Меню

Урок 14 (вариант А)
Технология шипового соединения деталей из древесины

Материальные технологии
Технологии обработки конструкционных материалов
§19. Технология шипового соединения деталей из древесины

Виды столярных шиповых соединений

В 6 классе вы уже соединяли деревянные бруски внакладку (вполдерева). Однако часто при изготовлении мебели или в строительстве требуется более прочное соединение брусков между собой. В этом случае применяют шиповые соединения.

На рисунке 52 показаны основные виды шиповых соединений.

Рис. 52. Столярные шиповые соединения:
а — с одинарным шипом; б — с двойным шипом; в — серединное скрытым шипом; г — угловое «ящичное»; д — «ласточкин хвост»; е — с помощью вставных плоских шипов; ж — на «ус» сквозным одинарным шипом; з — соединение на «ус» вполупотай; А — детали подготовлены к соединению; Б — детали соединены между собой; 1 — шип; 2 — проушина; 3 — гнездо

Соединение брусков выполняется обычно под прямым углом (рис. 52, а—д, ж, з) и иногда по длине (рис. 52, е).

Такие соединения применяют при изготовлении рамок, оконных и дверных блоков, столов, стульев, ящиков и т. д.

Конструктивными элементами шиповых соединений являются шипы, проушины и гнёзда; они обозначены на рисунке 52 цифрами соответственно 1, 2 и 3. Шип — это выступающий элемент на торце деревянного бруска, который входит в проушину или гнездо. Проушина — паз на торце деревянного бруска, в который устанавливают шип. Гнездо — глухое или сквозное отверстие прямоугольного сечения в кромке детали для установки шипа.

Чтобы шиповое соединение было прочным, размеры шипа и проушины должны совпадать. Для соединения одинарным шипом толщина шипа S₂ (ширина проушины) должна быть равна: S₂ = 0,4S₀, где S₀ — толщина бруска (рис. 53). Толщина ушек S₁ и S₃ должна быть равна: S₁ = S₃ = 0,3S₀. Например, если толщина бруска S₀ = 40 мм, то толщина шипа должна быть: S₂ = 0,4 × 40 = 16 мм, а толщина ушек S₁ = S₃ = 0,3 * 40 = 12 мм.

Рис. 53. Элементы шипового соединения одинарным шипом

Глубина проушины l_ш должна быть равна ширине бруска: l_пр = S₄ (см. рис. 52). Длина сквозного шипа должна быть равна ширине присоединяемого бруска l_ш = S₄. Если выполняется серединное соединение скрытым шипом (см. рис. 52, в), то длина шипа должна быть на 2...3 мм меньше, чем глубина глухого (не выходящего наружу) гнезда.

Технология шипового соединения деталей

Технология получения шипового соединения деталей с одинарным шипом, показанного на рисунках 52, а и 53, состоит в следующем.

Соединяемые бруски (торцы которых заранее отпилены точно под прямым углом к поверхности кромки) складывают вместе и выполняют разметку длины шипа l_ш = S₄ (рис. 54, а).

Рис. 54. Разметка шипового соединения: а — разметка длины шипа; б — разметка толщины шипа и ширины проушины рейсмусом; в — маркировка вырезаемых участков

Рассчитывают толщину шипа S₂ и ушек S₁ = S₃.

Рейсмус настраивают с помощью линейки на рассчитанные размеры и проводят продольные линии, размечая положение шипа и проушины (рис. 54, б). После этого помечают вырезаемые участки (рис. 54, в).

Затем пилой с мелкими зубьями выпиливают отмеченные куски древесины на обоих брусках. При этом пропилы должны размещаться внутри проушины и снаружи шипа, а линии разметки оставаться нетронутыми у края пропила.

Первоначально заготовку закрепляют в зажиме верстака наклонно и выполняют запиливание — небольшой надрез у линии разметки, позволяющий дальше пилить строго по разметке (рис. 55, а). Затем заготовку устанавливают вертикально и продолжают пиление до линии разметки (рис. 55, б). C помощью поперечного выпиливания удаляют участки, примыкающие к шипу (рис. 55, в).

Рис. 55. Выпиливание шипов и проушин: а — запиливание шипа; б — продольное выпиливание по разметке; в — поперечное выпиливание

После выпиливания боковых поверхностей проушины, её средний удаляемый участок вырубают у дна проушины долотом и зачищают стамеской (рис. 56).

Рис. 56. Инструменты для выдалбливания гнёзд, проушин: а — долото; б — стамеска

Долото предназначено для выдалбливания отверстий, гнёзд и проушин. Стамеской зачищают выпиленные шипы и гнёзда, выравнивают небольшие поверхности, выдалбливают неглубокие пазы в деталях из древесины и древесных материалов.

Перед выдалбливанием проушины или гнезда заготовку размещают на верстаке, надёжно закрепляя её между зажимом и клином стола или прижимая струбциной к столу верстака.

Долото устанавливают вертикально на линию разметки дна проушины и ударами киянки делают зарубку. При этом долото погружают на 3...4 мм в глубину заготовки (рис. 57, а).

Рис. 57. Выдалбливание проушины: а — подрезание дна проушины; б — скалывание стружки; в — углубление надреза; г — долбление проушины с противоположной стороны

Долото вытаскивают из зарубки, устанавливают под углом 45...60° на расстоянии 8... 10 мм от дна проушины и, нанося удары киянкой по ручке, скалывают небольшой слой древесины (рис. 57, б). Затем долото опять устанавливают вертикально в зарубку, ударами киянки углубляют надрез (рис. 57, в) и скалывают надрезанные слои древесины. Повторяют эту операцию до тех пор, пока не выдолбят больше половины ширины бруска. После этого заготовку переворачивают на 180° и выдалбливают проушину с другой стороны (рис. 57, г).

Гнёзда выдалбливают по такой же технологии, только от двух линий разметки.

После того как проушина и шип выпилены, выполняют подгонку соединения. Она заключается в том, что поверхности выравнивают стамеской и зачищают напильником с крупной насечкой (рис. 58) до тех пор, пока толщина шипа не станет равной ширине проушины и шип можно будет соединить с проушиной усилием руки. Если шип входит в проушину с трудом, не надо второпях забивать его киянкой, так как это может привести к раскалыванию заготовки.

Рис. 58. Подгонка и зачистка элементов шипового соединения: а — стамеской поперёк волокон; б — стамеской вдоль волокон; в — напильником (рашпилем)

Подготовленные бруски соединяют на клею. Для повышения прочности соединения бруски скрепляют шурупами или с помощью одного или двух шкантов — небольших деревянных цилиндрических стержней диаметром 6...8 мм. Для этого собирают бруски вместе точно под прямым углом, проверяют диагонали рамки (размеры диагоналей должны быть равны), скрепляют их струбциной. После этого сверлят отверстие необходимого диаметра под шкант одновременно в двух деталях (рис. 59, а).

Рис. 59. Технология сборки шипового соединения брусков:
а — сверление отверстия под шкант: 1 — сверло, 2 — соединяемые бруски; 3 — струбцина; б — установка шканта в отверстие: 1 — молоток; 2 — бруски; 3 — шкант; в — сжатие брусков в струбцине: 1 — подкладные дощечки; 2 — бруски; 3 — струбцина; г — зачистка ручной шлифовальной машиной: 1 — лента из шлифовальной шкурки; 2 — изделие «рамка»

Затем смазывают стыки брусков клеем, забивают в отверстие шкант (рис. 59, б), смазанный клеем. Ещё раз проверяют перпендикулярность соединённых брусков с помощью угольника и сжимают соединение брусков струбциной, используя подкладные дощечки (рис. 59, е).

После того как клей высохнет, поверхности выравнивают (строгают) рубанком и зачищают напильником и шлифовальной шкуркой.

В настоящее время для зачистки часто применяют ручную шлифовальную ленточную электрическую машину с двумя валами, на которые натянута лента шлифовальной шкурки (рис. 59, г). Электродвигатель машины вращает один из валов, сообщая движение ленте. Машину прижимают вращающейся лентой к заготовке и медленно перемещают вдоль поверхности, шлифуя её.

Правила безопасной работы

1. Перед обработкой заготовок необходимо правильно и надёжно закрепить их на верстаке.

2. Во время пиления нельзя держать левую руку близко к полотну пилы.

3. Соблюдать осторожность при работе с долотом и стамеской. Передавать их товарищу следует только ручкой вперёд.

4. При выдалбливании проушин работать исправной киянкой с надёжно насаженной ручкой.

5. Сверление производить только на подкладной доске.

6. По окончании работы стружку с крышки верстака удалять только специальной щёткой.

7. После работы с клеем тщательно вымыть руки с мылом.

Практическая работа № 17

Расчёт шиповых соединений деревянной рамки

1. Получите у учителя эскиз деревянной рамки, бруски которой соединяются одинарным шипом.

2. Рассчитайте толщину шипов и ушек.

3. Выполните эскиз шипового соединения в рабочей тетради, руководствуясь рисунком 53. Вместо обозначений S₁, S₂ и т. д. проставьте на чертеже действительные размеры соединения.

4. Вырежьте и отстрогайте заготовки для рамки по размерам, указанным учителем.

Практическая работа № 18

Изготовление изделий из древесины с шиповым соединением брусков

1. Подготовьте бруски для деревянной рамки, изготовленные на практической работе № 17, или заготовки коробки (рис. 60, а), угольника (рис. 60, б), шкатулки (рис. 60, в), заготовки для своего проектного задания, где для изготовления изделия применяется шиповое соединение брусков.

Рис. 60. Изделия из древесины с шиповыми соединениями:
а — коробка для мелких деталей; б — угольник; в — шкатулка; г — эскиз стенок шкатулки

2. Разметьте бруски, выпилите шипы и проушины.

3. Выдолбите проушины или гнёзда, зачистите их стамеской и напильником с крупной насечкой.

4. Просверлите, если необходимо, отверстия под шканты.

5. Смажьте соединения клеем и скрепите струбциной.

6. После высыхания клея (на следующем уроке) окончательно зачистите соединения.

Не забудьте сфотографировать сделанное изделие и поместить фотографию в портфолио.

Самостоятельная работа

Работа с информацией.

Ознакомьтесь, выполнив поиск в Интернете и других источниках информации, какие ещё столярные соединения деталей из древесины применяются при изготовлении мебели или в строительстве. Сохраните информацию в форме описания, схем, фотографий и др.

Проверяем свои знания

1. Какие столярные шиповые соединения вы знаете?

2. Чем отличается проушина от гнезда?

3. C помощью каких инструментов выполняют шиповое соединение деталей из древесины?