Сборка шипового соединения. Шиповое соединение деталей. Как самому сделать качественное шиповое соединение в деревянной мебели. Выполнение углового соединения на ус

Глава III ОСНОВНЫЕ ВИДЫ СОЕДИНЕНИИ СТОЛЯРНЫХ ИЗДЕЛИИ

§ 11. Виды шипов для соединения столярных изделий. Шиповые соединения древесины.

Бруски столярных изделий соединяют между собой посредством шипового соединения, состоящего из двух элементов - шипа и гнезда или проушины. Шип - выступ на торце бруска, входящий в соответствующее гнездо или проушину другого бруска.

Шипы бывают одинарными (рис. 44, а), двойными (рис. 44, б), многократными (рис. 44, в), т. е. более двух.

Рис. 44. Виды шипов :

а - одинарный, б - двойной, в - многократный, г - круглый, д - «ласточкин хвост», е - односторонний «ласточкин хвост», ж, з - зубчатые, и - гнездо, к, л - проушины, м - глухой шип, н - шип впотемок, о - шип в полупотемок

Цельный шип - это шип, составляющий одно целое с бруском. Вставным шипом называют шип, выполненный отдельно от бруска. Шип с поперечным сечением в виде круга называется круглым (рис. 44, г).

Шип «ласточкин хвост» (рис. 44, д) имеет профиль в виде равнобочной трапеции с большим основанием на торцовой грани шипа, односторонний шип «ласточкин хвост» - в виде прямоугольной трапеции с большим основанием на торцовой грани шипа.

Зубчатый шип имеет профиль в виде треугольника или трапеции, меньшее основание которого является торцовой гранью шипа (рис. 44, з), двукосый зубчатый шип (рис. 44, ж) - равнобедренного треугольника.

Одинарные и двойные шипы применяют при изготовлении окон, рамочных дверей, мебели; шип «ласточкин хвост» - при изготовлении ящиков, коробок; зубчатые шипы - при клеевом соединении деталей (сращивании) по длине.

Помимо этого применяются шипы круглые вставные при соединении делянок (заготовок) по ширине. Шипы в потемок и полупотемок (Рис. 44, н, о) используют при изготовлении рамок, мебели и др.

Шип в потемок делается не только при концевом соединении, но и в тех случаях, когда требуется, чтобы края гнезда были незаметны, так как получить ровные края гнезда не всегда удается. Чтобы скрыть этот дефект, у шипа вырезают потемок, т. е. снимают часть шипа по ширине с одной или обеих сторон.

Для того чтобы образовать шип, проушину, надо обработанные бруски, т. е. простроганные с четырех сторон на требуемый размер, предварительно разметить.

К шиповым клеевым соединениям относятся угловые и по кромке.
Элементами шиповых соединений или вязок являются шипы,
проушины, гнезда, паз и гребень.

По форме шипы бывают плоские, трапециевидные («ласточкин хвост»)
и круглые; по конструкции - цельные, выполненные вместе с деталью,
и вставные, изготавливаемые отдельно.

Вставные круглые шипы называются шкантами, вставные плоские шипы,
проходящие по всей длине соединяемых деталей - рейками.
Угловые соединения могут быть концевыми, срединными и ящичными.
Концевые соединения показаны на рисунке(1).

а - открытый сквозной одинарный;
б - открытый сквозной одинарный на "ус";
в - с полутемком не сквозной;
г - с потемком не сквозной;
д - шканты несквозные;
е - шканты несквозные, на "ус";
ж - вставной плоский несквозной;
з - вставной плоский сквозной.

Большую прочность имеют соединения на шип открытый сквозной одинарный прямой (а)
и на «ус» (б).

Оптимальная толщина одинарного шипа - 0,4 толщины бруска.
Соединения на шип с полупотемком несквозной (в) и сквозной, на шип с потемком несквозной (г) и сквозной применяют «в случаях, когда необходимо предохранить соединения от выворачивания брусков при сборке.
Соединения с несквозным шипом предусматривают в конструкциях, где желательно
скрыть торец шипа.
Ширина шипов принимается равной 0,6-0,7 ширины бруска, длина несквозных
шипов - 0,5-0,8 ширины бруска, длина полупотемка - 0,3-0,5 длины шипа.
Соединения на шканты несквозные (д) и сквозные под прямым углом, на шканты несквозные на «ус» (е) уступают по прочности соединениям на прямой открытый
шип примерно на 35%.
Учитывая, однако, что в большинстве мебельных изделий нагрузки, действующие на соединения, значительно меньше нагрузок разрушающих эти соединения, можно рекомендовать соединения на шкантах, как дающие экономию древесины.

Диаметр шканта принимают равным 0,4 толщины бруска,
длину шканта - 2,5-6 мм диаметра.
Расстояние между шкантами, а также расстояние от края бруска до
шканта должно быть не менее 2-3d, где d - диаметр шканта.
В соединениях под прямым углом для обеспечения равной прочности соединения
в торце и кромке сопрягаемых брусков в торце бруска рекомендуется
запрессовывать шканты на глубину 0,55, а в кромке
на глубину 0,45 общей длины шканта.
Например, если при соединении царги стула с ножкой общая длина шканта 60 мм,
то глубина его запрессовки в торце царги составит 0,55х60 = 33 мм,
а глубина запрессовки в кромке ножки 0,45х60 = 27 мм.

Соединения на «ус» вставным плоским шипом несквозным (ж) и сквозным (з)
позволяют скрыть торцы соединяемых деталей, однако они менее прочны, чем соединения на цельные шипы.
Для увеличения прочности применяют соединения двойным вставным шипом.

Толщина вставного одинарного шипа 0,4 толщины бруска, двойного - 0,2 толщины бруска.
Для соединения тонких брусков обычно применяют шипы из шпона толщиной 2 мм.
Ширина несквозных шипов - 0,75 ширины бруска, сквозных - 1- 1,2 ширины бруска.

рис.2

Угловое срединное соединение на шип одинарный сквозной и несквозной в
проушину (рис. 2 а) или не сквозной в паз формируют на кромке бруска
по всей его длине или отдельно под каждый шип.

Длина шипов при соединении в проушину - 0,3-0,8 ширины бруска с проушиной,
при соединении в паз - 0,2-0,3 ширины бруска с пазом.
Угловое срединное соединение брусков на шип «ласточкин хвост» может быть несквозным (рис. 2 б), проходящим на половину толщины бруска, и сквозным.

Длина шипа - 0,3-0,5 ширины присоединенного бруска,
угол наклона шипа -10*.
Угловые соединения в паз и гребень несквозной (рис. 2 в) обеспечивают правильное расположение деталей при сборке изделий.
Длина гребня должна быть 0,3 - 0,5 мм толщины бруска.
Соединение рекомендуется располагать от торца бруска с пазом на расстоянии
не менее 10мм.
Ящичные угловые соединения на шип прямой открытый (рис. 2 г) и на шип
«ласточкин хвост» открытый (рис. 2 е) и полупотайной (рис. 2 д) имеют
высокую прочность.
Толщина прямых шипов 6-16 мм с градацией 2мм.
Толщина шипов «ласточкин хвост» в широкой части шипа - 0,85 толщины бруска,
угол наклона шипа 10*.
Шипы должны располагаться от кромки бруска на расстоянии не менее 0,75 его толщины.

Ящичные соединения на шкант открытый (рис. 2 ж) и несквозной (рис. 2 з) имеют небольшую площадь склеивания, поэтому такие соединения следует применять
в тех случаях, когда основные нагрузки на шканты работают
не на растяжение, а на срез.

Необходимо учитывать, что увеличение количества шкантов на одно соединение усложняет подгонку и сборку соединения, но усиливает его прочность.
В одном соединении не рекомендуется ставить более четырех шкантов.
Диаметр шкантов 8 и 10мм, длина 30-40мм.
Ящичное угловое соединение на «ус» вставной рейкой (рис. 2 и) применяют, когда
надо скрыть торцы соединяемых деталей.
Для увеличения прочности соединения может быть применено дополнительное крепление металлическим уголком, деревянным бруском (бобышкой) и др.
Ширина рейки равна толщине соединяемых плит, толщина - 4-6 мм.
Рейки изготавливают из фанеры.
Соединение по кромке на вставную рейку (рис. 2 к) - прочное, если применять рейки
из древесины с поперечным направлением волокон или из фанеры.
Ширина реек 20-30мм, толщина реек из древесины - 0,4 толщины
заготовки, из фанеры - 3-6 мм.
В соединениях на шкантах (рис. 2 л) диаметр шкантов 8 и 10мм, длина 30-40 мм.
Количество шкантов на одно соединение не более четырех.
Прочность клеевых соединений на шкантах во многом зависит
от конструкции шканта.
Шканты изготавливают из цилиндрических заготовок твердых лиственных пород.
Чтобы при установке шканта клей не сгонялся с поверхностей склеивания,
образующую поверхность шканта делают рифленой,
на торцах шканта формируют фаски (рис. 3 а).

рис.3

Для рифления поверхности шканта применяют специальный калибр
(рис. 3 б), представляющий собой стальную пластину толщиной 5-6 мм с
четырьмя конусными отверстиями, диаметром каждого на 0,5 мм
менее диаметра шканта.
На верхней образующей конусного отверстия надфилем нарезают зубья высотой 0,5 мм.
При прогоне заготовки ударом молотка через отверстие калибра на ее поверхности образуется рифление.
При отсутствии калибра рифление заготовки проводят рашпилем.
Диаметр гнезда для установки шкантов равен диаметру шканта.
Сопрягаемые поверхности шипа и проушины должны обрабатываться
с достаточной точностью.
Сопрягаемые поверхности плоских шипов и проушин размечают под

запиливание рейсмусом.
Такая разметка выполнена с одинаковыми отклонениями в сопрягаемых заготовках, поэтому погрешности разметки не влияют на точность запиливания.

Зона пропила 1 должна захватывать половину ширины риски 2,
причем при запиливании проушины зона пропила располагается с внутренней стороны риски, в теле проушины (рис. 4 а), а при запиливании шипа - с наружной стороны риски, в теле щечек шипа (рис. 4 б).

Такое запиливание шипов и проушин позволяет выполнять соединения деталей с достаточной точностью, без дополнительной последующей обработки.
Шипы «ласточкин хвост» (рис. 4 в) размечают карандашом с помощью
малки или на глаз.

При запиливании шипов зона пропила располагается рядом с риской с наружной
стороны шипа.
После формирования шипов (рис. 4 г) размечают проушины.
Зона пропила при запиливании проушин располагается рядом с риской с
внутренней стороны проушины.
Запиливание шипов и проушины следует начинать только после приобретения достаточного опыта в работе ручными пилами, отработки приемов пиления.

Полотно пилы может отклоняться от риски, если зубья имеют неравномерный односторонний развод.
Необходимо устранять такой дефект в начале пиления.

Шиповые соединения

Шиповые соединения. Шиповые соединения являются основным видом столяр-ных вязок при изготовлении изделий из древесины. Кроме шиповых, применяют различные соединения стяжками, винтами и др., конструкция которых описана в соответствующих разделах книги. Основными элементами шиповых соединений, или вязок (рис. 5), являются шипы 3, 4, проушина 5, гнезда 6, 7, шпунт 1 и гребень 2.

Виды плотницких шиповых соединений

В зависимости от формы шипы бывают плоские, трапециевидные и круглые, в зависимости от конструкции - цельные, выполненные заодно с деталью, и вставные, изготовляемые отдельно. Вставные круглые шипы называются шкантами, вставные плоские шипы,
проходящие по всей длине соединяемых деталей, - рейками или шпонками. Применение вставных шипов позволяет экономить 6-10% древесины соединяемых деталей.

Шпунт

Шпунтом принято называть небольшое углубление, чаще всего прямоугольной формы, выбранное в детали. Прямоугольный выступ другой детали, входящей в шпунт, называется гребнем.
Угловые соединения. Эти соединения могут быть концевыми, серединными и ящичными. В таблице 1 приведены угловые соединения, применяемые в изделиях из древесины.
При концевой и серединной вязках детали в зависимости от толщины и назначения могут соединяться одинарным или двойным (№ 1-5) сквозным или не сквозным шипом. Увеличение числа шипов увеличивает площадь склеивания, отчего прочность соединения повышается.

Угловые шиповые соединения

Угловые соединения с потомком и полупотемком (№ 6-9) применяют в случаях, когда необходимо предохранить соединения от выворачивания брусков при сборке. Соединения с не сквозным шипом применяют в конструкциях, где нельзя допустить открытого торца шипа.
Угловые соединения на ус (№ 10-11) позволяют скрыть торцы деталей, однако по сравнению с предыдущими соединениями имеют меньшую прочность и более сложны в изготовлении. Для увеличения прочности могут применяться соединения двойным вставным шипом.

При угловой вязке (№ 13) для обеспечения равной прочности шкантового соедине-ния в торце и кромке сопрягаемых брусков в торце бруска рекомендуется запрессовы-вать шканты на глубину 0,55, а в кромку - на глубину 0,45 общей длины шканта. Напри* мер, если при соединении царги стула с ножкой общая длина шканта 60 мм, то глубина его запрессовки в торце царги составит 0,55 х 60 = 33 мм, а глубина запрессовки в кромку ножки будет 0,45 х 60 = 27 мм. Угловые ящичные соединения на шип прямой открытый и «ласточкин хвост» (№ 14, 15) имеют высокую прочность, однако торцы шипов выходят наружу с двух сторон.

При производстве столярных изделий основным видом соеди­нений является шиповое, состоящее из двух элементов: шипа и гнезда, или проушины. В зависимости от толщины изделий и требуемой прочности бруски соединяют на один, два и более ши­пов. Увеличение количества шипов повышает площадь склеивания.

В соответствии с ГОСТ 9330-76 шиповые соединения брусков бывают угловые концевые, угловые серединные и угловые ящич­ные.

Угловые концевые соединения брусков выполняют на шипы: открытый сквозной одинарный УК-1 (рис. 48, а), открытый сквоз­ной двойной УК-2 (рис. 48,6), открытый сквозной тройной УК-3 (рис. 48,в), несквозной с полупотемком УК-4 (рис. 48, г), ckbcj-ной с полупотемком УК-5 (рис. 48,5), несквозной с т/гсмном УК-6 (рис. 48,е), сквозной с потемком УК-7 (рис. 48,х), не­сквозные и сквозные на круглые вставные шипы УК-8 (рис. 48, з), на «ус» со вставным и несквозным круглым шипом УК-9 (рис. 48, и), на «ус» со вставным несквозным плоским шипом УК-10 (рис. 48, к), на «ус» со вставным сквозным плоским шипом УК-11 (рис. 48,л). Размеры шипов и других элементов угловых концевых шиповых соединений приведены в табл. 5, а виды угло­вых серединных и угловых ящичных соединений - на рис. 49 и 50.

Размеры шипов и других элементов угловых серединных соеди­нений должны быть следующие. В соединении УС-3: Si = 0,4 So! S 2 =0,5 (So--Si); b - не менее 2 мм; /, = (0,3...0,8) В; 1 2 = =з (0,2...0,3)В|. В соединениях УС-1, УС-2 допускается двойной шип, при этом Si = 0,2So; R соответствует радиусу фрезы. Для

5 .Столярные, плотничные и паркетные работы

Рис. 48. Угловые концевые соединения:

а - на шип открытый сквозной одинарный УК-1, б - на шип открытый сквозной двойной УК-2, в - на шип открытый сквозной тройной УК-3, г - на шип с полупотемком несквоз­ной УК-4, д - на шип с полупотемком сквозной УК-5, е - на шип с потемком не­сквозной УК-6, ж - на шип с потемком сквозной УК-7, з - на шипы круглые вставные (шканты) несквозные и сквозные УК-8, и - на «ус» со вставным несквозным круглым шипом УК-9, к - на «ус» со вставным несквозным плоским шипом УК-10, л - на «ус» со вставным сквозным плоским шипом УК-11

соединения y"C-4:5i = S 3 = 0,25о;5г = 0,5; Д ля соединения УС-5: S, = (0,4...0,5)S 0 ; /= (0,3...0,8)S; S 2 = 0,5(S Q - - Si); b - не менее 2 мм; для соединения УС-6: /= (0,3...0,5)So;

Таблица 5. Размеры шипов и других элементов угловых концевых соединений

Продолжение табл. 5

b - не менее 1 мм; для соединения УС-7: rf=0,4; / = (2,5...6)d; /i = / + 2...3 мм; для соединения УС-8: /= (0,3...0,5)Bi; 5i = = 0,o5S b Полученный размер следует округлить до ближайшего размера фр^ "13, 14, 15, 16 и 17 мм), но не менее So.

Расчетные то- "\ины шипов и диаметры шкантов соединений типа УС округляют до ближайшего размера фрезы (4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 20, 25 мм), а угол а устанавливают в зависимости от кон­струкции изделия. Размеры углового ящичного соединения УЯ-1 (рис. 50, а) должны быть: S: = 5з = 6, 8, 10, 12, 14, 16 мм; / = = So; S 2 должно быть не менее 0,35о. В соединениях У Я-2 S\ = = 0,85So, причем полученный таким образом размер округляют