Технология изготовления гнутых поручней из дерева

Обновлено: 18.09.2024

Очень часто в изготовлении лестниц используют гнутые элементы. Особенно когда лестница делается своими руками , и хочется чтобы она выглядела оригинальнее. Иногда такие детали являются основой всего проекта ( тетивы и поручни дугообразных и винтовых лестниц ). Мы не будем останавливаться на таких деталях, потому как наша задача, это лестница с прямым маршем. Тем более такие такие детали сложны в изготовлении и без определённых навыков в столярном деле их сделать вряд ли получится. Точнее сказать сложность заключается в подготовительных мероприятиях, а именно сделать рампу в натуральную величину лестницы, на которой и клеятся тетивы и поручни. И сам процесс выклейки достаточно трудоёмкий . Бывает что гнутые элементы не предусматриваются основой всего проекта, а являются дополнением. Вот такие случаи мы и рассмотрим.

На фото два элемента поручня, один из которых просто запилен под углом и склеен, второй гнутый. Выглядит гораздо привлекательнее нежели первый. Так и другие элементы , которые делаются для того, чтобы как то " оживить " вполне обычную лестницу.

Есть несколько способов как загнуть деталь.Рассмотрим некоторые из них. Метод первый, это когда просто выпиливаем из доски или щита нужной формы заготовку. Метод простой и годится для изготовления сравнительно не больших деталей . Несомненный плюс данного метода, это простота и время изготовления. Минусы, это ограниченные размеры. Кроме того если нужна прочная деталь, этот способ тоже не годится. Дело в том, что в определённом месте детали, волокна будут расположены не параллельно плоскости, а под углом и если сечение детали не большое, при нагрузке вполне может отслоиться. На фото видно в каком месте детали и как расположены волокна. Такие детали делаются просто, чертим на щите и выпиливаем тем инструментом, который есть. Это может быть лобзик, ленточная пила, ручной или стационарный фрезер ( по шаблону). Нужный профиль задается ручным фрезером с подходящими фрезами. Ещё раз повторюсь, метод используем в тех случаях, когда на деталь не предполагается большая нагрузка.

Метод второй, это так называемый сегментный, когда деталь склеивается из отдельных сегментов.

Способ тоже достаточно простой. По размерам будущей детали пилим сегменты. Пилить конечно же лучше торцовочной пилой, это даст необходимую точность, но если такого инструмента нет, можно и обычной ножовкой, но желательно использовать стусло. Вполне подойдёт самодельное, либо заводское, но с опцией регулировки угла. Дальше склеиваем любым удобным способом.

Плюсами данного метода являются простота изготовления и возможность сделать достаточно крупные детали. Кроме того можно использовать обрезки, которых всегда в избытке. К минусам можно отнести не достаточную прочность. Хотя прочность таких деталей можно увеличить, склеивая их на шип. Применение шипа увеличит площадь склеивания, а значит и прочность. Можно увеличить прочность детали и наклеивая одну на другую ( накладывая сверху ) со смещением стыка ( вразбежку). Например если нужно получить деталь 40 мм. делаем две по 20 и накладываем одну на другую. Процесс хоть и трудоёмкий, но позволяет получить достаточно прочную деталь, кроме того обойтись без нарезки шипа.

После склейки и просушки выпиливаем тем, что есть под рукой. Как и в предыдущем варианте это может быть лобзик, ленточная пила, ручной или стационарный фрезер ( по шаблону ).

Ещё один способ получения гнутых деталей. В данном случае заготовка детали склеивается на приспособлении подобном тому, что на фото слева. Изготовленные таким способом детали называют гнуто-клееными. Метод не отнесёшь к простым, но он позволяет получать достаточно прочные детали. Не смотря на трудоёмкость изготовления, иногда этот метод является наиболее предпочтительным. Например при изготовлении подступёнков или деталей мебели.

Изготавливая таким способом детали нужно иметь ввиду что после высыхания и снятия прижимов, деталь не много спружинивает, то есть расправляется. Величину эту рассчитать очень сложно, она зависит от многих факторов, которые не всегда можно учесть. Это порода древесины, влажность, толщина ламелей, радиус детали. Если есть возможность, то детали, сделанные таким способом, нужно делать первыми, а уже после этого, имея определённый радиус делать всё остальное. Например в случае если это подступенок, то сначала склейте его, а затем по нему отчёркивайте дугу на ступени.

Теперь подробнее о каждом способе. Используя комбинацию прямого и дугообразных участков сделаем гнутый поручень своими руками. Из двух обрезков выпиливаем любым доступным инструментом кривули. Ширину сделаем соответственной будущему поручню, а толщину с не большим запасом. ( 1 — 1.5 мм. )Берём подходящий брусок для прямого участка. Задаём нужные нам размеры .В результате получаем заготовки для поручня. Можно конечно выпилить из цельной доски или мебельного щита, это кому как нравится. Мы просто рассматриваем один из способов соединения деталей. Если например нужен Г — образный поручень с размерами каждого плеча 1000 мм, то такой из цельной доски не сделаешь.

Следующий этап, соединить всё это вместе. Для того чтобы деталь была прочной, используем соединение в шип, увеличив тем самым площадь контакта. Можно использовать и другие типы соединений, например в пол — дерева, шкант, нарезать клинообразный микрошип, это не важно. Главное, увеличить площадь склеивания. Прямоугольный шип можно сделать при помощи ручного фрезера, используя пазовую фрезу, или соединение " ласточкин хвост" для которого существуют специальные, трапециевидные фрезы. Мы используем горизонтальный фрезер и фрезу толщиной 8 мм. Деталь скорее декоративная, так что прочности будет достаточно. Размеры паза зависят исключительно от задачи, которую будет выполнять деталь. В особо нагруженных местах можно сделать несколько шипов.

Мы ограничились одним. Имейте ввиду, что если паз не по центру заготовки ( это условие не обязательное ), то фрезеровать нужно так, чтобы не было сдвига при сборке. То есть если паз смещён от центра на одной детали, точно так же должен располагаться и на другой. Для этого сложите всё так, как должно быть собираться, разметьте какая деталь с какой стыкуется. При фрезеровке обращайте деталь к столу например лицевой стороной. Тогда пазы будут точно напротив и сдвига не произойдет . При использовании ручного фрезера, закрепите деталь либо между двух ровных брусков, либо к столу или верстаку, перпендикулярно столешнице прикрутите доску. Насверлите в ней отверстий для струбцин и прижимайте деталь к доске.

В любом случае, как бы заготовка не крепилась, это должно быть надёжно, как с точки зрения безопасности, так и точности выполняемой операции. Фрезеруем паз . Если глубина больше чем 5-6 мм, проходите несколько раз, сбережёте фрезу от перегрева и фрезер от чрезмерного усилия, особенно если фреза большого диаметра. Подача фрезы должна соответствовать оборотам, глубине и диаметру. В инструкциях обычно эти данные есть. При медленной подаче будет жечь, при большой — тяжело фрезеру. Вообще соотношение со временем подбирается опытным путём, а потом уже не думаешь об этом, происходит на автомате.При использовании брусков для фиксации заготовки, фрезеруете с помощью стандартного упора к фрезеру. Если крепите к столу, используете упорную рейку.

После того как профрезеровали паз, нужно сделать шип. Для этого лучше использовать ту же породу древесины и из той же доски , что и заготовки для поручня. Зачем это нужно ? Дело в том , что разные породы древесины имеют разную плотность и соответственно при изменении влажности и температуры ведут себя по разному. Так вот чтобы соединение не порвало при набухании или усушке и нужно соблюсти это условие.

Выдерживаете время в соответствии инструкции к клею. Мы рассматриваем соединение на вставном шипе. Можно шип сделать и не вставным, а профрезеровать на детали. Той же пазовой фрезой, что и применяли для паза. Такое соединение буде ещё прочнее. Главное, точно выставить фрезу, потому что в нашем случае мы получаем два паза от базовой плоскости, а с цельным шипом каждую деталь нужно выставлять отдельно и как можно точнее.

Сжимать удобнее горизонтальным прессом, хотя вполне можно обойтись и старым простым методом, доска, упоры и клинья. Думаю что винтовой пресс ( на столярном сленге — жимки ) есть у любого, кто любит столяку. Это необходимая вещь, как горизонтальный, так и вертикальный. Мы не много отвлеклись, клей уже высох, идём дальше.

Следующий шаг, соединение всего узла. Вот тут и нужен вертикальный зажим. Ещё раз проверяем хорошо ли входит шип во вторую деталь. Если ничего не сбилось при вклейке, промазываем, соединяем и сжимаем.

При склеивании лучше не торопиться и выдержать нужное время.

После того как клей высох, нужно предварительно отшлифовать детали . Ровные участки шлифуем с помощью шлифмашинки, шлифовального станка или просто вручную, используя ровный деревянный брусок. Криволинейные участки шлифуем с помощью шлифовального станка и соответствующих оправок.

Предварительная шлифовка нужна для того, чтобы подготовить деталь к фрезерованию профиля.

Далее заготовкам необходимо придать соответствующий профиль. Используем для этого самый доступный в домашних условиях инструмент, ручной фрезер. К фрезеру понадобится пару простых фрез.

Для фрезеровки канавки возьмём полукруглую фрезу и используем копировальное приспособление из набора фрезера. С подавляющим большинством ручных фрезеров поставляются такие приспособления. Пользоваться им просто, устанавливаем как на фото, регулируем глубину погружения фрезы и положения ролика для ориентации фрезы на заготовке. После чего фрезеруем канавку. Если нужно получить ширину, большую диаметра фрезы, проходим за два, три прохода, каждый раз не много смещая ролик. Глубину погружения выбираете по усмотрению. В моём случае было 7 мм.

Чтобы не крепить заготовку при фрезеровке ( крепление может ограничить свободу перемещения упорного ролика ) , возьмите два листа наждачной бумаги и склейте их между собой со стороны основы. Используя такую подложку при фрезеровке или при шлифовке, деталь не будет ездить, и не обязательно её при этом как то фиксировать.

Если делаете несколько однотипных деталей, или комбинируете прямые и гнутые участки поручня, чтобы каждый раз не регулировать положение фрезы, делаете один проход не всех деталях, смещаете упор, и снова проходите все детали. Таким образом, когда будете соединять отдельные элементы, профиль поручня точно состыкуется. Хорошо, если деталь цельная. Но смонтировать такие детали не всегда получается. Иногда для подгонки на месте их приходится делать отдельно, и собирать уже на месте.

Профрезеровав таким способом канавку, получаем вот такой профиль.

Для того чтобы придать окончательную форму , используем ещё одну фрезу. Я использовал полукруглую кромочную с упорным подшипником и получил просто закруглённые грани верхней части детали. Тут конечно можно проявить фантазию и комбинируя несколько фрез ,получить разные формы верхней части поручня. Вообще комбинация нескольких фрез позволяет получать довольно разнообразные по форме кромки. Например при изготовлении рамок для фото или портрета. Если нет в наличии нужной фрезы, то иногда комбинируя, получаем довольно оригинальные профили.

Прокатав полукруглой фрезой кромку заготовки, получим вот такой профиль. Получившиеся после фрезеровки острые грани сглаживаем наждачной бумагой. Фрезу, имеющую узкий подшипник лучше доработать как на фото, поставив дополнительный подшипник от старой, затупившейся фрезы. Без доработки такая фреза оствляет глубокий след на заготовке, особенно на мягких породах древесины. Этот след потом долго приходится зашлифовывать. Поставив дополнительный подшипник, увеличим площадь опоры, а следовательно уменьшим давление. Есть фрезы, имеющие широкие подшипники и они оставляют при фрезеровке менее глубокий след.

Далее окончательно шлифуем и переходим к отделке. Тут всё зависит от её типа. Я покрыл двумя слоями полиуретановой морилки и тремя слоями лака с глянцем 60%

Надеюсь с данным способом изготовления гнутых деревянных поручней всё понятно.

Переходим к сегментному способу изготовления криволинейных деревянных детелей.

В деревянных лестницах часто применяют криволинейные участки. Гнутые поручни и криволинейные тетивы позволяют придать лестнице свой индивидуальный и неповторимый вид. Изготовить гнутые элементы лестницы в домашних условиях чрезвычайно трудно, но возможно. Эта работа требует большого терпения, но зато результатом может стать изделие, которое украсит архитектуру и интерьер дома. Столетиями мастера по обработке древесины применяли в столярном производстве гнутые деревянные элементы, достигая при этом значительного мастерства. Существует несколько методов изготовления гнутых деревянных изделий, которые полностью отличаются друг от друга.

Первый метод заключается в вырезании из цельного куска древесины по необходимому контуру согласно шаблону деревянного элемента. При кажущейся простоте этот метод имеет существенные недостатки. Древесина, имеющая прямые волокна, в местах изгибов может раскалываться вдоль волокон, что существенно сказывается на прочности изготовленного изделия в целом. Кроме этого данная технология влечет за собой повышенный расход древесины.

Третий метод заключается в наклеивании на деревянный брусок тонких полосок древесины в местах, соответствующих выпуклой части элемента. Многослойное наклеивание с последующей механической обработкой позволяет придать деревянному элементу любые, даже самые затейливые, формы. Этот метод довольно трудоемок и длителен, особенно в условиях домашних мастерских.

Современные технологии позволяют получить деревянные клееные конструкции (ДКК) любой формы и длины. Состоят они обычно из двух и более слоев пиломатериалов, склеенных между собой таким образом, чтобы волокна всех слоев были абсолютно или приблизительно параллельны (рис. 1).

Рис. 1. Изготовление изогнутых деталей

Для изготовления ДКК чаще всего используют сосну или ель. При необходимости получить текстуру ценных пород древесины прибегают к шпонированию или фанерованию. При изготовлении ДКК пиломатериалы максимальной толщины идут для прямолинейных участков или криволинейных с радиусом кривизны 6 м и более. Для всех других криволинейных элементов толщина пиломатериалов не должна превышать 1/50 радиусов их кривизны. Очень важным моментом технологии изготовления ДКК является сушка материалов. Она в значительной степени определяет эксплуатационную прочность гнутого элемента. Во избежание появления в элементах внутренних напряжений очень важно, чтобы склеиваемые слои имели одинаковую влажность или чтобы разница по влажности слоев не превышала 5%. При этом современные технологии располагают методиками сушки, рассмотренными нами ранее. Лестницы, изготовленные из элементов ДКК, по своим физико-механическим и эстетическим качествам не уступают, а по многим параметрам превосходят изделия, выполненные из цельной древесины.

Когда мастер впервые увидел лестницу, над которой он подрядился работать, первое, что он сделал - убрал подальше припасённые заранее чертежи и схемы. Оказалось, что ни изготавливать, ни монтировать лестницу с криволинейным косоуром от него уже не требовалось. Полукруглая лестница красовалась на своём месте, и даже массивное, обшитое гипсокартоном ограждение (вместо привычных опорных столбов и трубчатых перил) тоже было смонтировано. То есть практически вся работа была уже выполнена. Оставалось вроде бы немного — увенчать изогнутую сплошную стенку наголовником-поручнем из клёновой древесины.

Работа предстояла непростая. Надо было не только добиться точного следования перил изгибу стены - это требование очевидно. Заказчик поставил ещё одно непростое условие - поручень должен выглядеть так, словно он сделан из массива древесины. Во всяком случае слоистая структура не должна была видна сверху. Кроме того, наголовник предполагалось соединить с обшитым гипсокартоном ограждением без каких-либо накладок.

От всех этих требований у мастера едва не повредился рассудок - как можно вписать доски толщиной 40 мм и шириной 180 мм в изгиб без накладок и так, чтобы в глаза не бросалась слоистая структура древесины?

То, что поручень должен быть клеёным, не вызывало сомнений. Иного пути сделать криволинейный наголовник ограждения не было, поскольку даже такую твёрдую и плотную породу древесины, как клён, можно согнуть только в том случае, если деталь будет достаточно тонкой.

Способ решения задачи был выбран следующий. Решили взять кленовые заготовки толщиной 5 мм и шириной 300 мм. вырезать из этих ламелей криволинейные детали, а затем с помощью струбцин согнуть и склеить детали по заданному контуру (рис. 1). В этом случае слоистая структура поручня была бы видна сбоку, а не сверху.

Склеивание ламелей. Чем уже заготовка, тем ее легче гнуть, поэтому автор сначала вырезал из одной широкой ла¬мели криволинейную заготовку, а затем по ней, как по шаблону. раскроил остальные слои будущего поручня (рис. 2).

Подготовка к склеиванию заключалась в следующем. К верхней кромке ограждения лестницы мастер привернул шурупами снял наголовник, а затем отвернул от стенки ограждения деревянные бруски. После этого уложил поручень на стенку и снизу отметил на нём контуры сопряжения наголовника с ограждением. Далее мастер прочертил штангенциркулем окончательные линии контура поручня с учётом свеса его за ограждение по 30 мм с каждой стороны.

После этого оставалось лишь вооружиться ленточной пилой и с припуском примерно 1,5 мм от линии разметки (в расчёте на доводку и финишное шлифование) обрезать клееную заготовку.

Установка поручня. Чтобы оголовок можно было аккуратно посадить на стенку ограждения, скрыв при этом кромки гипсокартонной обшивки, мастер выбрал снизу поручня паз глубиной 13 мм и шириной 110 мм. Большая часть этой работы была выполнена с помощью дисковой пилы, а для доводки использован фрезер (рис. 5).

Временно уложив перила на стенку, мастер потратил ещё один рабочий день на доводку ленточной шлифовальной машинкой кромок и их скругление. В заключение он соединил встык с помощью шпонок прямые и криволинейные секции, а сборку прикрепил к стене клеем и шурупами.

Сгибание древесины – один из самых старых методов, издревле используемых для изготовления каноэ, смычков, саней, бочек и так далее. Как делать гнутые деревянные детали?

В то время, когда для строительства передвижных сооружений, таких как колеса для тележек, карет, была в основном древесина, сгибание материала было определяющим процессом.

Можно сказать, что сгибание древесины весьма простой процесс, при наличии необходимых знаний и навыков

Такие деревянные изделия, как деревянные игрушки, ложки, рамы для картин и т.д., также могут быть сделаны с помощью различных способов сгибания древесины.

Сгибание древесины может быть разным, в зависимости от того, какая преследуется цель- нужна ли форма лодки, арки, бочки…

Выпиливание изогнутой деревянной детали

Деревянную изогнутую деталь можно сделать либо выпиливанием фигуры, либо ее сгибанием. Вырезая деревянную деталь, нет необходимости использовать дополнительные типы обработки, специальных приспособлений и знаний, как в случае со сгибанием.
К тому же выпиливание изогнутой детали экономит время, выпилить пространственную форму быстрее. Но на этом положительные стороны выпиливания, в сравнении с изгибанием, заканчиваются.
Если выпиливать изогнутое изделие, то образуется масса безвозвратно потерянного материала, который становится отходом. Кроме того, поперечные срезы обычного обрезного пиломатериала, попадают в зону радиусов вырезаемой детали. Это значительно ухудшает внешний вид и усложняют шлифование и другие доводки дерева.
Изготовленная деталь может разломиться на скругленных участках волокна, которые идут поперек сечения.

Сгибание древесины

Тут противоположный эффект. Торцевые срезы волокон не будут выходить на кромки обрезного пиломатериала. Древесина, после ее обработки и самого изгибания становится только прочнее. Доводить гнутую заготовку можно применяя все стандартные методы.

Есть три основных способа подготовки древесины для последующего сгибания:

Почему под разными воздействиями древесина становится пластичнее

Ни для кого не секрет, что древесина является упругим, жестким, стойким к сжатию материалом. Это обусловлено наличием в древесине, природного полимера- лигнина (похожего на клей), который и придает дереву прочность и постоянную форму. Лигнин соединяет целлюлозные волокна. Лигнин расположен в стенках клеток и межклеточном пространстве древесины.

В различных породах дерева, содержание лигнина варьируется в диапазоне от 20 до 40 процентов.

Оптимальная температура древесины для изгибания

Для того, чтобы лигнин пришел в нужное состояние и древесина стала более пластичной, необходимо нагревание пиломатериала из цельной древесины до 95-105 градусов по Цельсию. Древесина должна прогреться полностью до необходимой температуры, не только поверхностный слой.

Исходя из этого, следует вывод, что чем толще деталь – тем дольше ее нужно нагревать. Одинаковые по размерам детали любой породы дерева, нагреваются по времени одинаково.

Важно! свежая древесина (естественной влажности) гнется лучше, чем сухая

Методы обработки для изгибания древесины

Проваривание древесины в воде

Способ проваривая древесины в в воде подойдет в случае, если нужно обработать часть заготовки (луки для стрельбы и т.д). В остальных случаях, проваривание используется редко, поскольку деревянный элемент увлажняется чрезмерно сильно и неравномерно. Перенасыщенные водой клетки и волокна древесины, при сгибании могут рваться. В лучшем случае образуется ворс. Для высыхания и стабилизации формы требуется большое количество времени.

Пропаривание древесины

Для того, чтобы пропарить древесину, нужно изготовить короб из полимерных или металлических труб, цилиндрической формы. Используют, также самодельные деревянные короба прямоугольной формы. Для того, чтобы прогреть древесину паром применяют различные паровые источники, в виде чайников и других приспособлений. Необходимая температура должна быть в диапазоне 95-105 градусов по Цельсию плюс небольшое давление (его обеспечит короб). При помощи пара, древесина прогревается значительно более равномерно, нежели варкой. Причем влажность дерева остается оптимальной на выходе.

Короб для пропаривания древесины

В коробе должно быть отверстие, предназначенное для выхода давления пара. Для того, чтобы конструкция не взорвалась

Отверстие для выхода пара должно располагаться в дне коробки. Кроме того, в коробке должна быть предусмотрена съемная крышка, через которую можно будет вытащить гнутое дерево, после того как оно приобретет нужную форму.

После пропаривания, фиксируют необходимую форму древесины и сушат до достижения влажности в 15%. Далее выдерживают зафиксированную форму 5-7 дней и проводят финишную обработку

Химическая обработка

Химическая обработка древесины для улучшения ее пластичности проводится методом выдерживания в растворах. Существуют готовые химические средства в магазинах. Толстые заготовки следует вынимать из растворов после нескольких часов. И оставлять на некоторое время для более равномерного распределения раствора внутри самой заготовки. Поскольку внешние слои заготовки насыщаются и частично утрачивают способность впитывать.

Некоторые рецепты приготовления растворов для химической обработки древесины, для добавления пластичности

1.Вода, столярный клей, глицерин, спирт в соотношении 3:2:1:1
2.Вода, глицерин, спирт, в соотношении 4:2:1
3.Раствор аммиака 10%, глицерин, спирт, соотношение 3:1:1
4.Заготовка отмачивается в 25% водном растворе аммиака. Чем дольше древесина находится в аммиачном растворе, тем пластичнее она становится

Не забываем, что температура ускоряет химические реакции.
Работая с химическими составляющими, помните о технике безопасности. Защищаем себя фартуком, перчатками, очками и маской, во избежание попадания ядовитых паров в легкие, глаза и на кожу.

Удержание необходимой формы древесины. Фото варианты

Сгибание древесины. Несколько важных советов

Изогнутую древесину нужной формы фиксируют в таком положении на время, пока структура древесины не стабилизируется (5-7 дней в среднем, после высыхания до 15%).
Важно, что разные породы древесины и гнутся по-разному. Твердые породы древесины хорошо воспринимают сгибание (дуб, бук, вяз и т.д.).
Хвойные породы в сгибании практически не используют.
Чем тоньше деревянная заготовка, тем легче ее гнуть.
Самым лучшим вариантом заготовки для сгибания будет материал, расколотый вдоль волокон.
Выбирайте древесину для сгибания тщательно. Она должна быть без дефектов (сучков, смоляных карманов, трещин и так далее)

Независимо от того, каким методом подготавливать древесину к сгибанию, после того как дерево будет вынуто из формы, изгиб слегка расслабится.

Поэтому радиус изгиба должен быть немного меньше нужного, чтобы впоследствии компенсировать этот эффект

Читайте также: