Особенности обработки древесины

 

 
 

Особенности обработки  древесины  

Материал  

     Древесина является ценным природным сырьем, которое можно обрабатывать простейшими  инструментами. Она обладает значительной прочностью, упругостью, имеет небольшой удельный вес. Но древесина растрескивается, усыхает, коробится, отчего меняется форма и размеры сделанных из нее предметов. Прежде всего непосредственно заняться художественной обработкой дерева, необходимо получить хотя бы самое общее представление о свойствах древесины, ее строении и пороках.  

      Ствол древесины состоит из волокон, сгруппированных  в радиальные кольца вокруг сердцевины. Это хорошо видно на поперечном разрезе. При разрезе, параллельном оси ствола, видны параллельные линии волокон. Если же разрез сделан под углом к оси ствола, появляются эллипсовидные линии, очертания которых становятся причудливее с уменьшением этого угла. Рисунок на поверхности древесины, получаемый при перерезании годовых слоев, известен под названием текстуры. Она различна у разных пород древесины. У липы и ольхи она почти незаметна, а у ореха, сосны, можжевельника она четко выражена. Текстуру древесины можно выявлять при обжигании, лакировании, травлении. 

      Породы  дерева имеют разную твердость. Клен, дуб, самшит, груша, пальма, тис, орех считаются твердыми, мягкими — липа, осина, ольха, тополь, ива, сосна, ель, кедр. Береза занимает промежуточное положение. Для резьбы применяются преимущественно лиственные породы деревьев, из хвойных чаще используются сосна, кедр, тис. 

      Выбирая древесину для художественных работ, следует помнить: для рельефной  резьбы пригодна древесина, лишенная свилеватости, косослоя (неравномерное, запутанное или  косое строение волокон); портят резьбу сучки, а также отлуп (трещины по годичным слоям), что может обнаружиться только в процессе работы. трещины получаются от неравномерности сушки древесины, поэтому следует изготавливать широкие доски для резьбы, склеивая их из нескольких узких, чтобы в каждой было противоположное расположение волокон. В таком случае коробление досок будет минимальным. Не следует применять древесину с червоточиной, гнилью и с проростью, омертвевшими и заросшими в стволе тканями. 

     Предназначенная для резьбы древесина должна быть высушена до 10 — 16% влажности. Сухая древесина лучше обрабатывается. Сушат древесину воздушным способом, под навесом, либо в специальных сушильных камерах.

1        Физические и механические свойства древесины

цвет; важной декоративной особенностью и диагностическим признаком древесины является ее цвет. Каждая древесная порода имеет только ей присущий цвет. Цвет может меняться в зависимости от возраста, влияния воздушной среды, воздействия прозрачных отделочных материалов, угла отражения светового потока от изделия, сроков и условий эксплуатации вещи и т.д. Интенсивность цвета древесины усиливается с возрастом дерева и под влиянием прозрачных отделочных материалов. Степень декоративности древесины повышает ее блеск — способность отражать направленные световые лучи. Блеск зависит от породы древесины, степени гладкости поверхности и характера освещения.

текстура; не менее чем цвет, она определяет декоративную ценность древесины. Текстура — естественный рисунок на радиальном и тангенциальном срезах древесины, который зависит от характера расположения годичных колец и различной окраски в них ранней и поздней зон, строения самой древесины — рассеянно- или кольцепорового, наличия мелких или крупных сердцевинных лучей, отличающихся от окружающей их древесины по цвету, структуре, размеру и форме.

запах; почти каждой породе в той и или иной мере присущ своеобразный запах, зависящий от содержания в древесине различных смол. дубильных веществ и пр. Сильный запах исходит от свежесрубленных деревьев хвойных пород: липы, осины, дуба и др. Слабый — от выдержанной древесины. По запаху порой можно судить о доброкачественности дерева, а в некоторых случаях он служит дополнительным признаком для определения породы дерева.

влажность; от нее во многом зависят свойства древесины. В древесине различают влагу связанную, находящуюся в стенках древесных клеток в виде тончайших прослоек, и свободную, заполняющую полости клеток и межклеточные пространства. Количество свободной влаги зависит главным образом от пористости древесины и ее наполненности, насыщенности водой. Чем древесина плотнее и тяжелее, тем меньше пор, и наоборот — чем легче и рыхлее, тем пор больше. Максимальная влажность древесины твердых пород колеблется от 80 до 120, а мягких — от 200 до 250 процентов.

гигроскопичность; гигроскопичностью древесины называется ее свойство поглощать влагу из окружающего воздуха. Гигроскопичность зависит от породы дерева меньше, чем от температуры и влажности воздуха. С повышением температуры влагопоглощение понижается. а повышением влажности воздуха увеличивается. Влагопоглощение вызывает изменение формы, размеров и прочности древесины, и именно от этого зависит прочность изделий. Гигроскопичность уменьшается при отделке продукции водоотталкивающими составами.

усушка  и разбухание; усушка вызывает уменьшение в древесине содержания связанной влаги. Полное удаление такой влаги приводит к сокращению линейных и объемных размеров, и наоборот — при увлажнении сухой древесины свыше точки насыщения волокон, то есть более 30 процентов влажности, она разбухает и увеличивается в размерах. Усушка вызывает такое нехорошее свойство как хрупкость и ломкость древесины.

твердость и прочность обычно представляют большой интерес для резчика. Твердость древесины— способность сопротивляться проникновению в данный материал постороннего тела, в данном случае — резца. Большие колебания в прочности вызывает неоднородность строения древесины в пределах одной породы и даже одного дерева. Большое влияние на твердость и прочность древесины оказывает влажность. Влажная древесина — мягче, лучше обрабатывается.

упругость и пластичность; упругость — способность возвращаться к первоначальному состоянию и размерам после прекращения воздействия на нее внешних сил. Упругость зависит от влажности и некоторых других факторов. Пластичность — способность материала сохранять ту или иную приданную ему форму, зависит от породы, возраста, влажности древесины 

Обработку древесины  можно разделить на несколько  этапов: 

— выбор заготовки  

— предварительная  разметка 

— черновая обработка  

— чистовая обработка  

— разметка деталей  изделия 

— подгонка деталей  

— соединение деталей  в изделие

     Существует  несколько способов обработки древесины. Для выполнения каждого из них  необходим определенный набор инструментов и владение определенным набором  знаний.

Способы обработки:

пиление — обычно первая операция по обработке древесины  ручным способом. Даже при хорошем  инструменте от правильности пиления  зависят и степень физических усилий, и производительность, и  качество. Различают продольное и  поперечное пиление. При пилении учитывают припуски не менее 3 мм;

строгание —  резание древесины закрепленным в корпусе или незакрепленным резцом;

долбление —  выполняется долотом (стамеской);

резание — используются стамески самой различной конфигурации для зачистки, подгонки соединений и при подгонке криволинейных поверхностей;

сверление —  применяется для получения круглых  отверстий под шканты, нагели и  т.п., для черновой выборки фона —  в резьбе;

сплачивание и  склеивание — соединение между собой  кромками узких элементов;

фрезерование  — используются фрезы различных  видов для выборки и черновой обработки поверхностей заготовок;

шлифование —  чистовая операция;

полирование —  очень часто — заключительная операция;

нанесение покрытий — отделка поверхности изделия  для придания соответствующего вида изделию.  

     Начнем  с довольно простых операций. Например, тесания древесины, которое используется только при обработке кряжей, пластин  и четвертей. Этот прием обработки  заключается в отделении коры от массива древесины. Основным инструментом, который используется при работе, является топор. Все действия топора направлены от вершины к основанию по кругу ствола. При этом лезвие топора не должно проникать глубоко в слой коры, чтобы не повредить саму древесину. По ходу работы вместе с корой следует обрубать и выступающие сучки, тем самым максимально подготовить древесину к последующей обработке. А следующим действием является пиление древесины. При механической распиловке кряжа и пластин можно получить доски различной степени качества.  При помощи этого приема можно из полученных досок сделать определенные детали.  

В соответствии с технологическими целями все процессы обработки можно разделить на три группы: деление древесины  и древесных материалов; поверхностная  обработка — удаление технологических припусков; глубинная обработка — превращение чистовых заготовок в готовые детали изделий.

Деление древесины может быть бесстружечным, с образованием стружки-отхода и  с образованием стружки-продукта.

К бесстружечным  процессам деления относится  раскрой листовых материалов и шпона с помощью различного рода ножей и ножниц, высечка и штамповка. Деление с образованием стружки-продукта охватывает процессы строгания и лущения шпона, дощечек, производство технологической щепы и стружки. Пиление древесины рамными, круглыми, ленточными пилами представляет собой процесс деления древесины с образованием стружки-отхода.

Поверхностная обработка древесины (удаление технологических  припусков) включает три основных процесса — фрезерование, шлифование и точение. К процессам глубинной обработки относятся сверление, долбление и глубинное фрезерование.

Пиление — это процесс закрытого резания  многорезцовым инструментом — пилами, которые делят древесину на объемно-недоформированные  части путем превращения в  стружку номинального объема древесины, расположенного между этими частями (пропила).

По роду движения пильного органа пиление подразделяется на следующие виды: пиление с возвратно-поступательным прямолинейным движением (рамные, поперечно-пильные, лобзиковые пилы;); пиление с непрерывным прямолинейным движением (ленточные, цепные пилы;) пиление с непрерывным вращательным движением (дисковые, цилиндрические, сферические пилы).

По направлению  образования пропила в древесине (относительно волокон древесины) пилы делят на продольные, поперечные и  пилы смешанной распиловки (продольно-поперечные).

Фрезерование  — это процесс резания вращающимися резцами, расположенными на цилиндрической, торцовой или конической (профильной) поверхности режущей головки. Абсолютная траектория резания при фрезеровании — циклоида.

По форме  поверхности, описываемой резцами  в пространстве, фрезерование делится на цилиндрическое, коническое, торцовое, торцово-коническое и профильное.

При цилиндрическом фрезеровании ось вращения инструмента  параллельна обрабатываемой поверхности, а лезвия резцов описывают цилиндрические поверхности. Коническое фрезерование отличается наклонным расположением оси вращения инструмента к обрабатываемой поверхности, а режущие кромки резцов описывают конические поверхности. При торцово-коническом фрезеровании ось вращения инструмента перпендикулярна обрабатываемой поверхности, а лезвия резцов описывают коническую поверхность. Профильное фрезерование характеризуется криволинейным очертанием лезвий резцов, которые при вращении описывают поверхность сложного профиля.

По направлению  подачи и положению плоскости  обработки относительно волокон древесины различают фрезерование вдоль волокон (продольное), поперек волокон (поперечное) и в торец (торцовое). При продольном фрезеровании направление подачи и плоскость обработки параллельны волокнам древесину. При фрезеровании поперек волокон направление подачи перпендикулярно волокнам древесины, а обрабатываемая плоскость параллельна им. Торцовое фрезерование характеризуется перпендикулярным расположением относительно волокон древесины как плоскости обработки, так и направления подачи.