Текст книги "Бондарное дело. Обработка древесного материала"

Бондарное дело. Обработка древесного материала

Основы обработки древесных материалов

При выполнении основных операций по деревообработке для выполнения бондарных работ, необходим определенный объем знаний и умений, необходимых для самостоятельного планирования работы и подготовки к ней. Так, в начале работы необходимо создать образное представление об ожидаемом результате труда. Как правило, это осуществляется в ходе ознакомления с образцом, чертежом или техническим рисунком изделия, которое необходимо изготовить. При этом определяют размеры деталей, виды соединений, необходимый материал и др.

Если готового чертежа изделия нет, необходимо составить его эскиз. В зависимости от сложности изделия эскиз выполняют в одной, двух или трех проекциях (видах). Легче всего это сделать на бумаге в клетку. На эскизе, как и на чертеже, используют следующие основные виды линий:

контурные (толстые, сплошные);

невидимые контурные (штриховые); осевые (штрихпунктирные);

размерные (тонкие сплошные).

Размеры наносят только в миллиметрах, поэтому отпадает необходимость указания единицы измерения. Размерное число проставляют всегда над горизонтальной размерной линией, а при вертикальной так, чтобы его можно было читать справа. Над линией, расположенной под углом, место для цифры определяется в зависимости от того, в какую сторону она наклонена. Перед размерным числом, обозначающим радиус дуги, пишут латинскую букву R, для обозначения диаметра используют знак кружок, перечеркнутый прямой линией.

Если изделие или деталь имеет невидимые внутренние элементы (отверстия, пазы), их на чертеже изображают в разрезе. Плоскость разреза обычно выбирают так, чтобы она совпадала с осевой плоскостью детали или цилиндрического элемента. На плоскость, которая становится условно видимой в разрезе, наносят штриховку, напоминающую текстуру древесины.

После ознакомления с чертежом или эскизом изделия подбирают материалы и составляют план работы. При выборе заготовок следует следить за тем, чтобы требуемую форму и размеры получить с минимальными затратами сил и отходов. По возможности заготовки необходимо выбирать с наименьшим припуском на обработку.

Практическая работа чаще всего начинается с разметки заготовки. Разметочные линии на поверхность заготовки наносят карандашом или стальным острием других разметочных инструментов (циркуля, чертилки, рейсмуса и др.). Если карандашом можно разметить любые линии (их в конце обработки несложно снять стирающей резинкой), то канавки, нанесенные острием должны обязательно совпадать с гранями будущей детали, иначе они портят вид готового изделия. Перед разметкой на заготовке определяют, а при необходимости обрабатывают, измерительные базы, то есть места, от которых будет вестись отсчет.

В этом случае могут использоваться как выровненные поверхности кромок, так и осевые линии. Опираясь на них, проводят все линии разметки. При разметке наносят только те (контурные и осевые) линии, без которых невозможна точная обработка детали. Лишних линий проводить не следует. Так, размечая отверстие, находят только его центр в виде пересечения двух отрезков осевых, саму окружность при этом не показывают.

Для разметки лучше всего для разметки подходит плоская металлическая линейка с делениями шкалы 1 мм, у которой отсчет начинается с нуля. Линии, перпендикулярные базовой кромке, наносят по угольнику. Угольник является не только разметочным, но и контрольно-измерительным инструментом, с помощью которого определяют точность обработки изделия (соответствие углов заданным, параллельность сторон, качество изготовления). Например, если прижать колодку инструмента к базовой поверхности, то на просвет должна быть видна равномерная щель, образующаяся между обрабатываемой поверхностью и пером треугольника. Таким же образом действуют и при контроле углов.

Границы обработки, параллельные базовой кромке, на заготовку можно нанести рейсмусом. Через колодку этого инструмента пропущены деревянные стержни с выступающими на рабочих концах острыми штифтами. Этими штифтами наносят риски. При нанесении разметочной линии колодку рейсмуса следует плотно прижимать к базовой кромке детали, вести инструмент ровно, плавно, без перекосов. Из-за слоистой структуры древесины это непростая операция. Рекомендуется слегка наклонять рейсмус в сторону движения. При первом проходе инструмента надо лишь слегка дотрагиваться до поверхности древесины. Нужную глубину риски получают при повторном прочерчивании. Так, например, при изготовлении бондарной посуды, края собранного бондарного остова опиливают по линии, проведенной рейсмусом.

Криволинейные детали можно размечать по шаблонам. Ими пользуются иногда и при разметке стандартных прямолинейных контуров, например, на шипах и проушинах. Окружность и дуги на поверхность заготовок наносят металлическим или чертежным циркулем.

В бондарном деле для измерения кривизны выпуклой поверхности клепки, а также для определения скосов боковых кромок и ширины клепок у торцов и в середине применяют бондарную скобу. Бондарная скоба является самым распространенным шаблоном в течение сотен лет. Для каждого вида бондарной посуды изготовляют свою скобу. Чем посуда разнообразнее, тем больший набор скоб у бондаря. Размеры скоб зависят от величины обручной посуды, а деления на них зависят от разницы отношений окружностей в самой узкой и самой широкой части. Форма бочки условно делится на два усеченных конуса, имеющих общее основание в ее середине. Эту же геометрическую форму имеют кадка, ушаты, ведра и другие бондарные изделия с прямыми ладами.

При изготовлении кадок и бочек близость формы дает возможность применять шаблоны, построенные по единому принципу. Например, чтобы рассчитать шаблон для любой бондарной посуды графическим способом, необходимо на листе бумаги из одного центра провести две дуги. Одна дуга должна соответствовать большему диаметру посуды, а другая – меньшему. Большую дугу делят на 6, 7, 8… сантиметров, в зависимости от предполагаемых размеров самой широкой клепки. Через каждое деление из центра проводят лучи, которые разделяют малую дугу на соответствующее количество частей, находящихся в определенном пропорциональном отношении к отрезкам на большой дуге (1/5, 1/6, 1/7 и т.д.). Могут быть другие отношения, полученные практически после разработки формы бондарного изделия. Лучи из центра указывают направление срезок узких кромок.

Затем из чертежа вырезают выкройки. Каждая выкройка должна иметь часть дуги и луча. Выкройки наклеивают на фанеру или тонкую дощечку из однородной древесины лиственных пород – осины, бука, березы, липы. Дощечку обрезают по начерченным линиям. Изготовленному шаблону придают удобную форму и окрашивают в яркий цвет, чтобы он не затерялся в стружках.

Для применения шаблона измеряют, например, бочечную клепку в середине и запоминают или записывают цифру, соответствующую ее ширине. Шаблон поворачивают и с помощью делений на малой скобе отмечают ширину для клепки у торца. Она будет равна пяти делениям на малой скобе. Далее делают карандашом отметки и стесывают лишнюю древесину.

Резание, пиление, строгание, сверление и долбление древесины для изготовления бондарных изделий требует надежного закрепления заготовки, кроме того, она должна иметь наиболее удобное положение для выполнения данной операции. При работе необходимо следить и за тем, чтобы режущий инструмент не касался режущей кромкой металлических частей верстака или приспособлений (струбцин, тисков, стусла и др.). В связи с тем что поверхности верстака быстро изнашиваются, теряют вид и необходимую форму, при долблении или сверлении сквозных отверстий на верстачную доску надо класть подставку из доски или фанеры.

Самым распространенным способом обработки древесины является ее резание. Среди режущих операций основными являются следующие:

рубка;

резание ножом, резаком, стамеской, стругом и др.;

выдалбливание;

точение;

фрезерование;

лущение;

пиление;

строгание;

сверление;

долбление;

шлифование.

Режущие операции могут выполняться так вручную, так и на станках.

В бондарном ремесле, так же, как и в плотницком, важным инструментом для резки и обработки дерева является топор. Он состоит из железной части, насаженной на топорище из дерева крепких пород: клена, ясеня, вяза, березы, бука или граба. Лучшие топорища изготавливают из комлевой части этих деревьев. Длину топорища избирают индивидуально. Чем оно длиннее, тем больше сила удара.

Названия отдельных частей топора видны из рисунка, причем лезвие служит для тески, а обух – для заколачивания. Наиболее рабочей частью является носок. Прорезка, которая делается не у всех топоров, служит для выдергивания гвоздей. Железный клин предохраняет топор от соскакивания с топорища. Топор делается железный, а лезвие и обух навариваются сталью.

Топором выполняются многие бондарные работы: теска, выборка четвертей, перерубание, устройство врубок, заколачивание скоб и т. д. Вес топора может быть от 0,5 до 1,7 кг. Тяжелые топоры используют для заготовки бондарных клепок, легкие применяют для обтесывания клепок.

Лезвие топора может быть полукруглым или прямым. Топором с прямым лезвием легче обтесывать детали с внешней выпуклой стороны, а также их узкие кромки. Топором с полукруглым лезвием обрабатывают внутренние пласти клепок, которая обращена внутрь бондарного изделия. Важно, чтобы лезвие топора было хорошо оттянуто. Так, топор весом 750 г на расстоянии 90 мм от лезвия должен иметь толщину 10 мм. Такие топоры удобны в работе, их легко затачивать. Для выполнения бондарных изделий применяют два небольших топора: у одного из них лезвие скругляют на абразивном круге и затачивают.

Режущим инструментом и инструментом для снятия коры служат струги (скобели) – прямой и дугообразный. Струг представляет собой скобу с прямым или дугообразным лезвием. На изогнутые концы насаживают деревянные ручки. В бондарном деле струг используют для продольного строгания клепок, им можно заменить топор или тесло. После обработки стругом поверхность древесины отличается достаточно высокой чистотой. При строгании выпуклых наружных сторон клепок применяют струг с длинным прямым лезвием.

В бондарном деле, кроме скобелей применяют специальные скобелки, которые служат для выравнивания внутренних поверхностей бондарной посуды, особенно в стыках клепок. В отличие от скобеля скобелка имеет одну ручку. Благодаря этому можно снимать очень тонкую стружку в малодоступных местах внутри узкой бондарной посуды.

Изготавливают скобелку из инструментальной стали или из полотна пилы. Полоску толщиной 2 мм отжигают и зубилом вырубают в ней заготовку. Тонкие длинные концы заготовки отгибают по отношению к полотну скобеля на 80 градусов. Затем заготовку скобеля сгибают пополам на цилиндрической оправке. Длинные концы – хвостовики соединяют и обматывают проволокой. Заточив лезвие, скобелку закаляют и насаживают на деревянную ручку. Хорошую скобелку можно изготовить из полукруглого напильника. Столярные и бондарные струги и скобелки дают возможность снимать древесину тонким слоем и нужной величины.

Резание древесины может быть со стружкообразованием и без отделения стружки. Резание со стружкообразованием применяют наиболее часто. Сущность его заключается в том, что под воздействием внешней силы резец, имеющий форму клина, внедряясь в древесину режущей кромкой, пересекает волокна и отделяет от них частички в виде опилок или стружки. Чтобы на практике правильно выполнять резание, необходимо знать устройство резцов и правила заточки.

Рабочая часть инструмента для обработки древесины выполнена в виде клина и имеет переднюю, заднюю и две боковые грани. Передняя грань расположена со стороны снимаемой стружки, задняя обращена к обработанной поверхности. Грани образуют кромки, из которых одна (пересечение передней и задней граней) называется режущей. Если ширина резца меньше ширины материала, то режущими моуго быть также и боковые кромки. Углом заточки резца является угол между его гранями, образующими режущую кромку.

По отношению к направлению волокон различают несколько основных видов резания: продольное, поперечное и торцовое. Кроме них, на практике часто возникает необходимость в таких видах обработки, когда поверхность резания и направление волокон расположены под иными углами. Например, при ручном строгании из-за наклона волокон часто приходится разрезать их под острым (по слою) или тупым (против слоя) углом. При точении, сверлении или фрезеровании резец в ходе работы меняет свое направление по отношению к волокнам. От углов и направления резания прежде всего зависит шероховатость обработанной поверхности.

С точки зрения обеспечения минимальной шероховатости одним из самых сложных вариантов обработки является резание под тупым углом (против слоя). В этом случае волокна расщепляются, возникают отщепы и отколы. Чтобы предупредить это нежелательное явление, в конструкции некоторых инструментов и станков устанавливают подпорные (нажимные) линейки или колодки, а для надлома стружки на резец прикрепляют специальные стружколоматели. Во время выполнения отдельных операций, где резец движется прямолинейно, следует иметь в виду, что направления резания "по слою" и "против слоя" являются взаимнопротивоположными, и тогда для улучшения качества обработки заготовку нужно просто повернуть.

Выполняя механическую обработку древесины, одни и те же операции можно выполнять на различном оборудовании. Например, прорезать в заготовках пазы, шипы можно не только фрезерованием, но и пилением, производить выборку гнезд – сверлением, шлифовать детали с помощью шлифовального станка и т.д.

При изготовлении бондарных изделий для нарезки уторов применяют инструмент, который называют уторником. Уторы представляют собой узкие желобки, выполненные уторником на зачищенной горбачем поверхности, в которые вставляют донце. Уторник, как и горбач, имеет направляющую планку, которая во время работы упирается в торцы клепок и скользит по ним. В нижней части инструмента находится колодка, которая имеет цилиндрическую поверхность. Она скользит по клепкам с внутренней стороны. В уторнике имеется два сквозных, расположенных перпендикулярно друг другу отверстия. В одно вставлен подвижный брус с закрепленным в нем стальным резцом, во второе – зажимной клин, с помощью которого выдвигаемый на различную высоту брус с резцом закрепляется в нужном положении. Благодаря этому можно нарезать уторы на различном расстоянии от края.

Для небольшой деревянной посуды с овальным дном уторы нарезают одноручным уторником. Такой уторник вырезают из одного бруска, который делят на три части. Из первой части вырезают ручку, из средней вырезают направляющий выступ, из третьей – колодку с подошвой, имеющей цилиндрическую поверхность. В подошве прорезают сквозное отверстие, в которое вставляют резец. Перед нарезкой уторов остов бондарной посуды укладывают на козлах, укрепленной на скамье. Мастер садится на скамью и прижимает ремнем остов к козлам. Одной рукой он ведет уторник, другой после ослабления ремня поворачивает ему навстречу остов. Процесс продолжается до тех пор, пока не будут получены уторы необходимой глубины.

Нож не входит в число столярных инструментов, но в число бондарных – обязательно. Во многих случаях он может считаться самым универсальным инструментом. С его помощью из куска древесины можно вырезать любую форму. Особенно хорошо им обрабатывать небольшие детали, при выполнении врезок, лопастей, фигурных деталей бондарной посуды – ручек, крышек, носиков и др. Он необходим при изготовлении посуды малых размеров – жбанов, кружек и др. При строгании наружной поверхности клепок нож используется как струг. Нож может не только резать, строгать, тесать, но и раскалывать, расщеплять и скоблить древесину. С его помощью выполняют тонкие обручи и замки для обручей. Хороший нож можно изготовить из ножовочного полотна или лезвия опасной бритвы. Нож-косяк должен иметь удобную ручку и острый резец. Форма ручки зависит от того, для каких видов работ будет применятся этот нож. Для выполнения различных работ, а также для резьбы желательно иметь ножи с ручками разной формы. Резец с ручкой может быть соединен различно.

Для изготовления первого варианта ножа-косяка необходимы следующие материалы:

две планки из древесины твердых лиственных пород размерами 150 х 20 х 7 мм;

кусок ножовочного полотна по металлу длиной 65…70 мм.

Инструменты:

ножовка;

плоская стамеска 10 мм;

двойной рубанок;

две струбцины или тиски;

точило;

шлифовальная колодка.

При выполнении работы по изготовлению ножа необходимо:

обработать кусок ножовочного полотна для придания ему нужной формы проверить прилегание пластей заготовок и отметить их взаимное положение разметить на внутренней пласти одной планки контур хвостовика резца и вырезать стамеской гнездо глубиной 1,5 мм;

установить резец на место и приклеить планки друг к другу;

придать ручке форму. Для этого сначала нужно сострогать к одному и другому концу каждую сторону, а потом скруглить все кромки (покрыть ручку лаком или эмалью и заточить резец.

Для выполнения другого варианта изготовления ножа-косяка необходимы следующие материалы:

брусок размером 150 х 16 х 16;

кусок ножовочного полотна длиной 55…60 мм, шириной 12 мм;

кольцо диаметром 12 мм;

алюминиевая заклепка 17 х 3 мм.

Инструмент:

плоская косая токарная стамеска или нож;

ножовка по металлу;

сверло диаметром 3 мм;

брусок;

точило;

дрель.

Выполняя работу по изготовлению ножа-косяка, необходимо:

выточить на токарном станке или вырезать ножом на одном конце бруска круглый выступ по размерам кольца;

сделать ножовкой по металлу пропил в закругленном конце бруска глубиной 35 мм;

вставить заготовку резца в пропил и забить кольцо на выступ;

просверлить сквозное отверстие диаметром 3 мм через ручку и резец;

придать заднему концу ручки клинообразную форму;

установить заклепку и скруглить конец ручки;

отделать ручку ножа и заточить резец.

Нож-косяк используют для отделки бондарных изделий для выполнения плоскорельефной резьбы, геометрической или контурной. На поверхность древесины им наносят орнамент или рисунок в форме прямых или кривых канавок, трехгранных или полукруглых выемок.

При изготовлении бондарных изделий одной из важных операций является пиление. Пиление представляет собой процесс резания древесины на части с образованием между ними зазора – пропила. Древесину разделяют на части специальными инструментами – ручными и механизированными пилами. Пила имеет вид ленты, полотна или диска с нарезанными на их краях зубьями (резцами). Зубья инструмента характеризуются шагом и высотой. Шаг – это расстояние между вершинами двух смежных зубьев, высота – это интервал от вершины до основания резца.

Пилы предназначаются для поперечного (поперек волокон), продольного (вдоль волокон) и смешанного (универсальные инструменты) пиления, что зависит от профиля и углов заточки зубьев пилы. Зубья пил для поперечного разрезания древесины имеют форму равнобедренного треугольника. Заточка зуба косая, то есть под острым углом к плоскости полотна. Это позволяет разрезать материал при движении инструмента в обе стороны. Зубья инструментов для пиления вдоль волокон сделаны в виде косоугольного треугольника. Универсальные пилы отличаются тем, что передняя грань зуба расположена под прямым или тупым углом к прямой, образуемой вершинами зубьев, или к касательной – у круглых пил. Косоугольные зубья затачивают под прямым углом к плоскости полотна.

Важное значение имеет и толщина полотна пилы. Работать с тонкой пилой лучше, так как ею легче управлять и затачивать. Чтобы такое полотно не сгибалось, его иногда укрепляют обушком из листовой стали. Во время работы полотно пилы трется о стенки отделяемых частей древесины. Чтобы его не зажимало в пропиле, зубья пилы поочередно разводят, то есть отгибают в противоположные стороны, применяя для этого разводку для пил. Разводка – это железная пластинка с прорезями, куда запускаются зубья пилы и отгибаются в сторону. Разводка облегчает процесс пиления. Для распиливания сухой твердой древесины каждый зуб отгибают на 0,26…0,50 мм, а при разрезании мягкой влажной – на 0,5…0,8 мм (рис. 23 (9 столяр и 8).

Для выполнения мелких пропил служит лучковая пила, полотно которой укреплено в деревянном станке, а для напряжения полотна служит веревочная тетива, которую туго накручивают особой деревянной защелкой. Пилы бывают с крупным, средним и мелким зубом – сообразно размеру бондарного изделия. Для пиления небольших заготовок можно использовать упрощенную лучковую пилу с ножовочным полотном по металлу.

Такую пилу можно изготовить самому.

Станок пилы состоит из стоек 2 и 6. Они должны быть прочными, поэтому их изготовляют из древесины твердых лиственных пород. Стойки могут быть прямыми и искривленными. Такая пила наиболее удобна в работе. В качестве заготовки для искривленной пилы можно взять сучок соответствующей формы, а лучок 3 сделать – из древесины хвойных пород.

Для изготовления пилы необходимы следующие материалы и инструменты.

Материал:

бруски сечением 25 х 20 мм из древесины березы, бука, рябины, клена и других твердых лиственных пород;

брусок сечением 25 х 15 мм из древесины хвойных пород;

капроновая веревка длиной 2 м;

стальные штифты 15 х 2 мм.

Инструмент:

линейка;

угольник;

двойной рубанок;

плоские стамески 6 и 15 мм;

ножовка;

плоский напильник;

круглый надфиль;

дрель;

сверло диаметром 2 мм.

В процессе изготовления пилы необходимо обработать стойки и лучок. Затем разметить на концах лучка шипы и на стойках разметить для них гнезда. Выпилить шипы и выдолбить гнезда, снять у стоек в указанных на чертеже местах фаски 4 х 4 мм и закруглить кромки, опилить выемки для тетивы, распилить пропилы для ножовочного полотна и просверлить для штифтов отверстия.

Далее необходимо вырезать из отходов стоек планку для закручивания тетивы, отшлифовать все детали станка, покрыть, если необходимо, водостойким лаком, установить пильное полотно, штифты и тетиву на место. Тетиву образует намотанная в два-три круга веревка. После этого с помощью тетивы и планки натягивают пильное полотно.

Для выпиливания деталей с криволинейными очертаниями в бондарном деле применяют выкружную (прорезную) пилу. Выкружная пила представляет собой одноручную пилу с узким, относительно толстым полотном с зубьями средней величин, заточенными для работы вдоль волокон. Такими пилами легко выполнят плавно изогнутые линии.

Самым универсальным инструментом для пиления считают мелкозубую широкую ножовку длиной 300 – 400 мм. Полотно ножовки заделано одним концом в рукоятку. Узкие ножовки служат для пропиливания прорезей в досках. Целесообразно иметь пилы с мелким шагом зубьев – 3 – 4 мм для смешанного и до 5 мм – для поперечного пиления материала. После разметки детали резание производят так, чтобы пропил находился рядом с риской, но внутри убираемого материала. При очень точном пилении линия разреза может проходить на уровне половины разметочной линии.

Для того, чтобы точно распилить заготовку по линиям разметки, необходимо ее надежно закрепить. При поперечном пилении самый простой способ – прижать заготовку левой рукой к упору, прикрепленному к столу верстака. Упор следует сделать откидным, чтобы после использования его можно было бы убрать. Более надежно закреплять брусок в тисках верстака. При пилении древесины вдоль волокон целесообразно ставить заготовку в зажим вертикально. При этом надо следить, чтобы место пропила располагалось вблизи поверхности губок тисков. Если необходимо, заготовку в ходе работы поднимают.

Часто возникают сложности в начале работы, так как трудно удержать полотно инструмента на линии разметки. Для образования начала пропила можно сделать несколько ходов инструмента к себе, фиксируя точность движения бруском. Заканчивая работу, следует поддержать отрезаемую часть рукой, чтобы она не отломилась.

При пилении по риске, несмотря на риски, довольно трудно добиться большой точности. Особенно это касается сопрягаемых под углом или нескольких однотипных деталей. Поэтому часто применяют распиловочные коробки или стусла. При помощи стусла можно распиливать пиломатериалы под углом в 90 и 45 градусов. При изготовлении нескольких деталей одинакового размера на дна или в задней стенке приспособления прикрепляют передвижной ограничитель. Намного удобнее работать, если ширина стусла соответствует аналогичному параметру заготовки. Имеются и другие приспособления различного назначения.