Способы обработки древесины должны применяться с учетом дальнейших предназначений этого материала. Так, механические методы работы с будущими заготовками используются до пропитки и представляют собой последовательное снятие верхних слоев древесины для того, чтобы достигнуть нужной формы. Дерево обрабатывается с четырех сторон, пока не получится чистая и ровная поверхность. Все эти операции относятся к механическим.
Механическая обработка древесины
Механическая обработка может быть двух видов. Химический состав древесины в любом случае остаётся прежним. Зато происходят другие изменения.
- Нарушение связи на уровне соединения частиц. Это значит, что дерево проходит стадии, когда его распиливают, строгают, проводят фрезеровочные работы, сверлят, долбят.
- Без нарушения связей между мельчайшими частицами. К таким способам относят прессование и гнутье.
Самый элементарный способ механической обработки древесины – распиловка, а также резка.
Пиление и распиловка
Это один из самых древних видов работы с деревом. Первоначально в его основе было разрубание. Позднее добавились ещё два способа. Итак, при резании возможно разделить материал на нужные заготовки, а также убрать лишнюю длину, ширину, объем. В результате должна получиться деталь нужного размера.
Особенность процесса в том, что происходит разрыв между элементами структуры клеток и волокон материала. Принципов такой обработки несколько. В зависимости от количества ножей (резцов), принимающих участие в этом процессе, выделяют два вида работы с деревом.
Разрезать заданный материал можно с выделением стружки, а именно путем фрезерования, пиления:
- строгание при помощи резца, движения которого строго по заданным прямым линиям;
- фрезерование, процесс происходит при помощи резца, который непрерывно вращается;
- распиловка древесины;
- дробление, а именно выработка определённых отверстий на заданную глубину;
- сверление – сквозное или частичное;
- точение древесины;
- лущение элементов заготовок;
- шлифование.
И без стружкообразования, в том числе при создании шпона, а затем дальнейшего его раскроя при помощи ножниц:
- раскол как готовых заготовок, так и целых бревен;
- разрезание, процесс происходит при помощи специальных ножниц;
- штампование листовой древесины при помощи высечки.
Согласно техническим условиям механическая обработка древесины разрешает наличие некоторых погрешностей, в том числе, во внешнем виде заготовок. Это могут быть внутренние трещины и свилеватость на месте распила.
Каким образом может быть распилено дерево — показано на схематичном рисунке
Промышленные технологии обработки
Сегодня можно выделить три основных типа обработки древесины:
- биологическая обработка,
- химическая обработка,
- механическая обработка.
Механическая обработка древесины
Самым распространенным методом первичной обработки древесины является механическое воздействие с целью получения ценных лесоматериалов. В процессе такой обработки изменяется формы и размер исходного деревянного сырья.
При механической обработке происходит пиление, строгание, резание, фрезерование, дробление, изгибание, прессование древесины. В процессе работы оказывается физическое воздействие на заготовку с целью изменения ее формы. Технологи используют особое качество древесной структуры в виде ее способности делиться вдоль волокон. Механическая переработка древесины включает в себя изменение её формы посредством пиления, строгания, фрезерования, лущения, сверления, точения, резьбы, раскалывания и измельчения.
Древесина изначально имеет отличные механические характеристики:
- высокая прочность на изгиб;
- хорошая сопротивляемость ударным нагрузкам;
- высокая стойкость к вибрации;
- простота обработки;
- малый объемный вес;
- красивый внешний вид;
- уникальную природную декоративность;
- при правильной технологии обработки высокую долговечность;
- низкую теплопроводность;
- низкую стоимость обработки в промышленных масштабах;
- 100 процентную экологичность.
Обработанная механическим способом древесина используется дальше для изготовления строительных материалов, производства изделий из дерева, изготовления качественной мебели и предметов быта и обихода.
Деревообработку выполняют с помощью различных деревообрабатывающих инструментов и машин. Продукция деревообработки: материалы и полуфабрикаты – доски, бруски, фанера, древесные плиты; готовые изделия – деревянные конструкции и сооружения, обозные и бондарные изделия, мебель, музыкальные инструменты, спортивный инвентарь, канцелярские принадлежности, контейнеры, поддоны и др.
Отходы древесины при механической обработке используют в качестве сырья для изготовления плит и листов, наполнителя для строительных материалов. В результате дробления получается щепа разной фракции – от самой мелкой для ДВП и до крупной, служащей для изготовления древесно-ориентированных плит.
Химическая обработка древесины
Химические методы обработки древесины широко используются в химической промышленности, целлюлозно-бумажном производстве, в гидролизном производстве. Химическая обработка древесины предусматривает изменение вещества материала.
Из древесины химическим им методами получают: бумагу, целлюлозу, моносахариды, глюкозу, ксилозу, древесный уголь, спирты, кислоты, смолы, сырье для фармацевтики и парфюмерии.
Для получения ценного газообразного топлива их отходов древесины используется метод газификации древесины. Этот метод основан на процессе распада молекул древесины и превращении простых веществ в газ.
Биологическая обработка древесины
Биологическая обработка древесины сегодня используется для переработки отходов, полученных при производстве лесоматериалов или химического сырья. В результате биологической обработки можно получать ценные белки и дрожжи для кормления животных и сырье для микробиологического синтеза. В качестве исходного сырья для биологических методов обработки активно используются опилки, стружка и щепа.
Самым простым биологическим методом обработки является производство ценного удобрения — гумуса. В процессе такой переработки стружка, опилки и щепа и другие отходы деревообработки под воздействием бактерий разлагаются, образуя ценнейший продукт повышения плодородия почв.
Комплексное применение различных технологий обработки древесины, использование современных технологических решений позволяют получать широкий спектр продуктов из дерева от лесоматериалов и мебели до кислот, лаков, смол и удобрений.
Инструмент для обработки древесины
Инструменты для выполнения такой механической обработки древесины следующие:
- Фрезы. Это несколько резцов, которые позволяют проводить распиловку с минимальным количеством шероховатостей. Чем мельче фреза, тем более гладкой получается поверхность. При работе выделяется некоторое количество стружки.
- Множественное количество фрез – это уже пила. Она может снимать определенное количество древесины как сверху, так и по краям заготовки.
- Один резец – нож. Одним ударом он разрезает древесину. В результате стружек нет. В заводских условиях при использовании высокоточных инструментов поверхность получается максимально ровной.
Каждый из резцов имеет лезвие в режущей кромке, а также грани (боковые и задние). Для качественного выполнения работы важно не только подобрать размер резцов, но и точно установить угол заострения и выставить плоскость резания. При хорошо заточенных режущих элементах можно добиться достаточно ровной поверхности даже при работе с маленькими заготовками.
Открытый урок по теме «Технологии ручной обработки древесины и древесных материалов»
Конспект открытого урока по технологии в рамках предметной недели
для учащихся 5-х классов
по теме: «Технологии ручной обработки древесины и древесных материалов»
Цель урока:
Обобщение и закрепление знаний и умений учащихся по ручной обработке древесины и древесных материалов.
Задачи урока:
— способствовать применению полученных знаний на практике;
— развивать у обучающихся внимание, наблюдательность, умение анализировать, инициативу и самостоятельность;
— способствовать развитию двигательной сферы (овладение моторикой мелких мышц при разметке и выпиливании, соединении деталей из древесины);
— совершенствовать экологическое воспитание учащихся;
— воспитывать аккуратность, бережного отношения к инструменту, экономному расходованию материала
Тип урока:
комбинированный.
Формы и методы
:
индивидуальная, групповая, работа в парах, фронтальная и самостоятельная работа учащихся.
Оснащение урока:
компьютер, медиа-проектор; дидактический и раздаточный материал.
ХОД УРОКА
1.Организационный момент .
приветствие, проверка готовности учащихся к уроку, настрой учащихся на работу
2.Актуализация знаний учащихся
Учитель
:
— Здравствуйте, ребята. Сегодня у нас не совсем обычный урок. Но прежде, чем мы его начнем, давайте вспомним, о чем мы говорили на предыдущих уроках? (учащиеся называют темы прошлых уроков).
Действительно, мы говорили о древесине и работе с ней. Какие инструменты мы использовали при работе с древесиной? (молоток, напильник, ножовка, сверла , рубанок, молоток и др.). Можно ли назвать эти инструменты машинами? (нет, это ручные инструменты). Сегодня мы будем обобщать и применять наши знания по теме: «Технология ручной обработки древесины».
Цель нашего урока: повторение, закрепление знаний и умение применять их при выполнении практических работ по ручной обработке древесины.
Но прежде чем начать практические работы, необходимо повторить ранее изученный материал. За работу на уроке вы будет получать жетоны разного цвета (зеленый – за полный правильный ответ, синий –если допущены незначительные неточности, красный – за неправильный ответ). По количеству жетонов того или иного цвета в конце урока вы получите отметки.
Проверка знаний (фронтально):
1.Какие породы деревьев вы знаете? (лиственные и хвойные)
2.Приведите примеры деревьев мягкой породы и твердой породы. (Мягкие породы – липа, сосна, тополь, ольха, осина; твёрдые породы – клён, акация, дуб, берёза, груша)
3.Что такое текстура? (рисунок на срезе древесины, получающийся при пересечении годичных колец, сердцевинных лучей и волокон).
4.Что относят к пиломатериалам? (доски обрезные и необрезные, брусья, бруски, горбыль).
5.Назовите древесные материалы (ДСП, ДВП, шпон, фанера)
6.Что такое эскиз? (изображение, выполненное от руки с указанием размеров)
7.Чем отличается чертеж от эскиза? (выполняется с помощью чертежно-измерительных инструментов)
8.Какие инструменты используют при разметке заготовок из древесины? (карандаш, линейка, рулетка, угольник, циркуль, рейсмус)
9.Какие виды ручных пил вы знаете? (лучковая, столярная, выкружная)
10.Какие инструменты в учебных мастерских используют для сверления отверстий? (коловорот, ручная дрель).
Учитель:
Давайте вспомним, что такое разметка и разметочный материал?
У вас на столах есть листы с таблицей «Разметка и разметочный материал»
В течение 2 минут ответьте на поставленные вопросы, потом меняемся листами и проверяем правильность ответов.
| № | Вопрос | Ответ Да/Нет |
| 1 | Разметкой называют нанесение линий контура будущего изделия на бумаге. | |
| 2 | Контурные линии показывают границы обработки заготовки | |
| 3 | Рейсмус имеет выдвижные ножки без острия. | |
| 4 | Шаблон — образец повторяющий форму детали. | |
| 5 | С помощью малки можно проводить линии под любым углом. | |
| 6 | Припуск — избыточный слой заготовки, подлежащий удалению при последующей обработке режущим инструментом. |
На экране слайд с таблицей и ответами
Оцениваем работу своего соседа: все ответы верны – зеленый жетон; 1-2 ошибки – синий; ошибки – желтый; менее трех правильных ответов – красный.
Учитель:
Далее предлагаю работу в группах: ряд слева группа №1, ряд справа – группа №2. Я выдаю вам карточки с вопросами, а вы должны дать правильные ответы. Вопросы определены таким образом, чтобы каждый участник группы мог принять участие. В группе вы сами определяете, кто и на какой вопрос будет отвечать.
Карточка №1
- Перечислите достоинства и недостатки древесины.
- Перечислите правила безопасной работы на верстаке.
- Из каких этапов состоит технологический процесс изготовления детали из древесины?
- Чем отличается распиловка тонкой и толстой заготовок?
- Какие инструменты применяют для тонирования и лакирования изделий из древесины?
Карточка №2
- Как отстрогать торец бруска или доски, чтобы не произошло скалывания древесины?
- Как получить глухое отверстие нужной глубины?
- Перечислите правила безопасной работы с молотком, гвоздями, шилом.
- Какие типы шурупов и саморезов вы знаете?
- В чем отличие напильника и рашпиля?
Работаем 3 минуты, ответы каждого оцениваем всей группой с помощью жетонов разных цветов.
3. Практическая работа.
Ранее вы определились с выбором объекта для творческого проекта и продолжением нашего урока станет выполнение практической работы «Изготовление разделочной доски».
У каждого на столе технологическая карта, вы можете приступать к выполнению практической части нашего урока.
Технологическая карта.
| № п/п | Последовательность операций | Инструменты и приспособления |
| 1 | Перенесите на заготовку из фанеры контур заготовки | Шаблон, простой карандаш |
| 2 | Рассмотрите разметку, определите места поворота пилки | Заготовка фанеры с нанесенным на нее контуром |
| 3 | Подготовьте выпиловочный столик и закрепите пилку в рамке лобзика | Лобзик, пилки, выпиловочный столик, плоскогубцы |
| 4 | Выпилите контур изделия | Лобзик |
| 5 | Зачистите изделие надфилями и шлифовальной шкуркой | Надфили, напильники, шлифовальная шкурка. |
Во время выполнения учащимися практической работы учитель делает целевые обходы рабочих мест с целью проверки:
-организации рабочих мест учащихся;
-соответствия рабочей позы учащихся требованиям охраны труда;
-соблюдение порядка выполнения работы;
-оценивает практическую работу учащихся с помощью жетонов.
4.
Подведение итогов урока.
— Какая тема урока у нас сегодня была?
— Какую цель мы ставили на урок? Достигли мы с вами этой цели?
— Давайте вместе подведем итоги урока.
— Кому и какие оценки за урок вы бы поставили? Поясните почему.
Критерии оценки за урок по полученным жетонам представлены на слайде: оценка «5» — 5 зеленых жетонов; «4» -преобладают синие, «3» — желтые. Совместно с учащимися корректируются оценки.
5.
Домашнее задание:
повторить главу «Технологии ручной обработки древесины и древесных материалов», подготовиться к контрольному тестированию по данной теме.
6. Уборка учащимися рабочих мест.
Виды распилов
После механических способов обработки из срубленного бревна получается пиломатериал. От того, какой он формы, фактуры и размера выделяют следующие виды распилов древесины:
- Тангенциальный.
- Радиальный.
- Рустикальный.
- Поперечный.
Каждый из перечисленных видов применяется не только исходя из того, что планируется получить, но и обязательно учитывается вид дерева и его структура.
Схема с изображением некоторых видов распила
Тангенциальный и радиальный
Тангенциальный распил проводится на заданном расстоянии от сердцевины бревна по касательной относительно годичных слоев дерева. После такого распила текстура готовой доски далеко не однородная.
Здесь возможны древесные поры. Учитывая, что волокна древесины не имеют одного направления, тангенциальный распил приводит к созданию на плоскости естественных узоров. Такой метод распила довольно экономичный.
Коэффициент полезного выхода материала один из самых высоких. Однако метод не исключает, что у готового изделия будут наблюдаться щели и трещины.
Радиальный распил имеет коэффициент усушки в два раза лучше, чем при распиле тангенциальным способом. При таком способе плоскость распила располагается строго перпендикулярно относительно годовых колец. Расстояние между годовыми слоями получается минимальным.
А структура на месте распила максимально однородной, без даже минимальных щелей. Такой метод распила применяется в технологии изготовления клееного бруса. В этом случае бревно делится на 4 части, с каждой из которых отпиливаются доски по очереди.
Таблица сравнения видов распила
| Радиальный способ | Тангенциальный способ |
| Улучшенные характеристики сушки | Высокие механические характеристики |
| Одинаковая структура распила | Геометрическая стабильность размеров |
| Высокие характеристики разбухания | Наличие естественных узоров |
| Высокая цена, широкое применение | Доступная цена |
Рустикальный и поперечные виды распила
Эти два способа менее популярны, чем вышеизложенные. Поперечный распил предполагает, что древесина режется поперек, а на его месте будут видны концентрические окружности. Такой метод обработки достаточно дорогой, подходит он только к определенным сортам дерева и используется преимущественно при создании художественного паркета.
Рустикальный способ распила показывает на месте среза продольные полосы. Метод такой работы с древесиной дорогой и довольно редкий. Здесь недопустимо наличие не только трещин и сучков, но шероховатостей и даже незначительных повреждений. Готовый материал обладает не только безупречным внешним видом, но и высокой износоустойчивостью. Используется исключительно для создания паркета высшего сорта.
Наглядно о вариантах распиловки древесины расскажет видео:
Электрификация обработки
Механизация деревообработки затронула и бытовые приборы, и инструменты. При обработке дерева своими руками используется следующий электроинструмент:
- дисковые и ленточные электропилы — для продольного и поперечного реза материалов;
- электро-лобзик — разновидность ленточной пилы — для раскроя листового материала;
- электро-рубанок и электро-фуганок для предварительной и окончательной чистовой обработки методом строгания;
- шлифовальные машинки (ленточные, торцевые);
- электро-фрезер — для выборки пазов, углублений, создание фасонных поверхностей на торцах и плоскостях;
- электродрель — применяется для сверления и рассверливания отверстий с помощью сверл, центроборов и т.д.
Кроме всего указанного, для создания цилиндрических конструкций и изделий, используют токарную обработку древесины, при которой заготовка, закрепленная в патрон, вращается, а резец совершает движения вдоль оси вращения. Таким образом изготавливаются тела вращения: ручки, стойки, балясины.
Окончательная обработка и зачистка таких выборок производится с помощью стамесок. Изготовление круглых и конических отверстий в дереве для дальнейшей установки строительных или сопрягающих элементов производится путем сверления. В зависимости от типов создаваемых отверстий различают перовые, конические, спиральные и другие виды сверл.
Строгание древесины
После даже самой тщательной распиловки на деревянных заготовках остаются следы распила, шероховатости и неровности. Для улучшения внешнего вида и общего качества древесины необходимо проводить следующий этап её механической обработки.
Способ, при котором происходит постепенное снятие слоев древесины, называется строганием. При нём изделиям придают нужную форму с гладкой поверхностью. Работать можно, как на строгальных инструментах, так и на станках.
Стационарные устройства имеют разные режимы работы, а также несколько скоростей. Для ручной обработки древесины могут использоваться следующие инструменты:
- Рубанок.
- Фуганок.
- Строжка торцовая.
- Отработка зензубелем четверти.
Работать с деревом нужно от себя, строгая вдоль волокон, тогда можно добиться максимальной гладкости поверхности при минимальных усилиях.
При выполнении строгания на стационарных станках необходимо соблюдать технику безопасности. Методы же работы, практически, такие же, как при работе с ручными инструментами.
Биологический метод
Технология обработки древесины биологическим методом предполагает переработку древесины низкого качества, а также миллионов тон самых разных древесных и сельскохозяйственных отходов в очень ценный продукт – кормовые белковые дрожжи. Кроме этого во время такой обработки производят этиловый спирт, фурфурол и ксилит. Задачей биологического метода обработки лесоматериалов является обеспечение сельскохозяйственного производства необходимым сырьем микробиологического синтеза.
Стоит отметить, что изготовление любого сырья из древесины является экологически чистым.
На каждом деревообрабатывающем, лесопильном или химическом заводе технологическая обработка древесины осуществляется строго поэтапно. На каждом этапе древесина наделяется определенными свойствами, которые отвечают конкретным требованиям рынка.
Токарная обработка
Для деревянных деталей, которые используются для украшения мебели, применяется способ обработки древесины путем обтачивания её на токарных станках. В результате получаются заготовки и полностью готовые части овальных, круглых, волнистых, витых и других форм.
Стационарные станки, а также иные токарные приспособления позволяют вращать детали равномерно. В это время ножи или резцы снимают стружку. В станках, предназначенных для работы с деревом, есть планшайбы и патроны. В них отверстия с резьбой.
Самый распространенный – трехкулачковый патрон. Он прочно закрепляет деталь благодаря радиальному перемещению зажимных кулачков. При помощи такого устройства можно обрабатывать легкие детали.
Для более тяжелых деталей используется патрон с трезубцем. Зубцы устройства вдавливаются в торцовую часть детали, а после включения станка происходит передача вращательного момента от шпинделя самой заготовке.
В любом случае нужно надежно закрепить обрабатываемую деталь на устройстве. Чем равномернее будет вращаться заготовка, тем более качественным получится её обработка.
На видео — изготовление ножки стула на токарном станке:
Принципы производства изделий из дерева
При организации производственного деревообрабатывающего процесса профессиональный руководитель изначально ставит перед работниками несколько ориентирующих принципов, по которым должен будет происходить технологический процесс. К принципам такого рода в столярном производстве относят:
- Функциональность. Изделие должно соответствовать антропометрическим размерам человека, это обеспечивает также ее эргономичность и удобство применения.
- Рациональность. При деталировке проектировщик изделия точечно рассчитывает мельчайшие характеристики, что позволяет использовать минимум средств для достижения поставленных задач.
- Эксплуатационность. Безусловно, процессы обработки древесины и производство изделий из дерева в широком смысле должны ориентироваться на придание конечному предмету оптимального набора положительных «рабочих» свойств, среди которых прочность, долговечность, ремонтопригодность, эстетичность, стойкость и надежность.
Фумигация
Фугование древесины – это её обработка специальным газом, например, фосфористым водородом. Цель воздействия – обеззараживание древесины для её дальнейшего безопасного использования. Особый газ имеет высокую проникающую способность, что полностью предотвращает вероятность возникновение любого вида вредителей.
После использования газа, необходимо выдержать период обработки, после чего предстоит процесс распада химического соединения. В итоге обеззараженное дерево невредно для человека.
