Древесина, в отличие от искусственных материалов, которые ценятся равномерной плотностью, прочностью и строением (например, пластики), имеет не очень много свойств, которые можно считать постоянными. Различные по плотности и размерам клетки -волокна и их направление в доске является нормой, а не исключением.

Причем в одних и тех же операциях древесина разных пород обрабатывается по-разному. Добавив к этим неоднородным свойствам внутренние напряжения, возникающие в процессе сушки, станет понятно, что приходится работать с капризным, но все же прекрасным материалом.

Эта статья расскажет, как учитывать нестабильные характеристики древесины при механической обработке и научит разбираться в структуре материала.

Как направление волокон влияет на чистоту поверхности

Доска состоит из миллионов крошечных клеток, часто называемых волокнами, отличающихся формой и размерами. Они склеены между собой лигнином.

Около 95% этих клеток расположены в древесном стволе вертикально; соответственно в доске, выпиленной из ствола, они будут расположены вдоль ее длины. Остальные клетки, называемые лучами, направлены перпендикулярно продольным волокнам.

Каким бы инструментом вы ни резали древесину — пильным диском, фрезой, ножом или даже абразивными зернами наждачной бумаги, результат зависит, прежде всего, от направления резания, то есть движения режущей кромки инструмента параллельно или перпендикулярно направлению древесных волокон.

Для резания вдоль волокон, называемого продольным, требуется больше энергии, и инструмент сильнее нагревается, однако обработанная поверхность будет более гладкой. При резании поперек волокон выделяется меньше тепла, но возникают шероховатости и отщепления, называемые сколами.

Продольный распил выявляет характер доски

Если для продольного распила требуется больше энергии, то почему поверхность получается более гладкой? Представьте процесс раскалывания полена топором. Лезвие подобно клину раздвигает в стороны склеенные лигнином волокна, и линия их разделения продвигается дальше, облегчая дальнейшее расщепление.

Почти то же самое происходит и при машинной обработке древесины. Резцы инструментов разрывают лигнин и разрушают волокна режущим движением. При этом уменьшается вероятность сколов и выделяется много тепла.

Часто продольный распил выявляет скрытые напряжения в доске, вызванные неравномерностью усушки волокон. Волокна могут сжиматься или растягиваться окружающими волокнами и находиться в напряженном состоянии внутри доски до тех пор, пока вы ее не распилите. Такие напряжения, как правило, неравномерно распределены по ширине доски, особенно если она выпилена из изогнутого или скрученного ствола, а также содержит сердцевину. Нам приходится иметь дело с последствиями таких напряжений, не всегда зная их причину.

Проблема — Края распиливаемой вдоль доски смыкаются.

Решения
■ Избегайте досок с сердцевиной и неравномерно распределенными годовыми кольцами.
■ Не покупайте доски с признаками неправильной сушки, трещинами и сильно покоробленные.
■ Выпиливайте заготовки с припуском для высвобождения внутренних напряжений. Затем строгайте и выпиливайте детали нужного размера, удалив дефекты.
■ Пильные диски должны быть острыми и чистыми.

Предупреждайте появление сколов при поперечном резании

При поперечном резании, напротив, клетки волокон разрываются поперек, что оказывает на материал более сильное воздействие. Представьте, как бревно перерубается топором: лезвие проходит через несколько слоев волокон и останавливается.

Для получения гладкой поверхности при поперечном резании требуется острый резец, разрезающий, а не сминающий волокна. Но даже острые резцы частично деформируют волокна впереди и вокруг себя. Нередко древесина скалывается до того, как резец полностью завершит работу.

Проблема — Возникновение сколов на торцевых волокнах.

Решения
■ Работайте острыми пильными дисками и фрезами.
■ Для уменьшения давления на волокна уменьшите подачу. В Сделайте несколько неглубоких проходов.
■ Используйте противоскольные вкладыши и подпорные бруски. Они поддержат древесные волокна на выходе инструмента из заготовки и предотвратят сколы.

Определите направление волокон перед строганием

К сожалению, не всегда направление движения резца бывает параллельно или перпендикулярно направлению волокон. Нередко приходится резать древесину под углом, к тому же волокна могут идти в разных направлениях вокруг сучков, в наростах и других участках с ненормальной структурой.

На таких участках часто возникают множественные и неравномерные сколы, что не представляет большой проблемы на кромках доски, но порой серьезно затрудняет обработку пласти. Сколы на лицевой стороне могут полностью испортить доску с причудливым свилеватым рисунком.

Проблема— При строгании прямослойные участки доски выходят гладкими, а на свилеватых местах появляются сколы и вырывы.

Решения
■ Уменьшите до минимума толщину снимаемого слоя, чтобы уменьшить давление режущей кромки на волокна.
■ Следите за тем, чтобы ножи строгального и рейсмусового станков были острыми.
■ Строгайте по направлению волокон.
■ По возможности шлифуйте свилеватые доски до нужной толщины на горизонтальном барабанном станке.
■ Перед строганием слегка увлажните поверхность, чтобы размягчить волокна.

Простые решения проблем при сверлении

Сверление отверстий в древесине оказывается большой проблемой, так как вращающиеся режущие кромки сверла перерезают древесные волокна под разными углами и сверло оказывает сильное давление на материал впереди и вокруг себя. Это может стать причиной появления сколов на входе инструмента в заготовку, на стенках отверстия и особенно на выходе.

Проблема — При сверлении получаются отверстия с рваными краями, а на выходе сверла возникают сколы.

Решения
■ Не погружайте сверло в материал слишком быстро и не прилагайте больших продольных усилий при сверлении, чтобы уменьшить давление на волокна перед режущими кромками.
■ Уменьшите частоту вращения большого сверла, чтобы оно успевало резать материал и отводить стружку, не перегреваясь.
■ Для предотвращения сколов на выходе сверла используйте подкладку.
■ Работайте острыми и чистыми сверлами.

Смола и экстрактивные вещества увеличивают вероятность прижогов Когда заболонь превращается в ядровую древесину, стенки волокон накапливают так называемые экстрактивные вещества, которые окрашивают древесину и увеличивают ее стойкость к загниванию. Но они же часто затрудняют обработку. Экстрактивные вещества могут иметь ярко выраженные абразивные свойства. В некоторых породах они быстро затупляют инструмент и вызывают повышенное нагревание. Вот почему порой даже такие мягкие породы, как туя, могут оказаться «твердыми» в обработке.

Стенки клеток-сосудов также могут содержать смолистые вещества, которые легко плавятся и обугливаются под действием тепла, образующегося из-за трения фрезы или пильного диска. На поверхности древесины при этом появляются темно-коричневые или черные следы, которые приходится удалять шлифовкой или циклевать вручную после машинной обработки. Смолистые вещества также приводят к налипанию древесной пыли и появлению твердых скоплений-наростов на режущих инструментах. Особенно смолистыми являются такие породы, как вишня, сосна и клен.

Проблема — Обработанная поверхность имеет темные прижоги.

Решения
■ Режущие инструменты должны быть острыми и чистыми.
■ Несколько неглубоких проходов помогут уменьшить выделение тепла.
■ Увеличьте подачу.
■ Уменьшите частоту вращения инструмента.

По материалам журнала «Wood-Мастер»