木工实践:猫笼设计与制作(未完待续)

先把成品放出来:

由于我家两只笨猫使用的是自动猫砂盆,而最近有把他们晚上关起来的需求,而这个需求就带来了以下的折腾。

最开始我打算直接在淘宝上购买一个能塞进去自动猫砂盆的猫笼,经过大量筛选之后发现大部分能塞自动猫砂盆的猫笼被称为“猫别墅”,而经过仔细研究后发现这些猫别墅中端价位(以猫别墅为搜索对象的中端价位 1000元左右)以下的配置用料不好,而且只有极少数能够塞下自动猫厕所,同时大小也都基本上不是很符合我期望的放置位置。而高端价位(1000元以上)的猫别墅又太贵了,总之就是想要好的就要付出超高的价格。

在这个前提下我就开始想能不能自己制作一个大小合适、用料扎实的猫笼,同时我希望将木工培养成我的另一项兴趣,因此开始了对猫笼的设计。下面先简单对我自己设计的总结。

由于本文在写作时工具和猫笼不在身边,因此无法配比较合适的图,后面再把图片补上。

最初的设计:异想天开的设计

我最开始的目标是制作一个长100cm宽80cm高150cm的以实木为主框架和龙骨,侧面嵌入玻璃或亚克力板的异型猫笼。这里我成为异型猫笼是因为我将猫笼分为两层,第一层层高70cm,第二层层高80cm,而第二层面积缩减四分之一, 相当于一二层组成了一个L 型。而顶部我打算采用铁丝网,侧面有一面为实木板拼接而成,中间开竖直方向的圆角矩形,用于通风。

下面是我大概的设计图纸,用SketchUp绘制,没有渲染不是很好看,这里省略了斜撑:

失败的设计:设计需要基于实践和经验

由于之前我没有制作过这种较为大型的木制品,上文中的设计大部分都是异想天开或者以我当前的经验和技术水平无法达到,例如较为简单的底部框架我就花费了接近一天时间,尝试了两种不同的方法来完成,最终成品虽然不是很美观,但稳固性还是不错。

其中我觉得我比较笨的做法就是将底座龙骨连接处锯了45度角,最开始是想学习一下曲线锯和圆锯倾斜切割的方法,在切割并安装完成后发现这样的连接方法导致我上层的龙骨无法上两颗螺丝(由于底座螺丝垂直与底座龙骨连接处,相当于横贯连接处),因此上层的所有龙骨都不是很稳固,需要添加额外的支撑柱或斜撑。

上面只是我制作时最大的一个问题,在制作的过程中我也在不断的进行学习提升,例如学会了怎么打沉孔钻和倾斜钻,怎么使用铣机等。

工具清单

本节列出我在制作猫笼过程中使用的所有工具,工具顺序以使用率降序排序。同时会在工具介绍里面简单描述其发挥作用的位置和方法。

电钻 Driller

我总共有三把电钻,两把有线钻(其中一把损坏)、一把无线钻。

第一把是贪便宜买的电钻,结果去年过年用了一下这次用就直接坏了,因此我后面所有的设备都只考虑中端价位,不敢再碰便宜的设备了。

第二把是在上一把电钻损坏之后购买的东成的有线电钻,总体来说非常好用,价格也没比第一把贵多少,总体来说还是很满意。

第三把电钻是感觉一把电钻不够用,同时东成电钻拧螺丝力量太大而且不容易掌控,然后购买的一把无线电钻。这把钻和前两把不同是手紧式上钻,而前两把是铁夹头(需要用工具拧)。手紧式的电钻可以非常快速的上钻头,很方便。

这把电钻简直是我的救星,由于我购买的螺丝大部分都没有龙骨(3cm和5cm)长,因此只有先用细钻头预钻之后再用粗钻头打1/2深的孔最后拧螺丝,如果我只有一把电钻,那我需要提前设计好所有的孔位然后先所有孔预钻而后所有孔打孔最后再拧螺丝,但我的设计规划很多都无法实现,所以我实际上最开始是不知道哪些地方需要打孔的。因此可以有线钻直接上预钻用的细钻头,而无线钻则可以快速切换粗钻头和梅花钻头(螺丝起子)。

曲线锯 Jigsaw

曲线锯是一种模拟锯条上下或椭圆运动对目标物体进行切割的机器,因此他的耗材主要是切割用的锯条,同时使用者可以轻微将机身扭转偏离原切割路径(直线)而导致切割轨迹呈曲线的使用方法给了他曲线锯的名称。

曲线锯是我快速切割木料用的机器,相对于较为危险的角磨机和圆锯来说是一个对新手比较友好的替代品。但曲线锯由于我没有一个比较像样的木工桌和切割用的导轨(不知道叫啥),切割出来的成品不是很精确,只能说在没有一个比较精确的划线和导轨时,曲线锯只能对精度不高的切割目标进行处理。

曲线锯在我制作猫笼的过程中还有一个用途是对铁丝网进行切割,由于我购买的铁丝网的网丝有3mm粗,导致钳子根本拧不断,只有将曲线锯锯条更换为for Metal的锯条来切割。

修边机(铣机) Router

铣机是一种通过将侧面带刀刃的平头钻头(铣刀)通过不断旋转剐蹭木料的方法将木料切割的机器,由于该机器是使用剐蹭的方法将木料切割,因此切割面非常光滑,而更改钻头形状可以变更剐蹭平面的横截面形状,因此可以进行倒角、开槽等精细木工操作。

修边机也是我较为常用的一个机器,在我没有曲线锯之前,我一直使用修边机进行木料的切割。同时我部分铁丝网框也是使用修边机开深槽,而后将铁丝网填入的方法完成(具体的流程后面会详细说明)。但这个机器和曲线锯也有同样的问题,没有一个固定铣机的导轨没法精确的进行开槽操作,同时由于木料中木结和木油(我使用的松木很多木结)的存在,导致使用铣机时容易发生弹跳和偏离直线的现象,因此我大部分开的槽都有不直的情况。

圆锯 Circular Saw

圆锯是一种使用圆形锯齿切割片高速旋转模拟锯子切割的机器,圆锯最大的特点就是切割面非常光滑且非常适合进行直线切割。而圆锯可以通过更换锯片达到对金属切割的目的。

最开始我使用圆锯时感觉这个机器太猛了,力量也非常大,使用它时总是感觉不安全,但在经过圆锯使用和安全事项的大量学习之后再使用圆锯只会发现这个机器是非常好用的。但我买的圆锯体积太大了,而我没有一个可以把它作为台锯的桌子和导轨,导致我能不使用圆锯就不使用,因为这个机器和角磨机一样都是超高转速的危险机器。

使用圆锯对木料进行切割时需要注意将需要的那一面朝下,因为圆锯切割时朝上的那一面切割处会有一些比较难看的锯齿,但如果有一台砂光机或随机轨道砂光机就可以直接将锯齿磨平。

木工夹

我在YouTube学习木工的过程中经常看到一句话“你的木工夹数量应该是n+1”,意思就是对于木工来说无论多少的木工夹都会感觉不够,因为它实在是太重要了。在进行切割的时候需要用它将多块木板固定,在进行粘合的时候需要多个木工夹将贴合面夹紧,在安装时需要木工夹将不同的木板连接处夹紧。任何你想得到的地方木工夹都可以发挥用处。

当前我只有两个木工夹,一个棘轮夹。数量较少的原因是感觉价格便宜的质量不好,而价格较贵的当前经济情况又不允许。而这两个木工夹也对我切割效率和精度起了非常大的提升。

砂光机

砂光机是模拟使用砂纸进行抛光的机器,通过内部马达带动机器进行高速往复震动以提高砂纸抛光的效率。

我看YouTube上很多人推荐的是Random Orbit Sander随机轨道砂光机(砂纸是固定在旋转同时震动的圆盘上,砂出来的纹理是随机的更加自然,我这个震动是一个轴向的,因此会有一定不自然的感觉),但我在看到之前已经买了这个机器了,而且效果对于家用来说差距不大,因此就没用再折腾了。

这个机器我用的不是很多,首先是因为我没有刨子,而我的材料都是原木,表面有很多地方如果不用刨子处理根本没法抛光滑的区域。我主要在将木头拼装前会简单使用以下砂光机。用它将木料的棱角磨平以免扎手。

其他工具

其他还有一些例如水平尺、三角尺、直角尺、凿子、直角夹等小工具,这里就不一一介绍了,都是比较常用的工具。

材料清单

我最开始从某宝上购买了200元左右的原材料,但后面在本地建材市场逛了一圈后还是发现在实体店购买更好一点。

我在某宝上花费260元购买了以下材料:

  • 方木条15mm x 30mm x 30m
  • 免漆扣板 95mm x 9mm x 20m
  • 阳角线 16m
  • 防腐木板 9mm x 95mm x 2m(测试用)
  • 长孔铁丝网(规格50mm x 100mm方孔 3mm丝 )1m x 4m
  • 螺丝、合页、L角铁等材料

而后我又在线下花费120元购买了以下材料:

  • 松木方条 20mm x 30mm x 12m
  • 松木板 75mm x 15mm

而最终剩下了20%左右的木料,因此实际猫笼的花费约为 380元* 80% = 304元

木材总览

本节是对使用的木材进行一个简单的记录,以便以后再次购买时进行对比。

免漆扣板

尺寸:横截面90mm x 9mm

免漆扣板拥有公母槽,可以将板子通过公母槽拼接在一起,但连接强度较低,需要在连接时就用钉枪固定或上螺丝。

背面
正面

松木板

尺寸:横截面20mm x 75mm

这种松木板比较厚实,可以作为支撑用途的龙骨,同时由于不是很厚,因此不需要打沉孔钻。

松木方

尺寸:横截面20mm x 35mm

松木方相较于防腐木方更加粗一些,因此我使用松木方作为猫笼的龙骨。

忘了拍图,下次补上

防腐木方

尺寸:横截面20mm x 30mm

防腐木方,重量比松木要重一些,一般用于制作户外的木质品,可以防潮防腐。由于我买的不是很多,这个我只用来做了门框和层板的横梁。

防腐木板

尺寸:横截面90mm x 5mm

和防腐木方一样的材质,只是板材厚度只有5mm左右

方法记录

本节用于记录在制作猫笼的过程中我所遇到的问题和解决的办法。

预钻

木板开裂问题的最简单的解决办法就是预钻。下面是预钻的定义。
预钻是一种预先使用比螺丝细的钻头对目标位置进行预先钻孔以防止木料开裂的技术。预钻可以减少90%以上木料裂开的风险,因此几乎所有需要打孔的地方都需要进行预钻以避免木料开裂。

而进行预钻最为关键的一点就是钻头的一定要比螺丝细,否则钻出来的孔螺丝无法有效的进行固定。

沉孔钻

左一:预钻 左二:打粗孔 左三:上螺丝

沉孔钻是一种需要将螺丝隐藏或螺丝长度不足以固定而衍生出的一种方法。首先仍然需要对木料进行预钻,而后将预钻孔位置用粗钻头开一个直径比螺丝头部稍微大一点的孔深度不超过开孔木材深度的1/2。在开好孔后就可以将螺丝拧进孔中,将螺丝头沉入孔内。这种方法可以在螺丝长度或强度不够和需要将螺丝隐藏起来时可以用。

而将螺丝孔隐藏起来的方法也比较简单,用比较碎的木屑混合木工胶,然后将需要封住的螺丝孔填上就行,等胶干之后就可以用砂纸将突出的部分磨平就可以了。

底部框架固定

底部框架由四根松木方龙骨组成,连接处我切割了45度的斜面,然后预钻后倾斜钻入螺丝进而将龙骨固定,由于框架厚度为2cm而45度面斜钻需要至少2.8cm的螺丝才能穿透,同时如果想将另一块木板拧紧还需要至少穿透其1/2也就是1cm厚度,因此如果不打沉孔则需要2.8cm + 1cm =3.8cm 长的螺丝。但我没有这么长的螺丝,因此就只有在预钻后用粗钻头打一个沉孔,将螺丝沉1cm进打孔木方中。

在我拥有的工具中斜面的切割方法有三种,分别使用圆锯、曲线锯和铣机。

圆锯切割45度斜面

圆锯切割45度斜面需要将圆锯底座上将圆锯角度锁死的螺栓拧松,而后将角度调整好后再拧紧,从而达到45度角切割的效果。同时在切割时最好用一根长直木板作为圆锯的依靠,这样才能比较精确的切割同时保证切面光滑。

曲线锯切割45度斜面

曲线锯切割45度斜面的方法其实和圆锯是一样的,都需要将底座上的螺栓拧开,而后调整底板角度。但曲线锯需要注意的一点是由于调整了底板角度,而底板旋转的圆心并不完全与底板面重合,因此锯条的切入位置会有0.5~1cm左右的偏离,如果木料计算比较精确的情况下需要考虑到这个问题。

修边机切割45度角

修边机切割45度角是在没有一个固定木材和固定修边机的结构时是非常困难的,因为修边机通常推荐的一次开槽的深度约为3~6mm的槽,再深的槽就会使修边机难以控制同时使其马达负载过大。以上面规格的松木方为例,实际上相当于是开一个20mm的槽,而20mm的槽就需要修边机调整3~4次深度,同时保证木料与修边机的路径的夹角是45度,这个操作起来太难了。而修边机本身设计目的也不适用于进行木料切割,而是单纯的用于开浅槽和修边。这里仅仅提供一个不得已的解决方法,并不推荐使用修边机来做这件事。

免漆扣板作为层板的问题

首先定义一下层板,层板是猫屋中用于分层的一层木板,例如最上面的成品中就有两层层板,而层板也可以理解成地板。

这里我将免漆扣板作为层板是因为它比较好看同时很便宜,并且拼装起来也不麻烦,只需要将其自带的公母槽拼接在一起就可以相对稳固,但作为层板还是需要在底部加一根与其拼接面垂直的横梁加强强度。

下面是我在使用免漆扣板作为层板时在拼接、安装上遇到的错误和问题。

错误方法A:将免漆扣板切割好后再拼接

这个问题实际上是一个精度问题,由于我使用曲线锯和圆锯不熟练,因此在切割的时候经常切割面不是一条直线,而是有一定角度或是曲线。因此在切割完后再拼接好就会发现两端实际是参差不齐的。

解决办法:

切割时预留一部分长度,而后在免漆扣板母槽填满木工胶后进行拼装(加强层板在安装时的强度,以免一动就散架,后续会用螺丝固定),在拼装后再使用圆锯对拼好的板子进行切割,这样就保证了拼好的免漆扣板整体上边缘呈直线。

错误方法B:在龙骨上开槽并将层板两端塞入槽内固定

这个问题主要是免漆扣板拼接好后实际不是一块完整的板子,而是有一定弯曲,就像吊桥一样,因为连接板子之间的连接点非常的脆弱,所以实际上并不是一条直线。同时开槽也是一个问题,由于我没有9mm~10mm的铣刀,因此只有用6mm的铣刀来回两次扩宽到9mm。而这就出现了一个问题,如果开槽只开9mm,则由于层板(免漆扣板拼接而成)不是直的,无法嵌入。如果我开10mm以上的槽,则层板太松,会有抖动,虽然可以通过其他的方法(例如打钉子固定)解决,但我还是放弃了这种方法。

而且由于龙骨厚度太薄只有30mm,而修边机自带的导轨从木料边缘到开槽点最小距离是6cm,进行开槽时还需要将几块同样高度的木方和被开槽木方通过木工夹加在一起,非常难操作。

解决方法:

不将层板嵌入龙骨中,转而在龙骨上表面内侧边修一个和层板高度一致的阴角(不是很好描述,具体操作看下面的图),而后将层板直接放置在拼接好的龙骨架上,并使用钉枪对层板进行暂时固定,最后再用预钻法在每一块免漆扣板两端上短螺丝固定。

整体框架稳定性问题

由于我的底层框架使用了45度切割后拼接的方法,这种方法在我尝试将上层龙骨安装到底层时才知道有多愚蠢,这种方法让底层框架四角连接处40%以上的位置都不能上螺丝,因为会与45度截面上的底部框架固定螺丝相冲突。而这样的问题导致我的上层框架只能通过一颗螺丝进行直接固定。

解决办法

通过使用松木板在两侧依次排列作为辅助支撑结构(同时连接整体框架顶部、中层龙骨、底部)的方法,解决了底部框架与上层框架的连接强度问题,同时也不失美观。

铁丝网固定问题

铁丝网在框架上的固定是一个和层板的固定其实是相差不大的,但铁丝网由于切割位置和所需尺寸的不同会导致切割点会有一段向外侧的铁丝,造成固定铁丝网的一些方法强度不高,需要额外的在内外侧贴过中心贴条以满足其强度。


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