Инструменты и их рукоятки. Кокошник, коруна, кичка... ("Сделай сам" №2∙2007)

Ефремов Г.Е.

«ИНСТРУМЕНТЫ И ИХ РУКОЯТКИ»

Беляева Н.Г.

«ТВОРЕНИЙ НЕТЛЕННАЯ СИЛА (секреты золотого руна»

Монастырная В.П.

«КОКОШНИК, КОРУНА, КИЧКА…»

---

Журнал «СДЕЛАЙ САМ»

№ 2∙2007

_{Подписная научно-популярная серия}

ИНСТРУМЕНТАЛКА

Инструменты и их рукоятки

Г.Е. Ефремов

Покажи мне свой инструмент — и я скажу, какой ты мастер.

Поговорка

Многие столярно-плотничные и слесарные инструменты поступают на прилавки магазинов с насаженными рукоятками, а иногда — без них, например, топоры, молотки и напильники. На этих же прилавках можно приобретать рукоятки к инструментам и насаживать в случаях отсутствия или при их выходе из строя. Стамески, долота, отвертки, ножовки, киянки и ножи в большинстве случаев продаются с насаженными рукоятками.

Ничего нет вечного под луной, и рукоятки инструментов, даже добротно выполненные, вследствие долгой и продолжительной работы, неправильного хранения, разламывания и размочаливания выходят из строя или становятся опасными в работе и для себя, и для окружающих. В этих случаях требуется их замена на новые с сохранением размеров, прочности и вязкости материала, из которого они были изначально выполнены. Очень многие любители мастерить расколотые части рукояток топоров, молотков, стамесок, долот и напильников склеивают клеем, стягивают шурупами или обматывают лентой и проволокой. Это должно быть временным мероприятием для выхода из положения в данный момент, а в дальнейшем однозначно необходимо заменить рукоятки старые на новые.

Рукоятки в инструментах имеют большое значение. Нет необходимости рассказывать, что плохим инструментом хорошую вещь не сделаешь и легко можно получить травму. Например, какая может быть работа, если с рукояток то и дело соскакивает топор, молоток или напильник. В то же время хороший инструмент с правильно насаженной рукояткой всегда выручает даже и не очень опытного мастера. Рукоятки инструментов, в которые вложены старание и любовь, приятно брать в руки; они создают хорошее настроение и желание трудиться. Среди столяров и плотников распространено небезосновательное мнение, что мастерством владеет тот, кто сам может изготовить какой-либо инструмент, правильно насадить рукоятку и приладить ее к своим рукам.

Рукоятки ко многим инструментам (стамески, долота, отвертки, ножи, шила) можно изготавливать из текстолита, гетинакса и разных видов пластмасс. Но они по своему восприятию не могут сравниться с древесиной, сотканной из тепла и света солнечных лучей. На российских просторах произрастает немало различных пород деревьев, древесина которых по своим физико-механическим свойствам хорошо подходит для изготовления рукояток. К ним предъявляют следующие требования: они должны быть прочными, легкими и изготовлены из древесины, обладающей высокой стойкостью при изгибе, большой вязкостью, малой раскалываемостью и отсутствием резонирующих свойств. Например, древесина дуба имеет все положительные качества, кроме резонирующих свойств, поэтому из нее рукоятки для ударяющих инструментов (топор, молоток, колун) не делают, так как они при ударе, резонируя, отбивают руки. Для изготовления рукояток инструментов обычно применяют древесину лиственных пород: дуба (за исключением вышеуказанных случаев), клена, ясеня, березы, яблони, груши, рябины, вишни, сливы и черемухи. А деревья мягких лиственных и хвойных пород (сосны, ели, пихты, лиственницы, кедра, липы и осины) для рукояток инструментов не применяют. Эти деревья благородно служат человеку для других целей. Выбранная древесина для рукояток инструментов должна быть высушенной, прямослойной, без сучков, трещин и червоточин. Древесина влажная, косослойная, покоробленная, с сучками и трещинами не подходит.

В предлагаемой статье я намерен рассказать о своем опыте подготовки деревянных заготовок и изготовления из них рукояток к топорам, колунам, молоткам, кувалдам, киянкам, стамескам, долотам, напильникам и отверткам. На рис. 1 показаны некоторые инструменты с выполненными мною рукоятками.

Рис. 1. Инструменты с насаженными рукоятками

Заготовки для рукояток инструментов

Заготовки для деревянных рукояток, а также для всевозможных задуманных художественных изделий необходимо искать и находить в стволах, ветвях и корнях поваленных и сухостойных деревьев, произраставших в лесах и парках. Но наиболее подходящий материал удается найти во время санитарных рубок. Заготовки необходимо начинать делать с сентября и продолжать по апрель, когда деревья содержат мало влаги и при сушке последняя быстро испаряется, а древесина мало растрескивается. И еще: материал для заготовок рукояток инструментов и задуманных изделий можно подбирать на садовых участках, когда садоводы весной вырубают или вырезают деревья. Здесь обычно встречаются стволы и ветви яблонь, груш, вишен и слив.

Заготовки, подобранные в лесах, парках и садовых участках, распиливают на бревна, кряжи и чурки. Затем их раскалывают на поленья и пластины необходимых размеров. Сушка необходима, потому что древесина только после удаления влаги превращается в прочный и долговечный материал, в котором не остаются внутренние напряжения. В результате древесина не растрескивается, не коробится и сохраняет свою прежнюю форму и размеры.

Сушка — очень серьезная операция. Обычно ее проводят в два этапа: в атмосферных условиях, когда влажность древесины от природной 5-100 % уменьшается до 15–20 %, и окончательное досушивание до влажности ~12 %, при которой изделие будет эксплуатироваться. При сушке древесины ее вес и объем уменьшаются. Этот процесс называется усушкой. По степени усушки породы деревьев можно разделить на малоусыхающие (ель, кедр), среднеусыхающие (дуб, ясень, вяз, рябина, груша) и сильноусыхающие (клен, яблоня и береза). Некоторые породы деревьев, как дуб, клен, ясень, вяз, яблоня и груша, при сушке склонны к сильному растрескиванию. Поэтому при их сушке необходимо принимать дополнительные меры. Особенно сильно подвергается растрескиванию древесина яблони: даже ствол засохшей яблони после распиливания на короткие кряжи покрывается многочисленными трещинами. У нее твердое, сухое и крепкое ядро темного цвета и светлая рыхлая заболонь, насыщенная влагой и склонная к растрескиванию. Многие мастера для использования ценной древесины ядра яблоневого ствола стесывают заболонь топором и сушат ядро, которое высыхает, не образуя трещин.

Сушку древесины выполняют следующим образом. Сначала бревна, кряжи, чурки, поленья, пластины и отрезки ветвей сушат под навесами, в сараях и на чердаках. Укладывают их в штабеля с промежутками для прохода воздуха (рис. 2,а), устанавливают и на пол пирамидой (рис. 2,б) или подвешивают небольшие заготовки на стенах помещений (рис. 2,в).

Рис. 2. Сушка древесины:

_{а — в штабеле; б — пирамиде; в — подвешенном виде; г, д — со снятой корой и без снятия; 1 — кряж, бревно, чурак; 2 — прокладка; 3 — вырубка; 4 — рубероид, установленный на бетонной плите 5; 6 — стягивающий обруч из проволоки; 7 — корьевое кольцо; 8 — бревно, чурак со снятой корой}

При сушке влага удаляется неравномерно, она активно испаряется из торцов и с поверхностных слоев древесины, вследствие чего последняя растрескивается и, соответственно, теряет свои качества и ценность. Во избежание этого принимают следующие меры:

• кору в кряжах, бревнах и чурках не снимают, а делают на ней топором вырубки поперек ствола для выхода влаги из древесины (рис. 2,а). Кора в данном случае является стягивающим элементом, предохраняющим древесину от растрескивания. Исключением этого метода является сушка древесины дуба, при которой на коре никаких вырубок не делают. Его древесину сушат долго и постепенно (до 7–8 лет) в штабелях;

• кору в кряжах и чурках снимают, но на торцах оставляют кольца шириной 10–15 см, выполняющие роль стягивающих обручей, не допускающих возникновения больших трещин (рис. 2,г). Некоторые мастера дополнительно на корьевые кольца еще накладывают бандаж из стальной проволоки диаметром 4–5 мм в несколько витков. Время от времени бандаж перетягивают. Несмотря на принятые меры, всё же появляются на торцах заготовок небольшие трещины. Поэтому заготовки берут несколько большей длины предполагаемых изделий, а затем с высушенной древесины отпиливают с двух концов куски с трещинами;

• торцы заготовок уплотняют молотком («заминают») и затем их закрашивают белой краской, олифой, садовым варом или клеем ПВА;

• небольшие заготовки можно прекрасно высушить, зарывая их в сухой песок, насыпанный в ящик, вместо песка можно использовать сухой торф или опилки. Заготовки время от времени переворачивают, и они высыхают через 6–7 месяцев.

• при сушке древесины надо помнить:

— в теплые летние и сухие дни она высыхает быстрее, чем в холодные и влажные дни;

— расколотые кряжи, поленья и пластины высыхают быстрее и равномернее, чем целые;

— короткие заготовки высыхают быстрее и меньше растрескиваются;

— заготовки, поставленные вертикально, высыхают быстрее, чем лежащие, но сильно коробятся, и их лучше ставить комлем вверх (рис. 2,в);

— заготовки на сухом бетонном полу высыхают быстро, благодаря вытягиванию влаги из древесины, и их время от времени необходимо переворачивать;

— заготавливая куски стволов и сучьев, особенно яблони, груши и сливы, желательно оставлять на концах развилки сучьев — этот прием уменьшает растрескивание торцов (рис. 2,д).

Заготовки древесины, высушенные вышеуказанными способами, через 1–3 года имеют влажность -18-20 %, из них большая часть влаги уже удалена и сняты внутренние напряжения, вызывающие растрескивание. При необходимости дальнейшего уменьшения их влажности, например, до -12 %, заготовки досушивают в сухих помещениях вдали от источников тепла.

Влажность древесины на производстве определяют электровлагометром, а при его отсутствии влажность можно определить по звуку и весу. Обычно главным измерителем влажности древесины служит опыт мастера. Например, стружки сухой древесины при сжатии в кулаке ломаются с треском, а влажной — мнутся, подвешенный кусок высушенной древесины при ударе по нему издает звенящий высокий звук, а невысушенной — глухой. Вес древесины также позволяет определить ее влажность: хорошо высушенная древесина имеет сравнительно малый вес и, соответственно, малую влажность и наоборот.

Из высушенной древесины яблони, груши, сливы, вишни, березы, дуба, клена и других пород деревьев можно изготовить интересные художественные всевозможные изделия, а мы приступаем к изготовлению рукояток инструментов.

Ударно-режущие инструменты

К ударно-режущим инструментам относятся топоры и колуны, из которых первые служат для перерубания и тесания древесины, а вторые — для ее раскалывания. Кроме этих двух основных видов промышленность выпускает колун-топоры, которыми можно работать как топором, так и колуном. Топоры, колуны и колун-топоры по конструктивному оформлению похожи друг на друга и каждый из них состоит (рис. 3, 7) из головки, лезвия, отверстия для рукоятки, называемой топорищем, и толстой площадки над отверстием — обухом.

Рис. 3. Топоры:

_{а, б, д — плотничные топоры с прямым и округлым лезвиями и строительные с прямым лезвием; в, г — правильная и неправильная насадки топоров на топорища; 1 — головка; 2 — отверстие для топорища; 3 — обух; 4 — бородка; 5 — лезвие; 6 — топорище с осью 7; 8 — клин; 9 — плоскости топора и топорища; Н — высота топора; L — длина лезвия; I, I1, I2 — длины обуха, топорища и его площадки; а х b — размеры отверстия}

В отверстии имеются входная и выходная стороны для топорища, отличающиеся своими размерами: выходная сторона имеет слегка более увеличенные размеры, чем входная. Благодаря этому топорище надежно заклинивается при насаживании. Основная часть топора — режущая кромка, то есть лезвие, которое формируется заточкой одной или двух фасок на его утонченной части головки. Лезвия по форме фасок различаются: с овальными двухсторонними фасками, как в колуне (рис. 7), прямыми двусторонними фасками, образованными на боковых гранях (такие фаски выполняют в большинстве топоров — рис. 3, 6,б) и с прямой односторонней фаской (такие фаски формируют в топорах для выборки и зачистки пазов — рис. 6,а). Последние бывают левосторонние и правосторонние.

На практике по форме лезвий и расположению их относительно топорищ встречаются всевозможные конструкции топоров:

• с прямыми, округлыми, узкими и широкими лезвиями, расположенными параллельно топорищам (рис. 3,а,б, 6,б). Топоры с прямыми лезвиями применяют для тесания, а округлые — для перерубания древесины. Топоры с округлыми лезвиями при сильных ударах меньше вязнут и застревают в древесине, ими легко работать, у них при слабых ударах работает средняя часть лезвия, а при сильных — всё лезвие. При работе с топором с узким лезвием глубина его резания значительно больше, чем при работе с широким лезвием. Поэтому лесорубы для перерубания стволов деревьев применяют топоры с узким округлым лезвием. Топоры с широкими лезвиями применяют для тесания широких поверхностей;

• с округлыми и узкими лезвиями, расположенными перпендикулярно топорищам (рис. 6,г); такие топоры применяют для выбирания пазов, например, при изготовлении корыт;

• с овальными лезвиями (в большинстве случаев с одной фаской), расположенными относительно топорищ параллельно или перпендикулярно (рис. 6,в,г); такие топоры находят широкое применение в бондарном ремесле при образовании криволинейных поверхностей на клепках.

По весу топоры изготавливают легкие, средние и тяжелые. Каждый мастер выбирает топор по своей силе. Тяжелым топором работать нелегко и удары получаются менее точными. Обычно столяры пользуются легкими топорами.

Топоры изготавливают на заводах способом литья, ковки и штамповки или составным — путем электросварки. Материал топоров — сталь марок У7А, У8, У8А, У8ГА, 8ХФ, У9, У9А, 9ХФ, 9ХС, ХВГ, 35ХГСА. Топоры в продажу поступают в закаленном виде. Его корпус на высоте 25–40 мм от лезвия закаливают до твердости 45–50 HRC, а обух — до 180–260 НВ, так как им часто пользуются в качестве молотка. Лезвие затачивают под углом 20–30°.

Промышленность выпускает разные виды топоров — каждый со своим назначением: плотничные, строительные, лесохозяйственные (лесорубные, сучкорубные, короочистители), бондарные, тележные, малогабаритные хозяйственные, туристические и топорики-гвоздодеры. В данной статье рассмотрим широко распространенные топоры: плотничные, строительные, малогабаритные хозяйственные и туристические.

Плотничные и строительные топоры изготавливают по форме старинных русских топоров с прямыми и округлыми лезвиями (рис. 3,а, б, д). Плотничный топор от строительного отличается только наличием бородки. Она придает ему конструкционную красоту и улучшает его эксплуатационные качества: предохраняет топорище от воздействия обрабатываемой древесины, увеличивает его опорную поверхность и тем самым не дает ему раскачиваться.

Топор насаживают на топорище, которое при работе подвергается большим ударным нагрузкам. Поэтому к последнему предъявляют высокие требования при выборе древесины, при изготовлении и насадке. Топорище делают из древесин ясеня, клена, вяза, березы, рябины и яблони, обладающей высокой прочностью при изгибе, большой вязкостью, малой раскалываемостью, отсутствием резонирующих свойств (влажность не более 12 %). Прочные и качественные топорища получают из комлевых частей стволов деревьев.

Удобство и эффективность работы топора зависят от длины, формы топорища и его сечений по длине. На рис. 3 приведена изогнутая форма топорища для плотничного топора, выработанная веками, наиболее удобная, практичная и с малой отдачей при работе. Общим для всех топоров является наличие расстояния, равного 40–45 мм, от нижней точки А топорища до линии, проведенной от лезвия топора (это расстояние определяет минимальную силу отдачи топора при ударе). Лесохозяйственные и бондарные топоры имеют прямые топорища, составляющие с их вертикальными осями угол 90° (рис. 6).

Рис. 6. Разновидности топоров:

_{а — правосторонние и левосторонние для выборки и зачистки пазов; б — с узким округлым лезвием; в, г — с прямыми и овальными лезвиями, расположенными параллельно и перпендикулярно топорищам}

В табл. 1 приведены размеры плотничных, строительных топоров с прямыми и округлыми лезвиями, хозяйственных и туристических топориков, выпускаемых промышленностью, а также размеры длинных и коротких топорищ, из которых первые применяются для топоров, предназначенных для перерубания древесины, а вторые — для тесания. В табл. 1 приведены размеры клиньев для топорищ. Хозяйственные и туристические топорики отличаются от плотничных только малыми размерами.

Из данных табл. 1 следует, что длины и сечения топорищ зависят от размеров топоров, в первую очередь от их высот Н. Необходимо особо остановиться на размерах сечений топорища, от которых зависят его прочность и удобство работы топором. На рис. 3 приведены приблизительные размеры сечений топорища в четырех точках, которые плавно переходят друг в друга по всей его длине. Для исходного сечения топорища являются размеры а х Ь, соответствующие отверстию топора, в которое плотно заходит топорище при насаживании. Топорище в сечении I–I работает на изгиб и наиболее сильно подвергается воздействию при ударах, поэтому его стараются сделать пошире и потолще, чем отверстие топора. Топорище в сечениях II–II и III–III менее нагружено. Оно здесь служит для надежного удерживания топора в руках. Утончение и увеличение высоты топорища на конце улучшают его обхват руками, что препятствует выскальзыванию топора из рук.

Пример 1. Определить размеры длинного топорища для плотничного топора с прямым лезвием высотой Н = 145 и размерами отверстия а х b = 45 х 23 мм. Из табл. 1 определяем длину топорища l₁ = 370, площадки l₂ = 115 мм и его размеры сечений по рис. 3,а: в начале — а х b = 45 х 23, I–I — 60 х 28, II–II — 40 х 23 и III–III — 50 х 18 мм (рис. 4,г).

Рис. 4. Изготовленные заготовки топорищ

Рис. 4 (продолжение). Изготовление топорищ:

_{а, б — доски и волокнами прямыми и пересекающими пласть и кромку; в — нарисованные на доске контуры топорищ; г — готовое топорище для плотничного топора высотой Н = 145 и размерами отверстия 45 х 23 мм; 1 — волокна на досках; 2 — доска для изготовления топорищ; 3, 4 — контур топорища и его ось}

Топорища изготавливают из досок или колотых заготовок древесины лиственных пород: ясеня, клена, березы, яблони, рябины, вишни и черемухи. При изготовлении его из доски прежде всего необходимо обратить внимание на расположение волокон. Доска с прямыми волокнами на пласте и кромке (рис. 4,а) является добротным материалом для топорищ и рукояток всевозможных инструментов, а доска с угловатыми и непрямыми волокнами, которые пересекают ее пласт или кромку (рис. 4,б), не подходит, так как при первом же сильном ударе топорище из такой доски расколется по слоям. При покупке готового топорища в магазине также необходимо обращать внимание на расположение волокон на нем. Надо приобретать топорище без трещин, кособокости и крыловатости, в котором волокна проходят вдоль его оси, не пересекаясь в плоскости. Такое топорище будет служить долго и надежно.

Более качественное топорище получается из колотой заготовки нужной толщины: в ней при раскалывании волокна остаются неперерезанными. Заготовке, отесывая топором, придают плоскую поверхность, чуть толще топорища. На бумаге рисуют контур будущего топорища, взяв размеры из табл. 1 и пользуясь рис. 3. Затем контур переводят на заготовку, располагая ось топорища по волокнам (рис. 4,в). Нарисованный контур топорища выпиливают ножовкой, обтесывают топором, обрабатывают стамеской, напильником, сначала грубым, а затем тонким, проверяя время от времени правильность расположения плоскости топорища, отсутствие кособокости, крыловатости и плавность переходов размеров. Получив топорище с грубой поверхностью, продолжают ее зачищать циклей, куском стекла, а после этого шлифуют шкуркой, сначала грубой, а затем — мелкой.

На изготовленное топорище насаживают топор, он должен быть насажен правильно, прочно и плотно. При правильно насаженном топоре его плоскость совпадает с осевой плоскостью топорища (рис. 3,в), а при неправильно насаженном топоре, как обычно это бывает при кособокости и крыловатости топорища, плоскости не совпадают, образуя некоторый угол (рис. 3,г). Кособоко насаженным топором невозможно достичь точностей в работе; особенно это относится к столярной практике.

Насаживание топора на топорище выполняют в следующей последовательности. Предварительно в топорище в его осевой плоскости или под некоторым углом к ней выполняют ножовкой пропил для клина на глубину ~0,8 длины обуха топора (рис. 5,а). Затем топорище посадочным местом вставляют в отверстие топора, нанося удары киянкой по его концу до тех пор, пока оно не зайдет полностью и даже несколько не выступит из отверстия. Выступившую часть отпиливают. Перед забиванием клина проверяют правильность насаженного топора. Для этого топорище с насаженным топором берут в руки, размещают перед глазами и сравнивают расположение плоскостей топора и топорища. При отсутствии кособокости и совпадении плоскостей в пропил вставляют клин и забивают его, пока он не будет на одном уровне с топорищем (рис. 5,а, б). Клин расклинивает и раздвигает топорище, плотно прижимая его к стенкам отверстия топора. Благодаря этому топор крепко удерживается на топорище. Внимание: клин в топорище без пропила забивать воспрещается, в противном случае оно раскалывается и приходит в негодность.

Рис. 5. Насаживание топора на топорище и расклинивание:

_{а — забивание металлических клиньев; б — установка металлической полосы на топорище; в — клин металлический (1) с размерами m х n х 8; 2 — пропил; 3 — металлическая полоса; 4 — осевая плоскость}

Клинья для крепления топоров в топорищах могут быть выполнены из древесины твердых пород деревьев (яблоня, клен, дуб) и металлических полос. Деревянные клинья не обеспечивают прочного и надежного крепления, поэтому их можно не рекомендовать при насаживании топоров. Металлические клинья изготавливают из полосовой стали, их размеры для каждого вида топора приведены в табл. 1 и общий вид показан на рис. 5,в. В конструкции клина выполнены боковые пропилы и отверстие в центре, которые препятствуют его выпадению из топорища. Очень хорошо при забивании клина в пропил заливать эпоксидный клей и им же закрашивать открытую торцевую поверхность топорища, чтобы она не впитывала влагу из окружающей среды во избежание его разбухания.

Кроме клина для надежного удержания топора на топорище применяют металлические полосы толщиной ~2 мм. Их прикрепляют на обуховой части топорища шурупами и после насаживания топора загибают кверху (рис. 5,б). Такие полосы применяют в хозяйственных и туристических топориках, в плотничных и строительных топорах как дополнение к металлическим клиньям.

Крепление топора на топорище можно считать прочным и надежным, если топор на нем держится жестко, не качается и в процессе работы, при нанесении сильных ударов, начальная прочность его крепления не снижается.

Колуны, как отмечали выше, служат для раскалывания древесины. По сравнению с топорами они имеют более узкие лезвия и прямые рукоятки их более длинные и прочные, массы на 40–45 % больше масс топоров. Угол заострения лезвия 40–60°, благодаря чему вероятность защемления колунов в раскалываемой древесине очень низкая. Колуны изготавливают способом литья или штамповки.