Удлиненное деревянное изделие и способ его изготовления
Изобретение относится к деревообрабатывающим отраслям промышленности и может быть использовано при производстве киев для игры в бильярд, их частей, а также для изготовления карнизов, деталей мебели. Технический результат - повышение стабильности деревянных удлиненных конструкций, улучшение их эксплуатационных свойств путем компенсации внутренних напряжений в изделиях - достигается способом изготовления удлиненного деревянного изделия, в частности шафта, при котором берут удлиненную деревянную заготовку квадратного сечения, в которой на всю ее длину симметрично из углов выпиливают четыре части квадратного сечения, затем каждую выпиленную часть разворачивают на 180 градусов относительно ее продольной оси и вклеивают в то же место, откуда они были выпилены. После этого заготовку обрабатывают для получения необходимой формы. При этом размеры выпиливаемых частей выбирают так, чтобы после окончательной обработки изделия сумма площадей сечений выточенных частей на среднем диаметре изделия была равна площади сечения невыпиленной части. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.
Изобретение относится к деревообрабатывающим отраслям промышленности и может быть использовано при производстве киев для игры в бильярд, их частей, а также для изготовления карнизов, деталей мебели.
Все производители удлиненных деревянных конструкций, когда длина конструкций значительно превышает их размеры поперечного сечения, в частности бильярдных киев, шафтов (ударников), сталкиваются с проблемой стабильности этих конструкций. Эта проблема вызвана всегда имеющими место внутренними напряжениями в деревянных заготовках, брусках, из которых они изготавливаются. Означенная проблема может дополнительно осложняться вследствие воздействия на заготовку окружающей среды (температуры и влажности). Внутренние напряжения приводят к непредсказуемости поведения конструкций во время эксплуатации. В частности, непредсказуемо поведение шафта во время игры, т.к. в нем появляются вибрации во время удара. Кроме того, однонаправленное действие внутренних напряжений заготовки, нарастающих по длине, приводит к искривлению деревянных конструкций, кия, шафта, непрогнозируемому нарушению их геометрических характеристик, что ухудшает их эксплуатационные характеристики, игровые свойства кия. При воздействии на кий удара со стороны шара внутренние напряжения приводят к проявлению расклинивающего эффекта, вызывающего растрескивание материала кия и к появлению в нем трещин, изломов, что приводит к его небольшому сроку эксплуатации.
Широко известны составные конструкции киев, в которых используют вставки различных пород дерева, имеющие различные внутренние напряжения разных направлений действия, которые должны исключить большую результирующую напряжения, проявляющегося на длине кия. В частности, известна конструкция кия, представляющая собой усеченный конус, состоящий из трех частей: ударника, турняка и средней части между ними (см. Свидетельство на полезную модель №16908 «Кий бильярдный», МПК А63Д 15/08, опубликовано 27.02.2001). В этой конструкции ударник выполнен из одной породы дерева, турняк - из другой, а средняя часть выполнена наборной из чередующихся вставок, выполненных из материала ударника и турняка. Такая конструкция разрушает структуру однонаправленных моментов внутренних напряжений исходной заготовки и уменьшает вредное влияние этих напряжений, уменьшает эффект искривления кия. Улучшаются игровые свойства кия. Однако такая конструкция требует длительного и тщательного подбора пород дерева, и не всегда обеспечивает требуемый эффект. Напряжения по большей части сохраняются и при ошибочном подборе материалов могут даже возрасти при их однонаправленном (однознаковом) суммировании.
Задачей изобретения является повышение стабильности деревянных удлиненных конструкций, улучшение их эксплуатационных свойств путем компенсации внутренних напряжений в изделиях.
Задача решается способом изготовления удлиненного деревянного изделия, в частности шафта, при котором берут удлиненную деревянную заготовку квадратного сечения, в которой на всю ее длину симметрично из углов выпиливают четыре части квадратного сечения. При этом невыпиленная часть заготовки приобретает крестообразную форму. Затем каждую выпиленную часть разворачивают на 180 градусов относительно ее продольной оси и вклеивают в то же место, откуда они были выпилены. При этом бывшие внутренние стороны выпиленных частей оказываются снаружи заготовки. После этого заготовку обрабатывают для получения необходимой формы. Кий, шафт обрабатывают в виде усеченного конуса. Размеры частей, подлежащие выпиловке, выбирают таким образом, чтобы после обработки (выточки конуса) сумма площадей сечений выпиленных частей - сегментов на среднем диаметре изделия (шафта) - была равна площади сечения оставшейся крестообразной, невыпиленной части. Такой способ изготовления изделия (шафта) позволит скомпенсировать имеющиеся изначально напряжения в заготовке, исключив полностью или сведя к минимуму их воздействие на него, обеспечив их стабильность, в частности одинаковую упругость при повороте кия вокруг своей оси в руке игрока. При этом ввиду компенсации внутренних напряжений изделия, кия уменьшится вероятность его искривления, растрескивания, увеличится срок его эксплуатации.
Задача решается также конструкцией удлиненного деревянного изделия, в частности, шафта усеченной конусной формы, которая является составной продольной конструкцией, средняя часть изделия в сечении выполнена крестообразной, а сегментные части расположены во внешних квадрантах креста и жестко скреплены гранями со средней частью, причем каждая сегментная часть образована выпиловкой ее из своего квадранта и установлена в нем с разворотом на 180 градусов. Площадь креста в сечении равна сумме площадей сечений сегментных частей на средней части изделия.
На фиг.1 изображена заготовка до ее обработки, где стрелками показаны внутренние напряжения заготовки. На фиг.2 показана заготовка после ее распиловки на пять частей. На фиг.3 изображена заготовка после склейки ее средней части с выпиленными перевернутыми на 180 градусов частями. На фиг.4 показано сечение после выточки конуса шафта на средней его части, где площадь сечений выпиленных сегментов равна площади сечения крестообразной не выпиленной части.
Шафт выполнен из средней 1 части заготовки, которая после распиловки имеет крестообразную форму, и четырех идентичных периферийных частей 2, каждая из которых обозначена 2А, 2Б, 2В, 2Г. На фиг.2 периферийные части показаны до разворота, поэтому направления стрелок, указывающие на наличие внутренних напряжений, совпадают с направлениями стрелок на крестообразной части 1 заготовки. На фиг.3 периферийные части 2А, 2Б, 2В, 2Г установлены на среднюю крестообразную часть после разворота их на 180 градусов, поэтому направления стрелок внутренних напряжений на выпиленных деталях противоположны напряжениям крестообразной части.
Способ изготовления шафта или других деревянных изделий реализуется следующим образом. Берут удлиненную деревянную цельную заготовку квадратного сечения с имеющимися в ней внутренними напряжениями. Поскольку эта заготовка не составная, напряжения в ней однонаправленные. Далее проводят ее распиловку следующим образом. На всю ее длину симметрично из углов выпиливают четыре части квадратного сечения. В результате такого распила получается пять деталей заготовки: средняя 1 крестообразной формы и четыре внешних 2А, 2Б, 2В, 2Г квадратного сечения (фиг.2). Поскольку все детали 1, 2А, 2Б, 2В, 2Г выполняются из одного бруска, внутренние напряжения в них имеют одно направление, что показано стрелками на фиг.2. Далее каждую выпиленную часть квадратного сечения 2 разворачивают ровно на 180 градусов вокруг своей оси. И внутренние грани этих частей становятся внешними, а внешние - внутренними. Направление внутренних напряжений в развернутых деталях 2, оставаясь прежним, по отношению к детали 1 меняется на 180 градусов, т.е. на противоположное. Далее внешние стороны крестообразной детали обрабатывают клеем, на которые устанавливают бывшие внешние до распиловки, ставшие внутренними после распиловки грани частей 2. На фиг.3 показана такая заготовка после разворота ее периферийных частей, собранная и склеенная. На фиг.3 показаны противоположные направления внутренних напряжений развернутых периферийных частей относительно внутренней крестообразной детали. После указанной сборки заготовка поступает на механическую обработку для придания ей требуемой формы. Для шафта это форма усеченного конуса. Разнонаправленность внутренних напряжений различных частей шафта, размеры площади секторов которых в сечении равны размеру сечения крестообразной части (фиг.4), приводит почти к полной взаимной компенсации внутренних напряжений частей, которые на работу кия никак не повлияют. При различии площадей сечений выпиленных частей и крестообразной части также имеет место компенсация внутренних напряжений, но не полная.
Таким образом, способ изготовления удлиненного деревянного изделия, в частности шафта кия, не убирает самих внутренних напряжений, а взаимно компенсирует их. При использовании изготовленного таким способом удлиненного деревянного изделия исключается или сводится к минимуму его искривление, обеспечивается стабильность его геометрических и эксплуатационных характеристик. При использовании в игре кия, шафта, изготовленных описанным способом, обеспечивается стабильность их игровых характеристик, исключается или сводится к минимуму вибрация на шафте, удар по шару не будет зависеть от хвата кия игроком. Исключается многочасовая подборка материала кия для изготовления вставок для него, многократная обработка кия для последовательного снятия его внутренних напряжений.
1. Способ изготовления удлиненного деревянного изделия, при котором берут удлиненную деревянную заготовку квадратного сечения, в ней на всю ее длину симметрично из углов выпиливают четыре части квадратного сечения, затем каждую выпиленную часть разворачивают на 180° относительно ее продольной оси и вклеивают в то же место, откуда они были выпилены, после чего заготовку обрабатывают для получения требуемой формы, при этом размеры выпиливаемых частей выбирают так, чтобы после окончательной обработки изделия сумма площадей сечений выточенных частей на среднем диаметре изделия была равна площади сечения не выпиленной части.
2. Удлиненное деревянное изделие, в котором его средняя часть в сечении выполнена крестообразной, а сегментные части расположены во внешних квадрантах крестообразной части и жестко склеены с ней, причем каждая сегментная часть образована выпиловкой ее из своего квадранта и установлена в нем с разворотом на 180° относительно своей продольной оси, а площадь сечения крестообразной части равна сумме площадей сечений сегментных частей на средней части изделия.
