Токарная обработка дерева — это ремесло использования токарного станка по дереву с ручными инструментами для вырезания формы, симметричной вокруг оси вращения. Как и гончарный круг , токарный станок по дереву — это механизм, который может генерировать множество форм. Оператор известен как токарь , а навыки, необходимые для использования инструментов, традиционно назывались токарным делом . В доиндустриальной Англии эти навыки были достаточно сложными, чтобы называться «тайнами гильдии токарей». Навыки использования инструментов вручную, без фиксированной точки контакта с деревом, отличают токарную обработку дерева и токарный станок по дереву от токарного станка машиниста или токарного станка по металлу .
Изделия, изготовленные на токарном станке, включают ручки инструментов, подсвечники , подставки для яиц , ручки, лампы , скалки , цилиндрические коробки, рождественские украшения , шило, вязальные спицы, игольницы , напёрстки , ручки , шахматные фигуры , волчки ; ножки, шпиндели и колышки для мебели; балясины и столбы для архитектуры ; бейсбольные биты, полые формы, такие как деревянные духовые музыкальные инструменты, урны , скульптуры; миски, блюда и сиденья 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 ограниченных или индивидуальных токарных работ. Опытный токарь может изготовить широкий спектр предметов с помощью пяти или шести простых инструментов. Инструменты можно легко переделать для выполнения поставленной задачи.
Во многих частях мира токарный станок был переносным инструментом, который отправлялся к источнику древесины или приспосабливался к временным рабочим местам. Токари 21-го века реставрируют мебель, продолжают традиции народного искусства, производят индивидуальные архитектурные работы и 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 либо с возвратно-поступательным, либо с непрерывным вращением. Возвратно-поступательный токарный станок приводится в действие смычком или пружиной, вращая древесину сначала в одном направлении, а затем в другом. Токарь режет только с одной стороны вращения, как и в случае с шестовым токарным станком . Возвратно-поступательный токарный станок может приводиться в действие человеком с помощью смычка, а также с помощью пружинных механизмов. Возвратно-поступательный токарный станок, хотя и является примитивной технологией, требующей значительной ловкости для работы, способен давать превосходные результаты в умелых руках. Например, возвратно-поступательные токарные станки с луком до сих пор используются для вытачивания бусин для арабских решетчатых окон, называемых Meshrebeeyeh, которые так очаровали Хольцапффеля в 1880-х годах. [1]
Непрерывное вращение заготовки может осуществляться вручную с помощью педального колеса или достигаться с помощью воды, пара или электроэнергии. Стиль резки не имеет паузы, требуемой вращением возвратно-поступательного токарного станка. Однако даже при непрерывном вращении токарь полностью вручную контролирует контакт инструментов и древесины. Фрезы не фиксированы и не продвигаются автоматически, как в случае с металлообрабатывающим токарным станком.
Природа древесины определяет методы токарной обработки. Ориентация волокон древесины относительно оси токарного станка влияет на инструменты и методы, используемые токарем по дереву. При точении шпинделя волокна проходят продольно вдоль станины токарного станка, как если бы в станок было установлено бревно. Таким образом, волокна всегда перпендикулярны направлению вращения под инструментом. При точении чаши волокна проходят под прямым углом к оси, как если бы доска была установлена поперек патрона. Когда заготовка чаши вращается, угол, который волокна образуют с режущим инструментом, постоянно меняется между легкими резами до двух мест за оборот, где инструмент режет поперек волокон и даже вверх поперек волокон. Этот изменяющийся угол волокон ограничивает некоторые из инструментов, которые могут быть использованы, и требует от токаря дополнительных навыков.
Содержание влаги влияет как на легкость резки древесины, так и на окончательную форму работы после высыхания. Более влажная древесина легко режется, образуя непрерывную ленту относительно беспыльных стружек. Однако влажная древесина при высыхании перемещается, меньше сжимаясь вдоль волокон. Эти переменные изменения могут добавить иллюзию овальной чаши или привлечь внимание к особенностям древесины. Сухая древесина необходима для токарных работ, требующих точности, например, при подгонке крышки к коробке или в формах, где детали склеиваются.
Характер древесины создает другие проблемы для токаря по дереву. Токари по твердой древесине и слоновой кости выбирают другие инструменты, чем те, которые используются для резки мягкой древесины. Пустоты в древесине требуют более высоких скоростей токарного станка, наполнителей или дополнительных мер безопасности. Хотя другие столяры ценят плотные, прямые волокна, токари по дереву часто ищут необычную древесину среди корней, дефектов или больных частей 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 годы преподаватели промышленных искусств, любители, художники, коллекционеры и поставщики инструментов разработали формат симпозиума для обмена информацией о ремесле. [2] Это сообщество было своего рода прототипом культуры ремесленников , активной в 21 веке. Сообщество организует региональные, национальные и международные симпозиумы, публикует журналы и принимает путешествующих экспертов на клубных мероприятиях. Большинство публикаций и DVD-дисков относятся к категории «сделай сам», включая многочисленные видеоролики на YouTube .
Археологические записи о токарной обработке дерева ограничены иллюстрациями, поскольку древесина — это волокно, склонное к гниению. Египетские памятники иллюстрируют ремень, который использовал помощник для вращения токарного станка, пока другой рабочий резал дерево. Ранние лучковые токарные станки и ленточные токарные станки были разработаны и использовались в Египте и Риме. [3] У китайцев, персов и арабов были свои вариации лучкового токарного станка. [4] Ранние токари иногда использовали свои босые ноги, чтобы удерживать режущие инструменты на месте, а руками приводить в действие токарный станок. Лучковые токарные станки продолжают использоваться вплоть до наших дней, и большая часть нашей информации о них получена путем наблюдения за тем, как их используют токари. [5] Между 500 и 1500 годами нашей эры выточенные деревянные сосуды служили повседневными мисками и чашками для большей части населения Европы. Наши знания об этих скромных сосудах исходят из образцов, сохранившихся в анаэробной среде . К ним относятся затонувшие корабли, такие как « Мэри Роуз» , или такие места, как погребальный корабль Осеберг (где захоронение было увенчано глиняной насыпью), глубокие колодцы и другие заболоченные места (такие как зарытые ямы или рвы). Примерами последних являются чаши 7-го века из островного монастыря Айона у западной Шотландии. Большая часть этой посуды была выточена из сырой древесины на пружинном токарном станке . [6] Тонко изготовленные чаши для питья, известные как мазеры , производились в очень ограниченных количествах из сухой древесины, затем украшались серебряными позолоченными центральными выступами и ободками. [7]
Еще в 1568 году отдельный маховик приводил в действие токарный станок через приводной ремень. [8] Мастер резал дерево, в то время как ученик вращал рукоятку на огромном колесе, часто в несколько футов в диаметре. Это был токарный станок непрерывного вращения, что привело к адаптации к внешним источникам энергии, таким как вода, пар и электричество. Этот токарный станок превратился в «королеву станков», которая позволяла вытачивать детали для других машин. [9] Хольцапффели разработали декоративные токарные станки из токарного станка непрерывного вращения в сочетании с инновациями в металлообработке, такими как автоматический суппорт. Эти токарные станки работали по зубчатым шаблонам для вырезания рисунков на твердых породах дерева, таких как черное дерево . Они были любимым хобби европейских принцев, заслужив 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 назначил компанию Turners Company ответственной 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 Worshipful Company of Turners of London. [12] За пределами Лондона ремесло было децентрализовано и не регулировалось. Странствующие токари, известные как Bodgers, устанавливали временные токарные станки рядом с источником древесины для вытачивания деталей мебели.
В 19-м и начале 20-го века токари по дереву в Англии работали в токарных мастерских, [13] как правило, в системе мастер-ученик. В Германии и России токарные работы по дереву были сосредоточены в деревнях, которые имели специализацию, например, точение игрушек. Лучковые токарные станки и токарные станки с шестом продолжали использоваться для децентрализованного, индивидуального производства архитектурных элементов и чаш во многих частях мира. В США токарные работы по дереву были частью учебной программы промышленных искусств, преподаваемой в государственных школах, — часто предпосылкой для занятий по изготовлению мебели. «Задачи» из учебников включали как навыки управления инструментами, так и задания по токарной обработке таких предметов, как молотки, штопка яиц, коробки, подносы, подсвечники, лампы и ножки для мебели. [14] [15]
Навыки токарной обработки дерева использовались модельерами при изготовлении прототипов и форм для литейных форм, используемых в литейных цехах в 19 и 20 веках. Они работали очень медленно, чтобы достичь точности, используя огромные токарные станки для создания моделей и медленно режущие шабровочные инструменты. [16]
Токарное дело всегда имело сильное присутствие любителей. В 1970-х годах взрыв интереса к любительскому токарному делу в англоязычном мире вызвал возрождение этого ремесла. Доктор Дейл Ниш отправился в Англию, чтобы набрать учителей, инструменты и методы у последних из обученных учеников токарей по дереву. [17] Несколько лет спустя канадец Стивен Хогбин провел год в Австралии, раздвигая границы ремесла посредством изменений в масштабе и дизайне. [18] Преподаватели промышленных искусств использовали свою институциональную принадлежность для создания семинаров, публикации книг и содействия исследованиям. 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 закрепилось на университетских кафедрах искусства и дизайна. Вместо этого практикующие ремесло стали искусными в обучении на демонстрациях, частных занятиях, региональных встречах, 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 изящными концепциями ремесла. [19] Центр искусства по дереву, основанный в 1986 году как Центр токарной обработки дерева, располагает коллекцией в Филадельфии, насчитывающей более 1000 объектов от международных художников [20], а также научной библиотекой и галереей. [21] Другие токари выбрали ремесленную направленность на традиционную работу, индивидуальную работу и удовольствие от студийной практики.
Сложные формы, выполненные на токарном станке по дереву, развиваются из удивительно небольшого количества типов разрезов: разделение, строгание, бусина, выемка и выдалбливание. Разделение отделяет древесину от удерживающего устройства или устанавливает глубину разрезов. Строгание выполняется с помощью инструмента, в котором скос под режущей кромкой поддерживает волокна древесины, как в типичном рубанке по дереву. Бусины имеют выпуклую форму относительно цилиндра, а выемки — вогнутую форму. Методы выдалбливания представляют собой комбинацию сверления и вычерпывания материалов. Токарь по дереву волен выбирать из множества инструментов для всех этих методов, и качество разрезов улучшается с практикой владения выбранным инструментом. Токари полагаются на три точки контакта, выполняя любой тип разреза: инструмент нажимает на подручник и на тело токаря по дереву перед тем, как соприкоснуться с поверхностью древесины, чаще всего с помощью скоса, скользящего по поверхности древесины. Цель состоит в том, чтобы правильно расположить инструмент так, чтобы древесина подходила к режущей кромке, создавая тонкую стружку без сколов или вырывания частей древесины. Токари по дереву предпочитают использовать очень чистые резы, чтобы свести к минимуму время, затрачиваемое на абразивы. Когда необходимо отшлифовать деталь, они делают это на токарном станке, используя абразивы, удерживаемые рукой, в инерционной шлифовальной машине, которая вращается вместе с вращением древесины, или с помощью электроинструментов — дрелей или угловых сверл. Токарный станок также становится полезным держателем для резьбы, выжигания, текстурирования, окраски и отделки формы.
Древесина вращается между передней бабкой токарного станка, которая включает в себя приводной механизм и опору задней бабки, которая вращается только в том случае, если ее центр «живой» или поддерживается вращающимся удерживающим устройством. Конец передней бабки может использовать точки или шпоры, которые вбиваются в древесину. Этот тип токарной обработки описывается как «между центрами». Шпиндель передней бабки может также использовать чашечный, цанговый или спиральный патрон для удержания шипа на заготовке, который будет удален в готовом изделии. Древесину также можно привинтить или приклеить к планшайбе — прочному диску, который имеет резьбу для установки на шпиндель передней бабки. Использование патрона или планшайбы позволяет токарю отказаться от поддержки задней бабки для вращающейся древесины. Этот тип надежной системы удержания необходим для выдалбливания чаш или полых форм.
Токарные инструменты обычно изготавливаются из углеродистой стали , быстрорежущей стали (HSS) и, в последнее время, карбида вольфрама . Сравнивая три типа, инструменты из быстрорежущей стали сохраняют свою кромку дольше, требуя менее частой заточки, чем углеродистая сталь, но не так долго, как карбид вольфрама. Инструменты из карбида вольфрама обычно состоят из шаберных инструментов с одноразовой твердосплавной вставкой, прикрепленной к инструменту. Чем тверже тип используемой быстрорежущей стали, тем дольше кромка будет сохранять остроту. Вставки из карбида вольфрама обычно считаются одноразовыми, но их можно затачивать алмазными абразивами . Современные режущие и шаберные инструменты также могут быть покрыты нитридом титана для улучшения характеристик износа.
Инструменты для токарной обработки древесины необходимо затачивать чаще, чем другие кромочные инструменты для деревообработки , чтобы поддерживать чистый срез, поскольку древесина проходит с большой скоростью. Заточка обычно выполняется с помощью механических устройств, таких как электрические заточные круги и абразивы. Этот процесс заточки требует либо мастерства мастера, либо одного из многих доступных заточных приспособлений, которые облегчают поддержание определенного скоса на инструменте. Как и при любом механическом методе заточки, следует избегать перегрева или воронения, поскольку это испортит закалку стали, сделав сталь слишком мягкой для сохранения остроты кромки. Когда это происходит, вороненую область затем необходимо сточить, чтобы обнажить свежую сталь, а затем инструменту необходимо восстановить скос и заново заточить кромку. Быстрорежущая сталь не склонна к воронению (перегреву), тогда как углеродистая сталь легко воронеет, требуя частой закалки в воде или масле, чтобы избежать потери закалки.
При токарной обработке дерева важно надевать определенные средства индивидуальной защиты (СИЗ). При работе с вращающимися предметами не следует носить свободную одежду; следует снять все украшения; а длинные волосы следует завязать сзади. Поскольку свободные тряпки также могут передавать цвет изделию, следует использовать бумажные полотенца, чтобы избежать зацепов и несчастных случаев. Стружку, образующуюся во время токарной обработки, необходимо периодически удалять.
Хороший способ проверить безопасность перед запуском токарного станка — « БЕЗОПАСНЕЕ» :
Безопасное использование токарного станка также зависит от выбора оператором правильных методов работы со станком, инструментами и древесиной. Например, использование высокой скорости шпинделя с несбалансированной деревянной заготовкой может привести к опасной вибрации токарного станка. Слишком быстрое вращение большой токарной заготовки может привести к ее взрыву. Неправильное использование таких инструментов, как долота и косые стамески, может привести к застреванию , когда инструмент внезапно и агрессивно вгрызается в древесину неконтролируемым образом. Эти рискованные методы могут оказывать чрезвычайно большие силы на древесину, инструмент, токарный станок и оператора. Древесина может треснуть или оторваться от токарного станка. При несчастных случаях на токарном станке инструменты часто вырываются из рук оператора и отбрасываются в неожиданных направлениях. Особая осторожность требуется для деревянных форм, которые не являются круглыми, например, для нецентральной обработки, а также для чаш с крыльями или квадратными ободками. Части токарной обработки выходят дальше от оси вращения и иногда их труднее увидеть, чем основную часть деревянной заготовки.
