Даже небольшая неточность, умноженная на число шипов, способна испортить шиповое соединение, которое считается одним из самых капризных в изготовлении. Описанное ниже приспособление обеспечивает точное и быстрое изготовление шипового соединения для ящиков. Кроме того, с помощью одного-единственного приспособления можно делать шипы разного размера.
Приспособление состоит из трех основных частей - основания, которое крепится струбцинами к фрезерному столу, подвижных салазок с вертикальным упором и сменных накладок для изготовления шипов разного размера. Все детали этого приспособления сделаны из березовой фанеры толщиной 19 мм и твердой древесины. Детали просто склеены друг с другом. Длина основания зависит от ширины фрезерного стола. Измерьте расстояние от правого края до оси фрезы. Для измерения вставьте в цингу V-образную фрезу. Острый кончик фрезы расположен точно на оси вращения. Добавьте к полученному размеру 70 мм, чтобы определить длину основания (в нашем случае - 356 мм). Затем изготовьте приспособление, показанное на рисунке.
Чтобы салазки легко скользили вдоль основания, при сборке обеспечьте небольшой зазор, вставив между основанием и полозками кусочки бумаги. Если вы планируете использовать приспособление для изготовления шипов разного размера, сделайте несколько сменных накладок. Вам придется устанавливать новую накладку при переходе на другой размер. Чтобы сделать в накладке Т-образный паз, сначала выберите его центральную часть с помощью прямой фрезы, а затем, используя Т-образную фрезу, сделайте заключительный проход.
Размеры проушин и шипов зависят от диаметра используемой фрезы, но так как регулируемые накладки можно менять, вы имеете возможность выбрать фрезу любою размера. Чтобы соединения выглядели аккуратными, то есть начинались и заканчивались целыми шипами и проушинами, ширина деталей должна быть кратной диаметру фрезы. Для настройки сделайте из обрезков две пробные заготовки, имеющие такую же длину и толщину, как стенки ящика, но шириной на 3 мм больше окончательной высоты ящика.
Даже небольшие отклонения размеров суммируются при многочисленных проходах, формирующих соединение. Поэтому оставляйте на заготовках небольшой запас по ширине, чтобы впоследствии избежать неприятных сюрпризов. Вы сможете без труда удалить остаток припуска, когда соединения будут готовы.
Теперь установите приспособление на фрезерный стол, настройте его и сделайте ящик за 12 простых шагов.
Выберите фрезу в соответствии с толщиной деталей, например, чтобы сделать шипы шириной 6 мм в стенках толщиной 6 мм. Но можно взять фрезу большего диаметра для изготовления более крупных шипов.
Закрепите основание приспособления на фрезерном столе, выровняв фрезу по центру выреза. Положите на основание заготовку и установите вылет фрезы так, чтобы она чуть выступала сверху.
Установите поверх основания салазки с вертикальным упором и зафиксируйте накладку, выровняв ее торцы вровень с полозками. Сдвиньте салазки вперед, чтобы фрезой сделать в накладке вырез-проушину.
Сделайте из обрезков Т-образную рейсшину для фиксации расстояния от края фрезерного стола до накладки. Рейсшина должна иметь достаточную высоту, чтобы ее торец упирался в накладку.
Выпилите из твердой древесины рейку-шаблон квадратного сечения, плотно входящую в вырез накладки. Распилите ее на две части и сложите их вместе, чтобы передвинуть накладку.
Удалите рейсшину и рейки, затем сделайте в накладке второй вырез-проушину. Обрежьте штыревой упор до длины 51 мм и вклейте его в новую проушину вровень с задней стороной накладки.
Для проверки настроек прижмите край пробной заготовки к штыревому упору. Сдвиньте салазки вперед, чтобы сделать в заготовке первую проушину.
Наденьте первую проушину на штыревой упор и отфрезеруйте вторую проушину. Продолжайте операцию до завершения, каждый раз надевая новую проушину на штыревой упор.
Для формирования первого выреза на углу смежной заготовки вставьте между ней и штыревым упором вторую часть рейки. Сделав первый проход, отложите рейку в сторону.
Прижмите угловой вырез к штыревому упору и сделайте второй проход. Последовательно сформируйте все шипы и проушины соединения. Опилите стенки ящика до окончательной ширины, удаляя неполные шипы.
Проведите пробную сборку соединения. Оно должно легко соединяться усилием рук, но не разъединяться под собственной массой. Если требуется, измените настройки.
Фирменные прижимы для склейки ящиков позволяют сжимать детали с выступающими торцами шипов, но при этом распределяют давление на все соединение.
Чтобы шиповые соединения ящиков получались безупречными, следуйте советам:
- Перед изготовлением соединений расположите стенки ящика так, как они будут окончательно склеиваться, и поставьте метки. Чтобы не перепутать их ориентацию, пометьте внешнюю и верхнюю сторону каждой стенки. Помните, что на противоположных стенках соединения должны выполняться одинаково.
- Фреза с восходящей спиралью дает более чистый рез с минимумом сколов. Кроме того, режущие усилия при работе такой фрезы направлены вниз, прижимая заготовку к столу и не давая ей приподниматься.
- Обрабатывая древесину, склонную к образованию сколов, прикрепите к переднему краю заготовки ненужный обрезок с помощью двухстороннего скотча.
- Всегда делайте шипы чуть длиннее; их выступающие торцы нетрудно удалить с помощью шлифовки или копирующей фрезы после сборки ящика. Чтобы на крайних шипах не возникали сколы, прижмите к ним струбциной обрезок бруска или доски.
- Если дно ящика с прямыми шипами должно вставляться в шпунты стенок, насухо соберите ящик, зафиксируйте стенки струбцинами и выберите шпунты изнутри с помощью шлицевой фрезы с подшипником. Затем сделайте закругления на уголках дна в соответствии с радиусом фрезы.
- Склеивайте ящики в течение суток после изготовления соединений. Если оставить детали на несколько дней, шипы могут усохнуть или разбухнуть, что затруднит сборку, или даже сделает ее невозможной.
- Склейка четырех соединений с большим числом шипов и проушин заставляет торопиться. Экономьте время, нанося клей только на внутренние грани шипов.
При использовании содержания данного сайта, нужно ставить активные ссылки на этот сайт, видимые пользователями и поисковыми роботами.
При изготовлении деревянных изделий плоский шип является самым надежным способом соединения деталей. Сделать шип можно используя ножовку — наградку и стамеску. Но это не лучший вариант. Удобнее делать шипы используя простые электро — инструменты.
Самый подходящий станок для изготовления шипов — это
стационарный фрезер. На фото вы видите способ изготовления
с помощью пилы установленной на валу фрезера. Шип
проходится с двух сторон, так он будет точно по центру.
Шип можно вырезать и в вертикальном положении, для этого
понадобится циркулярка с изменяемой высотой пилы. Для
удерживания заготовки направляющую линейку циркулярки лучше
сделать выше чем длина шипа, например 10-15 см. .
Пойдем по порядку.
1.
Делаем заготовку деталей уже в чистом размере. При
разметке к длине деталей надо добавить длину шипов. Например
для дверей обычно делают шипы длиной 55-70 мм. , для столов
или стульев в зависимости от толщины ножки,
ориентировочно 30-40 мм. .
2.
С помощью линейки и угольника размечаем плечи шипа со всех
сторон. Затем ножовкой делаем неглубокие пропилы по разметке.
Это будут плечи шипа.
3.
Сам шип будем выбирать ручным фрезером, концевой фрезой
«бочонок». Подшипник для фрезы здесь не нужен. Для удобства
и точности работы устанавливаем дополнительную опору для фрезера.
Это такая же по толщине деталь закрепленная перпендикулярно.
Обе детали крепятся к столу струбцинами.
Так, чтобы такое соединение было качественным и служило долго. Появление шипа считается одним из ключевых моментов в истории развития столярного ремесла. Говорят, что настоящий мастер должен уметь изготавливать такие соединения. Называйте их, если хотите, мерилом уровня столярного мастерства. правильно и аккуратно подогнанным к проушинам, сквозные шипы, усиленные нагелями, будут наглядным свидетельством качества изделия, которое недостижимо при использовании шурупов или ламелей, экономящих время. Как следует из названия, такое соединение состоит из шипа, проходящего сквозь отверстие (проушину) смежной детали, и часто шип делают слегка выступающим с другой стороны. Если вы готовы освоить изготовление таких соединений, попробуйте использовать их вместо ламелей.
Вот как это делается .
Определите размеры элементов соединения. Соединения со сквозными шинами бывают двух типов (рисунок внизу). В одном случае обе детали имеют равную толщину, например, перекладина толщиной 18 мм имеет шип, входящий в проушину стойки, толщина которой также 18 мм.
Или шип входит в проушину детали, имеющей большую толщину, например, соединение 18-миллиметровой царги стола с ножкой квадратного сечения 38×38 мм. Для соединения деталей одинаковой толщины сделайте шипы и проушины, равными одной трети толщины деталей. Например, при толщине деталей 18 мм толщина шипов и ширина проушин равна 6 мм.
Краткий совет! Абсолютная точность не нужна. Если самая узкая стамеска имеет ширину 6 мм, разметьте проушины чуть шире, чтобы упростить их зачистку.
Если толщина деталей разная, толщину шипа и ширину проушины выбирают, как правило, равной одной трети толщины большей детали. Например, для соединения 18-миллиметровой царги с 38-миллиметровой ножкой сделайте шипы толщиной около 12 мм.
Длину шипа нужно увеличить примерно на 0,5 мм, если собираетесь после сборки шлифовать его торец вровень с поверхностью ответной детали. А если хотите украсить выступающую часть шипа фасками, его длина должна быть на 6 мм больше ширины другой детали.
Начинайте с проушин
Размеры шипа легко уменьшить в соответствии с шириной и длиной проушин, поэтому сделайте сначала проушины и подгоните к ним шипы. Разметьте проушину па двух противоположных сторонах заготовки и убедитесь, что размеченные прямоугольники расположены на одинаковом расстоянии от базовых граней. Закрепите в патрон сверлильного станка сверло, диаметр которого на 1,5-2,0 мм меньше ширины проушины, и установите упор на столике станка. Прикрепите заготовку струбциной к упору и сделайте сквозные отверстия (фото А).
A. Перекрывающиеся отверстия, сделанные сверлом с центральным острием, образуют выступы на стенках проушины и закругленные концы.
B. Приклейте к направляющему бруску планку, край которой совпадает с линией разметки. Приспособление помогает удерживать стамеску вертикально и не дает выйти за линию.
Приступая к зачистке проушины, сначала возьмите узкую стамеску для подрезки углов. Затем изготовьте направляющее приспособление-кондуктор для стамески, показанное на фото.
Прижимая к кондуктору плоскость стамески шириной 25 мм или более, выравнивайте стенки проушины, срезая неровности, оставшиеся от сверления (фото В), не более, чем на половину глубины. Переставьте кондуктор на противоположный край и зачищайте вторую стенку также до половины глубины. Затем переверните заготовку и проделайте то же самое с другой стороны.
Установите в пильный станок наборный пазовый диск максимально возможной толщины и настройте его вылет так, чтобы шип получился чуть толще, чем требуется. Проверьте настройки на обрезках, прежде чем обработать заготовки.
Установите продольный (параллельный) упор на расстоянии от внешнего края диска, равном длине шипа. Закрепите накладку на поперечном (угловом) упоре. Формируйте шип за несколько проходов с минимальным перекрытием, чтобы уменьшить количество поперечных рисок на щечках шипа (фото С). Затем поставьте заготовку на кромку, чтобы выпилить узкие щечки.
C. Формируйте шип за минимальное количество проходов, чтобы на выступающей части шипа не остались глубокие риски.
D. Подгоняя толщину шипа к ширине проушины зензубелем, снимайте с обеих щечек одинаковое количество материала. Проверяйте результат после каждой пары проходов.
Для точной подгонки шипа удалите одинаковое количество материала с обеих щечек, используя прямоугольный обрезок с наклеенной только на одну грань наждачной бумагой N^ 100 или небольшой зензубель (фото D). Следует остановиться, когда шип будет входить в проушину при легком усилии руки.
Соберите соединение насухо и острым ножом слегка отметьте границы выступающей части шипа (фото Е). Разъедините детали и отшлифуйте или острогайте на всех ребрах вокруг торца фаски под углом 45°, не заходя за линии (фото F). Чтобы собрать соединение, не испачкав клеем, торец шипа, нанесите немного клея на его широкие щечки, вставьте шип в проушину и сожмите соединение струбциной до полного высыхания.
E. Острый разметочный нож с односторонней заточкой оставит тонкую линию точно на границе с краями проушины.
F. Движения рубанка направлены от углов к середине, чтобы не образовались сколы. Затем отшлифуйте фаски и торец наждачной бумагой № 180.
Затем можно механически усилить соединение. Для этого просверлите 6-миллиметровое отверстие с отступом 25 мм от концов проушины, проходящее сквозь шип. Делать сквозное отверстие, выходящее на другую сторону, можно только при абсолютной уверенности в том, что при забивании нагеля на выходе не будет сколов.
Сделайте заходные фаски на конце 6-миллиметрового стержня и вбейте его в отверстие, как показано на фото в начале статьи.
Срежьте лишнее и гладко отшлифуйте поверхности наждачной бумагой № 180, обернутой вокруг твердой колодки.
Зная, как сделать шип-паз ручным фрезером, можно даже в домашних условиях изготавливать не только красивую, но и надежную мебель, но и различные конструкции из древесины, характеризующиеся отличной несущей способностью. По системе «шип-паз» соединяются не только элементы различной мебели (столов, стульев и полок), но и каркасы малоэтажных домов, испытывающие в процессе эксплуатации значительные нагрузки.
Для того чтобы ручным фрезером сделать шип на деревянном брусе, необходимо обеспечить несколько условий:
- надежно зафиксировать заготовку и правильно сориентировать ее по отношению к направляющей подошве фрезера;
- выставить высоту рабочей части фрезы таким образом, чтобы инструмент снимал с поверхности обрабатываемой заготовки слой материала требуемой толщины.
Даже используя при выполнении такой обработки простейшее шипорезное приспособление для фрезера, можно не только повысить ее производительность и качество результата, но и сделать технологический процесс более безопасным. Особенно актуально использование такого приспособления, которое можно изготовить и своими руками, в тех случаях, когда мебель производят не в единичных экземплярах, а сериями (при этом мастеру приходится выполнять большое количество подобных операций как с однотипными, так и с имеющими различные формы и размеры деревянными деталями).
Используемые инструменты
Создание шипов и пазов, при помощи которых будет обеспечиваться соединение двух деревянных заготовок, предполагает, что на боковой поверхности бруса или доски ручным фрезером делается выборка материала. При этом должны быть строго выдержаны все геометрические параметры элементов будущего соединения.
Для выполнения этой операции ручным фрезером можно использовать инструменты с хвостовиками диаметром как 8, так и 12 мм. Наиболее универсальной в этом случае является пазовая фреза, режущая часть которой работает следующим образом:
- боковая поверхность формирует стенки паза и боковые стороны шипа;
- торцевая сторона обрабатывает дно паза и снимает слой материала требуемой толщины с основания шипа.
Таким образом, используя инструмент данного типа, можно сформировать на боковой поверхности бруса или доски как шип, так и паз. При этом их размеры можно регулировать в достаточно широких пределах.
В тех случаях, когда к надежности соединения деревянных деталей предъявляются более высокие требования, пазы и шипы делают не прямоугольной формы, а формы, которая называется «ласточкин хвост». Пазы и шипы такой конфигурации создаются с помощью фрез «ласточкин хвост». Выполнить процедуру формирования пазов и шипов такой формы ручным фрезером также возможно, но для этих целей следует использовать приспособления другой конструкции.
Выборка «ласточкиного хвоста» с помощью шаблона
Чтобы вопрос о том, как сделать паз в доске и брусе или шип на их боковой поверхности, не вызывал особых затруднений, лучше использовать электроинструмент, оснащенный удобными боковыми рукоятками, широкой направляющей подошвой и опцией защиты шпинделя от проворачивания в процессе замены фрезы. Кроме того, желательно, чтобы в таком оборудовании присутствовал боковой стопор, за счет которого вылет используемой с ним в комплекте фрезы всегда будет оставаться постоянным.
Как изготовить приспособление для выборки шипа
При формировании шипов на деревянных заготовках ручным фрезером он никак не фиксируется в пространстве и подводится к обрабатываемой детали вручную. Именно поэтому очень важно, чтобы при использовании электроинструмента обрабатываемая деталь находилась в приспособлении, которое сможет обеспечить не только ее надежную фиксацию, но и точность формируемых на ее поверхности шипов.
Конструкцию простейшего устройства, которое в состоянии справиться с такими задачами, составляют:
- несколько неподвижных направляющих (нижние, верхние, боковые);
- подвижная планка, за счет которой можно регулировать длину выборки.
Изготавливается такое устройство, размеры составляющих которого подбираются индивидуально, в следующей последовательности:
- По краям листа фанеры фиксируются одинаковые по высоте боковые вертикальные элементы, в центральной части которых сделаны вырезы.
- На боковых элементах устанавливаются направляющие, по которым будет перемещаться подошва ручного фрезера.
- Чтобы ограничить ход ручного фрезера по верхним направляющим, на них следует зафиксировать боковые планки.
- На листе фанеры, играющем роль основания устройства, необходимо установить подвижный элемент, при помощи которого будет регулироваться величина вылета края обрабатываемой заготовки. Для фиксации можно использовать обычный винт с барашком или любой другой подходящий крепеж.
При изготовлении приспособления предложенной конструкции надо учитывать следующие моменты:
- Высота верхних направляющих должна соответствовать сумме толщины обрабатываемой детали и величины небольшого зазора, который необходим для установки фиксирующего клина.
- Вырезы в боковых вертикальных элементах выполняются такой ширины, чтобы она учитывала длину формируемого шипа.
Работать с использованием приспособления предложенной конструкции можно ручным фрезером практически любой современной модели, в опциях которого предусмотрена возможность регулировки скорости резания, величины подачи и вылета рабочей части применяемого инструмента.
Для создания на боковой поверхности бруса или доски шипа «ласточкин хвост» используется устройство, изготавливаемое следующим образом.
- В листе многослойной фанеры выполняется отверстие, из которого будет выступать режущая часть фрезы «ласточкин хвост».
- С нижней части подготовленного фанерного листа фиксируется ручной фрезер. Для этого можно применять хомуты, саморезы или любые другие крепежи.
- На поверхности фанерного листа, по которому будет перемещаться обрабатываемая заготовка, закрепляется доска толщиной 2,5 см. Она будет выполнять роль направляющего элемента. Такая доска является расходным материалом и используется один раз с фрезой определенного диаметра.
Такое устройство можно установить между двумя стульями или использовать для его размещения более удобную и надежную конструкцию.
Создание шипов на брусках и досках
Применяя фрезы для сращивания древесины для ручного фрезера и вышеописанное приспособление, обработку выполняют в следующей последовательности.
- Деталь, которую предстоит обработать, размещается на нижней опорной плоскости.
- Тот край детали, на котором будет формироваться шип, помещается в вырез верхних направляющих и продвигается в нем до упора в подвижный элемент приспособления.
- Подвижный элемент фиксируется в требуемом положении.
- Используя клиновой элемент, верхнюю плоскость детали прижимают к верхним направляющим.
- На верхние направляющие помещается ручной фрезер.
- Дерево при помощи установленного на фрезер инструмента сначала снимается с одной стороны формируемого шипа.
- После обработки одной стороны заготовку переворачивают и выполняют формирование второй стороны шипа.
Даже такое несложное по конструкции устройство позволяет обрабатывать при помощи ручных фрез соединения «шип-паз» с высокой точностью и производительностью.
Перед началом работы такое приспособление необходимо настроить. Это можно сделать по следующему алгоритму.
- Установленный в ручной фрезер инструмент опускается до его соприкосновения с поверхностью фанеры-основания.
- Измеряется толщина детали.
- Толщина заготовки делится на 4. Результат и будет расстоянием, на которое необходимо поднять фрезу над поверхностью основания.
Используя шаблон «ласточкин хвост», пазы и шипы создают на половину их толщины, что объясняется особенностями соединения данного типа. Чтобы сделать паз в брусе и доске, а также сформировать шип типа «ласточкин хвост», устройство также необходимо настроить и зафиксировать его составляющие в требуемом положении.
Итак, в каких случаях нужно соединение «шип паз»
Вертикальные перемычки
В большинстве изделий (например, столах) перемычки или распорки соединяются с вертикальными ножками (рис. 1). При таком расположении волокна на склеиваемых поверхностях деталей - взаимно перпендикулярны.
Горизонтальные перемычки
Ситуация с перемычками, например, на пристенном столике. как сделать который мы расскажем в одной из следующих статей, несколько другая. Чтобы получить отсеки для выдвижных ящиков, перемычки устанавливаются горизонтально относительно ножек, и вместо одного широкого шипа с большой поверхностью склейки у вас появляются две маленькие склеиваемые поверхности.
Решение
Для решения этой проблемы придётся выпилить два паза и два шипа (рис. 2). Это может выглядеть как ослабление соединения, но это не совсем так. Двойные шипы увеличивают площадь склейки за счёт двух больших щёчек.
Итак,изготовление соединения двойной паз шип - хороший вариант соединения ножек с узкими (тонкими) перемычками, но при этом в два раза возрастает количество запилов. Это не означает, что в два раза увеличивается количество настроек станка.
В пристенном столике (о нем в следующей статье) перемычки и ножки одинаковой толщины. Это означает, что внешние щёчки шипов (и пазов) могут быть на одинаковом расстоянии от рёбер детали.
Поэтому два паза на каждой ножке (и две внешние щёчки шипов) могут быть выпилены с одной установки станка.
Как в любом соединении паз/шип, необходимо сначала выбрать пазы (рис. 3 и 4). Для их высверливания требуется всего одна установка сверлильного станка. Затем концы пазов можно спрямить стамеской.
Как сделать двойные шипы
Внешние щечки
Сначала для выпиливания заплечика установите продольную линейку, которая будет служить ограничителем (рис. 5-7), определяющим длину шипа. Затем поднимите диск и перекрывающимися запилами выпилите первую щёчку. Затем разверните деталь и выпилите вторую щёчку. Проверьте подгонку и. если необходимо, поднимите диск.
Внутренние щёчки
Разметьте их непосредственно по пазам. Для этого поставьте деталь над пазами и сделайте соответствующие отметки (фото 2). Как и для внешних щёчек, для выпиливания внутренних нужна только одна установка диска. Но на этот раз деталь надо поставить на торец (рис. 8-13).
Затем подрезкой острой стамеской подгоните шипы к пазам.
Двойное соединение шип-паз – как сделать: инструкция к фото
1. Чтобы создать проём для выдвижных ящиков, вместо одной перемычки устанавливают две. Но тогда на шипах уменьшится поверхность склейки.
2. При использовании двойных шипов и пазов площадь склейки удваивается, что увеличивает прочность соединения деталей.
3. Чтобы определить длину пазов, на каждой детали отметьте их верхние и нижние концы. Затем, чтобы определить ширину пазов, разметьте все их боковые стороны.
10. Не меняя установки диска, разверните деталь так, чтобы к блоку-ограничителю прижалась противоположная грань детали. Выпилите щёчку и удалите лишнюю древесину.
11. Грубо выпилив шипы, проверьте их подгонку к пазам. Для точной подгонки щёчки и заплечики придётся подрезать стамеской.
12. Если шипы не входят точно в пазы, несколькими проходами острой стамески надо удалить неровности на внешних сторонах щёчек.
13. Чтобы шипы полностью сели в пазы, надо подрезать их заплечики, при этом внутренний заплечик может быть немного утоплен.
Разные виды столярных соединений – какие прочнее других
Вам требуется рамочное соединение, которое не развалится, когда дети превратят дверцу шкафа в игровой снаряд для своих забав?
Или ящичное соединение, выдерживающее рывки и толчки без повреждений?
Мы испытали 12 образца обоих типов, чтобы выбрать из них два лучших.
Ранее мы подвергли жестокому испытанию различные пазовые, шиповые, стыковые и усовые соединения, чтобы выяснить, какие из них наиболее. Теперь, чтобы узнать, какие рамочные и ящичные соединения самые крепкие, мы изготовили дюжины образцов для испытаний и подтолкнули их к гибели (в буквальном смысле).
Для дверных рамок мы сделали по шесть образцов с контрпрофильными соединениями, в шпунт и гребень, вполдерева и с полупотайными шипами.
Также изготовили опытные образцы ящичных соединений:
- с пазом и гребнем,
- с прямыми ящичными шипами,
- с открытыми и полупотайными шипами «ласточкин хвост»,
- шпоночные с пазом «ласточкин хвост»,
- пазо-гребневые с двумя плечиками,
- в фальц и ус с замком.
Для обеспечения равных условий все соединения были изготовлены из ш древесины примерно одинаковой плотности с применением одного и того же клея. В образцах рамочных соединений (за исключением отдельных указанных случаев) использовался красный дуб сечением 18×50 мм. Образцы ящичных соединений – из тополя 12×100 мм.
На испытательном оборудовании в каждое соединение двумя способами. В первом измерялось сопротивление соединений разрыву, как в случае грубого открывания выдвижного ящика или резкого бокового рывка сдвижной дверцы.
В другом испытании проверялась способность соединений противостоять излому до нарушения прямоугольности деталей и разрушения склейки. (Представьте себе ребёнка, раскачивающегося на дверце шкафа или широкий бельевой ящик, перекосившийся от резкого выдёргивания.)
Когда утихли треск и хруст ломающейся древесины, мы обнаружили, что все соединения выдержали значительно большую нагрузку на разрыв, чем на излом, что показалось довольно необычным для реальных условий. Например, ящичные соединения в среднем выдерживали усилие на разрыв около 675 кгс, а на излом только 36 кгс.
Рамочные соединения в дверцах в среднем выдержали усилие на разрыв около 550 кгс, но только 231 кгс на излом. Сравнить относительную прочность соединений в каждой категории можно по таблицам. Проанализировав столбцы цифр, мы выяснили несколько особенностей, которые вы сможете применить в своей мастерской, чтобы сделать соединения прочнее.
РАМОЧНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
Соединения вполдерева
Результат. В испытании на излом соединения вполдерева выдержали вдвое большую нагрузку, чем следующее по прочности соединение. Вывод. Большая площадь склейки вдоль волокон придает этому соединению исключительную прочность. Применяйте его в рамах для зеркал и тяжелых дверцах, чтобы быть уверенными в их надежности.
Результат. В испытаниях на разрыв у большей части соединений вполдерева лопнула не склейка, а древесина на стойках. Вывод. Это соединение способно удержать в дверцах тяжелые вставки, например, стеклянные витражи.
Результат. В соединениях с разрушенной склейкой можно было увидеть грубые следы пильного диска. Вывод. Для прочного склеивания гладко шлифуйте контактирующие поверхности соединения.
Результат. Несмотря на то, что соединения вполдерева примитивны и легко выполняются, они превосходят по прочности другие, более трудоёмкие соединения, например, контрпрофильные. Вывод. Большая сложность не гарантирует большей прочности.
Соединения с полупотайным шипом
Результат. В каждом испытании на разрыв стойка с гнездом разрывалась по древесине вдоль прежде, чем ломался шип на перекладине. Вывод. Склейка вдоль волокон стенок гнезда и щёчек шипа достаточно прочна, но слабее, чем в соединениях вполдерева.
Результат. В испытаниях на разрыв во всех образцах трещины в стойках совпадали с дном гнезда. Вывод. Длинные шипы уменьшают вероятность появления трещин и усиливают соединение, как и в предыдущих испытаниях.
Результат. Ни в одном из испытанных образов шипы не сломались и даже не проявили признаков слабости. Вывод. Неоднократно проверенное практикой правило делать шипы толщиной равной трети толщины деталей в очередной раз доказало достаточную продольную прочность шипов.
Результат. В нескольких образцах, испытанных на излом, шипы выламывали древесину между гнездом и торцом стойки (см. фото), но не раньше, чем стойки лопались вдоль. Вывод. Применяйте это соединение для случаев, когда требуется повышенная надёжность. Прочности склейки шипа более чем достаточно, несмотря на уязвимость тонкой стенки гнезда.
Результат. Соединение ослабляется, когда торец шипа не достигает дна гнезда. Вывод. Зазор между дном гнезда и шипом для сбора излишков клея ослабляет соединение. Старайтесь уменьшать его до минимума и не наносить слишком много клея.
Соединения в шпунт и гребень
Результат. Как и в соединениях с полупотайными шипами, стойки разламываются по дну шпунта при испытаниях на разрыв. Во всех случаях короткие гребни-шипы длиной 10 мм прочно удерживались прилегающими стенками пазов.
Вывод. Так как длина таких шипов ограничена глубиной шпунтов в стойках, уделите особое внимание тщательной подгонке и склейке всех элементов такого соединения, в том числе торцам и заплечикам шипов.
Результат. Торцы шипов отрывали волокна древесины на дне шпунтов. Вывод. Клей плохо заполняет зазоры в соединениях. Точно подогнанный по длине шип увеличивает прочность и улучшает внешний вид соединения.
Контрпрофильные соединения
Результат. Несмотря на профилированные кромки стоек и перекладин, эти соединения в испытаниях на разрыв и излом оказались примерно равными по прочности соединениям в шпунт и гребень. Вывод. Профильные стыки не ослабляют соединение.
Результат. Во всех испытаниях на разрыв стойки расщеплялись у конца шипа перекладины. Вывод. Соединение, показанное справа, разрушается в местах со свилеватыми или направленными под углом волокнами. Для прочных рам подбирайте прямослойную древесину.
Результат. Даже склейка торцевых и продольных волокон в таких соединениях превосходит прочностью окружающую древесину. Вывод. Соединение вполне пригодно для рам с филёнками.
Заключение
Нельзя считать случайным совпадением то, что двумя самыми прочными оказались соединения с наибольшей площадью склейки продольных волокон. Для рам с тяжёлыми стёклами или зеркалами выбирайте соединения вполдерева, особенно в тех случаях, когда ширина рамы больше её высоты. Соединения с полупотайными шипами работают так же, при этом шпунты в стойках и перекладинах делаются в заготовках до начала изготовления самих соединений. Используйте их в часто открываемых дверцах.
Не стоит также пренебрегать контрпрофильными соединениями, а также в шпунт и гребень. В реальных условиях четыре таких соединения в углах дверцы дадут вчетверо большую прочность, а заполнение филёнкой дополнительно усилит конструкцию. Оба этих соединения достаточно прочны для нормальной эксплуатации, не выдерживая лишь слишком грубого обращения. Повысить прочность любого соединения можно применением прямослойной древесины и тщательной подгонкой и склейкой элементов с гладкими поверхностями.
Ящичные соединения
Прямые ящичные шипы
Результат. Склейка прямых шипов оказалась довольно прочной – в испытаниях на разрыв расщеплялись волокна и края шипов на обеих деталях соединения. Даже в склейке торцевых волокон с продольными скалывались углы отдельных шипов. Вывод. В соединении с прямыми ящичными шипами деталей толщиной 12 мм площадь склей ки составляет 24 см2, и половина этой площади приходится на склейку продольных волокон. Применяйте эти соединения в тех местах, где требуется наибольшая прочность на разрыв, например, в ящиках для хранения тяжёлых предметов.
Результат. К нашему удивлению, прочность этих соединений на излом оказалась намного меньше и составила только 4 процента от прочности на разрыв. Вывод. Усиливайте такие соединения тонкими гвоздями, вбивая их в крайние шипы на обеих кромках.
Соединение на ус с замком
Результат. На всех образцах сужающийся гребень оставался приклеенным к ответному пазу. Прочность соединения обеспечивается склейкой продольных волокон. Вывод. В этих соединениях сочетаются прочность и красота благодаря аккуратным стыкам на внешних углах.
Результат. Узкие скосы у внешнего и внутреннего углов снижают прочность склейки.
Вывод. Выбирайте профиль фрезы, чтобы минимизировать ширину этих скосов.
Результат. В обоих испытаниях образцы разрушались почти одинаково, когда гребень ломался у основания.
Вывод. Так как формируемый фрезой гребень расширен у основания, такие соединения прочнее пазо-гребневых.
Соединение в паз и гребень
Результат. Несмотря на то, что на каждом участке продольные волокна контактируют с торцевыми, прочность склейки пазо-гребневых соединений превосходит прочность самой древесины. Соединения разрушаются, когда внешняя стенка паза отламывается полностью от кромки до кромки. Вывод. Применяя пазо-гребневое соединение для крепления задней стенки ящика к боковым, можно повысить прочность, расположив пазы в боковых стенках на большем расстоянии от торцов.
Результат. На разрушенных соединениях мы обнаружили участки с прижогами, где прочность склейки оказалась невысокой. Вывод. Древесина с прижогами плохо впитывает клей. Делая эти соединения, уменьшите частоту вращения фрезы или отшлифуйте прижоги, оставленные пильным диском.
Открытое соединение «ласточкин хвост»
Результат. В испытаниях на разрыв торцевые грани проушин отделялись от продольных волокон боковой стенки, почти не оставляя следов.
Вывод. Для большей прочности тщательно наносите клей на грани шипов и проушин с продольными волокнами.
Результат. Несмотря на тщательность работы, на некоторых шипах почти не было следов клея. Вывод. Смазывайте клеем обе детали, чтобы после выдавливания излишков в соединении оставалось достаточно клея.
Результат. Даже после разрушения склейки из-за превышения нагрузки детали остаются механически связанными. Вывод. В отличие от других соединений слабая склейка не приводит к полному разрушению ящика, если шипы расположены на передней и задней стенках, а проушины на боковых.
Шпоночное соединение с пазом «ласточкин хвост»
Результат. Все образцы в обоих испытаниях разрушались, когда отламывалась 3-миллиметровая стенка между пазом и торцом доски. Вывод. Это соединение лучше применять для ящиков, у которых деталь с гребнем может быть установлена дальше от торца детали с пазом.
Результат. В обоих испытаниях эти соединения оказались менее прочными, чем похожие пазо-гребневые соединения, которые можно просто выпилить на пильном станке. Вывод. Учитывая, что одну деталь соединения необходимо вдвигать в другую, и это затрудняет установку дна, возможно, вам будет проще делать ящики с пазо-гребневыми соединениями.
Фальцевое соединение, усиленное гвоздями
Результат. Несмотря на отсутствие деталей с мелкими элементами, такими как в соединениях на ус с замком или в шпоночных соединениях с пазом «ласточкин хвост», здесь толщина деталей не приводит к увеличению прочности соединения. При испытании на разрыв только на одном из трёх образцов появилась трещина вдоль торца детали с фальцем. У остальных разрушение происходило по клеево му шву, соединяющему продольные волокна с торцевыми. Вывод. Даже при механическом усилении с помощью трёх гвоздей склейка торцевых и продольных волокон намного уступала прочности древесины, в отличие от большинства других соединений.
Результат. Шляпки гвоздей частично или полностью прошли сквозь деталь с фальцем при испытаниях на разрыв, и только два гвоздя вели себя так же в образцах, испытанных на излом. Вывод. Гвозди помогают фиксировать детали в процессе сборки ящика, но не надейтесь, что они компенсируют непрочную склейку.
Пазо-гребневое соединение с двумя плечиками
Результат. Слабым местом таких соединений оказалась тонкая полоска между стенкой паза и торцом детали. Вывод. Такое соединение лучше применять, когда паз можно расположить дальше от торца боковой стенки ящика.
Результат. Гребни имели толщину 4 мм, но ни один из них не сломался в ходе обоих испытаний. Вывод. Качественная склейка обеспечивает прочность даже тонких шипов и гребней.
Результат. В испытаниях на разрыв у двух образцов при максимальной нагрузке появились трещины, но соединения не разрушились. Вывод. При первых признаках растрескивания обильно нанесите клей на стенки паза с торцевыми волокнами, и, возможно, вам удастся сохранить деталь.
Полупотайное соединение «ласточкин хвост» (вверху справа)
Результат. В испытаниях на разрыв клеевые швы быстро разрушались, но детали оставались вместе благодаря форме элементов, обеспечивающих механическое запирание. Вывод. Вы можете разобрать рассохшееся соединение, удалить старый клей и заново склеить ящик.
Результат. В испытаниях на разрыв закруглённая внутренняя часть некоторых шипов отрывалась под нагрузкой. Вывод. Уменьшайте частоту вращения фрезы, чтобы избежать появления при-жогов на обеих деталях соединения. Затем наносите клей на обе детали, а не только в гнёзда.
Заключение
Выбирайте соединения с прямыми шипами для ящиков, подвергаемых грубому обращению, выдёргиванию или если они используются для хранения тяжёлых вещей. Если важен внешний вид, и на углах не должны быть видны торцевые поверхности, выбирайте соединения на ус с замком, имеющие почти такую же прочность. Пазо-гребневые соединения делаются просто, и они достаточно прочны для крепления задней стенки ящика, расположенной с отступом не менее 2 5 мм от торцов боковых стенок. Открытым соединениям «ласточкин хвост», сформированным фрезой, не хватает прочности на излом, но они считаются одними из наиболее пригодных к ремонту, поэтому столь популярны при изготовлении фамильных предметов мебели. Шпоночные соединения «ласточкин хвост» не отличаются прочностью или практичностью.
Если дно будет вставляться в шпунты всех четырёх стенок ящика, необходимо выбрать другой вариант соединения для передней или задней стенки. Усиленные гвоздями фальцы выглядят не слишком элегантно, но они легко делаются и подходят для крепления передней и задней стенок, что, несомненно, делает их очень удобными для изготовления обычных ящиков, к которым не предъявляются повышенные требования.
Вместо пазо-гребневых соединений с двумя плечиками лучше выбрать соединение на ус с замком, если только вы не вынуждены работать только с пильным станком. Полупотайные соединения «ласточкин хвост» уступают прочностью остальным соединениям, но они эффектно выглядят, не видны на передней стенке ящика, и их можно заново склеить, как и открытое соединение «ласточкин хвост».