Выбор абразивов для заточки столярных стамесок

автор статьи Фраёнов Я. А. (aka oldTor)

Введение и постановка задачи

Во избежание обвинений в необъективности сразу уточню, это работа была выполнена по заказу компании Рубанков. Задача стояла в подборе оптимального набора абразивов для заточки столярных стамесок серии Волга производства фабрики ПЕТРОГРАДЪ.

Исходные данные: стамеска и параметры

Для исследования была выбрана стамеска ПЕТРОГРАДЪ серии Волга шириной 12мм, изготовленная из стали 9ХС. Твёрдость клинка в районе режущей кромки - 59-61HRC. Надо добавить, что сталь 9ХС была разработана как раз для изготовления режущих частей деревообрабатывающих инструментов.

Сталь 9ХС - инструментальная легированная сталь, известна своей высокой твердостью и износостойкостью. Основные компоненты: хром и углерод, придают стали устойчивость к механическим нагрузкам и износу. Применяется для изготовления режущего инструмента.

Почему водные абразивы и логика выбора

При такой твёрдости инструмента, принимая во внимание геометрию рабочей части стамески, для заточки разумно использовать абразивы на легко-обновляющихся связках, а это, в первую очередь, так называемые мягкие водные абразивы. Пока что пальму первенства по производительности среди абразивов для ручной обработки удерживают именно водные бруски на основе карбида кремния на легко обновляющихся связках. К этой категории абразивов относятся и заточные камни ПЕТРОГРАДЪ.

Это не универсальное правило. Для разных задач нужны разные абразивы с разной связкой и твёрдостью.
Но для стамесок и железок рубанков с широкими фасками лучше подходят камни, которые быстро обновляются и хорошо работают с суспензией. Особенно при твёрдости кромки от 50 HRC.

Учитывая всё это становится понятно, что водные абразивы ПЕТРОГРАДЪ, выполненные на основе карбида кремния на керамических довольно мягких связках, обладают оптимальными характеристиками для заточки столярных стамесок.

Осмотр стамески и выбор решения по спинке

Для начала, чтобы определить объём работ и выбрать необходимый набор абразивных инструментов, необходимо тщательно осмотреть и измерить стамеску. Внешне стамеска серии Волга производит очень приятное впечатление, удобна в руках, добротно и аккуратно сделана. Заводская заточка выполнена ровно, небольшие риски от абразивов на фаске свидетельствуют о том, что конечная стадия заводской заточки производится на достаточно мелком абразиве.

Измерения плоскости задней поверхности (она же рабочая плоскость или лицо стамески) стандартным образом, т.е. «на просвет» с помощью поверочного угольника, прикладываемого вдоль, поперёк и по диагонали, показали отличную плоскостность на дистанции около 100мм от режущей кромки.
Обычно достаточно, чтобы плоскость была ровной примерно на 50 мм от кромки - дальше уже не критично, хотя ровнее всегда приятнее.
Следы шлифовки идут вдоль кромки, а у самой режущей кромки есть небольшая полоска без рисок - её, похоже, дополнительно заполировали.

Тут есть нюанс: гладкая полоса у кромки незначительно снижает плоскостность, но теоретически может снизить стойкость - после шлифовки под поверхностью иногда остаются напряжения. Снимать же металл только в этом месте тоже нельзя: можно сделать «ямку» и потерять плоскость. Эту зону легко увидеть - она гладкая и на свету выглядит либо тёмной, либо ярко отражает свет:

Это вопрос выбора. Можно довести спинку так, чтобы следы обработки шли поперёк режущей кромки, это дольше, но потенциально лучше для стойкости. А можно точить только фаску: быстрее, и в большинстве задач этого достаточно.

Оба подхода рабочие. Если нужно срочно начать работу или стамеска будет делать грубые операции, нет смысла тратить время на идеальную стойкость.

Заводская заточка и геометрия кромки

Заводская заточка стамески Волга сделана как компромиссный вариант. Поэтому любители разных подходов могут быстро довести её под себя. А если не вникать в тонкости - стамеска и правда уже готова к работе, как и заявлено на сайте.

То же с геометрией: уголки у кромки немного округлены, а режущая кромка чуть «уходит» к краям. Для работы это достаточно. Однако, если стамеска нужна не для черновых операций, геометрию кромки стоит немного скорректировать:

Фаска с завода сделана примерно под 30°, но реальный угол у самой кромки чуть больше. Это происходит из-за финальной доводки мягким полировальником: он эластичный и немного меняет геометрию у самого края.

Измерить реальный угол просто:

положите лист бумаги на ровную твёрдую поверхность
поставьте стамеску фаской на бумагу
приложите угломер к спинке
двигая стамеску кромкой вперёд, чуть приподнимайте её, пока кромка не начнёт цеплять бумагу
угол на угломере в этот момент и есть реальный угол кромки.

Подбор сета абразивов (набор брусков)

Когда мы разобрались с геометрией, можно выбирать камни. Если решили доводить спинку, нужен достаточно грубый, но не «самый злой» брусок: плоскость править не надо, нужно лишь снять тонкий слой и убрать риски вдоль кромки.

Для этого я беру водный камень ПЕТРОГРАДЪ K-360-VB: средне-мягкая связка, 360 грит (JIS), керамическая связка, зерно чёрный карбид кремния. Этот же камень использую, чтобы под заводским углом ровно вывести фаску до самой кромки.

Более грубые камни в линейке тоже есть, но они нужны для серьёзной правки геометрии, когда металла нужно снять намного больше, чем сейчас.

Дальше я буду выравнивать кромку и убирать округление уголков. Для этого нужен не такой грубый камень: кромка касается абразива маленьким пятном, поэтому металл снимается быстро, и важно не переборщить.
Я выбрал ПЕТРОГРАДЪ I-800-VB. Им же дополнительно прохожусь по спинке и фаске. По маркировке видно: зернистость 800, а связка мягче, чем у предыдущего камня.

Если бы я точил узкие стамески этой серии, я бы взял I-500-VB и I-1000-VB. На узкой кромке пятно контакта ничтожно, поэтому камень работает агрессивнее, и слишком грубый абразив оставит лишние риски - потом их дольше убирать.

Поэтому пару K-360-VB + I-800-VB для этого этапа я обычно беру для стамесок шириной от 8 мм и больше.

Оснастка: держатель брусков и тележка

Кроме камней мне нужны держатель брусков и тележка для заточки, чтобы без проблем удерживать точный угол. На снимке ниже: держатель ПЕТРОГРАДЪ с установленным камнем, пружинки для фиксации брусков разных размеров и тележка ПЕТРОГРАДЪ.

Держатель очень удобный, устойчиво стоит на столе и не скользит. Снизу есть ножки, поэтому излишек воды свободно выходит через отверстия и не скапливается. Камень фиксируется пружинкой под свой размер, а если сидит слишком плотно - его легко вытолкнуть снизу через отверстие в основании.

Тележка очень порадовала геометрической точностью и чистотой исполнения. Зажимается стамеска легко и надёжно, без усилий и перекосов. Чистота обработки деталей очень приятная, сразу хочется использовать! Вообще это немаловажный аспект: приятно, когда инструмент вызывает положительные эмоции, только его берёшь в руки и сразу же настроение повышается, а работа спорится и идёт гармоничнее.

Обработка спинки и обслуживание камней

Работал на K-360-VB, пока его риски не стали примерно такими же по глубине, как остатки заводской шлифовки. Камень быстро обновляет зерно и сразу даёт суспензию, поэтому я его не притирал - только проверил плоскость после замачивания. Замачивание заняло 10 минут. Понять, что камень готов, легко: пузырьки перестают выходить, а вода держится лужицей, а не впитывается. Если работать часто, обычно хватает 2-6 минут для всей серии камней.

В начале и в конце я располагал стамеску по камню вдоль, делая круговые движения в обе стороны - так риски получаются ровнее и поверхность выходит однороднее за счёт «подушки» из суспензии между сталью и камнем.

То же сделал на I-800-VB, пока риски от него не дошли до кромки. Мелкие остатки заводских рисок вдали от кромки можно оставить - на работу они не влияют и дальше всё равно станут меньше. После этого перехожу к фаске: обычно сначала делают спинку, потом фаску. К спинке возвращаются позже только при снятии заусенца или для более тонкой шероховатости.

Если сталь ржавеет от воды, удобно либо добавить в воду щепотку пищевой соды, либо держать рядом салфетку с не полимеризующимся маслом (не сохнущим) и протирать инструмент в паузах. Перед продолжением - вытереть насухо, тонкая плёнка масла камням не мешает.

Водные камни мягкие, поэтому их полезно часто подравнивать. Проще всего - быстро притереть камни друг о друга на собственной суспензии (1520 секунд). Тогда они дольше остаются ровными и почти не требуют притиров. Зерно камней легко обновляется и можно не опасаться засорения брусков чужим зерном.

Заточка фаски: 360 800 1500

Далее я вернулся на более грубый K-360-VB и заточил фаску на тележке Петроградъ, выставив заводской угол 30°. Чтобы работа шла быстрее и риски лучше «ломались», я легко менял направление движений благодаря широкому ролику - по подсохшей суспензии это хорошо видно.

На выход к самой кромке (убрать следы полировальника) у меня ушло около 3 минут, но потом времени понадобилось больше: линию кромки пришлось выровнять, а это немного утолщает кромку. Выравнивал просто - слегка покачивал тележку вверх-вниз, снимая материал поперёк линии кромки.

Дальше я ещё немного прошёлся по фаске на 360 грит и перешёл на 800 грит. В конце делал движения уже строго в одну сторону: поперёк кромки и кромкой вперёд. Так заусенец получается меньше. Водная суспензия тоже помогает, но на грубом этапе мелкий заусенец всё равно остаётся:

Поверхность характерна для одновременной работы свободного зерна в суспензии и закреплённого в связке, матовая, однако все еще видно направление рисок. Ширина заусенца около 10 микрометров.

Следующим камнем был I-1500-VB. Переход с 800 на 1000 маловат, поэтому я сделал шаг через один. На 1500 грит я чуть прошёлся по спинке и заточил фаску, а заодно очень мягко, буквально пару лёгких движений, ещё раз подровнял линию кромки, для снятия остатков заусенца. Теперь кромка аккуратнее, а матированность фаски мельче:

На более узкой стамеске, я бы вместо I-1500-VB сразу взял I-2000-VB: он достаточно производительный для такого перехода и удобен, если делать на нём вторую фаску (микрофаску).

Микрофаска и финишная доводка

Основная фаска после грубого камня получается грубой, и если не хочется долго её вылизывать, можно сделать микрофаску камнем на 10002000 грит по JIS, немного подняв угол. Так вы быстро снимете слабый слой у режущей кромки.

Минус в том, что после очень грубой фаски микрофаска выйдет не такой узкой, а смысл ступенчатой заточки как раз в узкой микрофаске: её потом быстрее править. Если микрофаска сразу широкая, перетачивать основную фаску придётся чаще.
Такой «быстрый» вариант лучше работает, когда разница углов большая (например, основная фаска 25°, а микрофаска 30° и выше). Но у нас заводская фаска 30°, поэтому логичнее довести основную фаску тоньше, чтобы микрофаска получилась узкой и долго оставалась удобной.

В моём случае я довёл основную фаску на камне 1500 грит, а микрофаску сделал на камне БРИЗ 4000 (кварцевое зерно, керамическая связка). Камень плотнее и твёрже, обновляется медленнее, поэтому перед работой я быстро притёр его на 800 и 1500 с их суспензией это заняло около 12 минут. Микрофаску сделал под 32°. По ощущениям камень работает чисто, тактильно нежно и мягко.

По спинке, не снимая с тележки, я сделал всего пару коротких проходов кромкой вперёд - этого хватило, чтобы подрезать микрозаусенец. Потом довёл микрофаску такими же однонаправленными движениями «на зерно». В итоге микрофаска получилась умеренной ширины: не слишком узкая, но и не чрезмерно широкая.

Стойкость при заточке «на зерно» во всех случаях выше, при прочих равных, нежели при заточке «от зерна». Это подтверждено многократной практикой тестов от мастеров заточки.

Результат после БРИЗа типичен для обработки сталей этой группы: обработка нежная, но с уверенным абразивным резанием.

Фрагмент микрофаски поближе, чтобы лучше рассмотреть характер обработки:

Проверка остроты и стойкости

Проверка ногтем показывает, что кромка ровная и однородная - это видно на микросъёмке. Острота отличная: кромка цепляет волосы. Потом я чуть подправил её на ладони (palmstropping), и она уже стала снимать тонкую стружку с волоса. Берёзу режет легко и по торцу, и по пласти, уголки тоже режут чётко:

Palmstropping - старинный приём правки инструмента, в англоязычных источниках по столярному и резчицкому делу.

После нескольких стружек с дерева, снова проверил кромку на остроту - без изменений. Это полезно проверить, чтобы убедиться, что остра именно кромка, а не заусенец на ней, стойкостью не обладающий.

Итоги: что потребовалось для заточки

Итак, для полного обслуживания стамески 12мм. Мне потребовалось 4 бруска Петроградъ с зерном 360, 800, 1500 и 4000 грит:

В работе они мне понравились, обслуживание брусков даже не требует притира и стороннего абразивного зерна, рабочая острота стабильно достигается.