Строительство из дерева

Обработка древесины

Дерево перед обработкой должно быть измерено и размечено рисками. Важнейшими способами обработки древесины являются распиловка, фрезеровка, долбление, сверление, строгание и шлифование. Они могут выполняться вручную и с помощью машин.

Измерение и разметка

Для измерения древесины в большинстве случаев применяется складной метр. Риски под прямым углом для обрезки кромок и соединений древесины наносятся с помощью плотницкого угольника (стальной угольник). Он имеет ширину 3,5 см и является неравносторонним. Косые риски наносятся с помощью косой линейки. Косая линейка состоит из подвижных сторон угольника, которые могут фиксироваться под любым углом с помощью гайки. Для разметки одинаковых расстояний, например при разметке цапф, применяются разметочные шаблоны (рис. 1). С помощью таких шаблонов можно производить разметку даже неокантованной древесины.

Рис. 1. Двухсторонний разметочный шаблон

Распиловка

С помощью распиловки можно разделять дерево, древесные материалы и другие строительные материалы.

Ручная распиловка

Важнейшей частью пилы является полотно с зубьями. Полотно делается из упрочненной инструментальной стали. Зуб пилы имеет форму треугольника, т.е. клина с острием зуба, лобовой (грудной) частью и затылочной (спинной) частью зуба, а также с основанием зуба (рис. 2). За счет толщины полотна на острие зуба имеется резец, который при пилении разрезает дерево. Кроме того, пилы должны быть разведены для того, чтобы при пилении их не заклинивало и их можно было бы вести строго по риске (рис. 3). При этом зубья попеременно отгибаются направо и налево. За счет этого пропил становится шире, и полотно имеет возможность двигаться без трения, т.е. имеет люфт.

Рис. 2. Части зубьев пилы

Рис. 3. Пропил при разведенном и неразведенном полотне

Угол между лобовой частью зуба и линией острия зубьев называется углом резания . От угла резания и от величины зубьев зависит режущее действие пилы (рис. 4). При большом угле резания пила режет при движении вперед и назад, это называется «зубья действуют в толчок и в натяг». При уменьшении угла резания изменяется действие пилы. При этом пила режет только при движении вперед. Она работает в толчок (табл. 1).

Рис. 4. Угол резания у зубьев пилы

С величиной зубьев пилы увеличивается ее режущее действие, но распил получается грубым и нечистым. То время, которое экономится при больших зубьях пилы, компенсируется повышенными затратами усилий при пилении. Для тонких и чистых распилов, особенно в случае твердой древесины, применяют пилы с более мелкими зубьями, которые только немного разведены. Мягкая и влажная древесина, напротив, требует больших зубьев и широкой разводки.

Все полотна пил при их применении должны иметь определенную жесткость, они не должны колебаться и дрожать. Этого достигают при их зажиме в лучок или в рукоятку.

Хомутовые пилы

Хомутовые пилы имеют овальный стальной хомут, с помощью которого полотно пилы закрепляется и натягивается. Их полотна оснащены зубьями специальной формы, которые не надо затачивать. Зубья стоят в толчок и в натяг. Распил хомутовых пил грубый. Их применяют в основном для разрезки по длине досок, круглой древесины и брусьев.

Лучковые пилы

Лучковые пилы — это продольные пилы, обрезные пилы, выкружные пилы и поперечные пилы (рис. 5).

Рис. 5. Части лучковой пилы

Продольные пилы имеют сравнительно большие зубья, работающие в толчок. Поэтому продольные пилы дают более грубый пропил с хорошей производительностью резания. Они подходят преимущественно для продольной распиловки досок.

Обрезные пилы имеют зубья вполовину меньше, чем продольные, и слабо работают в толчок. Они подходят для работ, требующих тонкий, чистый и точный распил.

Выкружные пилы имеют тонкое полотно с маленькими зубьями, работающими в толчок. Их применяют для выпиливания закруглений.

Поперечные пилы — это лучковые пилы, зубья которых работают в толчок и в натяг. Их зубья сравнительно большого размера. Поэтому они применяются для разрезки по длине досок, брусьев и круглой древесины небольшого диаметра.

Ножовки

Для работ, при которых лучок пилы может служить препятствием, применяются ножовки. К ножовкам относятся ножовки типа «лисий хвост», тонкие ножовки, ножовки со спинкой и дырчатые ножовки. Их жесткость обеспечивается за счет толщины полотна или за счет надетой сверху планки.

Машины для пиления

Механические пилы могут быть ручными и стационарными. К ручным механическим пилам относятся ручные циркулярные пилы, ручные ленточные пилы, цепные пилы и пилы с очень узким полотном (рис. 6). К стационарным машинам относятся стационарные циркулярные пилы, ленточные пилы и пилы для обрезки кромок.

Рис. 6. Ручная циркулярная пила

Циркулярные пилы применяются в основном для разрезки твердой и мягкой древесины вдоль и поперек волокон, а также для разрезки древесных материалов. Для различных материалов применяются полотна циркулярных пил с различными величинами и формами зубьев (рис. 7). Циркулярные пилы с усилением зубьев твердым металлом часто имеют зубья, у которых режущая сторона может меняться. Циркулярные пилы с резцами из твердого металла применяются в большинстве случаев, так как они имеют более длительный срок службы. Кроме того, они не нуждаются в разводке, так как резцы из твердого металла по бокам выступают за плоскости полотна.

Рис. 7. Формы зубьев полотен пил и их применение

Ручные циркулярные пилы существуют с различными величинами полотен (см. рис. 6). Глубина пропила может устанавливаться. Кроме того, станина может поворачиваться на угол до 45°, для того чтобы обеспечить возможность косых распилов. Для резки по риске ручные циркулярные пилы снабжены направляющим указателем. Параллельный упор позволяет вести распиловку параллельно канту. Расщепляющий клин предотвращает холостой пробег машины и обеспечивает ее уверенное продвижение. С помощь самостоятельно закрывающегося защитного кожуха полотна пилы зубчатая часть полотна при включенной, но не работающей машине полностью закрывается. Эти защитные устройства не должны блокироваться или удаляться.

Для резки окантованной древесины большого сечения особенно подходят ручные циркулярные пилы с двойной станиной (см. рис. 6). Полотна пил таких машин могут наклоняться до 45 или до 60°. С помощью двойной станины и большого диапазона углов наклона машины можно выпиливать скошенные кромки и фаски. Дополнительные инструменты, такие, как насадки для сплющивания и фрезы для фасок, позволяют фрезеровать прямые и косые кромки, а также пазы и фальцы в толстых деревянных элементах.

Но для таких работ применяются также и специальные машины для фрезерования пазов и фасок.

С помощью двуручных циркулярных пил можно делать пропилы глубиной до 240 мм.

Особой формой ручных циркулярных пил являются маленькие легкие пилы для теневых швов (рис. 8). С помощью этих машин можно пилить уже установленные элементы облицовки стен и потолка параллельно перекрытию или стене. При этом отпадает трудоемкий процесс подгонки и подрезки облицовочных досок и реек.

Рис. 8. Пила для теневых швов

Ручные ленточные пилы применяются в основном для профилировки (рис. 9). Кроме того, с их помощью могут делаться глубокие и косые разрезы в окантованных брусьях.

Рис. 9. Ручная ленточная пила

Ручные ленточные пилы рассчитаны для работы двух человек. Ленточные пилы со станиной могут использоваться и одним рабочим.

Цепные пилы со станиной, называемые также шверт-пилами , применяются для прямых или косых поперечных распилов в основном окантованных брусьев (рис. 10). Для этого станина с помощью поворотного устройства может поворачиваться на угол до 60°. Цепь пилы обращается вокруг полотна (шверта) пилы, расщепляющий клин предотврашает защемление цепи пилы.

Рис. 10. Цепная пила

Цепные пилы без станины - это ручные машины, оснащенные зубчатыми упорами для предотвращения обратного удара. Они применяются преимущественно для грубой обрезки древесины по длине.

Вырезные пилы применяют преимущественно для вырезания отверстий в досках и плитах (рис. 11). В зависимости от материала должно применяться соответствующее полотно пилы с формой зубцов, подходящей для данного материала.

Рис. 11. Маятниковая вырезная пила

Полотна вырезных пил работают за счет движений вверх и вниз и за счет дополнительного маятникового движения. Зарезы в досках и плитах возможно производить без предварительного сверления. Наклон станины позволяет вести косые распилы. С помощью дополнительных приспособлений можно вести параллельные распилы и круговые вырезы.

Циркулярные пилы могут применяться в качестве станковых циркулярных пил, форматных циркулярных пил, стационарно установленных в мастерских, или в качестве подвижных строительных циркулярных пил на верстаках (рис. 12 и 13).

Рис. 12. Форматная циркулярная пила

Рис. 13. Строительная циркулярная пила

На таких верстаках весь зубчатый край кругового полотна пилы до самого места резки должен быть закрыт. Это осуществляется с помощью верхнего и нижнего кожухов полотна пилы. Верхний кожух полотна пилы состоит из расщепляющего клина и защитного кожуха. Расщепляющий клин из упрочненного стального листа не должен быть толще, чем шов пропила, и не тоньше полотна пилы. Если применяются полотна пилы различной толщины, то необходимо устанавливать расщепляющие клинья соответствующей толщины, чтобы при резке не заклинивало древесину и не было обратного удара пилы. Расщепляющий клин должен переставляться в плоскости полотна пилы в вертикальной и в горизонтальной плоскости (рис. 14). Расстояние между расщепляющим клином и режущим краем полотна пилы у стационарных станковых и форматных пил должно составлять не более 8 мм. У строительных циркулярных пил оно не должно превышать 10 мм. Верхняя часть полотна циркулярной пилы должна быть закрыта защитным кожухом, для того чтобы можно было удержать вылетающие вверх опилки и частицы материала.

Рис. 14. Расщепляющий клин

К оснащению циркулярных пил относятся продольный упор и поперечный и скошенный упоры. Поперечный и скошенный упоры могут быть установлены и закреплены под различными углами. Оба упорных устройства могут быть переставлены таким образом, что станок пилы будет свободным. Перестановка полотна пилы по высоте производится с помощью шпинделя с вращающейся рукояткой. При перестановке высоты распила вместе с полотном пилы поднимаются или опускаются также расщепляющий клин и защитный кожух.

Строительные циркулярные пилы — это циркулярные пилы простого и легкого типа. Они должны защищаться от осадков и загрязнения с помощью навеса.

Форматными циркулярными пилами называются стационарные станковые циркулярные пилы, которые имеют разнообразное применение на плотничных предприятиях и позволяют производить очень точные и чистые распилы.

Машины для обрезки кромок — это программно-управляемые специальные циркулярные пилы для обрезных пиломатериалов со станком, оснащенным устройством для перемещения и натяжным устройством. С помощью отклоняемого полотна пилы можно выполнять вертикальные, горизонтальные и косые пропилы. Пилы комбинируются вместе с фрезеровальными, сверлильными и строгальными машинами в производственные линии (рис. 15).

Рис. 15. Машина для обрезки кромок

Правила при применении станковых циркулярных пил

• Рабочее место и стол пилы должны быть свободны от заготовок и частей заготовок.
• Перед работой необходимо проверить, правильно ли установлены полотно пилы, расщепляющий клин и защитный кожух.
• Использование полотен пил с трещинами, сломанными зубьями или с подпалинами на полотне запрещено.
• Заготовки при обработке должны полностью лежать на столе, и их перемещение должно быть надежным.
• Для резки тонких заготовок необходимо использовать толкатель или специальное приспособление для перемещения заготовки.
• Упоры или приспособления для перемещения заготовок необходимо применять постоянно. Для резки клиньев необходимо использовать специальное приспособление.

Строгание

Для строгания применяются различные виды ручных рубанков и строгальные машины.

Ручные рубанки

Ручные рубанки состоят из рубаночного ящика со щелью для резца и для отвода стружки, а также самого резца и его крепления (рис. 16). Передняя сторона резца рубанка называется зеркальной стороной, противоположная сторона называется спинкой. Зашлифованная в нижней части резца поверхность является фаской. Зеркальная сторона и фаска образуют режущую часть (рис. 17).

Рис. 16. Части рубанка

Рис. 17. Углы у резца

Угол резания у большинства видов рубанков составляет около 45°. От угла клина зависит стойкость резца. Он составляет около 25°. При таком угле длина фаски соответствует примерно удвоенной толщине резца рубанка. Свободным углом называют угол, который образует фаска резца с подошвой строгания. Если свободный угол слишком мал, то при строгании требуется прилагать большее усилие (см. рис. 17).

Перед резцом рубанка при отделении стружки в древесине образуется распространяющаяся вперед трещина (рис. 18). Передняя грань щели рубанка при строгании давит на плоскость древесины и отгибает отделяющуюся стружку. Чем тоньше должна быть стружка, тем меньше должна быть щель рубанка. При двойных резцах в рубанке второй резец, клапан, обрывает приподнятую стружку непосредственно за резцом, чтобы она не могла задираться (рис. 19).

Рис. 18. Образование стружки при строгании

Рис. 19. Двойной резец рубанка с клапаном

Виды рубанков

Самыми распространенными видами рубанков являются черновой рубанок, чистовой рубанок, двойной рубанок, шлифтик и зензубель (табл. 2).

Строгальные машины

С помощью стационарных фуговальных машин деревянные заготовки строгаются, и одновременно их грани выравниваются под определенным углом. Для этого деревянная заготовка протягивается через строгальный станок, разделенный резцовым валом. Для предотвращения несчастных случаев резцовый вал должен быть хорошо накрыт, а для безопасного протягивания деревянной заготовки необходимо применять защитные устройства (рис. 20).

Рис. 20. Фуговальная машина

Стационарная толщинно-строгальная машина подходит для строгания пиломатериалов до заданной одинаковой толщины.

Для строгания окантованных брусьев, в особенности головок стропил и прогонов, применяется ручная строгальная машина (балочный рубанок) (рис. 21). Балочные рубанки бывают шириной от 82 до 350 мм. Толщина стружки может быть установлена от 0 до 3 мм.

Рис. 21. Ручная строгальная машина

Долбление

Важнейшими инструментами и машинами для долбления являются стамеска, долото, пустотная стамеска, дырочная стамеска, а также долбежный топор и цепная долбежная машина.

Долбежные инструменты

Долбежные инструменты (стамески) состоят из полотна инструментальной стали и ручки из белого бука или из пластмассы (рис. 22). Два обруча (металлические кольца) обрамляют ручку, чтобы она не раскололась. Коронка предотвращает проникновение полотна в ручку.

Рис. 22. Долбежный инструмент

Стамески различаются по форме полотен. Обычная стамеска имеет, как правило, на полотне по бокам продольные фаски (см. рис. 22). Стамески бывают шириной от 2 до 50 мм. Долото применяется для тяжелых работ. Поэтому его полотно не имеет фасок. Пустотная стамеска подходит для выбирания вогнутых фасок и для устройства выкружек при врезке круглых отделочных элементов. Дырочная стамеска, чья толщина больше ширины, особенно подходит для долбления отверстий для цапф.

Долбежный топор применяют для откалывания частей деревянных элементов надпиленных цапф и лишней древесины, а также для зачистки обрубленных деревянных деталей (рис. 22). Его режущая часть односторонне заточена.

Цепные долбежные машины

Цепная долбежная машина работает как фрезеровальная машина (рис. 23). Надежное ведение и точная обработка обеспечиваются боковым упором большой площади и встроенным пузырьковым уровнем. Цепные долбежные машины могут быть оснащены направляющей подставкой, которая облегчает установку и передвижку машины, а также ее обратный подъем. Фрезерный гарнитур состоит из фрезерной цепи, с помощью которой фрезеруется отверстие для цапфы, цепного колеса и направляющей шины. Фрезерная цепь по ширине не может изменяться. Поэтому для каждой ширины цапфы должна натягиваться соответствующая цепь. Глубина выемки для цапфы, напротив, может устанавливаться только с помощью упора глубины. С помощью передвижки машины можно отфрезеровать любую длину выемки для цапфы.

Рис. 23. Цепная долбежная машина

Для изготовления шлицов в торцах деревянных конструкций применяются цепные шлицевые фрезы, которые по своей работе и устройству похожи на цепные долбежные машины (рис. 24).

Рис. 24. Цепная шлицевая фреза

Сверление

Сверление — это рабочий процесс с подъемом стружки, производимый с помощью центрально крутящегося и режущего инструмента.

Виды сверл

Змейчатые сверла имеют острие резьбы, один или два «зареза» и один или два стружкоподъемника (рис. 25). Острие резьбы дает сверлу хорошее направление и втягивает его в дерево. С помощью «зарезов» и стружкоподъемников вырезается сверленое отверстие и стружка поднимается наружу. Транспортировочная змейка самостоятельно транспортирует стружку из сверленого отверстия, так что сверло не так легко забивается. Имеются также змейчатые сверла, у которых змейчатая резьба заменена широкой спиральной резьбой.

Рис. 25. Змейчатые сверла

Спиральные сверла могут иметь центрирующий наконечник или тупой наконечник (рис. 26). Спиральные сверла с центрирующим наконечником применяют для сверления дерева и древесных материалов. Наоборот, сверла с тупым наконечником применяют в особенности для сверления металлов. Сверла с резаком из твердого металла применяют для сверления камня и бетона (рис. 26). Вместо цилиндрической шахты эти сверла могут входить в приемную шахту с углублениями для применения в сверлильных машинах с быстрым зажимным патроном.

Рис. 26. Спиральные сверла

Сверла лесничих имеют более низкую цилиндрическую режущую головку с коротким центрирующим острием, двумя стружкоподъемниками и двумя объемными резаками (рис. 27). Эти сверла применяются для высверливания сучьев и для сверления древесных материалов. Как правило, они зажимаются в сверлильных машинах.

Ддлиннодырчатые сверла можно применять только в специальных дрелях для длинных сверел (см. рис. 27). Их применяют в основном для высверливания отверстий для цапф.

Рис. 27. Сверло лесничего и фрезерное сверло для длинных отверстий

Сверлильные машины

Ручные дрели могут быть с обычным ходом, с многоступенчатыми передачами и с электронным регулированием оборотов. Сверла зажимаются в патроне, который в большинстве случаев имеет зажимную шахту сверла глубиной до 13 мм. Для сверления подходят спиральные сверла и сверла лесничих. Сверлильные машины с регулированием оборотов подходят для ввинчивания и вывинчивания шурупов.

Ручные ударные дрели оснащены ударным устройством, которое поддерживает процесс сверления короткими ударами в осевом направлении. Таким образом, с помощью сверел с наконечником из твердого металла можно сверлить отверстия в камне и бетоне.

Ручные дрели со станиной применяются в столярном производстве в основном для сверления отверстий для болтовых соединений или для стержневых шпонок-дюбелей (рис. 28). Часто съемная станина может переставляться для сверления наклонных отверстий под углом до 45°. Глубина сверлений также может устанавливаться. Машина может быть включена как на правостороннее, так и на левостороннее вращение. Наряду с обычными сверлами здесь могут применяться особые фрезерные головки, с помощью которых можно делать кольцевые шпонки и отверстия для кольцевых дюбелей.

Рис. 28. Ручная дрель со станиной

Шлифование

С помощью шлифования поверхность материалов делается гладкой. Инструментами для шлифования являются шлифовальные бруски из дерева или пробки, но в основном применяются все-таки шлифовальные машины.

Шлифовальные средства

Шлифовальными средствами являются стекло, кремень (наждак), гранат, корунд и карбид кремния. Они сортируются по величине и наклеиваются на бумагу или текстильную основу. По размерам частичек шлифовальные средства обозначают номерами зерен. Чем меньше номер зернистости, тем грубее шлифовка (табл. 3).

Машины для шлифования

Шлифовальные машины бывают в виде ручных ленточных шлифовальных машинок, виброшлифовальных машин (машин скольжения), эксцентриковых (тарельчатых) шлифовальных машин и треугольных шлифовальных машин (табл. 4). С их помощью можно шлифовать все виды древесины, древесных материалов, лакированные поверхности, металлы и пластмассы.

С помощью встроенного отсоса пыли образующаяся при шлифовании пыль отсасывается в специальный мешок или прямо передается в отсасывающее устройство. В случае машин скольжения (виброшлифовок), эксцентриковых шлифовок и треугольных шлифовальных машин отшлифованная пыль принимается через отверстия в шлифовальном башмаке или в шлифовальной тарелке самоклеющими шлифовальными листами.

Предписания по предупреждению несчастных случаев

• Обслуживание, содержание в порядке и настройка деревообрабатывающих машин может производиться только лицами не моложе 18 лет, физически здоровыми и надежными. Они должны быть обучены обращению с этими машинами заранее специально для этого предназначенными специалистами.
• Обучающиеся с 15 лет могут обслуживать деревообрабатывающие машины под руководством и под надзором обучающего специалиста.
• Каждый, кто включает машину или на ней работает, должен следить за тем, чтобы никто не мог получить травму. Прежде, чем оставить машину, ее надо выключить.
• С людьми, работающими на машинах, нельзя заговаривать или им мешать, пока они имеют включенный инструмент в руках.
• Машины и механизмы перед использованием должны проверяться, находятся ли они в надлежащем порядке и насколько они безопасны от несчастных случаев. Работа на машинах без предписанных приспособлений безопасности запрещена. Недостатки должны быть замечены и о них следует немедленно доложить. Машина, которую нельзя использовать, должна быть помечена знаком «не использовать».
• Перед устранением неисправностей машину необходимо отключить. Свободные щепки, стружка и отходы не должны удаляться вблизи работающей машины руками.

В случае использования ручного инструмента следует, кроме того, следить за тем, чтобы:

• машины с электроприводом были защищены от влаги;
• кабели и штекеры были проверены перед каждым включением машины на их безупречное состояние. Кабели должны прокладываться таким образом, чтобы они были защищены от повреждений и чтобы о них нельзя было споткнуться. При смене инструмента необходимо обязательно вынуть штекер из сети;
• у ручных циркулярных плит после работы защитный кожух полотна пилы автоматически закрывал полотно;
• перед включением машины из патрона был удален ключ для зажима сверла и т.п.;
• небольшие детали при обработке были зажаты на верстаке.