Очередной мастер класс, надо сказать, что достаточно подробный и не менее полезный от Александра . Сегодня мы поговорим о шиповом соединении. Прямой шип- это основа столярного дела. Как его выполнить в кустарных условиях (а заодно и в оборудованной столярной мастерской) и расскажет наш сегодняшний урок.
Рассмотрим основные принципы изготовления соединения на шип на примере двух заготовок на широкой и узкой, толщина всех деталей будет 30 мм. Для начала отмечаем ширину заготовок.Затем необходимо отложить плечики, обычно это 1/3 материала - отступаем по 1 см вовнутрь, делаем заметку
Удобнее всего разметку проводить с помощью столярного угольника
Если с узкой заготовкой все просто, то для широкой заготовки необходимо сделать сегментированный шип (для лучшего сцепления). Сегментированный, то естьсорстоящий из нескольких небольших шипов. Для этого находим центр 
отступаем в каждую сторону по 1 см, т.е. по заплечику, отмечаем.
Вот что у нас получается. Заштрихованные части будут выпазовываться.
Глубина паза должна составлять половину стоевой, в данном случае это 30 мм, но должна быть на 2-3 мм глубже, для того чтобы клей имел место для выхода. Отмечаем глубину на сверле изолентой. Сверло выставляется по центру заготовки.
С помощью сверлильно-присадочного станка - егомы уже рассматривали . (кстати, можно пользоваться обычным сверлильным станком). Сначала сверлим несколько рядом расположенных отверстий.
Затем поводя заготовкой из стороны в строну с заглубленным сверлом, срезаем оставшиеся перемычки.
Вот такой получается паз - с помощью примитивного сверлильно-пазовального устройства. Конечно, он не идеально красив, да и края закруглены, но онимеет точно заданные размеры и располагается точно по центру заготовки.
В профессиональной мастерской применяется пот такой долбежный станок.
Вот такой получается паз - с помощью профессионального сверлильно-пазовального устройства, после которого не нужно круглить шипы
Переходим к ихготовлению самих шипов. Начнем с любительской методики -выпиливание шипа на циркулярке с кареткой.
Сначала делаем рез по разметочной линии, затем сдвигая заготовку постепенно убираем излишки материала.
Переворачиваем заготовку и повторяем манипуляции со всех сторон.
В результате получается вот такой аккурытнй шип. Но его надо немного доработать
ля того, чтобы шип вошел в паз есть два способа. Первый - взять долото и выдолбить закругления паза
либо второй вариант - взять рашпиль и закруглить края шипа под паз
Широкую заготовку делаем на профессиональном устройстве - фрезер с широкой фрезой.
точно так же обходим шип со всех сторон. Все получается в один проход - значительно быстрее, чем кареткой.
Сегментируем шип той же циркуляркой.
Убираем промежуток, подстроив вылет диска.
Что ж, шип с пазом изготовлены,перейдем к их соединению. Оно должно быть клеевым.
При поклейке надо смазывать паз изнутри или проушину, так же необходимо промазывать поверхность шипа.
“Торец заготовки я вам не рекомендую смазывать, т.к. он все равно не приклеится к пласти - держать будут только шип и внутренняя поверхность проушка. Сильно много смазывать не надо, потому, что шип и проушко под воздействием воды, содержащейся в клее будут разбухать, таким образом создадутся условия для крепкого шва.”
Промазывать следует и шип и проушину.
затем посредством пресса (ваймы).За неимением такового можно весь процесс осуществить киянкой.
Вытираем излишки клея
Такие же манипуляции проводим с широкой заготовкой: наносим клей, соединяем
наживляем
Запрессовываем.
Подведем итог:
- При изготовлении шиповых соединений и рамочных конструкций необходимо стоевую делать длиннее, т.е. оставлять хвосты. Хвост стоевой должен быть длиннее вашего фасада с каждой стороны на одну толщину материала, это делается для того, чтобы заготовка не разошлась по волокнам при запрессовке.
- Для широких заготовок необходимо применять сегментарный шип. Толщина шипа всегда делается по стандартам - 1/3 толщины материала, допускается не менее 1/4 толщины материала. Заплечики - 1/3 толщины материала, промежуток между шипами 2/3 толщины материала.
- Шип в любом случае должен быть толще. Для хвойных (мягких) пород на 0,2 мм толще, для твердых пород на 0,1 мм толще, все это связано с усадкой древесины.
Испокон веков человечество применяет дерево для строительных целей. Передовые технологии позволяют существенно упрощать трудовые операции. Этому также в немалой степени способствуют различные варианты соединения деталей. Большинство из них известны многим мастерам, а некоторые — лишь единицам. К примеру, шиповое соединение деталей из древесины — способ достаточно распространенный, а вариант соединения в полдерева использует не каждый профессионал. Предлагаем рассмотреть эти и остальные способы соединения древесины детальнее.
Шиповые соединения деревянных деталей.
Данный тип соединения применяют сегодня очень часто, что обусловлено легкостью технологии. В процессе стыковки деталей по методу «в торец» концы элементов подгоняют друг к другу с максимальной плотностью, скрепляют их крепежом (по большей части используют шурупы либо обыкновенные гвозди).
Особенности метода:
Элементы шипового соединения.
Шиповые соединения хорошо известны каждому мастеру. В результате применения данного метода появляется гарантия того, что детали получат максимально жесткое и прочное сцепление. Для выполнения действий здесь требуются внимательность и наличие небольшого опыта. Потому-то начинающие умельцы к этому методу прибегают не столь часто.
Для скрепления дерева подобным образом один элемент оснащают шипом, другой — пазом. Отлично, когда скрепляемые части древесины имеют равную толщину. Если это не так, то рекомендуют выполнять паз (или гнездо) на утолщенной части. Для облегчения процесса по ввинчиванию шурупов производят сверление заранее. Учитывают, что проделанные отверстия должны обладать диаметром в 2/3 окружности шурупа. Глубину отверстий делают чуть меньшей (около 0,5 см), нежели длина шурупа.
Древесина на обеих составных частях должна иметь одинаковую степень влажности. Этот факт не стоит сбрасывать со счетов, поскольку при усушке дерева шип может стать меньше в размерах, что скажется негативно на прочности крепления.
Виды соединений.
Этот метод не так популярен, как рассмотренные ранее. Хотя все процедуры достаточно просты: детали накладывают и скрепляют, для чего подбирают гвозди, болты либо шурупы. Особенности данной методы заключены в подготовке большого числа крепежных деталей и соблюдении аккуратности и внимательности к технологии.
Использование данного метода предусматривает наличие у специалиста высокой квалификации.
В каждой части дерева делают выборку, которая соответствует ширине скрепляемых частей. Глубину равняют половине от их толщины. Угол выборки предусматривают любой, но такой, чтобы он совпадал на каждой заготовке.
Лишь при выполнении всех правил получится гарантированно плотное соединение элементов друг с другом.
Для крепления деталей подобным образом сначала применяют клей, а после — гвозди либо шурупы.
В случае надобности делают соединение частично: окончание одного элемента древесины срезают, а на другом осуществляют выборку. Каждый из шипов подрезают на 45 градусов.
Вот вы и рассмотрели основные способы соединения деревянных элементов. Выбирайте приемлемый — и за дело.
Шиповые соединения брусков
Общие сведения
. Основным соединением в деревообработке является шиповое
. Оно состоит из двух элементов: шипа и гнезда (проушины).
Шипы
бывают цельными
и вставными
. Цельные шипы
изготовляют на концах деталей, подлежащих соединению. Цельные шипы бывают обычно плоскими. Вставные шипы
могут быть плоскими и круглыми. По прочности соединений цельные и вставные шипы одинаковы. Шипы могут быть сквозными и глухими
. Сквозной шип
при соединении с проушиной или сквозным гнездом проходит через сопрягаемую деталь насквозь. Глухие шипы
сопрягают с несквозными гнездами, глубина которых больше длины шипа не менее чем на 2 мм.
Число, форма и размеры шипов существенным образом влияют на прочность соединения. С увеличением числа шипов увеличиваются площадь склеивания и прочность соединения, но растет время для его изготовления.
Прочность столярных соединений зависит также от качества древесины, точности изготовления элементов соединений, качества клея и условий склеивания. На элементах соединений не должно быть пороков древесины, а само соединение не должно иметь щелей и трещин.
Соединение концов деталей вполдерева . Такие соединения могут быть по длине, концевое и серединное (рис.ниже). Они довольно просты в изготовлении, но обладают невысокой прочностью при эксплуатации.
Соединение древесины вполдерева
:
а
- по длине
; б
- угловое
; в
- серединное
.
Для изготовления древесину спиливают в местах сопряжения на толщины сопрягаемой детали. Длина элементов соединения по длине равна 2-2,5 толщинам соединяемых деталей. Элементы соединений крепят между собой склеиванием. Для придания соединениям большей прочности их дополнительно укрепляют гвоздями, шурупами или нагелями.
Для соединения вполдерева по длине и концевого можно использовать кусковые отходы пиломатериалов.
Угловые концевые соединения (УК).
Наибольшей простотой и высокой прочностью характеризуются соединения на открытые прямые сквозные шипы. Существенным недостатком этих соединений является что, что торцы их элементов видны на обеих сторонах детали, что ухудшает внешний вид. Поэтому такие соединения применяют в тех конструкциях, где возможно закрыть шипы накладными или соприкасающимися с ними деталями.
Соединение на открытый сквозной одинарный шип
(УК-1
); толщины шипа (S 1
) и заплечика (S 2
) в этом соединении рассчитывают по следующим формулам (рис. ниже, а
):
S 1 = 0,4S 0 ; S 2 = 0,5(S 0 – S 1),
где S 0
- толщина детали.
Более прочными соединениями этой группы являются соединения на открытый сквозной двойной
УК-2
(рис. б
) и тройной
УК-3
шипы
(рис. в
). Для выполнения таких соединений необходимы точные размеры и выпиливание элементов соединений.
Соединения на шип с полупотёмком
, (рис. г, д
) имеют более сложную форму, и поэтому их сложнее изготовлять. Толщина шипов этих соединений рассчитывается аналогично толщине соединения УК-1
.
Данные соединения могут изготовляться с несквозным шипом
УК-4
(рис. г
) и сквозным шипом
УК-5
(рис. д
). По прочности соединения УК-4
и УК-5
уступают рассмотренным выше соединениям. Применяются в тех случаях, когда не требуется высокая прочность соединения и необходимо избежать порчи внешнего вида детали, сопряженной с торцом другой детали.
Соединения на шип с потёмком (рис. ж, е ) могут быть со сквозным УК-7 и несквозным УК-6 шипом. Толщину шипа и заплечиков определяют так же, как и в соединениях с полупотемком открытым сквозным одинарным шипом.
Соединения на круглые вставные шипы (шканты)
несколько уступают по прочности соединениям на прямые открытые шипы. Однако дают некоторую экономию древесины. Ранее шканты изготовлялись преимущественно из твердых лиственных пород древесины, но теперь широко применяют также шканты из пластмасс. Эти соединения характеризуются также простотой изготовления. Для этого необходимо высверлить отверстия необходимого диаметра, установить на клею шипы и выдержать под давлением находящиеся в сопряжении детали. Диаметр шканта в соединении на круглые вставные шипы рассчитывают по следующей формуле: d = 0,4S 0
.
В соединении УК-9
допускается применение сквозных шипов (рис. и
).
Соединения на «ус» со вставным плоским шипом
могут иметь сквозной
(УК-11
) и несквозной
(УК-10
) шипы
(рис. к, л
). Эти соединения характеризуются невысокой прочностью и более сложным изготовлением по сравнению с соединениями на круглые вставные шипы. Они обладают красивым внешним видом и обеспечивают однотонность при отделке (особенно несквозные). Толщину шипа соединений УК-10
и УК-11
определяют по формуле S 1 = 0,4S 0 .
Допускается соединение на «ус» двойным вставным шипом, при этом S 1 = 0,2S 0 .
Зубчатое соединение
УК-12
– это новый вид соединения, элементы которого выполняют на станках.
К шиповым клеевым соединениям относятся угловые и по кромке.
Элементами шиповых соединений или вязок являются шипы,
проушины, гнезда, паз и гребень.
По форме шипы бывают плоские, трапециевидные («ласточкин хвост»)
и круглые; по конструкции - цельные, выполненные вместе с деталью,
и вставные, изготавливаемые отдельно.
Вставные круглые шипы называются шкантами, вставные плоские шипы,
проходящие по всей длине соединяемых деталей - рейками.
Угловые соединения могут быть концевыми, срединными и ящичными.
Концевые соединения показаны на рисунке(1).
а - открытый сквозной одинарный;
б - открытый сквозной одинарный на "ус";
в - с полутемком не сквозной;
г - с потемком не сквозной;
д - шканты несквозные;
е - шканты несквозные, на "ус";
ж - вставной плоский несквозной;
з - вставной плоский сквозной.
Большую прочность имеют соединения на шип открытый сквозной одинарный прямой (а)
и на «ус» (б).
Оптимальная толщина одинарного шипа - 0,4 толщины бруска.
Соединения на шип с полупотемком несквозной (в) и сквозной, на шип с потемком несквозной (г) и сквозной применяют «в случаях, когда необходимо предохранить соединения от выворачивания брусков при сборке.
Соединения с несквозным шипом предусматривают в конструкциях, где желательно
скрыть торец шипа.
Ширина шипов принимается равной 0,6-0,7 ширины бруска, длина несквозных
шипов - 0,5-0,8 ширины бруска, длина полупотемка - 0,3-0,5 длины шипа.
Соединения на шканты несквозные (д) и сквозные под прямым углом, на шканты несквозные на «ус» (е) уступают по прочности соединениям на прямой открытый
шип примерно на 35%.
Учитывая, однако, что в большинстве мебельных изделий нагрузки, действующие на соединения, значительно меньше нагрузок разрушающих эти соединения, можно рекомендовать соединения на шкантах, как дающие экономию древесины.
Диаметр шканта принимают равным 0,4 толщины бруска,
длину шканта - 2,5-6 мм диаметра.
Расстояние между шкантами, а также расстояние от края бруска до
шканта должно быть не менее 2-3d, где d - диаметр шканта.
В соединениях под прямым углом для обеспечения равной прочности соединения
в торце и кромке сопрягаемых брусков в торце бруска рекомендуется
запрессовывать шканты на глубину 0,55, а в кромке
на глубину 0,45 общей длины шканта.
Например, если при соединении царги стула с ножкой общая длина шканта 60 мм,
то глубина его запрессовки в торце царги составит 0,55х60 = 33 мм,
а глубина запрессовки в кромке ножки 0,45х60 = 27 мм.
Соединения на «ус» вставным плоским шипом несквозным (ж) и сквозным (з)
позволяют скрыть торцы соединяемых деталей, однако они менее прочны, чем соединения на цельные шипы.
Для увеличения прочности применяют соединения двойным вставным шипом.
Толщина вставного одинарного шипа 0,4 толщины бруска, двойного - 0,2 толщины бруска.
Для соединения тонких брусков обычно применяют шипы из шпона толщиной 2 мм.
Ширина несквозных шипов - 0,75 ширины бруска, сквозных - 1- 1,2 ширины бруска.
рис.2
Угловое срединное соединение на шип одинарный сквозной и несквозной в
проушину (рис. 2 а) или не сквозной в паз формируют на кромке бруска
по всей его длине или отдельно под каждый шип.
Длина шипов при соединении в проушину - 0,3-0,8 ширины бруска с проушиной,
при соединении в паз - 0,2-0,3 ширины бруска с пазом.
Угловое срединное соединение брусков на шип «ласточкин хвост» может быть несквозным (рис. 2 б), проходящим на половину толщины бруска, и сквозным.
Длина шипа - 0,3-0,5 ширины присоединенного бруска,
угол наклона шипа -10*.
Угловые соединения в паз и гребень несквозной (рис. 2 в) обеспечивают правильное расположение деталей при сборке изделий.
Длина гребня должна быть 0,3 - 0,5 мм толщины бруска.
Соединение рекомендуется располагать от торца бруска с пазом на расстоянии
не менее 10мм.
Ящичные угловые соединения на шип прямой открытый (рис. 2 г) и на шип
«ласточкин хвост» открытый (рис. 2 е) и полупотайной (рис. 2 д) имеют
высокую прочность.
Толщина прямых шипов 6-16 мм с градацией 2мм.
Толщина шипов «ласточкин хвост» в широкой части шипа - 0,85 толщины бруска,
угол наклона шипа 10*.
Шипы должны располагаться от кромки бруска на расстоянии не менее 0,75 его толщины.
Ящичные соединения на шкант открытый (рис. 2 ж) и несквозной (рис. 2 з) имеют небольшую площадь склеивания, поэтому такие соединения следует применять
в тех случаях, когда основные нагрузки на шканты работают
не на растяжение, а на срез.
Необходимо учитывать, что увеличение количества шкантов на одно соединение усложняет подгонку и сборку соединения, но усиливает его прочность.
В одном соединении не рекомендуется ставить более четырех шкантов.
Диаметр шкантов 8 и 10мм, длина 30-40мм.
Ящичное угловое соединение на «ус» вставной рейкой (рис. 2 и) применяют, когда
надо скрыть торцы соединяемых деталей.
Для увеличения прочности соединения может быть применено дополнительное крепление металлическим уголком, деревянным бруском (бобышкой) и др.
Ширина рейки равна толщине соединяемых плит, толщина - 4-6 мм.
Рейки изготавливают из фанеры.
Соединение по кромке на вставную рейку (рис. 2 к) - прочное, если применять рейки
из древесины с поперечным направлением волокон или из фанеры.
Ширина реек 20-30мм, толщина реек из древесины - 0,4 толщины
заготовки, из фанеры - 3-6 мм.
В соединениях на шкантах (рис. 2 л) диаметр шкантов 8 и 10мм, длина 30-40 мм.
Количество шкантов на одно соединение не более четырех.
Прочность клеевых соединений на шкантах во многом зависит
от конструкции шканта.
Шканты изготавливают из цилиндрических заготовок твердых лиственных пород.
Чтобы при установке шканта клей не сгонялся с поверхностей склеивания,
образующую поверхность шканта делают рифленой,
на торцах шканта формируют фаски (рис. 3 а).
рис.3
Для рифления поверхности шканта применяют специальный калибр
(рис. 3 б), представляющий собой стальную пластину толщиной 5-6 мм с
четырьмя конусными отверстиями, диаметром каждого на 0,5 мм
менее диаметра шканта.
На верхней образующей конусного отверстия надфилем нарезают зубья высотой 0,5 мм.
При прогоне заготовки ударом молотка через отверстие калибра на ее поверхности образуется рифление.
При отсутствии калибра рифление заготовки проводят рашпилем.
Диаметр гнезда для установки шкантов равен диаметру шканта.
Сопрягаемые поверхности шипа и проушины должны обрабатываться
с достаточной точностью.
Сопрягаемые поверхности плоских шипов и проушин размечают под
запиливание рейсмусом.
Такая разметка выполнена с одинаковыми отклонениями в сопрягаемых заготовках, поэтому погрешности разметки не влияют на точность запиливания.
Зона пропила 1 должна захватывать половину ширины риски 2,
причем при запиливании проушины зона пропила располагается с внутренней стороны риски, в теле проушины (рис. 4 а), а при запиливании шипа - с наружной стороны риски, в теле щечек шипа (рис. 4 б).
Такое запиливание шипов и проушин позволяет выполнять соединения деталей с достаточной точностью, без дополнительной последующей обработки.
Шипы «ласточкин хвост» (рис. 4 в) размечают карандашом с помощью
малки или на глаз.
При запиливании шипов зона пропила располагается рядом с риской с наружной
стороны шипа.
После формирования шипов (рис. 4 г) размечают проушины.
Зона пропила при запиливании проушин располагается рядом с риской с
внутренней стороны проушины.
Запиливание шипов и проушины следует начинать только после приобретения достаточного опыта в работе ручными пилами, отработки приемов пиления.
Полотно пилы может отклоняться от риски, если зубья имеют неравномерный односторонний развод.
Необходимо устранять такой дефект в начале пиления.
При изготовлении самодельной деревянной мебели мастер сталкивается с необходимостью делать качественные шиповые соединения. Шиповое соединение деталей — самое качественное и надежное. И хотя в последнее время все больше и больше мебели делается и собирается при помощи металлических уголков, шип не сдает свои позиции. Просто сделать качественные шипы могут не многие. Если человек может их делать, можно сказать, что как столяр он уже состоялся.
В промышленности шипы, как говорят, «зарезают» на специальном точном оборудовании. В домашних условиях оно, понятно, недоступно. Поэтому многие мастера, изготавливающие простую садовую и дачную мебель, жертвуют качеством в пользу простоты. Напомню также, что шипы зарезаются в подавляющем большинстве случае только вдоль волокон древесины. Если шип будет сделан узким и поперек волокон, он обязательно сколется. Что бы он не скололся, ширина шипа должна быть не менее 15-20 толщин детали. Это требование не относится к фанере. В фанере можно зарезать шипы любой ширины, но желательно, что бы внешние слои были так же ориентированы вдоль шипа.
Между тем, давно существует достаточно простой способ, позволяющий быстро и качественно делать шиповые соединения деревянных деталей даже начинающему столяру. Способ этот предложен Ю.А.Егоровым. Суть способа достаточно проста и понятна.
Допустим, нам надо сделать шиповое соединение двух деталей. Для удобства на рисунках я их окрасил в разные цвета.
Предпосылкой для качественного изготовления шипового соединения является тот факт, что у каждой пилы есть определенная ширина реза. Она определяется величиной разводки зубьев. Ее можно измерить сделав несколько пропилов в какой либо деревяшке. А можно непосредственно использовать пилу для проведения измерений при изготовлении шипов.
На каждой детали наносим риску на глубину пропила она равна толщине деталей. Если детали одинаковые по толщине, то и глубина пропила в каждой детали будет одинаковой. Если детали имеют разную толщину, то и глубины пропилов будут разные. В тонкой детали пропилы глубже (равны толщине толстой детали), в толстой — мельче.
Детали складывают пластями друг к другу так, что бы торцы совпадали, а относительно друг друга по боковым граням их сдвигают на ширину пропила пилы, которой мы будем делать шипы. (Не толщины полотна пилы, а ширина пропила!). Детали закрепляем в тисках или верстаке и делаем произвольные пропилы равномерно по всей ширине деталей. Если детали разнотолстые, делаем пропилы на глубину равную толщине тонкой детали. (В тонкой детали потом допилим отдельно). Пропилы стараемся делать максимально вдоль оси детали, не допуская конусности шипов.
После это освобождаем детали и вновь смещаем их относительно друг друга на ширину пропила, но только уже в другую сторону. Кстати, если мы сейчас произведем сдвиг на величину чуть-чуть меньшую, чем ширина пропила, то мы получим впоследствии тугое шиповое соединение, что важно для мебели. А если сместим детали чуть больше, чем ширина пропила, то получим свободное шиповое соединение. Шипы деталей будут свободно входить в пазы другой детали. Это обстоятельство важно при изготовлении разъемных соединений (на шпильке) или поворотных соединений.
Не обращая внимания на старые пропилы, делаем новые, примерно по середине уже имеющихся шипов. Так же соблюдаем при этом и глубину пропилов и особенно тщательно их продольность.
После этого детали освобождаем, доводим глубину пропилов до необходимой величины (у тонкой детали, если детали разнотолстые). Долотом аккуратно удаляем лишние шипы (смотрите внимательнее и не удалите нужные!), зачищаем торцы в пазах.
После этого детали можно сединять.
Неразьемные соединения выполняют, как правило на клею. Для деревянных деталей прекрасно подойдут столярный клей или клей ПВА. Они сохранят надежность соединения даже в случае намокания деталей или увеличения влажности древесины. Если детали будут эксплуатироваться в сухом помещении, можно использовать и эпоксидные смолы (клеи).
После застывания клея место соединения зачищают, шлифуют и обрабатывают тем же способом, что и все изделие.
В случае, если соединение планируется разъемным или поворачивающимся, (например, вы делаете жалюзи или дверь-гармошку из досок или щитов), то прежде чем приступить к сборке, надо скруглить торцы шипов, что бы их углы не упирались в пазы при повороте. В неповоротных, но разъемных соединениях этого делать, разумеется, не надо.
Соединив детали, все шипы одновременно просверливают длинным тонким сверлом. Диаметр его должен быть равен диаметру шпильки (гвоздя), который вы будете использовать в качестве оси или крепления.
Используя этот способ изготовления шипового соединения, вы сможете быстро, легко и главное, весьма качественно изготавливать шипы на деталях вашей садовой мебели.
