Сборка шпоночных, шлицевых и конических соединений

Существует множество видов различных соединений, которые широко используются на сегодняшний день в ремонтах. Они нужны для сборки и ремонта мебели, для соединения отдельных частей каких-то функциональных элементов. Но наибольшую популярность среди всех видов заслужило именно шиповое соединение.

Шиповое соединение — это соединение деревянных деталей путём плотного прилегания в отверстия (пазы) шипов.

Соединение на основе пазов и шипов применяется большей частью для деревянных материалов. Оно обеспечивает довольно прочное стыкование, при этом препятствуя деформированию деталей. Особенно это хорошо для мебели, когда необходимо обеспечить максимальную надежность крепежа.

Основные сведения

Одним из самых отработанных способов соединения двух деталей считается соединение типа шип–паз. Наибольшее распространение получил такой способ крепежа изделий из древесины. С его помощью скрепляют детали оконных рам, дверных проёмов, различные элементы мебели, стенки деревянных ящиков. Каждый элемент подобных изделий имеет специально изготовленный шип (или несколько штук) или паз (несколько пазов).
Виды основных соединений деталей изготовленных из дерева определены в ГОСТ 9330-76. В этом документе определены следующие характеристики подобного скрепления деревянных деталей:

• правила сокращённого обозначения (аббревиатура) различных соединений;
• чертежи с изображением внешнего вида;
• допустимые размеры каждых элементов;
• порядок и правила определения размеров каждого элемента;
• выражения для расчета размеров необходимого режущего инструмента;
• формула для вычисления прочности собранных элементов;
• порядок проведения проверки и испытание на прочность.

ГОСТ 9330-76 Основные соединения деталей из древесины и древесных материалов. Типы и размеры

Согласно этому стандарту все соединения подразделяются на следующие категории:

• угловые (концевое и срединное);
• ящичное (в основном относится к категории угловых);
• по кромке;
• так называемое по длине «на ус».

Для каждой из этих категорий в стандарте утверждена своя аббревиатура (сокращённое обозначение). Эта маркировка состоит из двух заглавных букв кириллицы и одной цифры. Например, УК-2 обозначает, что речь идёт о соединении с двойным открытым сквозным шипом, УК-9 соединение «на ус» со вставным несквозным круглым шипом. Более подробно весь перечень изложен в тексте принятого стандарта.

Любой тип сопровождается подробным чертежом. На каждом из них приведена фронтальная и профильная проекции с указанием размеров, формул по вычислению каждого элемента, готовые результаты. Для получения прочного соединения стандартом определены допуски, которые необходимо соблюдать при изготовлении каждого из элементов. Подробно приведены параметры углового шипа (его длина, шаг и затупление). На основании приведенных результатов в госте разработаны рекомендации по выбору необходимого режущего инструмента. Отдельно сделаны ссылки на другие документы (стандарты) определяющие какими средствами необходимо крепить каждое из перечисленных изделий.

Выбор вида соединения

Вообще, видов соединений деревянных заготовок существует огромное количество, поэтому рассказать можно только о некоторых из них, наиболее распространенных.

Одним из самых простых способов нарастить деревянную деталь (брус, бревно, доску), увеличить ее ширину является торцевое соединение. Существует несколько вариантов его реализации. Часто применяют простой и функциональный метод в половину толщины (вполдерева). В зависимости от предполагаемой нагрузки на деталь срез может быть ровным или косым. В отдельных случаях стык укрепляют с помощью фигурных вырезов – замков. Данный тип соединения препятствует растяжению, скручиванию, изгибу. Так сращивают брус между собой с целью удлинения.

Создание объемных рам или деревянных каркасов требует надежных соединений под различными углами. В этом случае рационально использовать соединение типа шип-паз или шип-проушина. Узлы в месте стыка деталей выдерживают нагрузку смещения, изгиба и сжатия. Если конструкции необходима высокая стойкость на разрыв, вырезы делают трапециевидной формы.

Дополнительные связи каркасных изделий, придающие жесткость конструкции, реализуют с помощью Т-образных или крестообразных соединений. Основная нагрузка на стыках – сжатие, смещение и разрыв. В особых случаях конструкцию дополнительно усиливают металлическими уголками, шурупами или гвоздями.

Для соединения досок между собой в коробчатые конструкции под прямым углом удобно использовать специальный ящичный паз. Как понятно из названия, данный способ часто применяют для создания объемных конструкций, в том числе ящиков для мебели. Качественно изготовленный ящичный стык выглядит монолитно, имеет привлекательный вид и выдерживает внушительные нагрузки. При создании деревянной мебели часто используют соединение на шкантах, нагелях и домино (когда паз имеет продолговатую форму, в отличие от круглого шканта).

Соединение вполдерева

Достаточно часто в столярном деле используют различные варианты стыков вполдерева (простой или прямой замок). Данный тип сборки деревянных конструкций характеризуется простотой изготовления и высокой надежностью. Различают следующие его разновидности:

• поперечное соединение;
• вполдерева – ласточкин хвост;
• угловое соединение;
• на ус;
• сращивание вполдерева.

Первые два способа применяют для соединения деталей, перекрещивающихся под прямым углом. Особенно популярен ласточкин хвост, в котором форма выреза представляет собой трапецию и боковые стороны идут не под прямым углом. Паз замка слегка расширяется от торца, обеспечивая более надежную фиксацию. Надо отметить, что шиповое соединение тоже может называться ласточкин хвост, если шипы вырезаны в виде трапеций.

Второй и третий способы формируют законченный угол. Сращивание применяют в случае необходимости увеличить длину заготовки.

Принцип соединения и его разновидности

По конструктивному исполнению все соединения шип — паз делают по одному принципу: на одной детали делают выступ, а на второй – углубление. По конфигурации и размерам они в точности совпадают.

При плотном сочленении этих двух деталей получается прочный технологический узел.

При строительстве домов такое соединение препятствует сдвигу одной части конструкции относительно другой; при изготовлении мебели оно значительно увеличивает площадь, на которую наносят клей, тем самым обеспечивая дополнительную прочность изделия.

По геометрической форме выступа и углубления такие стыковки делят на два основных вида:

• прямоугольного сечения (иногда со скругленными ребрами шипов и пазов);

• в виде трапеции (еще ее называют «ласточкин хвост»).

По количеству шипов и углублений, которые необходимо сделать для одного сочленения деталей, эти соединения подразделяют на:

• одношиповые;
• многошиповые.

Важно! Независимо от количества и геометрической формы выступов и углублений их необходимо делать только параллельно волокнам древесины.

Виды углового соединения для бруса

Отдельно стоит упомянуть о соединении бруса или бревна при изготовлении сруба для дома или иной постройки. Данная технология строительства используется веками, качественно уложенные бревна гарантируют зданию долгую службу.

Выделяют два основных вида углового соединения при постройке сруба:

• без остатка (в лапу);
• с остатком (в чашу).

Рубка без остатка означает, что уложенные бревна сформируют ровный угол, их концы не будут выступать за пределы строения, отдельная его разновидность – теплый угол. Рубка с остатком, в свою очередь, означает, что по углам здания сформируется переплетение из выступающих торцов. Второй способ более затратный в плане количества материала, но здание лучше сохраняет тепло и более устойчиво.

Существуют различные способы соединения деталей из дерева, умение определить оптимальный для того или иного вида работ позволит значительно разнообразить ассортимент изделий, которые может изготовить мастер.

• Подписывайтесь на канал, оставляйте комментарии, ставьте лайки, делитесь статьёй с друзьями . Это мотивирует на продолжение выпусков статей! Спасибо!
• Рекомендую посмотреть статью про изготовленияили
• создании

Область применения

Соединение шип — паз нашло применение во многих сферах нашей повседневной жизни. Например, при обустройстве полов помещений по такому принципу стыкуют такие привычные всем покрытия, как ламинат, паркет, паркетная доска, обычная половая доска, плиты из ДСП, ДВП или МДФ.

Дерево, как один из самых экологически безопасных материалов, применяют для изготовления самой различной мебели (от простой кухонной табуретки до дизайнерского гарнитура для гостиной или столовой), рулонных пластинчатых штор, жалюзи и многого другого. И все эти изделия в основном изготавливают с применением соединения шип — паз.

При строительстве деревянных каркасных построек, домов из бруса, при обустройстве балочно-стропильной конструкции потолка и крыши также не обойтись без обустройства выступов и углублений.

Начните с основ: главные правила для соединений «шип-гнездом

Независимо от того, как именно вы формируете шипы и гнезда, эти советы помогут получать идеально подогнанные, прочные соединения для любых изделий.

• Правильные соединения всегда начинаются с аккуратной разметки. Используйте проверенные стальную линейку и угольник, а линии разметки наносите остро заточенным карандашом, рейсмусом или разметочным ножом.
• Простое правило, которое легко запомнить: при разметке гнезда на торце или кромке толщину заготовки нужно делить на три равные части. Две внешние трети станут стенками гнезда, а средняя треть должна быть удалена. Так, в доске толщиной 18 мм делается гнездо шириной 6 мм по центру кромки заготовки. При использовании материала толщиной более 18 мм ширина гнезда может быть больше одной трети толщины заготовки при условии, что толщина стенок гнезда будет не менее 6 мм — это вызвано соображениями прочности.

READ Как определяется плотность пород дерева?

• Подогнать шип перекладины к гнезду с закругленными краями проще, чем сделать прямоугольным гнездо. Чтобы скруглить углы, используйте рашпиль или нож со сменными лезвиями.

  Вначале сделайте гнезда, а затем сформируйте подходящие к ним шипы. Намного проще точно подогнать шип, чем изменять размеры готового гнезда.

Наивысшая прочность склейки достигается, когда сопрягаемые поверхности гладкие.

• Правильно подогнанный шип должен удерживаться в гнезде без клея и не выпадать при переворачивании деталей, но при этом для сборки и разборки соединения должно хватать лишь небольшого усилия руки.

• Высверленные или фрезерованные гнезда будут иметь закругленные концы. Чтобы подогнать их к шипу прямоугольного сечения, можно подрезать уголки гнезда стамеской. Для экономии времени и усилий, можно просто закруглить углы шипов.

Теперь сделайте шипы и подгоните их к гнездам

Вставные шипы удобно использовать с фрезерованными гнездами. Отпилите шипы от длинной заготовки, обработанной до требуемого сечения.

В зависимости от выбранного способа выборки гнезд и имеющихся в наличии инструментов можно сделать шипы на концах деталей, либо вставные (отдельные) шипы, которые соединяют две детали с гнездами.

Использование вставных шипов предполагает выборку в обеих соединяемых деталях гнезд, в которые вставляется выпиленный шип, подходящий к обоим гнездам (фото справа). Вы можете не покупать заготовки для вставных шипов, а делать их сами из обрезков твердой древесины (для безопасности обрабатывайте обрезки длиной не менее 305 мм). Просто острогайте заготовку до толщины, обеспечивающей плотную посадку шипа в гнезде. Если концы гнезда полукруглые, отфрезеруйте на заготовках для шипов соответствующие скругления. После этого отпилите от заготовки шипы необходимой длины.

Способ № 1. Пазовый диск поможет быстро справиться с шипами

Наборный пазовый диск позволяет выпиливать шипы с высокой точностью и минимальными затратами времени. Точная настройка толщины диска не требуется, так как лишний материал удаляется за несколько проходов. Чтобы выпилить шипы этим способом, используйте два внешних диска, между которыми установите три промежуточных диска-чиппера толщиной 3,2 мм. Для предотвращения сколов на выходе диска из заготовки прикрепите к поперечному (угловому) упору пильного станка накладку из фанеры или МДФ.

Установив пазовый диск в станок, настройте его вылет так, чтобы он едва касался линии разметки шипа на заготовке. Используя обрезок материала той же толщины, что и у заготовки, сделайте с обеих сторон по одному проходу и проверьте посадку полученного шипа. Отрегулируйте вылет диска и снова выполните пробные проходы. Результатом должна стать плотная посадка шипа в гнезде.

ПАЗОВЫЙ ДИСК ОДНОВРЕМЕННО ФОРМИРУЕТ ПЛЕЧИКИ И ЩЕЧКИ ШИПА

Наборный пазовый диск работает быстро и прост в использовании, но часто оставляет характерные следы в виде царапин, требующие дополнительной зачистки.

Сначала выпилите пазовым диском лицевые щечки шипа, а затем боковые. Высокая накладка поперечного упора обеспечит поддержку заготовки при выпиливании боковых щечек.

Теперь установите продольный (параллельный) упор станка так, чтобы он ограничивал длину шипа. Измерьте расстояние между упором и зубьями внешнего диска, дальнего от упора, — это расстояние определяет линию заплечиков шипа. При условии, что продольный упор расположен параллельно пильному диску и пазам для поперечного упора, выполнение прохода не приведет к защемлению диска или отбросу заготовки назад. Выпилите с этими настройками станка обе лицевые щечки шипа на всех заготовках. После этого, не меняя положения продольного упора, сформируйте боковые щечки шипов, отрегулировав соответственно вылет диска, чтобы получить нужную ширину шипа. Закончив выпиливание шипов, удалите с их щечек шероховатости при помощи зензубеля или шлифовальной колодки.

Способ № 2. С шипорезной кареткой шипы будут более гладкими

Шипорезная каретка, подобная показанной на правом фото внизу, стоит примерно столько же, что и хороший пазовый диск ($ 100-150), но она обеспечивает более чистую поверхность щечек шипа. Установите вылет пильного диска в соответствии с шириной плечиков. Затем, продвигая заготовку с помощью поперечного упора, сформируйте все четыре плечика шипа, как показано на левом фото внизу. Если необходимо, при выпиливании кромочных (боковых) плечиков отрегулируйте вылет диска. Предварительное формирование плечиков гарантирует, что они будут чистыми и четкими.

Сначала сделайте пропилы, формирующие плечики шипа. Подавайте заготовку при помощи углового (поперечного) упора, используя продольный упор как ограничитель длины шипа.

Настройте шипорезную каретку так, чтобы после выпиливания щечки шипа обрезок свободно падал в сторону, а не был зажат между диском и кареткой.

Чтобы выпилить щечки, просто закрепите стоящую на торце заготовку в каретке, отрегулируйте каретку, совместив линию разметки с краем пильного диска, настройте вылет диска и сделайте пропил. Переверните заготовку и опилите противоположную щечку шипа. Выпиленный таким способом шип будет расположен точно по центру (если шип должен быть смещен к одной из сторон заготовки, его следует выпиливать при двух разных установках). Шипорезные каретки позволяют формировать шипы не только под прямым углом, их задний упор можно наклонить. Желая сэкономить, изготовьте шипорезную каретку самостоятельно.

Способ № 3. Шипы на ленточной пиле — грубо и быстро

Настроить ленточную пилу для выпиливания шипов так же просто, как и для обычного продольного пиления. Предварительно сформируйте плечики шипа на круглопильном станке, как описано в «Способе № 2». После этого установите продольный упор ленточной пилы так, чтобы толщина выпиливаемого шипа была примерно на 0,8 мм больше требуемой, и сделайте пропил (фото внизу).

Формируя щечки шипа, подавайте доску медленно, чтобы пильное полотно не изгибалось и в результате не получились искривленные шипы. Будьте осторожны и прекратите подачу заготовки после того, как обрезок отпадет в сторону, чтобы случайно не пропилить плечики шипа. Выпиленные на ленточной пиле щечки будут слегка шероховатыми. Для лучшей адгезии клея сделайте их гладкими при помощи шлифовальной колодки или зензубеля.

Способ № 4. Зачем пилить, если есть фрезерный стол?

Вы можете фрезеровать гладкие и аккуратные шипы на фрезерном столе при помощи всего одной фрезы, поперечного и продольного упоров. Вначале вставьте в цангу фрезера прямую фрезу самого большого имеющегося диаметра и отрегулируйте ее вылет по линиям разметки шипа. Установите продольный упор фрезерного стола так, чтобы он ограничивал длину шипа. При этом он должен быть установлен параллельно пазу для поперечного (углового) упора — это гарантирует, что плечики шипа будут перпендикулярны кромкам заготовки.

Просвет между накладками продольного упора позволяет удалять стружку пылесосом.

Закончив настройку, приступайте к фрезерованию, выполнив сначала проход вдоль торца. Последовательно выполняйте один проход за другим, пока торец заготовки не будет скользить вдоль продольного упора. (Если сначала сформировать плечико шипа, есть риск, что при последующих проходах заготовку может вырвать из рук.)

Разметка и изготовление шипа

Для обеспечения надёжности конструкции изготовление шипа должно начинаться с тщательной разметки. На первом этапе определяют, какого вида будет изготавливаться этот элемент, где он должен находиться. По его месту положения различают: угловое концевое, серединное и ящичное. Кроме этого необходимо определиться – сколько их будет в соединении. Одним из факторов, влияющих на количество, является толщина заготовки. Если деталь имеет толщину, не превышает сорок миллиметров, выбирают соединение с одним шипом. Если ширина находится в интервале от сорока до восьмидесяти миллиметров, изготавливают два или три. Для более толстых заготовок выпиливают тройное или многократное соединение. Опыт профессионалов показывает, что шип должен иметь толщину, равную одной трети от всего размера детали, а длина должна равняться толщине скрепляемых элементов.

Основными этапами изготовления шипа являются:

• разметка будущего шипа (горизонтальная и вертикальная);
• подготовка инструмента;
• выпиливание;
• зачистка стенок;
• подгонка.

Разметка мест необходимых распилов производится с помощью измерительных инструментов в обеих плоскостях. Выбор инструмента для распила зависит от возможностей изготовителя. На деревообрабатывающих предприятиях эту операцию производят на специальных станках. Если планируется изготовить шип своими руками, применяют обыкновенные пилы. Наиболее подходящими считаются: лучковая пила или ножовка. После изготовления шипа производится зачистка его поверхности. Она осуществляется при помощи напильников и наждачной бумаги. Далее вставной шип подгоняют под заготовленный паз. После завершения этой операции производится его окончательная фиксация.

Используемые инструменты

Выборка материала в данном случае проводится на поверхности брусьев и досок сбоку. Главное, чтобы у предполагаемого соединения выдерживались размеры с точки зрения геометрии.

Чтобы закончить процесс при помощи фрезера, допускается применять инструменты, снабжённые хвостовиками с диаметром 8, либо 12 миллиметров. Так называемая пазовая фреза станет универсальным вариантом при выполнении работ любого вида. Устройство снабжается режущей частью, у которой основной принцип работы описывается таким образом:

1. Поверхность сбоку участвует в формировании сторон сбоку у шипа, стеновой части пазов.
2. Сторона с торцевой частью применяется при обработке дна. После этого необходимый слой материала снимается с основания шипа.

Результат – одновременное формирование на поверхности по бокам и шипов, и пазов. Для размеров допускается индивидуальная регулировка, и у владельца достаточно широкие возможности в этом смысле.

Иногда для пазов и шипов выбирают не форму прямоугольника, а вид так называемого «ласточкиного хвоста». Этот вариант актуален, если к надёжности соединения предъявляются повышенные требования. Соответственно, используемая фреза тоже называется «ласточкин хвост» в этом случае. Такая работа без проблем выполняется ручными инструментами, если возникает необходимость.

Т-образное (тавровое) соединение

Тавровое соединение внахлестку – это еще одна вариация запила вполдерева, которое широко используют при создании рамных конструкций. В этом случае конец одной детали примыкает к середине второй. На первой вырезают фальц (по аналогичной схеме, как в угловом соединении), а на второй посадочный паз. Ниже предложена одна из схем его создания такого паза вручную.

Сделайте разметку на лицевой стороне, ориентируясь на ширину ответной детали.

Используя рейсмус и угольник, нанесите разметку на кромках.

Сделайте пропилы в отходной части. Они облегчат последующую выборку стамеской.

Широкой столярной стамеской снимите отход. Снимайте послойно, двигаясь от центра к краям.

Изготовление приспособления для выборки шипа

Когда детали обрабатываются вручную, сам фрезер не имеет дополнительной пространственной фиксации. А ведь от этого зависит общий результат работы, точность самого соединения в дальнейшем.

Чтобы собрать простейшую конструкцию, способную справиться с задачей, нужно будет использовать:

• Несколько направляющих, которые остаются неподвижными. Они должны быть боковыми и верхними или нижними.
• Длина у выборки регулируется за счёт использования соответствующей подвижной планки.

Для изготовления применяется следующая последовательность действий:

1. Берётся фанерный лист, с одного края которого монтируют боковые элементы в вертикальной плоскости. По центру материала необходимо создать соответствующие вырезы.
2. Боковые стороны снабжаются направляющими. По ним подошва ручного фреза перемещается в дальнейшем.
3. Боковые планки фиксируются на верхних направляющих. Тогда у хода рабочего фрезера, связанного с этими деталями, появляются ограничения.
4. Фанерный лист, ставший основанием для установки, служит и поверхностью для установки подвижного элемента. Тогда величину вылета края для будущей заготовки проще контролировать при любых обстоятельствах. Фиксацию обеспечивают обычными винтами, другими видами фиксирующих приспособлений.

Выборка шипа: прямой вариант, модификация «ласточкин хвост»

На видео 1 подробно показано, как сделать шип в домашних условиях, изготовив простейшее приспособление для разового или серийного производства. Технология работы на созданном приспособлении для прямого шипа выглядит следующим образом:

• деталь размещается на нижней опорной плоскости с противоположной от подвижной планки стороны;
• край заготовки, на котором фрезеруется шип, выдвигается в вырез верхних направляющих до упора в подвижный элемент на нужное расстояние (длина шипа);
• подвижная планка фиксируется барашком или зажимом;
• заготовка расклинивается специальным элементом между ее верхней плоскостью, верхними направляющими;
• ручной фрезер помещается на верхние направляющие;
• нижним торцом оснастки удаляется древесина с одной стороны шипа;
• заготовка переворачивается, операция повторяется для другой стороны шипа.

Схема соединения «ласточкин хвост».

Технология обеспечивает высокую производительность для одинаковых деталей. Благодаря созданному один раз приспособлению можно сделать шип на деталях любой конфигурации, размеров. Настройка фрезера осуществляется после его установки на верхние направляющие:

• фреза опускается до упора на нижнюю плоскость фанеры;
• измеряется толщина детали;
• оснастка поднимается на необходимую высоту (обычно толщина заготовки, деленная на 4).

Это обеспечивает высокий ресурс соединения, предотвращает расшатывание при эксплуатации мебели несущего каркаса зданий, сооружений (рис. 3).

Выбор фрез для соединения «ласточкин хвост» произволен, специалисты рекомендуют паз примерно в половину толщины детали. Простой способ изготовления конструкции с этим соединением показан на видео 2. Последовательность операций следующая:

• горизонтальное размещение листа фанеры с закрепленным с нижней стороны ручным фрезером;
• фиксация одной стороны направляющего бруска винтом (расходный кусок доски крепится на брусе со стороны режущего инструмента);
• установка направляющего бруска на необходимое расстояние от центра фрезы с фиксацией его второго края к фанере струбциной (ширина заготовки минус диаметр фрезы «ласточкин хвост» в широкой части, деленное пополам);
• выборка паза на нужную длину (ширина заготовки с шипом);
• установка направляющего бруса на необходимое расстояние для выборки шипа (снимается струбцина, фреза врезается в расходный кусок доски таким образом, чтобы от ее вертикальной плоскости до центра фрезы получилось расстояние: ширина детали минус ширина паза, деленное пополам);
• крепление второй стороны направляющего бруса струбциной;
• выборка боковых поверхностей заготовки.

После примерки шипа в паз производится корректировка толщины шипа. Он должен входить в ответный паз без усилия, с небольшим зазором, необходимым для размещения клеевого состава. При необходимости направляющий брус сдвигается, фрезеровка повторяется до соблюдения этого условия.

Шип в гнездо

Более сложным соединением является способ шип в гнездо. Оно требует большего мастерства, но отличается гораздо более высокой надежностью и долговечностью. Сфера использования та же, что и в предыдущем случае, а именно – Т-образные стыки. Отличие данного метода заключается в том, что шип делается в торце вертикальной детали, в теле горизонтальной выпиливается гнездо.

Это одно из самых распространенных мебельных соединений. Различают соединение со сквозным шипом и с глухим. Отличие состоит в том, что в первом случае вырезается сквозное гнездо, во втором прорезь делается на определенную глубину.

Виды шиповых соединений

Очень часто при изготовлении различных изделий из древесины необходимо соединить разные детали склеиванием. Применение шипового соединения придает изделию необходимую прочность.

Шиповое соединение состоит из двух частей — шипа и гнезда проушины. Шип — это выступ, который находится на конце одной из соединяемых деталей. Шип вставляется в проушину либо гнездо другой соединяемой детали. Можно встретить одинарный, двойной и многократный шипы. Шипы делятся на цельные и вставные. Цельным называется шип, который составляет с деталью единое целое. Вставной шип выполняется отдельно от детали. Помимо приведенных существует еще несколько цельных шиповых соединений: «ласточкин хвост», зубчатое соединение

Кроме повышения прочности изделия шиповое соединение может применяться с целью повышения полезного выхода. На рисунке показан мебельный щит с сучками и без сучков.

Мебельный щит без сучков имеет лучший внешний вид по сравнению с предыдущим.

Виды шипов: а — одинарный; б — двойной; в — круглый; г — односторонний «ласточкин хвост»; д — многократный; , е,ж — «ласточкин хвост»; з — зубчатый.

Как известно, существуют различные виды пороков строения древесины, которые могут значительно ухудшить внешний вид изделия. К ним относят сучки, трещины, обзол и др. (рис. 2). Эти пороки выпиливают (рис. 3), фрезеруют шиповое соединение (рис. 4), оставшиеся части брусков сращивают по длине. Зубчатый шип некоторым образом зрительно ухудшает внешний вид, поэтому такие детали применяются под покраску (рис. 5).

Склеивание короткомерных пиломатериалов из массивной древесины по длине позволяет повысить полезный выход. Склеивание в торец характеризуется низкой прочностью (менее 10% прочности натуральной древесины) и поэтому не применяется. Склеивание на ус (рис. 6) является достаточно прочным соединением. Однако при этом требует большой длины шипа и как следствие увеличения расхода материала. Склеивание на зубчатый шипнаиболее предпочтительно, так как обеспечивает 50–60% прочности от цельной древесины.

Пороки строения древесины в пиломатериалах

Схема удаления пороков

Зубчатое шиповое соединение

Склеивание по длине

Виды зубчатого шипового соединения: а — склеивание на ус; б — склеивание на зубчатый шип.

Сборка шлицевых соединений

Шлицевые соединения предназначены для передачи больших крутящих моментов и по сравнению со шпоночными соединениями имеют следующие преимущества:

• при шлицевом соединении достигается более точное центрирование детали по валу;
• вал почти не ослаблен, особенно при большом количестве шлицев, когда впадины можно сделать неглубокими;
• при сборке шлицевых соединений не требуется никаких слесарно-пригоночных операций, так как после механической обработки деталей таких соединений получается полная их взаимозаменяемость.

На рис. 2; а, б, в, г показаны прямобочные, эвольвентные и треугольные профили шлицев. Наиболее распространенный профиль шлицев – прямобочный, однако теперь стали применять также шлицы с эвольвентным профилем, обеспечивающим лучшее центрирование деталей, чем с прямобочным.

Треугольные шлицы используют только при небольших нагрузках и на валах небольшого диаметра.

Шлицевые соединения, имеющие подвижные посадки, собирают вручную без пригонки. Шлицевые соединения различают по способу центрирования втулки относительно вала.

Существует три способа центрирования вала: по боковым сторонам шлицев (рис. 2, д), по наружному диаметру (рис. 2, е), по внутреннему диаметру (рис. 2, ж).

Рис. 2. Шлицевые соединения: а, б – прямобочное; в – эвольвентное; г – треугольное; д – центрированное по боковым сторонам; е – центрированное по наружному диаметру; ж – центрированное по внутреннему диаметру

Когда точность центрирования не имеет существенного значения и в то же время необходимо обеспечить достаточную прочность соединения, применяют центрирование по боковым сторонам шлицев (карданное сочленение в автомобилях).

Когда в механизмах необходимо осуществить кинематическую точность (станки, автомобили и др.), применяют центрирование по одному из диаметров. Центрирование по наружному диаметру, как более экономичное, применяют для термически необработанных охватывающих деталей, а также для таких деталей, у которых твердость после термической обработки допускает калибрование протяжкой. Если твердость охватывающей детали не позволяет производить калибрование, то применяют центрирование по внутреннему диаметру.

Неподвижные соединения, имеющие посадки с натягом, собирают в специальных приспособлениях или с подогревом детали перед напрессовкой.

Подвижные шлицевые соединения после сборки проверяют на качку, неподвижные – на биение.

Перед сборкой шлицевых соединений необходимо убедиться в наличии и хорошем состоянии внешних фасок и закруглений внутренних углов шлицев, так как при неправильном выполнении этих элементов возможно заедание шлицев при сборке соединения. В напряженных соединениях охватывающая деталь обычно напрессовывается на вал специальным приспособлением; собирать такие соединения с помощью молотка не рекомендуется.

При очень тугих шлицевых соединениях целесообразно охватывающую деталь перед напрессовкой нагреть до 80-120° С. После напрессовки охватывающая деталь должна быть проверена на осевое и радиальное биение (рис. 3).

Рис. 3. Проверка собранного шлицевого соединения на биение

В легкоразъемных и подвижных шлицевых соединениях охватывающие детали устанавливаются на место под действием небольших усилий и даже от руки. В этом случае охватывающие детали, кроме проверки на биение, контролируют на качку. В правильно собранной сборочной единице качка или относительное смещение охватывающей и охватываемой деталей под действием создаваемого вручную крутящего момента совершенно недопустимы.

Ответственные шлицевые соединения проверяются также «на краску».

Создание шипов на брусках и досках

Обработка выполняется при помощи следующей последовательности действий:

• Деталь, подвергаемая обработке, устанавливается на плоскости с нижней стороны.
• Край детали, где происходит формирование шипа, вмещают вырезы у направляющих вверху. Конструкция движется внутрь, пока не упрётся в конец.
• Элемент подвижного типа должен фиксироваться, с сохранением определённого положения.
• Применяем клиновой инструмент, чтобы соединить друг с другом направляющие и плоскость, расположенные вверху.
• Соединение ручного фрезера с верхними направляющими.
• При помощи фрезерного инструмента на домашнем фрезерном столе производится снятие древесины у одной стороны.
• Когда обработана первая сторона заготовки, начинают вторую.

Операция будет успешной только при высоких параметрах производительности и точности. Настройка относится к обязательным действиям перед тем, как инструменты включаются. Для решения вопроса действия выполняются со следующей последовательностью:

1. Фрезерный инструмент опускают до тех пор, пока он не дойдёт до поверхности основания.
2. Измерение толщины детали.
3. Результат по толщине делится на 4. Итог – параметр расстояния, которого придерживаются, поднимая фрезу над основанием.

Соединения Шип — Паз

Как правило, все мы привыкли к стандартным соединениям, к примеру, неразъемными в шип-паз. Но даже эти обычные соединения можно сделать по особому красиво и функционально!

Плоский шип. Прямой шип можно изготовить тремя разными способами: 1. Ручными инструментами: при помощи ручной пилы и стамески

2. При помощи электропилы Обычно соединения этого типа выполняются в столярной мастерской на фрезерном станке. Однако если у вас нет фрезерного станка или в данный момент вы не можете им воспользоваться, для данного вида работ можно использовать монтажную дисковую пилу.

3. При помощи фрезера и специального шипорезного приспособления

или с помощью фрезера и фрезерного шаблона :

Вариантов применения данного типа соединения «шип-паз» — великое множество:

Скрытые шипы, как на фото ниже, выглядят так, что непонятно, как сделана эта конструкция и за счет чего она держится:

сборка двери в финальной стадии, выполненной на классических соединениях «Шип-паз». Приятен момент завершения работы! Склейка происходит популярным среди профессионалов клеем Titebond.

На фото ниже дизайнерский стол от Matthew X. Curry (США): столешница из фигурного грецкого ореха с добавлением вставок из венге и перекрещением «Х» в натуральном сучке.

Пристругивание торцевой части шипа ручным рубанком (торцовочным рубанком или даже номер 4 или 5 для широких шипов как на фото) помогает окончательно сформировать декоративный привлекательный облик соединения:

Главная «фишка» этого соединения на фото выше — изготовление объемного изделия из плоских элементов — фанеры. ​Используется обычный шип, изготовленный в разных плоскостях.

На фото выше декоративный элемент в виде Х — это самое простое шиповое соединение, которое сделано изящно и красиво, но не скрытым, а наоборот, «открытым» — соединение вынесено на лицевую поверхность столешницы. Технологически здесь использовано замковое соединение с перекрестно установленным клином в шип. Соединение только кажется простым: для его исполнения требуется высокая точность изготовления. Журнальные столики с красивыми вариантами соединения «шип-паз»:

В этой фотографии выше завораживает все! И красота дерева, и мастерство исполнения, и гениальность и простота самого соединения (шип-паз).

Безграничны фантазия и мастерство, когда есть опыт работы и по дереву, и и камню!

Еще один оригинальный пример комбинированного соединения шип-паз и «на нагелях» на контрастной древесине. Фишка в том, что ножка стола крепится не классическим способом снизу к столешнице, а врезается в массив столешницы. Полностью отсутствует основание с царгами.

Метод соединения шип паз

Для начала следует определить, для какой цели нужен этот метод соединения. Если это стол, то перемычки в нем обычно соединены с вертикальными ножками.

Следовательно, волокна дерева идут вертикально и горизонтально. Если же это пристенный столик или тумбочка с ящиками, то перемычки здесь будут расположены немного по-другому. Они будут горизонтально относительно ножек.

Разъемные соединения: на шурупах, винтах, стяжках, клиньях.

Как правило, все мы привыкли к стандартным соединениям, к примеру, разъемным — шурупами. Но даже эти обычные соединения можно сделать по особому красиво и функционально! Соединения на гвоздях, штифтах и скобах: Данный вид соединения используется в основном для крепления или отделочных, декоративных элементов или в каркасном домостроении. Мы не будем здесь рассказывать про «семь секректных способов» работы молотком и показывать «красоту» соединений, выполненных на гвоздях. Но вот на специальных молотках, буквально в двух словах, «остановимся». Шпилечные молотки:

Специальные молотки для рамок и окон. Могут быть с поворотным бойком.

Чрезвычайно популярны стали японские молотки. Ими удобно, как забивать гвозди, так и работать с инструментом, к примеру со стамесками.

Ювелирные молотки:

Пневматические шпилько и гвоздезабивные пистолеты

Сейчас применяются в самых разнообразных сферах: для установк наличников, крепления вагонки, досок и просто фиксации двух заготовок перед склейкой.

Крепление наличников на микрошпильку (0,6 — 0,64 мм) с помощью пневмопистолетов (шпилечников):

Варианты наличников и дверных полотен:

Микрошпильку или отделочный гвоздь (толщиной до 1 мм) также используют при изготовлении шкатулок и всяческих коробок:

Пневмопистолетами, работающими со скобами или отделочным гвоздем, удобно крепить вагонку, штапики и другие деревянные декоративные элементы.

В плотницких работах используются пневмопистолеты с более серьезными гвоздями

Соединения на шурупах:
Прямое соединение. Данный вид соединений широко распространен. И поэтому мы немного акцентируем внимание на видах шурупов.

Типы шляпок шурупов:

Виды резьбы — однозаходная и двухзаходная:

Для ускорения строительно-отделочных работ, в первую очередь по монтажу гипсокартона, применяют шурупы в ленте и шуруповерт для работы с ними :

Косое соединение на шурупах

Данный вид соединений из-за простоты использования приспособления, дающего достаточную точность, последнее время широко стало применятся как домашними мастерами, так и профессионалами. Шурупы могут закрываться шкантами-пробками.

Популярное фото

Соединение на косой шуруп позволяет Мастеру с любым уровнем подготовки делать самые разные изделия, включая мебель, быстро, красиво и точно. Шуруп, скрытый в косом отверстии, изготовленном с помощью Кондуктора, не портит своим видом лицевую поверхность. А декоративные заглушки, устанавливаемые в отверстия, делают изделие оригинальным. Заготовки фиксируются друг к другу и стягиваются с помощью специальных зажимов — ручных тисков непосредственно через отверстия.

Для изготовления таких «косых» соединений на шуруп используется система Kreg Jig (Крег Джиг). Суть его в том, что шуруп заворачивается под углом 15 градусов в обе соединяемые заготовки, что позволяет скрыть шуруп. Отверстие под шуруп сверлится ступенчатым сверлом с помощью кондуктора, обеспечивающего сверление под заданным углом. Ступенчатое сверло высверливает отверстие под рабочее тело шурупа и под шляпку.

Винтовые и болтовые соединения:

На фото примеры применения винтовых и болтовых соединений:

Две детали соединяются 2-мя винтами-конфирмат под углом 90 градусов, это простой и быстрый вид крепежа. Но в отличие от других видов крепежа он остается виден, поэтому применяются заглушки или накладки, чтобы скрыть шляпку конфирмата.

Соединения на стяжках:

Новое соединение от Festool с помощью разъемных соединителей Domino — а по сути тех же стяжках, но с улучшенными характеристиками:

Соединение «шип-паз»: шипорезное приспособление и фрезы для ручного фрезера

Зная, как сделать шип-паз ручным фрезером, можно даже в домашних условиях изготавливать не только красивую, но и надежную мебель, но и различные конструкции из древесины, характеризующиеся отличной несущей способностью. По системе «шип-паз» соединяются не только элементы различной мебели (столов, стульев и полок), но и каркасы малоэтажных домов, испытывающие в процессе эксплуатации значительные нагрузки.

Выполненное ручным фрезером соединение шип-паз

Для того чтобы ручным фрезером сделать шип на деревянном брусе, необходимо обеспечить несколько условий:

• надежно зафиксировать заготовку и правильно сориентировать ее по отношению к направляющей подошве фрезера;
• выставить высоту рабочей части фрезы таким образом, чтобы инструмент снимал с поверхности обрабатываемой заготовки слой материала требуемой толщины.

Даже используя при выполнении такой обработки простейшее шипорезное приспособление для фрезера, можно не только повысить ее производительность и качество результата, но и сделать технологический процесс более безопасным.

Особенно актуально использование такого приспособления, которое можно изготовить и своими руками, в тех случаях, когда мебель производят не в единичных экземплярах, а сериями (при этом мастеру приходится выполнять большое количество подобных операций как с однотипными, так и с имеющими различные формы и размеры деревянными деталями).

Использование приспособлений позволят ускорить процесс изготовления фрезером столярных соединений

Формирование углов на ус

Одним из лучших способов создания углов различных объемных изделий является стык на ус. Он позволяет создать монолитную конструкцию, скрыть волокна торца, тем самым обеспечить привлекательный вид. Этот способ подходит для самых разнообразных изделий, но чаще всего применяется для изготовления рамок и деталей корпусной мебели.

Для создания соединения в каждой из деревянных деталей делают пропилы под углом, равным половине угла, под которым встречаются заготовки. Чаще всего этот угол прямой, следовательно, запилы выполняют под 45 градусов, тем не менее угол может варьироваться в широких пределах. Работы выполняют по следующему алгоритму.

Вначале размечают детали

Важно не забывать, что разметка выполняется по длинной стороне, в противном случае можно не угадать с размерами

На кромках, которые будут соединены, проводят линию под требуемым углом. Комбинированным угольником разметку переносят на каждую сторону заготовки. Затем выполняют распил, для которого лучше использовать электрическую торцовую пилу, но можно работать и ручным инструментом

Работая ножовкой, важно контролировать угол среза, нелишним будет воспользоваться бруском в качестве направляющей

Готовые детали прикладывают друг к другу, проверяя точность подгонки. Неровности придется сгладить ручным рубанком, довести угол с помощью шлифовальной шкурки. На обе поверхности наносится столярный клей, и с помощью струбцин изделие фиксируется. Дополнительной прочности можно добиться с помощью гвоздиков

Работая молотком, важно контролировать силу удара, чтобы заготовки не сдвинулись

Особо ответственные соединения усиливают с помощью брусков, которые вклеивают во внутренний угол. Стык, который не будет виден, можно дополнительно укрепить металлическим угольником.

В результате качественно выполненной работы получится идеальный шов. Если же образовалась небольшая щель, то ее можно скрыть, расправив прилегающие волокна древесины с помощью гладкой цилиндрической поверхности. Для этого подойдет стержень обычной отвертки.

Советы по работе над соединениями

Шиповое соединение может сделать каждый, только вот перед серьезной сборкой необходимо как следует потренироваться, если у вас нет никаких столярных навыков. В итоге можно получить довольно качественную фиксацию. А если ее еще дополнительно скрепить металлическими уголками, то прочность вашей мебели на высоком уровне.

Производство шипа и паза типа «ласточкин хвост».

Есть много способов того, как можно сделать соединение на основе шипов. Но прежде чем рассмотреть основные самые распространенные из них, целесообразно учесть некоторые правила и тонкости, которыми обязательно нужно будет руководствоваться во время выполнения работы:

1. Если у вас есть возможность, то делайте шип на специальном точном оборудовании. Это обеспечит максимальное соответствие размеров шипов и пазов друг другу. Такое оборудование есть в каждом столярном цехе или же кабинете по производственному трудовому обучению.
2. Бывает так, что вы собираетесь делать мебель, которая не требует особой точности. Вот тогда можно сделать соединения и своими руками. Для этого шипы необходимо нарезать исключительно вдоль волокон древесины. При этом ширина должна составлять примерно 17-20 толщин основной детали. Так вам удастся избежать сколов и появления трещинок.
3. Немного проще обстоят дела с нарезанием шипов на фанере. В данном случае толщина шиповой пазухи может быть абсолютно любой. Ширина основных частей на это не влияет. Но принцип соответствия по направлению волокна остается таким же.
4. После того как произведено вырезание шипов и проверен их размер, дерево необходимо слегка подсушить. Здесь имеется в виду обычное держание материала в помещении на протяжении суток. Так древесина сможет принять постоянную форму, что в будущем поможет избежать искривления соединения.

Разметка второй части

Элементы шипового соединения.

После этого переходим к разметке второй части соединения. Для этого необходимо взять две детали, которые предполагается соединять, и приложить их плотно друг к другу. При этом нужно следить за соответствием совпадения с линиями пропилов. Когда детали будут идеально друг к другу приложены рекомендуется зажать их в тиски, чтобы они не сдвигались.

Теперь, когда детали как следует скреплены, нужно на второй еще не размеченной части нанести карандашом метки, а после этого напильником сделать начальные пропилы. Это будут не основательные линии, а просто тоненькие пометки, похожие на царапины. Но делать их все равно необходимо, так как работать потом будет проще. Только при нанесении пометок старайтесь делать так, чтобы достигнуть идеальной ровности и не допускать изгибов.

Статья по теме: Покраска вагонки на лоджии и балконе

После этого необходимо освободить детали и сдвинуть их еще относительно друг друга. При этом важно учесть вот что. Если сдвигать детали совсем чуть-чуть на ширину напильника, то соединение получится довольно жестким. А если сделать сдвиги немного больше, оно будет более свободным.

При этом нельзя сказать, что какой-то из вариантов является плохим. Здесь все зависит от характера и размеров соединяемых деталей. А еще от конкретного типа используемой древесины. Если вы используете фанеру, то делать сдвиги можно только по ширине пропила, так как она в любом случае не будет подвергаться сильной деформации.

Инструменты и приспособления для самостоятельного изготовления

Если вам необходимо изготовить какое-то штучное деревянное изделие, то экономически невыгодно приобретать дорогостоящий электрический фрезер. Скорее всего, у каждого в хозяйстве найдется необходимый набор инструментов, а если и придется докупить, то совсем немного. К тому же дополнительно приобретенные приспособления в дальнейшем могут пригодиться для производства мелких ремонтных работ (например, починки деревянной мебели). Для того чтобы изготовить соединение шип — паз своими руками с применением только обычного ручного инструмента, вам понадобятся:

• ножовка по дереву (с мелкими зубцами);
• столярный рейсмус (специальное приспособление для нанесения разметки) или обычный строительный угольник;

• линейка и карандаш;
• стамеска по дереву.

Источники:

• https://lesoteka.com/obrabotka/shipovoe-soedinenie
• https://DrevoGid.com/materialy/soedinenie-derevyannyh-detalej.html
• https://SevenTools.ru/oborudovanie/soedinenie-fanery-v-ship.html
• https://stroyboks.ru/cvoimi-rukami/sovetyi-masteram/shipovoe-soedinenie-4-sposoba-izgotovleniya.html
• https://WoodShpala.ru/oborudovanie/posledovatelnost-shipovogo-soedineniya.html
• https://instanko.ru/drugoe/ship-paz.html
• https://pilka-nn.ru/izdeliya/ship-paz-svoimi-rukami.html
• https://extxe.com/6729/tehnologija-skleivanija-massivnoj-drevesiny/
• https://pilka-nn.ru/oborudovanie/stolyarnye-shipovye-soedineniya.html
• https://ooocentrsvarki.ru/raboty/chem-sdelat-paz-v-bruse.html
• https://MetizTorg72.ru/raboty-s-metallom/kak-sdelat-shipovoe-soedinenie-vruchnuyu.html
• https://dekormyhome.ru/remont-i-oformlenie/kak-mojno-samostoiatelno-sdelat-shipovoe-soedinenie.html