РОБОТА З ДЕРЕВИНОЮ:
минуле чи майбутнє?

Тисячі років деревина була основним будівельним матеріалом для людства, але в даний час цей найважливіший елемент, здається, безповоротно втрачає свої позиції.

У мінливому сучасному світі, де превалює гонитва за миттєвою вигодою, більшість завдань, пов’язаних з будівництвом, виготовленням меблів, реалізацією амбітних проєктів, – виконується з конструкційних матеріалів, таких як сталь, бетон, скло, пластик і композитні сплави. Більш того, в наш час можливо навіть виготовлення виробів шляхом плавки, вироблення з цільної заготовки або навіть друку на 3D-принтері. Звичайно, у всьому цьому є своя доцільність. Не настільки важливо – економічна, виробнича, тимчасова або пов’язана з оптимізованою логістикою.

Створюється враження, що доцільність роботи з деревом поступово втрачається. Однак це зовсім не так. Дослідження останніх років показують стійку тенденцію до використання деревини. Я абсолютно переконаний, що робота з таким прекрасним матеріалом як дерево, на який розраховували наші предки, може приносити не тільки явно виражені плюси у вигляді екологічної чистоти виробу / конструкції, теплого художнього сприйняття і жвавості, а й елементарно дарувати незабутні і зворушливі моменти перетворення сирого матеріалу в невеликий витвір мистецтва. І не має значення, стіл це чи стілець, прекрасний дерев’яний будинок або альтанка.

Все більше людей усвідомлюють, що природні матеріали, такі як деревина, безсумнівно, покращують якість життя, але ж це те, до чого ми прагнемо!

Виходячи з перерахованих вище тез, я хотів би зупинитися на таких важливих елементах як столярні з’єднання.

Зрозуміло, що в залежності від складності виготовлення кінцевого продукту, зазвичай і вибудовується проєкт, націлений на вихідний результат із заданим ступенем складності. Ну а оскільки виготовлення такого продукту з дерева вимагає сполучення багатьох різноманітних деталей, то нам, звичайно ж, важливо розуміти на етапі проєктування: які типи кріпильних з’єднань і елементів ми застосуємо в кінцевому продукті, в якій послідовності це буде робитися і який інструмент нам для цього може знадобитися. Спробуємо розібратися в видах популярних столярних з’єднань, їх фундаментальних елементах і методах обробки.

Отже, почати, напевно, варто з класифікації столярних (іноді зустрічається назва теслярських) з’єднань.

Практично будь-які види столярних з’єднань можна розділити на роз’ємні й нероз’ємні:

– роз’ємні з’єднання мають можливість з’єднати деталі конструкції за допомогою елементарних внутрішніх і зовнішніх сполучних елементів, таких як: гвинт, болт з гайкою, шуруп, конфірмат, скоба або скрепа, цвях, шпилька із застосуванням (і без) різноманітних за формою куточків, стяжок, петель та ін. Також до цих видів з’єднань я б відніс безліч різноманітних видів японських столярних з’єднань, виконаних за стародавніх і дуже вправних технологій майстрів країни сонця, що сходить.

– нероз’ємні з’єднання можуть використовуватися в клейовій суміші, як елемент, що зв’язує, або застосовуються в сполучних деталях техніки «з замком», тим самим маючи на увазі, що конструкція виробу без руйнування хоча б одного зі сполучних елементів, не підлягає розбиранню в майбутньому.

Зазначимо, що у кожної з цих різновидів столярних з’єднань є свої плюси і мінуси.

Роз’ємні з’єднання забезпечують відмінну швидкість збірки, універсальність у виборі кріплення, можливість виправлення помилок при підгонці / збірці виробу та легкій реставрації виробу в майбутньому, але часто явно програють в необхідній міцності конструкції, відповідності високому рівню інженерного генія автора та елементарній естетиці.

Нероз’ємні з’єднання, зазвичай, програють у швидкості, універсальності, налагодженню, гнучкості та комфорту, але зате їх перевага в міцності виробу, його однорідності і чудовому зовнішньому вигляді, довговічності, можливості використовувати і насолоджуватися ним кільком поколінням.

Зрозуміло, що вибір розглянутих різновидів з’єднань безпосередньо залежить від сфери застосування виробу, що збирається, та технічного завдання, поставленого при розробці проєкту. Так само в розрахунок береться вартість як технологічного процесу при виробництві виробу, так і остаточна вартість самого виробу в залежності від масовості виробництва і доступності використовуваного матеріалу. Відповідно, є сенс детальніше розглянути найбільш відомі та популярні види і елементи з’єднань дерев’яних виробів або конструкцій.

До основних видів столярних з’єднань відносяться: зрощування, ущільнення і в’язка.

Зрощування (нарощування)

Під зрощуванням розуміють з’єднання двох горизонтально розташованих деталей по довжині.

Різновидом зрощування також виділяють нарощування – збільшення довжини деталей, застосування яких має на увазі вертикальне розташування. Найбільш широко застосовуються в будівництві для отримання довгих брусів (прогонів) і високих стовпів при меншій довжині заготовки.

Столярні вироби менш схильні до зрощування через рідкісне застосування довгих елементів конструкції та іноді використовуються при реставрації.

Також все частіше застосовують великі деталі, склеєні з безлічі брусків як по довжині так і по
ширині.

Зрощування і нарощування може виконуватися різними способами. Найбільш використовуваними є:

Зрощування клиноподібним шипом. Перевага методу – велика площа склеювання сполучених елементів і хороші умови для щільного стиснення в місці з’єднання. Відзначається простота розмітки, виготовлення та машинної обробки.

Зрощування на косий вус (з шипом і без). Визначальним фактором цього методу є варіювання кутом прирізки ступеню міцності готового елемента конструкції.

Модифікація з шипом по довжині вуса може застосовуватися при зрощуванні криволінійних деталей в місцях вигину.

Зрощування прямою накладкою упівдерева. Найчастіше робиться для деталей, схильних до поперечного стискання. Іноді використовується додаткове використання шкантів (нагелів). Як варіант – зрощення прямим шипом з заплічниками в кут.

Зрощування відкритим шипом «ластівчин хвіст». Одна з найцікавіших, різноманітних і широко застосовуваних методик. Забезпечує відмінні характеристики. Прекрасно і естетично виглядає. Здебільшого призначено для елементів конструкцій, схильних до розтягування. Застосування кондуктора і висококласного фрезера необхідно. Має багато варіацій з різним ступенем складності, наприклад з подвійним або двостороннім вставним шипом «ластівчин хвіст».

Зрощування на вставний круглий шип найчастіше використовується для деталей з хорошою опорою, які відчувають бічні навантаження.

Зрощування на прямокутний (круглий) цілісний або вставний шип зазвичай є найпростішою варіацією даного виду з’єднань і досить-таки часто застосовується у випадках, де використання клиноподібного шипа більш трудомістке. Для доповнення міцності в таких видах сполучення іноді додаються двосторонні (односторонні) врізні накладки.

Ущільнення

Під ущільненням мається на увазі з’єднання дощок по ширині кромками. Зазвичай проводиться різними способами з обов’язковим склеюванням. Найбільш поширеними є:

Склеювання на гладку фугу. Краї ділянок щільно прифуговують по всій довжині, намазують клеєм і стискають у ваймі (спеціальне пристосування, призначене для стиснення деталей, що склеюються), або системі струбцин. Один з найпростіших поширених способів.

Ущільнення на фугу і шканти (вставні круглі шипи). Аналогічний вищезазначеному спосіб з використанням додаткових елементів міцності конструкції. Вимагає високої точності при розмітці гнізд для шипів, але забезпечує простоту їх виконання простим свердлом. Застосування кондуктора (шаблону) дуже рекомендується.

Ущільнення на фугу й пласкі вставні шипи (часто використовується назва: ламелі). Ще один різновид цього способу. 

Мається на увазі велика гнучкість при виправленні помилок в розмітці місць кріплення. Разом з цим для забезпечення високої продуктивності зазвичай потрібно застосування спеціалізованого електроінструменту.

Ущільнення у чверть. Ще один цікавий спосіб, що збільшує площу склеюються ділянок і міцність конструкції. Мається на увазі зайва витрата деревини і використання рубанка або фрезера.

Ущільнення у шпунт і гребінь. Наступна модифікація кріплення з ще більшим збільшенням площі склеювання. Аналогічно попередній – підвищена витрата матеріалу та операція фрезерування практично гарантовані.

Ущільнення у шпунт на рейку. Модифікація практично аналогічна попередній. Правда, економічніша, тому що рейка, зазвичай, виготовляється окремо і, як правило, з відходів виробництва. Найбільш ефективне використання площі склеюваних ділянок.

В’язка

В’язка – це з’єднання елементів конструкції під кутом один до одного. У промислових виробах найбільш поширена в’язка під прямим кутом (90°). Але чим унікальнішою є конструкція задуманого проєкту – тим менше дотримується дане правило. Ну і, природньо, будь-яке відхилення від в’язки під прямим кутом має на увазі зміну міцності як локального з’єднання, так і всієї конструкції в цілому. І це завжди потрібно брати до уваги. Описуючи поняття в’язки, перш за все варто розуміти, що розглядається поняття шипової столярної в’язки.

Коментар:

Шиповою столярної в’язкою називається в’язка, при якій оброблені частини двох сполучених деталей з’єднуються за допомогою фізичного контакту шипа (-ів) і спеціально призначених для нього (їх) гнізд (прорізів, отворів). Основним фіксуючим елементом такого з’єднання найчастіше використовують клей. При цьому можливо як застосування зовнішніх сполучних механічних елементів, так і їх повна відсутність.

Шип, вироблений з масиву однієї з деталей, називається цілісним. Шип, виготовлений з окремого шматка деревини і вставлений в гнізда деталей, що з’єднуються, називається вставним.

Коментар:

Напрямок волокон в шипі/шипах завжди має бути поздовжнім: шипи з поперечним напрямком волокон мають недостатню міцність і тому їх не застосовують.

Розрізняють шипи пласкі (як різновид квадратні по площині зрізу) і круглі. Плаский шип має три виміри: довжину, ширину і товщину; круглий шип має довжину і діаметр відповідно. Бічні грані плаского шипа іменуються щічками. Торці зрізів цільного шипа – заплічниками. Наскрізні або глухі отвори, призначені для входження шипа в сполучену деталь називаються гніздами.

Гнізда на кінцях деталі, відкриті з одного боку (одного торця деталі) називаються вушками. Застосування на шипах різноманітних фасок, калівок або ухилів вітається. Сьогодні при з’єднанні деталей використовується велика кількість різновидів шипів, кожна з яких має як свої безперечні переваги, так і недоліки, але є необхідний мінімум правил хорошого тону, яких бажано дотримуватися при роботі зі шиповими сполуками.

Коментар:

– У виробах, товщина яких дозволяє використовувати множинні шипові з’єднання без особливого збитку для міцності сполучених деталей, бажано використовувати більш ніж з’єднання в один шип.
– В’язка на плаский шип міцніше в’язки на круглий шип, але це відповідно підвищує трудомісткість і складність операції шипування.
– Наскрізний шип завжди виграє по міцності у глухого шипа. Особливо при наявності додаткового розпірного фіксувального елемента.
– Скошений шип завжди має меншу міцність через те, що частина волокон перерізана впоперек.
– Найбільшу міцність мають в’язки, виконані за допомогою шипа «ластівчин хвіст», але за умови, що нахил щічок до заплічників становить не більше 10°.

Природньо, що до виконання операції шипової столярної в’язки застосовуються серйозні вимоги, тому що міцність цілого виробу прямо пропорційна якості цієї в’язки. І тут важливо розуміти, що всі столярні вироби правильно виготовляти за кресленнями і що кожна деталь виробу своїми розмірами, формою і пропорціями повинна повністю відповідати кресленням. Водночас відповідність проєкту і, як наслідок, правильна розмітка забезпечить найвигідніше використання деревини. Розмітка робиться за потребою протягом усього процесу виготовлення виробу, починаючи з найпершої стадії – розкрою дощок.

Коментар:

Решта видів в’язки, що відрізняються від шипової, зазвичай підпадають під окремі випадки в операціях зрощування і ущільнення.

Застосування інструменту при виробництві дерев’яних виробів

Торкаючись такої серйозної тематики, як виробництво якісного продукту із застосуванням основних технічних методик, напрацьованих століттями розвитку  столярних з’єднань, жодним чином не можна применшувати і роль інструментальної складової. Багатьом читачам достеменно відомо, що будь-який оригінальний, сміливий або навіть просто класно продуманий і намальований проєкт неможливий без відповідного інструментарію.

І якщо віддати належне всім стадіям технічно правильно налаштованого процесу виготовлення виробів, або конструкцій з дерева, то почав би я, напевно, з вимірювального інструмента.

 Деякі з цих інструментів можуть служити і як розмічувальні, і як перевірочні. Але факт залишається фактом – без них нікуди.

Складно, напевно, описати все різноманіття вимірювального інструмента, але так чи інакше практично будь-який проєкт з використанням такого благородного матеріалу як дерево не обійдеться без наступного переліку класичних і сучасних вимірювальних приладів:

Гігрометр (вологомір). Застосовується для швидкого і точного вимірювання вологості зовні і всередині заготовки з деревини.

Лінійка. Служить для проведення прямих ліній. На додаток точно отфугована довга планка для проведення довгих прямих ліній, складний метр, рулетка і далекомір.

Косинець – дерев’яний або металевий. Служить для креслення прямих кутів при розмітці, для перевірки стругання «в кут» і перевірки прямих кутів у зібраних вузлах і виробах.

Єрунок, малка, транспортир, цифровий кутомір, рівень, лінійний лазерний цілевказівник. Пристрої для перевірки і встановлення заданих і довільних кутів, нахилів площин, калібрування поверхонь і розмітки.

Рейсмус механічний. Пристрій для нанесення рисок паралельно обробленій кромці або пласта деталі.

Циркуль металевий. Служить для нанесення розмірів і для креслення дуг і кіл.

Кронциркуль. Застосовується для перевірки діаметра нагострених деталей.

Нутромір. Вживається для перевірки внутрішніх розмірів гнізд.

Шило тонке сталеве. Застосовується при розмітці для креслення, наколки центрів, місць для
шурупів.

Розмітка є трудомісткою роботою, на її виконання потрібно багато часу. Робочий час можна економити та водночас поліпшити якість розмітки, якщо користуватися шаблонами та різними пристроями.

У столярній справі застосовується багато шаблонів і пристосувань. Наприклад, розмітка криволінійних деталей проводиться тільки по шаблонах. Розміточні шаблони і пристосування в більшості випадків виготовляють по кресленнях самі столяри. Ряд шаблонів, зокрема для розмітки задньої ніжки столярного стільця, кронштейна настінної вішалки, ручки фуганку повинен мати кожен столяр. 

Сьогодні широко поширені такі шаблони: дорожня гребінка, рейсмусовий набір, шаблони для розмітки в’язки брусків, шаблони для розмітки кутової в’язки щитів, шаблони для розмітки гнізд, шаблон-лінійка Павліхіна і велика кількість різноманітних шаблонів, кондукторів та пристроїв професійного і DIY застосування.

Треба постійно перевіряти справність інструменту для розмітки і негайно усувати виявлені дефекти. Шаблони з ушкодженнями по периметру
обов’язково замінюють новими.

Другим важливим елементом інструментального портфеля повинен послужити комфортний для кожного майстра набір ручного інструменту для проведення стругальних / фугувальних / довбальних / різьбових робіт. Не варто категорично наполягати на тому, щоб у вашому арсеналі після ознайомлення з цим матеріалом повинен з’явитися інструмент типу цинубель або зензубель.

Дозволю лише відзначити, що в комплекті повинні бути представлені різнопланові пилки та ножівки, інструменти для обробки пласких поверхонь, інструменти для обробки фігурних і профільних деталей, хороший асортимент долотів і стамесок і, можливо, набір для фігурного різьблення по дереву. Ну і, звичайно ж, практично всі найбільш популярні види струбцин.

Ну і третім, і напевно самим основоположним елементом інструментального набору професіонала або вимогливого домашнього майстра, є воістину величезне різноманіття електричного ручного і верстатного обладнання, на якому варто зупинитися трохи докладніше, особливо у світлі тематичного профілю цієї статті.

Почнемо з того, що є цілий ряд інструментів і верстатів, без яких сучасну деревообробку напевно і уявити буде складно. Всі ці електричні інструменти дозволяють подолати основні етапи обробки деревини, починаючи з первісної обробки необрізної дошки і закінчуючи фінішним доведенням готового виробу.

Надамо необхідний список для роботи: верстак столяра; розпилювальний стіл; фугувальний верстат; рейсмусний верстат (комбінований фугувально-рейсмусний верстат); токарний верстат з копіювальною системою; шліфувальні верстати різних класів; система примусового відведення стружки і деревного пилу: стружковідсос, промисловий порохотяг; свердлильний верстат; стрічкова пилка; радіально-консольна пила + фрезерувальний двигун; торцювальна пилка + підставка і розширювальний стіл; фрезерувальна машина + універсальний фрезерний стіл + кондуктор для виведення площини; дискова пилка (як варіант погружна дискова пилка);

Дискова пилка

комплект напрямних шин; ручний електрорубанок; дриль / шурупокрут; столярна ножівка; ланцюгова пилка; шабельна пила; універсальний різак; пряма шліфмашина; ручні шліфувальні машини різних класів; мікроінструмент; клейовий пістолет / пістолет для герметиків і клейових сумішей; цвяхо- або скобозабивний пістолет; фарборозпилювач. Мабуть, залишиться тільки додати експрес сушку деревини і парогенератор для згинання деревини для повноти картини.

Але при всьому цьому розмаїтті вважаю правильним особливо виділити один клас інструментів, без якого справді складно оперативно і якісно реалізувати все різноманіття видів столярних з’єднань – електричний ручний фрезер.

Фрезер – ручний деревообробний інструмент для фрезерування – фігурної обробки кромок, вирізання пазів і свердління отворів.

Першою відмінною рисою фрезера я б назвав універсальність у вирішенні поставлених завдань.

Сучасний фрезер зазвичай має декілька варіацій виконання: двигун, двигун в окантованій базі, двигун з ліфтом в занурювальній базі та вміє справлятися зі своїми завданнями швидко і з високим ступенем точності.

Другою відмітною особливістю фрезера я б назвав його можливість роботи з великим різноманіттям видів і типів фрез, які дають можливість використовувати його як інструмент для свердління на задану глибину, виробництва пазів, копіювання заготовки за шаблоном і виконання різних видів кромок виробу.

Третя відмінна риса фрезера – можливість виведення площини на заготовці заданої товщини при наявності спеціального кондуктора.

Ну і четвертою відмінною рисою фрезера є можливість використовувати машину для виробництва основних видів столярних з’єднань при певній модифікації базової конструкції. У зв’язку з цим розрізняють 3 додаткових модифікації фрезерних машин: присадний, ламельний і дюбельний фрезер.

Присадний фрезер

Призначений для свердління отворів під шканти (круглі дюбелі, нагелі). Плюсами даного виду з’єднань є висока точність виконання і швидкість виготовлення з’єднання, висока міцність. Мінус – необхідна ідеальна точність при розмітці і виготовленні з’єднання. Помилка змусить переробляти всю деталь для досягнення заданої точності і чистоти виробу.

Ламельний фрезер

Призначений для свердління пласких пазів в сполучених заготовках і їх склеювання за допомогою пласких дюбелів – ламелей. Може забезпечувати високу / середню точність при виконанні з’єднання. Забезпечує хорошу гнучкість шляхом коригування положення ламелі в пазі і відповідно обох ділянок заготовки відносно один одного.

Дюбельний фрезер Domino DF 500

– один з різновидів спеціалізованих машин, який, завдяки спеціальній конструкції платформи, поєднує основні переваги присадного і ламельного фрезера, а саме точність роботи круглого шипа з гнучкістю функціоналу плаского шипа. Збільшена площа склеювання забезпечує відмінну міцність виконуваного з’єднання.

При цьому завдяки площі склеювання на всю довжину самим надійним і довговічним залишається класична комбінація «паз + шип» або «шпунт і гребінь», яку прекрасно може забезпечити стандартна універсальна фрезерна машина. Безсумнівний плюс – міцність і довговічність з’єднання. Мінуси – підвищена складність у підготовці з’єднання, великі часові витрати на його виконання та витрата матеріалу, а також мала кількість часу на коригування помилок при розмітці і склеюванні.

Висновки: отже, ми з вами ознайомилися з основними видами столярних з’єднань, певною специфікою їх виконання і практичними рекомендаціями щодо правильного підбору видів з’єднань в розрізі інструментальної складової. Фінальні висновки з приводу практичного застосування всіх або окремих видів столярних з’єднань кожен виробник або домашній майстер, звичайно ж, буде робити самостійно, виходячи з поставленого технічного завдання, технологічної складності завдання в цілому, парку залученого інструменту та інвестиційної привабливості всього проєкту.

Бажаю Вам більше прекрасних ідей, технічно правильних рішень і продуктивних реалізацій!

Вадим Супрунов,
спеціально для HAMMER

Робота з деревиною: минуле чи майбутнє?

Сподобалася стаття? Поділіться з друзями!

ВАМ ТАКОЖ МОЖЕ СПОДОБАТИСЬ

Залишити коментар

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься.