Учебники по популярным профессиям
на asv0825.ru

Обработка дерева
на станках

       

Характеристика шиповых соединений и требования к ним

Соединения на шипах широко применяют при сборке столярных изделий, а также при сращивании коротких брусков для получения длинномерных материалов.

Изделия, отдельные элементы которых соединяют при помощи шипов, могут быть выполнены в виде рамок и ящиков. К изделиям рамочной конструкции относятся оконные переплеты, коробки, двери, форточки, различные элементы мебели. Рамочная конструкция может быть собрана из двух продольных и двух поперечных брусков без промежуточных связывающих элементов или с серединными брусками в виде переплетов или решеток. Шиповые соединения в основном выполняют на клею, иногда для повышения прочности их дополнительно усиливают металлическими крепежными деталями. По месту расположения в изделии шиповые соединения бывают угловые, серединные и концевые.

Угловые шиповые соединения осуществляют при помощи плоских прямоугольных (рамных) или клиновых (зубчатых) шипов ( рис. 130). Рамное шиповое соединение бывает на сквозной одинарный (рис. 130 а) двойной (рис. 130 б) или тройной (рис. 130 в) шип и соответствующую ему проушину. Обычно шипы вырезают на коротких (поперечных) брусках рамки, а проушины - на длинных (продольных).

Рис. 130. Угловые шиповые концевые соединения: а, б, в - рамные на одинарный, двойной и тройной шипы; г - клиновидные шипы; д ,е, ж-«ласточкин хвост» с плоскими скругленными и закрытыми шипами; 1 - дно проушины; 2,5 - пласти; 3 - внешние торцевые грани; 4 - торец шипа; 6 - шипы

Плоский одинарный рамный шип (рис. 130, а) состоит из следующих элементов: двух боковых граней (пластей) 5, двух заплечиков 6 и торцовой грани 4. У проушины различают две боковые пласта 2, внутреннюю торцевую грань 1 и две внешние торцевые грани 3.

Кроме открытых сквозных соединений бывают шиповые соединения несквозные - на шип с полупотемком или потемком. В этом случае торцовая грань ( вершина) шипа скрыта или частично выступает на боковую внешнюю поверхность рамки. В столярной практике используют также шиповые соединения на ус с применением вставных круглых шипов (шкантов) или плоских шипов. Концы соединяемых брусков в этом случае предварительно торцуют под углом 45°.

Клиновые шипы для углового концевого соединения ( рис. 130 г) формируют с одинаковым д ля обоих брусков шагом на предварительно торцованных под углом 45 ° концах. Чтобы острые концы шипов не выступали на внешних ушах рамки, перед сборкой на торцах заготовок заранее делают фаску 7 под углом 45 ° размером, равным высоте шипа. Угловые соединения при помощи клиновых шипов обеспечивают достаточную прочность и надежность.

Угловое концевое соединение широких досок при сборе ящиков или коробок осуществляют с помощью прямоугольных шипов (рис. 130 б, в) и шипов “ласточкин хвост” с плоскими (рис. 130 д) или округленными (рис. 130 е) гранями. У мебельных ящиков шипы “ласточкин хвост” делают с лицевой стороны закрытыми (рис. 130 ж}. При этом лицевая стенка должна быть толще боковой.

Угловые серединные шиповые соединения используют при сопряжении конца одного бруска со средней частью другого (рис. 131). Такие соединения бывают в виде плоского одинарного шипа и прямоугольного несквозного или сквозного гнезда (рис. 131 а). При больших поперечных сечениях собирают детали на двойной шип и два гнезда. Соединение с помощью прямого или косого скругленного шипа и соответствующего ему гнезда овальной формы показано на рис. 131 б, в. В качестве соединительного элемента используют также цилиндрические шипы ( шканты) и круглые отверстия, выполненные сверлением. Иногда при сборке крупномерных изделий применяют серединное несквозное соединение “ласточкин хвост” (рис. 131 в). Форма и размеры шиповых элементов определяют прочность соединения, поэтому их выбирают в зависимости от конструкции изделия.

Рис. 131. Срединные шиповые соединения:
a - плоским одинарным шипом; б - прямым скругленным шипом; в - несквозным срединным «ласточкиным хвостом»

Шиповые соединения по длине ( сращивание) выполняют с помощью клиновых (зубчатых) шипов. Клиновые шипы могут быть с торцовыми гранями или остроконечные. Грани шипов делают плоскими или фасонными в зависимости от применяемого режущего инструмента. Наиболее широко распространены клиновые шипы, показанные на рис. 132. Основные параметры соединения - длина шипа L и шаг соединения t. Шипы затупляют, чтобы в стыках после запрессовки оставался зазор S.

Рнс. 132. Клиновой шип:
L - дпина шипа; t - шаг соединения; S - зазор

По длине различают длинные (30-50 мм), средние (10-20 мм) и мелкие (3-5 мм) шипы. В зависимости от расположения шипов по отношению к пласти склеиваемых заготовок зубчатые соединения могут быть трех типов: вертикальные, горизонтальные, диагональные.

Торцовое давление запрессовки устанавливают в зависимости от геометрических параметров зубчатого соединения, размеров поперечного сечения заготовки и породы склеиваемой древесины. Чем меньше длина шипа, тем выше давление запрессовки. Основная характеристика зубчатого клеевого соединения - его прочность. Существует две категории относительной прочности: I - не менее 75 % прочности цельной древесины и II категория - не менее 60 %.

Сборка шиповых соединений является очень ответственной частью технологического процесса. Она заключается в нанесении клея на боковые поверхности шипов и приложении определенного давления на места их запрессовки либо сразу же после нанесения клея, либо после некоторой выдержки. На качество сборки шиповых соединений влияют такие факторы: качество подготовки поверхности под склеивание, точность формирования шипов, техническая характеристика клея и режим склеивания, давление запрессовки, режим отверждения клеевой прослойки.

Отдельные элементы шипа имеют разное функциональное назначение и по-разному влияют на качество углового соединения, поэтому требования к точности их обработки различны. Наиболее важные размеры-толщина шипа и ширина проушины, так как в основном они определяют прочность и долговечность шипового соединения.

Следует помнить, что в шиповых соединениях деревянных деталей используют посадки с натягом. Натяг - это разница в размерах шипа и проушины до сборки, если толщина шипа больше размера проушины. При образовании посадок допуски проушины и шипа могут быть одинаковыми или разными. При разных допусках проушины и шипа в посадке рекомендуется, чтобы больший допуск был у проушины.

В шиповых соединениях и в местах расположения врезных приборов и крепежных деталей не допускается наличие сучков, смоляных карманов и червоточины. Влажность коробок наружных и тамбурных дверей должна быть 12 ±3 %, коробок внутренних дверей и дверных полотен - 9± 3%; влажность древесины для пробок, планок, нагелей и шкантов - на 2-3 % меньше влажности древесины деталей. Прочность на изгиб должна быть не менее 0,4 Мпа для угловых шиповых соединений дверных коробок и не менее 0,7 Мпа для обвязок дверных полотен.

Детали дверей можно изготовлять клеенными по толщине, ширине и длине. Соединения с зубчатым шипом длиной до 10 мм применяются во всех деталях без ограничения места их расположения, но в угловых соединениях на расстояниях менее 150 мм от них - исключаются. Количество соединений по длине не должно быть более трех на 1 м детали при минимальной длине склеиваемых заготовок 250 мм; склеенные элементы могут отличаться по влажности не более чем на 5 %. В зоне соединения не допускаются сучки диаметром более 5 мм. Сучки, разрешенные техническими требованиями на изделия, должны находиться от основания шипов на расстоянии не менее трех размеров сучка. Лишний сучок вырезают - расстояние от реза до сучка не менее одного размера сучка При выполнении шипового соединения следует также учесть, что склеивание необходимо производить не позднее, чем через 24 ч после формирования зубчатых шипов, так как возможно нарушение формы шипов вследствие упругого восстановления волокон древесины.

Все виды шипов можно формировать при помощи резания - пилением, фрезерованием, долблением и сверлением. Способ получения элементов шипового соединения зависит в основном от типа и конструкции шипов, а также от назначения изделия, в котором это соединение применено.

Способы обработки элементов рамного шипа приведены на рис. 133. Для формирования шипов наиболее часто применяют пиление, фрезерование и соответствующие режущие инструменты.

Рис. 133. Способы получения элементов рамных шипов:
1 - торцевание поперечным пилением; 2 - формирование грани прямого шипа торцовым пилением; 3 - формирование заплечиков поперечным пилением; 4 - выборка проушины; 5 - обработка пилой с волнообразным диском; 6 - формирование проушины с фасонным дном при помощи эллипсной пилы; 7 - формирование заплечиков шипа фрезерованием в торец; 8 - выборка проушин фрезерованием в торец; 9 - получение косого заплечика фрезерованием вторец; 10 - получение шипа поперечным фрезерованием цилиндрической фрезой; 11 - округление кромки прямого шипа поперечным фрезерованием цилиндрической фрезой

Вначале заготовку торцуют по длине поперечным пилением круглой пилой (рис. 133.1). Далее поле грани прямого шипа формируют торцово-продольным пилением круглыми пилами (рис. 133. 2), а заплечики - поперечным пилением (рис. 133. 3). Выборку проушины можно сделать наклонно установленной к оси вращения круглой пилой с плоским диском ( рис. 133. 4 ). Регулируя величину наклона диска, получают требуемую ширину проушины. Эту операцию можно также осуществить пилой с волнообразным диском (рис. 133. 5). Отличительная особенность такой пилы в том, что периферийная часть диска по одному из двух взаимно перпендикулярных диаметров отогнута в (?дну сторону, а по другому - в противоположную. Вследствие отгибу режущие зубья располагаются по волнообразной линии. Величину отгиба краев диска устанавливают в зависимости от ширины обрабатываемой проушины.

Проушину с наклонным (фасонным) дном можно получить с помощью волнообразной эллипсной пилы ( рис. 133. 6 ). Здесь зубья в зоне большого диаметра эллипсного диска отогнуты вниз и формируют нижнюю часть дна проушины, а зубья у малого диаметра отогнуты вверх и обрабатывают только верхнюю часть дна.

При обработке шипов и проушин пилением часто не обеспечивается требуемое качество обработки, поэтому для формирования этих элементов чаще используют способ фрезерования.

Обработка заплечиков шипа фрезерованием в торец показана на рис.133. 7. Торцовое фрезерование каждого заплечика отдельным инструментом позволяет получать большую длину шипа при относительно малом диаметре фрез. Выборку проушин производят фрезерованием в торец дисковой фрезой ( рис. 133. 8). Кроме того, фрезерование в торец применяют для получения косого заплечика ( рис.133. 9 ). В этом случае пласть шипа остается плоской.

Другой способ получения шипа - поперечное фрезерование цилиндрической фрезой, ось вращения которой параллельна продольной оси бруска (рис. 133. 10). К сожалению, при этом на пластах шипа образуются кинематические волны - след вращающихся ножей. При таком способе обработки невозможно получить фасонные (скошенные) заплечики, что вынуждает применять дополнительную технологическую операцию — подсечку заплечиков конической фрезой. Если овальное гнездо для шипового соединения выполняют сверлением, то затем возникает необходимость округлить кромки прямого шипа поперечным фрезерованием цилиндрической фрезой ( рис. 133. 11).

Зубчатые клиновые шипы получают преимущественно способом торцового фрезерования специальным многорезцовым инструментом, зубья которого должны иметь одинаковый профиль ( рис. 134 а ). Для сращивания длинномерных деталей применяют пиление двумя наклонно установленными друг к другу и расположенными последовательно по ходу подачи материала блоками пил разного диаметра ( рис. 134 б). Для повышения прочности соединения предпочтительнее формировать клиновые шипы в два этапа: сначала пропиливать пазы круглыми пилами, а затем расфрезеровывать эти пазы шипорезной фрезой с клиновидными резцами.

Рис. 134. Способы получения зубчатых шипов

Наиболее слабое место зубчатого соединения - плоскость, которая проходит через вершину шипов. Поэтому надо стремиться уменьшать величину затупления шипов.

Для этого вначале фрезеруют шипы, получая между ними тупые впадины, а затем эти места обжимают специальным набором острых клиньев с уклоном боковых поверхностей, которые должны быть несколько меньшими, чем у нарезаемых шипов.

Прямые ящичные шипы выполняют фрезерованием в торец дисковыми фрезами, насаженными на оправку с шагом, равным шагу шипового соединения ( рис. 135 а ). Ящичные шипы “ласточкин хвост” фрезеруют фасонными концевыми фрезами ( рис. 135 б).

Рис. 135. Способы фрезерования ящичных шипов:
а - дисковыми фрезами; б - концевыми фрезами

Рейтинг@Mail.ru
Рейтинг@Mail.ru