Художественная работа по дереву

Каждый мастер, чем бы он ни занимался, нуждается в необходимых инструментах, которые превращают увлечение в отдых. Качественная резьба по дереву может получиться только при условии наличия у резчика хорошо заточенных, легких и удобных в работе инструментов.

Имеющиеся в продаже инструменты зачастую не так идеально подходят, быстро тупятся, выходят из строя. Также в продаже не всегда можно найти некоторые экземпляры.

Инструменты можно заказывать в мастерских по металлоремонту, а также изготавливать самостоятельно. Для этого потребуются некоторые слесарные навыки.

В первую очередь резчики изготавливают клюкарзы и полукруглые стамески, круговые и двусторонние резаки, ложечные резцы, а также подгоняют ножи и другие инструменты под свою руку.

Основным требованием к материалу, из которого будут изготовлены инструменты, является прочность. Лезвие из такого металла не должно тупиться, крошиться и гнуться.

Больше всего для этих целей подходит инструментальная сталь, которая обладает определенной вязкостью и твердостью. Эти качества помогут инструменту выдержать ударные нагрузки без разрушения и быть стойким к истиранию. Также сталь должна быть закаленной.

Инструментальная сталь делится на несколько видов: углеродистую, легированную и быстрорежущую.

Легированной называется сталь с улучшающими добавками, имеющими буквенные обозначения, – вольфрамом (В), хромом (Х), марганцем (Г), никелем (Н), кремнием (С) и т. д. Практически все виды легированной стали, кроме алмазной (ХВ-5) и высокохромистой карбидного класса (Х12, Х12М), подходят для изготовления инструментов.

Наиболее острые и устойчивые к различным воздействиям инструменты получаются из быстрорежущей стали с большим содержанием вольфрама, который в соединении с углеродом дает твердый карбид вольфрама. Единственным недостатком такой стали является то, что инструменты, сделанные из нее, очень трудно затачивать.

Обычно марка стали указывается на сертификате. Это означает, что металл прошел спектральный или химический анализ, который невозможно осуществить в домашних условиях. Если марка стали неизвестна, можно узнать ее достаточно простым, но не совсем точным методом. Для этого нужно поставить в затемненное место точило с электропроводом и обточить образец металла на вращающемся круге. Если в его составе много углерода, то будет заметен белый пучок искр с отдельными разлетающимися звездочками.

Быстрорежущие стали содержат вольфрам, который дает короткие пучки искр красного цвета. О том, что в стали содержится хром, могут сказать желтые искры в пучке.

Изготовление заготовок

При изготовлении заготовок основными этапами являются ковка и термическая обработка. В домашних условиях осуществить эти этапы достаточно проблематично, так как для отжига и закалки высоколегированной стали недостаточно обычной газовой горелки, которая может нагреть металл только до темно-вишневого свечения (около 700 °C).

Для изготовления заготовок можно сложить на улице простейший горн. Сделать его можно из кирпичей, а воздух подавать пылесосом. Нагрев заготовки производится с помощью древесного или кузнечного угля.

Также можно сделать газовую эжекционную горелку или горелку с подачей воздуха от пылесоса. В первом случае струя горящего газа будет попадать в насадку горелки, имеющей в своей нижней части щели для всасывания атмосферного воздуха. Во втором горелка заключается в рубашку с щелью для выхода газа вокруг горелки.

При наличии простейшего горна и наковальни можно делать в домашних условиях заготовки для инструментов, в том числе хвостовики для клюкарз или стамесок, лезвия для ножей и резцов и многое другое.

Обработка заготовок

Перед тем как приступить к обработке стали, следует определить ее химический состав вышеописанным способом. Также рекомендуется с помощью напильника определить твердость металла.

Обработка заготовки заключается в обработке напильниками, причем сначала драчевым, а затем личным, в шлифовании, закалке и отпуске для придания требуемой вязкости и твердости. В том случае, если сталь твердая, рекомендуется заменить обработку напильниками обработкой на шлифовальном круге.

Для того чтобы провести обработку заготовок из стали, потребуются наборы напильников и надфилей, ножовка по металлу, дрель и набор различных сверл к ней, тиски, зубило, молоток, бородки и керн.

Термическая обработка состоит из отжига и нормализации. В ее процессе изменяется структура стали (металл становится мелкозернистым) и появляются необходимые свойства. Для быстрорежущей стали температура обработки должна составлять 1200–1250 °C, для легированной – около 1000 °C, а для углеродистой – 900–950 °C. После отжига сталь должна медленно остывать вместе с печью.

Для проведения закалки необходимо быстро охладить заготовку закалочными жидкостями (водой, раствором соли или маслом). Необходимо помнить, что сталь становится тем тверже, чем выше температура нагрева и быстрее охлаждение.

При длительном нагреве с высокой температурой может произойти выгорание углерода, образоваться окалина и появиться хрупкость. Чтобы избежать этого в домашних условиях, необходимо не допускать перегрева и снять при заточке инструмента обезуглероженный слой.

Также рекомендуется не делать режущую часть заготовки слишком тонкой.

Для закалки инструментальной стали необходимо быстрое охлаждение. Чтобы обеспечить это, рекомендуется закаливать заготовки в воде температурой 20–30 °C. Заготовки из легированной стали желательно закаливать в масле или воде, нагретых до 70 °C. Во время закаливания надо резким перемещением заготовки в жидкости смывать паровую рубашку, которая образуется из-за испарения жидкости при соприкосновении с нагретым изделием. Также рекомендуется опускать изделие в жидкость строго вертикально – это поможет избежать коробления.

Температуру нагрева можно определить по цвету каления (табл. 4).

После закалки металл должен получить требуемую вязкость и твердость. Для увеличения вязкости можно подвергнуть металл нагреву до определенной температуры, который называется отпуском.

Температуру нагрева можно контролировать по цвету побежалости (табл. 5).

Таблица 4

Температура нагрева, в °С

Таблица 5

Температура нагрева при отпуске, в °С

Заготовки для режущих инструментов надо нагревать при температуре верхней части таблицы, а для ударных – нижней. Закаленные инструменты следует очистить от окалины и масла с помощью шлифовальной шкурки, нагреть для отпуска с помощью горелки обычной газовой плиты или путем прикладывания инструмента к раскаленному куску металла.

В первом случае стебель инструмента необходимо нагреть немного выше режущей кромки. Цвета побежалости при этом идут в обе стороны. При подходе побежалости нужного цвета к режущей кромке надо быстро опустить заготовку в воду. Рекомендуется нагревать металл на слабом огне, чтобы цвета побежалости шли как можно медленнее.

Во втором случае цвета побежалости контролируют так же, как и в первом, а потом замачивают инструмент.

Изготовление ножей

Перед тем как приступить к изготовлению ножа, необходимо определить, для каких целей он будет использоваться.

Для строгания болванок применяются обычно прямые струги с изогнутым полотном. Для того, чтобы осуществить плоскорельефную резьбу, необходим нож-косяк. Для вырезания деталей применяется финка. Для резания мелких деталей нужен нож с небольшим прямым лезвием.

Можно приобрести в магазине нож подходящей формы и изготовить из него необходимый качественный инструмент. При самостоятельном изготовлении ножа-косяка можно использовать в качестве материала кусок старого ножовочного полотна из быстрорежущей стали. Его следует обработать на шлифовальном круге, сточив в первую очередь зубья. Желательно сделать заточку двусторонней, а лезвие под углом 40–45°. После этого можно не подвергать нож-косяк термической обработке.

Струг изготавливается в домашних условиях из ножовочного полотна быстрорежущей стали. Заготовку можно сделать с помощью шлифовального круга.

Простой нож можно изготовить, начав с обработки по контуру заготовки, опилив лезвие на зажатом в тисках деревянном бруске. Для того чтобы заготовка держалась на бруске, ее следует прикрепить шурупами или гвоздями. После этого ее нужно обработать сначала драчевым, а затем личным напильниками и отшлифовать. Для крепления накладной ручки необходимо просверлить в хвостовике ножа два отверстия для заклепок.

Если решено сделать ручку насадной, желательно изготовить зауженный от лезвия к концу хвостовик. От качества ручки напрямую зависит успешность дальнейшей работы резчика.

У ножа-струга должно быть 2 ручки, которые желательно приобрести в магазине. Ручка должна предохранять руку резчика от мозолей, так как иногда усилие, прилагаемое при резке, достигает 10 кг. Наиболее подходящей формой является та, при которой около лезвия имеется утолщение.

Необходимую форму ручки можно получить, если зажать в руке кусок пластилина. Контуры отпечатков надо перенести на материал и сделать по ним из заготовки ручку.

При работе с ножами небольшого размера усилий прилагается меньше. Оптимальной формой ручки такого инструмента является овальная и плоская. В качестве материала для изготовления ручки можно использовать дерево или пластмассу.

При изготовлении ручки для ножа-косяка, сделанного из ножовочного полотна, могут возникнуть трудности со сверлением отверстий для их крепления. Места соединения ножа и ручки можно обработать в этом случае клеем БФ-2, затем обернуть их резиной и обвязать шпагатом.

Изготовление двусторонних резцов

Двусторонний резец – незаменимый инструмент резчика. К сожалению, в продаже его встретить практически невозможно, поэтому рекомендуется изготовить его самостоятельно.

Т-образную державку с хвостовиком длина которой составляет 250–280 мм можно сварить, отковать или собрать на заклепках из малоуглеродистой стали толщиной 4–5 мм.

Необходимо просверлить 2 отверстия на концах ее верхней полосы, предназначенные для крепления лезвий двустороннего резца болтами.

В процессе обработки державку необходимо опилить со всех сторон, отшлифовать сначала личным напильником и шлифовальной шкуркой, а затем подвергнуть горячему воронению. Его можно провести следующим образом: нагреть державку и протереть смоченной в олифе паклей. При этом пакля должна дымиться и образовать таким способом плотную черную пленку на поверхности державки.

После окончания процесса воронения на державку можно надеть ручку, а лезвие двустороннего резца обработать сначала так же, как и лезвие обычного ножа, а затем нагреть, изогнуть, придать необходимую форму, нормализовать (нагреть еще раз и медленно остудить), подвергнуть закалке и отпуску.

При изгибании лезвий следует помнить, что одно из них должно быть правым, а второе – левым.

Изготовление ложечных резцов

Ложечный резец представляет собой нож для резьбы с изогнутым лезвием, форма которого зависит от его назначения. Если ложечный резец используется для грубой обработки, то радиус изгиба лезвия должен быть равен 8–10 мм. Резцы с меньшим изгибом предназначены для снятия древесной стружки в труднодоступных местах. Для того чтобы обработать изделия с глубокими полостями, необходим нож на длинной ручке. Для зачистных работ подойдет резец с радиусом изгиба лезвия около 30–40 мм.

Ручку для резца можно сделать накладной или насадной. Лезвие изготавливается из быстрорежущей, углеродистой или легированной инструментальной стали. Его длина зависит от радиуса и угла дуги изгиба.

Прямое лезвие вначале обрабатывается так же, как и лезвие простого ножа, а затем нагревается и изгибается.

После этого необходимо нормализовать лезвие, накалив его и медленно остудив, а затем подвергнуть закалке и отпуску.

Изготовление круговых резцов

Одной из разновидностей ложечных резцов является круговой резец, который используется в основном для вырезания из древесины круговых элементов. Круговой резец представляет собой нож с таким же изогнутым лезвием, как и у двустороннего резца. Также у этого инструмента есть второе изогнутое уголком лезвие, которое служит в качестве запасного и предназначается для прорезания глубоких канавок.

Лезвие кругового резца крепится с помощью двух шурупов к одной из ножек слесарного циркуля, с которой снято острие и нарезаны два отверстия. Циркуль должен иметь хорошую фиксацию положения раздвинутых ножек, а на второй ножке должно быть оставлено острие и зафиксированная винтом дужка.

Изготовление полукруглых стамесок

Полукруглые стамески представлены в специализированных магазинах в широком ассортименте. Если есть необходимость, можно изготовить эти инструменты в домашних условиях. Для этого потребуется долото из однородной стали подходящей ширины.

Не стоит использовать для переделки долото из двух слоев стали – малоуглеродистой (нижний слой) и высококачественной инструментальной (верхний слой).

С долота нужно снять ручку, отжечь стебель, опилить нижнюю часть напильником на полукруглое сечение, нагреть стебель, изогнуть его на высоте ¹/₃—¹/₂ его лезвия на угол 10–15°. При этом выпуклая часть стебля должна быть обращена в сторону будущего желоба стамески.

Желоб можно выпилить круглыми напильниками (сначала драчевым, затем личным), зажав в тисках. После этого заготовку следует обработать шлифовальными шкурками.

После того как желобу будет придана необходимая форма и выполнена частичная отделка, стебель следует еще раз нагреть, выпрямить и запилить фаску лезвия. Термическая обработка заключается в отжиге и нормализации, которые описаны выше.

Таким же образом можно изготовить полукруглую стамеску из откованной заготовки. В этом случае стебель инструмента необходимо подвергнуть предварительной обработке для придания требуемой формы.

Большое внимание следует уделить изготовлению ручек для стамесок. Они должны быть прочными и удобными.

Наиболее подходящими материалами для их изготовления являются такие породы древесины, как яблоня, дуб, береза и т. д.

Оптимальная форма рукоятки – цилиндр с двумя срезанными сегментами, с обжимным кольцом в нижней части или вверху (при работе с киянкой).

Длина и толщина ручки зависят от ширины ладони резчика.

Для изготовления обжимных колец можно применять железные или медные трубы подходящего диаметра. Для того чтобы обеспечить плотное насаживание кольца на рукоятку, можно сделать напильником полушар или фаску на внутренней части кольца со стороны рукоятки.

Рукоятку следует тщательно отшлифовать, покрыть слоем олифы или лака.

Изготовление стамесок-уголков

Стамеска-уголок напоминает по форме и внешнему виду полукруглую стамеску, но отличается от нее уголковой формой желоба и лезвия. В качестве материала для ее изготовления можно использовать долото или откованные заготовки.

Наружная часть стамески должна быть трехгранной формы и соответствовать желобку, который выпиливается с помощью трехгранных или ромбовидных напильников. Сама стамеска может иметь изогнутую или прямую форму в зависимости от ее дальнейшего использования и предназначения.

Стамески, применяемые для зачистки желобков на изделиях из древесины, могут иметь небольшой отгиб стебля с углом 5–8° и уклон лезвия у режущего конца. Инструмент, предназначенный для плоскорельефных работ, должен иметь лезвие, заточенное под прямым углом к стамеске.

Термическая обработка стамески-уголка выполняется после определения химического состава материала, из которого она изготовлена. После этого следует применить закалку и отпуск для придания металлу вязкости и твердости.

Изготовление клюкарз

Клюкарза представляет собой полукруглую стамеску с изогнутой формой стебля. В домашних условиях изготовить этот инструмент можно по технологии, описанной выше. После этого следует придать стеблю клюкарзы необходимый вид.

Изготовление шила

При работе с древесиной резчику необходим набор шильев диаметром 1–4 мм. Они используются для сверления в древесине отверстий под шурупы или фурнитуру, а также для ее прокалывания. Для сверления древесины рекомендуется применять шило с трехгранным заострением.

В качестве материала для изготовления набора шильев можно использовать пружинную проволоку, выправив ее на наковальне и заострив на шлифовальном круге, не допуская засинения острия. Шилу, сделанному таким образом, не требуется дальнейшая термическая обработка.

Ручку для шила можно изготовить из хорошо просушенной древесины. Она должна быть длиной 10–12 см и свободно укладываться в ладони резчика. Для того чтобы стебель шила не углублялся в рукоятку во время работы и не крутился в нем, рекомендуется расклепать хвостовик шила и всадить его в ручку, сделанную из твердых пород древесины.

Изготовление инструментов к бормашине

Бормашина используется резчиком по дереву для сверления, долбления гнезд, гравировки на металле и древесине, заточки инструментов, пиления, фрезерования, шлифования и полирования. Для всех вышеперечисленных действий требуются различные насадки – сменные инструменты.

В состав необходимого набора должны входить пильные доски, сверла, фрезы, лощильные и шлифовальные приспособления, пальчиковые и дисковые абразивные инструменты. Многие предметы можно приобрести в специализированных магазинах или изготовить самостоятельно.

При выборе или изготовлении инструментов следует учитывать мощность электродвигателя бормашины и частоту вращения.

Сверла, не зажимающиеся в наконечнике или патроне гибкого вала бормашины, можно переделать, отпилив или обточив их хвостовики. Для сверл маленького диаметра можно делать державку соответствующего зажимному патрону диаметра. Сверло при этом следует закрепить в настольных тисках, а державку – в наконечнике или патроне бормашины. Во время сверления сверло будет неподвижным при вращении державки. После сверления надо вставить хвостовик сверла в державку, при необходимости соединив их клеем «Суперцемент».

Для изготовления сверл маленького размера можно применять пружинную проволоку, рабочий конец которой следует расклепать и заправить в него режущие кромки. Хвостовик в этом случае заделывается под зажимное приспособление.

Для изготовления сверла для глубокого сверления необходима дюралевая, стальная или медная трубка, в передний конец которой следует вставить стальную режущую коронку, а в задний – стебель для его зажима в патроне сверлильного станка, дрели или коловороте. В прорезь трубки также следует вставить заплечики сверла.

Для изготовления дисковой пилы следует использовать инструментальную (для диска) и малоуглеродистую сталь (для стебля).

Диаметр диска должен составлять 35 мм. В его центре следует просверлить отверстие и распилить его на квадрат со стороной 2,2 мм.

Державку нужно сделать в соответствии с зажимным устройством наконечника бормашины, а на ее конце запилить квадрат по диску. Сам диск следует зажать в медных губках тисков и насечь по всей окружности зубья.

С боковых граней диска надо снять выступающие участки металла, затем насадить диск на державку, закрепить расклепкой и провести отжиг и нормализацию по технологии, описанной выше.

Для фрезерования древесины часто применяется «пьяная» пила – инструмент, у которого диск имеет боковое биение, так как насажен на вал не под прямым углом. Пильный диск для нее можно изготовить таким же способом, как и для дисковой пилы. Насаживать диск на вал следует под углом 10–15°, запилив квадрат на стебле под таким же углом. Головка расклепки должна быть больше обычной, так как при работе с «пьяной» пилой пильный диск получает дополнительную нагрузку, которая расшатывает крепление.

С помощью «пьяной» пилы можно обрабатывать вогнутые, выпуклые или прямые поверхности с радиусом кривизны больше радиуса пильного диска. При этом зубья самоочищаются от древесной пыли.

Для шлифования вогнутых и выпуклых поверхностей рекомендуется использовать торцовую насадку, которую можно изготовить самостоятельно. Для этого необходимо сделать из подошвенной кожи или любого другого плотного эластичного материала грибок диаметром 30–35 мм, закрепить его на конце винтового стержня длиной 40 мм с обточенным под хвостовик противоположным концом. Если грибок будет крепиться в наконечнике бормашины, желательно сделать его диаметром 2,6 мм.

Под грибок с нижней стороны надо надеть тарельчатую шайбу с меньшим наружным диаметром. Прижать шайбу можно снизу с помощью гайки-барашка с короткими лепестками. Шлифовальную шкурку надо нарезать кусочками квадратной формы со стороной 35–40 мм.

В середине каждой из сторон необходимо вырезать сегмент высотой 3–4 мм. Куски шлифовальной шкурки надо наложить на грибок, углы завернуть снизу под тарельчатую шайбу и зажать гайкой-барашком.

Готовая насадка закрепляется хвостовиком в наконечнике гибкого вала бормашины.

Коническую насадку можно применять для обработки полостей, расширяющихся книзу. Принципы изготовления такого инструмента такие же, как и при изготовлении торцовой насадки. Отличием является то, что вместо грибка надо сделать конус из древесины высотой 40–50 мм с верхним диаметром 20–22 мм, с нижним – 10–12 мм.

Конус закрепляется с помощью гаек на одном конце длинного винтового стержня. Вместо тарельчатой шайбы для зажима используется подвижный металлический стаканчик-наперсток.

Шлифовальная шкурка в этом случае нарезается трапецеидальными кусочками, которые будут облегать коническую часть насадки. Навинчивать их на насадку следует против ее вращения.

Зафиксировать положение насадки на барабане можно металлическим стаканчиком.

Места сопряжений дна со стенками можно шлифовать этой же насадкой, если отрезать шлифовальную шкурку длиннее конуса, а ее нависающую часть примять руками.

Заточка инструментов

Инструменты, используемые резчиком для работы, со временем истираются, приходя в негодность. При высоких скоростях резания и использовании электрических и механических приспособлений происходят окислительные процессы, электрохимическая коррозия, тепловой износ и т. д.

Если в зоне резания находятся твердые частицы (например, вросшие в материал песчинки, кусочки камней, загрязнения, окристаллизовавшиеся соки), происходит механический абразивный износ.

Износ инструмента может быть монотонным или аварийным.

При монотонном износе происходит истирание металла и равномерное затупление инструмента.

При аварийном износе лезвие инструмента разрушается полностью или частично. Происходит это из-за взаимодействия с твердыми включениями древесины во время резания.

Обновить инструмент можно двумя способами: заточкой или переточкой.

При заточке металл тонко снимается по всей площади фаски. Применяется этот способ при монотонном затуплении.

При аварийном износе следует применять переточку. Она заключается в снятии более толстого слоя металла и исправлении лезвия. Таким же способом можно придать лезвию новую форму или другой угол заострения.

Заточка и переточка осуществляются точильными кругами и напильниками. Правка инструмента может быть произведена шлифовальными шкурками и оселками.

Для заточки рекомендуется использовать точило с электрическим приводом. В продаже также имеются точила с ручным приводом, но они не удобны в работе. Также следует выбрать подходящий шлифовальный круг. При этом нужно обратить внимание на то, что форма круга должна соответствовать виду затачиваемого инструмента, диаметр его отверстия – валу точила, зернистость и вид связки абразивного материала – назначению шлифовального круга (эластичная связка применяется для заточки с водой, керамическая – для сухой заточки), наружный диаметр – частоте вращения точила и допустимой окружной скорости.

Наиболее подходящим является шлифовальный электрокорундовый круг с зернистостью № 16–40, керамической вязкой и плоской формой.

Перед заточкой инструментов шлифовальный круг следует насадить между двумя шайбами и бумажными прокладками на вал точила.

После этого его нужно зажать гайкой, направление вращения которой должно соответствовать направлению вращения круга.

При заточке следует пользоваться защитными очками и соблюдать некоторые требования.

При заточке нельзя допускать засинения металла. Надо выдерживать заданную форму лезвия и углы заострения инструмента.

Фаска должна быть ровной, острота – без заусенцев и заворотов.

Начинающим резчикам рекомендуется перед заточкой инструментов потренироваться на имитирующих их кусках металла.

Ножовки, лучковые пилы и пилы для поперечного резания следует затачивать ромбовидным или трехгранным личным напильником.

Для заточки лучковой пилы и ножовки можно применять следующее приспособление: в тисках зажать деревянный брусок (длиной 300 мм, со скошенной под углом 45° постелью), уложить на постель бруска полотно пилы, зажать его деревянной планкой и шурупами, сначала выточить зубья одной стороны, затем перевернуть полотно и выточить зубья другой стороны.

При заточке надо следить, чтобы напильник двигался по прямой, без поворотов вокруг зуба. Снимать металл нужно равномерным слоем по всей высоте, с небольшим углублением пазухи.

Если проводится глубокая заточка, рекомендуется использовать фуговку напильником с последующим выравниванием высоты.

Пилы, предназначенные для продольного пиления, затачиваются с помощью шлифовального круга или напильников. Металл при этом следует снимать с передней пазухи зуба.

Инструменты с прямым или выпуклым лезвием затачиваются на шлифовальном круге. Для облегчения работы можно закрепить подручник у круга на высоте его вала в удобном положении. Инструмент во время затачивания следует прижать к подручнику таким образом, чтобы фаска оказалась параллельной плоскости шлифовального круга.

Чтобы избежать засинения металла во время затачивания инструментов, нужно замачивать их в воде, а заточку проводить кратковременными импульсами.

Проводить заточку инструментов при отсутствии точила можно на оселке повышенной твердости. Перед началом заточки оселок следует положить на верстак и смочить водой.

Повысить чистоту заточки лезвия инструмента можно с помощью правки. Таким же образом можно снять заусенцы и завороты, сошлифовать риски, улучшить заострение. Для правки применяются чаще всего микрокорундовые шкурки или оселки.

Исправить лезвие, поврежденное в процессе термической обработки, работы или заточки, можно с помощью переточки.

Излишняя хрупкость металла может быть снята повторным отпуском. После переточки поврежденное лезвие можно отжечь и закалить.