Сегментное точение
Токарный станок по дереву, в отличие от его металлорежущего собрата, издревле, (изобретен Диодором Сициллийским примерно 2650 лет назад), использовался для создания декоративных поделок, предметов интерьера, мебели и декоративных частей построек, например балясин для лестниц. С давних времен известны такие приемы декоративного точения, как смещение центров вращения (внеосевое точение), использование в сочетании с токарным станком делительной головки и узкого рубанка (в наше время вместо него применяется фрезер) для получения "витых" колонн или колонн с продольными канавками. Сегментное точение, вернее обточка набранной из сегментов заготовки для получения декоративных предметов интерьера или частей мебели, по-видимому, появилось только в наше время, то есть в последние десятилетия, после появления современных клеев, ленточнопильных станков и ленточно-шлифовальных машин.
Известна каменная ваза времен Петра Первого, имеющая диаметр около метра, но приклеенные к ее поверхности малахитовые сегменты не точились резцом, а полировались, поэтому изобретение сегментного точения следует отнести к второй половине двадцатого века. Трудоемкость сегментного точения выше, чем вытачивания из цельной заготовки: надо подобрать заготовки, точно разрезать их и подогнать соприкасающиеся поверхности, а только затем навинтить планшайбу на шпиндель. Но эта технология имеет несколько преимуществ.
Во-первых, сегментная поделка, например ваза, красивее выточенной из цельного куска дерева.
Во-вторых, сегментное точение убирает взаимосвязь размеров заготовки и конечного изделия, в отличие от точения из цельной заготовки, при котором диаметр поделки всегда будет определяться размерами заготовки. Цельную заготовку из хорошо высушенного дерева может быть непросто приобрести. Конечно, можно начерно выточить из сырого, высушить и обточить окончательно, но при таком способе надо где-то хранить полувыточенные поделки. Кроме того, вес цельной заготовки может быть слишком велик для небольшого токарного станка. Сегметным способом из досок относительно небольшой ширины и толщины, например 25х100 мм после распиловки на бруски и склейки, может быть создана чаша или ваза диаметром, который только уместится в ваш станок. На момент написания материала автор выточил чашу диаметром 300 мм и высотой 200 мм, используя в качестве заготовок доски не шире 80 мм и не толще 15-20 мм. В англоязычном Интернете мне попадались фото чаш диаметром до 600 мм, изготовленных из 200-400 сегментов. Несмотря на очевидность идеи, технологически сегментное точение требует большой аккуратности, чтобы заготовку не разорвало при обточке или на готовой поделке не вылезли щели на месте клеевых швов. Режимы резания при обточке тоже могут отличаться от стандартных. Объем удаляемой стружки в этом случае тоже меньше, как и дисбаланс заготовки. Поэтому, по мнению западных авторов, мощности в половину лошадиной силы (350 вт) токарному станку по дереву вполне достаточно, а такую мощность имеют большинство хоббийных (настольных) станков.
Особенности режимов резания состоят в том, что при обточке заготовки из бруса резец работает поперек волокон, а волокна дерева параллельны оси вращения. При вытачивании углублений и полостей ваз из массива резец режет волокна с торца, что тоже в общем-то поперек. Но при сегментном точении волокна дерева в сегментах направлены вдоль главного движения (и по хордам к оси вращения), поэтому работа резца ближе к строганию рубанком или циклевке. Так как волокна дерева в сегменте прямые, а вытачивается хорда, то половина сегмента точится "встреч волокнам", а половина "по волокну", поэтому резец надо точить поострее, подачу делать поменьше, чтобы не сколоть дерево, все равно объем снимаемого дерева при сегментном точении ниже.
По моему опыту, косой резец неприменим, основным резцом для внешних поверхностей является полукруглый, для торцов - прямой, для внутренних - плоский овальный или специальный чашечный расточной. Не увлекаться высокой скоростью вращения, автора вполне устраивает скорость 850 об/мин, после обточки поделка шлифуется прямо в станке наждачными бумагами 120 и 400 единиц, что дает очень гладкую поверхность. Кроме того, меньшая скорость безопаснее в случае разрушения заготовки и ее вылета из станка.
Для освоения технологии начала стоит сделать простую чашу или подобную поделку с одним рядом из десятка-полутора сегментов. Сначала из доски лобзиком вырезать круг для заготовки дна, или выпилить ножовкой восьмигранник. Кроме этой заготовки, надо сделать крепежную бобышку высотой около 40-50 мм, автор склеивает ее из двух кругов, выпиленных из 25 мм доски или обрезков 18-мм щита. Дно приклеивается по центру стопки бобышек, а к ним привертывается шурупами планшайба. По наблюдениям автора, планшайбы из комплекта настольных токарных станков по дереву имеют недостаточное количество крепежных отверстий, но это легко исправляется 4-мм сверлом и дрелью. Пришурупливать лучше черными саморезами по гипсокартону, так как они лучше закалены, а Ph2 - более вынослив, чем "позидрайв". Минимум на моей планшайбе - 8 отверстий, но в общем-то избыток крепления всегда лучше, чем вылетевшая из станка заготовка, тем более что этот деревянный волчок способен натворить немало бед, не говоря уж о потерянном времени и испорченных материалах.
Теперь режем сегменты. В простейшем случае для разметки потребуется шаблон из картона, циркулем начертить круг равный внешнему диаметру поделки (с запасом), и второй, на 20-30 мм меньше диаметра донышка, провести два радиуса, прикинув, чтобы угол между ними цельное количество раз умещался в полном круге, например 45 или 30 градусов. Шаблон в виде трапеции накладывается на рейку попеременно то узкой стороной к себе, то от себя и рейка размечается так, чтобы все резы были между сегментами и отходов не получилось вовсе, что будет небесполезно в дальнейшем, при работе с ценными породами дерева. Собственно, плоской должна быть только нижняя (при разметке и приклейке) сторона рейки, так как верхняя и боковые будут обточены. Достаточное выравнивание достигается ручным рубанком, при отсутствии фуговального или рейсмусного станка. Напилив сегментов мелкозубой ножовкой, лобзиком с мелкозубой пилкой или ленточной пилой, надо без зазоров склеить кольцо из сегментов. Точность и легкость склейки сегментов прямо пропорциональны точности распиловки, поэтому западные токари используют ленточную пилу - она дает распил строго под прямым углом. Но и электролобзиком при достаточной аккуратности можно пилить тонкие рейки под прямым углом. Для этого рейку зажать в тиски верстака, чтобы ее верхняя плоскость была в плоскости стола, отпиливаемый конец выступал в сторону, и вести электролобзик большей частью подошвы по столешнице. Опыты автора показали, что склейка кольца разом без зазоров как правило не удается, лучше поступать иначе. На мягкую подкладку на стол положить кусок толстого стекла или стальную пластину, положить на нее абразивом вверх лист наждачной бумаги около 120 единиц, и шлифовать склеиваемые поверхности, помечая карандашом складываемые сегменты. Склеив их по три-четыре и сжав струбцинами, для чего автор использует синеэтикеточный (водостойкий) клей Titebond-2. Не следует использовать отечественные клеи. Помните также что упомянутый клей не переносит замораживания и покупайте его в том магазине, где он хранился при плюсовой температуре - разрушение вращающейся сборки может быть опасным. Затем группы сегментов склеить в кольцо, скрепляя резиновым жгутом или дешевым скотчем. После высыхания, положить на ровную поверхность лист наждачной бумаги ( 80 - 120 единиц) и выровнять нижнюю поверхность кольца, после чего приклеить его на будущее донышко. Если для сегментов использовалась рейка с строганными поверхностями, то объем шлифовки будет небольшой, и отшлифовать плоскость кольца удастся быстро. При наличии запасной планшайбы можно сделать приспособление для шлифовки в виде фанерного круга с наклеиваемой двусторонним скотчем наждачки, который привернут к планшайбе. Она навертывается на шпиндель и шлифовка ведется на токарном. При наличии орбитальной шлифмашины она тоже применима. Ленточной или плоскошлифовальной (вибрационной) шлифмашиной кольцо отшлифовать, как правило, не удается - ленточная "зарывается" и делает дефект, плоскошлифовальная недостаточно производительна и ее вибрация может быть вредна для суставов рук работающего. Отшлифованное кольцо приклеивается на донышко и прижимается грузом до полного высыхания, порядка полусуток, имейте в виду что другие марки клеев могут иметь другое время высыхания. Накрутив планшайбу на станок, приступаем к обточке. Сначала убрать эксцентрисет, сняв внешние выступы на гранях.
Тут надо быть аккуратным - вращающеся выступы не видны, и резец надо подводить очень медленно, чтобы он внезапно не "зарылся" в заготовку, отчего или резец вылетает из рук, или заготовка портится, или резец гнется (автор однажы погнул резец, сделанный из полукруглой стамески), и начерно с припуском обточить снаружи. Переставив подручник, обработать внутреннюю сторону чаши, после резцов сразу и отшлифовать. Затем вторая перестановка подручника и чистовое выравнивание наружней поверхности поделки. Такая последовательность хороша тем, что сначала внешний многогранник обточен до тела вращения. Затем многогранное отверстие превращается в круглое. Тут можно оценить реальную толщину стенки, которая может быть меньше расчетной из-за неточной склейки или не вполне осевого крепления сборки на планшайбу. Но в первом опыте лучше чуть отклониться от запланированных размеров, чем прорезать стенку насквозь или обнаружить невозможность вытачивания поделки, что сильно разочаровывает в дальнейшей работе. Кроме того, при окончательной наружней обточке предмета с готовой полостью можно получить более тонкие стенки, так как усилие от резца будет на сжатие, а не на разрыв клеевых швов. Уже первый опыт в сегментном точении покажет вам, насколько трудно добиться тонких, незаметных и полностью скленных швов при сборке кольца из 10-15 сегментов. Количество сегментов определяется несколькими соображениями. Во-первых, художественным решением будущего изделия, например сочетанием в каждом кольце разных пород дерева и сдвигом этих сборок на некоторый угол, отчего получаются наклонные ступенчатые узоры или узоры, подобные древнегреческим орнаментам. Второе соображение - ширина исходной планки относительно диаметра будущего изделия. Вписывание круга в восьмигранник отправит в стружку больше дерева, чем шестнадцатисегментная заготовка. При диаметрах больше 200 мм и работе с ценными породами дерева это может быть существенным. Если планируется сделать поделку из нескольких колец (уровней), то достаточно вначале убрать эксцентрисет обточкой выступов и выровнять плоскость, к которой приклеивать следующее кольцо. На Западе, да и у наших любителей получило распространение и вытачивание поделок с нарочно оставленными "окнами" между сегментами. Таким способом можно делать вазы для сухих цветов, чаши для чего-то сухого и крупного, плафоны для светильников, цилиндрические шкатулки и прочие негерметичные предметы. Сборка/склейка открытосегментных поделок имеет несколько отличий. Сначала, как обычно, будущее дно поделки приклеивается к крепежной бобышке, она привертывается к планшайбе, а планшайба навинчивается на шпиндель. Обточив края дна до симметричности, надо поднести к его торцу карандаш и прочертить круг около края диска, а лучше два. Снять планшайбу со станка, разметить угломером или транспортиром кольцо на нужное количество секторов, и приклеить сегменты, для их выравнивания как раз и нужны карандашные окружности. Затем положить сборку сегментами вниз и поставить груз на центр хвостовика планшайбы. После высыхания клея, навинтить планшайбу на станок и выровнять резцом торцевую поверхность сегментов до плоскости, проверяя ее стальной линейкой. Затем приклеить следующий круг сегментов. Для уменьшения биения заготовки на шпинделе я обтачиваю первый круг сегментов снаружи после высыхания приклейки третьего, но при тяжелом станке или небольшой поделке этого можно не делать. Западные авторы рекомендуют, особенно при очень большом количестве сегментов или конечных размерах поделки приклеивать сегменты прямо на выключенном станке к донышку, приклеенному на навернутую планшайбу. Сама приклейка сегментов при этом способе требует, по-хорошему, наличия делительной шкалы на планшайбе или между ней и корпусом станка. На подрезечник кладется магнит, на него - стальная линейка, сегмент кладется на линейку и приклеивается, линейка отодвигается, шпиндель проворачивается на нужный угол, линейка примагничивается обратно, по ней клеится следующий сегмент и так по кругу. Выложив круг, его надо хорошенько прижать при помощи куска фанеры, поджатого к заготовке задней бабкой. После сушки фанерка убирается, торцевая поверхность сегментов выравнивается резцом или шлифбумагой на колодке, и приклеивается следующий круг. Тут надо проявлять большую осторожность, небольшое отклонение от плоскости торцевой поверхности предидущего ряда означает плохую склейку и возможный разрыв поделки. Не пользуйтесь деревянными или алюминиевыми линейками, а только точными стальными, проверяя плоскость.
Узкогорлые вазы делаются в два этапа - сначала собирается и обтачивается нижняя часть вазы до самого большого по диаметру участка, и планшайба снимается со станка. Затем на другой планшайбе ( и бобышке) собирается, в смысле склеивается из сегментов, верхняя часть вазы начиная с горлышка и до толстой части, плоскости стыков торцуются, верх вазы отрезается от планшайбы и приклеивается к нижней части, к горлышку прижимается конусом задней бабки прокладка в виде фанерного круга, и место стыка обтачивается до незаметности стыка.
Резцы в сегментном точении тоже имеют свою специфику. Первая их особенность - заточка на более острый угол, так как поделка менее прочная, чем цельное бревно, и лучше уменьщать усилие резания. Резцы желательно почаще подтачивать. Вторая особенность - наиболее применимым из моих резцов оказался не реер (полукруглый резец), а плоская стамеска с чуть закругленными углами. Для торцевания незаменим резец в виде скошенного влево косяка, изготовленный из плоской стамески и имеющий поямую режущую кромку. Д Как правило сегментными делают полые предметы, поэтому не обойтись без чашечного резца. В комплектах продающихся резцов его нет, но его легко изготовить из 20-мм стамески при помощи УШМ и точила, и снабдить самодельной рукояткой подлинее - автору приходилось видеть резцы с почти полуметровыми рукоятками, хотя для настольного станка и 200-мм рукоятки достаточно. Еще один важный аксессуар, носящий английское название Bowl rest, что автор перевел как "кривой подручник", очень облегчает обточку внутренних поверхностей. В отличие от обычного подручника, его полочка изгонута в горизонтальной плоскости в виде латинской буквы S такой изгиб приближает точку опоры резца на подручник к заготовке при расточке полостей, что уменьшает вибрацию резца, шум и улучшает качество поверхности. Найти его в Москве для фотографирования автору не удалось, поэтому привожу рисунок.
