Способы соединений деревянных деталей. Соединения элементов деревянных конструкций Соединения деревянных элементов при

Если повнимательнее присмотреться к массивной старинной мебели или дверям, то в глаза бросается красивая и равномерная текстура: изделие кажется вырезанным из одного большого куска дерева. Только при ближайшем рассмотрении можно выделить отдельные дощечки, которые и составляют общую поверхность.

Раньше мебель не изготавливали, как это делается сегодня, из толстых досок. Просто столяры были искуснее. Из множества тонких дощечек они могли сделать большую панель с идеально гладкой поверхностью. Хотя известно, что дерево живет своей довольной бурной жизнью, даже когда оно больше не соединено корнями с землей. Оно подвергается воздействию температуры и влажности, а также механическим, нагрузкам, в результате чего может неожиданно проявить свой «характер».

Техника соединения дощечек так, чтобы они долго оставались ровными и гладкими, называется соединением встык по длине.

Нужно внимательно рассмотреть каждую дощечку и сравнить ее текстуру с текстурой соседних деталей: древесные волокна каждой детали должны проходить в обратном направлении по сравнению с волокнами соседних дощечек. Так одна доска «запирает» другую.

Характер текстуры зависит от того, из какой части ствола вырезана доска — из средней или крайней. Доски можно разложить по-разному: в одном случае так, что поверхность будет казаться срезом одного ствола, в другом, перемешав доски, создать необычный узор.

Но в любом случае при подгонке доски должны располагаться друг против друга так, чтобы получался волнистый узор. Поэтому достичь эффекта «целого дерева» и при этом «запереть» дерево очень непросто. Ведь видны попеременно то лицевая (обращенная к сердцевине дерева), то изнаночная (обращенная к коре) сторона досок.

Чтобы доски по длине плотно прилегали друг к другу, края должны быть абсолютно прямыми. Нужно вертикально закрепить доску между двумя направляющими досками и обработать поверхность рубанком. Обрабатывайте древесину сразу, не откладывая, — при изменении влажности воздуха она может снова деформироваться.

По столешнице, собранной из досок, раньше судили о мастерстве столяра. Умение соединять доски встык по длине может пригодиться и сегодня. Мы покажем и расскажем, как это делается.

Маркирование и склеивание

Как правильно соединять доски по длине вставной планкой

Планка укрепляет соединение по всей длине, выполняя при этом две функции: она увеличивает вдвое площадь стыковочных участков, покрываемых клеем, так как проникает внутрь обеих досок, что придает соединению дополнительную прочность, а благодаря противоположному направлению волокон в планке по отношению к волокнам в основных деталях соединение более устойчиво к нагрузкам.

Использование фанеры

Для планки, которая должна быть очень тонкой, самый подходящий материал — фанера. Если, к примеру, вы возьмете планку из цельного дерева, то расположение волокон в планке и досках окажется параллельным. При этом будет достигнута высокая прочность соединения, но сама планка не выдержит нагрузки и сломается, если доски начнут прогибаться. Можно использовать планку с поперечным направлением волокон. Она хорошо выдерживает нагрузку при прогибании досок и придает большую прочность соединению, но такие планки ограничены по длине и крайне ненадежны при продольных нагрузках. Многослойная фанера компенсирует недостатки планок из цельного дерева, обеспечивая соединению прочность.

Альтернатива рейке — вставные шипы, которые располагают с посадкой на клей на расстоянии 10-20 см друг от друга. Сначала в одной доске высверливают отверстие для шипов, затем специальными маркерами помечают расположение шипов на другой доске.

Левая планка длиннее, средняя — толще, чем нужно, правая выполнена правильно. Она должна быть короче общей высоты пазов, чтобы осталось место для клея.

Глухое соединение с использованием планки из многослойной фанеры. Планка полностью скрыта, а доски в торцах сохраняют целостность.

Вследствие ограниченности размеров дерева создание из него строительных конструкций больших пролетов или высоты невозможно без соединения отдельных элементов. Соединения деревянных элементов для увеличения поперечного сечения конструкции называют сплачиванием , а для увеличения их продольной длины — сращиванием, под углом и прикрепление к опорам – анкеровкой.

Увеличение заготовок по длине называется сращиванием. Увеличение заготовок по сечению называется сплачиванием. Соединения деревянных конструкций классифицируют по различным признакам. Например, по виду работы элемента и работы самой связи (соединения на растянутых связях, соединения на податливых связях).

По характеру работы все основные соединения делятся на:

без специальных связей (лобовые упоры, врубки);
со связями, работающими на сжатие (шпонки колодки);
со связями, работающими на изгиб (болты, стержни, гвозди, винты, пластинки);
со связями, работающими на растяжение (болты, винты, хомуты);
со связями, работающими на сдвиг-скалывание (клеевые швы).

По характеру работы соединений деревянных конструкций делятся на податливые и жесткие. Податливые изготавливаются без применения клеев. Деформации в них образуются в результате неплотностей.

Принято различать три группы соединений деревянных конструкций:

Контактные соединения (без использования рабочих механических связей: врубки и другие соединения «впритык»)
Соединения с использованием механических связей (нагельные: болтовые, гвоздевые; шпоночные, соединения на шайбах, нагельных пластинках и т.п.)
Клеевые соединения и соединения комбинированного типа

Требования к соединениям

1. Надежность. В частности, рекомендуется сводить к минимуму неблагоприятные (ненадежные) виды работы древесины в соединениях (работа древесины на скалывание, смятие поперек волокон, растяжение поперек волокон). С понятием надежности тесно связан так называемый принцип дробности: «чем мельче связи и чем их больше, тем выше надежность соединения». Другими словами, десять болтов маленького диаметра предпочтительнее одного болта при одинаковых затратах металла, так как в первом случае древесина работает в основном на смятие («надежный» вид работы древесины), а во втором случае — на сдвиг («ненадежный» вид работы древесины)

2. Прочность. В частности, стремление к равнопрочности с основной частью конструкции, к отсутствию ослаблений (отверстия) в сечении.

3. Снижение трудоемкости при изготовлении и монтаже конструкций (технологичность)

4. Деформативность. Например, в контактных соединениях величина предельной деформации смятия ограничена

Работа древесины в соединениях. Виды работы древесины на смятие поперек и под углом к волокнам, а также на скалывание относятся к неблагоприятным. Именно эти виды работы древесины сопровождают работу соединений и именно они чаще всего являются прямой или косвенной причиной отказа конструкции.

Смятие. Работа древесины на смятие поперек и под углом к волокнам характеризуется повышенной деформативностью и низкой прочностью. Диаграмма «сила — деформация» при смятии древесины поперек волкон отражает эффект сплющивания трубчатообразных клеток древесины. Различают три вида смятия:

n смятие по всей поверхности (R см = 1,8 МПа, самый неблагоприятный вид смятия)
n смятие на части длины
n смятие на части поверхности (под шайбами) (R см = 4 МПа)

Увеличение прочности в последнем случае объясняется подкрепляющим влиянием окружающих площадку смятия волокон древесины.

Основные эмпирические зависимости при смятии.

Зависимость сопротивления от угла между направлением силы и направлением волокон древесины

R см,a = R см,0 / (1 + (R см,0 /R см,90 — 1) sin 3 a

Зависимость сопротивления от длины площадки смятия

R см,L = R см (1 + 8 / (L см + 1.2); [см]

Скалывание. Работа древесины на скалывание (сдвиг) характеризуется низкой прочностью и хрупким характером разрушения. В «чистом» виде скалывание практически не встречается. Обычно этот вид напряженного состояния комбинируется с другими (растяжение и сжатие поперек волокон).

Различают два вида скалывания: скалывание одностороннее и скалывание двустороннее. В первом случае прочность меньше, поскольку выше степень неравномерности распределения напряжений. В расчетах условно принимают равномерное распределение напряжений по длине площадки сдвига. Поэтому вводят понятие «среднее значение сопротивления сдвигу»

R ск,ср = R ск,ср / (1+ bL/e)

Формула отражает физическую сущность явления скалывания: коэффициент b учитывет вид скалывания, а отношение L/e учитывает влияние нормальных напряжений, сопутствующих скалыванию. R ск,ср — сопротивление скалыванию при равномерном распределении касательных напряжений.

Зависимость сопротивления скалыванию от угла между направлением силы и направлением волокон древесины имеет вид:

R ск,a = R ск,0 / (1 + (R ск,0 /R ск,90 — 1) sin 3 a

Назначение соединений	В конструкциях, изготовляемых в заводских условиях	В конструкциях, изготовляемых с применением облегченных средств механизации.
Назначение соединений	из высушенных пиломатериалов	из брусьев и досок	из местного круглого леса
*Сплачивание*	На водостойком клее	На дубовых или березовых пластинках Деревягина; на гвоздях и топких нагелях из круглой стали, из пластмасс	На колодках, болтах, скобах
*Наращивание*
В сжатом стыке	Лобовым упором
В растянутом стыке	Зубчатым стыком на водостойком клее	Деревянными накладками и прокладками на нагелях из круглой стали, на болтах, гвоздях	Деревянными накладками на нагелях из круглой стали, на болтах
В растянутом стыке	Накладками с клеестальными шайбами	Накладками с шайбами на глухих нагелях и шурупах	Стальными накладками с шайбами на глухих нагелях и глухарях
*Узловые примыкания*
Сжатых стержней	Лобовым и трехлобовым упором	Лобовой врубкой; лобовым и трехлобовым упором
Растянутых стержней	Стальными тяжами или хомутами через накладки и прокладки на клее или нагелях и болтах	Стальными тяжами или хомутами через накладки и прокладки па гвоздях или нагелях и болтах	Стальными тяжами или хомутами через накладки на нагелях и болтах; скобами крестового профиля
Стержней, воспринимающих знакопеременные силы	Центровым болтом через клеестальные шайбы	Нагелями, штырями крестового профиля, гвоздями	Нагелями, штырями крестового профиля
Стержней, воспринимающих знакопеременные силы	Центровым болтом через клеестальные шайбы	Центровым болтом, через когтевые шайбы, шайбы на глухих нагелях, шурупах, штырях крестового профиля или на гвоздях	Центровым болтом через шайбы на глухих нагелях, глухарях или на штырях крестового профиля

Основные виды соединений (при сплачивании)

1. Соединения на врубках , работающих без специальных рабочих связей. Соединения безраспорные; требуются лишь вспомогательные поперечные связи (устаревший вид сплачивания)


Схема соединения на врубках
Основной областью применения врубок являются узловые соединения в брусчатых и бревенчатых фермах, в том числе в опорных узлах примыкания сжатого верхнего пояса к растянутому нижнему поясу. Соединяемые врубкой элементы деревянных конструкций (д. к.) должны быть скреплены вспомогательными связями - болтами, хомутами, скобами и т. п., которые следует рассчитывать в основном на монтажные нагрузки

2. Соединения на шпонках , работающих в основном на сжатие (с), аналогично сжатым раскосам фермы (с). Распор Q шп воспринимается рабочими поперечными связями (р) - болтами, хомутами и т. п., работающими на растяжение аналогично растянутым стойкам фермы (р)


Схема соединения на шпонках

3. Соединения на нагелях , работающих в основном на изгиб (и), аналогично стойкам (и) безраскосной фермы. Соединения безраспорные, требуются лишь вспомогательные поперечные связи

4. Соединения на клею , работающем в основном на сдвиг (τ), аналогично сварному шву в металлических балках. Поперечная связь обычно обеспечивается самим клеевым швом

Соединения по ширине

При стыковке нешироких досок получаются щиты необходимых размеров.
Для соединения существует несколько способов.

1) Соединение на гладкую фугу;
При таком методе соединения каждая рейка или доска называется делянкой, а шов, который образуется в результате соединения, фугой. О качестве прифуговке говорит отсутствие просветов между стыками кромок смежных делянок.

2) Соединение на рейку;
По кромкам делянок выбирают пазы и вставляют в их рейки, скрепляющие между собой делянки. Толщина рейки и ширина паза не должны превышать 1/3 толщины доски.

3) Соединение в четверть;
В скрепляемых делянках выбирают по всей длине четверти. В таком случае размеры четверти, как правило, не превышают половину толщины делянки.

3) Соединение в паз и гребень (прямоугольный и треугольный);
Такой вид соединения обеспечивает делянку пазом с одной стороны и гребнем с другой. Гребень может быть как прямоугольным, так и треугольным, но последний редко используется, поскольку его прочность немного хуже. Соединение в паз и гребень довольно популярно и часто используется изготовителями паркета. Минусом такого соединения считается меньшая экономичность, поскольку используется больше досок.

4) Соединение «ласточкин хвост»;
Такой вид крепления немного похож на предыдущий, вот только гребень имеет трапециевидную форму. Ну отсюда и название.

Соединение досок в щиты: а - на гладкую фугу, б - в четверть, в - на рейку, г - в паз и прямоугольный гребень, д - в паз и треугольный гребень, е - в «ласточкин хвост»

Также при сборке щитов используют шпонки, наконечники в паз и гребень с вклейкой рейки в торец. Среди вклеенных реек встречаются треугольные, прямоугольные и наклеенные, а при использовании шпонки в основном выбирают паз «ласточкин хвост». Все это нужно для надежного скрепления щита.

Щиты: а - со шпонками, 6 - с наконечником в паз и гребень, в - с вклейной рейкой в торец, г - с вклейной треугольной рейкой, д - с наклеенной треугольной рейкой.

Соединение по длине

Среди популярных видов соединения по длине можно выделить: впритык, на «ус», в паз и гребень, на зубчатое клеевое соединение, в четверть и на рейку. Наибольшей популярностью пользуется зубчатое соединение, потому что оно имеет лучшую прочность.

Соединение брусков по длине: а - впритык, б - в паз и гребень, в - на ус, г, д - на зубчатое клеевое соединение, е - в четверть, ж - на рейку

Также существует сращивание, когда более длинные отрезки стыкуются между собой. Это может происходить несколькими способами. Например, вполдерева , косым прирубом , косым и прямым накладным замком , косым и прямым натяжным замком и впритык . При выборе сращивания вполдерева необходимая длина соединения должны составлять 2 или 2,5 от толщины бруса. Для большей надежности используют нагеля, например, такое можно встретить при строительстве брусчатых домов.

При использовании косого прируба с подрезкой торца размеры составляют 2,5 - 3 от толщины бруса и так же крепится нагелями.

Соединение прямым или косым накладным замком используют в конструкциях, в которых присутствуют растягивающие усилия. Прямой накладной замок находится на опоре, а косой можно разместить у опор.

Если Вы решили использовать косой прируб с подрезкой торца, то соединение должно иметь 2,5 или 3 толщины бруса. В этом случае то же используются нагеля.

При стыковке прямым или косым натяжным замком можно не волноваться о прочности, но такое соединение имеет сложности в изготовлении, а также при усыхании древесины клинья ослабляются, поэтому такой метод соединения не подойдет для серьезной конструкций.

Сращивание впритык - это когда два конца бруса помещают на опору и надежно соединяются скобами.

Сращивание: а - вполдерева, б - косым прирубом, в - прямой накладной замок, г - косой накладной замок, д - прямой натяжной замок, е - косой натяжной замок, ж - впритык

Соединение брусьев или бревен можно встретить при возведении стен или в верхней или нижней обвязке в каркасных домах. К основным видам соединений можно отнести вполдерева , вполулапу , шиповое и угловой сковороднем .

Врубкой вполдерева считается вырубка или срезка половины толщины на концах брусьев, после чего они соединяются под углом в 90 градусов.

Соединение вполулапа образуется при зарезке на концах брусьев наклонных плоскостей, благодаря которым брусья плотно соединяются. Размер наклона определяется по формуле.

Врубка угловым сковороднем очень похожа на врубку вполдерева, но отличительной чертой является то, что при таком соединении один из брусьев теряет небольшую часть в ширине.

Наращивание

Наращиванием брусьев и бревен называется соединение элементов по высоте, что часто используется при строительстве столбов или матч.

Существует несколько видов наращивания:
1) впритык с потайным шипом;
2) впритык со сквозным гребнем;
3) вполдерева с креплением болтами;
4) вполдерева с креплением хомутами;
5) вполдерева с креплением полосовой сталью;
6) косым прирубом с креплением хомутами;
7) впритык с накладками;
8) крепление болтами;

Длина стыков обычно составляет 2-3 от толщины соединяемых брусьев или 2-3 диаметра бревен.

Соединение бревен при наращивании: а - впритык с потайным шипом, б - впритык со сквозным гребнем, в - вполдерева с креплениес болтами, г - вполдерева с креплением полосовой сталью, д - вполдерева с креплением хомутами, е - косым прирубом с креплением хомутами, ж - впритык с накладками и креплением болтами

Шиповое соединение

При шиповой вязке брусков на одном делают зарезку шипа, а на другом проушину или гнездо. Шиповую вязку брусков часто используют при создании столярных изделий, дверей, окон или фрамуг. Все соединения делаются на клею. Можно использовать не только один, но и два или более шипа. Чем больше шипов, тем больше площадь склеивания.Такой вид соединения можно разделить на угловые концевые, угловые серединные и угловые ящичные.

При угловом концевом соединении используется открытый сквозной шип (один, два или три), шип с потемком сквозной и несквозной, вставные шканты. Угловые серединные соединения можно встретить на дверях. Угловые серединные и концевые могут дополнительно использовать гвозди, шурупы, нагеля или болты.

Угловые шиповые соединения: а - открытый сквозной одинарный шип УК-1, б - открытый сквозной двойной шип УК-2, в - открытый сквозной тройной шип УК-3, г - шип несквозной с полупотемком УК-4, д - шип сквозной с полупотемком УК-5, е - шип несквозной с потемком УК-6, ж - шип сквозной с потемком УК-7, з - соединение несквозное и сквозное на шкантах УК-8, и - на ус со вставными круглыми шкантами УК-9, к - несквозной на ус со вставным плоским шипом УК-10, л - сквозной на ус со вставным плоским шипом УК-11

Угловые серединные соединения на шип: а - несквозной типа УС-1, б сквозной УС-2, в - сквозной двойной УС-3, г - несквозной в паз и гребень УС-4, д - несквозной в паз УС-5, е - несквозной на круглых шкантах УС-6

Кроме обработки цельных кусков древесины, часто приходится соединять деревянные детали в узлы и конструкции. Соединения элементов деревянных конструкций называют посадками. Соединения в конструкциях деревянных деталей определяются пятью видами посадок: напряженная, плотная, скользящая, свободная и очень свободная посадка.

Узлы - это части конструкций в местах соединения деталей. Соединения деревянных конструкций подразделяются на виды: торцевые, боковые, угловые Т-образные, крестовидные, угловые L-образные и ящичные угловые соединения.

Столярные соединения имеют более 200 вариантов. Здесь рассмотрены только соединения, которыми пользуются на практике столяры и плотники.

Торцевое соединение (наращивание) - соединение деталей по длине, когда один элемент является продолжением другого. Такие соединения бывают гладкие, зубчатые с шипами. Дополнительно их закрепляют клеем, шурупами, накладками. Горизонтальные торцевые соединения выдерживают нагрузки на сжатие, растяжение и на изгиб (рис. 1 - 5). Пиломатериалы наращивают в длину, образуя на концах вертикальные и горизонтальные зубчатые соединения (клиновой замок) (рис. 6). Таким соединениям не нужно быть под давлением в течение всего процесса склеивания, так как здесь действуют значительные силы трения. Зубчатые соединения пиломатериалов, выполненные фрезерованием, отвечают первому классу точности.

Соединения деревянных конструкций должны быть изготовлены тщательно, в соответствии с тремя классами точности. Первый класс предназначен для измерительного инструмента высокого качества, второй класс - для изделий мебельного производства, а третий - для стройдеталей, сельскохозяйственного инвентаря и тары. Боковое соединение кромкой нескольких досок или реек называют сплачиванием (рис. 7). Такие соединения применяют в конструкциях полов, ворот, плотничных дверей и т. д. Дощатые, реечные щиты дополнительно укрепляют поперечинами и наконечниками. При обшивке потолков, стен верхние доски перекрывают нижние на 1/5 - 1/4 ширины. Наружные стены обшивают горизонтально уложенными досками внахлёст (рис. 7, ж). Верхняя доска перекрывает нижнюю на 1/5 - 1/4 ширины, что обеспечивает отвод атмосферных осадков. Соединение конца детали со средней частью другой образует Т-образное соединение деталей. Такие соединения имеют большое число вариантов, два из которых показаны на рис. 8. Эти соединения (вязки) применяют при сопряжении лаг перекрытий и перегородок с обвязкой дома. Соединение деталей под прямым или косым углом называют крестовидным соединением. Такое соединение имеет один или два паза (рис. 3.9). Крестообразные соединения применяют в конструкциях крыш и ферм.

Рис. 1. Торцевые соединения брусьев, сопротивляющиеся сжатию: а - с прямой накладкой вполдерева; б -с косой накладкой (на «ус»); в - с прямой накладкой вполдерева со стыком в тупой угол; г - с косой накладкой со стыком в шип.

Рис. 2. Торцевые соединения брусьев (наращивание), сопротивляющиеся растяжению: а - в прямой накладной замок; б - в косой накладной замок; в - с прямой накладкой вполдерева со стыком в косой шип (в ласточкин хвост).

Рис. 3. Торцевые соединения брусьев, сопротивляющиеся изгибу: а - с прямой накладкой вполдерева с косым стыком; б - с прямой накладкой вполдерева со ступенчатым стыком; в - в косой накладной замок с клиньями и со стыком в шип.

Рис. 4. Сращивание врубкой с усилением клиньями и болтами.

Рис. 5. Торцевые соединения брусьев, работающие на сжатие: а - впритык с потайным выдолбленным шипом; б - впритык с потайным вставным шипом; в - с прямой накладкой вполдерева (соединение может быть укреплено болтами); г-с прямой накладкой вполдерева с закреплением проволокой; д - с прямой накладкой вполдерева с закреплением металлическими обоймами (хомутами); е - с косой накладкой (на «ус») с закреплением металлическими обоймами; ж - с косой накладкой и закреплением болтами; з - разметка косой накладки; и - впритык с потайным четырехгранным шипом.

Рис. 6. Торцевые наращивания схемы фрезерования при торцевом склеивании заготовок: а - вертикальное (по ширине детали), зубчатое (клиновидное) соединение; б - горизонтальное (по толщине детали), зубчатое (клиновидное) соединение; в - фрезерование зубчатого соединения; г - выпиливание зубчатого соединения; д - выфрезерование зубчатого соединения; е - соединение в торец и склеивание.

Рис. 7. Сплачивание досок: а - на гладкую фугу; б - на вставную рейку; в - в четверть; г, д, е - в паз и гребень (с различными формами паза и гребня); ж - внахлест; з - с наконечником в паз; и - с наконечником в четверть; к - с перекрытием.

Рис. 8. Т-образные соединения брусков: а - с потайным косым шипом (в лапу или в ласточкин хвост); б - с прямой ступенчатой накладкой.

Рис. 9. Крестовые соединения брусков: а - с прямой накладкой вполдерева; б - с прямой накладкой неполного перекрытия; в - с посадкой в одно гнездо

Соединения двух деталей концами под прямым углом называют угловыми. Они имеют сквозные и несквозные шипы, открытые и впотёмок, вполупотёмок внакладку, вполдерева и т. п. (рис. 10). Угловые соединения (вязки) применяют в оконных неверных блоках, в соединениях парниковых рам и др.Шиповое соединение впотемок имеет длину шипа не менее половины ширины соединяемой детали, а глубина паза на 2 - 3 мм больше длины шипа. Это необходимо чтобы соединяемые детали легко сопрягались друг с другом, и в гнезде шипа после склеивания оставалось место для излишков клея. Для дверных рам применяют угловое шиповое соединение впотемок, а для увеличения размеров соединяемой поверхности- вполупотемок. Двойной или тройной шип повышает прочность углового соединения. Однако прочность соединения определяется качеством его выполнения. В мебельном производстве широко применяют разнообразные угловые ящичные соединения (рис. 11). Из них наиболее простое - открытое сквозное шиповое соединение. До изготовления такого соединения на одном конце доски шилом размечают по чертежу шипы. По разметке боковых частей шипа пилкой с мелкими зубьями делают пропил. Каждый второй пропил шипа выдалбливают стамеской. Для точности соединения сначала пропиливают и выдалбливают гнезда для шипов в одной детали. Ее накладывают на конец другой детали и размельчают. Затем пропиливают, выдалбливают и соединяют детали, зачищая соединение рубанком, как показано на рис. 11.

При соединении деталей на «ус» (под углом 45°) угловую вязку закрепляют стальными вставками, как показано на рис. 12. При этом следят, чтобы одна половина вставки или скрепа входила в одну деталь, а другая половина - в другую. Клиновидную стальную пластинку или кольцо помещают в выфрезерованные пазы соединяемых деталей.

Углы рам и ящиков соединяют прямым открытым сквозным шиповым соединением (рис. 3.13, а, б, в). При повышенных требованиях к качеству (с наружной стороны шипы не видны) угловую вязку выполняют косым соединением впотёмок, паз и гребень или косым соединением на рейку, как показано на рис. 13, г, д, е, ж и на рис. 14.

Коробчатую конструкцию с горизонтальными или вертикальными поперечными элементами (полки, перегородки) соединяют с помощью угловых Т-образных соединений, показанных на рис. 15.

В соединении элементов верхнего пояса деревянных ферм с нижним используют угловые врубки. При сопряжении элементов фермы под углом 45° или менее в нижнем элементе (затяжке) делают одну врубку (рис. 16,а), при угле более 45° - две врубки (рис. 16,6). В обоих случаях торцевой пропил (врубка) перпендикулярен направлению действующих сил.

Дополнительно узлы закрепляют болтом с шайбой и гайкой, реже скобами. Бревенчатые стены дома (сруба) из горизонтально уложенных бревен в углах соединяют врубкой «в лапу». Она может быть простой или с дополнительным шипом (лапа с приямком). Разметку врубки выполняют так: конец бревна обтесывают в квадрат, на длину стороны квадрата (вдоль бревна), чтобы после обработки получился куб. Стороны куба делят на 8 равных частей. Затем с одной стороны снизу и сверху удаляют 4/8 часть, а остальные стороны выполняют, как показано на рис. 17. Для ускорения разметки и точности изготовления врубок используют шаблоны.

Рис. 10. Угловые концевые соединения заготовок под прямым углом: а - с одинарным открытия сквозным шипом; б - с одинарным сквозным потайным шипом (впотемок); в-с одинарным глухим (несквозным) шипом впотемок; г - с одинарным сквозным полупотайным шипом (вполупотемок); д - с одинарным глухим шипом вполупотемок; е - с тройным открытым сквозным шипом; ж - в прямую накладку вполдерева; з - в сквозной ласточкин хвост; и - в проушины с подрезкой.

Рис. 11. Ящичные угловые соединения с прямыми сквозными шипами: а - выпиливание шиповых пазов; б - разметка шипов шилом; в - соединение шипа с пазом; г - обработка рубанком углового соединения.

Рис. 12. Угловые концевые соединения под прямым углом, укрепленные металлическими вставками - кнопками: а - 8-образной вставкой; б- клиновидной пластинкой; в- кольцами.

Рис. 13. Ящичные угловые соединения под прямым углом: а - прямыми открытыми сквозными шипами; б - косыми открытыми сквозными шипами; в - открытыми сквозными шипами в ласточкин хвост; г - паз на вставную рейку впритык; д - в паз и гребень; е - на вставных шипах; ж - на шипах в ласточкин хвост вполупотёмок.

Рис. 14. Косые (на «ус») ящичные соединения под прямым углом: а - косыми шипами впотемок; б - косым соединением на вставную рейку; в - косым соединением на шипы впотемок; г - косым соединением, укрепленным трехгранной рейкой на клею.

Рис. 15. Прямые и косые соединения заготовок: а - на двойное соединение в косые паз и гребень; б - на прямой паз и гребень; в - на трехгранный паз и гребень; г - на прямой паз и гребень впотемок; д - на прямые сквозные шипы; е - на круглые вставные шипы впотемок; ж - на шип в ласточкин хвост; з - на паз и гребень, укрепленные гвоздями.

Рис. 16. Узлы в элементах фермы.

Рис. 17. Сопряжение бревен стен сруба: а - простая лапа; б - лапа с ветровым шипом; в - разметка лапы; 1 - ветровой шип (приямок)

Рис. 4. Сращивание врубкой с усилением клиньями и болтами.

Рис. 16. Узлы в элементах фермы.

Долбление и резание древесины

В самом простом соединении деревянных деталей участвуют шип и гнездо. Гнезда для шипов, а также проушины выполняют долблением по разметке. Для долбления используют долото и стамески. Долотами выдалбливают прямоугольные гнезда,- а стамесками выбирают гнезда в узких и тонких деталях, зачищают шипы и гнезда, подгоняют соединения, срезают фаски. Кроме того, стамески используют для обработки криволинейных поверхностей в тех случаях, когда это невозможно сделать другим инструментом, например рубанком.

Долото (рис. 1) бывают плотничные и столярные. Ручки долот делают из сухой древесины лиственных пород: бука, граба, клена, ясеня и др. Инструмент должен быть остро заточен; выкрашивания на лезвии не допускаются. В случае сквозного гнезда заготовку размечают с обеих сторон (рис. 2, а), в случае несквозного - с одной (рис. 2, б). Сквозное гнездо сначала выбирают с одной стороны заготовки, затем - с другой.

Долото подбирают по ширине гнезда. Для удобства одинаковые гнезда иногда выбирают одновременно в нескольких деталях, сложенных в стопу. Долото для работы ставят фаской внутрь гнезда, отступив от линии разметки на 1…2 мм (рис. 2, в). Это необходимо для зачистки гнезда стамеской. Во время работы долото держат перпендикулярно. За первым ударом по долоту, поставленному поперёк волокон, перерезаются волокна, за вторым ударом по долоту, отставленному внутрь гнезда, отделяется стружка (рис. 2, г).

Рис. 1. Долото: а - плотничное (ширина лезвия - 16, 20, 25 мм); б - столярное (ширина лезвия - 6, 8, 10, 12, 16, 20 мм).

Рис. 2. Долбление гнезд долотом: а - сквозное гнездо; б - несквозное гнездо; в - положение долота; г - прием долбления.

Рис. 3. Киянки: а - круглая; б - призматическая.

Рис. 4. Использование упора при долблении: 1 - струбцина; 2 - деталь; 3 - металлический упор; 4 - долото.

Рис. 5. Стамески: а - плоская (ширина лезвия - 4, 6, 8, 10, 12, 16, 20, 25, 32, 40, 50 мм); б - полукруглая (ширина лезвия - 4, 6, 8, 10, 12, 16, 20, 25, 32, 40 мм).

Стружку подрезают обязательно на всю глубину гнезда - до прорубленных волокон, иначе не получится гнездо с ровными краями. При долблении проушин, когда боковые стороны гнезда подпилены, выполняют поднутривание, т. е. подрезают углы проушины под последующее чистовое долбление.

Киянки, которыми при долблении наносят удары по инструменту, бывают круглыми или призматическими (рис. 3). Материалом для киянок служит древесина вяза, граба, калины.

При, долблении отверстия в толстой заготовке рекомендуется пользоваться упором (рис. 4), представляющим собой металлическую полоску толщиной 1 - 1.5 мм, выгнутую под углом 90°. Такой упор крепят на брусе струбциной. Чтобы при зажиме не испортить поверхность детали, под полоску необходимо подложить прокладку.

Стамесками (рис. 5) обрабатывают гнезда, кромки, пазы и фаски. Криволинейные поверхности обрабатывают полукруглыми стамесками, все остальные - плоскими. Угол затачивания стамесок - 25°.

Приёмы работы стамеской показаны на рис. 6. Производя резание стамеской, левой рукой регулируют толщину снимаемой стружки и направление резания, а правой продвигают стамеску. В тонких деталях гнезда и проушины выдалбливают стамесками с применением киянки, во всех других случаях используют нажим руки.

Так как инструмент имеет острую режущую часть, то всякая потеря внимания во время работы неизбежно ведет к травме, поэтому при работе стамеской нужна предельная внимательность и знание основных правил пользования ею. Запрещается резать стамеской на себя, с упором детали на грудь, с расположением детали на коленях, на весу и в направлении поддерживающей руки.

В продаже бывают стамески кованые, обладающие лучшими режущими качествами, и штампованные. Полукруглые стамески с небольшой шириной режущей части, а также стамески-клюкарзы изготавливают, как правило, сами мастера. Они служат для выбирания древесины в круглых гнездах при выполнении несложных резных работ. Такие стамески бывают и в наборах инструментов для резьбы по дереву.

Для работы столяру достаточно иметь два долота с лезвием шириной 6 и 12 мм, а также набор стамесок с лезвием шириной от 2 до 16 и 25, 40 мм.

Резец, режущий древесину, встречает ее сопротивление. Величину сопротивления, которую резец встречает на площади 1 м2 поперечного сечения стружки, называют удельным сопротивлением резанию. При резании древесины различают углы, образуемые передней и задней гранями резца с поверхностью обработки (рис. 8).

Угол между передней и задней гранями резца называют углом заточки. Для строгальных ножей и стамесок он составляет 20…30° и зависит от твердости обрабатываемого материала.

Угол между передней гранью резца и поверхностью обработки называют углом резания. У строгальных ножей ручного инструмента он составляет 45…50°, а станочного - 45…65°. Чистота обработки поверхности зависит от величины угла резания - чем он больше, тем ровнее поверхность. Увеличение угла резания увеличивает силу резания. Чистота обработки поверхности зависит от скорости вращения инструмента и подачи материала. Другими словами, чем больше скорость вращения инструмента и меньше скорость подачи, тем выше чистота обработки поверхности. Угол между задней гранью резца и поверхностью обработки называют задним углом. Величина этого угла зависит от угла заточки и угла резания.

Различают три основных варианта резания (рис. 9): поперек волокон, вдоль волокон и резание в торец. Резание в торец требует наибольших усилий. Резание наискось (под углом к направлению волокон) выполняют при косослойной или свилеватой древесине. Резание вдоль волокон в 2…2,5 раза меньше чем резание поперек волокон.

Сила резания зависит не только от угла заточки и угла резания, но и от твердости древесины, ширины лезвия резца, влажности древесины, направления резания, заточки резца и сил трения об опилки и стружку.

Твердая древесина (дуб, бук, ясень, груша и др.), а также древесина, имеющая сучки, свилеватость, косослой, при обработке требует больших усилий. Неоднородность структуры древесины предопределяет неодинаковую величину сопротивления, зависящую от направления резания.

Форма стружки зависит от направления резания. При резании в торец стружка получится в виде опилок. При резании вдоль волокон образуется лентообразная стружка. При резании древесины поперек волокон получается стружка в виде мелкой щепы, а обработанная поверхность становится шероховатой.

Затупление резца требует увеличения силы резания. Тупой резец не перерезает, а вжимает и рвет древесину. Из-за затупления резца после 4 ч работы сила резания возрастает в 1,5 раза. Тупой резец увеличивает трение между резцом и стружкой, требующей дополнительных усилий и перегрева резца.

Влажная древесина обрабатывается легче, чем сухая, из-за твердости последней. Однако чистота обработки влажной древесины ниже из-за ворсистости.

Чистота обработки древесины зависит от направления резания. Резание вдоль волокон дает гладкую поверхность. При резании поперек волокон чистота обработки возможна при остром резце и очень тонкой стружке. Резец, обрабатывающий древесину, углубляется в нее, стружка из-за эластичности отделяется до того, как прикоснется резец, и обрабатываемая поверхность имеет шероховатость. Это характерно при резании поперек волоки (рис. 10,а). Для получения чистоты обработки поверхности перед резцом ставят подпорную линейку. Чистую поверхность можно получить, если резец строгального инструмента (ручного, электрифицированного или станочного) дополнить стружколомателем (рис. 10,в, г). Он увеличивает угол резания, ломает стружку, превращая в спираль. Чем тоньше толщина стружки, тем лучше чистота обработки поверхности.

Рис. 9. Резание древесины: а - резец в открытом резании; б - резец в закрытом резании; в - направления резания; 1 - поперек волокон - в торец; 2 - вдоль волокон; 3 - в тангентальном направлении; 4 - в поперечно-торцевом направлении; 5 - в продольно-торцевом направлении; 6 - в продольно-поперечном направлени.

Рис. 10. Приемы резания: а - откалывание стружки до ее срезания; б - резание с подпорной линейкой; в - применение стружколомателя; г - с увеличением угла резания.

Увеличение резцов (зубьев дисковой пилы, ножей на валу строгального станка и т. д.) уменьшает толщину стружки и повышает чистоту обработки.На качество обработки древесины любой породы, включая наличие пороков (сучки, косослой, свилеватость и др.), влияет скорость движения резца. С увеличением скорости вращения режущего инструмента становится более мелкой волнистость стружкообразования, что повышает чистоту обрабатываемой поверхности. На чистоту обработки отдельных участков влияют пороки, свойства древесины, острота резцов, неточность в разметке, нарушение технологии.Деформации древесины, вызванные ее влажностью, превосходят допустимые в деревеобработке отклонения в размерах. До обработки пиломатериалов для плотничных и столярных деталей проверяют влажность древесины.

Дополнительные крепления столярных соединений

Деревянные конструкции в процессе эксплуатации деформируются, их соединения становятся непрочными. В таких случаях места соединения закрепляют деревянными нагелями, шипами (шканты), клиньями и шпонками (рис. 1) из очень твердой и сухой древесины (влажность 4 - 6 %).

Деревянные гвозди (нагели) изготовляют из дуба, клена, ясеня или березы. До забивки нагеля просверливают отверстие (сквозное или несквозное) требуемого диаметра и округляют кромки нагеля. Это предохраняет древесину от растрескивания в местах соединения (в углах оконных и парниковых рам и др.). Деревянные шипы (шканты), например, закрепляют соединения стропил на коньке крыши. Они бывают цилиндрические, прямоугольные и квадратные. Нижний конец шипа выполняют несколько заострённым. До забивки шипа высверливают отверстие несколько меньшего диаметра, чем диаметр шипа. Деревянные клинья изготовляют из древесины хвойных пород (сосна, ель), одно- или двусторонними. У односторонних клиньев косо обтесана одна широкая сторона, у двусторонних - обе стороны. Стороны имеют уклон 1: 6, 1: 7 и 1: 8°. Такими клиньями укрепляют и натягивают деревянные конструкции, выравнивают лаги пола, поднимают осевшие части стен, крыши. Для заклинивания рукояток ручного инструмента (топоров и молотков) используют клинья, хотя следует отдать предпочтение металлическим клиньям.

Шпонки. Составные балки из двух-трёх брусьев с деревянными шпонками. Скалывающие усилия между ними воспринимают шпонки. Элементы балки дополнительно стягивают между собой стальными болтами. Дубовые шпонки вставляют в гнезда между элементами составной балки. Гнезда для шпонок выбирают электродолбежником одновременно в двух брусьях, затем шпонки забивают в гнезда ударами деревянного молотка. Выступающие концы шпонок зачищают рубанком. Шпонки в середине пролета составных балок из-за слабой нагрузки не ставят.
Шпонки по отношению к соединяемым элементам различают: продольные, поперечные, косые продольные и шпонки с натяжкой (рис. 2). Поперечные шпонки (по сравнению с продольными) обеспечивают менее прочное соединение, так как древесина поперек волокон обладает меньшим сопротивлением, чем вдоль волокон.

Составные балки на шпонках изготовляют из хорошо высушенной древесины. Если шпонка установлена в гнезде с зазором, то она не будет воспринимать силы сдвига и передаваемая нагрузка будет передана на другие шпонки. Механизированное изготовление шпонок и гнезд гарантирует появление зазоров. Поперечное сечение составных балок не должно быть ослаблено гнездами более чем на 1/3 по высоте элемента. При симметричном расположении по противоположным сторонам гнезд их глубина не должна превышать более 1/6 части толщины элемента, но не менее 2 см. Для соединения брусьев применяют продольные шпонки и болты (рис. 2, д). Прочное и плотное соединение получают, применяя две клиновидные шпонки с натягом (рис. 2,г), действующие как клинья. Преимущества таких шпонок в том, что в процессе эксплуатации клиньями возможно восстанавливать натяг. Соединения на шпонках используют для усиления балок перекрытий и балок Деревягина (рис. 3).

Рис. 1. Установка вставных шипов: а - установка на клею цилиндрического деревянного щипа (шканта); б - напряженное угловое соединение на двух цилиндрических шипах; в - напряженное угловое соединение на трех прямоугольных деревянных шипах.

Рис. 2. Затяжка болтами двух соединенных шпонками брусьев: а - продольными шпонками; 5 - поперечными шпонками; з - поперечными шпонками, расположенными по диагонали; г - клиновидными шпонками; д - пропущенными через шпонки болтами.

Рис 3. Составная балка конструкции Деревягина: а - вид спереди и поперечный разрез; б - фрагмент расположения шпонок в составной балке.

Изготовление щитов из древесины

Чтобы свести к минимуму или не допустить коробления щитов, предназначенных для изготовления мебели и для других целей, принимают следующие меры: для изготовления щитов используют только сухую древесину (влажность - 8- 10 %); широкие доски распиливают на более узкие, а щиты изготовляют шириной не более 100 мм; смежные участки в щитах располагают так, чтобы годовые слои в торцах сплачиваемых заготовок при соединении находились под разными углами (лучше, если они направлены в противоположные стороны).

Для уменьшения коробления столярных щитов из массива применяют и меры конструктивного характера (рис. 1): сплачивание на шпонках с наконечниками и обвязку щитов рамкой с пазами. Наилучший эффект дает способ обвязки щитов рамкой.

Вязка щитов из массива осуществляется на гребень, шипы «ласточкин хвост» и вставные круглые шипы. Самый простой способ по разметке и по выполнению - вязка на гребень. Размеры шипов при этом равны размерам проушин гнезда. Вязка на шип «ласточкин хвост» применяется преимущественно при изготовлении шкатулок, ларцов и т. д. Она сложна как по разметке, так и по изготовлению.

Широко распространена тавровая вязка столярных щитов (рис. 2). Выполняют ее преимущественно в паз и гребень. При этом тщательно обрабатывают кромки, так как требуется их точная подгонка. Пазы устраивают способом сплачивания вручную; их глубина-от 1/3 до 1/2 толщины щита. Самым простым по выполнению является соединение в широкий паз. Применение заплечиков увеличивает устойчивость вязки. Наибольшая жесткость конструкции будет при соединении внаград с двумя заплечиками. Выполняют его в основном без применения клея. Следует отметить, что способ внаград применяют только для вязки щитов из массива.

Кроме основных способов вязки в узлы, детали соединяют также гвоздями, шурупами и болтами, при помощи металлических и деревянных угольников и дополнительного бруска (рис. 3).

Клино-шиповое соединение на клею считается очень прочным. Как выполнить такое соединение, показано на рис. 4. Когда шип со вставленным в него клином дойдет до упора в дно гнезда, то он расклинится и будет крепко удерживаться в гнезде. Клин можно сделать из прочной и сухой древесины (дуба, бука и т. д.).

Как правильно забить гвоздь: Сначала разметьте точки и наколите их шилом, следя за наклоном шила, так как гвоздь пойдет в направлении накола. По возможности гвоздь прибивайте не перпендикулярно к плоскости, а под небольшим наклоном. Соединение от этого будет надежнее. Если гвоздь прибить перпендикулярно к плоскости, то он будет служить осью вращения и соединение вскоре ослабнет. Прибивать необходимо тонкую деталь к толстой. Диаметр гвоздя должен быть не более 1 /4 толщины пробиваемой детали, а его длина - в 2…4 раза больше этой толщины. При пробивании соединяемых деталей загните кончик гвоздя. Для этого плотно прижмите к нему трехгранный напильник и ударами молотка по концу гвоздя загните крючок. Вынув напильник, загоните крючок в древесину.

Чтобы при забивании гвоздя доска не раскололась, притупите его кончик (или откусите кусачками). Такой гвоздь будет сминать волокна древесины, но не расколет её.

Рис. 1. : а - сплачивание на шпонке; б - обвязка рамкой с пазом; 1 - щит; 2 - гнездо; 3 - шпонка; 4 - рамка с пазом; 5 - гребень.

Рис. 2. : а - в широкий паз; б- в узкий паз с одним заплечиком; в - в узкий паз с двумя заплечиками; г - внаград с одним заплечиком; д - внаград с двумя заплечиками; е - внаград плоскими шипами; ж - внаград вставными круглыми шипами.

Рис. 3. : а - металлическим угольником; б - фанерным угольником; в - деревянным бруском; г - стяжным болтом.

Рис. 4. : 1 - гнездо; 2 - клин; 3 - шип.

При соединении гвоздями столярных деталей помните, что гвоздь, забитый вдоль волокон, держит слабее, чем гвоздь, забитый поперек них. Несколько забитых гвоздей, расположенных близко друг к другу вдоль одного слоя, могут расколоть доску. Это произойдет и в том случае, если толстый гвоздь забить вблизи кромки. Поэтому для крепости соединения забейте несколько не очень толстых гвоздей в два ряда, располагая их в шахматном порядке. Если же, исходя из конструкции детали, вам необходимо забить гвоздь на краю кромки, то предварительно рассверлите под него отверстие. Диаметр отверстия в этом случае должен быть на 1/5 - 1/7 меньше диаметра гвоздя.

Чтобы под нужным углом забить гвоздь, особенно маленький, налепите на место, где он должен забиваться, кусочек пластилина или воска и под этим углом воткните в него гвоздь. После одного-двух ударов молотком пластилин можно убрать.

Прибивая доску, гвозди забивайте не параллельно друг другу, а под некоторым углом, причём каждый из них в разные стороны. Крепление в этом случае будет надёжнее.
Забить гвоздь в труднодоступном месте можно с помощью металлической трубки и стержня, свободно заходящего в эту трубку. Для этого поставьте трубку на то место, где должен забиваться гвоздь, опустите в нее гвоздь, затем стержень и ударьте несколько раз молотком по стержню. Гвоздь зайдет в дерево, но неровно. Вынув стержень, трубкой выровняйте положение гвоздя и после этого забейте его по системе «гвоздь - стержень - молоток». Стержень должен быть длиннее трубки на 10- 15 мм.

Если шуруп, соединяющий детали, ослаб и при завинчивании проворачивается, его можно укрепить, предварительно вставив в гнездо спичку; сам же шуруп необходимо смазать вазелином. В ДСП трудно завинтить шуруп. Но вы сможете это сделать без особых усилий, если предварительно просверлите при помощи электродрели отверстие. Заполните это отверстие клеем, поместите, в него кусочек мягкой пластиковой трубки и ввинчивайте шуруп. Клей, проникший внутрь трубки, облегчит процесс ввинчивания; засохнув, он прочно будет удерживать трубку и шуруп в гнезде.

При отвинчивании «упрямого» шурупа постучите слегка молотком по ручке отвертки, вставленной в его шлиц. При этом отвертку необходимо поворачивать с определенным усилием.

Чтобы правильно завинтить шуруп в твердую древесину, наколите шилом место завинчивания и насыпьте туда немного мыльной крошки; шуруп будет завинчиваться легче. Кроме того, при завинчивании толстого шурупа просверлите отверстие диаметром на 1/5 меньше диаметра шурупа; глубина отверстия должна быть больше длины шурупа. При диаметре шурупа 2 мм и менее сверлить нет необходимости: достаточно сделать накол острым предметом (шилом, чертилкой и т. д.).

Как выбрать деревянную заготовку

Деревянных заготовок, именуемых в простонародье «бельё», бывает много разных форм и размеров. Изготовляются они в основном из доступных дешевых пород древесины - липа, береза, осина. Главное правило при выборе заготовки - качество материала и сборка (для клееных изделий). Древесина для заготовки (кроме цельных точеных заготовок) должна быть выдержана - высушена, чтобы после обработки и сушки дерево не «повело», оно не растрескалось и не рассохлось, также не должно быть видимых сильных повреждений, выраженных заусениц, задиров и сквозных отверстий от сучков. Поверхность должна быть гладкая, не рыхлая и не пористая.

Качество сборки клееных заготовок (шкатулки, иконные доски, сложные формы) влияет на то, как поведет себя изделия после обработки. Если неправильно подобрано расположение слоев и некачественно подогнаны детали, то потом могут появиться щели в местах стыков. Не ожидайте, что кривоватая шкатулка потом «досохнет» и выровняется, как обещают недобросовестные продавцы, скорее наоборот.

Для изготовления бижутерии необходимы деревянные пуговицы, бусины, браслеты. Для росписи, декупажа и декорирования - рамочки, тарелки, подносы, ложки, матрешки, куклы, подстаканники, разделочные доски, шкатулки, блюда, вазы, ларцы, кружки, свистульки, игрушки. Для иконописи обычные доски не пригодны, нужны особенные - иконные, со специальными вставками против коробления.

Для резьбы «Трёхгранка», «Кудринка», «Татьянка» подходят все заготовки из липы (береза и осина труднее поддаются обработке резцами) без сучков с толщиной стенок 7-10 мм для низкого рельефа и 10-15 мм для высокого. И лучше если заготовка будет сделана из древесины 2-3 летних деревьев, т.к. она по своей структуре более однородная и плотная. Существуют заготовки только для резьбы, это - пряничные доски, формы для пасхи.

Для светлого декупажа и светло тонированной резьбы заготовки должны быть без потемнений. Для росписи и декорирования заготовки с потемнениями грунтуются, поэтому темные сучки и «мраморная» окраска древесины не помешают, как и неглубокие вмятины, которые можно скрыть - их перед грунтованием заполняют смесью опилок с ПВА (в несколько слоев с промежуточной сушкой) или смесью для папье-маше (массу лучше делать из кусочков салфеток с клеем). Таким же образом можно исправить дефект в разборных точеных формах (матрешки, яблоки, яйца, груши) когда верхняя часть неплотно сидит и спадает при переворачивании - для этого надо обмазать смесью внутренний край верхней половинки и хорошо высушить(если делать на нижней - будет заметно и некрасиво). Если полая разборная «точёнка» усохла неравномерно и не закрывается, тогда шлифуют верхнюю часть изнутри и внешнюю каемку нижней.

Хранить заготовки до обработки нужно в плотно закрытом полиэтиленовом пакете, чтобы сохранить их стабилизированную влажность и не допустить рассыхания, коробления или отсыревания.

Пилы и пиление

Пилы и пиление. Пилы изготовляют из высококачественной стали с нарезанными зубьями. Для плотничных и столярных работ используют широкую ножовку, ножовку с обушком, узкую ножовку; пилу с ограничителем глубины пиления (наградку), лучковую пилу, а также фанерную пилку (нож) (рис. 1).

Широкую ножовку изготовляют из стальной ленты длиной 0,7 м, шириной у рукоятки 11 см и на узком конце 2…7 см. Рукоятка бывает деревянной, металлической или пластмассовой. Узкая ножовка служит для выпиливания криволинейных сквозных отверстий в деталях большой ширины. Лобзик (рис.2) имеет узкую и тонкую (толщиной 0,3 мм, шириной 1…2 мм) пилку с мелкими зубьями. Пилка закреплена в дугообразной рамке и легко вынимается. Лобзиком выпиливают тонкие детали (фанеру) криволинейной формы. До начала работы конец пилки вставляют в заранее сделанное отверстие, а другой конец закрепляют в рамке. Пиление ведут по разметке. По окончании работы освобождают конец пилки и убирают ее из отверстия детали.

Ножовки с обушком применяют для неглубокого пиления, например пропиливания пазов в широких заготовках, для подгонки деталей при их сборке. Верх полотна усилен стальным обушком, увеличивающим жесткость полотна. Мелкие зубья имеют форму равнобедренного треугольника. Ножовкой пилят в обоих направлениях (рис. 1, в).

По форме зубьев различают пилы для продольного, смешанного и поперечного пиления (рис. 3).

Для пиления вдоль волокон используют пилы с косоугольными зубьями. Они режут древесину в одном направлении - от себя. Впадину между зубьями называют пазухой. Шагом зуба называют расстояние между вершинами смежных зубьев. Высота зуба равна перпендикуляру, проведенному из вершины зуба к его основанию. В зубе пилы три кромки (рис. 3, а). В пилах для продольного пиления резание выполняет короткая режущая часть - передняя кромка, а боковая кромка только отделяет волокна древесины.


Рис. 1. : а- широкая ножовка: б - то же, узкая; в - обушковая ножовка; г - наградка; д - фанерная пилка.

Рис. 2. Лобзик.	Рис. 3. : а - элементы пил; б - углы зубьев пил; I - для продольного пиления; II - для смешанного пиления; III - для поперечного пиления: 1 - боковые режущие кромки; 2 - передняя грань; 3 - передняя режущая кромка; 4 - шаг; 5 - вершина; 6 - пазуха; 7 - высота; 8 - линия основания зубьев.

Для продольного и поперечного пиления служит лучковая пила. Она состоит из рамы-лучка с натянутым пильным полотном. Последнее выполняют из стальной ленты длиной около 1 м, шириной 45…60 и толщиной 0,4…0,7 мм. Шаг зубьев 4…5 мм, высота зубьев 5…6 мм. Концы пильного полотна закреплены внизу стоек рамы-лучка. Полотно натягивают тетивой из бечевки, закрепленной между верхними концами стоек и закрутки. Поворот пильного полотна ведут с помощью ручек. Такой пилой может работать один человек. Пропил получается гладким и ровным. Зубья пил для поперечного пиления режут волокна, боковые кромки зубьев, а передняя кромка их только отделяет. В пилах для продольного пиления режет древесину передняя кромка зуба. Это учитывают при определении углов заточки зубьев пил для поперечного и продольного пиления.


Рис. 4. Пиление вдоль волокон лучковой пилой, если материал находится в горизонтальном положении: направо - положение ступней ног рабочего во время пиления.

Рис. 5. Подставки: а - деревянная с передвижной опорой: б - металлическая с роликом; в - деревянная с роликом.	Рис. 6. Пиление лучковой пилой вдоль волокон при вертикальном закреплении материала: а - положение рук рабочего во время пиления; б - то же, ступней ног.	Рис. 7. Поперечное пиление: а - приемы пиления; б - поддерживание рукой отпиливаемой части в конце пиления.

У пил для продольного пиления мягкой древесины угол заточки 40…45°, у пил для твердой древесины - до 70°, в пилах поперечного пиления угол между режущими кромками зубьев 60…70°, а угол заточки - 45… 80°. У пил для смешанного пиления угол заточки 50… 60°. Углы зубьев пил следующие: для продольного пиления - 60…80°, для поперечного - 90 -120°, для смешанного - 90°.Для пропиливания неглубоких пазов и гнезд шиповых соединений используют так называемую наградку. Для регулирования глубины пропила она имеет передвижной упор. Толщина пильного полотна 0,4… 0,7 мм, длина -100…120 мм.

Виды и приемы пиления. По виду закрепления детали в верстаке различают: горизонтальное пиление вдоль волокон, вертикальное пиление вдоль волокон, горизонтальное пиление поперек волокон и пиление под углом. При горизонтальном пилении вдоль волокон заготовку закрепляют, прижимая ее к столу струбцинами (рис. 4), чтобы отпиливаемая часть выступала за пределы края верстака. Корпус рабочего при этом должен быть несколько наклонен вперед, пилу надо держать вертикально. Вначале делают запил, двигая пилу несколько раз вверх, после того, как запил станет глубоким, начинают пиление, двигая пилу вверх и вниз. Клин, вставленный в пропил, предупреждает зажатие полотна пилы.

При вертикальном пилении вдоль волокон заготовку закрепляют в верстаке передним или задним зажимом (рис. 6). На рисунке показано положение ног рабочего в процессе пиления. Распиливая тонкую доску, ее зажимают так, чтобы она не гнулась, поднимая вверх по мере пропиливания. Пиление начинают с запила, после чего работают на полный размах полотна пилы, не нажимая на нее. Короткие заготовки распиливают начиная с одного конца, а затем, перевернув заготовку, с другого. Распиловку длинных досок (вдоль волокон) выполняют, опирая их концы на подставки (см. рис. 5).

Рис. 8. : а - правильно; б - неправильно (угол пиления слишком большой); в - занозистый пропил, из-за неправильного пиления возможны отщепы и повреждение кромок; г - пиление вдоль волокон ножовкой; д - пиление лучковой пилой с использованием шаблона (стусла); е - пиление узкой ножовкой через высверленные отверстия; ж - шаблон для торцовки концов досок, уложенных в пакеты; 1 и 2 - боковые стойки - направляющие для пилы; 3 - доска, прикрепленная к стойкам; 4 - закрепляющий гвоздь вспомогательного устройства; деталь А - положение руки на раме лучковой пилы во время пиления.

Распиливая заготовку поперек волокон, отпиливаемый конец выдвигают за край верстака (рис. 7). До начала пиления выполняют запил, в процессе пиления следят за положением и наклоном пильного полотна и чтобы пропил был прямым, а отпиливаемая поверхность ровной.

Во избежание отщепа отпиливаемую часть заготовки (рис. 7, б) в конце пиления следует поддерживать рукой. Для шиповых соединений или других деталей, требующих сопряжений под углом 45 или 90°, используют шаблон (стусло) (рис. 8, д). При многократном пользовании пропилы на стенке стусла могут стать чрезмерно широкими и оно не будет давать точного размера угла. Для продления долговечности стусла его боковые стенки выполняют из досок твердолиственных пород. Для торцовки досок (одной ширины) используют специальный шаблон (рис. 8, яс). Боковые стойки шаблона служат направляющими для пилы, их выполняют из твердой древесины. Для досок определенной ширины необходим индивидуальный шаблон. Распиловка древесины вручную допустима при небольших объемах работ.

Подготовка пилы к работе

Подготовка пилы включает фугование, разведение и затачивание зубьев. На характер работы пилы влияют форма, размеры и наклон зубьев. Пилы с зубьями равнобедренной формы рекомендуется употреблять только для поперечного пиления, прямоугольной формы - для продольного и поперечного, с наклонными зубьями - только для продольного.

Фугование пилы (рис. 1) заключается в выравнивании вершин зубьев так, чтобы они находились на одной высоте. Для этого в тисках закрепляют напильник и по нему двигают вершинами зубьев. Качество фугования проверяют, приложив к вершинам линейку; при этом между вершинами зубьев и ребрами линейки не должно быть просветов.

Разводка зубьев пилы . Чтобы полотно пилы не зажималось в пропиле, зубья пилы разводят, т. е. отгибают: четные - в одну сторону, нечетные - в другую. При этом отгибают не весь зуб, а только его верхнюю часть (1/3 от вершины зуба). При разведении зубьев необходимо соблюдать симметричность отгибов на обе стороны. Для пиления твердых пород зубья разводят на 0,25…0,5 мм на сторону, мягких пород - на 0,5…0,7 мм.


Рис. 2. Универсальная разводка: 1 - пластинка; 2 - регулировочные винты; 3 - шкала, показывающая величину развода; 4 - винт с упором, регулирующий высоту отгибаемого зуба; 5 - пружина; 6 - рычаг для отгиба зуба от пилы.	Рис. 3. Шаблон для контроля правильности развода зубьев пилы: 1 - пила; 2 - шаблон.

При распиливании сырой древесины развод должен быть максимальным, а сухой - составлять 1,5 толщины полотна пилы. Ширина пропила не должна быть больше двойной толщины полотна.

Для разведения пилы начинающему столяру рекомендуется использовать специальную разводку (рис. 2). Правильность развода пилы проверяют шаблоном (рис. 3), передвигая его вдоль полотна. Пилу разводят равномерно, не применяя больших усилий, так как иначе можно сломать зуб.

Зубья затачивают напильниками, имеющими форму ромба или треугольника, с двойной либо одинарной насечкой. Перед затачиванием пилу надежно укрепляют в тисках на верстаке. Напильник прижимают к зубу при движении от себя; при возврате его слегка приподнимают, чтобы он не касался пилы. Сильно прижимать напильник к зубу не следует, так как при этом он будет нагреваться, что приведет к уменьшению прочности зубьев.

Зубья пил для продольного раскроя затачивают с одной стороны и напильник держат перпендикулярно к полотну. Для поперечного раскроя зубья затачивают через один и напильник держат под углом 60…70°. Лучковые пилы затачивают трехгранным напильником.

Пилы с крупным зубом разводят и затачивают, а с мелким - преимущественно затачивают, но не разводят. Объясняется это тем, что в столярных работах используют совершенно сухой материал, полотно лучковых пил тонкое (0,5… 0,8 мм), размеры пропила по длине не особенно велики, так что опасность зажима почти исключается, а мелкие зубья с шагом 2…3 мм очень трудно развести. Чистота работы заточенных, но не разведенных пил с натянутым полотном намного выше, чем одноручных ножовок с разводом, что особенно важно при запиливении шипов и проушин.

Работа лучковой пилой

Для работы лучковой пилой необходимо правильно установить полотно по отношению к станку. Угол наклона его должен составлять 30°; правильность поворота регулируют ручкой. Полотно пилы должно быть прямолинейным, без перекоса и хорошо натянутым. Пилят не спеша, но уверенными движениями; при спешке распил получается неровным.

У качественной лучковой пилы в рабочем состоянии поворот ручек должен быть затруднительным. После работы рекомендуется ослабить закрутку, чтобы не подвергать стойку воздействию нагрузок и не растягивать полотно.

При продольном пилении материал, подлежащий отпиливению, должен свешиваться наружу. При поперечном распиливании (рис. 1, а) заготовка лежит горизонтально, при продольном (рис. 1, б) - она может находиться в горизонтальном и вертикальном положениях. Обычно начинают пилить от ногтя большого пальца левой руки (рис. 2), поэтому такой прием называют «по ногтю». При пилении постоянно должна быть видна риска разметки. Для точного поперечного раскроя доски применяют стусло (штосслад), представляющее собой ящик, в боковых стенках которого имеются пропилы, сделанные под определенным углом (рис. 3).


Рис. 1. Раскрой досок лучковой пилой: а - поперечный; б - продольный.

Пиление вдоль волокон лучковой пилой, если материал находится в горизонтальном положении: направо - положение ступней ног рабочего во время пиления

Для пиления древесины с косослойностью, сучками и другими пороками применяют лучковую пилу с утолщенным и более широким (до 50 мм) полотном.Выкружной пилой, которая имеет узкое полотно (до 8 мм), прямоугольные зубья и большой развод (2 - 2,5 толщины полотна), а также высокие стойки станка, без особых усилий можно выполнять криволинейное пиление, так как большой развод полотна дает широкий рез, в котором полотно легко можно повернуть в необходимую сторону.

При затачивании лучковой пилы, закрепленной в тисках, напильник может соскользнуть и ранить руку. Да и держаться рукой за острый край напильника не совсем удобно. Чтобы застраховать себя от возможной травмы, наденьте на головку напильника наконечник из резиновой трубки (длина - 3…4 см), разрезанной по длине с одной стороны.

После покупки лучковой пилы столяры иногда укорачивают средник, меняют тетиву, изготовляют более широкие стойки лучка, так как укороченные станки удобны в работе, более широкие стойки уменьшают свой прогиб при натяжении тетивы, а при толщине тетивы 10 мм получается ровное и сильное натяжение и исключается её разрыв. Тетиву в местах примыкания к стойкам обычно обматывают леской на расстояние 25…30 мм от стоек. При этом в случае поломки закрутки тетива не спадает со станка.

Ручки в лучковой пиле для удобства дополнительно зачистите мелкозернистой наждачной бумагой и покройте весь станок масляным лаком.

Для натяжения лучковой пилы целесообразно применить рычажную тетиву вместо закручивающейся (рис. 4). Такую тетиву легко из отовить из двух обрезков троса диаметром 2…3 мм. В устройстве применяется металлический рычаг, конец которого загибают и вводят в отверстие средника. Степень натяжения зависит от положения отверстия, в которое заходит рычаг. Чтобы ослабить или усилить натяжение полотна пилы, нужны секунды. Кроме того, трос - это «вечная» тетива. Средник можно изготовить из дерева, для чего необходимо выбрать твердую породу (например, бук).

Чтобы снизить трение полотна лучковой пилы о стенки пропила, следует уменьшить его толщину. Для этого полотно горизонтально прикрепите струбциной к металлическому основанию. На расстоянии, в 4…1 раз превышающем ширину полотна, на основании закрепите металлическую пластину толщиной, в 5 раз превышающей толщину пилы (рис. 5). Затем напильником с крупной насечкой, опирая его конец на металлическую пластину, снимите с пилы слой металла. Эту же операцию проделайте и с другой стороны пилы. После снятия металла прошлифуйте полотно мелкозернистой наждачной бумагой.


Рис. 4. Натяжное устройство для лучковой пилы: 1 - стойка; 2 - трос; 3 - рычаг; 4 -средник.

Рис. 5. Уменьшение толщины лучковой пилы: 1 - полотно пилы; 2 - металлическое основание; 3 - пластина, подкладываемая для образования угла утончения; 4 - напильник; 5 - струбцина.

Современная лучковая пила представляет собой изогнутую дугой металлическую трубку (или стержень), между концами которой натянуто режущее полотно. Жесткая дуга позволяет сделать режущее полотно тонким, длинным, узким. В зависимости от размера дуги полотно с крупным зубом (высотой 4 - 5 мм) может быть длиной от 30 до 90 см. Крепится режущее полотно с помощью болтов, штифтов или эксцентриковой скобы, что позволяет легко регулировать степень его натяжения.

Крепление режущего полотна у некоторых лучковых пил осуществляется посредством поворотных муфт. Они дают возможность поворачивать плоскость полотна относительно плоскости самой пилы. В начале реза пилу следует держать так крепко, чтобы усилие кисти было значительно больше веса пилы. Рука при этом быстро устает, зато пропил получится ровным.

Еще одно простое правило: зубья лучковой пилы должны врезаться в древесину за счет веса самой пилы. Если же вы попытаетесь приложить силу, тонкое и узкое режущее полотно начнет «играть», что сильно затруднит сам процесс. Все лучковые пилы, дуга которых сделана из металлической трубки, имеют пластиковые, металлические или деревянные ручки разной конфигурации и предназначены только для работы непосредственно рукой.

Разметка пиломатериала

Древесину размечают для того, чтобы из пиломатериалов, расходуемых на заготовки для деталей, получилось как можно меньше отходов. Иначе говоря, разметка необходима для получения заготовки с минимальным припуском на обработку ручным или электрифицированным инструментом. Для разметки и проверки точности обработки заготовок и деталей используют много специальных и универсальных приспособлений. Для начинающего же столяра на первых порах овладевания столярным мастерством необходим следующий инструмент (рис. 1):

5-метровая рулетка - для линейных измерений и грубой разметки пиломатериалов;
угольник - для проверки угла в 90°;
складной метр - для любых измерений по ширине и толщине;
малка - для измерения и обмера углов; уровень - для проверки горизонтального и вертикального расположения поверхностей;
циркуль - для перенесения размеров на заготовки и для разметки окружностей;
рейсмус - для нанесения рисок, параллельных одной из сторон бруска или детали;
отвес - для проверки вертикальности деревянных конструкций.

Линии разметки наносят карандашом, а на чистую выстроганную поверхность - шилом. На доски и другие длинномерные материалы линии наносят шнуром-отбивкой, причем на светлых деталях следует отбивать углём, на тёмных - мелом.

Рис. 1. 1 - рулетка, 2 - угольник; 3 - складной метр; 4 - малка; 5 - уровень; 6 - циркуль; 7 - рейсмус; 8 - отвес; 9 - шило.

Рис. 2. а - для разметки шипов; б - для разметки в «ласточкин хвост»; 1 - чертилка; 2 - заготовка; 3 - шаблон.

Рис. 3. 1 - ручка; 2 - рулетка; 3 - окно для установки требуемого радиуса; 4 - корпус; 5 - чертилка (нож); 6 - прижимная планка; 7 - винт крепления; 8 - установочная игла.

Разметочные линии рекомендуется наносить простым карандашом твердостью Т или ТМ. У цветных карандашей мягкий грифель и они быстро ломаются; линии, нанесённые химическим карандашом, при смачивании поверхности неизбежно размываются, в результате чего загрязняется материал.

На металлической линейке часто стирается шкала делений. Чтобы избежать этого, обработанное ацетоном полотно линейки окрасьте белой или красной нитрокраской, после чего протрите линейку тканью. С полотна линейки краска снимется, а в углублениях цифр и рисок останется. Так вы получите четкую шкалу делений. Для более быстрой и точной разметки рекомендуется использовать шаблоны (рис. 2), представляющие собой различные по размерам и форме металлические или деревянные заготовки с нанесенными на них точными размерами. Такие шаблоны вы можете изготовить сами.

Встречаются случаи, когда необходимо разметить большую окружность. Обычно это связано с определенными неудобствами. Приспособление, показанное на рис. 3, просто по конструкции и удобно в обращении. Главное его достоинство - это возможность разметки окружности любого диаметра. Из рисунка видно, что чем длиннее металлическое полотно рулетки, тем больше радиус размечаемой конструкции. При замене чертилки (или карандаша) на резец вы получите циркуль-резец.

В столярном деле для разметки применяются деревянные и металлические угольники. Перед разметкой новый деревянный угольник проверяют на точность, приставляя его внешний угол к внешнему углу металлического угольника. Обнаруженные у деревянного угольника выступы притирают наждачной бумагой на тканевой основе. Для проверки внутреннего угла деревянный угольник прикладывают этим углом к внешнему углу металлического угольника, а между соприкасающимися поверхностями помещают копировальную бумагу, которая окрасит выступающие неровности внутреннего угла. Затем эти неровности притирают шлифовальной шкуркой средней зернистости.

Ручное строгание

Ручной строгальный инструмент. Основным инструментом для ручного строгания является рубанок. Все модификации рубанка (шерхебель, рубанок с одинарным и двойным ножом, фуганок) имеют принципиально одинаковое устройство (рис. 1); отличаются они в основном толщиной снимаемого слоя древесины и чистотой обработки поверхности заготовки. Так, если рубанок ведет черновое строгание (толщина снимаемого слоя - 2…3 мм), то фуганок завершает выравнивание поверхности (толщина стружки - до 1 мм).

Шерхебелем ведут черновую обработку древесины поперек, вдоль волокон и под углом к ним (стружка узкая и толстая - до 3 мм). Рубанком с одинарным ножом выравнивают поверхность после распиливания и применения шерхебеля. Более удобен в отношении частоты поверхности рубанок с двойным ножом, имеющий стружколом, который исключает дефекты поверхности - задиры и сколы. Помимо деревянных инструментов, применяют металлические шерхебели и рубанки с одинарным и двойным ножом в основном для ремонтных работ в условиях квартиры. Фуганок осуществляет чистовую обработку поверхности. Он имеет длинную колодку, что при строгании длинных деталей положительно сказывается на качестве обрабатываемой поверхности. Фуганком строгают до тех пор пока не пойдет чистая и ровная стружка.

Инструмент с деревянной колодкой используется для основных работ, а с металлической подошвой и корпусом - в случаях, когда деревянная поверхность инструмента может повредиться (строгание твердых торцов, ДСП и недеревянных материалов - пластика, плексигласа, эбонита, оргалита и др.). В процессе работы деревянный инструмент дает меньшую нагрузку на руки, а значит меньшую усталость. Кроме того, трение у такого инструмента невысокое, скольжение его по поверхности лучше, чем металлического.

В столярном деле иногда возникает необходимость строгания небольших и узких деталей. Обычный столярный инструмент для этого слишком велик, а для такой работы подойдут маленькие рубанки.

Кроме инструментов, дающих возможность обрабатывать изделия плоскостным строганием, применяют и специальные инструменты для фигурной обработки выемок и кромок (рис. 2).

Отборник служит для выбирания четвертей в прямоугольных деталях и обработки кромок. Фальцгебель похож на отборник, но его подошва имеет ступенчатое строение. Служит он для выбирания четвертей, которые затем зачищают зензубелем.

Зензубель применяется для выбирания на кромках деталей продольных выемок в виде прямых углов (фальцев). Лезвие у такого зензубеля прямое и с боковой кромкой железки образует прямой угол. Зензубель с косой железкой используют для зачистки фальцев, выстроганных другим инструментом. Такой зензубель не следует путать с косозубым зензубелем, которым обрабатывают профили типа «ласточкин хвост».

Шпунтубель применяется для выбирания узких пазов (шпунтов) и четвертей в прямоугольной детали, а грунтубель - гребней и пазов на кромках деталей.

Штапом устраивают закругления на кромках деталей; его колодка и нож имеют вогнутую закругленную поверхность. Калевкой выполняют фигурную обработку лицевых кромок деталей. Галтель служит для выбирания в деталях желобков. Горбачом обрабатывают вогнутые и выпуклые поверхности.

При покупке деревянных колодок обращают внимание на достаточный припуск на заплечиках, к которым снизу прижимается клин, и на расстояние от края щели до конца ножа (в собранном виде оно не должно превышать 2 мм). Обычно после покупки, деревянные колодки выдерживают в комнатной температуре около трех месяцев. Кроме того, деревянные колодки подгоняют «под руку», снимая задиры, притупляя ребра, шлифуя стенки и покрывая бока и верх масляным лаком. Леток любого инструмента не должен иметь сколов и задиров.

Наладка инструмента. В состав работ по наладке входят разборка и сборка инструмента, а также замена и крепление ножа. Чтобы разобрать рубанок, достаточно ударить слегка молотком по хвостовому торцу, а чтобы собрать, необходимо заложить нож и ударить по переднему торцу. Следовательно, вылет ножа будет увеличиваться при ударе по переднему торцу и уменьшаться при ударе по хвостовому торцу. К горизонтальной плоскости нож устанавливают под определенным углом. Для основных операций строгания у шерхебеля, рубанков с одинарным и двойным ножом, зензубеля этот угол составляет 45°, цинубеля - 80°. Нож фуганка вынимают, ударяя по его пробке.

Лезвие железки рубанка должно выступать из плоскости подошвы на толщину снимаемой стружки. Сначала устанавливают лезвие железки, затем регулируют его углы. При правильной установке стружка должна быть одинаковой ширины на всех участках. Крепят железку так: колодку ставят подошвой на ровную поверхность доски и, прижимая левой рукой к доске, правой вставляют железку на место. Железку выставляют так, чтобы она выступала из плоскости подошвы на необходимую длину: у рубанка с одинарным ножом - до 1 мм, у шерхебеля - до 3 мм и т. д. У металлических рубанков наладка ножа осуществляется при помощи винта. После каждой наладки необходимо произвести пробное строгание.

У двойных ножей второй нож, который называют еще стружколомом, устанавливают с минимальным по отношению к первому ножу зазором. При наладке рубанков часто приходится подтачивать лезвие. Его режущую грань затачивают под прямым углом к боковому ребру.

Ручное строгание. Прежде чем приступить к выполнению строгальных работ, необходимо подобрать древесину, т. е. установить её пригодность для изготовления какой-либо детали. При этом выявляют выпуклости и вогнутости, подлежащие снятию строганием, а также пороки древесины и определяют, допустимы ли они для этой детали. Для строгания необходимо заготовку закрепить так, чтобы направление волокон древесины совпадало с направлением строгания. Прогиб заготовки свидетельствует о том, что крепление следует немного ослабить. В начале строгания на инструмент нажимают левой рукой, к середине усилия обеих рук выравнивают, а в конце надавливают правой рукой, чтобы не заовалить конец детали. Строгают спокойно, не спеша, но уверенно, в полный размах, с равномерной подачей инструмента на всех участках. Корпус работающего должен быть слегка наклонен вперед, левая нога выдвинута вперед, а правая - находиться под углом 70° по отношению к левой. Качество строгания контролируют линейкой, хорошо выверенными брусками и угольником. Если между линейкой и остроганной заготовкой нет просветов, работу инструментом заканчивают.

При строгании чистота поверхности зависит от расстояния от места скола стружки до лезвия ножа (чем ближе скол от щели летка, тем строгание чище), а также от крутизны залома стружки при заходе в щель летка (крутой залом быстрее перерезается ножом, вследствие чего получается меньшая длина скола). У рубанка с двойным ножом функцию заломления стружки выполняет второй нож и чем ближе он к лезвию первого ножа, тем чище получается поверхность. Обычно ширина стружколома (второго ножа) не превышает ширины первого ножа. О состоянии зазора и режущей части ножей можно узнать по виду выходящей из летка стружки. Если стружколом притуплён, стружка выходит прямая и поверхность строгания чистая, если он очень острый - стружка выходит кольцами, поэтому заточенный край стружколома слегка притупляют.

В столярных работах сверление применяется для устройства отверстий под круглые шипы, шурупы и другие металлические элементы при соединении деталей, под пробки при удалении сучков, под пазы при обработке древесины стамеской и долотом. Принцип работы любого сверла состоит в том, что оно, углубляясь в древесину, своими режущими гранями выбирает материал, образуя отверстие.

Типы сверл и подготовка их к работе

Сверла бывают перовые, центровые, спиральные, винтовые (рис. 1). У сверла различают хвостовик, собственно стержень, режущую часть и элементы для отвода стружки.

Перовые сверла типа ложечной перки имеют вид удлиненного корытца с острыми краями (см. рис. 1, а). Служат они для сверления отверстий под нагели диаметром 3…16 мм (при длине сверла до 170 мм). В процессе сверления перку периодически вынимают из древесины для удаления стружки. Недостатком перового сверла является отсутствие направляющего центра. Для сверления отверстий большего диаметра применяют перовые сверла других конструкций (см. рис. 1, б).

Центровыми сверлами (см. рис. 1, в) сверлят сквозные, но неглубокие отверстия поперек волокон древесины, так как выход стружки в них затруднен. Работают такие сверла только в одну сторону и при нажиме сверху. Их диаметр - до 50, длина - до 150 мм.

Спиральные сверла (см. рис. 1, г) более совершенны по своей конструкции. В них предусмотрен вывод стружки, в результате чего отверстие не забивается при сверлении стружкой и имеет чистые ровные стенки. Как и центровьнз, эти сверла имеют центр и подрезатель или же коническую заточку режущей части. Диаметр сверл с конической заточкой - 2…6 мм (короткая серия) и 5…10 мм (длинная серия), а с центром и подрезателем - 4…32 мм. Сверла с конической заточкой применяются для сверления вдоль волокон, с центром и подрезателем - поперек. Спиральные сверла могут оснащаться пластинками из твердого сплава для обработки особо твердых пород древесины.

Винтовые сверла (см. рис. 1, д) используют в основном для сверления глубоких отверстий поперек волокон древесины. После прохождения этим сверлом стенки отверстия получаются чистые. Диаметр сверл т- до 50, длина - до 1100 мм.

Для сверления отверстий больших диаметров используют пробковые сверла , а для расширения отверстий под головки шурупов или гаек - зенковки (рис. 2). При сверлении древесины применяют также сверла для металла, уменьшая их угол заточки.

Сверло должно быть правильно заточено, иначе оно будет рвать, а не резать древесину, а отверстие забиваться стружкой. При затачивании необходимо сохранять прямолинейность режущих кромок. Так как режущая головка имеет ограниченный запас металла, сверло следует затачивать бережно и экономно. Затачивают его на абразивном камне (рис. 4, а) или вручную тонким квадратным напильником, а доводят специальным оселком. Обычно угол заточки сверла составляет 12°.

Центровые сверла начинают затачивать с внутренней стороны режущей кромки, остальные - с наружной. Правильность заточки проверяют шаблоном (рис. 4, б). Концы боковых резцов должны выступать не менее чем на 3 мм над режущими кромками горизонтальных резцов. Это дает возможность выступам начать процесс резания раньше, чем горизонтальные резцы начнут срезать стружку.

От того, как заточено сверло, зависят прежде всего чистота обработки отверстия и точность сверления. Поперечная режущая кромка должна проходить через ось сверла. При смещении её от оси сверло уйдет в сторону, в результате чего будут происходить неравномерный износ режущих кромок и биение сверла, а следовательно, увеличение диаметра отверстия.


Рис. 1. Сверла для работы с древесиной: а, б - перовые; в - центровое; г - спиральное; д - винтовое.	Рис. 2. Пробковое сверло (а) и зенковка (б).

Рис. 3. Приспособление для сверления отверстий большого диаметра: 1 - патрон дрели; 2 - металлические тяги; 3 - деревянный круг; 4 - полотно пилы; 5 - центрирующее сверло.	Рис. 4. Затачивание сверла на точиле (а) и проверка правильности заточки по шаблону (б).

Рис. 5. Ручная винтовая сверлилка (а) и коловорот (б): 1 - нажимная головка; 2 - ручка; 3 - стальной стержень с резьбой; 4 - зажимной патрон; 5 - кольцо, переключатель; 6 - храповой механизм.	Рис. 6. Дополнительный инструмент для сверления: а - бурав; б - буравчик; в - ложечный бурав.

Для высверливания в массиве большого количества одинаковых отверстий необходимо иметь в запасе несколько сверл одного и того же диаметра. Периодическая смена сверл увеличит их срок службы.

Ручное сверление древесины. Древесину сверлят при помощи сверлилки и коловорота. Для закрепления в них сверл используют зажимные патроны различных конструкций.

Ручная винтовая сверлилка (рис. 5, а) служит в основном для высверливания отверстий диаметром до 5 мм. На ее стержне имеется винтовая резьба для передвижения ручки. Усилие от руки, сжимающей ручку, передается стержню, и ок начинает вращаться. Вторая рука оказывает воздействие на нажимную головку. От совмещения этих двух усилий и происходит внедрение сверла в древесину, т. е. процесс резания.

У коловорота (рис. 5, б) процесс резания происходит от усилия, которое рука работающего создает при вращении коленчатого стержня коловорота с ручкой посередине. Снизу стержня находится патрон с трещоткой, дающей возможность устанавливать вращение вправо и влево. В коловороте можно крепить сверла диаметром до 10 мм.

Для сверления отверстий в обязательном порядке размечают их центры. При разметке учитывают твердость древесины, степень ее раскалываем ости, расположение трещин и сучков, направление и глубину сверления, наличие гвоздей, металлических скоб и т. д. Обычно центры отверстий накалывают чертилкой или трехгранным шилом на глубину диаметра сверла. При сверлении отверстий больших диаметров их центры предварительно засверливают тонкими сверлами, с тем чтобы сверло не ушло в сторону. Центры глубоких сквозных отверстий засверливают с обеих сторон; при этом так же (т. е. с двух сторон) выполняют и сам процесс сверления. Диаметр сверла для засверливания под шурупы должен быть на 0,5 мм меньше диаметра средней части шурупа. В хрупкой древесине и у торцов для головок шурупов рекомендуется делать обнижение (зенкование), чтобы при дальнейших операциях (грунтовании, шпатлевании и окрашивании) головки шурупов располагались заподлицо с поверхностью детали.

При выполнении сквозных отверстий необходимо на выходе сверла поставить препятствие (для этого можно использовать кусок дерева), иначе в заготовке неминуемо образуются сколы или трещины. При сверлении инструмент нельзя поворачивать на себя. Не рекомендуется работать незаточенными сверлами и сверлами со сколами режущей части и трещинами. Следует обращать внимание на центровку сверла в патроне, так как от этого зависит правильность сверления. От сильного биения сверло неизбежно уйдет в сторону. Правильная заточка сверла позволит избежать приложения излишних усилий и получения рваной поверхности. Увеличение прилагаемого усилия ведет к порче детали и поломке сверла, а также создает травмоопасную обстановку.

Для сверления глубоких отверстий в массиве древесины используют бурав (рис. 6, а), а неглубоких отверстий в древесине твердых пород под шурупы - буравчик (рис. 6, б). Бурав представляет собой металлический стержень с ушком для ручки вверху и винтовой поверхностью с направляющим центром - внизу. У буравчика затруднен вывод стружки из отверстия, поэтому его периодически вынимают из отверстия и очищают от стружки. Бурав и буравчик не дают той чистоты обработки, какую можно получить при сверлении сверлами. У мастеров по столярному делу имеются ложечные буравчики (рис. 6, в). По сути, это те же перки, только с острым наконечником и конусным винтом.

Приём работы буравом следующий: сначала его устанавливают в намеченное место острием, а затем с определенным усилием прижимают к дереву. Когда наконечник углубится в дерево, то дальнейший нажим уже не нужен, необходимо только поворачивать инструмент за ручки. К сожалению, бурав не режет, а рвет древесину, и иногда от этого в заготовке возникают трещины и расколы, особенно вблизи торца. Буравы используют для неответственных столярных работ и в плотничном деле.

Сращивание и сплачивание древесины

Сращивание широко применяется для получения длинных брусьев, при строительстве каркасов мебели, соединении плинтусов, изготовлении царг для крышек стола и т.п. Наибольшее распространение получило зубчатое соединение (как наиболее прочное), образующее большую площадь склеивания. Полуторцы деталей сращивают у плинтусов при обвязке панелей, т. е. у деталей, которые не испытывают значительной нагрузки. Прирезку осуществляют в разметочном ящике (стусле) под углом 45°, Более острый угол применяют при увеличенной нагрузке, особенно на изгиб.

Детали, испытывающие нагрузку на растяжение, сращивают открытым шипом «ласточкин хвост». Детали с опорой внизу, которые испытывают усилия, стремящиеся сместить их в разные стороны, сращивают на вставной круглый шип. При замене деталей в изделии применяют их дотачивание, которое выполняют способом сращивания или наращивания в зависимости от формы детали в сечении (рис. 2).

Рис. 1. : а - торцевое; б - на «ус»; в - зубчатое.

Рис. 2. : а - в полдерева; б - косым прирубом; в - в прямой накладной замок; г - в косой накладной замок, д - в прямой натяжной замок; е - в косой натяжной замок; ж - впритык; з - впритык с потайным шипом; и - впритык с торцевым гребнем; к - впритык со вставным шипом (штырем); л - в полдерева с креплением болтами; м - в полдерева с креплением полосовым железом; н - в полдерева с креплением хомутами; о - с косым прирубом и креплением хомутами; п - впритык с накладками.

Рис. 3. Соединение древесины способом сплачивания по ширине кромки: а - на гладкую фугу; б - в четверть; в - в прямоугольный паз и гребень по кромке; г - в трапецеидальный паз и гребень по кромке; д - в паз и рейку.

Сплачивание применяют в тех случаях, когда необходимо соединить столярный материал по ширине кромки в щиты или блоки (рис. 3). Наиболее распространенным методом сплачивания является сплачивание на гладкую фугу. При этом кромки стыкуемых участков плотно прифуговывают по всей длине и сжимают на клею. Кроме этого простого способа, применяется также сплачивание на фугу и вставные круглые или плоские шипы. Сплачивание в четверть выполняют насухо, без клея, причем губка четверти, выходящей на нелицевую сторону, должна быть на 0,5 мм уже губки, выходящей на лицевую сторону. Сплачивание в паз и гребень выполняют на клею и без него. Сплачивание в паз на рейку при точной прифуговке стыкуемых участков и качественном склеивании является наиболее прочным и экономичным, так как для гребня материал отбирают из отходов древесины.

Технология гнутья столярной древесины

При изготовлении мебели не обойтись без криволинейных деталей. Получить их можно двумя способами - выпиливанием и гнутьем. Технологически, казалось бы, легче выпилить криволинейную деталь, чем отпаривать, гнуть а затем в течении определенного времени выдерживать ее до полной готовности. Но у выпиливания есть ряд негативных последствий.

Первое - существует большая вероятность перерезания волокон при работе с выкружной пилой (именно она применяется при такой технологии). Следствием перерезания волокон будет потеря прочности детали, и, как следствие, всего изделия в целом. Второе - технология выпиливания предполагает больший расход материала, чем технология гнутья. Это очевидно и комментариев не требуется. Третье - все криволинейные поверхности выпиленных деталей имеют торцовые и полуторцовые поверхности срезов. Это существенно влияет на условия дальнейшей их обработки и отделки.

Гнутье позволяет избежать всех этих недостатков. Конечно, гнутье предполагает наличие специального оборудования и приспособлений, а это не всегда возможно. Тем не менее, гнутье возможно и в домашней мастерской. Итак, какова же технология процесса гнутья?

Технологический процесс изготовления гнутых деталей включает в себя гидротермическую обработку, гнутье заготовок и их сушку после гнутья.

Гидротермической обработкой достигается улучшение пластических свойств древесины. Под пластичностью понимают свойства материала изменять свою форму без разрушения под действием внешних сил и сохранять ее после того, как действие сил будет устранено. Наилучшие пластические свойства древесина приобретает при влажности 25 - 30% и температуре в центре заготовки к моменту гнутья примерно 100°С.

Гидротермическую обработку древесины выполняют пропариванием в котлах насыщенным паром низкого давления 0,02 - 0,05 МПа при температуре 102 - 105°С.

Так как продолжительность пропаривания определяется временем достижения заданной температуры в центре пропариваемой заготовки, то время пропаривания увеличивается с увеличением толщины заготовки. Например, для пропаривания заготовки (с начальной влажностью 30% и начальной температурой 25°С) толщиной 25 мм с достижением температуры в центре заготовки 100°С необходим 1 ч., толщиной 35 мм - 1 ч.50 мин.

При гнутье заготовку кладут на шину с упорами (рис.1), затем в механическом или гидравлическом прессе заготовку вместе с шиной изгибают на заданный контур, в прессах, как правило, изгибают одновременно несколько заготовок. По окончании гнутья концы шин стягивают стяжкой. Согнутые заготовки поступают на сушку вместе с шинами.

Сушат заготовки 6 - 8 ч. Во время сушки стабилизируется форма заготовок. После сушки заготовки освобождают от шаблонов и шин и выдерживают не менее 24 ч. После выдержки отклонение размеров гнутых заготовок от первоначальных обычно составляет ±3 мм. Далее заготовки обрабатывают.

Для гнутых заготовок применяются лущеный шпон, карбамидоформальдегидные смолы КФ-БЖ, КФ-Ж, КФ-МГ, М-70, древесностружечные плиты П-1 и П-2. Толщина заготовки может быть от 4 до 30 мм. Заготовки могут иметь самые разнообразные профили: уголковые, дугообразные, сферические, П-образные, трапециевидные и корытообразные (см. рис.2). Такие заготовки получаются путем одновременного сгиба и склеивания между собой смазанных клеем листов шпона, которые сформированы в пакеты (рис. 3). Такая технология позволяет получить изделия самых разнообразных архитектурных форм. К тому же изготовление гнутоклееных деталей из шпона экономически целесообразно из-за малого расхода лесоматериалов и сравнительно небольших трудозатрат.

Пласты делянок намазывают клеем, закладывают в шаблон и запрессовывают (рис. 4). После выдержки под пресом до полного схватывания клея узел сохраняет приданную ему форму. Гнутоклееные узлы изготовляют из шпона, из пластин лиственных и хвойных пород, из фанеры. В гнутоклееных элементах из шпона направление волокон в слоях шпона может быть как взаимно перпендикулярным, так и одинаковым. Изгиб шпона, при котором волокна древесины остаются прямолинейными, называется изгибом поперек волокон, а при котором волокна изгибаются - изгибом вдоль волокон.

При конструировании гнутоклееных узлов из шпона, несущих при эксплуатации значительные нагрузки (ножки стульев, корпусных изделий), наиболее рациональны конструкции с изгибом вдоль волокон во всех слоях. Жесткость таких узлов значительно выше, чем узлов с взаимно перпендикулярным направлением волокон древесины. Со взаимно перпендикулярным направлением волокон шпона в слоях конструируют гнутоклееные узлы толщиной до 10 мм, не несущие больших нагрузок при эксплуатации (стенки ящиков и т. п.). В этом случае они меньше подвержены формоизменяемости. Наружный слой таких узлов должен иметь долевое направление волокон (изгиб вдоль волокон), так как при изгибе поперек волокон в местах изгиба появляются мелкие долевые трещины, которые исключают хорошую отделку изделия.

Допустимые (радиусы кривизны гнутоклееных элементов из шпона зависят от следующих конструктивных параметров: толщины шпона, количества слоев шпона в пакете, конструкции пакета, угла изгиба заготовки, конструкции пресс-формы.

При изготовлении гнутопрофильных узлов с продольными пропилами необходимо учитывать зависимость толщины изгибаемых элементов от породы древесины и толщины изгибаемой детали.

В таблицах оставшиеся после пропилов элементы названы крайними, остальные - промежуточными. Минимальное расстояние между пропилами, которое можно получить, составляет около 1,5 мм.

С увеличением радиуса изгиба плиты расстояние между пропилами уменьшается (рис. 5). Ширина пропила зависит от радиуса изгиба плиты и количества пропилов. Для получения закругленных узлов, в плите после ее фанерования и шлифования выбирают паз в том месте, где будет изгиб. Паз может быть прямоугольным или типа «ласточкин хвост». Толщина оставшейся фанерной перемычки (дна паза) должна быть равна толщине облицовочной фанеры с припуском 1-1,5 мм. В прямоугольный паз вставляют на клею закругленный брусок, а в паз «ласточкин хвост» - полосу шпона. Затем плиту изгибают и выдерживают в шаблоне до схватывания клея. Для придания углу большей прочности в него с внутренней стороны можно поставить деревянный угольник.

Шиповые соединения

Простейшее столярное соединение можно представить как соединение шипа в гнездо или в проушину (рис. 1). Шип - это выступ на торце бруска (рис. 2), гнездо - отверстие, в которое заходит шип. Шиповые соединения делятся на угловые концевые, угловые серединные и угловые ящичные.

В практике столяров-любителей очень часто встречаются угловые концевые соединения. Для расчета элементов таких соединений служат рис. 3 и таблица.

Предположим, необходимо рассчитать соединение на «ус» со вставным сквозным плоским шипом (УК-11). Толщина соединяемого бруска известна (пусть s0 = 25 мм). Тогда, взяв этот размер за основу, определяем размер s1. Согласно таблице, s1 = 0,4 мм, s0 = 10 мм.

Возьмем соединение УК-8. Пусть диаметр нагеля будет 6 мм, тогда l (выбираем среднее значение - 4d) составляет 24 мм, а l1 = 27 мм. Соединения нагелями делают симметрично друг к другу и по отношению к плоскости детали, поэтому, согласно рис. 3 з, расстояние от центра отверстия под нижний нагель до центра отверстия под верхний нагель будет не менее 2d, или 12 мм; такое же расстояние и от центра отверстия нагеля до конца соединяемой детали.

На рис. 4 показаны схемы угловых серединных (тавровых) соединений , для которых при расчете необходимо соблюдать следующие основные размеры шипов и других элементов: в соединениях УС-1 и УС-2 допускается применение двойного шипа, при этом s1 = 0,2s0, l1 = (0,3…0,8) B, l2 = (0,2…0,3) В1; в соединении УС-3 s1 = 0,4s0, s2 = 0,5 (s0 - s1); в соединении УС-4 s1 = s3 = 0,2s0, s2 = 0,5 Х [ s0 - (2s1 + s3)]; в соединении УС-5 s1 = (0,4…0,5)s0, l = (0,3… 0,8)s0, s2 = 0,5 (s0-s1), b ≥ 2 мм; в соединении УС-6 l = (0,3… 0,5)s0, b ≥ 1 мм; в соединении УС-7 d = 0,4 при l1 > l на 2… 3 мм; в соединении УС-8 l = (0,3…0,5) B1, s1 = 0,85s0.

Размеры шипов и других элементов угловых концевых соединений

Соединения	s 1	s 2	s 3	l	l 1	h	b	d
УК-1	0,4s 0	0,5 (s 0 - s 1)	-	-	-	-	-	-
УК-2	0,2s 0	0,5	0,2s 0	-	-	-	-	-
УК-3	0,1s 0	0,5	0,14s 0	-	-	-	-	-
УК-4	0,4s 0	0,5 (s 0 - s 1)	-	(0,5…0,8)В	(0,6…0,3)l	0,7B 1	≥ 2 мм	-
УК-5	0,4s 0	0,5 (s 0 - s 1)	-	0,5В	-	0,6B 1	-	-
УК-6	0,4s 0	0,5 (s 0 - s 1)	-	(0,5…0,8)B	-	0,7B 1	≥ 2 мм	-
УК-7	-	0,5 (s 0 - s 1)	-	-	-	0,6B 1	-	-
УК-8	-	-	-	(2,5…6)d	l 1 > l на 2…3 мм	-	-	-
УК-9	-	-	-	(2,5…6)d	l 1 > l на 2…3 мм	-	-	-
УК-10	0,4s 0	-	-	(1…1,2)B	-	-	0,75B	-
УК-11	0.4s 0	-	-	-	-	-	-	-

Примечание. Размеры s0, B и B1, известны в каждом конкретном случае.

Рис. 1. : а - в гнездо; б - в проушину; 1 - шип; 2 - гнездо, проушина.

В угловых ящичных соединениях шипы повторяются многократно. В основном применяются три вида таких соединений: на шип прямой открытый (см. рис. 3, а); на шип открытый «ласточкин хвост» (см. рис. 2, д); на открытый круглый вставной шип - нагель (см. рис. 3, з).

Часто пользуются способом соединения в шкант (нагель). Шкант - это цилиндрическая палочка из березы, дуба и т. д. Она ровно выточена и забивается в заранее просверленные отверстия - каналы, предварительно смазанные клеем. Отверстия под шканты делают в обеих деталях сразу. Шкант должен входить в отверстие туго, при помощи ударов киянки. Сверло для подготовки отверстий должно соответствовать размерам шканта. Для уменьшения диаметра шканта применяют шлифование наждачной бумагой или драчёвым напильником (риски делают не поперек, а вдоль шканта).

При выборе соединения необходимо учитывать прежде всего характер и величину нагрузки, а также то, как соединение будет сопротивляться нагрузке. Например, при соединении полки шкафа впритык со стенкой вся нагрузка будет ложиться на шурупы или шканты. Сила, с которой изделие (полка) давит на них, заставляет их сопротивляться поперечному срезу и излому. Следовательно, нагрузку здесь делают небольшую. Целесообразнее в этом случае под полочку установить деревянную рейку, плотно привинтив ее к стенке шкафа. Нагрузка увеличится, но увеличится и сопротивление ей за счет не только шурупов, но и трения между рейкой и стенкой шкафа. Значительно большую нагрузку можно допустить, если полку врезать хотя бы на небольшую глубину в массив стенки; при этом нагрузку будет воспринимать сама мебельная стенка.

Рис. 3. : а - на шип открытый сквозной одинарный - УК-1; б - на шип открытый сквозной двойной - УК-2; в - на шип открытый сквозной тройной - УК-3; г - на шип с полупотемком несквозной - УК-4; д - на шип с полупотемком сквозной УК-5; е - на шип с потёмком несквозной - УК-6; ж - на шип с потёмком сквозной - УК-7; з - на шипы круглые вставные, несквозные и сквозные - УК-8; и - на «ус» со вставным несквозным круглым шипом - УК-9; к - на «ус» со вставным несквозным плоским шипом - УК-10; л - на «ус» со вставным сквозным плоским шипом - УК-11.

Рис. 4. : а - на шип одинарный несквозной - УС-1; б - на шил одинарный несквозной в паз - УС-2; в - на шип одинарный сквозной - УС-3; г - на шип двойной сквозной - УС-4; д - в паз и гребень несквозной - УС-5; в - в паз несквозной - УС-6; ж - на шипы круглые вставные несквозные - УС-7; з - на шип «ласточкин хвост» несквозной - УС-8.

Из сравнения сопротивлений двух соединений (в полдерева с шурупом и в «ласточкин хвост») видно, что соединение в «ласточкин хвост» выдерживает нагрузку в три раза большую, чем соединение в полдерева с шурупом. Исходя из этого и ряда других примеров, можно сделать следующие выводы о целесообразности применения тех или иных соединений: столярная вязка должна быть выбрана в соответствии с величиной и направлением нагрузки на соединение; нагрузка должна восприниматься непосредственно самой конструкцией изделия (дополнительными креплениями могут быть шуруп, металлический угольник, шкант и т. д.); вязка с зазорами не допускается.

Склеивание следует производить только подготовленными поверхностями: чем шероховатее, например, поверхность шканта, тем надежнее он склеится с массивом.

Стропильная система – самый сложный и один из наиболее ответственных элементов дома, от правильности ее строительства во многом зависит комфортность и время эксплуатации строения. Расчет и проектирование стропильной системы должен делаться только опытными строителями или инженерами со специальной подготовкой.

Спроектировать деревянную стропильную систему намного сложнее, чем любые металлические конструкции. Почему? В природе не существует двух досок с абсолютно одинаковыми показателями прочности, на этот параметр влияет очень много факторов.

Металл имеет одинаковые свойства, которые зависят только от марки стали. Расчеты будут точными, ошибка минимальная. С деревом все намного сложнее. Для того чтобы минимизировать риски разрушения системы, нужно давать большой запас по прочности. Большинство решений принимается непосредственно строителями на месте после оценки состояния пиломатериалов и с учетом особенностей конструкции. Очень важен практический опыт.

Почему нужно сращивать стропила

Есть несколько причин, по которым требуется сращивать стропила.

Длина крыши превышает стандартную длину пиломатериалов . Стандартная длина досок не превышает шести метров. Если скат имеет большие размеры, то доски придется удлинять.
Во время строительства остается много хороших досок длиной 3–4 м . Чтобы понизить сметную стоимость здания и уменьшить количество непродуктивных отходов, для изготовления стропил можно использовать эти куски, предварительно срастив их.

Важно. Нужно помнить, что прочность сращенных стропил всегда ниже, чем целых. Нужно стараться, чтобы место сращивания располагалось как можно ближе к вертикальным упорам.

Способы сращивания

Существует несколько способов сращивания, однозначно лучшего или худшего нет. Мастера принимают решения с учетом своих навыков и конкретного места размещения стыка.

Таблица. Способы сращивания стропил.

Метод сращивания	Краткое описание технологии
	Применяется на досках толщиной не менее 35 мм. Довольно сложный метод, требует практического опыта выполнения плотницких работ. По прочности соединение самое слабое из всех существующих. Преимущество – экономия пиломатериалов. Практически на стройках применяется очень редко.
	Длина стропильных ног увеличивается с помощью накладки. Накладка может быть деревянной или металлической. Если длина двух отрезков досок недостаточна по параметрам стропильной системы, то такой способ позволяет их увеличить. Соединение встык имеет самые высокие показатели прочности на изгиб, широко применяется во время строительства различных сооружений.
	Внахлест. Две доски фиксируются с нахлестом. Самый простой метод, по прочности занимает среднее положение. Недостаток – общая длина двух досок должна быть больше проектной длины стропильной ноги.

В этой статье мы рассмотрим два наиболее простых и надежных метода сращивания: встык и внахлест. Косой прируб трогать нет смысла, его почти не используют из-за большого количества недостатков.

Требования строительных норм и правил к сращиванию стропил

Неумелое сращивание стропил по длине может не только резко понизить их устойчивость к изгибающим нагрузкам, но и стать причиной полного разрушения конструкции. Последствия такой ситуации очень печальные. Строительные правила предусматривают определенные закономерности во время выбора размеров крепежа, мест его установки и длины накладок. Данные взяты с учетом многолетнего практического опыта.

Сращенные стропила будут намного прочнее, если для их соединения использовать не гвозди, а металлические шпильки. Инструкция поможет сделать самостоятельный расчет соединения. Достоинство метода – универсальность, с его помощью можно решать проблемы не только с удлинением стропил, но и с наращиванием иных элементов кровли. Специализированные компании выполнили черновые расчеты и собрали данные в таблицу, но в ней указываются только минимально допустимые параметры.

Диаметр и длина шпилек . В любых случаях диаметр шпилек должен быть ≥ 8 мм. Более тонкие не обладают достаточной прочностью, использовать их не рекомендуется. Почему? В металлических соединениях диаметр шпилек рассчитывается на усилия растяжения. Во время стягивания металлические поверхности настолько сильно прижимаются между собой, что удерживаются за счет силы трения. В деревянных конструкциях шпилька работает на изгиб. Отдельные доски нельзя стянуть с большим усилием, шайбы проваливаются в доску. Кроме того, во время изменения показателей относительной влажности доски изменяют толщину, за счет этого уменьшается усилие стягивания. Шпильки, работающие на изгиб, должны иметь большой размер. Конкретный диаметр шпильки нужно определять по формуле d ш = 0,25×S , где S – толщина доски. К примеру, для доски толщиной 40 мм диаметр шпильки должен быть 10 мм. Хотя это все довольно относительно, нужно иметь в виду конкретные нагрузки, а они зависят от многих факторов.
Длина нахлеста досок . Этот параметр всегда должен быть в четыре раза больше ширины досок. Если ширина стропил 30 см, то длина нахлеста не может быть менее 1,2 м. Мы уже упоминали, что конкретное решение принимается мастером с учетом состояния пиломатериалов, угла наклона стропил, расстояния между ними, веса кровельных материалов и климатической зоны расположения здания. Все эти параметры оказывают большое влияние на устойчивость стропильной системы.
Расстояние между отверстиями для шпилек . Крепеж рекомендуется фиксировать на удалении не менее семи диаметров шпилек, от края доски расстояние должно быть не менее трех диаметров. Это минимальные показатели, на практике рекомендуется их увеличивать. Но все зависит от ширины доски. Нельзя за счет увеличения расстояния от края слишком уменьшать расстояние между рядами шпилек.
Количество стягивающих шпилек . Есть довольно сложные формулы, но на практике ими не пользуются. Мастера устанавливают два ряда шпилек с учетом расстояния между ними, отверстия располагаются в шахматном порядке.

Практический совет. Для увеличения прочности сращиваемой стропилины на изгиб отверстия шпилек не должны располагаться на одной линии, нужно смещать их не менее чем на один диаметр.
Сращивание встык досками

Работы намного удобнее делать на земле, подготовьте ровную площадку. На землю подложите бруски – стропилины придется подрезать, нужен просвет для дисковой пилы. Перед сращиванием точно узнайте длину стропилин. Замерять ее нужно на строении, используйте любые тонкие длинные доски, веревку или строительную рулетку. Если появится ошибка в несколько сантиметров – не проблема. Во время соединения стропильных ног на крыше эта ошибка без проблем устраняется.

Шаг 1. Положите одну доску на бруски, ровно под прямым углом отрежьте торец. Отрезать лучше ручной электрической циркульной пилой.

Важно. Соблюдайте правила техники безопасности, это высокооборотный и очень травмоопасный инструмент. Никогда не демонтируйте заводские средства защиты дисковой пилы, не отключайте электрические реле перегрузки.

Доски для стропил довольно тяжелые, во время отрезания придайте им такое положение, чтобы они не зажимали полотно пилы или преждевременно не разламывались во время дорезания. Таким же способом подготовьте и вторую доску. Обращайте внимание, чтобы срез был только под прямым углом. Торцы сращиваемых досок должны плотно прилегать друг к другу по всей поверхности, это нужно для увеличения прочности сращенной стропилины. Дело в том, что даже при ослаблении соединения шпилек торцы во время изгиба будут упираться друг в друга по всей длине среза и держать нагрузку . Шпильки и накладные доски будут удерживать конструкцию лишь от расползания по длине.

Шаг 2. Установите рядом две подготовленные доски для стропилины. Заготовьте доску для накладки. Мы уже упоминали, что ее длина должна быть примерно в четыре раза больше ширины доски. Если скаты крыши имеют небольшой уклон, расстояние между стропилами большое, а крыша будет утепляться минеральной ватой, то нагрузки на изгиб значительно возрастают. Соответственно, длину доски для сращивания надо увеличивать.

Шаг 3. Положите накладку на две рядом лежащие доски для сращивания. Довольно часто толщина и ширина досок даже из одной партии отличаются на несколько миллиметров. Если у вас такой случай, то ровняйте доски с той стороны, к которой будет прибиваться обрешетка.

Практический совет. Наука о сопротивлении материалов говорит, что чем тоньше материал, тем больше его сопротивление на изгиб по тонкой плоскости. Это значит что, к примеру, пять рядом поставленных досок на ребро толщиной 1 см каждая выдерживают значительно большую нагрузку, чем одна доска толщиной 5 см. Вывод – для сращивания совсем необязательно резать толстые дорогостоящие материалы, можно использовать несколько тонких отрезков нужной длины. Таких кусков на любой стройке достаточно.

Шаг 4. В шахматном порядке и на нормируемых расстояниях просверлите отверстия под шпильки. Для того чтобы во время высверливания отверстий отдельные элементы не смещались, нужно их временно между собой закрепить. Используйте в этих целях длинные и тонкие саморезы, сколачивать гвоздями не рекомендуется. Они разрезают или разрывают волокна древесины, прочность доски немного уменьшается. Саморезы не режут волокна, а раздвигают их в стороны, после выкручивания доски почти полностью восстанавливают свои первоначальные характеристики прочности.

Шаг 5. Высверлите отверстия, не располагайте их на одной линии, а то доски могут треснуть во время эксплуатации.

Можно встретить рекомендации после высверливания отверстий разъединять доски и укладывать между ними джут для исключения появления мостиков холода. Это не только напрасный труд, но и вредный. Почему? Во-первых, никакие мостики холода в местах сращивания не возникают, наоборот, они имеют самую большую толщину и, соответственно, самую низкую теплопроводность. Но даже если они появятся, то никаких негативных последствий не будет, это стропильная система крыши, а не комнатное окно или дверь. Во-вторых, джут уменьшает усилие трения между элементами сращивания, а это очень негативно сказывается на их прочности. В-третьих, если на материал попадает конденсат, что весьма вероятно, то удаляться из него влага будет очень долго. К каким последствиям приводит длительный контакт деревянных конструкций с влагой рассказывать нет необходимости.

Шаг 6. Вставьте в подготовленные отверстия шпильки, оденьте с двух сторон шайбы и прочно стяните гайками. Рекомендуется стягивать до тех пор, пока шайбы не вдавятся в дерево. Лишнюю длину шпилек можно отрезать круглошлифовальной машинкой с диском по металлу.

Аналогичным образом сращиваются все остальные стропилины.
Сращивание внахлест

Это соединение делать проще, но при одном условии – позволяет суммарная длина двух досок, она должна быть больше длины стропильной ноги на величину нахлеста.

Если у вас пиломатериалы низкого качества, то перед началом работ рекомендуется их разложить на ровной поверхности и сделать ревизию. Для длинных участков сращенных стропил выбирать ровные, а для отрезков использовать кривые. Хотя для стропильной системы настоятельно рекомендуется покупать только качественные материалы, это не тот архитектурный элемент здания, на котором можно экономить.

Шаг 1. Выберите доски и положите их на возвышенность из брусьев. Если есть желание, то можно выровнять торцы при помощи циркулярной пилы, нет желания – не ровняйте. Состояние торцов никак не влияет на прочность сращивания внахлест.

Шаг 2. Положите доски друг на друга, подгоните длину стыка и общий размер стропилины.

Практический совет. Доски должны лежать друг на друге строго параллельно. В связи с тем, что верхняя приподнимается над нижней на толщину материала, под ней и брусками следует класть подставки из отрезков. Толщина отрезков должна равняться толщине нижней доски.

Шаг 3. Выровняйте доски по одной из граней и саморезами временно скрепите их. Высверлите отверстия, ставьте шпильки, шайбы и затяните гайки.

Сращивание встык фанерой

Один из способов сращивания стропилин, помогает экономить доски и рационально использовать отходы различных пиломатериалов. В данном случае применяются обрезки листовой фанеры толщиной один сантиметр.

Шаг 1. Ровно уложите доски стропилины на площадке, сомкните торцы, обратите внимание на параллельность боковых граней. Доски должны быть предельно одинаковыми по толщине, торцы обрезаны ровно под прямым углом.

Шаг 2. Кисточкой обильно намажьте поверхность клеем ПВА.

Шаг 3. Уложите подготовленный кусок фанеры на место сращивания, прочно прижмите его струбцинами. Во время фиксации следите, чтобы фанера не сдвинулась со своего первоначального места.

Шаг 4. Длинными прочными саморезами в шахматном порядке прикрутите фанеру к доскам. Длина саморезов должна быть на 1–2 короче общей толщины досок и фанеры, их концы не могут выходить с обратной стороны. Под саморезы обязательно подкладывайте шайбы большого диаметра. Перед закручиванием саморезов просверлите в стропилине отверстия. Их диаметр должен быть на 2–3 мм меньше диаметра резьбовой части метиза.

Шаг 5. Переверните доску обратной стороной вверх, подложите под концы подставки, они не должны висеть в воздухе. Аккуратно по очереди снимите все установленные струбцины.

Шаг 6. Намажьте поверхности клеем и положите на них вторую заготовку из фанеры. Опять зажмите ее струбцинами.

Шаг 7. С большим усилием закрутите саморезы.

Важно. Во время закручивания саморезов обращайте внимание, чтобы они не располагались друг против друга. Смещение должно быть не менее трех сантиметров.

Шаг 8. Снимите струбцины. Для усиления узла сращивания стяните его сквозными шпильками. Размещать их следует таким же образом, как и при обыкновенном сращивании встык.

Практический совет. Отверстия под шпильки должны быть на 0,5–1,0 мм меньше диаметра шпильки. Бывают случаи, что точно подобрать диаметр сверла по дереву невозможно. Тогда рекомендуется использовать сверло немного меньшего диаметра, пусть шпилька заходит с достаточно большим усилием.

Во время ее забивания от сильных ударов молотка первые несколько витков резьбы сминаются, что очень усложняет накручивание гайки. Чтобы избежать проблем, перед забиванием шпильки наживите гайки, теперь пусть резьба на торце заминается, она больше не нужна. Перед установкой стропилины на место проверьте, высох ли клей. При хорошей погоде для его полного застывания нужно примерно 24 часа.

Последний штрих — нанесение клея

Важно. Если во время сращивания стропил по длине досками гайки закручивались до тех пор, пока шайба не утапливалась в древесины, то с фанерой так поступать нельзя. Внимательно контролируйте силу прижатия, не допускайте повреждения шпона фанеры.

Как правильно забивать гвозди в стропилину при сращивании

Не всегда есть возможность и необходимость сращивать отдельные элементы стропил с помощью шпилек, иногда это проще сделать обыкновенными гладкими гвоздями. Но нужно уметь их правильно забивать, в противном случае со временем усилие сжатия досок значительно уменьшится. Длина гвоздя должна на 2,5–3 см превышать толщину стропилины в месте соединения.

Как правильно вколачивать гвозди для соединения нагруженных или ответственных деревянных конструкций?

Шаг 1. Под небольшим углом вбейте гвоздь в доски, но не до конца. Нужно, чтобы острие выступило с обратной стороны примерно на один сантиметр.

Шаг 2. С обратной стороны стропилины согните молотком гвоздь под прямым углом.

Шаг 3. Забейте гвоздь еще примерно на один сантиметр. Опять согните конец, угол сгиба уже должен быть намного меньше 90°. Чем больше вы его согнете, тем надежнее будет окончательная фиксация.

Шаг 4. Теперь можно вбивать шляпку гвоздя до самого конца. С обратной стороны сгибайте выступающую часть до тех пор, пока острый конец полностью не войдет в доску. Помните, что место выхода тела гвоздя и место забивания его острия не должны лежать на одной линии.

Такая технология полностью исключает самостоятельное ослабление силы прижатия.

Уже упоминалось, что прочность стропилины на изгиб в месте сращивания всегда меньше, чем у целого элемента. По возможности старайтесь располагать этот узел как можно ближе к коньку, мауэрлату или различным распоркам . Такие предосторожности минимизируют риски механического разрушения стропильной ноги. Если такая возможность по тем или иным причинам отсутствует, то не рекомендуется размещать место упора под сращиванием на расстоянии больше 15% длины ноги от любого конца.

Никогда не используйте для соединения черные саморезы . Этот металл имеет два существенных недостатка. Первый – он быстро окисляется и теряет первоначальную прочность. Второй – технология изготовления таких саморезов предполагает закаливание. Каленые саморезы при превышении допустимой нагрузки не вытягиваются, а лопаются. Во время эксплуатации кровли относительная влажность деревянных конструкций меняется, соответственно, колеблется и толщина досок. А это может существенно увеличивать усилие растягивания самореза, он не выдержит и треснет.

Не переусердствуйте с количеством метизов . Если их слишком много, то отверстия значительно уменьшат прочность соединяемых деталей, в результате вы получите обратный эффект, наращивание не усилится, а ослабнет.

Видео – Сращивание стропил по длине