Токарная обработка дерева — это искусство использования токарного станка по дереву с ручными инструментами для вырезания формы, симметричной вокруг оси вращения. Как и гончарный круг , токарный станок по дереву представляет собой механизм, который может создавать разнообразные формы. Оператор известен как токарь, а навыки, необходимые для использования инструментов, традиционно назывались токарным делом . В доиндустриальной Англии эти навыки были настолько сложны, что их называли «тайнами гильдии токарей». Умение пользоваться инструментами вручную, без фиксированной точки контакта с древесиной, отличает токарные станки по дереву и токарный станок по дереву от станка слесаря, или токарно-металлообрабатывающего станка .
К изделиям, изготовленным на токарном станке, относятся ручки инструментов, подсвечники , подставки для яиц , ручки, лампы , скалки , цилиндрические коробки, рождественские украшения, бокалы, спицы , игольницы, наперстки , ручки , шахматные фигуры , волчки ; ножки, шпиндели и колышки для мебели; балясины и стойки для архитектуры ; бейсбольные биты, полые формы, такие как деревянные духовые музыкальные инструменты, урны , скульптуры; миски, тарелки и сиденья для стульев. Промышленное производство заменило многие из этих изделий из традиционного токарного цеха. Тем не менее, токарный станок по дереву по-прежнему используется для децентрализованного производства ограниченной или индивидуальной токарной обработки. Опытный токарь может изготовить самые разнообразные предметы с помощью пяти или шести простых инструментов. Инструменты можно легко изменить в зависимости от поставленной задачи.
Во многих частях мира токарный станок был портативным инструментом, который доставляется к источнику древесины или адаптируется к временным рабочим местам. Токари XXI века реставрируют мебель, продолжают традиции народного творчества, изготавливают архитектурные изделия на заказ, создают прекрасные поделки для галерей. Токарная обработка дерева привлекает людей, которые любят работать руками, находят удовольствие в решении проблем или наслаждаются тактильными и визуальными качествами древесины.
Токарные станки по дереву работают как с возвратно-поступательным, так и с непрерывным вращением. Токарно-поступательный станок приводится в действие луком или пружиной, вращая древесину сначала в одном направлении, а затем в другом. Токарь режет только с одной стороны вращения, как и в случае с токарным станком . Токарно-поступательный станок может приводиться в действие человеком как с луковым, так и с пружинным механизмом. Токарный станок с возвратно-поступательным движением, хотя и является примитивной технологией, требующей значительной ловкости в работе, в умелых руках способен давать превосходные результаты. Например, токарно-карусельные станки с возвратно-поступательным движением до сих пор используются для вытачивания бусинок для арабских решетчатых окон Meshrebeeyeh , которые так очаровали Хольцапффеля в 1880-х годах. [1]
Непрерывное вращение заготовки может осуществляться человеком с помощью педали или достигаться с помощью воды, пара или электроэнергии. Стиль резки не предполагает паузы, необходимой для вращения токарного станка с возвратно-поступательным движением. Однако даже при непрерывном вращении токарь полностью контролирует контакт инструмента и древесины вручную. Резцы не фиксируются и не продвигаются автоматически, как на токарном станке по металлу.
Природа древесины определяет технику токарной обработки. Ориентация волокон древесины относительно оси токарного станка влияет на инструменты и методы, используемые токарём по дереву. При точении шпинделя зерно проходит вдоль станины станка, как если бы в токарный станок было установлено бревно. Таким образом, зерно всегда перпендикулярно направлению вращения под инструментом. При точении чаши зерно движется под прямым углом к оси, как если бы поперек патрона была установлена доска. Когда заготовка чаши вращается, угол, который образует зерно с режущим инструментом, постоянно меняется между легкими разрезами и двумя местами за оборот, когда инструмент режет поперёк волокна и даже вверх поперек него. Этот изменяющийся угол зерна ограничивает использование некоторых инструментов и требует от токаря дополнительных навыков.
Содержание влаги влияет как на легкость резки древесины, так и на конечную форму работы при ее высыхании. Более влажная древесина легко режется непрерывной лентой из относительно беспыльной стружки. Однако влажная древесина движется по мере высыхания. меньше усаживается вдоль волокон. Эти переменные изменения могут добавить иллюзию овальной чаши или привлечь внимание к особенностям древесины. Сухая древесина необходима для токарной обработки, требующей точности, например, при установке крышки на коробку или в формах, в которых детали склеиваются.
Характер древесины создает дополнительные проблемы для токарного мастера. Токари лиственных пород и слоновой кости выбирают другие инструменты, чем те, которые используются для резки хвойных пород. Пустоты в древесине требуют более высоких скоростей токарного станка, наполнителей или дополнительных мер безопасности. Хотя другие мастера по дереву ценят плотную, прямую текстуру, токари по дереву часто ищут необычную древесину по корням, дефектам или больным частям деревьев.
Ремесло токарной обработки дерева сохраняется и развивается сообществом практиков. До 1970-х годов система ученичества в Великобритании и образование в области промышленных искусств в США сохраняли многие традиционные навыки ремесла. В период с 1975 по 1985 год преподаватели промышленного искусства, любители, художники, коллекционеры и поставщики инструментов разработали формат симпозиума для обмена информацией о ремесле. [2] Это сообщество было своего рода прототипом культуры ремесленников , действующей в 21 веке. Сообщество организует региональные, национальные и международные симпозиумы, издает журналы и принимает путешествующих экспертов на клубных мероприятиях. Большинство публикаций и DVD относятся к категории «сделай сам», включая многочисленные видеоролики на YouTube.
Археологические данные о токарной обработке дерева ограничены иллюстрациями, поскольку древесина представляет собой волокно, склонное к гниению. На египетских памятниках изображен ремень, которым помощник вращал токарный станок, пока другой рабочий резал дерево. Первые лучковые и ленточные токарные станки были разработаны и использовались в Египте и Риме. [3] У китайцев, персов и арабов были свои варианты токарно-лукового станка. [4] Первые токари иногда использовали босые ноги, чтобы удерживать режущие инструменты на месте, а руки приводили в действие токарный станок. Луковые токарные станки продолжают использоваться и по сей день, и большая часть нашей информации о них получена из наблюдений за их использованием токарями. [5] Между 500 и 1500 годами нашей эры точеные деревянные сосуды служили повседневными мисками и чашками большей части населения Европы. Наши знания об этих скромных сосудах основаны на примерах, сохранившихся в анаэробной среде . К ним относятся затонувшие корабли, такие как «Мэри Роуз» , или такие места, как погребальный корабль Осеберг (где захоронение было покрыто глиняным холмом), глубокие колодцы и другие затопленные места (например, погребенные ямы или канавы). Примерами последних являются чаши VII века из островного монастыря Иона на западе Шотландии. Большая часть этой посуды была выточена из сырой древесины на токарном станке с пружинным шестом . [6] Искусно изготовленные поилки, известные как мазеры , производились в очень ограниченном количестве из сухого дерева, а затем украшались позолоченными серебряными центральными выступами и краями. [7]
Еще в 1568 году отдельный маховик приводил в движение токарный станок через приводной ремень. [8] Мастер резал дерево, пока ученик вращал рукоятку огромного колеса, часто несколько футов в диаметре. Это был токарный станок непрерывного действия, который привел к адаптации к внешним источникам энергии, таким как вода, пар и электричество. Этот токарный станок превратился в «царицу станков», позволившую точить детали для других машин. [9] Семья Хольцапффель разработала декоративные токарные станки на основе токарного станка непрерывного действия в сочетании с инновациями в металлообработке, такими как автоматический суппорт. Эти токарные станки работали с зубчатыми моделями для вырезания рисунков из твердых пород дерева, таких как черное дерево . Европейские князья любили их как хобби, и они заслуживали упоминания Толстого в «Войне и мире» (1869). [10]
Токари по дереву в Лондоне организовались в гильдию еще в 1310 году на Вуд-стрит. К 1347 году мэр возложил на компанию Turners ответственность за регулирование мер и весов. [11] К 1591 году они построили свой собственный зал. Компания управляла системой ученичества и устанавливала цены на товары. В 1604 году они были зарегистрированы как Достопочтенная компания Тернеров Лондона. [12] За пределами Лондона ремесло было децентрализованным и нерегулируемым. Странствующие токари, известные как Боджеры , установили рядом с источником древесины временные токарные станки для токарной обработки деталей мебели.
В 19-м и начале 20-го века токари в Англии работали в токарных цехах, [13] обычно по системе мастер-ученик. В Германии и России токарное дело было сосредоточено в деревнях, имевших специализацию, например, точение игрушек. Луковые и столбовые токарные станки продолжали использоваться для децентрализованного индивидуального производства архитектурных элементов и чаш во многих частях мира. В США токарная обработка дерева была частью учебной программы по промышленному искусству, преподаваемой в государственных школах, и часто являлась обязательным условием для занятий по изготовлению мебели. «Задачи» из учебников включали как навыки управления инструментами, так и задания по переворачиванию таких предметов, как молотки, яйца для штопки, коробки, подносы, подсвечники, лампы и ножки для мебели. [14] [15]
Навыки токарной обработки дерева использовались модельерами при изготовлении прототипов и форм для литейных форм, использовавшихся на литейных заводах в XIX и XX веках. Чтобы добиться точности, они работали очень медленно, используя огромные токарные станки и медленно режущие скребки. [16]
В токарном деле всегда было много любителей. В 1970-х годах взрыв интереса к хобби-токарному делу в англоязычном мире вызвал возрождение этого ремесла. Доктор Дейл Ниш отправился в Англию, чтобы нанять учителей, инструменты и методы у последних токарей по дереву, прошедших обучение в качестве учеников. [17] Несколько лет спустя канадец Стивен Хогбин провел год в Австралии, расширяя границы этого ремесла за счет изменений в масштабе и дизайне. [18] Преподаватели промышленного искусства использовали свою институциональную принадлежность для проведения семинаров, публикации книг и стимулирования исследований. Инструментальная промышленность определила новый рынок для токарных станков и токарных инструментов. Небольшая группа серьезных коллекционеров инвестировала во все более скульптурные исследования токарей по дереву. Необычно, что токарное дело так и не завоевало прочную позицию на университетских факультетах искусства и дизайна. Вместо этого практики этого ремесла научились учиться на демонстрациях, частных занятиях, региональных встречах, своих собственных опубликованных журналах и интернет-технологиях. Некоторые художники начинали как токари по дереву, а затем перешли к более скульптурной работе, экспериментируя с формами суперобъектов и другими концепциями тонкого ремесла. [19] Центр искусства в дереве, основанный в 1986 году как Центр токарной обработки дерева, располагает коллекцией в Филадельфии, насчитывающей более 1000 предметов от международных художников [20] , а также исследовательской библиотекой и галереей. [21] Другие токари выбрали ремесленную ориентацию на традиционную работу, работу на заказ и удовольствие от студийной практики.
Сложные формы, изготовленные на токарном станке по дереву, складываются из удивительно небольшого количества видов пропилов: пробора, строгания, штапика, бухты и выемки. Разделение отделяет древесину от удерживающего устройства или образует глубокие пропилы. Планирование выполняется с помощью инструмента, в котором скос под режущей кромкой поддерживает древесные волокна, как в обычном строгальном станке. Бусины имеют выпуклую форму относительно цилиндра, а бухты – вогнутую форму. Методы выдалбливания представляют собой комбинацию сверления и выкапывания материалов. Токарь по дереву имеет право выбирать из множества инструментов для всех этих техник, и качество резки улучшается по мере практики владения выбранным инструментом. При выполнении любого типа резания токари полагаются на три точки контакта: инструмент давит на подручник и на корпус токарного станка, прежде чем коснуться поверхности древесины, чаще всего со скошенной кромкой, скользящей по поверхности древесины. Цель состоит в том, чтобы правильно расположить инструмент так, чтобы древесина приближалась к режущей кромке, создавая тонкую стружку без сколов и вырыва частей древесины. Токари по дереву предпочитают использовать очень чистые пропилы, чтобы свести к минимуму время, затрачиваемое на абразивы. Когда необходимо отшлифовать заготовку, это делают на токарном станке, используя абразивы, удерживаемые рукой, в инерционной шлифовальной машине, вращающейся вместе с вращением древесины, или с помощью электроинструментов — дрелей или прямоугольных сверл. Токарный станок также становится полезным приспособлением для резьбы, обжига, текстурирования, окраски и окончательной обработки формы.
Древесина вращается между передней бабкой токарного станка, которая включает в себя приводной механизм, и опорой задней бабки, которая вращается только в том случае, если ее центр «живой» или поддерживается вращающимся удерживающим устройством. На конце передней бабки могут использоваться острия или выступы, вбитые в древесину. Этот тип точения описывается как «между центрами». В шпинделе передней бабки также может использоваться чашка, цанговый или спиральный патрон для удержания шипа на заготовке, который будет удален в готовом изделии. Древесину также можно прикрутить или приклеить к лицевой панели — прочному диску с резьбой для установки на шпинделе передней бабки. Использование патрона или планшайбы позволяет токарю отказаться от поддержки задней бабки для вращающейся древесины. Этот тип надежной удерживающей системы необходим для полых чаш или полых форм.
Токарные инструменты обычно изготавливаются из углеродистой стали , быстрорежущей стали (HSS), а в последнее время и из карбида вольфрама . Сравнивая эти три типа, инструменты из быстрорежущей стали сохраняют свою заточку дольше и требуют менее частой заточки, чем углеродистая сталь, но не так долго, как карбид вольфрама. Инструменты из карбида вольфрама обычно состоят из скребков с одноразовой твердосплавной вставкой, прикрепленной к инструменту. Чем тверже тип используемой быстрорежущей стали, тем дольше лезвие будет сохранять остроту. Вставки из карбида вольфрама обычно считаются одноразовыми, но их можно затачивать алмазными абразивами . Современные режущие и скребковые инструменты также могут быть покрыты нитридом титана для улучшения характеристик износа.
Токарные инструменты необходимо затачивать чаще, чем другие режущие инструменты для обработки дерева , чтобы обеспечить чистый срез, поскольку древесина движется с большой скоростью. Заточка обычно осуществляется с помощью механических устройств, таких как приводные точильные круги и абразивы. Этот процесс заточки требует либо навыков мастера, либо одного из множества доступных заточных приспособлений, которые облегчают поддержание определенной фаски на инструменте. Как и при любом механическом методе заточки, следует избегать перегрева или воронения, поскольку они разрушают качество стали и делают сталь слишком мягкой для сохранения острой кромки. Когда это произойдет, вороненую область необходимо отшлифовать, чтобы обнажить свежую сталь, а затем на инструменте необходимо восстановить фаску и повторно заточить кромку. Быстрорежущая сталь не склонна к воронению (перегреву), тогда как углеродистая сталь легко синеет, требуя частой закалки в воде или масле, чтобы избежать потери качества.
При токарной обработке дерева важно носить определенные средства индивидуальной защиты (СИЗ). При работе с вращающимися предметами нельзя носить свободную одежду; все украшения следует снять; а длинные волосы следует завязать назад. Поскольку свободные тряпки также могут передать цвет изделию, следует использовать бумажные полотенца, чтобы избежать зацепок и несчастных случаев. Древесную стружку, образующуюся при токарной обработке, необходимо будет периодически удалять.
Хороший способ проверить безопасность перед запуском станка — « БЕЗОПАСНЕЕ» :
Безопасное использование токарного станка также зависит от выбора оператором правильных методов работы с токарным станком, инструментами и древесиной. Например, использование высокой скорости шпинделя с несбалансированной деревянной заготовкой может привести к опасной вибрации станка. Слишком быстрое вращение большой вращающейся заготовки может привести к ее взрыву. Неправильное использование таких инструментов, как долота и косые долота, может привести к защемлению , когда инструмент внезапно и агрессивно вгрызается в древесину и неконтролируемо. Эти рискованные действия могут оказать чрезвычайно большое воздействие на древесину, инструмент, токарный станок и оператора. Древесина может сломаться или вырваться из-под токарного станка. При авариях на станках инструменты часто вырываются из рук оператора и отбрасываются в неожиданных направлениях. Особое внимание требуется к деревянным формам, которые не имеют круглой формы, например, изделиям со смещением от центра, а также к чашам с крыльями или квадратными краями. Участки точения простираются дальше от оси вращения и иногда их труднее увидеть, чем основную часть деревянной заготовки.
