Древесина - естественный полимер, состоящий из клеток-волокон, имеющих трубчатую форму и направленных вдоль ствола. Благодаря этому древесина обладает целым рядом достоинств: высокой прочностью, упругостью, малой плотностью, а следовательно, и малым весом, низкой теплопроводностью, тонкостью к воздействию химически агрессивных сред, природной декоративностью, простотой обработки и монтажа.
Основной частью дерева является ствол, дающий 60 - 90% деловой древесины. Тонкую часть ствола называют вершиной, толстую - комлем. Древесину ствола используют в виде бревен или распиливают на бруски и доски.
Сосна - обладает высокими физико-механическими свойствами, вследствие чего является основной из хвойных пород. В бревнах и досках сосну легко можно узнать по сучкам, которые на плоскостях распила имеют овальную форму, так как расположены под острым углом к оси ствола. Древесина сосны относится к мягким, но достаточно прочным породам. Ее хорошие эксплуатационные качества делают сосну незаменимой в строительстве.
Лиственные породы делят на кольцево-сосудистые и рассеянно-сосудистые. Годовые слои у первой группы пород хорошо видны на всех разрезах.Морение увеличивает твердость древесины, но при этом повышается ее хрупкость. Дубовую кору и опилки применяют при пропитке других пород древесины, что меняет их естественную окраску. Для этого деревянные заготовки выдерживают в отваре из смеси дробленой коры и стружки ствола дуба, насыщая их дубильными веществами.
Отклонения от нормального строения отдельных участков, изменения внешнего вида, нарушения целостности ткани и клеточных оболочек, ухудшающие физико-механические свойства древесины, называют пороками. Пороки снижают качество древесины и ограничивают возможность ее использования.
Наибольшее применение в строительстве получили бревна из древесины хвойных пород: сосновые, еловые, пихтовые, из лиственницы и кедра. Бревном считают лесоматериал, имеющий толщину в торце не менее 14 см, длину 4 - 4,5 м. Из древесины лиственных пород наибольшее применение получили бревна из бука, березы, липы, ольхи, осины и тополя.
Применяются: доски толщиной 100 мм и менее при отношении ширины к толщине 2 и менее; брусья толщиной более 100 мм (четырехкантовые и двухкантовые). Длина пиломатериалов: хвойных пород не более 6,5 м, лиственных - не более 5 м. Для специальных сооружений могут применять пиломатериалы длиной до 9 м, выполненные по спецзаказу. Толщина и ширина пиломатериалов определяются сортаментом.
Древесные материалы поступают в розничную торговлю в виде заготовок, представляющих собой доски, бруски и брусья заданных размеров, или в виде готовых изделий.Водостой- кая Для несущих конструкций (балок, арок, рам и т.д.) в открытых сооружениях с защитой от увлажнения окраской; в помещениях с влажиостыо воздуха иг выше 70% - без окраски; для кровельных щитов - с защитой от увлажнения гидроизоляцией; дли изготовлении инвентарной опалубки.
Общие понятия и определения процесса резания Механическая обработка древесины осуществляется двумя способами: с нарушением волокон (пиление, строгание, фрезерование, сверление и т.д.) и без нарушения волокон (гнутье, лущение шпона и т.д.).
В зависимости от положения обрабатываемой поверхности относительно волокондревесины различают три основных вида резания.Следует учитывать то обстоятельство, что при большой длине заготовок возникает опережающая режущую кромку трещина и на обрабатываемой поверхности образуются выры-вы и другие неровности. Для предупреждения образования трещин и неровностей конструкциями станков предусмотрена возможность установки перед резцом специальных подпорных и прижимных устройств.
Передняя поверхность лезвия - это поверхность, по которой при резании сходит стружка. Плоскость резца, обращенная к обработанной поверхности заготовки, называется задней гранью лезвия. Режущая кромка резца, образуемая пересечением передней и задней граней лезвия, называется главной режущей кромкой. Боковые поверхности резца образуют соответственно левую и правую вспомогательные режущие кромки. У абсолютно острого резца режущая кромка представляет собой линию пересечения граней резца.
Резание древесины различают по технологическому назначению на пиление, фрезерование, сверление, точение, строгание, шлифование.Пиление - способ резания древесины пилами с целью получения заготовок и деталей заданных размеров и формы. Вначале распиливают брусья или доски на отдельные заготовки. Распиливание в данном случае производят грубо, с припусками на обработку. Пидение осуществляют вращающимися круглыми пилами или движущимися пильными лентами с зубьями.
Чистота поверхности обработанной детали в значительной степени определяется ее шероховатостью, этот показатель в системе технологических параметров имеет огромное значение, поскольку существенно влияет на основные эксплуатационные свойства готового изделия.
Индексация станков. По назначению деревообрабатывающие станки подразделяют натри вида: универсальные (общего назначения), имеющие широкое распространение; специализированные, предназначенные для выполнения только определенных видов обработки; специальные, используемые для определенной обработки в условиях массового производства. Комплекс станков—автоматов, расположенных последовательно в соответствии с ходом технологического процесса и связанных общим управлением, называется автоматической линией.
Элементы деревообрабатывающих станков.Конструкция деревообрабатывающих станков определяется их технологическим назначением. При этом в разных станка« часто применяют повторяющиеся элементы. Такое использование конструктивных элементов называют нормализацией. Иногда станки полностью состоят из одинаковых составных частей и отличаются один от другого только взаимным расположением основных рабочих органов. Такое заимствование элементов называют унификацией. Если станки собирают из отдельных агрегатов, которые выпускают серийно специализированными заводами, то их называют агрегатными.
Чтобы обеспечить качественную обработку, прежде всего необходимо выполнить базирование и закрепление заготовки в требуемом положении относительно рабочих органов станка. Базирование детали - процесс сохранения ориентирован-■ ного положения детали в станке на период ее обработки. Это довольно ответственный этап, поскольку качество его выполнения определяет точность обработанной детали. В зависимости от вида контакта заготовки с элементами станка различают подвижное и неподвижное базирование (рис. 15).
Шпиндели. Шпиндели служат для закрепления и вращения режущего инструмента, а в токарных станках - для закрепления и вращения заготовки. По расположению оси вращения шпиндели бывают горизонтальные, вертикальные и наклонные.
Токарную обработку в России ввел Петр I в 1703 году. Для этого он создал при навигационной школе мастерскую и во главе этой мастерской поставил Йоганна Блеера - мастера весьма высокой квалификации. За самое короткое время в мастерской было освоено производство необходимых инструментов и приборов, обладавших высокой точностью. В то время деревообрабатывающие токарные станки, как правило, имели деревянную станину, а единственными металлическими деталями были центры, в которых вращались детали. Под токарным делом в то время подразумевались все виды обработки на станке при помощи режущих инструментов. Наружные и внутренние поверхности изделий из древесины, кости, металла обтачивали на станке, выполняли фрезеровку, сверление и даже художественную обработку, достигая совершенства в этом виде работ. С тех пор токарное оборудование сильно изменилось, но традиции замечательных русских мастеров сохранились до наших дней.
Назначение и устройство токарных станков.Токарный станок - это функционально законченный агрегат для обработки древесины или металла точением, состоящий из передней и задней бабок, привода и подручника, которые устанавливают на одной станине (рис. 27,28).
Перед началом точения заготовку нужно закрепить. Дня этого существует несколько способов и приспособлений: закрепление в центрах обоих бабок и закрепление заготовки за наружную или внутреннюю поверхность, закрепление в патронах и т.д. (рис. 29). Для этого применяют различные приспособления, представленные на рис. 30 и 31.
Для точения деталей на токарных станках используют стамески - резцы (рис. 32), вид которых зависит от конструкционных особенностей изделия и станков, на которых их применяют. Резцы могут быть ручные, для работы на станках с подручниками, и суппортные, для работы на станках с механической подачей.
В токарном деле обычно используют древесину любой породы, однако следует учесть, что хорошо обрабатывается на станке древесина березы, клена, ореха, груши, бука, граба, липы; хуже - древесина сосны, ели, дуба, ясеня.
Вначале необходимо закрепить заготовку трезубцем и задним центром. Для этого при помощи молотка устанавливают один торец заготовки на трезубец, а к другому торцу подводят центр и закрепляют заднюю бабку гайкой. Затем при помощи маховика пиноли зажимают заготовку центром и стопорят его рукояткой.
Точение конуса сложнее, чем цилиндра. Главным условием процесса есть точное построение заданного угла обработки. Для этого необходимо установить подручник особенно тщательно: его поверхность должна быть строго параллельна плоскости конуса, как это показано на рис. 41 е.
Прежде чем приступить к прямолинейному нарезанию, выполняют разметку поверхности цилиндрической заготовки. Для этого целесообразно вначале выполнить соответствующий чертеж, а затем перенести с него размеры на боковую поверхность цилиндра.
В отличие от прямолинейной, криволинейная нарезка включает всевозможные галтели и конусообразные заоваленные поверхности. Как и в предыдущем случае, токарные работы начинают с разметки заготовки согласно выполненному чертежу. Соответственно изготовляют и шаблоны (рис. 44 ).
Необходимость в точении сферических поверхностей возникает при изготовлении декоративных изделий. При этом шары диаметром менее 30 мм вытачивают фасонными резцами, а более крупные - полукруглыми, а затем плоскими косыми.
Изделия, которые имеют внутренние пустоты, выполняют лобовым точением при закреплении детали в патроне на передней бабке станка (рис. 48).Обработку полой детали начинают с вытачивания внутренней, а затем внешней ее поверхностей.
Технологический процесс - это комплекс различных технологических операций, которые выполняются в определенной последовательности и обеспечивают полный цикл изготовления изделия.
На рис. 50 показан технологический процесс изготовления ручки для напильника или стамески. Как обычно, работу начинают с чертежа, где проставляют основные размеры ( рис. 51). Элементами ручки являются буртик и выемка. Буртик необходим для насаживания на него отрезка металлической трубы, которая предохранит ручку от растрескивания в процессе насадки ее на напильник. Выемка позволяет удобно удерживать инструмент при работе.
Необходимость в кольцах может возникнуть при изготовлении декоративных изделий, карнизов, круглых рамок для картин, фотографий и зеркал, а также различных детских игрушек.В зависимости от способа крепления заготовки вытачивание колец можно производить несколькими способами (рис. 52). Для этого понадобится фасонная стамеска, имеющая прямую и боковую полукруглую режущую кромки. Принцип изготовления таких стамесок описан в предыдущих разделах. Кольца вытачивают с торца заготовки.
Для балясин можно использовать как лиственные, так и хвойные породы древесины. Заготовки для балясин должны быть с припуском на обработку поверхности режущим инструментом, на обрезку балясины по длине и на зажим ее в токарном приспособлении. Методом точения можно обрабатывать древесину с различной степенью влажности. Но сильно влажная древесина при обработке дает ворсистую поверхность, а пересушенная - очень хрупкая. Оптимальным вариантом считается, что древесина для изготовления балясин должна иметь процентное содержание влаги такое же, как и древесина, применяемая для изготовления лестничного марша. В противном случае шиповые соединения буцут рассыхаться и разрушаться.
Для изготовления рамки понадобится плоская заготовка из твердой, достаточно высушенной древесины.Обработку начинают с крепления заготовки, как показано на рис. 64. Затем диск растачивают на глубину до 10 мм по кольцу, переворачивают и зажимают образовавшийся выступ в кулачках патрона. Если торцевая плоскость заготовки имеет не круглую, а продольную форму, ее округляют соответственно с диаметром проектируемого изделия с небольшим припуском. После этого периферию диска обтачивают мейселем. Профиль рамки выполняют соответствующей фасонной стамеской (рис. 64 а). Поверхность внешнего ободка профиля шлифуют мелкозернистой шкуркой, а затем отрезают изделие. Профиль сечения багетного кольца зависит от фантазии мастера и наличия в его арсенале различных фасонных стамесок. На рис. 64 б, в. показаны примеры формирования таких профилей.
Так как поверхность декоративной вазы имеет сложную конфигурацию, точить ее целесообразней по частям, которые впоследствии склеивают клеем и таким образом получают готовое изделие.Точение вазы начинают с ножки, поскольку она является основным связующим звеном в изделии. Заготовку цилиндрической формы, диаметр которой чуть больше запроектированного, закрепляют в центрах станка обычным путем, делают чистовое протачивание до размеров базовых диаметров, после чего размечают.
За время своего существования эта игрушка снискала огромнейшую популярность и стала своего рода символом страны. Несмотря на определенные особенности конструкции изделия, выточить полный комплект матрешек не составляет особой трудности. Для этого необходимо хорошо освоить приемы растачивания внутренних полостей и фасонных овальных поверхностей.
В процессе эксплуатации токарные резцы тупятся, а затупившись, они начинают рвать, мять и крошить древесину. Обрабатываемая поверхность выглядит шероховатой, небрежной и малопривлекательной. Резцы могут затупиться и от небрежного их хранения, от использования не по назначению. Хороший мастер хранит свой инструмент острым, всегда готовым к работе, в специальных чехлах или держателях. Он должен уметь сам его заточить и заправить. Умелое снятие фаски является основой правильной заточки.
Заготовки пиломатериалов, полученные резанием, имеют припуски на обработку с помощью фрезерных станков. Кроме того, пиленые материалы могут иметь неправильную форму, непараллельность граней, неперпендикулярность смежных поверхностей, недостаточную чистовую обработку. Предельные отклонения по размерам и допустимые отклонения формы заготовок регламентированы соответствующими нормативными документами. Так, для заготовок хвойных пород продольная покоробленность по пласта и крыловатость характеризуются стрелой прогиба, которая должна быть не более 0,2% длины заготовки. Поперечная покоробленность определяется стрелой прогиба, которая должна быть не более 1% ширины заготовки.
Режущие инструменты Для обработки поверхностей на фрезерных станках используют плоские ножи, цельные и съемные ножевые головки.Фасонный нож должен иметь профиль, соответствующий профилю обрабатываемой детали. Требуемый профиль получают заточкой ножа на станке при помощи специального шаблона. Такие шаблоны изготавливают по чертежу профиля обрабатываемой детали.
Подготовка ножей к работе заключается в их балансировке, уравновешивании, заточке, доводке, установке в корпусе валов и головок, прифуговке.Балансировку ножей выполняют для того, чтобы добиться совпадения положения центра массы ножа с серединой его длины. Эта операция позволяет существенно уменьшить уровень вибрации инструмента при вращении с большой частотой. Балансировку ножей выполняют на специальных балансировочных весах (рис.74), которые позволяют достигнуть величины дисбаланса, не превышающей 0,4% от массы ножа.
Продольно-фрезерные фуговальные станки предназначены для плоскостною продольного фрезерования одной или двух смежных сторон заготовки.Передний стол 5 опущен по отношению к верхней базирующей окружности резания на толщину снимаемого слоя с заготовки. С целью использования всей длины ножей направляющая линейка 6 имеет возможность перемещаться вдоль стола.
Конструктивные особенности. Рейсмусовые станки предназначены для обработки брусковых и щитовых заготовок; на заданную толщину, а также для создания у заготовок строго параллельных поверхностей. Рейсмусование деталей выполняют после создания у них технологической базы на фуговаль- ■ ном станке.
Фрезерные станки предназначены для создания профильных поверхностей деталей путем обработки калевок, фальцов, пазов, гребней и др. Их используют также для гладкого фрезерования кромок, обработки по периметру оконных створок, форточек, фрамуг и дверных полотен. Фрезерные станки различают по расположению шпинделей (верхнее и нижнее) и их количеству. Для выполнения на кромке брусковой детали профиля, сквозного или несквозного паза (рис.83 а) применяют фрезерные одношпиндельные станки с ручной или механической подачей. При помощи шаблонов и специальных приспособлений на станках с нижним расположением шпинделя можно фрезеровать непрямолинейные кромки у плоских деталей (рис.83 б), а также обрабатывать детали по контуру (рис. 83 в). Для получения шипов и проушин на концах брусковой заготовки (рис. 83 г) используют фрезерные станки с шипорезной кареткой. Профильное и фигурное фрезерование (рис.83 д) выполняют на фрезерных станках с верхним расположением шпинделя.
Комбинированные и универсальные станки, на которых можно выполнять различные операции по обработке древесины, на практике применяют довольно часто. Наиболее применимы следующие комбинации: фугование - рейсмусование — раскрой - сверление - шлифование; фугование - рейсмусование - раскрой - фрезерование - сверление - пазование - шлифование. Это далеко не единственные виды комбинаций, используемых в деревообработке. Как правило, комбинированные станки сочетают в себе узлы обычнь1Х станков с использованием общего рабочего вала таким образом, что на нем могут работать одновременно несколько человек. Переносные комбинированные станки сконструированы и применяются многими новаторами. В них используется общий рабочий вал с режущими инструментами (дисковая пила, ножевой вал, фрезерная головка) или несколько электроинструментов, установленных на общей станине. Описывать конструктивные особенности всего указанного оборудования практически невозможно, так как номенклатура их достаточно широка Поэтому рассмотрим данную тему на примере станка ИЭ-6009, как одной из наиболее распространенных моделей (рис.91).
Настольный деревообрабатывающий фуговальный односторонний станок СФО-1 предназначен для продольного фрезерования плоских заготовок (рис. 92).При установке станка нет необходимости в его закреплении, так как он снабжен специальными вибраторами, которые обеспечивают его устойчивость и снижают вибрацию, а также уровень шума в процессе работы.
Станина представляет собой раму сварной конструкции, снабженную ребрами жесткости. Ножевой вал фуговально-фрезерной головки смонтирован в двух корпусах подшипников и приводится во вращение от электродвигателя клиноременной передачей. Управление станком выполняется посредством пусковых кнопок, находящихся на передней панели кожуха станины.
По степени обработки древесины материалы делят на пиленые лесоматериалы (пилопродукцию), плитные древесные материалы, лущеный и строганый шпон, фанеру, древеснослоистые пластики и др.Пилопродукцию получают продольным делением бревен на части, с последующим продольным и поперечным раскроем полученных частей. Наибольшее применение в строительстве получили бревна из древесины хвойных пород: сосновые, еловые, пихтовые, лиственничные и кедровые. Из древесины лиственных пород наибольшее применение получили бревна из бука, березы, липы, ольхи, осины и тополя.
Пилы с плоским диском наиболее распространены и широко применяются на большинстве круглопильных станков. Для круглопильных станков промышленностью выпускается несколько типов круглых пил, что объясняется их различным технологическим назначением. Круглая пила (рис. 98) состоит из корпуса (тонкого диска) и режущей части (зубчатого венца). По форме диска в поперечном сечении круглые пилы подразделяют на пилы с плоским диском, конические и диски с выборкой (поднутрением). Сталь, используемая для пилы, должна обладать пластичностью, позволяющей штамповку и развод зубьев. Зубья круглых пил с плоским диском могут быть оснащены твердосплавными пластинками или наплавками.
Пилы круглые плоские для распиловки древесины изготавливают двух типов: 1 - для продольной распиловки, 2-для поперечной. Плоские пилы типа 1, исполнения 1 ( рис. 99 а) применяют для продольной распиловки древесины в круглопильных станках с механизированной подачей, а пилы исполнения 2 (рис. 99 б) преимущественно для станков с ручной подачей и в электрофицированном ручном инструменте.
Плоские круглые (дисковые ) пилы ствердосплавными пластинами - применяют преимущественно для распиловки листовых и плиточных древесных материалов, облицованных плит и щитов, фанеры, клееной и. цельной древесины.
Боковые режущие кромки зубьев строгальной пилы, формирующие поверхности пропила, расположены в одной плоскости.Пилы круглые (дисковые-) конические - применяют для ребровой распиловки пиломатериалов на тонкие дощечки с целью уменьшения отходов древесины в опилки ( ширина пропила у таких пил составляет 1,7 - 2,7 мм, что почти вдвое меньше, чем при пилении плоскими пилами). Толщина отпиливаемых дощечек не должна превышать 12-18 мм, иначе диск не сможет отгибать их в сторону и произойдет заклинивание пилы в пропиле.
Подготовка круглых пил к работе.Подготовка к работе круглых плоских пил включает правку, заточку и развод зубьев. Пилы после подготовки должны удовлетворять следующим требованиям. Количество зубьев и их профиль должны соответствовать виду распиловки. Диск пилы должен иметь плоскую форму. Отклонение от плоскостности (коробление) на каждой стороне диска диаметром до 450 мм должно быть не более 0,1 мм. Плоскостность пилы проверяют поверочной линейкой или на специальном приспособлении. Если плоскостность нарушена, местные и общие дефекты формы полотна исправляют правкой при помощи проковочного молотка. Перед этим установленные границы дефектов очерчивают мелом.
Основными операциями подготовки к работе круглых пил являются обрезка и насечка зубьев, правка, вальцевание или проковка, заточка зубьев, их развод или плющение, установка пилы на станок.Обрезка и насечка зубьев. Эти операции выполняют в случаях несоответствия размеров инструмента условиям его эксплуатации, поломки нескольких соседних зубьев пилы или появления в полотне трещин.
Технологическое назначение и индексация круглопильных станков.По технологическому назначению крутопильные станки делят на группы: для продольного, поперечного, смешанного распиливания, для раскроя листовых и плитных древесных материалов.
В зависимости от вида поперечного раскрои разл ичают круглопильные станки для поперечной торцовки досок по длине на заготовки и окончательной чистовой торцовки деталей с целью получения точного размера.
По конструкции мношпильные станки отличаются от однопильных наличием блока пил, установленных на одном валу. Расстояние между пилами определяет толщину выпиливаемого пиломатериала, нужный размер которого достигается установкой промежуточных шайб требуемой толщины. Пильный вал многопильных станков приводится во вращение от мощного электродвигателя через клиноременную передачу.
Наладка станков с роликодисковой подачей.Диаметр посадочного отверстия пилы равен 50 мм. Пила должна иметь внешний начальный диаметр диска400 мм, число зубьев 48 и толщину 2,5 мм. Рекомендуется применять пилы с возможно меньшим диаметром, так как это улучшает качество распиловки.
Доску кладут на стол и ориентируют ее относительно пилы так, чтобы обеспечить правильное направление линии реза Положение пилы на станках с закрытой пилой обычно отмечено контрольной риской на кожухе прижимного устройства.
Между упорным угольником и заготовкой иногда укладывают подпорный брусок 9, конец которого торцуют вместе с заготовкой. Это предотвращает сколы и зырывы на задней кромке детали. При торцовке деталей под прямым углом к рамке в качестве упора используют составную направляющую линейку. Длину рабочей части составной линейки увеличивают так, чтобы ее задний конец находился за диском пилы.
На станине коробчатой формы закреплен болтами пильный стол. В станине смонтирован пильный агрегат и двигатель привода пилы. В боковой стенке станины имеется бункер, предназначенный для направления отходов, образовавшихся при пилении. За пильным агрегатом предусмотрен расклинивающий нож, препятствующий защемлению дисковой пилы во время работы. На столе есть поперечный паз для перемещения направляющей линейки, установка которой на требуемую ширину отпиливаемой заготовки производится по шкале, нанесенной на торце станка. В заданном положении линейку фиксируют болтом с рукояткой. Конструкцией станка предусмотрен механизм автоматической подачи материала и система блокировки, которая исключает работу на станке при открытых защитных ограждениях и поднятом или отведенном в сторону автоподатчике.
Электрические дисковые пилы выпускают в очень большом ассортименте. Фирмы выпускают их в комплекте с твердосплавными дисками, которые характеризуются двумя параметрами: 1) по числу зубьев; 2) по материалу, из которого они изготовлены. Диски с малым количеством зубьев (до 24) обеспечивают высокую скорость резания. Для поперечных и чистых пропилов лучше применять диски с большим количеством зубьев. Это обстоятельство нужно учитывать, подбирая диск для той или иной операции. Если же возникла потребность приобретения диска для имеющейся пилы, то нужно обращать внимание на диаметр посадочного отверстия. В изделиях различных фирм этот размер может отличаться.
Очень часто при сборке деревянных изделий в их деталях предусматривают отверстия и продолговатые пазы, которые предназначены для деревянных круглых шипов (шкантов) или металлических крепежных деталей (болтов, шурупов, стержней). Кроме того, сверление применяют при заделке сучков и других дефектных участков, когда после высверливания на их место устанавливают деревянные пробки.
Конструкция сверла определяется его технологическим назначением. В частности, видом обрабатываемого материала, направлением сверления относительно волокон древесины. К сверлам предъявляются такие основные требования. Угловые значения и линейные размеры режущих элементов сверла должны соответствовать условиям сверления. Конструкция сверла должна обеспечивать свободное отделение стружки и вывод ее из отверстия или гнезда, а также многократную заточку при сохранении угловых линейных размеров его режущих элементов.
Заточка сверл производится при помощи абразивных материалов на универсально-заточных станках, оснащенных соответствующими приспособлениями. Заточка сверл вручную не обеспечивает достаточной точности, поэтому не рекомендуется.
Сверлильные станки предназначены для сверления в материале сквозных и глухих круглых отверстий. В зависимости от направления сверления станки разделяются на вертикальные и горизонтальные.По числу одновременно работающих сверл различают одношпиндельные и многошпиндельные станки.
Такое перемещение выполняется либо вручную посредством рычага, охватывающего вилкой муфту, либо при помощи ножной педали и рычажной передачи. Для поддержания материала в нужном для обработки положении имеется поворотная консоль.
Основное назначение этих станков - выработка отверстий под крутые шипы для угловых соединений. Конструктивно такие станки могут быть вертикальными, горизонтальными и вертикально-горизонтальными. На первом месте по применению стоят вертикально-горизонтальные станки с индивидуальным приводом головок и автоматической подачей. На рис. 125 показана схема типовой конструкции такого станка.
Определяя режим работы, следует помнить, что окружная скорость различных точек торцевых режущих кромок сверла разная. Самую большую скорость резания имеют точки, более всего удаленные от оси сверла. По мере приближения к центру сверла окружная скорость главного движения уменьшается.
Работа на станке. Приступая к выполнению операции, включают подачу и подают шпиндель на заготовку сверлом в ранее отмеченное место (рис. 129 а).Паз выбирают в таком порядке (рис. 129 б). Сначала без боковой подачи стола сверлят два отверстия по концам будущего паза. Затем промежуток между круглыми гнездами удаляют методом пазового фрезерования при боковой подаче стола. Высота выбираемого паза В с целью исключения поломки фрезы не должна превышать 1,5 диаметра Д фрезы.
Подача шпинделя на заготовку осуществляется с помощью штурвала ручной подачи. Натяжение ремня производят винтом натяжения. Шпиндельную бабку перемещают по колонне маховичком и фиксируют в заданном положении рукояткой. В станке предусмотрено правое и левое вращение шпинделя. Остановку вращения шпинделя осуществляют нажатием красной кнопки “Стоп”.
Электрические сверлильные машины предназначены для сверления отверстий не только в древесине, но и в металле, пластмассе, бетоне и других материалах, применяемых в современном строительстве. Наличие электронного регулирования частоты вращения шпинделя даегг возможность изменять количество оборотов от нуля до максимального и осуществлять сверление в наиболее оптимальном режиме. Основные технические характеристики некоторых типов отечественных сверлильных машин приведены в таблице 33.
Соединения на шипах широко применяют при сборке столярных изделий, а также при сращивании коротких брусков для получения длинномерных материалов.Изделия, отдельные элементы которых соединяют при помощи шипов, могут быть выполнены в виде рамок и ящиков. К изделиям рамочной конструкции относятся оконные переплеты, коробки, двери, форточки, различные элементы мебели. Рамочная конструкция может быть собрана из двух продольных и двух поперечных брусков без промежуточных связывающих элементов или с серединными брусками в виде переплетов или решеток. Шиповые соединения в основном выполняют на клею, иногда для повышения прочности их дополнительно усиливают металлическими крепежными деталями. По месту расположения в изделии шиповые соединения бывают угловые, серединные и концевые.
На одностороннем шипорезном станке сначала обрабатывают один конец заготовки, затем заготовку разворачивают и обрабатывают второй ее конец.Шипорезный рамный односторонний станок ШО16-4 показан на рис. 136. На станине 1 смонтирован механизм подачи и суппорты. Первый суппорт оснащен круглой пилой 9 для торцовки заготовок в размер по длине или на заданный угол. Второй и третий суппорты размещены один под другим и оснащены электродвигателями <2,2 кВт) с шипорезными фрезами 10 для выработки заплечиков шипов. На четвертом суппорте находится вертикальный электродвигатель (4 кВт) с дисковой фрезой 12 для выработки проушин.
При сборке рамочных и каркасных конструкций столярностроительных изделий или корпусной мебели используют пазы и гнезда прямоугольной формы, которые выбираются с помощью цепно-долбежных и долбежных станков с гнездовой фрезой. Суть процесса заключается в обработке резцами, расположенными на звеньях непрерывной цепи многорезцового инструмента. Наиболее практично применять цепно-долбежные станки, позволяющие получать прямоугольные отверстия, и сверлильно-долбежные-для отверстий с округленными краями. Режущими инструментами служат долбяки в сверлильно-пазовальных станках, пустотелые квадратные долота в сверлильно-долбежных станках, долбежные цепи - в цепно-долбежных станках.
Цепнодолбежный станок ДЦА - 4 (рис. 143 ) состоит из станины 3, рабочего стола с гидроприжимом 6 и суппорта 7 с режущей головкой 8. Стол состоит из двух плит. Вертикальная плита 4 имеет продольную подачу, которая осуществляется от маховичка 10, и горизонтальная плита 5 может регулироваться по высоте в зависимости от вырабатываемой заготовки.
Заготовку укладывают на стол станка, базируя ее по направляющей линейке и торцевому упору. Зазоры между линейкой и деталью не допускаются.Если длина гнезда Ь совпадает с размером ширины режущей головки Ьц, то для образования гнезда достаточно однократного осевого перемещения цепочки на заданную глубину гнезда Н (рис. 145 а ). Чтобы получить гнездо большей длины, древесину выбирают сначала в левом конце гнезда, затем в правом, а после оставшуюся перемычку расфрезеровывают повторным опусканием суппорта фрезерной головки сверху вниз с последующей зачисткой дна гнезда ( рис. 145 б ).
Ленточнопильные станки применяют для распиливания бревен, брусьев, досок, выпиливания тонких, листовых и щитовых древесных материалов на заготовки с прямо- и криволинейным профилем. В зависимости от выполняемых, технологических операций ленточнопильные станки подразделяют на три основные группы: бревнопильные для продольной распиловки бревен; делительные для ребровой распиловки брусьев, горбылей и толстых досок, брусков на заготовки, а также для выпиливания криволинейных деталей. В каждой группе в зависимости от конструктивных особенностей могут быть станки легкие, средние и тяжелые. На ленточнопильных станках производят пиление в торец, вдоль и поперек волокон. Станки бывают с вертикальным и горизонтальным расположением механизма резания. На рис. 147 изображены виды продукции, получаемой на ленточнопильных станках.
Ленточная пила как режущий инструмент обладает некоторыми особенностями, отличающими ее от рамных и круглых пил (рис.150). Так, при пилении ленточными пилами нет необходимости в расклинивающем ноже. Большая скорость резания 30 - 50 м/сек допускает скорости подачи, сравнимые со скоростями подач круглопильных станков, обеспечивая высокий класс шероховатости поверхности распила Режущий инструмент ленточнопильных станков представляет собой бесконечную стальную ленту с насечкой зубьев на одной кромке. Пильные ленты выпускают в соответствии с определенными ГОСТами. Характеристики ленточных пил приводятся в таблицах 35, 36,37.
Состав и последовательность операций при ленточной распиловке определяются характером сырья ( величина диаметра бревна, длина, порода, качество) и видом выпиливаемой продукции (доски, бруски, заготовки).
Шлифованием называется процесс абразивной обработки поверхности деревянных деталей с целью выравнивания поверхности до плоского состояния и придания ей высокой гладкости перед облицовыванием или после покрытия лаком или другими отделочными материалами. Шлифовальные станки обрабатывают древесину шкуркой, представляющей собой полотно или плотную бумагу, покрытую слоем клея с порошком корунда, наждака или другого абразивного материала. Полотно надевается на барабан (барабанный шлифовальный станок), на вальцы (вальцовый шлифовальный станок), на диск (дисковый шлифовальный станок) или охватывает два шкива лентой в виде шкива (ленточный шлифовальный станок). Поэтому в зависимости от вида шлифовального инструмента различают ленточное, цилиндровое и дисковое шлифование. Качество шлифования во многом зависит от правильного выбора номеров шкурки и оптимального рабочего давления цилиндров на шлифуемую заготовку, от скоростей шлифования и подачи заготовок.
Закругление и снятие провесов или фасок выполняют на кромках и торцах брусковых деталей. При этом к выполняемой операции ставится основное требование, чтобы во время шлифования обеспечивалась равномерность фасок и округлений на всех кромках. Этот вид работ выполняют на дисковых или барабанных шлифовальных станках с ручной подачей.
Основные параметры режима шлифования: удельное давление на шлифуемой поверхности, направление шлифования относительно волокон древесины, скорость резания и подачи, длина контакта с древесиной.Удельное давление в зоне контакта шлифовального инструмента с обрабатываемым материалом влияет на качество активных ( режущих ) зерен, а значит на производительность инструмента.
При ленточном шлифовании существует определенная оптимальная длина контакта шкурки с древесиной. Зернами шкурки может быть срезано и унесено с поверхности изделия лишь такое количество стружки, которое разместится в межзерно-вом пространстве.
Шлифовальную шкурку поставляют в рулонах (Р) и листах (Л). Шкурку водостойкую на бумажной основе для шлифования с водяным или керосиновым охлаждением выпускают в листах длиной 310 мм и шириной 230,240,275 мм.
Дисковый шлифовальный станок имеет деревянный диск, покрытый сверху шкуркой. Станки выпускают с одним или с двумя дисками. Комбинированный станок ШлДБ снабжен двумя шлифовальными приспособлениями-диском и вертикальным цилиндром, предназначенным для шлифования вогнутых поверхностей.
Ленточный шлифовальный станок с подвижным столом и коротким утюжком (рис. 159) предназначен для шлифования щитов. Станина станка выполнена в виде двух тумб 1, на которых размещены суппорты 2, переставляемые по высоте маховичком 10.
Дисковые шлифовальные станки выпускают комбинированными с двумя шлифовальными дисками и бобиной ( ШлДБ-4).Комбинированный шлифовальный станок ШлДБ-4 ( рис. 160) состоит из станины 1, на которой установлен электродвигатель 5 с двусторонним выходом вала. На концах вала имеются два шлифовальных диска 3 и 6. На кронштейне 10 находится вертикальный шпиндель, на конце которого закреплена шлифовальная бобина 8.
Технические характеристики . Конструкция этого станка, разработанная москвичом В. Метловым, обеспечивает довольно высокую производительность и качество выполняемых операций. Он удобен в эксплуатации, имеет небольшие массу и габариты, довольно мощный электродвигатель, набор сменных насадок и приспособлений. Станок предназначен для пиления деревянных заготовок круглой пилой вдоль, поперек волокон и под углом; для фугования под разными углами; выбирания четвертей и пазов, нарезания шипов; плоского и профиль-■ ного фрезерования прямолинейных и криволинейных заготовок; шлифования деревянных изделий и затачивания режущих инструментов.
Корпус ( рис. 163 ) собирают из профильного проката, он имеет коробчатую форму. При изготовлении корпуса станка важно определить его высоту, чтобы он был и не очень высоким и не очень низким, так как в обоих случаях будут возникать трудности при работе. Высота его выбирается такая, чтобы человек, работающий на нем, мог стоя свободно опереться ладонями на пильный стол. При среднем росте 175 см высота станка должна составлять примерно 760 мм, а высота его корпуса - 620 мм.
Рабочий вал предназначен для крепления режущих инструментов: круглых пил, ножей, фрез, сверл, шлифовальных дисков для придания им вращательного движения. Вал (рис. 164 ) представляет собой деталь цилиндрической формы диаметром 80 мм и длиной 200 мм с двумя диаметрально противоположными пазами для установки ножей. Ножи прижимают к стенкам пазов клиновыми вкладышами с тремя болтами. Вал имеет два выступающих конца: один диаметром 16 мм и длиной 100 мм, служащий для установки рабочих органов, а другой -диаметром 20 и длиной 50 мм для крепления шкива. Вал вращается на двух шарикоподшипниковых опорах и через шкив соединен с электродвигателем. Общая длина вала составляет 410 мм. Все режущие инструменты устанавливают на шпиндель с помощью зажимных фланцев, центрирующих и промежуточных втулок и фиксируют зажимной гайкой ( рис. 165 ).
Строгальный стол предназначен для прямолинейного плоского фрезерования заготовок с применением простых или профильных ножей. Одновременно он является базовой опорой для пильного стола. Стол состоит из двух плит толщиной 5-10 мм (рис. 166). Задняя плита расположена на уровне режущих кромок ножей, а передняя - ниже задней на толщину снимаемого слоя при фрезеровании - 1,5-2’мм. Ширина плит равна ширине корпуса станка- 350 мм, общая длина стола- 70 мм.
Пильный стол. В станке стол выполняет несколько функций. Его, в частности, применяют при продольной распиловке заготовок под любым углом, при их торцевании, раскраивании на отрезки заданной длины; фрезеровании прямолинейных профилей; при шипорезных, заточных и других работах.
Каретка состоит из подвижного основания, направляющих, упорной и мерной линеек, стопорного винта Устройство ее простое ( рис. 173 ) . Основание и полозки имеют толщину, обеспечивающую наибольший выход пильного диска над их поверхностью. Ширина основания, а также длина его и направляющих - произвольные, в зависимости от назначения каретки. Однако, как подсказывает опыт, эти параметры должны быть максимально возможными с учетом площади стола, чтобы расширить диапазон применения каретки: от резания реек до распиловки широких досок и щитов.
Линейку можно выставлять под любым углом к пильному диску также с помощью транспортира и градусной сетки, нанесенной на основание каретки. Схемы кареток различной конструкции приведены на рис. 174.Автор взял за основу имеющуюся в продаже механическую лобзиковую приставку к ручной электродрели. Ее соединяют клиноременной передачей с рабочим валом станка через промежуточный узел ( назовем его шпинделем приставки ( рис.
Рейсмусовая приставка. При работе на универсальном деревообрабатывающем станке очень много операций приходится выполнять рубанком. Качество строгания не вызывает нареканий, если бы не одно “но”: получить при этом несколько заготовок одинаковой и строго заданной толщины практически невозможно.
Устройство для заточки дисковых пил. На рис. 180 показана схема устройства для заточки дисковых пил. Такая конструкция позволяет производить заточку пил для продольного пиления (рис. 180 а) и для поперечного распиливания (рис. 180 б). Достигается это за счет наличия наклонно-поворотной платформы 6, которая, находясь на держателе 5, может принимать самые различные пространственные положения.
Фрезерное приспособление. Известно, что такая деревообрабатывающая операция, как фрезерование не очень распространена среди домашних столяров. Объясняется это отсутствием в продаже фрезерных станков для бытовых целей, а также малогабаритных, легких и дешевых деревообрабатывающих фрез. Появившаяся в последние годы фрезерная машинка по праву заняла свою нишу. Но, к сожалению, и она в силу своих конструктивных особенностей полностью не решила проблему.
Очень часто в деревообработке для сращивания отдельных деталей, а также для сборки изделий и деревянных узлов применяют склеивание.Деревянные детали склеивают между собой по длине в случаях, когда надо получить более длинную деталь, когда замена цельной детали клееной дает заметную экономию материалов или упрощает технологию, когда заготовки из нужной древесины имеют малую длину.
Костный клей (столярный) вырабатывается из обезжиренных и отполированных костей животных и применяется для склеивания деталей из древесины, а также при фанеровании.Клей в плитках или лучше в гранулах заливают положенным количеством холодной кипяченной воды и размачивают от 6 до 12 часов. При замачивании надо следить, чтобы весь клей был покрыт водой.
Отечественна» промышленность производит большое количество синтетических клеев, которые подразделяют на группы: фенолформальдегидные клеи, карбамидные и каучуковые.Фенолформальдегидные клеи приготовляются из фенол-формальдегидной смолы, получаемой путем конденсации фенола с формалином с участием катализатора. Эти смолы изготавливают в жидком виде на предприятиях химической промышленности и поставляют готовыми потребителю. Для приготовления клея на месте в смолу вводят отвердитель.
Отделку древесины применяют для того, чтобы изменить ее цвет, а также придать текстуре более привлекательный вид.Окраску древесины можно изменить разными способами.Чтобы предохранить изделия из дерева от воздействия окружающей среды, а также придать им хороший внешний вид, их покрывают лакокрасочными материалами. Обработанные таким образом изделия легче содержать в чистоте, да и служат они намного дольше.
Прозрачную отделку с сохранением или еще большим проявлением текстуры древесины получают путем воскования, лакирования масляными, спиртовыми, нитроцеллюлозными, полиэфирными и мочевинноформальдегидными лаками, полированием. Все виды прозрачных покрытий применяют как по естественной, так и по тонированной поверхности древесины.
Фанерование - отделка поверхности изделия шпоном из древесины ценных пород. Фанеровать нужно отдельные детали, а не собранное изделие. При фанеровании в два слоя первый слой шпона располагают волокнами поперек основы, второй - поперек волокон первого слоя. Можно выполнять фанерование с двух сторон детали.
Рисунок для выжигания можно выполнить на бумаге, затем проколоть по контуру иглой. Бумагу или кальку с отверстиями накладывают на изделие и припудривают толченым углем при помощи тампона. Когда шаблон снимают, на изделии остается контурный рисунок, который можно раскрасить акварелью и покрыть лаком. Для раскраски можно использовать и гуашь. Но, чтобы она не пачкалась и не текла при раскрашивании, в нее добавляют немного жидкого столярного клея. Клей немного обесцвечивает тона.