Верстак: правила конструирования, изготовление для разного рода столярных и слесарных работ

Генеральный принцип развития техники обработки материалов с доисторических времен до наших дней – как делать на неточном оборудовании детали для более точного. А начиналось все с верстака, его прообразы находят при раскопках поселений каменного века. Построить верстак, причем полноценный, своими руками вполне возможно, и это не только сэкономит значительную сумму, но также упростит, облегчит работу и улучшит ее результат.

Три ошибки

Любители, порой, судя по их конструкциям, очень опытные, знающие и прилежные, иногда делают себе верстаки, на которых, образно выражаясь, можно танк кувалдой разнести. Времени и труда на них уходит много, а денег вряд ли меньше, чем на хороший фирменный любительский верстак. Повторение в конструкции для собственного пользования промышленных прототипов, предназначенных для интенсивной работы в 3 смены и статическую нагрузку более чем в тонну, при сроке службы от 20 лет – одна из типичных ошибок разработки верстаков собственной конструкции.

Вторая – пренебрежение вибрациями. Не явно ощущаемой «игрой» или «отдачей», а мелкой дрожью, существенно затрудняющей работу и снижающей ее качество. Особенно сильно вибрации сказываются в верстаках на металлической станине.

Третья – повторяют столярные или слесарные верстаки; возможно, с некоторыми доработками под свою руку. Между тем конструкций верстаков для домашних/любительских работ разного характера немало. Бывают верстаки более или менее специализированные или, наоборот, универсальные, временные из подручных материалов и др.

Мы в этой статье разберемся, как сделать верстак с учетом этих ошибок, во-первых, попроще и подешевле сообразно кругу потребностей и/или увлечений умельца. Во-вторых, как сделать верстак общего назначения или универсальный для особых условий использования – в тесном гараже, под столярку на стройке из подручного хлама, домашний для мелкой точной работы, детский.

Об универсальных верстаках

Среди фирменных изделий, подчас весьма недешевых, можно встретить «универсальные» верстаки в виде столярного с крышкой без лотка, комплектными слесарными тисками на деревянной подушке, и струбциной для их установки, вроде того, что на фото:

Это неправильное решение не только потому, что деревянная столешница от столярных работ портится. Главное, что здесь плохо – технологические жидкости, применяемые при обработке металла – масло, керосин и др. Пропитанное ими дерево становится гораздо более горючим. Возможно и самовоспламенение; вспомните, на производстве категорически запрещено накапливать промасленную ветошь. Подход к конструированию столешницы (доски, крышки) универсального верстака нужен другой исходя из того, для какой работы он преимущественно используется – тонкой или грубой, см. далее.

Рабочая скамья

На Западе широко распространены любительские/домашние верстаки с наборной столешницей, обрамленной бортиком. Чертежи такой «рабочей скамьи» даны на рис. Под слесарку крышку накрывают листом стали толщиной 1,5-2 мм и ставят тиски на подушке.

Верстак-скамейка хорошо гасит вибрации; сделать его можно из сосны или ели. Но конструкция сложна, с длинномерными материалами и мебелью работать на таком верстаке неудобно. Поэтому мы посмотрим сначала, как сделать наиболее употребительный столярный верстак, затем гаражный и слесарный. Далее постараемся объединить их в универсальный верстак и поглядим, чего на этой основе можно придумать для особых потребностей.

Состав верстака

Верстак «нашего» типа (условно, поскольку точно установить его происхождение невозможно) состоит из:

• Подверстачья (в столярных верстаках), или станины (в слесарных), обеспечивающей устойчивость всего агрегата и эргономику рабочего места.
• Крышки, коробчатой или в виде лотка, придающей рабочей области необходимую жесткость.
• Полки; возможно, с лотком, гнездами, и упорами, на которой производятся рабочие операции.
• Фартука, на котором развешивается инструмент. Фартук не обязательная принадлежность верстака, он может висеть на стене или быть заменен тумбой, стеллажом и пр.

Примечание: размеры верстака в высоту ок. 900 мм. Длина и ширина выбираются по месту установки и роду работ в пределах 1200-2500 и 350-1000 мм соотв.

Крышку с полкой чаще всего выполняют заодно, неразъемными, и называют просто крышкой, верстачной доской или столешницей. Для гашения вибраций полку всегда делают на основе (постели, подложке) из дерева. В слесарном верстаке постель накрывается стальным листом от 2 мм толщиной и может быть выполнена из хвойной древесины. Ее общая прочность достаточна, а стальная покрышка предохраняет дерево от местных повреждений и попадания техжидкостей. В столярном верстаке постель из качественной (без сучков, свилей, и др. дефектов) твердой мелкослойной древесины (дуб, бук, граб, вяз, орех) служит одновременно и полкой, в верстаке для дома ради ее упрощения не в ущерб качеству возможна и 2-слойная конструкция, см. далее.

Традиционная конструкция подверстачья, наоборот, разборная из того же дерева, что и полка столярного. Это исходит от мастеров-шабашников прошлого, перевозивших свое оборудование от заказчика к заказчику на телеге. Именно со станины/подверстачья и следует начинать разработку своего верстака не хуже, но проще традиционных.

Станина: металл или дерево?

Стационарный деревянный верстак имеет перед таковым на стальной станине преимущества не только в меньшей стоимости и трудоемкости. Дерево, во-первых, не пластично. Верстак на деревянном основании можно сломать, но, если древесина использована выдержанная и пропитанная, он никогда не прогнется. Во-вторых, дерево отлично гасит вибрации. Фундаменты ваших строений ведь не усиленные вибропоглощающие, как цехов на заводе? А общую прочность и устойчивость станины домашнего верстака вполне обеспечит хвойная деловая древесина обычного качества.

Конструкция деревянной станины верстака из досок 120х40 показана слева на рис. Допустимая статическая нагрузка – 150 кгс; динамическая по вертикали вниз в течение 1 с – 600 кгс. Угловые стойки (ножки) собираются на саморезах 6х70 зигзагом (змейкой) с отступом от кромки 30 мм и шагом 100-120 мм. Крепление двусторонее; змейки с той и другой стороны пакета ведутся в зеркальном отражении. Промежуточные опорные балки крепятся стальными уголками на саморезах; краевые – парами саморезов у шипам стоек и, снаружи, уголками.

Если есть в наличии брус 150х50 или (180…200)х60, конструкцию можно упростить, как показано в центре на рис. Несущая способность повысится до 200/750 кгс. А из бруса 150х150, 150х75 и (180…200)х60 можно соорудить станину, способную вынести 450 кгс в статике и 1200 в динамике, справа на рис.

Примечание: любая из этих станин пригодна и под столярный, и под слесарный верстаки. Под столярку на нее ставят коробчатую крышку (см. далее), а под слесарку лоток из уголка 60х60х4 с вваренными 4-мм полосами над промежуточными балками. В лоток укладывают деревянную подушку и накрывают ее сталью, также см. далее.

Если нет сварки

Цельнодеревянный верстак, без необходимости в сварочных работах для его изготовления, можно сделать по схеме на след. рис. «Фишка» здесь в столешнице, набранной на клею из бруса 75х50 и скрепленной стяжками. Если брус дубовый, то допустимая нагрузка – 400/1300 кгс. Угловые стойки – брус 150х150; остальное – брус 150х75.

Металл

Бывает наоборот: металл доступнее дерева, и сварка есть. Тогда стол-верстак под нагрузку 100/300 кгс можно собрать по чертежу слева на рис. Материалы – уголок 35х35х3 и 20х20х2. Ящики – из оцинковки. Недостаток – нельзя сделать проем внизу для ног, конструкция потеряет способность нести динамическую нагрузку.

Под нагрузку 200/600 подойдет более удобный металлический верстак по схеме справа вверху из профтрубы 50х50 (угловые стойки), 30х30 (прочие вертикальные детали) и уголка 30х30х3. Дощатая подушка того и другого верстака настилается только поперек (справа внизу) из шпунтованных досок (120…150)х40.

Полка – сталь 2 мм. Полку крепят к подушке саморезами 4х(30…35) по паре с каждого края каждой доски, а вдоль крайних досок – с шагом (60…70) мм. Только в таком исполнении верстак покажет заданную несущую способность.

Эти верстаки относятся уже к универсальным: под столярку крышку переворачивают деревянной стороной вверх или приспосабливают, как описано далее. Слесарные тиски устанавливаются на деревянной подушке, но крепятся не струбциной. В подушку тисков загоняется снизу цанговый анкер под болт М10-М14, и под него же в крышке сверлится сквозное отверстие. Под головку болта подкладывается шайба от 60х2. Такое решение удобно тем, что тиски возможно использовать недорогие неповоротные.

Для столярки

Крышка столярного верстака, в отличие от слесарного, крепится к подверстачью наглухо и выполняется коробчатой, для общей жесткости. Оптимальный вариант крепления для неразборного верстака – стальные уголки и саморезы. Подверстачье может быть и стальной станиной из описанных выше.

Как устроен столярный верстак традиционного типа, показано на поз. А рис; принадлежности к нему на поз. Б. Верстачная доска (в данном случае это отдельное приспособление) используется для работы с длинномером. Упор в ее пазу делается из подклиненного обрезка доски, см. далее. В доске желательно насверлить продольный ряд отверстий и крепить ее в гнезда болтами с конусными головками впотай. Традиционная конструкция столярного подверстачья показана на поз. Г, но – см. выше.

Крышку столярного верстака возможно удешевить, выполнив 2-слойной, поз. В. Тогда качественные доски твердого дерева понадобятся только на полку. Настилают ее, кладя доски «горбушками» годичных слоев попеременно вверх и вниз, во избежание коробления. Настил полки сначала сплачивают на клею ПВА или столярном, туго сжав струбциной или обмотав шнуром; ставят на подушку на том же клею. Юбка крышки собирается отдельно на клею и сквозных шипах (врезка на поз. В) и крепится к пакету подушка-полка саморезами.

Тиски для столярки

Цельнодеревянные столярные тиски, передние и стуловые, в настоящее время почти начисто вытеснены тисками с металлическим винтовым зажимом, поз. Д; их устройство показано на поз. Е. Тут необходимы некоторые замечания.

Первое – под головку зажимного винта нужно подложить 2-3 стальные шайбы, иначе он быстро проест подушку (деревяшка 4х4х1 см). Второе – если гайка не заказная и не покупная фасонная, то обзаведитесь хоть на время комплектом метчиков под используемую резьбу. В таком случае не старайтесь для ровности и плавности зажима применять слишком толстый винт; М12-М16 вполне достаточно.

Гайку самодельной зажимной пары наваривают на основание диаметром от 60 мм или, квадратное, от 70х70 мм. Утапливать ее в подушку зажима на надо, так меньше вероятности, что гайку сорвет при зажимании. Но от сварки резьбу безобразно уведет, болтом не прогонишь. Резьбу приваренной гайки нужно будет проходить метчиками по полной схеме, как при нарезке: первый метчик – второй – третий (если входит в комлект).

Примечание: гайке, наваренной на основание, перед проходом резьбы нужно дать отлежаться от 2-х час, чтобы «улеглись» остаточные деформации.

Тиски и столярка для слесарки

Тиски на слесарном верстаке устанавливаются в углу (см. врезку на рис.), чтобы как можно большая часть динамических нагрузок при обработке металла приходилась по вертикали на угловую стойку. Расположение поперечных балок и промежуточных вертикальных стоек верстака со стационарными тисками желательно делать немного асимметричным, ставя их с меньшими промежутками в сторону угла с тисками. Установку тисков ведут также начиная с угла:

• В деревянную угловую стойку загоняют цанговый анкер под установочный болт, а в металлическую вваривают высокую гайку или резьбовую втулку (точка крепления 1 слева внизу на рис.);
• Если крепежный узел сварной, проходят резьбу метчиками, как в самодельной гайке столярных тисков, см. выше;
• Ставят тиски временно на 1 болт и по месту размечают отверстия под крепежные точки 2, 3 и 4;
• Тиски снимают и сверлят сквозные отверстия 2, 3 и 4;
• Ставят тиски на болты 1, 2 и 3;
• Для крепления на болт 4 подкладывают под крышку (столешницу) укосину У из деревянного бруса от 60х60 или профтрубы от 40х40. Закреплять укосину не обязательно, но она должна упираться из-под низа в верхнюю раму (обвязку) станины, но не в столешницу!
• Крепят тиски окончательно на болт 4.

Примечание: таким же способом крепят и стационарный электроинструмент, напр. наждак.

Под столярку

Слесарный верстак возможно приспособить и для столярных работ, если просверлить в столешнице 2-4 пары отверстий под фиксацию столярного упора (справа и в центре на рис.). В таком случае к нижней поверхности упора привинчивают саморезами круглые бобышки; хорошо подходят пробки от пластиковых бутылок, они много раз выдерживают посадку втугую.

Верстак для гаража

Верстак в гараж невозможно сделать оптимальной по эргономике рабочего места ширины – размеры стандартного бокса 4х7 м со стоящим в нем автомобилем не позволяют. Давно уже путем проб и ошибок определена ширина гаражного верстака в 510 мм: и поворачиваться между ним и капотом достаточно удобно, и работать более-менее можно. Узкий верстак под тяжелым грузом (напр., вынутым для переборки мотором) оказывается неустойчивым, поэтому его делают прикрепленным к стене. Часто – угловым, это повышает устойчивость, но любой пристенный верстак «отзванивается» сильнее верстака-стола такой же конструкции

Схема устройства одной секции гаражного верстака дана на рис. В данной конструкции применен остроумный способ дополнительного гашения вибраций: ячейки рам крышки и нижней полки дальнего от угла края разных размеров. Точность установки поперечин +/– 1 см. С той же целью крышка и нижняя полка выполнены из ЛДСП толщиной 32 мм и застланы вместо стали линолеумом. Для гаражных работ его стойкость достаточна; заменяется без труда.

Крепление к стенам – саморезы от 8 мм или болты от М8 с шагом 250-350 мм. Заглубление в каменную стену 70-80 мм; в деревянную 120-130 мм. Под саморезы в каменную стену ставятся пропиленовые дюбели; под болты – цанговые анкеры.

Еще для гаража

Другой вариант гаражного верстака уже на пристенный, а настенный, слева на рис. Монтировать его можно только на каменные стены. Верстачная доска откидная 2-слойная; каждый слой из фанеры 10-12 мм. Проем под станок со ступенчатой внутренней кромкой. Под «фрезером» в данном случае понимается сверлильный мини-станок с подвижно-поворотным столиком и зажимом для детали. Конструкция удобна тем, что стружка сыплется сразу на пол.

Если ваш автомобиль что-то вроде Daewoo или Chery с 3-х цилиндровым моторчиком, а гараж совсем маленький, то в нем можно поставить складной мини верстак-шкафчик с подъемной столешницей, справа на рис; он же подойдет в дом для тонкой работы (электроника, точная механика). Столешница подвешена на рояльной петле, ножки на карточных. Для складывания ножки подворачивают под столешницу (полезно было бы связать их проножкой), и столешница опускается.

Примечание: для тесного гаража с обычным городским автомобилем, возможно, оптимален будет складной верстак-ящик, см. видео ниже.

Видео: складной верстак-ящик

Домашний универсал

Дома занимаются более мелким, но кропотливым техническим творчеством: пайкой, моделизмом, часовым делом, художественным выпиливанием из фанеры и т.п. Для мелкой тонкой работы пригоден универсальный верстак, чертежи которого и приспособлений к нему даны на рис. Стойкость рабочей поверхности и ее вибропоглощение в данном случае не так важны, как ровность, гладкость и некоторая адгезия («прилипаемость» деталей), поэтому столешница покрыта линолеумом. Слесарные тисочки к данному верстаку нужны небольшие, с винтовым зажимным креплением.

Еще о фанере

Вообще-то работать с металлом «по-грубому» на фанере нежелательно, т.к. она неплохо «отзванивает». Если же подушка доски слесарного верстака делается все-таки из фанеры, то к ее исподу нужно приклеить на ПВА раму (обрамление) тоже из фанеры, см. рис. Верхнюю (рабочую сторону) тогда желательно покрыть сначала линолеумом без подкладки, а уж по нему класть сталь.

Подрастающей смене

Другой случай, когда делать верстачную доску из фанеры оправдано, это ученический верстак для ребенка. Тут играют роль уже педагогические соображения: пусть учится чувствовать материал и не лупить почем зря, а работать аккуратно. С той же целью мастера прошлого нарочно давали ученикам плохой инструмент.

Верстаки на дачу

Когда дачный домик или др. легкое деревянное сооружение еще только строится, тут не до верстачных премудростей, нужно хоть что-то, на чем можно производить несложные столярные работы. Для такого случая на скорую руку можно сколотить столярный верстак для дачи из подручных материалов, слева на рис. Конструкция замечательна тем, что в ней наглядно и полно воплощен принцип: на плохом оборудовании делаем хорошие вещи.

Для последующих работ по обустройству дачи пригодится мини-верстак, справа на рис. При минимальном расходе материала и предельно простой конструкции он достаточно для обычных столярных работ устойчив во всех отношениях, т.к. середина верстачной доски подперта парой подкосов. Если их поставить на болты, верстак получится складным и от выходных до выходных стоять в кладовке. Для разборки после высвобождения подкосов распорку вместе с ними вынимают, а ножки подворачивают под доску. Наконец, для дачи, обитаемой постоянно или все лето, с мастеровым хозяином, кстати придется более сложный, но полнофункциональный складной верстак, см. видео ниже.

Видео: складной верстак своими руками