КОНСТРУИРОВАНИЕ ПОЛОТЕН СТОЛЯРНЫХ И МЕБЕЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ ПРИ ИХ БЕСШИПОВОМ СКЛЕИВАНИИ
Чернышев А.Н., Разиньков Е.М. (ГОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия», г. Воронеж, РФ)
(Public Educational Institution of Higher Professional Training Voronezhskaya gosudarstvennaya lesotekhnicheskaya akademiya, Voronezh, Russian Federation)
Рассмотреныособенности конструирования полотен дверных блоков и мебельных фасадов при склеивании их рамок обвязок в бесшиповой узел «шпунт-гребень».
Features of designing of cloths of door blocks and furniture facades are considered when pasting their framework of bindings in theshpunt-crest hub.
Ключевые слова: конструкция, технология, посадка, полотно, фасад
Key words:design, technology, landing, cloth, facade
Рыночные отношения, даже в условиях переходной экономики, как в РФ, за 20 лет кардинально изменили производство, предоставляя невиданные ранее возможности в самореализации. И в первую очередь это относится к деревоперерабатывающей отрасли, где с внедрением современных машинных производств и компьютерных технологий открылись фантастические перспективыдля изготовителейстолярно-строительных изделий и мебели вообще, и особенно из массивной древесины. Поэтому в России много и строят, что у покупателей жилья и офисов есть возможность обустроить помещения по своему вкусу и достатку, в основном, изделиями отечественного производства. Во всяком случае, вездесущего засилья китайских товаровв мебельных магазинах нет.
Рынок, устранив дефицит, изменил и покупателя. Теперь он хочет за свои деньги приобретать качественный товар, требованияк которому в целом по конструкции, дизайну, прочности, точности, долговечности, эргономичности, ремонтопригодности и пр. соответствовали бы цене. Поэтому профессиональному конструктору и технологу-деревообработчику есть где приложить свои навыки и способности при реализации различных дизайнерских проектов.
Основная сборочная операция в деревообработке – склеивание деталей в сборочные единицы, единиц в узлы, а узлов в изделия – рассчитанная конструктором и осуществленная технологом, всегда была задачей нетривиальной. На это обстоятельство влияло несколько причин, основных же было три:
- веками для склеивания древесины использовались белковые клеи с крайне низкими потребительскими, технологическими и эксплуатационными качествами. Однако с появлением клеев на основе ПВАД для холодного склеивания изделий из массива эта проблема была решена;
- технологически всегда было трудно соблюсти допуски формы склеиваемых поверхностей (прямолинейность и плоскостность) и их взаиморасположение (перпендикулярность и параллельность относительно базы) при склеивании по кромке и толщине. Даже сейчас подготовка поверхностей под склеивание остается самой трудоемкой и крайне ответственной технологической операцией, причем для достижения высокоточных значений вышеназванных допусков необходимы не только фуганок и рейсмус, но и широколенточный шлифовальный станок с минимальной величиной снимаемого слоя 0,1 мм;
- очень ответственной операцией была и остается процедура склеивания на угловые концевые и угловые срединные шиповые соединения.Вызывает поэтому неподдельное уважение мастерство многих поколений столяров прошлого, сумевших одним ручным трудом добиться потрясающих результатов и создать настоящие шедевры столярного и мебельного искусства.
Специалистам кафедры МТД ВГЛТА пришлось решать означенные выше задачи по договору о творческом содружестве с одной из девелоперских компаний г. Воронежа, занимающейся, в частности, реконструкцией культурного наследия в рамках губернаторской программы «Золотое кольцо» Воронежской области». В подтверждение сказанного выше можно привести следующий факт: при реставрации внутренних сосновых дверей главного дома усадьбы баронов Сталь-фон-Гольстейн конца XVIII - начала XIXв.в. было замечено, что полотна (всего порядка 30 шт.) собраны из деталей (!), а не сборочных единиц, т.е. все бруски рамки обвязки и филенки не склеены из делянок, а изготовлены из цельных заготовок. При этом толщина полотен составляет 55 мм, а высота достигает 2700 мм. Только угловые и срединные сопряжения рамок обвязок оказались склеенными на прямые прямоугольные одинарные сквозные шипы. Об этих соединениях и хотелось бы поговорить отдельно.
Рассмотрим взаимоувязанные особенности конструирования и технологии шиповых соединений при изготовлении рамочно-филенчатых полотен дверей и фасадов мебели. На стадии конструирования решаются две задачи: а) выбор формы и размеров шипов и пазовпо ГОСТ Р 9330[1], б) расчет вероятностных значений предельных отклонений посадок с натягом по ГОСТ Р 6449[2].
Первое. Особенности конструирования форм шипов и проушин связаны с тем, что для современных столярных и мебельных соединений необходимо применять сборку «в потемок» на скрытых несквозных шипах. Тогда проушины выбираются только на сверлильно-пазовальных станках и имеют овальную форму. Шипы же фрезеруются на различном фрезерно-шипорезном оборудовании, однако их овальная форма получается только при использовании брусков прямоугольного сечения (рис.1). Если же используются заготовки с калевками для контрпрофильного соединения, то изготовить овальные шипы без ручной доработки невозможно (рис.2), и конструктору нужно принимать решение: овальные шипы с ручной доводкой либо посадка прямоугольных шипов в овальные пазы (рис.3). Прямоугольные же пазы фрезеруются на цепно-долбежных станках очень грубой точности. Соответственно выбранной технологии конструктор изготавливает и конструкторскую документацию.
Рисунок 1 - Овальный шип на Рисунок 2 - Овальный шип на
бруске прямоугольного сечения бруске фасонного сечения
Рисунок 3 - Сопряжение в контрпрофиль: прямоугольный шип в овальном пазе
Второе, наверное, самое главное. Конструкторпроизводит выбор и расчет вероятностных натягов Nminи Nmaxисходя из размеров заготовок, назначения изделия и породы древесины. Так, для дуба, ильма, ясеня, лиственницы и пр. посадка – (H11-H13/t11-t13); для сосны, ели, вишни, ореха и т.п. посадка - (H11-H13/y11-y13). Натяг в шиповом соединении выполняет роль пресса во всех остальных операциях склеивания – обеспечивает минимальную равномерную толщину клеевого шва для повышения прочности соединения. Однако при надвигании шипа на проушину во время сборки практически весь клей со щечек шипа соскребается вследствие натяга. Кромки же шипов делают с зазором по крайней мере H12/с12 для выравнивания перпендикуляров поперечных горизонтальных брусков рамок относительно вертикалей во время сборки и, хотя на них клей остается, но на прочностные свойстваэто обстоятельство никак не влияет, т.к. толстый клеевой шов прочность не повышает. В результате получается так называемое «голодное склеивание», поэтому для обеспечения прочности и формоустойчивости конструкции в целом в полотне над соединениями просверливают несквозные отверстия и забивают (в натяг) через шипы шканты (Рисунок 4). Для устранения и здесь эффекта «голодного склеивания» конструктор выбирает шканты с развальцовкой. После шлифования и отделки торцы шкантов остаются видны на одной стороне полотна, что недопустимо для высококачественных современных изделий.
Рисунок 4 - Способ укрепления шиповых соединений шкантами
После анализа всех возможных вариантов нами было предложено вообще отказаться от шиповых соединений, ограничившись сборкой в шпунт-гребень, как показано на рисунке 5, из коего видно, что сопряжением в контрпрофиль гребень фрезеруется на торцах горизонтальных брусков после предварительной подрезки для устранения сколов, а шпунт – по внутренней долевой кромке вертикальных брусков. При использовании же рамок обкладок можно поменять шпунты с гребнями (Рисунок 6) и отказаться от операции подрезки, что еще более упрощает технологию. При использовании таких соединений необязателен натяг, достаточно ограничиться посадкой H12/h12. Прочность и формоустойчивость же обеспечивается применением оцинкованных шпилек для наружных дверей и шурупов с шестигранной головкой по ГОСТ Р11473 [3] для внутренних. Образовавшиеся в кромках отверстия можно закрыть пробками либо планками на клею, подобранными по породе, цвету и текстуре.
Рисунок 5 -Бесшиповое сопряжение в контрпрофильна шпильках и пробке
Рисунок 6 -Бесшиповое сопряжение в обкладке на шурупах и планке
Аналогично выполняются не только полотна столярных изделий, но сложные по профилю сборочные единицы фасадов мебели и панелей по более точным квалитетам.
Вывод:
использование бесшиповых соединений полотен обеспечивает: а) значительное упрощение технологий и повышение производительности труда; б) некоторое снижение расхода сырья и клея; в) заметное улучшение внешнего вида и формоустойчивости изделия; г) снижение затрат на конструкторские разработки.
Список использованных источников
1. ГОСТ Р 9330-76 [Текст]/ Основные соединения деталей из древесины и древесных материалов. Типы и размеры - М.: 2004. - 36с.
2. ГОСТ Р 6449-82 [Текст]/ Древесина и древесные материалы. Допуски и посадки - М.: 2004. - 38с.
3. ГОСТ Р 11473-74 [Текст]/ Шурупы с шестигранной головкой. Конструкция и размеры - М.: 2004. - 12с.