Производство деревянных лыж

Лыжи — важное изделие деревообработки. Для основной массы населения они ассоциируются со спортом и прогулками. Но это верно лишь отчасти. Для людей многих профессий лыжи зимой необходимая, незаменимая принадлежность, без которой профессиональная деятельность невозможна. Вспомним хотя бы охотников, жителей сел и деревень северных районов, для которых передвижение по глубокому снегу, особенно в лесу, без лыж невозможно.

Лыжи известны сотни лет как в виде знакомой нам конструкции, так и в виде «снегоступов» — щитков со слегка загнутыми краями для передвижения на короткие расстояния по глубокому рыхлому снегу.

В настоящее время в СССР примерно 50 предприятий выпускают более 6 млн. пар лыж ежегодно. Существуют лыжи гоночные, спортивно-беговые, прогулочно-туристские, горные, прыжковые, водно-спортивные. Объемы выпуска последних трех видов лыж небольшие, конструкция и технология их производства отличаются специфичностью, и дальше о них говорить не будем.

Гоночные лыжи используются спортсменами в основном для тренировок и соревнований на заранее подготовленных трассах. Спортивно-беговые лыжи — основной тип, выпускаемый в СССР и предназначенный для оздоровительных прогулок. Они шире, прочней и жестче, чем гоночные, имеют большую массу. Прогулочные, туристские лыжи предназначены для движения по неподготовленным трассам, в том числе в лесу, а также для людей, передвигающихся со значительной нагрузкой (выкладкой). Существуют модификации этих лыж — лесные, охотничьи. Автор назвал бы их деловыми, так как именно они больше всего используются в хозяйственной деятельности. Конструкции всех этих типов лыж примерно одинаковы — с недавних пор вместо цельных деревянных стали делать многослойные клееные, что наиболее выгодно эксплуатационно, технологически  и экономически. Связано это с тем, что к лыжам предъявляются в определенной мере противоречивые требования — максимальная прочность при минимальной массе и высокой упругости. Многослойная конструкция как раз и обеспечивает решение этой задачи. Надо отметить, что конструирование лыж, внешне простого изделия, — достаточно сложное занятие. Каждый размер лыж предопределяет их эксплуатационные свойства: длина лыж обеспечивает накат, т. е. скольжение по инерции, ширина лыжи — поперечную устойчивость, сужение в середине (в районе грузовой площадки) — вписываемость в повороты, носковый загиб — удобство скатывания с возвышенностей, толщина — жесткость лыж, эту  их важнейшую характеристику. Жесткость определяется способностью прогибаться под действием нагрузки, т. е. она должна быть различной для лыжников разной массы. Чрезмерная жесткость может привести к поломкам лыж.

Особые требования предъявляются к скользящей поверхности лыж и их окантовке. Эта поверхность должна быть износостойкой, гладкой и хорошо держать мазь. Ребра скользящей поверхности предохраняются от износа кантами из очень твердой древесины (граб, гикори) или пластиков. В последние годы появились попытки использовать на скользящей поверхности модифицированную древесину распространенных пород. На рис. 37 приведен чертеж лыжи и сечения в различных ее местах, из которого ясно как сконструированы современные многослойные клееные лыжи.

Рис. 37. Общий вид и сечения лыжи:
а — многослойная; б — двухслойная; в — массивная; 1 — носковая часть; 2 — верхняя поверхность; 3 — грузовая площадка; 4 — пяточная часть; 5— боковые галтели; 6 — нижняя (скользящая) поверхность; 7 — верхние галтели; в — желоб; 9 — стрела весового прогиба 10, 17 — пластина верхней поверхности; 11 — носковый клин; 12, 18 — пластина скользящей поверхности; 13 — верхняя пластина среднего клина (наклейка); 14 — нижняя пластина среднего клина; 15 — канты; 16 — пяточный клин

Исходя из изложенных принципов конструирования лыж, строят технологию их производства. Лыжи изготовляются из высококачественного сырья, поступающего на предприятия в виде березовых лыжных кряжей, которые распиливаются на лесопильных одноэтажных коротышевых рамах на пиломатериалы. Далее на прирезном круглопильном станке доски распиливаются на лыжные заготовки. Худшие кряжи, пиломатериалы и заготовки отбираются для внутренних деталей лыж. Отметим для сведения читателя что из 1 м³ лыжного кряжа получается 22—23 пары лыж, отсюда легко подсчитать, что на производство лыж в СССР ежегодно расходуется примерно 300 тыс. м³ высококачественной березовой древесины.

Высокие требования предъявляются к сушке заготовок для лыж. Главные из них — минимальный перепад влажности по сечению заготовки и отсутствие внутренних напряжений, которые могут в последующем вызвать коробление лыж. Поэтому при достаточном запасе сырья предпочтение отдается атмосферной сушке. Ценные пиломатериалы твердых пород (граб, гикори) рекомендуется сушить на специальных складах с регулируемой вентиляцией. Учитывая, что атмосферная сушка не всегда целесообразна, так как требует больших площадей, ее часто совмещают с камерной, выполняемой на мягких режимах. Сушат древесину до влажности 8+2%. Перепад влажности по сечению не допускается больше чем 1,5—2%. Древесина не должна изменять свой цвет. Если в производстве лыж используется шпон, его сушат на агрегатах и в режимах, принятых в производстве фанеры, до влажности 5—7%.

Технология механической обработки в лыжном производстве состоит из трех фаз. Первая из них заключается в машинной обработке заготовок. Вторая фаза — это обработка деталей лыж и третья — окончательная обработка клееной лыжи. Автор должен обратить внимание читателя, что большая часть оборудования, применяемого в производстве лыж, принципиально не отличается от известных и уже описанных в предыдущих беседах круглопильных и фрезерных станков. Поэтому более интересным будет рассказ о специфических особенностях технологии лыжного производства.

Заготовки по длине склеивают на ус или на зубчатый шип. Для обогрева клеевого слоя могут использоваться токи высокой частоты. Следующая специфическая и ответственная операция — сборка и склеивание блоков, из которых изготовляются отдельные элементы лыж. Блок представляет собой собранный из деревянных заготовок пакет, из которого в последующем путем раскроя будут получены отдельные детали лыж. На рис. 38 показан, как пример, блок скользящей поверхности. На этом же рисунке читатель видит и схему раскроя блока на пластины. Блоки склеиваются синтетическими клеями повышенной водостойкости. Для повышения эластичности клеевого слоя используются смеси карбамидных смол и латексов. Собирают блоки из заготовок одной длины и ширины. В зависимости от назначения заготовки бывают разных пород. Как видно из рис. 38, блок скользящей поверхности состоит из березовых и грабовых (гикори) заготовок. Блоки для верхних пластин формируются из березовых заготовок, для среднего клина — из березовых или других лиственных заготовок. Допускаются в этом блоке и хвойные заготовки.

Рис. 38. Блок скользящей поверхности, склеенный из заготовок:
1 — гикори; 2 — береза; 3 — линии раскроя блока

Блоки склеиваются в специальных ваймах. Обогрев клеевых слоев может быть различным — паровым, в-поле ТВЧ. После склеивания блоки строгают как для снятия свесов, появляющихся из-за неточностей в размерах заготовок и сборки блоков, так и для профилирования деталей лыж. Затем блок распиливают. Операция эта во многом предопределяет экономику лыжного производства. В блоки собирают лыжные заготовки высокого качества, после многократных сортировок и отборов. Поэтому раскрой блока на детали лыж должен производиться с минимальными затратами древесины. Если это делать на обычных круглопильных станках, ширина пропила будет примерно равна толщине детали. Совершенно ясно, насколько это экономически невыгодно. Поэтому ведутся поиски способов и станков, которые бы уменьшили ширину пропила или сделали возможным безопилочный раскрой.  Последнего пока не удалось достичь, но уменьшить ширину пропила сумели, создав специальную лесопильную раму с малой высотой хода. На такой лесораме применяются тонкие пилы, что уменьшило ширину пропила до 2—2,5 мм, т. е. примерно вдвое.

После выпиловки из блока деталей их обрабатывают и передают на пресс для склеивания лыжи. Обработка заключается в профилировании и шлифовании среднего клина, изготовлении носковых и пяточных клиньев. После нанесения на детали клея собирают пакет и помещают его в горячий гидравлический пресс. В нем одновременно со склеиванием производится и загиб носка. Режим склеивания обычный: температура 110—120° С, давление 1,5—2 МПа.

Полученная из пресса лыжа фрезеруется для образования на скользящей поверхности желоба. Также фрезеруются боковые поверхности, пятка и носок. Для этих целей используются специальные фрезерные станки. После фрезерования все перечисленные поверхности шлифуются. Затем лыжи проходят технологический контроль и поступают на отделку. Эта операция в лыжном производстве весьма ответственна, поскольку лыжи должны быть нарядными, но в то же время отделочные покрытия должны быть морозостойкими. Для этого разработаны специальные эмали, которые наносятся иногда распылением, а чаще — наливом. Читатель знает, что на лыжах имеется обычно сложный рисунок. Делается это с помощью трафаретов. Наносится несколько покрытий с промежуточной сушкой. В конвекционных камерах после каждой сушки покрытия шлифуют, затем лыжи полируют. Скользящую поверхность лыж, разумеется, не лакируют, ее пропитывают смолами древесного происхождения, предохраняющими древесину от впитывания благи и улучшающими сцепление ее с лыжными мазями.

После отделки и пропитки лыжи подбирают в пары (по конструкциям, размерам, типам и сортам). Лыжи высших сортов балансируются: расхождение положения центра тяжести по длине лыж в паре не должно превышать 10—15 мм. Читатель, очевидно, обратил внимание на маркировку лыж. Наносят марку, на поверхность лыж после первой отделки способом переводных картинок или фотоконтактной печатью и затем покрывают бесцветным лаком.

Лыжи проходят тщательную проверку, в частности их испытывают на гибкость и прочность. Для этого на лыжных предприятиях имеются специальные стенды, имитирующие движения и нагрузки лыжника.

Автор надеется, что читатель убедился в непростоте внешне простой конструкции лыж и технологии их производства, что делает привлекательными профессии рабочих и инженерно-технических работников лыжных предприятий.