Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки РФ

Казанский государственный архитектурно-строительный университет

Кафедра теплоэнергетики, теплогазоснабжения и вентиляции

Курсовая работа

на тему: «Деревообработка»

Выполнил:

Абдуллина Л.М.

Проверил

Хабибуллин Ю.Х.

Казань 2016

Содержание

Введение

1. Достоинства и недостатки древесины как материала

1.1 Виды конструкций и основных изделий

1.2 Основные конструктивные элементы столярного изделия

2. Сушка древесины

2.1 Определение влажности древесины

2.2 Камерная сушка пиломатериалов

3. Технологические режимы деревообработки

Заключение

Введение

Древесина - один из древнейших, известных человечеству строительных материалов, который всегда был и останется популярным в отделке интерьера. В наши дни можно найти достаточно хорошо сохранившиеся окна, возраст которых превысил 100 лет и более. Главные преимущества древесины - экологичность, долговечность, широкие возможности обработки и применения. Но это ее практические качества, а для большинства людей особенно привлекательны естественная красота древесины, разнообразие ее текстуры, тонов и оттенков, прекрасные возможности сочетания с другими элементами интерьера. Это и позволяет называть дерево элитным материалом. Однако степень элитности дерева и продукции из него во многом зависит от породы древесины и метода ее обработки.

Особенности деревообработки - в ее многовековых традициях, постоянной ориентации на конкретные потребности человека, эволюционном развитии приемов труда, поступательном обновлении и расширении перечня продукции, прогрессирующем увеличении товарности производства. Объемное разнообразие массовых видов продукции деревообработки увеличивается. К концу XIX века она уже характеризовалась 20 - 30 кратным увеличением: появилось индустриальное лесопиление, получили развитие машинная (механическая) обработка древесины и фабричное производство мебели. В XX веке товарность увеличилась более чем в 100 раз. Это произошло на основе механизации и автоматизации производства традиционной продукции (мебели, окон, дверей, паркета и т. п.), промышленного изготовления древесных плит. Такой стремительный рост товарности еще раз подтверждает мнение многих специалистов: «золотой» век древесины не столько в прошлом, сколько в будущем.

1. Достоинства и недостатки древесины как материала

Достоинства древесины как материала, учитываемые при конструировании

· Малая плотность при относительно высокой прочности. Прочностные характеристики древесины приведены в таблице:

Материал	Плотность (объемная масса), кг/м3	Коэффициенты качества при
		растяжении	сжатии
Ель	445	2,315	1,000
Лиственница	660	1,894	0,977
Дуб	690	-	0,833
Бук	670	1,836	0,828
Ясень	680	2,132	0,868
Береза	630	2,667	0,873

· Малая теплопроводность. Коэффициенты теплопроводности (ккал/м * ч * град):

Сталь	50
Железобетон	1,33
Стекло оконное	0,65
Кирпич	0,44
Древесина сосны: вдоль волокон	0,30
поперек волокон	0,15
Плиты древесноволокнистые изоляционные	0,09 - 0,13
Опилки древесные	0,08
Вата минеральная	0,036 - 0,042

Теплопроводность древесины возрастает с увеличением плотности и влажности.

· Хорошая обрабатываемость режущими инструментами.

· Возможность склеивания.

· Легкая гвоздимость. Усилие, необходимое для выдергивания гвоздя, забитого в торец, на 10 - 15% меньше усилия, прилагаемого к гвоздю, забитому поперек волокон.

· Способность хорошо окрашиваться, лакироваться, полироваться, красивая текстура (рисунок, образующийся на поверхности древесины следствие перерезания анатомических элементов).

· Способность благодаря упругости хорошо поглощать звуки, возникающие при ударе и вибрации. Звукоизоляционные свойства древесины имеют большое значение при использовании в качестве звукоизоляционного строительного материала, а также для улучшения акустики общественных зданий.

Скорость распространения звука в древесине

Направление	Сосна	Береза
Вдоль волокон	5030	3625
В радиальном направлении	1450	1995
В тангенциальном направлении	850	1535

· Звукоизлучающие свойства (резонанс). Древесина широко применяется для изготовления инструментов.

· Стойкость к действию растворов кислот и щелочей; в связи с этим древесину хвойных пород применяют для изготовления емкостей, труб.

· Способность к изгибу, что имеет существенное значение при гнутье древесины. Более высокой способностью к изгибу отличается древесина лиственных пород.

· Сравнительно большая износостойкость.

· Свойства "предупреждать" (потрескиванием) при критических нагрузках о своем скором разрушении.

Недостатки древесины как материала, учитываемые при конструировании

· Анизотропность, т.е. изменение механических характеристик в зависимости от породы, места произрастания, зоны в поперечном сечении ствола (заболонь, ядро, сердцевина), направления волокон, наличия пороков и их расположения, влажности и других факторов; это затрудняет отбор материала для ответственных изделий и сооружений.

· Изменение размеров и формы в результате усушки, разбухания, коробления, особенно под воздействием изменения температуры и влажности воздуха. Из-за неравномерного удаления влаги возникают напряжения, которые приводят к растрескиванию материала.

· Растрескивание - отрицательное свойство древесины, но в некоторых случаях оно приносит пользу, обеспечивая плотность соединения (в емкостях, деревянных трубах, судах и т.п.). При закреплении разбухающих деталей из древесины возникает давление разбухания в пределах 8 - 32 кгс/см2.

· Низкое сопротивление раскалыванию. Однако это свойство имеет положительные значения при заготовке колотых сортиментов.

· Загнивание, повреждение насекомыми, возгорание в неблагоприятных условиях службы.

Требования, предъявляемые к конструкции изделий из древесины

Изделия по форме, размерам и конструкции должны быть рациональны, технологичны, отвечать своему назначению, удовлетворять техническим условиям и санитарно-техническим требованиям. Наряду с утилитарностью изделие должно отличаться хорошим архитектурно-художественным оформлением.

При конструировании столярных изделий из древесины необходимо соблюдать следующие правила:

1. Конструировать изделие нужно так, чтобы неизбежная деформация отдельных частей происходила свободно, без нарушения формы и прочности самого изделия.

2. При конструировании отдельных деталей столярного изделия из мелких частей их необходимо подобрать так, чтобы при неизбежном изменении размеров и формы эти части уравновешивали друг друга, и деталь изменялась минимально.

3. Направление волокон должно совпадать с длиной детали или незначительно отклоняться от нее.

4. Изделие должно состоять из наименьшего количества деталей и элементов, отличающихся один от другого по размерам и форме. Для однотипных изделий (окон, дверей и др.) число типоразмеров должно быть минимальным. Это позволяет максимально механизировать процессы изготовления изделий.

5. Размеры деревянных деталей, составляющих изделие, должно соответствовать размерам стандартных пиломатериалов и заготовок.

6. При чрезмерно усложненных формах изделия усложняется процесс его изготовления; при завышенных размерах деталей увеличивается расход материалов, а при заниженных изделие может оказаться непрочным.

1.1 Виды конструкций и основных изделий

Столярные соединения

В столярно-механическом производстве применяют следующие способы соединения: столярными вязками на клею (наиболее распространённый способ), без шипов на клею, шурупами, скрепками, болтами и глухарями, гвоздями (как вспомогательное и дополнительное соединение), шпильками и нагелями.

Столярные вязки отличаются от плотничных врубок и замков большей тщательностью выполнения и применением клея.

Для надёжной вязки соединяемые детали (бруски, дощечки, щиты) должны иметь правильную геометрическую форму, должны быть чисто обработаны и иметь точные в пределах допуска размеры.

Особенности столярных соединений

Прочность изделия зависит от прочности соединения деталей, а прочность соединения зависит от качества древесины, точности обработки деталей, качества клея и условий склеивания, формы и размером шипа. Чем больше площадь склеивания, тем прочнее шиповое соединение. Чем плотнее вязка, тем меньше слои клея в местах примыкания шипа к стенкам проушины или гнезда и тем прочнее соединение. Толстый слой клея снижает прочность соединения, так как при высыхании в нём появляются трещины, а при увлажнении он разбухает.

Оптимальные величины натяга - нижний предел при шипах из твёрдых лиственных пород от 0 до +0,2 мм и верхний предел при шипах из мягких лиственных пород и хвойных пород от +0,1 до +0,3 мм.

Сквозной шип даёт более прочную связку, чем глухой. Цельный и вставной шипы по прочности вязки равны. Толстый шип ослабляет место соединения; при вязке брусков большей толщины вместо одинарного делают двойной или тройной шип. При соединении деталей с профильными кромками (фасками, калевками) заплечики делают с присечкой по профилю.

Основные соединения деревянных изделий:

- Угловые концевые соединения

Соединение на шип открытый сквозной - прочное и простое в изготовлении. Шип доступен для подгонки и проверки соединения. Он виден с обеих сторон, что ухудшает вид и даёт потемнение торцов при отделки изделия. Применяется в конструкциях повышенной прочности, а также при закрытии торца шипа накладками или соприкасающейся деталью. Соединение (в его центре) дополнительно крепиться нагелем.

Соединение на шип с потёмком предотвращает выворачивание шипа в период схватывания клея и упрощает сборку. Шип уменьшает прочность соединения (вследствие меньшей площади склеивания); менее доступен для подгонки и проверки соединения. Применяется в конструкциях, где нельзя допустить открытого торца шипа.

Соединение на шип с полупотёмком имеет увеличенную площадь склеивания, и позволяют освобождать детали из зажимов до момента схватывания клея. Такой шип более сложен в изготовлении. Применяется в конструкциях, в которых выход части шипа не имеет значения для оформления изделия.

Соединения на шипы круглые вставные (шканты) достаточно прочное и простое в изготовлении; требует тщательной приторцовки присоединяемого бруска и точного высверливания гнёзд. Шипы изготовляют преимущественно из древесины твёрдых пород.

Соединение на ус со вставными круглыми или плоскими шипами менее прочное и более сложное в изготовлении; требует более тщательной приторцовки брусков, точного пропила проушины (при сквозном шипе) и точного высверливания отверстий или выборки пазов. Благодаря такому соединению достигается красивый вид изделия, обеспечивается однотонность при отделке. Применяется в открытых конструкциях (при соединении профильных деталей).

- Угловые серединные соединения брусков

Соединение на шип плоский (несквозной или сквозной) - простое и прочное. В качестве дополнительного крепления применяют расклинивание шипа с торца двумя клинышками с обеих сторон на расстоянии 5-7 мм от краёв. Соединение крепят нагелем посередине ширины бруска, имеющего шип, и на расстоянии 2/5 ширины присоединяемого бруска.

- Угловые серединные соединения шипов

Соединение в паз и гребень - наиболее распространенное, обеспечивает правильное местоположение присоединяемой детали без применения дополнительных (металлических) креплений и увеличивает жёсткость конструкции. Заплечики повышают прочность соединения и закрывают шов.

Соединение в паз - более простое, но менее устойчивое. Паз - широкий, равный по толщине присоединяемого щита; торцевая часть щита выполняет функцию шипа.

Соединение на шипы круглые вставные (шканты) - менее распространённое; сложное в изготовлении (требует более тщательной приторцовки и точного высверливания гнёзд).

- Угловые ящичные соединения

Соединения на шип прямой открытый - наиболее распространённое, простое в изготовлении и достаточно прочное. Применяется при угловой вязке широких дощатых деталей и щитов на не лицевых частях изделия или в конструкциях, в которых выход торцов шипов не имеет значение для оформления изделия. Чем тоньше и чаще расположены шипы, тем прочнее вязка. Рекомендуемая толщина шипа не менее ? и не более целой толщины шита. Клеевые швы должны проходить через шипы, а не через проушины; при одинаковых размерах шипов и проушин месторасположение клеевого шва на прочность соединения не влияет.

Соединение на шип "ласточкин хвост" применяется в конструкциях, когда при эксплуатации изделия щит испытывает силы, действующие на его отрыв от других связанных с ним щитов. Для скрытия торцов (при открытых шипах) на лицевую сторону изделия делают наклейку или применяют полупотайные шипы.

Соединение на шип круглый вставной (шкант) менее распространённое из-за сложности изготовления.

- Соединения по длине

Сращивание заготовок применяется при производстве столярно-строительных изделий и строганных погонажных деталей, при изготовлении криволинейных деталей, ремонте изделий, а также при использовании короткомерных пиломатериалов (заготовок) для производства длинномерных пиломатериалов.

Соединение зубчатое с острым или затуплённым шипом - распространённое малозаметное и прочное (большая площадь склеивания полуторцов и хорошие условия для плотного сжатия). Соединение с острым шипом применяется для конструкций, подвергающихся большим механическим нагрузкам; с затуплённым шипом - для малонагруженных конструкций. Зубчатое соединение выполняется по ширине и по толщине детали.

- Соединение по кромке

Наилучший щит (для предотвращения коробления) получается при соединении максимально узких делянок с таким их расположением, при котором соединяемые кромки одноимённы (по расположению годичных слоёв), а соседние пласти взаимно противоположны.

Соединение на рейку - экономичное и достаточно прочное. Для более полного сплачивания (с лицевой стороны) щитов нижние щёчки пазов делают на 0,25 мм (каждую) уже, чем верхние.

Соединение в четверть выполняется без клея и применяется в конструкциях, где форма щита и плотность соединения достигаются путём крепления деталей шурупами или гвоздями.

Соединение в шпунт и гребень (прямоугольный или трапецеидальный) - более индустриальное и наиболее распространённое. Для большей плотности сплачивания (с лицевой стороны) щёчку шпунта, выходящую на внутреннюю сторону щита, делают на 0,5 мм уже щёчки, выходящей на лицевую сторону. В конструкциях, работающих на истирание, шпунт и гребень смещают ближе к нелицевой стороне.

Соединение на гладкую фугу - прочное при точной прифуговке делянок, хорошем качестве клея и правильном склеивании. Делянки должны иметь гладкие ровные кромки, плотно, без просвета сопрягающиеся друг с другом, в фуге до сжатия допускается пологий просвет не более 0,5 мм. Просветы не должны выходить за пределы 0,1 - 0,3 мм.

- Соединение шурупами

Соединения шурупами применяются в тех случаях, когда изделие или часть его необходимо сделать разборным или отъёмным; когда соединяемые детали не имеют достаточно большой поверхности соприкосновения и склеивание невозможно; когда изделие подвергается динамическим и вибрационным воздействием, а специальные виды клея не могут быть применены; для дополнительного крепления клеевых соединений, когда изделие рассчитано на работу в условиях повышенной влажности, а применяемые клеи неводостойкие; когда необходимо установить фурнитуру петли, ручки, замки, накладки и т.п.

Чем плотнее древесина, длиннее и толще шуруп и глубже его нарезка, тем прочнее соединение. Во избежание раскалывания древесины в месте завинчивания шурупа предварительно делают отверстие шилом (для мелких шурупов) или сверлом. Диаметр отверстия должен быть меньше диаметра шурупа. Глубина сверления должна быть равной длине ввинчиваемой части шурупа, но не меньше длины до заострения конца шурупа.

Диаметр шурупа, мм ::::::: 1,6 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 5,0 6,0 8,0

Диаметр сверла, мм ::::::: 1,2 1,4 1,8 2,1 2,3 2,6 3,3 4,3 5,9

Соединение значительно ослабевает при усыхании древесины.

- Соединение болтами и глухарями

Соединение болтами и глухарями применяются при крупных деталях и сборочных единицах, несущих значительные нагрузки. Под болты просверливают отверстия, а под глухари - соответствующие гнёзда. Для предохранения древесины от смятия при завинчивании болта под головку и гайку подкладывают шайбы.

- Соединение скрепами

Угольники и накладки служат для дополнительного крепления угловых соединений в изделиях с непрозрачной отделкой, а также для соединения частей разборных деталей. Например, дополнительно крепятся концевые шеповые соединения в больших открывающихся оконных створках и фрамугах, а также в полотнах балконных дверей. Для соединения (как дополнительное к клеевому или как самостоятельное) применяют металлические проволочные скобки с заостренными концами, ленточно - волнистые металлические пластинки с заостренной кромкой и др.

Кроме скреп, дающих глухие соединения, применяют соединители для связывания разборных и подвижных частей: стяжки, петли и т.п. Стяжки прикрепляют шурупами: накладные - к поверхности соединяемых деталей, а для врезных выбирают гнезда. Расстояние между стягиваемыми элементами в свободном состоянии должно быть 3 - 5 мм. Размеры стяжек определяют по размерам верхних пластинок. Для соединения подвижных частей изделий применяют петли: карточные, рояльные, съемные, пятники и др. Для деревянных окон и дверей применяют три вида карточных петель (на шарике и стержне): накладные (фигурные, со сквозным стержнем, с ограничителем подъема, круглые); врезные (вколотные) и пружинные (одностороннего или двустороннего действия).

Гнездо должно соответствовать очертанию и размерам карты петли и иметь ровное дно; глубина гнезда должна соответствовать толщине карты петли, петли врезаются заподлицо. Шурупы подбираются по размерам отверстий в петлях. Врезные петли укрепляются штифтами или шпильками.

- Соединение гвоздями

Соединение гвоздями, как очень грубое, портящие вид изделия и вызывающее в процессе производства или при эксплуатации отколы и отломки, в столярном производстве не должны применяться. Гвозди применяют: для соединения внутренних невидимых частей или для прижима наклеиваемой детали на время схватывания клея; в изделиях под непрозрачную отделку (сплющенные головки располагают вдоль волокон древесины); для скрепления частей крупногабаритных строительных конструкций, а также в ящичном производстве.

Чем тоньше стенки древесных клеток, тем свободнее забиваются гвозди. В древесину твердых лиственных пород гвозди строительные крупных размеров забиваются при помощи специальных оправок; в деревянных конструкциях из лиственницы гвозди забиваются в предварительно просверленные гнезда. В древесину, имеющую в сухом состоянии плотность не более 500 кг/м3, гвозди диаметром до 6 -7 мм при соблюдении норм расстановки забиваются легко, не вызывая растрескивания древесины.

Диаметр гвоздя не должен превышать 1/4 толщины сплачиваемой детали (доски).

- Соединения металлическими шпильками и деревянными нагелями

Металлические шпильки, штифты (гвозди без шляпок) применяются в соединениях, от которых не требуется большой прочности (например, для крепления раскладок по стеклу, для крепления вколотных петель). Нагели ставят на клею в предварительно высверленные отверстия и применяют как дополнительное крепление при столярных вязках, главным образом для предохранения шипа от выворачивания. Деревянный нагель, имеющий в сечении вид многоугольника, упруго сминает ребра и лучше удерживается в древесине. Прочное крепление достигается также при круглых нагелях с рифлением.

При выборе соединения необходимо учитывать все факторы, которые могут повлиять на него во время эксплуатации изделия. Надо выбирать такие соединения, которые при прочих равных условиях окажутся более прочными, экономичными и красивыми. Ниже приведены примеры технологических соединений для массового индустриального производства, обеспечивающих изделию необходимую прочность:

· 1. Шиповые соединения деталей окон и дверей: концевые - на открытые сквозные шипы; вертикальные импосты - на сквозные шипы или шканты; горизонтальные серединные - на несквозные шипы.

· 2. Доска пола - в прямоугольный шпунт и гребень со смещением их к нелицевой стороне для увеличения истираемого слоя древесины.

· 3. Деревянные изделия для паркетных покрытий (доски, щиты и штучный паркет) - в прямоугольный шпунт и гребень; кромки планок лицевого покрытия (в досках, щитах и коврах наборного паркета), а также кромки реек или досок основания - на гладкую фугу без клея (пласти - на клею).

· 4. Каркасы щитов деревянных стандартных домов - впритык с креплением металлическими скрепами.

· 5. В настоящее время в оконных створках все большее распространение получает усовое соединение на зубчатый мини - шип длиной до 4 мм. Оно обеспечивает увеличение прочности угловых соединений створок до 30%. Сращивание пиломатериалов производится также на минишипы длиной 4 - 10 мм.

1.2 Основные конструктивные элементы столярного изделия

Брусок

Бруски из массива должны быть небольшого сечения; в производстве столярно - строительных деталей предельный размер цельного бруска на должен превышать 100 х150 мм. Склеенный брусок более прочен, чем брусок таких же размеров из целого куска древесины. Длинные бруски рекомендуется изготовлять из узких тонких и коротких реек путем склеивания их с обязательным расположением стыков в отдельных рядах вразбежку.

При конструировании изделий размеры деталей определяют в чистоте, т.е в готовом изделии. Необходимо наибольшее приближение (с учетом припусков на усушку и механическую обработку) чистовых размеров деталей к стандартизированным размерам пиломатериалов и пиленых заготовок. Размеры поперечных сечений калиброванных заготовок определяются номинальными размерами пиленых заготовок.

Рамка

Рамки вяжут на шипах. Выбор шипа зависит от назначения рамки и ее расположения в изделии. Рамки, испытывающие нагрузки и у которых по условиям эксплуатации допустимы открытые торцы шипов, вяжут на открытый сквозной шип. Там, где нельзя допустить открытого торца шипа, рамки вяжут на несквозной шип с потемком или с полупотемком. Рамки из тонких брусков (например, форточки) обычно вяжут на одинарный шип, а из толстых брусков (например, створки, фрамуги) - на двойной или тройной шип. В горизонтально расположенных рамках проушины и гнезда выбирают в продольных брусках, а в вертикально расположенных рамках - в стоечных брусках независимо от их длины.

Габаритные размеры рамки зависят от общих конструктивных размеров изделия, а размеры брусков, составляющих рамку, определяются расчетным путем. При этом следует заботиться не только о прочности, но и том, как зрительно будет воспринят брусок, как он будет сочетаться с другими деталями, образующими изделие.

Щит

Щиты используются в качестве заполнений, а также в качестве формообразующих, ограждающих и силовых элементов. Правильно сконструированный щит должен отвечать следующим требованиям: обладать достаточной прочностью в условиях нормальной эксплуатации изделия; не изменять размеров и формы при допустимых изменениях температуры и влажности окружающей среды; быть по конструкции таким, чтобы обеспечить возможность изготовлять его механическим способом с использованием низкосортных пиломатериалов и отходов деревообрабатывающих производств. По конструкции щиты достаточно разнообразны.

Щиты дощатые, или массивные, склеенные из делянок на гладкую фугу, в шпунт и гребень, в четверть, на рейку или на специальных фугосшивательных станках "в ласточкин хвост".

Для предохранения дощатого щита от поперечного и продольного коробления и скручивания по диагонали делянки подбирают с направлением годичных слоев перпендикулярно плоскости щита или близким к нему (радиальной распиловки), а щит набирают из узких коротких делянок - реек, собранных по длине впритык торцами, но с расположением стыков в шахматном порядке; на пластях щитов делают несквозные пропилы с расположением их в разбежку на обеих сторонах; поперек щита делают пазы "в ласточкин хвост" на расстоянии 150 - 250 мм от торцов щита, в которые вгоняют шпонки; на гребни (на торцах щита) насаживают наконечники - планки с пазом (чертежные доски); щит обвязывают рамкой (филенчатая конструкция).

Дощатый щит тяжелый, дорого стоит и значительно изменяет размеры.

Столярные плиты. Основу (середину) плиты из блочно - шпонового щита изготовляют из полос шпона; после схватывания клея и соответствующей выдержки блоки распиливают перпендикулярно плоскостям склеивания на пластинки заданной толщины, а затем пластинки склеивают в щиты. Такие щиты отличаются формоустойчивостью при высокой прочности. Блочно - реечный щит также изготовляют из блоков, но склеенных из сухихи (влажностью 6 - 8%) строганных досок.

Щит пустотелый состоит из плоской рамки, на одну или обе пласти которой наклеен листовой материал (фанера, твердая древесноволокнистая плита и др.). Рамку вяжут на открытый сквозной шип. Чаще всего бруски рамки соединяют впритык и скрепляют скрепками. Щит обкладывают планками - обкладками. Середина - с равномерно распределенными пустотами и набрана из отходов производства в виде решеток и сот из реек, лент шпона, фанеры, древесноволокнистой плиты, бумаги одной ширины или заполнена витой стружкой, измельченной древесиной, смешанной с клеем, и т.п.

Щиты значительно легче и обладают повышенными теплоизоляционными свойствами. По сравнению со столярной плитой у пустотелых щитов выше коэффициент качества.

При равных условиях преимущество перед рамными элементами следует отдать щитовым элементам: они просты в изготовлении, экономичны и гигиеничны в эксплуатации.

Коробка

В отличии от рамки ширина стенок коробки не меньше двукратной их толщины. Стенки, склеенные из делянок на гладкую фугу или в шпунт и гребень, соединяются между собой на прямой открытый шип или на шип "ласточкин хвост", открытый или полупотайной. В длинных и широких коробках для жесткости конструкции делают среднюю стенку, которая соединяется с основными в паз и гребень, несквозной шип, на круглые вставные шипы.

Фанерованные детали

Во избежания коробления и с целью повышения эстетики предусматривается фанерование деталей с двух сторон (со стороны кромок - с одной); с лицевой стороны - строганым шпоном. В толстых деталях, при отношении толщины к ширине, близком к единице, допускается фанерование с одной стороны.

Классификация и номенклатура основных изделий из древесины

Окна и двери

Технические требования на окна и двери балконные оговариваются показателями ГОСТ 23166 "Окна и двери балконные деревянные. Общие технические условия".

Оконные блоки разделяются на одностворчатые и двустворчатые с вращением створок при открывании либо по вертикальной, либо по горизонтальной осям. Двустворчатый оконный блок составляется либо по горизонтали, либо по вертикали.

Окна для жилых зданий комплектуются из широких створок с дополнительными для проветривания узкими створками (двумя узкими полустворками) или клапанами. Двустворчатые окна гражданских зданий для проветривания помещений комплектуются фрамугами, вращающимися на горизонтальной оси.

Окна и балконные двери классифицируются по количеству рядов полотен, створок и соответственно клапанов.

Оконные блоки и балконные двери с двумя рядами створок подразделяются по конструкции на раздельные и спаренные. Раздельные створки и балконные двери для жилого и гражданского строительства открываются в одну (внутрь помещения) сторону, а для деревянного малоэтажного домостроения - в разные стороны. Оконные блоки и балконные полотна спаренной конструкции открываются внутрь помещения и могут выполняться с двойным и тройным остеклениями. Окна и балконные двери с одним рядом створок исполняются с применением двойного, одинарного остекления или стеклопакетов.

Дверные блоки

По конструкции дверной блок состоит из полотна и коробки. Полотна выполняются глухими и остекленными. По своему назначению глухие полотна (двери) разделяются на входные в квартиру и, выполняемые с обязательным сплошным реечным заполнителем, и межкомнатные. Заполнителем межкомнатных полотен могут служить отходы ДВП (в решетку и в елочку), бумажные соты, теплоизоляционная ДВП, витая стружка, и, наконец, разреженное реечное заполнение.

Остекленные полотна с притвором в четверть применяются как межкомнатные, а качающиеся - в общественных зданиях. Двери глухие и остекленные с притвором в четверть по требованию потребителя изготавливаются с порогом или без порога, правыми или левыми.

Технические требования на двери оговариваются показателями ГОСТ 475 "Двери деревянные. Общие технические условия."

Покрытия пола

- Покрытия пола из досок

Часть полов изготавливается в основном из досок по ГОСТ 8242 "Детали профильные из древесины и древесных материалов для строительства. Технические условия".

Одним из направлений снижения древесиноемкости при укладке полов типа "доски для чистых полов" и повышения производительности труда в строительстве является применение щитов покрытия пола деревянных однослойных по ГОСТ 28015.

- Паркетные покрытия

В общем случае классифицируются на штучный паркет, паркетные доски, паркетные щиты и мозаичный (наборный) паркет. По способу настила паркетные изделия разделяются на две группы: 1-я - с настилом по стяжкам на холодных мастиках. К этой группе относятся штучный и мозаичный (наборный) паркет; 2-я - с настилом по лагам - паркетные доски и паркетные щиты.

Штучный паркет. Состоит из отдельных планок, имеющих на кромках и торцах шпунт и гребень для их соединения между собой. Он наиболее прост в изготовлении.

Габаритные размеры штучного паркета представлены в таблице:

Наименование показателей	Номинальные размеры	Предельные отклонения
Толщина	15 (18)	±0,2
Ширина с градацией через 5мм	От 30 до 90	±0,2
Длина с градацией через 50мм	от 150 до 500	±0,3
Толщина слоя износа	7 (10)	±0,1
Высота паза	4	+0,2
Толщина гребня	4	-0,2
Глубина паза	5	+0,3
Ширина гребня	4	-0,3
Скос грани по толщине слоя износа	3°	±30°
Уменьшение размера нижней части планки со стороны скоса слоя износа	0,5	±0,1

Общие сведения о технологии деревообработки

Технология - это совокупность сведений о различных физико-механических, химических и других способах обработки или переработки сырья, изготовления полуфабрикатов и изделий.

Первичным видом сырья в деревообработке являются круглые сортименты от лесозаготовительных производств - пиловочник, шпальник, балансы, дрова и т.п., на базе которых выделились специфичные производства - лесопиление, шпалопиление, производство фанеры, плит, спичек.

Вторичным видом сырья в деревообработке являются пиломатериалы, фанера, плиты, на базе которых выделились производства - мебельное, лыжное, тарное, а также производство столярно-строительных изделий и комплектов деревянных домов. Каждое из перечисленных производств является специфичным по присущей ему технологии и оборудованию. Многие из этих производств обеспечены справочной и нормативной литературой.

В данном разделе освещена технология производства столярно-строительных изделий (оконных и дверных блоков, фрезерованных деталей, изделий домостроения), технологические режимы и типовые процессы которой могут применяться в лесопильном, тарном, мебельном, плитном и других производствах, где используется деревообрабатывающее оборудование общего назначения.

Шероховатость поверхностей древесины

Любые неровности фиски, сколы, вырывы, ворсистость, мшистость), полученные от инструментов при механической обработке древесины, характеризуют ее шероховатость. Требования к шероховатости поверхности древесины установлены ГОСТ 7016 "Древесина. Шероховатость поверхности. Параметры и характеристики".

Шероховатость поверхности древесины характеризуется максимальной высотой неровностей R, (между впадиной и вершиной неровности). Величина максимальных неровностей влияет на процессы дальнейшей обработки и качество деталей и изделий - на качество склеивания, отделки, точность сопряжения и т. д. В таблице приведены числовые значения шероховатости R в зависимости от вида обработки.

Шероховатость поверхностей древесины

Припуски на механическую обработку

Припуски на первичную и повторную механическую обработку по толщине, ширине и длине при изготовлении деталей из пиломатериалов и заготовок хвойных и лиственных пород, сборочных единиц типа щитов, рамок, коробок и ящиков, а также деталей из облицованных и необлицованных столярных плит установлены ГОСТ 7307.

Припуски на усушку пиломатериалов необходимо учитывать для хвойных пород - по ГОСТ 6782.1, для лиственных пород - по ГОСТ 6782.2. При обработке заготовок с начальной шероховатостью поверхностей от 0,2 до 0,8 мм припуски уменьшают на 1 мм.

Припуски на продольный раскрой (Пш) предварительно обрезанных заготовок, кратных ширине детали, вычисляют, мм, по формуле:

П =(n - 1) b + 2,

где n - количество деталей по ширине заготовок; b - ширина пропила, мм.

Припуски на поперечный раскрой (Пд - предварительно торцованных заготовок, кратных длине детали, вычисляют, мм, по формуле:

Пд = (n1 - 1) b1 + 5,

где n1 - количество деталей по длине заготовок; b1 - ширина пропила, мм.

Допуски и посадки в деревообработке

Система допусков и посадок в деревообработке регламентируется стандартами и представляет собой развернутую классификацию посадок, в основу которой положены технологические, конструкционные и эксплуатационные признаки. По построению она является системой отверстия, где номинальный размер является наименьшим предельным размером отверстия, при этом поле допуска направлено в сторону увеличения размера отверстия ("в тело").

Допуски и посадки в деревообработке определяются по следующим ГОСТам: ГОСТ 6449.1, ГОСТ 6449.2, ГОСТ 6449.3, ГОСТ 6449.4, ГОСТ 24642.

2. Сушка древесины

Детали и изделия, изготовленные из древесины с повышенной влажностью, рассыхаются, коробятся, что ухудшает их эксплуатационные качества. Для того, чтобы этого не происходило, древесину необходимо сушить до определенной влажности, соответствующей условиям эксплуатации изделий. На предприятия древесина, как правило, поступает с повышенной влажностью.

Требования к влажности древесины в изделиях приведены в таблице:

Влажность свежесрубленной древесины

Порода древесины	Влажность, %
	Ядра или спелой древесины	Заболонной древесины	Средняя
Сосна	30-40	100-120	88
Ель	30-40	100-120	91
Лиственница	30-40	100-120	82
Осина	-	80-100	82
Береза	-	70-90	78

2.1 Определение влажности древесины

В практике применяются следующие способы определения влажности:

· Весовой.

При весовом способе от доски (контрольного образца) на расстоянии от торца 300 - 500 мм отпиливают секцию влажности толщиной 10 - 12 мм, тщательно очищают от заусенцев, опилок и взвешивают, записывают результат в журнале, а секцию помещают в сушильный шкаф с температурой до 103 °С. Через 6 часов сушки секцию взвешивают и массу записывают в журнал, затем вновь сушат и через каждые 2 ч после сушки взвешивают. Если после повторных взвешиваний масса секции не меняется, это означает, что секция высушена до абсолютно сухого состояния с влажностью W0 = 0% и массой Р.

Первоначальную влажность древесины образца определяют по формуле:

W = (Pн - Рс) : Рс * 100%,

где W - первоначальная влажность, %;

Рн и Рс - начальная масса и масса в абсолютно сухом состоянии образца.

· Электрический

Широкое распространение получили электровлагомеры ЭВА-2М, определяющие влажность в диапазонах 7 - 60%.

· Метод взвешивания контрольных образцов

Также проверку текущей влажности в процессе сушки можно проводить методом взвешивания контрольных образцов длиной не менее 1000 мм, которые также выпиливают из досок, подлежащих сушке, на расстоянии 300 - 500 мм от торца, очищают от коры, заусенцев, опила, после чего торцы окрашивают краской. Образец взвешивают с точностью до 5г.

Требования влажности древесины и величина усушки пилопродукции определяются следующими ГОСТами: ГОСТ 475, Г, имеющих нужное оборудование и приборы. В камерах СТ ГОСТ 23166, ГОСТ 8242, ГОСТ 4981, ГОСТ 6782.1

2.2 Камерная сушка пиломатериалов

Камерная сушка - основной способ, при котором сушку пиломатериалов производят в сушильных камерах, имеющих нужное оборудование и приборы. В камерах регулируют температуру, влажность и степень циркуляции воздуха.

Атмосферная сушка служит для предварительной подсушки пиломатериалов и, как правило, сочетается с камерой сушки древесины.

Пиломатериалы можно укладывать в штабеля штучным или пакетным способом. При формировании штабеля штучным способом между рядами досок укладывают сухие (влажностью не более 18%) калиброванные прокладки хвойных и лиственных пород сечением 25 х 40 мм и длиной равной ширине штабеля. Прокладки по высоте штабеля необходимо укладывать перпендикулярно доскам и строго вертикально одну над другой.

Штабель формируют из досок одной породы и толщины. Правильность укладки досок и прокладок проверяют шаблоном. Количество прокладок, укладываемых по длине штабеля, дано в таблице:

Количество укладываемых по длине штабеля прокладок

Длина штабеля, м	Количество прокладок, шт., при толщине высушиваемого пиломатериала, мм
	16	19	25	32	40	50 и более
4,5	10/13	8/11	7/9	5/7	5/5	4/4
6,5	14/16	12/13	10/12	8/9	7/7	6/6

Примечание: В числителе - количество прокладок для штабелей из хвойных пород, в знаменателе - из лиственных.

Способы укладки пиломатериалов в штабеля зависят от направления (циркуляции) агента сушки. Для сушильных камер с противоточной циркуляцией пиломатериалы укладывают с промежутками (шпациями), а для камер с поперечной реверсивной и противоточной прямолинейной циркуляцией - плотно.

Штабеля досок формируют на площадке у сушильных камер. При ручной укладке пиломатериалов используют вертикальные подъемники (лифты). Применение подъемника повышает производительность труда.

При пакетном способе штабеля формируют из заранее сформированных пакетов. Для формирования штабелей из пакетов используют электрифицированную траверсную тележку.

Режимы сушки

Сушка пиломатериалов происходит при определенном температурном и влажностном режиме, под которым понимают закономерное чередование процессов температурного и влажностного воздействия на древесину в соответствии с ее влажностью и сроками сушки.

В процессе сушки в камере постепенно повышается (по ступеням) температура воздуха и понижается относительная влажность сушильного агента. Режимы сушки назначают с учетом породы древесины, толщины пиломатериалов, конечной влажности, категории качества высушиваемых материалов и конструкций (типа) камер.

Категории качества высушенной древесины

Категория качества	Назначение высушенной древесины
1-я высококачественная	Точное машино- и приборостроение, производство моделей, авиационных деталей, лыж, музыкальных инструментов и т.п.
2-я повышенного качества	Производство мебели и т.п.
3-я среднего качества	Производство окон и дверей, фрезерованных деталей - досок для покрытия полов, наличников, плинтусов
4-я рядовая	Производство деталей и изделий малоэтажных домов и комплектов деталей для домов со стенами из местных материалов, строительных конструкций и т.п.

Режимы сушки пиломатериалов хвойных и лиственных пород в камерах периодического действия регламентированы ГОСТ 19773.

Режимами сушки в зависимости от назначения пиломатериалов, предусматриваются два процесса - низкотемпературный и высокотемпературный. При низкотемпературных режимах в качестве сушильного агента на первой ступени сушки применяют влажный воздух с температурой менее 100°С.

В зависимости от требований, предъявляемых к пиломатериалам, режимы делятся на:

· мягкие М, при мягких режимах получается бездефектная сушка с сохранением физико-механических свойств древесины и цвета;

· нормальные Н, при нормальных режимах получается бездефектная сушка с возможным небольшим изменением цвета у хвойной древесины, но с сохранением прочности;

· форсированные Ф, при форсированных режимах сушки получается древесина с сохранением прочности на изгиб, растяжение и сжатие, но со снижением прочности на скалывание и раскалывание на 15 - 20% и с возможным потемнением древесины. Режимы сушки выбирают по таблице в соответствии с требованиями ГОСТ 19773.

Режимы низкотемпературного процесса сушки даны в таблице ГОСТ 19773. По этим режимам предусмотрено трехступенчатое изменение параметров агента сушки, причем переход с каждой ступени режима на последующую можно производить лишь по достижении материалом определенной влажности, предусмотренной по режиму.

Режимы высокотемпературного процесса сушки для камер периодического действия приведены в таблице ГОСТ 19773.

По этим режимам предусматривается двухступенчатое изменение параметров сушильного агента, причем переход с первой ступени на вторую производится при достижении древесиной влажности (переходной) 20%. Определяют высокотемпературный режим в зависимости от породы и толщины пиломатериалов по таблице ГОСТ 19773.

Высокотемпературные режимы допускается применять для сушки древесины, идущей на изготовление ненесущих элементов строительных конструкций, в которых допускается снижение прочности и потемнение древесины.

Процесс сушки древесины

До проведения процесса сушки по выбранному режиму древесину прогревают паром, подаваемым через увлажнительные трубы, при включенных обогревательным приборах, работающих вентиляторах и закрытых приторно-вытяжных каналах. В начале прогрева температура агента сушки должна быть на 5°С выше первой ступени режима, но не более 100°С. Степень насыщенности среды должна быть для древесины с начальной влажностью более 25% в пределах 0,98 - 1, а для древесины с влажностью менее 25% - 0,9 - 0,92.

Продолжительность начального прогрева древесины зависит от породы древесины и для пиломатериалов хвойных пород (сосны, ели, пихты и кедра) при температуре наружного воздуха более 0°С составляет 1 - 1,5 ч при температуре менее 0°С - 1,5 - 2 ч на каждый сантиметр толщины. Продолжительность прогрева пиломатериалов мягких лиственных пород (осины, березы, липы, тополя и ольхи) увеличивается на 25%, а для пиломатериалов твердых лиственных пород (клена, дуба, ясеня, граба, бука) увеличивается на 50% по сравнению с продолжительностью прогрева древесины хвойных пород (таблица).

После прогрева параметры агента сушки доводят до первой ступени режима и затем приступают к сушке пиломатериалов, соблюдая установленный режим. Температуру и влажность воздуха регулируют вентилями на паропроводах и шиберами приторно-вытяжных каналов.

В процессе сушки в древесине возникают остаточные внутренние напряжения, для их устранения проводят промежуточную и конечную влаготеплообработку в среде повышенной температуры и влажности. При этом обработке подвергаются пиломатериалы, высушиваемые до эксплуатационной влажности и подлежащие в дальнейшем механической обработке.

Промежуточная влаготеплообработка производится при переходе со второй на третью ступень или с первой на вторую при сушке по высокотемпературным режимам. Влаготеплообработке подвергают пиломатериалы хвойных пород толщиной от 60 мм и выше и лиственных пород (в зависимости от породы) толщиной от 30 мм и выше. В процессе тепловлагообработки температура среды должна быть на 8°С выше температуры второй ступени, но не более 100°С, при степени насыщенности 0,95 - 0,97.

Конечную влаготеплообработку проводят лишь по достижении древесиной требуемой конечной средней влажности. В процессе конечной термовлагообработки температуру среды поддерживают на 8°С выше последней ступени режима, но не более 100°С. По окончании конечной влаготеплообработки пиломатериалы, прошедшие сушку, выдерживают в камерах в течение 2 - 3 ч при параметрах, предусмотренных последней ступенью режима, после чего камеры останавливают.

Атмосферная сушка пиломатериалов

Рекомендации по атмосферной сушке пиломатериалов приведены в ГОСТ 3808.1 и ГОСТ 7319.

3. Технологические режимы деревообработки

Рациональность каждого технологического процесса оценивается эффективностью использования материала и производительностью труда. С целью упорядочения технологии изготовления, а также создания стабильности высокого качества выпускаемой продукции, в практике применяются операционные технологические режимы деревообработки и типовые технологические процессы, которые разработаны как справочные материалы для технологических и производственных служб предприятий на базе применения стандартизированного сырья и материалов, типовых оборудования, инструмента и измерительных приборов.

По мере изменения нормативно-технической документации, внедрения нового оборудования и инструмента технологические режимы постоянно корректируются и совершенствуются. Ниже приведен действующий перечень технологических режимов деревообработки, разработанных ВНИИДревом.

В сборниках 1, 2, 3 "Технологические режимы деревообработки" представлены следующие режимы:

· РД01-03 "Хранение режущего инструмента";

· РД01-04 "Хранение инструмента абразивного";

· РД01-05 "Хранение клеящих материалов";

· РД01-06 "Хранение лакокрасочных материалов";

· РДОЗ-01 "Поперечное пиление пиломатериалов и заготовок на круглопильных станках";

· РДОЗ-02 "Продольное пиление пиломатериалов и заготовок на круглопильных станках";

· РДОЗ-03 "Пиление древесностружечных плит на круглопильных станках";

· РДО3-04 "Пиление твердых древесноволокнистых плит на круглопильных станках";

· РДОЗ-05 "Пиление фанеры на круглопильных станках";

· РДОЗ-06 "Пиление деталей под углом на круглопильных станках";

· РДОЗ-07 "Выборка прорезей";

· РДОЗ-01 "Фугование деревянных заготовок";

· РД04-02 "Фрезерование деревянных заготовок по толщине";

· РД04-03 "Профильное фрезерование деревянных заготовок";

· РД04-04 "Фрезерование шипов и проушин";

· РД04-05 "Фрезерование зубчатых шипов";

· РД04-06 "Фрезерование гнезд и пазов на сверлильнопазовальных станках";

· РД04-07 "Обработка створок по наружному контуру";

· РД04-08 "Обработка полотен дверей по наружному контуру";

· РД05-01 "Сверление отверстий";

· РД05-03 "Выборка прямоугольных гнезд";

· РД06-01 "Приготовление рабочих растворов клеев на основе синтетических смол";

· РД06-02 "Приклеивание обкладок к кромкам полотен дверей холодных способом";

· РД06-03 "Приклеивание обкладок к кромкам полотен дверей в поле токов высокой частоты";

· РД06-04 "Склеивание заготовок по толщине";

· РД06-05 "Склеивание короткомерных отрезков по длине на зубчатые щипы холодным способом";

· РД06-06 "Склеивание планок и реек основания паркетных щитов холодным способом";

· РД06-07 "Склеивание планок и реек основания паркетных щитов и досок горячим способом";

· РД06-08 "Склеивание планок и реек основания паркетных щитов и досок в поле токов высокой частоты";

· РД06-09 "Склеивание твердых древесноволокнистых плит по толщине горячим способом";

· РД07-01 "Раскрой и фугование шпона";

· РД07-02 "Подбор и ребросклеивание шпор";

· РД07-03 "Облицовывание полотен дверей шпоном";

· РД08-01 "Шлифование деталей и сборочных единиц окон";

· РД08-02 "Шлифование дверных полотен";

· РД08-03 "Шлифование лицевой поверхности паркетных досок и щитов";

· РД09-01 "Местное шпатлевание столярно-строительных изделий";

· РД09-02 "Нанесение токопроводящего состава на поверхность столярно-строительных изделий перед их окрашиванием в электрическом поле высокого напряжения";

· РД10-01 "Окрашивание столярно-строительных изделий методом струйного облива с последующей выдержкой в парах растворителя";

· РД10-02 "Окрашивание столярно-строительных изделий кистью или валиком";

· РД10-03 "Окрашивание столярно-строительных изделий распылением в электрическом поле высокого напряжения";

· РД10-04 "Окрашивание полотен дверей методом наката";

· РД10-05 "Окрашивание и лакирование столярно-строительных изделий методом пневматического распыления";

· РД10-06 "Окрашивание и лакирование столярно-строительных изделий методом налива";

· РД10-07 "Окрашивание и лакирование дверных полотен вальцами";

· РД13-01 "Сборка сборочных единиц столярно-строительных изделий рамочной конструкции (створок, форточек и фрамуг окон, коробок окон и дверей и полотен балконных дверей)";

· РД13-02 "Сборка сборочных единиц столярно-строительных изделий щитовой конструкции (полотен дверей со сплошным и мелкопустотным заполнением) со склеиванием горячим способом";

· РД13-03 "Сборка сборочных единиц столярно-строительных изделий щитовой конструкции (полотен дверей со сплошным и мелкопустотным заполнением) со склеиванием холодным способом";

· РД13-04 "Сборка прелей стандартных деревянных домов гвоздевым способом";

· РД13-05 "Сборка панелей стандартных деревянных домов с приклеиванием обшивок в прессах холодного склеивания";

· РД13-06 "Сборка элементов стандартных деревянных домов рамочной конструкции (стропил, полуферм, рам и т. п.)";

· РД13-07 "Сборка элементов стандартных деревянных домов щитовой конструкции (щитов перегородок, щитов фронтона, щитов перекрытий, щитовых элементов крыльца и т. п.)";

· РД14-01 "Сборка окон и дверей балконных со спаренными створками и полот- нами, с установкой приборов";

· РД14-02 "Сборка дверей с установкой приборов";

· РД14-03 "Сборка окон и дверей балконных с раздельными створками и полотнами, с установкой приборов";

· РД14-04 "Комплектация панелей стандартного деревянного дома";

· РД15-01 "Заделка сучков".

Несколько слов о подготовке древесины

Дерево остается самым популярным строительным материалом. Одна из основных причин - широкое распространение и возможность его воспроизводства. В отличие от металла, запасы которого на нашей планете хоть и огромны, но все же ограничены, деревья растут практически повсеместно и на одно вырубленное может приходиться до 10-и вновь посаженных и взращиваемых. Всё, что для этого нужно - это пресная вода и солнечный свет, которого хватит на ближайшие 5 миллиардов лет.

Тем не менее, быстровозводимые ангары, жилые здания, сооружения сельскохозяйственного назначения и прочие строительные объекты требуют древесины, прошедшей специальную обработку:

· Устранение линейных дефектов - чем длиннее доска, тем больше неровностей, микротрещин и повреждений в ней. Прочность на растяжение и сжатие, сгиб прямо пропорциональны длине материала. Чтобы избавиться от таких дефектов, способных существенно снизить механические свойства и срок службы деревянной доски, материал берется не с поверхности хлыста, а из внутренних слоев. Для каждой породы дерева глубина залегания пригодного к использованию слоя своя. Например, у сосны - это сердцевина, а у ели, наоборот, сердцевина менее прочная и надежная, чем внешние слои.