Способы скрепления деревянных деталей. Сращивание стропил по длине. Пилы и пиление

Бруски столярных изделий соединяют между собой шиповым соединением, состоящим из двух элементов - шипа и гнезда или проушины. Шип - выступ на торце бруска, входящий в соответст-

Рис. 42. Виды шипов:

а - одинарный, б - двойной, в - многократный, г - круглый, д - «ласточкин хвост», е - односторонний «ласточкин хвост», ж, з - зубчатые, и - гнездо, к, л - проушины, м - глухой шип, н - шип впотемок, о - шип в

полупотемок

вующее гнездо или проушину другого бруска. Шипы бывают одинарными (рис. 42,а), двойными (рис. 42,6), многократными (рис. 42,в), т. е. более двух.

Цельный шип - это шип, составляющий одно целое с бруском. Вставным шипом называют шип, выполненный отдельно от бруска. Шип с поперечным сечением в виде круга называется круглым (рис. 42, г).

Шип «ласточкин хвост» (рис. 42,5) имеет профиль в виде равнобочной трапеции с большим основанием на торцовой грани шипа, односторонний шип «ласточкин хвост» - в виде прямоугольной трапеции с большим основанием на торцовой грани шипа (рис. 42, е).

Зубчатый шип имеет профиль в виде треугольника или трапеции, меньшее основание которого является торцовой гранью шипа (рис. 42, з), двукосый зубчатый шип (рис. 42, ж)-равнобедренного треугольника.

Одинарные и двойные шипы применяют при изготовлении окон, рамочных дверей, мебели; шип «ласточкин хвост» - при изготовлении ящиков, коробок; зубчатые шипы - при клеевом соединении деталей (сращивании) по длине.

Помимо этого применяют шипы круглые вставные при соединении делянок (заготовок) по ширине. Шипы впотемок и полупотемок (рис. 42,н,о), используют при изготовлении рамок, ме-

Рис. 43. Форма обработанных брусков:

а - фаска, б - штаб (штап), в - закругление ребра, г - галтель, д - фалец-четверть, е - калевка, ж - шип, з - проушина, и - кромка с профильной обработкой, к - брусок, л - гнездо, м - раскладка, н - платик, о - свес; / - заплечики, 2 - боковая грань шипа, 3 - торцовая грань шипа, 4 - филенка, 5 - кромка, б - торец, 7 - пласть; / - длина шипа, Ь - ширина шипа, s - толщина шипа

бели и др. Кроме того, применяют гнезда и проушины, глухой шип, приведенные на рис. 42, и, к, л, м.

Шип впотемок делают не только при концевом соединении, но и в тех случаях, когда требуется, чтобы края гнезда были незаметны, так как получить ровные края гнезда не всегда удается. Чтобы скрыть этот дефект, у шипа вырезают потемок, т. е. снимают часть шипа по ширине с одной или обеих сторон.

Для того чтобы образовать шип, проушину, обработанные бруски, т. е. простроганные с четырех сторон на требуемый размер, -f- предварительно размечают.

Конструктивные части и элементы столярных изделий. Столярные изделия имеют следующие основные конструктивные части и элементы.

Брусок - простейшая деталь; бывает разных размеров, сечений и формы (рис. 43). Узкая продольная сторона бруска называется кромкой, а продольная широкая - пластью, линия пересечения пласти с кромкой - ребром. Концевую поперечную сторону бруска, образованную при торцовке под прямым углом, называют торцом.

При изготовлении оконных и дверных блоков бруски малых сечений (вертикальные, горизонтальные горбыльки створок) вы-

полняют из цельной древесины, а бруски больших сечений (коробки) делают клеёными.

Раскладками называют бруски, предназначенные для крепления стекол в створках, дверях или филенок в дверных полотнах рамочной конструкции.

Филенки представляют собой щит прямоугольной формы, изготовленный из столярной, древесностружечной или древесноволокнистой плиты. По форме филенки бывают плоские, со скошенными кромками и с профильной обработкой кромок. Филенку в рамках дверей устанавливают в паз, фальц и крепят раскладками или накладывают на бруски и крепят шурупами.

Фальцем называют прямоугольную выемку в бруске. Если выемка имеет равные стороны угла, то она образует четверть.

Платик - уступ, образованный для скрытия зазора; применяют в тех случаях, когда пригонка детали заподлицо затруднена. Использование платика упрощает сборку изделий. Применяют его при изготовлении мебели.

Свес - выступ за пределы основания. Применяют при изготовлении мебели.

Галтелью называют полукруглую выемку на кромке или пласти детали.

Рамка состоит из четырех брусков, образующих квадрат или прямоугольник. Отдельные рамки имеют, кроме того, внутренние бруски-средники (рамочные двери, оконные створки с горбыль-ками).

Рамки собирают на шиповом соединении. Небольшого размера рамки собирают на одинарный открытый сквозной шип или шип с полупотемком или потемком. При изготовлении столярных изделий применяют преимущественно рамки прямоугольной формы, очень редко (для уникальных зданий) - многоугольные или круглые. Оконная створка, форточка, фрамуга, коробка - все это рамки.

Все соединения в оконных блоках выполняют на шипах. Прочность шипового соединения определяется его размерами и площадью склеиваемых поверхностей. Для увеличения прочности шипы делают двойными (в окнах).

Щиты изготовляют массивными (дощатыми) или с пустотами. Массивные щиты во избежание коробления следует набирать из узких реек (деталей) шириной не более 1,5 толщины, с подбором волокон, влажностью до (10±2)%.

При склеивании деталей по ширине одноименные (заболон-ные) пласти соединяемых реек должны быть обращены в противоположные стороны, а одноименные кромки - друг к другу.

Стыковать рейки по длине допускается, если стыки расположены вразбежку и расстояние между ними в смежных рейках не менее 150 мм. В щитах, предназначенных для несущих конструкций, рейки по длине не стыкуют. Из щитов изготовляют панели стеновые, тамбуры и др.

Во избежание коробления щиты делают со шпонками

Рис. 44. Виды щитов:

а - со шпонками, б - с наконечниками в паз (шпунт) и гребень, в - с вклеенной рейкой в торец, г - с вклеенной треугольной рейкой, д - с наклеенной треугольной рейкой, е -

многослойный

(рис. 44,а), с наконечниками (рис. 44,6), с вклеенными и наклеенными рейками (рис. 44, в, г, д). Шпонки в щитах делают заподлицо с плоскостью или выступающими. На каждый щит ставят не менее двух шпонок. Щиты со шпонками предназначены для дверей временных зданий и др.

a) S) в)

Рис. 45. Способы соединения щитов:

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

Рис. 46. Клеевые соединения брусков, досок по длине:

а - торцовое, б - на «ус», в - на ступенчатый «ус», г - на ступенчатый «ус» с затуплением, д - зубчатое, е - вертикальное зубчатое, ж - горизонтальное зубчатое, з - зубчатое на «ус», и - ступенчатое; в - угол скоса, L - длина «уса» шипа, t - шаг соединения, 6 - затупление, 5 - зазор, В - толщина, i - угол шипа

Кроме дощатых изготовляют щиты многослойные, склеенные из трех или пяти однослойных щитов со взаимно перпендикулярным направлением волокон (рис. 44,е).

Массивные щиты склеивают на гладкую фугу (рис. 45,а), на рейку (рис. 45,6), в четверть (рис. 45,в), в паз и гребень (рис. 45, г, д) ив «ласточкин хвост» (рис. 45, е).

Соединение деталей из древесины. Сращивание отрезков по длине может быть торцовым, на «ус», зубчатым, ступенчатым (ГОСТ 17161-79).

Торцовое клеевое соединение (рис. 46, а) - это клеевое соединение торцовыми поверхностями склеивания. Под торцовым клеевым соединением на «ус» (рис. 46,6) понимают клеевое соединение плоскими поверхностями склеивания, расположенными под острым углом к продольной оси заготовок. Клеевое соединение на ступенчатый «ус» (рис. 46, в) - это соединение, в котором поверхности склеивания имеют выступ, препятствующий смещению заготовок в продольном направлении при растяжении. Соединение, в котором скошенные концы заготовок имеют затупление, препятствующее смещению заготовок в продольном направлении при растяжении и сжатии, называют соединением на ступенчатый «ус» с затуплением (рис. 46, г).

Зубчатое клеевое соединение (рис. 46, д) - это соединение профилированными поверхностями в виде зубчатых шипов, верти кальное клеевое соединение (рис. 46, е) - соединение с выходом профиля шипов на пласть заготовки. В горизонтальном зубчатом соединении (рис. 46, ж) профиль шипов выходит на кромку заготовки.

Зубчатое клеевое соединение на «ус» (рис. 46, з) - соединение

на «ус» профилированными поверхностями склеивания в виде зубчатых шипов.

Ступенчатое клеевое соединение (рис. 46, и) - торцовое соединение профилированными поверхностями склеивания в виде ступеньки, высота которой равна половине толщины заготовки.

Наиболее прочным является клеевое соединение на зубчатый шип. Этот вид соединения применяют для сращивания брусков створок, фрамуг, оконных и дверных коробок и других строительных элементов.

Зубчатое клеевое соединение (см. рис. 46, д) изготовляют в соответствии с ГОСТ 19414-90. Склеиваемые заготовки не должны отличаться по влажности более чем на 6 %. В зоне соединения заготовок не допускаются сучки более 5 мм. Параметр шероховатости поверхностей склеивания зубчатых шипов Rmmax по ГОСТ 7016-82 не должен превышать 200 мкм.

Размеры шиповых соединений приведены в табл. 1.

Таблица I. Размеры шиповых соединений

Сплачивание заключается в соединении брусков, досок, делянок по ширине кромки в щиты или пластями в блоки. Каждую заготовку, соединяемую в щит, называют делянкой.

В соответствии с ГОСТ 9330-76 соединение по кромке рекомендуется в зависимости от назначения изделий производить на рейку, в четверть, в прямоугольный и трапецеидальный паз и гребень и на гладкую фугу.

При выполнении соединений на рейку К-1 (рис. 47, а) следует при /, равном 20...30 мм, делать 1\ на 2...3 мм больше; S\ принимают равным 0,4 So для реек из древесины и 0,25 5 0 - для реек из фанеры. Размер S\ должен быть равен ближайшим размерам пазовой дисковой фрезы, т. е. 4, 5, 6, 8, 10, 12, 16 и 20 мм. На кромках допускаются одно- и двусторонние фаски.

Для соединения типа К-2 по кромке в четверть (рис. 47, б): ho = 0,5 So - 0,5 мм, b находится в следующей зависимости от S 0 :

S 0 , мм I2...15 15...20 20...30 30

Ь, мм 6 8 10 16

Рис. 47. Схемы соединений досок (делянок) по кромке:

а - по кромке на рейку К-1, б - в четверть по кромке К-2, в - в прямоугольный паз и гребень по кромке К-3, г - в трапецеидальный паз и гребень по кромке К-5, д - на гладкую фугу К-6 (по кромке), е - по кромке в прямоугольный паз и гребень К-4

Для соединения типа К-3 в паз и гребень (рис. 47, в) радиус закругления г делают 1...2 мм, а размер 1\ -на 1...2 мм больше размера / (табл. 2). На кромках допускаются одно- и двусторонние фаски.

Таблица 2. Размеры соединения К-3, мм

	S,

Размеры соединений К-4 (рис. 47, е) приведены в табл. 3. Таблица 3. Размеры соединения К-4, мм

Sa					Ь

Размеры пазов и гребней соединения К-5 (рис. 47, г) определяют по табл. 4.

Таблица 4. Размеры соединения К-5, мм

	St		I

Шов, образуемый при соединении делянок, называют фугой. Делянки, из которых склеивают щит на гладкую фугу типа К-6 (рис. 47, д) должны иметь гладкие и ровные кромки, образующие с плоскостью (пластью) прямой угол по всей длине. Если при соединении делянок нет просветов, то прифуговка (пригонка) их выполнена качественно. Склеивают щиты в стяжных хомутах, вай-мах, прессах.

Помимо склеивания щиты можно собирать из делянок на круглые вставные шипы, при этом диаметр шипа должен составлять 0,5 толщины делянки, а длина должна быть 8... 10 диаметров. Шипы устанавливают с шагом 100... 150 мм.

Соединение в паз и гребень, а также в четверть производят путем отборки по всей длине кромки (делянки) с одной стороны паза или четверти, а с другой - гребня или четверти. Это соединение применяют при изготовлении щитов, настилке дощатых полов, устройстве столярных перегородок, подшивке потолков. Соединение на гладкую фугу более экономично, чем соединение в четверть или в паз и гребень.

При соединении на рейку вдоль кромок делянок выбирают пазы, в которые вставляют деревянные или фанерные рейки.

Начинающим домашним мастерам будет полезно узнать о методах соединения деревянных деталей. Этой теме мы посвящаем краткий ликбез, в котором будут описаны основные виды столярных соединений и сплачиваний с использованием клея, гвоздей, саморезов или шкантов, либо вовсе без них.

Правила выбора соединения в зависимости от типа нагрузки

Наиболее просты торцевые соединения, их применяют при необходимости нарастить деталь. Лучше всего такие соединения переносят нагрузку сжатия, однако при вырубке замков специальной формы можно достичь хорошего сопротивления скручиванию, растяжению и изгибу. Стандартный вариант торцевого соединения — с подрезкой на половину толщины обеих деталей. Срез может быть прямым или косым, при необходимости препятствовать изгибу, растяжению или скручиванию на конце каждого среза нарезают шип или тупой угол, либо делают срез ступенчатым, образуя своего рода «замок».

1 — прямая накладка вполдерева; 2 — косая накладка; 3 — прямая накладка со ступенчатым стыком; 4 — накладка вполдерева с косым стыком; 5 — косой накладной замок; 6 — соединение вполдерева с косым шипом

Угловые и боковые соединения применяются для соединения прямых деталей в ферму или каркас. Обычно эта часть конструкции опорная, поэтому основные нагрузки приходятся на смещение и сжатие. Если конструкция испытывает статичную предусмотренную нагрузку, на одной из деталей нарезают прямоугольный шип, а на другой — паз или проушину соответствующих размеров. Если возможно действие на разрыв конструкции, шип и паз нарезают в форме трапеции.

Угловые соединения: 1 — с открытым сквозным шипом; 2 — с глухим закрытым шипом; 3 — со сквозным косым шипом

Накладные крестовые и Т-образные соединения используют, как правило, для дополнительных связей между ответственными деталями конструкции. Основная нагрузка в них — на сжатие, смещение и разрыв. Первые два типа нагрузки устраняются подрубкой в полдерева или меньше с последующим совмещением деталей. Плечи зарубок принимают основную нагрузку на себя, остается лишь закрепить соединение шурупами или накладными скобами. В ряде случаев для укрепления связи используют шкант или вырубают шип с клином.

1 — крестовое соединение накладкой вполдерева; 2 — крестовое соединение с посадкой в одно гнездо; 3 — Т-образное соединение с потайным косым шипом; 4 — Т-образное соединение с прямой ступенчатой накладкой

Отдельный тип соединений — ящичные. Предназначены они для соединения досок под прямым углом. Обычно для ящичного соединения на каждой доске нарезают зубья, ширина которых равна расстоянию между ними. На разных досках зубья нарезаны со смещением, поэтому при соединении угол из досок выглядит как одно целое. Зубья также могут иметь клиновидную форму, препятствующую разрыву угла в одном направлении, либо скрепляются дополнительно клеем или гвоздями.

Ящичные угловые соединения: 1 — с прямыми сквозными шипами; 2 — с косыми сквозными шипами

Как сделать шиповое соединение

Для изготовления шипового соединения нужно обвести обе детали линией разметки по всем граням на расстоянии от торца, равном ширине соединения. На двух противоположных сторонах и торце линиями отмечается тело шипа, разметка на обеих деталях полностью идентична.

Шип подрезают с боков ножовкой для поперечного реза и скалывают древесину с помощью стамески. Ширину шипа делают на 2-3 мм больше для последующей точной обработки ножом или долотом. Паз вырезают ножовкой для продольного реза и скалывают стамеской, также оставляя небольшой припуск на обработку. Далее следует подгонка, в процессе которой детали совмещают и добиваются максимально плотного прилегания.

При Т-образном шиповом соединении на одной из деталей нарезают центральный шип или паз, а на другой выдалбливают проушину или делают две боковые подрезки в зависимости от типа первой детали. Для изготовления проушины используют стамеску, обращая наклонную часть лезвия внутрь отверстия. Если проушина не сплошная, шип делаю на 8-10 мм больше глубины и обрезают его конец в форме развернутого клина. Так при забивании шип сам себя разопрет, и деталь будет прочно посажена.

Для соединения широких деталей можно использовать ящичное соединение, нарезая несколько шипов и пазов. Самый простой способ скрепить шиповое соединение — просверлить его насквозь поперек шипов и забить в отверстие деревянный шкант (оконное угловое соединение).

Как срастить доски на клею

Очень популярный метод соединения досок и брусков — продольное и поперечное склеивание. При соединении досок широкой стороной торец может быть ровным, хотя в большинстве случаев используют пазогребневый профиль. Очень важна плотная подгонка деталей, чтобы слой клея был как можно более тонким, только так можно достичь максимальной прочности. Иногда на торец, смазанный клеем, наносят небольшое количество хлопкового волокна, это повышает качество сцепки.

Доски можно соединять и в профиль, но для этого потребуется выполнить клиновидную зубчатую нарезку обоих торцов со смещением в пол зуба для разных деталей. В домашних условиях такую операцию можно выполнить с применением ручного фрезера .

Для склеивания деталей используют казеиновый клей или ПВА высокой концентрации, для придания прочности в клеящее вещество добавляют просеянную древесную муку. Поверхности покрывают клеем и выдерживают на воздухе 3-5 минут, после чего помещают под гнет или сдавливают струбцинами. Такое соединение получается прочнее самого дерева и никогда не ломается по стыку.

Как сплачивать элементы несущих конструкций

Для несущих конструкций используют два вида соединений — наращивание и сочленение. Самый простой способ срастить две детали — выполнить надрез ножовкой на половину толщины на одинаковом расстоянии от торцов, а затем сколоть топором лишнюю древесину. После сопоставления двух деталей соединение обычно скрепляют двумя накладными планками, прибитыми сбоку от разреза. Склеивание тоже возможно, но только при плотной подгонке деталей.

Надрезанные в полдерева торцы можно свести практически под любым углом, это основной метод соединения кровельных ферм. Для скрепления деталей необходима дополнительная стягивающая связь: брус прикладывают к соединенным деталям сбоку на расстоянии в 30-50 см от угла и подрубают в половину толщины по местам соприкасания, а затем скрепляют конструкцию гвоздями.

Часто вертикальные и наклонные конструкции нуждаются в опоре, например при соединении стропильной системы с балками перекрытия. В этом случае выполняется зарубка посадочных гнезд на горизонтальной балке, в которые будут вставлены стойки. Очень важно соблюдать угол наклона и делать подрубку не более чем на треть толщины бруса.

Соединения со специальными связями

Практически все столярные соединения выполняются с дополнительными укрепляющими связями. В самом простом примере роль таких выполняют гвозди или саморезы.

При наращивании деталей узел может укрепляться сквозным болтовым соединением, хомутами, скобами и глухарями, либо его просто обматывают холоднокатаной проволокой. Сращенные вертикальные опоры достаточно скрепить двумя накладными планками — деревянными или металлическими.

Угловые соединения чаще всего скрепляют скобами, накладными пластинами или уголками. В случаях, когда надо сохранить небольшую подвижность соединения, используют один сквозной болт, который либо прошивает поперек место накладки деталей, либо стягивает их в продольном направлении с минимальным отступом от накладки.

Место крепления специальной связи должно быть удалено от края не менее чем на 10 диаметров крепежного элемента и не иметь пороков. Важно помнить, что часто связи не обеспечивают общую прочность соединения, а только компенсируют неучтенную нагрузку.

В любом столярном изделии или мебели важнейшим узлом являются угловые соединения. Именно они обеспечивают качество и долговечность деревянных изделий. По сравнению с креплением на шкант, классический способ - шиповое соединение на клей обладает большей долговечностью и жесткостью. Такие соединения применяют в тех случаях, когда в собираемой раме должен быть паз или фальц для вставки филенки или стекла.

На практике они представлены несколькими вариантами: два паза и вставляемый в них шип, одностороннее или двухстороннее соединение на “ус” и с двойным шипом. Но наиболее простым вариантом для домашнего мастера остается использование вставляемого (“чужого”) шипа. Такое соединение ничто иное, как пазогребневое соединение.

Качество соединения полностью зависит от точного соответствия паза и шипа, что достигается лишь выбором измерительного инструмента и хорошо наточенной пилой и долотом.

При угловом соединении с одним шипом толщину бруска разделяют на три равных части (на бруске менее 25 мм шип должен быть несколько толще щеки паза).

При разметке сначала переносят ширину рамы на внутренний край противолежащей детали. Риски наносятся с помощью угольника шилом. Поскольку древесина вокруг шипа выбирается, то его разметку делают с любой стороны. Для паза разметка делается только по его узкой стороне. Затем детали помечают. В вертикальных элементах рам принято делать пазы, а в горизонтальных - шипы. Пазы размечают рейсмусом. Шиповой лучковой пилой запиливают по отпадающей части (для паза до основания, для шипа - до уступа). Затем выдалбливают долотом паз. Для этого запиленную деталь крепят на верстаке. Долото ставят срезом заточки к отделяемой части и легкими ударами вбивают киянкой точно в метку. Сначала выдалбливают клинообразное отверстие. Отделяемую часть древесины оставляют на месте, чтобы при работе с обратной стороны был упор. Шип вырезают под прямым углом с помощью усорезной пилы.

Ширину рамы переносят на противоположную деталь, выдерживая перпендикулярность. Добавляют 2-3 мм на ширину пропила.

Размечают паз и шип с помощью рейсмуса. Это наиболее простой и точный способ разметки.

Пилят всегда со стороны отделяемой части по середине разметки. Шиповая лучковая пила предназначена именно для таких работ.

Вспомогательный шаблон-упор, сделанный самостоятельно, поможет делать точные пропилы и на циркулярной пиле. При этом соблюдайте безопасность.

Пазы выдалбливают долотом. Для этого детали соединения стягивают струбциной или фиксируют на верстаке. По долоту слабо бьют киянкой.

Усорезная пила с фиксируемой регулировкой угла позволит точно проложить шип. Эту работу можно сделать и на циркульной пиле.

Особые варианты угловых соединений

Особые формы пазов и шипов - двойной шип и пазы на “ус”. Двойные шипы используются в изделиях, подверженных большим нагрузкам, и толстых рамах. Если рамная конструкция в конце будет профилирована, то делают соединение на “ус”. Существуют односторонние и двусторонние пазы на “ус”, (из-за недостаточной площади контактных поверхностей они менее прочны).

Паз должен располагаться в средней трети толщины детали. Выборку вокруг шипа делают меньше глубины паза, иначе в соединении будет щель. После сборки отпиливают оставшиеся щечки паза по всей длине. Возможен и обратный вариант.

Фальц на раме должен быть согласован с разделением на три части. Это сэкономит время доработки на шипе. Ширина фальца должна быть учтена при разметке, иначе при фрезеровании и здесь возникнут щели.

После шлифовки внутренних и внешних поверхностей паза и шипа раму склеивают. При этом необходимо сжать угловое соединение в двух плоскостях через прокладки. Торцы паза и шипа должны быть открыты для контроля и подгонки при сборке. Выступающий клей удаляют. При склеивании контролируют прямой угол рамы.

После высыхания клея струбцины снимают и сошлифовывают выступающие части шипа или щек паза от флангов под уровень с внешней стороной изделия.

	Шиповое соединение на «ус»: одностороннее и двустороннее. Выбор определяют конструкционные требования к изделию или его внешний вид.
	Двойной шип делают для особо нагруженных углов и толстых рам. При этом толщину бруска делят на пять равных частей.
	При выборке продольного паза в деталях рамы шип не затрагивают. Иначе при склеивании узла в его торце возникнет отверстие.
	Фальц еще при разметке должен иметь соответствующую прибавку, иначе получатся щели. Глубина определяется делением на три части.
	Шипы и щечки пазов выступают на прибавку. При их сжатии потребуются прокладки. После этого прибавку отпиливают.