перечислим некоторые из них, наиболее часто встречающиеся в практике работы столяра: поперечный раскрой, продольный раскрой, обработка поверхностей (в том числе строгание в угол, по профильному сечению, обработка кромок под склеивание и др.), склеивание составных заготовок, выработка продольных несквозных отборов, прорезание срединных и поперечных пазов, точная торцовка и раскрой на части, профилирование торцов (закругление, срезание на ус и пр.), выработка рамных шипов и проушин, подрез шиповых соединений (при надобности), выработка прямых ящичных шипов, выработка ящичных шипов «ласточкин хвост», сверление круглых отверстий под шканты; изготовление шкантов, выработка гнезд, местные фасонные отборы, шлифование поверхностей. Главная цель обработки заготовок — получение деталей определенной формы, с заданными размерами, профилем, элементами соединений и качеством поверхности. Особое значение при этом имеет точность деталей, т.е. соответствие их формы и размеров требованиям чертежа. От нее непосредственно зависит взаимозаменяемость деталей, прочность столярных соединений, форма готового изделия и другие его качественные характеристики. Получить абсолютно точные детали практически невозможно. Они обязательно отличаются от заданной величины из-за неточности настройки станка и приспособлений, измерительных инструментов, износа режущих инструментов, механических свойств древесины и других факторов. Да, стремление к такой точности в любительской практике, пожалуй, и не всегда себя оправдывает. Иногда проще подстрогать или прошлифовать деталь при сборке, чем гоняться за «микронами» в процессе ее изготовления. Тем не менее заходить за допустимые пределы здесь тоже нельзя: иначе неминуемы брак и даже полная непригодность деталей. Точность последних во многом зависит от того, каким методом ведется их обработка: по размерам, разметке или настройке. Первые два дают недостаточную точность в связи с тем, что она заранее строго не обусловливается расположением станка и может меняться для каждой детали. При работе по промерам относительной точности добиваются за счет нескольких проходов всякий раз замеряя размер детали, пока не будет получен показатель, близкий к заданному. Каждым новым проходом исправляют погрешности предыдущего. К такому методу часто прибегают при выполнении строгальных, фрезерных и токарных операций. Разметку применяют при черновом раскраивании материала, сверлении отверстий, выборке гнезд и т. д. Заготовку при этом устанавливают на станке так, чтобы резание происходило по нанесенной риске или метке. Первоначальную разметку заготовок и деталей производят согласно чертежу и в соответствии со спецификацией. На изготовляемых деталях отмечают их номера и номера сборочных единиц, применяя для первых, например, арабские цифры, а для вторых римские. Рекомендуется в перечне деталей указывать их размеры в заготовке, чтобы часто не обращаться к чертежу. Размеры пишут в определенном порядке: длина, ширина и толщина (высота). Желательно мастеру продумать и маркировку деталей. Эта система у каждого может быть своя, но в любом случае должна быть постоянной, чтобы соблюдалась по привычке, автоматически. Например, углы обозначают цифрами по часовой стрелке, смежные детали — сплошными рисками, вырезы — крестом, кромки или стороны, подлежащие обработке (строганию, фрезерованию) — несколькими крестиками и т. д. Точность значительно выше в случае работы по настройке, т.е. при таком положении стола, приспособлений станка, которое заранее определяет положение самой заготовки по отношению к режущему инструменту. Такой метод обычно применяют при продольном распиливании заготовок, торцевании в размер, рейсмусовании и других операциях. Настройку станка проводят по эталонам и результатам обработки пробных деталей. Неточность обработки, равно как и другие виды брака, можно снизить или избежать, применяя соответствующие меры. Так, очень важно, чтобы заготовки и детали в процессе обработки правильно базировались, а все операции точно выполнялись. Для этого стараются черновые (необработанные) базы использовать только для первичного раскроя материала, а обработку заготовок начинать с создания чистовой установочной базы, используя ее и при последующих операциях как можно большего их числа. Установочные базы выбирают так, чтобы они совпадали со сборочными. Избегают многократного возврата к выполнению одних и тех же операций, длительных технологических выдержек. Время хранения деталей обычно не должно превышать двух суток с момента изготовления и до сборки. В крайнем случае их плотно связывают в пачки, чтобы они меньше деформировались. Разметку деталей целесообразнее проводить на чисто обработанных заготовках максимально возможной, желательно суммарной длины. Это позволяет ускорить работу, экономнее использовать материал, а главное, получить детали заданных размеров. Требуемая точность обработки детали достигается установкой ее на станке в строго определенном положении в приспособлении подачи. Этим, в частности, добиваются параллельности ее сторон, прямолинейности смежных кромок — непременных условий точной работы. К таким же конечным результатам ведет обработка однотипных заготовок партиями при одной настройке станка и режущего инструмента. Готовые детали должны иметь не только точные размеры, но и гладкую поверхность или, как говорят, должную шероховатость. Требования к этому показателю диктуются назначением деталей, характером их последующей обработки. Они особенно высоки к неотделываемым поверхностям, тем более видимым. Степень шероховатости поверхности зависит от ряда факторов, прежде всего связанных со строением и пороками древесины, а также характером ее обработки. Первые объясняются наличием сучков, трещин, кривизной ствола, анатомическими особенностями строения древесины, наличием в ней повреждений насекомыми, грибами и пр. Что касается недостатков механической обработки древесины, то их тоже немало. Вот наиболее распространенные: риски — периодически повторяющиеся следы, оставляемые на поверхности резцами; ворсистость — наличие на поверхности отдельных волокон; мшистость — наличие целых их пучков; бахрома — сплошная или прерывистая лента пучков волокон и частиц древесины на ребрах пиломатериалов; заусенец — козырек острой формы, примыкающий к продольному ребру детали; запил — местное повреждение поверхности режущим инструментом; отщип — отходящая от торца сквозная боковая трещины; скол — участок с отколовшейся древесиной в приторцевой зоне; ожог — потемнение и обугливание поверхности из-за повышенного трения инструмента о древесину; прошлифовка — удаление при шлифовании части детали ниже обрабатываемой поверхности. Шероховатость поверхности зависит также от состояния станка, остроты, геометрии, точности установки резцов, а также их числа, направления и угла резания относительно волокон древесины, скорости резания, толщины снимаемой стружки, вибрации в системе станок — инструмент — деталь и т. д. Для улучшения обработки поверхности пользуются следующими приемами: повышают скорость резания; соблюдают оптимальную подачу заготовки на режущий инструмент; подбирают число оборотов шпинделя в соответствии с характером выполняемой операции; увеличивают число ножей на строгальном валу; режут древесину преимущественно вдоль волокон; возможно чаще затачивают и правят режущий инструмент; применяют стружколоматели, прижимы и другие приспособления, повышающие качество обработки заготовок; аккуратно выполняя все операции, особое внимание обращают на завершающие, прибегая к ним, как правило, в последнюю очередь с тем, чтобы избежать возможных ошибок. С этой же целью вначале обрабатывают наименее открытые стороны деталей, а потом лицевые, особо ответственные из них иногда дополнительно строгают двойным ручным рубанком, а также тщательно шлифуют. Для получения чистой поверхности распила и для разрезания тонких заготовок применяют пилы с мелкими зубьями и меньшим их разводом, пилы с напайками из твердого сплава, доработанные отрезные фрезы по металлу и др. Учитывая, что сухая древесина позволяет делать детали не только точных размеров, но и с поверхностью более высокого качества, нежели сырая, ее стараются обрабатывать в состоянии такой влажности, при какой она будет эксплуатироваться в готовом изделии. На качестве полученных деталей, естественно, сказывается и состояние станка, всех приспособлений, их исправность. Поэтому перед любой операцией его тщательно проверяют и налаживают. Если по условиям работы этого делать не требуется, то ограничиваются его осмотром, обращая особое внимание на крепежные элементы, состояние ремней, степень их натяжения, уровень вибрации. Немалую роль в процессе работы играют и удобства: доступ к станку и заготовкам, естественность и легкость движений без излишней нагрузки, освещенность рабочего места и многое другое — все имеет значение, все так или иначе сказывается на качестве изготовляемых деталей, в том числе их точности и шероховатости поверхности. Как известно, для каждого изделия и его частей устанавливают определенный технологический процесс изготовления, предусматривающий последовательность операций, режимы и способы их выполнения, необходимое оборудование и т. д. Так, при механическом изготовлении столярных изделий в домашних условиях этот процесс обычно начинается с раскраивания пиломатериала и распиливания его на бруски круглой пилой. Затем последние обрабатывают в размер на строгальном, а иногда и на рейсмусовом устройстве станка. Полученные детали торцуют по длине с помощью каретки, а если нужно, то и криволинейно, выпиливая их лобзиком. Формируют столярные соединения с привлечением шипорезки и сверлильно-пазовального приспособления. Профили и фальцы отбирают фрезами. Из полученных деталей склеивают сборочные единицы, подвергают их последующей механической обработке, а потом собирают готовое изделие. Отделывают изделие после того, как оно очищено от клея и устранены все дефекты. Теперь следует хотя бы коротко рассказать о некоторых изделиях, которые можно изготовить в домашних условиях с помощью оборудования, о котором идет речь. Мы остановимся при этом только на ряде конструктивных элементов бытовой мебели, поскольку подробное описание готовых предметов — тема специальных пособий. Последних выпускается немало и с ними всегда можно ознакомиться. Количество типов деталей и сборочных узлов в столярных изделиях относительно невелико. Принцип их устройства примерно один и тот же. Отличаются они часто только размерами и формой. Все это создает благоприятные возможности для машинного способа изготовления их, повышения производительности труда домашнего мастера. Одной из таких распространенных сборочных единиц является рамка. Она образуется из соединенных между собой брусков. Длинные из них называют продольными, короткие — поперечными, а расположенные внутри — средниками. Рамка с незаполненным внутренним пространством является простой, а заполненная щитком — филенчатой. Рамку называют обвязкой, если она толще вставленных в нее филенок и выступает над их плоскостью, или фризом — в случае если лицевая поверхность ее расположена вровень с филенкой. Мебельные рамки по своему назначению разделяют на плинтусовые, дверные, боковых и задних стенок, подъящичные, рамки сидений и спинок стульев и др. Решетка — это рамка с большим количеством вертикальных или горизонтальных средников, а возможно, тех и других. Коробка — конструктивный элемент, состоящий из обвязки со средниками или без них. В отличие от рамки высота деталей коробки больше ее толщины. В брусках коробок формируют четверти, галтели, пазы для установки заглушин в предметах мебели или дверных полотен и оконных переплетов в столярно-строительных изделиях. Заготовка деталей для рамок, решеток и коробок аналогична заготовке брусков, а формирование столярных соединений зависит от конструкции сборочных единиц. Детали толщиной до 40 мм рекомендуется соединять на один шип, а более толстые — на два и три. Если рамка закрывается другими накладными элементами, то ее можно собирать на открытых шипах. Рамки стенок и дверок заполняют филенками, стеклами, зеркалами и пр., которые укрепляют различными способами (в глухой шпунт, в четверть с раскладками, в шпунт с раскладками и т. д.). Ящики и полуящики — представляют собой коробки из четырех стенок и дна и служат для хранения различных вещей в мебельных изделиях. Полуящики отличаются от ящиков высотой передней стенки. У первых она равна 0,3—0,6 высоты боковых стенок. Способы соединения в этих изделиях устанавливают в зависимости от требуемой прочности и чистоты их отделки. Переднюю и боковые стенки чаще соединяют между собой на шип прямой открытый, на шип «ласточкин хвост» вполупай или на шкантах, а задние и боковые стенки — на шип прямой открытый или на шкантах. Толщина боковых и задних стенок 10...12 мм, передних — 16...19 мм. Дно делают из фанеры или ДВП толщиной 3— 5 мм. Его вставляют в пазы на боковых и передней стенках, отобранных на расстоянии 8—10 мм от нижней кромки, и привертывают шурупами к задней стенке. Последовательность изготовления ящиков: раскраивают и острагивают доски. Если ширина заготовок недостаточна для получения требуемой глубины ящика, из них склеивают щитки. Детали торцуют на станке с кареткой и мелкозубой круглой пилой. В сопряжениях стенок зарезают сквозные прямые ящичные шипы с помощью шипорезки. Косые шипы «ласточкин хвост» вполупотай чаще исполняют вручную, а при механизированном зарезании их используют специальные концевые фрезы и соответствующие приспособления к фрезеру. Неотъемлемыми частями предметов мебели являются их опоры. Они могут состоять из коробок, скамеек, отдельно устанавливаемых ножек и др. Опорные коробки имеют разную конструкцию: в одном случае их обвязочные детали соединяют на ус и дополнительно скрепляют в углах металлическими угольниками, в другом роль последних играют серединные соединения, в третьих, коробка имеет дно и представляет собой ящик для хранения постельных принадлежностей. Опорные скамейки состоят из четырех ножек и четырех царг, скрепленных шиповыми соединениями, металлическими стяжками, шурупами и т. д. Ножки в зависимости от массы изделия могут иметь сечение от 33 х 33 до 44 х 44 мм. Для них рекомендуется применять древесину твердых пород. Подсадные ножки из древесины с предметами мебели могут соединяться наглухо или быть разборными. В первом случае их крепят круглыми или плоскими шипами, иногда через промежуточную бобышку, позволяющую увеличить длину шипа до требуемой. В разборных соединениях ножки крепят резьбовыми стяжками, состоящими из шпилек и специальных гаек. Клееные плиты для корпусной мебели чаще применяют промышленного изготовления, но иногда и самодельные. К последним относятся нестандартные столярные плиты, плиты со сплошным заполнением и пустотелые. Их толщина обычно равна толщине выпускаемых изделий, а длина и ширина определяется по месту. Нестандартные плиты представляют собой основу из древесины, оклеенную с двух сторон шпоном. Основу делают из склеенных и не склеенных между собой реек и брусков. Плиту со сплошным заполнением чаще всего применяют для изготовления дверного полотна. Она состоит из прочной брусковой рамки, заполнителя (древесина, ДСП, пенопласт и др.) и облицовки из фанеры или ДВП. Пустотелая плита тоже состоит из рамки и облицовки, приклееной с одной или двух сторон. Двусторонняя плита имеет заполнение из реек, свободно уложенных внутри. Рамку собирают из брусков шириной 35—50 мм, соединенных проволочными скобами или плоскими и круглыми шипами. Она может иметь средник. Такая плита имеет сравнительно небольшую массу и обладает достаточной прочностью. Недостатком ее является волнистость поверхности из-за втягивания облицовки между рейками. Поэтому рейки укладывают чаще, либо делают отверстие диаметром 6—8 мм на расстоянии 200—250 мм одно от другого для выхода паров, образующихся при склеивании. Бруски рамок односторонних плит рекомендуется вязать сквозными или несквозными шипами и в зависимости от их размеров предусматривать средники, соединяемые с брусками обвязки несквозными шипами. Поскольку такие плиты в свободном состоянии коробятся, их устанавливают в изделии наглухо. Кромки всех плит могут быть облицованы или иметь обкладки. Очень ответственным является процесс сборки столярных изделий. Он включает две стадии: сборку и обработку отдельных узлов и сборку из них готовых изделий. Подготовка к сборке деталей заключается в комплектовании их, проверке размеров, правильности соединений, устранении недоделок. Порядок и приемы сборки зависят от вида узла, способа соединения деталей, от наличия сборочных приспособлений. Проводят ее обычно в три этапа: вначале детали собирают насухо, подгоняя их одна к другой. Затем (после разборки) детали зачищают и шлифуют, а иногда и отделывают. После этого их собирают на клею. Напомним о некоторых требованиях к склеиванию. Оно должно проходить быстро и четко, так как время жизнестойкости или схватывания клея невелико. Поэтому некоторые сложные изделия собирают вдвоем, а иногда проделывают тренировочную сухую сборку. В процессе этой работы все надо делать так, чтобы избежать ошибок, поскольку высохшее изделие уже нельзя будет разобрать, его можно будет только разрушить. Особое значение в этой связи приобретают сборочные приспособления: их конструкция, надежность, точность, удобство пользования ими и т. д. При выборе, изготовлении и эксплуатации таких сжимов следует обращать внимание на то, чтобы они позволяли добиться нужной силы давления на склеиваемые детали, равномерного распределения этих усилий и вместе с тем уберегали лицевые поверхности от вмятин. Полезно с этой целью использовать прокладки. Поверхности, предназначенные для склеивания, оберегают от масел, грязи и жира рук. Выступающие в местах соединения излишки клея сразу же убирают влажной тряпкой или губкой. Сославшись на эти общие положения, подкрепим сказанное некоторыми замечаниями о сборке тех узлов, о которых идет речь. Так, например, рамки вначале собирают насухо и при необходимости подгоняют в местах соединения. Перед склеиванием бруски сколачивают с шипов так, чтобы они могли держаться на их концах, и открытую часть шипов, гнезд и проушин смазывают клеем. Затем бруски снова набивают на шипы, раму сжимают, проверяя при этом плотность соединений, правильность расположения деталей и самого узла. Для такой операции лучше всего подходят устройства, сжимающие углы в диагональном направлении. Для сохранения точного внутреннего просвета рамки иногда применяют шаблон в форме щитка. При этом рамку сжимают так, чтобы шаблон плотно прилегал к ней по всему контуру. Филенчатую рамку собирают примерно в такой же последовательности. Вначале ее тщательно подгоняют, сколачивают без филенки, потом, сняв с шипов один из продольных брусков, вставляют филенку, делая при надобности опять подгонку. Только после этого ее склеивают. Высохшую рамку обрезают в размер, строгают и шлифуют на станке. Эти операции в необходимых случаях выполняют и с помощью ручного столярного инструмента. Ящики собирают так же, как и рамки: вначале насухо, а затем окончательно на клею. Дно вставляют после высыхания клея. В заключение ящики подгоняют соответственно ширине и высоте проемов, для которых они предназначены. Если необходимо получить нужную высоту, кромки одной стороны ящика острагивают, а кромки другой опиливают в размер мелкозубым диском. Клееные плиты в домашних условиях чаще всего делают комбинированным способом: детали заготавливают на станке, а собирают их вручную. Особую сложность представляет обработка обеих поверхностей крупноформатных нестандартных плит и, в частности, устранение неизбежных провесов, появляющихся в ходе склейки реечной основы. Делать это приходится ручным или электрическим рубанком. Большие плиты обрезают в размер мелкозубой ножовкой, а малого формата — на станке с помощью каретки, направляющей линейки или даже без них, а только по разметке. Рубанком или на станке застрагивают торцы и кромки, а при надобности делают и фигурную обработку их. В быту очень широко применяются деревянные фрезерованные детали (погонажные изделия). Одни из них используются в качестве конструктивных элементов, другие идут на отделку помещений, мебели, третьи представляют самостоятельные предметы художественно-прикладного порядка и пр. Большой ассортимент строганного погонажа выпускается промышленностью. |