Стеллаж и стол из фанеры своими руками: размеры, прогиб полки и раскрой листа

Какую фанеру брать

Для мебели в жилом помещении подходит берёзовая фанера ФК на карбамидном клее. Фанера ФСФ на фенольном клее влагостойче и годится для улицы, но для комнаты её берут реже: она дороже, а запас по влагостойкости книжной полке не нужен. Сорт по ГОСТ 3916.1-2018 описывает пороки наружных слоёв, о внутренних он ничего не говорит. Для открытой мебели лицевую сторону берут сорта II и выше, обратную можно III. Внутри листа возможны пустоты, и обнаружат их только торцы после раскроя.

Форматы листа по тому же стандарту, чаще других встречающиеся в продаже, — 1525×1525 и 1220×2440 мм. Для длинных боковин годится только второй, для небольших изделий и для станка с полем 1300×1300 мм удобнее первый. Подробнее о свойствах материала — на странице фанеры.

Реальная толщина — отдельный вопрос. В паспорте UPM на берёзовую фанеру WISA-Form Birch номинал 18 мм соответствует интервалу 17,1–18,1 мм, это фанера с плёночным покрытием, но основа у неё такая же берёзовая. У российской нешлифованной ФК интервал может быть шире, и точные значения предельных отклонений нужно брать из таблицы стандарта для конкретной марки и шлифовки. Для лазерной фанеры 3–6,5 мм по спецификации СП-СВЕЗА-МАР-012-001 от 3 августа 2021 года отклонение шлифованного листа ±0,2 мм. На 18 мм допуск вряд ли будет таким же жёстким, поэтому паз под шип рисуют по замеру листа, а не по номиналу.

Прогиб полки: считаем до раскроя

Полка на двух опорах под равномерной нагрузкой прогибается по формуле:

f = 5·q·L⁴ / (384·E·I)

где q — нагрузка на единицу длины (Н/мм), L — пролёт (мм), E — модуль упругости при изгибе (МПа), I = b·h³/12 — момент инерции сечения (мм⁴). Модуль у фанеры зависит от направления волокон лицевого шпона. В паспорте UPM для 18 мм (13 слоёв берёзы, влажность 10±2 %, данные 01/2015) средний модуль при изгибе: 10 048 МПа вдоль пролёта и 7 452 МПа поперёк. Для российской ФК это ориентир: у неё другой клей, слойность и влажность, смотрите паспорт производителя.

Результат обманчиво мал: расчёт берёт кратковременную нагрузку, а книги стоят годами. Из-за ползучести древесных материалов длительный прогиб оказывается почти вдвое больше (по Еврокоду 5 для фанеры в сухих помещениях коэффициент ползучести 0,8, то есть множитель 1,8), в нашем случае около 1,6–2,2 мм. Прогиб от сдвига в расчёт не входит, а у фанеры он заметнее, чем у массива. Запас до допуска остаётся, но небольшой.

Что даёт изменение размеров, показывает таблица. Прогиб растёт с четвёртой степенью пролёта и падает с кубом толщины.

Строки с 25 мм считались при тех же значениях E, у толстой фанеры они чуть отличаются, это ориентир. Полка не обязана быть широкой: вместо толстого листа проще сократить пролёт промежуточной стойкой или поставить под полку рейку-рёбро. Лишние 7 мм толщины стоят дороже и по деньгам, и по весу.

Раскрой стеллажа 1800×800×300 мм

Возьмём стеллаж из двух боковин и пяти полок: нижняя, верхняя и три промежуточные, шаг в свету около 427 мм. Полки с торцами-шипами проходят сквозь боковины, длина каждой 800 мм, глубина всех деталей 300 мм. Боковина высотой 1800 мм длиннее стороны листа 1525×1525, значит, подходит только лист 1220×2440 мм.

Раскладка. Лист делят вдоль на четыре полосы шириной по 300 мм. Первая и вторая дают по боковине 1800×300 и остаток 640×300. Третья и четвёртая вмещают по три детали 800×300: 3·800 + 2·6 мм пропила (фреза диаметром 6 мм) = 2412 мм при длине листа 2440. По ширине четыре полосы с тремя пропилами дают 4·300 + 3·6 = 1218 мм, запас всего 2 мм. Если кромка листа неровная, её приходится подрезать, поэтому в реальности глубину делают 296–298 мм. Из 2,98 м² листа в деталях 2,28 м², то есть 77 %. Раскладку другого стеллажа проверяют в калькуляторе раскроя листа, учитывая ширину реза и направление волокон. Масса такого стеллажа при плотности фанеры около 12 кг/м² при 18 мм составит порядка 27 кг.

Волокно лицевого шпона на полках пускают вдоль 800 мм, на боковинах вдоль 1800 мм. Тогда прогиб считают по первому столбцу таблицы.

Соединения без металла

Шип-паз на фрезере с ЧПУ получается точным, но есть три условия. Во-первых, ширина паза задаётся по замеру листа плюс 0,1–0,2 мм зазора. Замерьте толщину в четырёх точках штангенциркулем и возьмите максимум. Во-вторых, во внутренних углах паза остаётся радиус фрезы, и прямоугольный шип не войдёт. Для этого делают поднутрения по диагонали: у фрезы диаметром 6 мм (радиус 3 мм) центр инструмента проходит дальше на r·(√2−1) ≈ 1,2 мм, и ухо в углу не видно при сборке. В-третьих, в параметрической модели толщина листа должна быть одной переменной: сменили партию фанеры, поменяли число, получили новые пазы. Подробнее о подготовке файлов — в статье про мебель на фрезере и статье про раскрой фанеры на ЧПУ.

Если паз слишком тугой, шип входит с молотка, и шпон на кромке паза трескается или лист расслаивается. Слишком свободный паз клеят и стягивают, и тогда соединение теряет смысл. На новую партию листа делают пробную гребёнку из пазов с шагом 0,1 мм и выбирают тот, в который шип входит от руки с лёгким усилием.

Крепёж и торцы

Для корпусной мебели и столов с обвязкой ставят стандартный мебельный крепёж. Он быстрее шипов, потому что не требует точной посадки пазов. Размеры отверстий — те же, что в статье про мебель на фрезере.

Торец фанеры открывает слои шпона и впитывает отделку сильнее пласти. Кромку заклеивают кромочной лентой (ПВХ, меламин, шпон на клею) или шпаклюют: загрунтовать, нанести шпаклёвку по дереву, выровнять шлифовкой и только потом красить. Красивый открытый торец многослойной фанеры, наоборот, шлифуют и покрывают лаком или маслом. Чем покрывать, разобрано в статье про отделку фанерной мебели.

Что можно дома, а что нужен станок

Дома без станка стеллаж делают из деталей, раскроенных заранее. Тонкую фанеру до 10 мм режет лобзик, толстую 18 мм лучше пилить дисковой пилой по направляющей с диском на 60–80 зубьев, лист кладут лицевой стороной вниз, линию реза проклеивают малярной лентой. Часто проще заказать раскрой по размерам в мастерской и собрать изделие на конфирматах. Шип-паз вручную на 18 мм получается трудоёмко: долото и стамеска дают паз на глаз.

Лазер режет фанеру до 6–10 мм, и из неё делают замки-шипы, декор, детали для сборных конструкций. Мебельная толщина 18 мм ему не по силам: луч не прорезает её с чистой кромкой. Так, в карточке мастерской «Лихой ТопорЪ» записано, что на лазерном станке Wattsan 1290 LT вырезают фанеру для комодов и фасадов, а деревянные заготовки обрабатывает отдельный фрезер с ЧПУ. Детали 15–18 мм делают на фрезере, как в идее стеллажа из фанеры, и в идее бизиборда та же логика с мелкими деталями.

Типичные ошибки и брак

Лист ведёт, если он несколько дней стоял под углом или в сырой комнате. Ему дают 2–3 дня полежать плашмя в помещении, где будет собираться мебель, а готовые детали не оставляют стоять на ребре. Сколы шпона на выходе фрезы или пилы появляются, когда спираль режет лицевой слой с неподходящей стороны: компрессионная фреза и жертвенный лист под раскроем снимают проблему, для пилы работает лента на линии реза. Расслоение торца встречается у дешёвой фанеры с недоклеем, пробный рез на обрезке показывает его до раскроя всего листа. Паз «в натяг» бывает из-за номинала в модели, а не замера: решение описано выше.