一种榫头加工方法与流程

本发明涉及一种木材加工方法，更特别地涉及一种榫头加工方法，属于木材加工装置技术领域。

背景技术：

随着科技的进步和工业化、智能化、机械化的迅速发展，木材家具制作中的很多手工方法都慢慢地被机械所取代，从而极大地节省了人力物力、提高了生产效率、增大了企业的经济效益。而且，随着科技的继续进步，对木材加工使用的装置仍在继续研究之中。

目前，在榫卯结构的加工中，很多操作工人都已经不再知晓和熟悉传统操作中的一道必备工序——刹活。刹活，是木材加工，尤其是高档木材加工例如红木家具制作中的一道传统手工工序，具体做法是：在家具的榫卯结构进行结合安装前，用腕子锯(一种小型手锯)将所有榫卯结构部位都再拉(锯)一次或几次，其目的是使结合时的肩口严密牢固，从而延长家具的使用寿命、提高其档次和高档感。

而现代的机械化木工机械在完成榫头加工后，无法实施传统制作中的刹活处理，都需要额外的手工刹活处理；而且，刹活处理对操作者的技术要求非常高，需要长期的经验、灵活的手感等，如此的手工处理费时费力，严重影响着榫头制作的生产效率，无法实现大规模的生产，且每个操作者最终得到的效果都不尽相同，即便是同一批次，同一操作者也无法得到完全相同的最终榫卯结合结果。

此外，作为榫结构的一种，斜肩榫一类更为复杂的结构，其榫材与卯材为斜角关系，卯眼与榫肩均非90°连接，因此称之为斜肩榫。在木材加工领域中，斜肩榫的加工难度比较高、方法复杂，且由于对榫肩有着角度要求，所以在目前的制作中仍采用手工制作，导致效率低下，成品率低，严重限制了其大规模加工和应用。

因此，基于上述缺陷，在榫头加工技术领域，对于新型的榫头加工方法仍存在研究和改进的需求，这也是目前榫头加工领域中的一个研究热点和重点，更是本发明得以完成的出发点和动力所在。

技术实现要素：

针对上述存在的诸多缺陷，以及为了提供新型榫头的新型加工方法，本发明人经过大量的深入研究，在付出了充分的创造性劳动后，从而完成了本发明。

具体而言，本发明所要解决的技术问题是提供一种榫头加工方法，所述加工方法使用一种榫头加工装置，所述榫头加工装置包括机架，所述机架的一侧沿x轴滑动安装有由第一动力装置驱动的底座，所述底座上以z轴为中心转动安装有由第二动力装置驱动的旋转工作台，坯料安装于所述旋转工作台上，所述机架上沿z轴滑动安装有由第三动力装置驱动的支撑梁，所述机架上设有竖向滑轨，所述支撑架安装在所述竖向滑轨上并通过丝杠连接第三动力装置，所述支撑梁上沿y轴滑动安装有由第四动力装置驱动的滑枕，所述支撑梁上设有横向滑轨，所述滑枕安装在所述横向滑轨上并通过丝杠连接第四动力装置，所述滑枕上安装有动力头，所述动力头上安装有铣刀，所述铣刀上安装有锯盘；

所述加工方法包括以下步骤：

s1：将坯料装安装在所述榫头加工装置上；

s2：使用所述铣刀在所述坯料端部铣出斜肩榫；

s3：使用所述锯盘在所述斜肩榫的表面锯出沟槽；

s4：使用连接压缩空气源的吹气管将所述斜肩榫表面的木屑吹掉，从而完成所述榫头加工方法。

在该方法的所述榫头加工装置中，所述底座可以在x轴方向上移动，从而可以调整所述底座与所述机架之间的距离。

在该方法的所述榫头加工装置中，所述底座和所述旋转工作台都是机械领域中的常规元件和装置，可通过多种商业渠道而购买得到，再次不再一一赘述。

在该方法的所述榫头加工装置中，通过将坯料安装于所述旋转工作台上，从而可以调整胚料的角度，实现具有不同角度的榫头加工。

在该方法的所述榫头加工装置中，所述动力头可在所述第四动力装置和第三动力装置的作用下，实现两个方向的进给。

在该方法的所述榫头加工装置中，通过在所述动力头上安装有所述铣刀，从而可以实现坯料的铣削加工，进而完成斜肩榫的初加工。

在该方法的所述榫头加工装置中，所述锯盘的齿距和齿高都较小，可以以常用芝麻锯的齿距和齿高作为标准，对本领域技术人员来说，可根据沟槽的深度而选择具有合适齿距和齿高的所述锯盘，甚至可以直接采用商业上已经大量出售和工业上常规使用的芝麻锯(可根据沟槽的深度等要求而选择相应规格的芝麻锯，在此不再进行详细描述)。

在本发明的榫头加工方法中，作为一种优选技术方案，在所述榫头加工装置中：所述动力头包括通过传动轴转动安装于所述滑枕内的传动箱体，所述传动箱体内转动安装有用于安装所述铣刀的刀杆套，所述刀杆套与传动轴传动连接，所述传动轴连接第五动力装置，与所述传动轴相对一侧的所述传动箱体上固定安装有铰接轴，所述铰接轴转动安装于所述滑枕上，所述铰接轴传动连接第六动力装置。

通过如此的结构设计，在所述第五动力装置的驱动下，所述刀杆套和安装在所述刀杆套内的刀具一起转动，实现了加工操作。

在本发明的榫头加工方法中，作为一种优选技术方案，在所述榫头加工装置中：所述刀杆套通过锥齿轮副连接所述传动轴。

在本发明的榫头加工方法中，作为一种优选技术方案，在所述榫头加工装置中：所述滑枕上转动安装有连接所述第六动力装置的过渡轴，所述过渡轴平行于所述铰接轴，所述过渡轴上固定安装有主动齿轮，所述铰接轴上固定安装有与所述主动齿轮相啮合的从动齿轮。

通过如此的结构设计，所述第六动力装置可以驱动所述铰接轴转动一个角度，从而实现了所述刀杆套摆动一个角度，进而改变了所述铣刀的刀刃与所述锯盘的位置，顺利完成不同角度的加工操作。

在本发明的榫头加工方法中，在所述榫头加工装置中：所述第一动力装置、所述第二动力装置、所述第三动力装置、所述第四动力装置、所述第五动力装置和所述第六动力装置为伺服电机。

伺服电机是工业领域中非常常规的动力装置，根据生产和加工的实际需要而选择和商业购买合适规格的相应伺服电机，在此不再进行详细描述。

在本发明的榫头加工方法中，作为一种优选技术方案，在所述榫头加工装置中：所述刀杆套内安装有刀杆，所述刀杆的端面上设有所述铣刀，所述刀杆上固定安装有与所述刀杆同轴设置的所述锯盘。

通过如此的结构设计，在完成铣削加工后，不必更换刀具，只需要使用所述第六动力装置将所述刀杆套转动90°，即可实现对斜肩榫的表面刹活处理，并且在刹活操作时，可通过所述旋转工作台来调整斜肩榫的角度，使得所述锯盘加工出的沟槽与斜肩榫的边缘成需要设定的角度(例如45°)。

以及通过上述的结构设计，可以显著提高刹活效率，同时也提高了刹活质量，实现了工业化、机械化生产，无需大量的人工操作，客服了手工刹活时无法避免的人工误差。

在在本发明的榫头加工方法中，作为一种优选技术方案，在所述榫头加工装置中：所述锯盘平行间隔设置有若干个。

通过如此的数量设置，一方面提高了刹活效率，另一方面，保证了各个锯盘进给量的相同，提高了刹活质量。

作为一种优选方案，所述锯盘的数量为2-8个，例如为2个、3个、4个、5个、6个、7个或8个，可根据沟槽的长度、宽度等进行合适的设置，这也是本领域技术人员在阅读本发明后能够显而易见做出的选择，在此不再进行详细描述。

在本发明的榫头加工方法中，作为一种优选技术方案，在步骤s2中，所述铣刀的转速为1500-2000转/分钟，例如可为1500转/分钟、1600转/分钟、1700转/分钟、1800转/分钟、1900转/分钟或2000转/分钟。

在本发明的榫头加工方法中，作为一种优选技术方案，在步骤s3中，所述斜肩榫每个表面的所述沟槽的延伸方向与所述斜肩榫该表面的各边缘均不平行。

其中的“该表面”即是所述的所对应的所述“每个表面”，例如对于表面a而言，在该表面a上的沟槽的延伸方向与该表面a的各个边缘均不平行(也即形成了一定的角度，可根据需要而选择合适的角度大小)。

更详细而言，所述斜肩榫的表面加工的沟槽为倾斜方向延伸，其倾斜方向(也即与其中一条边缘的夹角)通常为30-60°，优选为45°，如附图3所示。

在本发明的榫头加工方法中，作为一种优选技术方案，在步骤s3中，所使用锯盘的转速为5-10转/分钟。

当采用如此的转速后，锯盘不会产生高温，起毛效果好，而且可以减少打滑，从而进一步提高了榫头的加工效率。

如上所述，本发明提供了一种新型的榫头加工方法，所述加工方法通过使用具有独特结构设计的榫头加工装置，从而取得了诸多的有益技术效果(除了上述提及的优点之外)，例如：

1、由于在铣削加工后可以使用锯盘对榫头再进行沟槽的起毛加工，与传统的刹活方法起到的作用一致，使得刹活能够在机械装置上得以实现，取代了人工操作，不但提高了加工效率，而且具有高度一致性和重复性，提高了榫肩与榫槽的结合性能，减少了开榫断肩。

2、由于可使得沟槽的延伸方向与斜肩榫该表面的各边缘均不平行(即可将沟槽与斜肩榫的边缘成需要设定的角度)，使得经过锯盘刹活处理后的榫头强度和安装后的承重能力大大提高，与直纹相比，这种斜纹在黏结后，承载能力得到大幅提高。

3、由于铣刀上固定安装有与刀杆同轴设置的锯盘，在完成铣削加工后，不必更换刀具，只需要将刀杆套转动90°，即可实现对斜肩榫的表面刹活方法，并且刹活时，旋转工作台可以调整斜肩榫的角度，使得锯盘加工出的沟槽与斜肩榫边缘成各种角度(例如45°)，使得起毛时形成斜纹，进一步提高了刹活效率，同时也提高了刹活质量。

如上所述，本发明提供了一种新型的榫头加工方法，所述加工方法通过使用具有独特结构设计的榫头加工装置，从而可以取得诸多的优异技术效果，可以高效、优质、重复性优异等诸多优异性能而完成榫头的加工，具有良好的市场推广和工业化生产潜力，具有良好的应用价值。

附图说明

图1是本发明加工方法中所使用榫头加工装置的结构示意图；

图2是本发明加工方法中所使用的榫头加工装置中的动力头的结构示意图；

图3是本发明加工方法中所使用的榫头加工装置加工后的斜肩榫的结构示意图；

其中，在图1、图2和图3中，各个数字标号分别指代如下的具体含义、元件和/或部件。

图中：1、机架，2、底座，3、旋转工作台，4、支撑梁，5、滑枕，6、动力头，601、传动箱体，602、传动轴，603、第五动力装置，604、锥齿轮副，605、刀杆套，606、铰接轴，607、过渡轴，608、第六动力装置，609、主动齿轮，610、从动齿轮，7、铣刀，8、锯盘，9、刀杆，10、斜肩榫，11、沟槽。

具体实施方式

下面结合附图，通过具体的实施方式对本发明进行详细说明，但这些列举性实施方式的用途和目的仅用来列举本发明，并非对本发明的实际保护范围构成任何形式的任何限定，更非将本发明的保护范围局限于此。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“x轴”、“y轴”、“z轴”、“竖向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“上”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

另外，需要注意的是，在下面的实施例中所列出的优选方式，仅仅是一种优选的实施方式，并不意味着使用常规的相应手段不能实施本发明，更不是说本发明必须限定在这些优选方式的范围之内。

实施例1

本发明提供了一种榫头加工方法，该加工方法使用一种新型的榫头加工装置。

如图1和图2共同所示，所述榫头加工装置包括机架1，机架1的一侧沿x轴滑动安装有由第一动力装置驱动的底座2(底座2可以在x轴方向上移动，从而可以调整底座2与机架1之间的距离)，底座2上以z轴为中心转动安装有由第二动力装置驱动的旋转工作台3(底座2和旋转工作台3都是机械领域中的常规元件和装置，可通过多种商业渠道而购买得到，再次不再一一赘述)，坯料安装于旋转工作台3上(可以调整胚料的角度，实现具有不同角度的榫头加工)，机架1上沿z轴滑动安装有由第三动力装置驱动的支撑梁4，机架1上设有竖向滑轨，支撑架4安装在竖向滑轨上并通过丝杠连接第三动力装置，支撑梁4上沿y轴滑动安装有由第四动力装置驱动的滑枕5，支撑梁4上设有横向滑轨，滑枕5安装在横向滑轨上并通过丝杠连接第四动力装置，滑枕5上安装有动力头6(动力头6可以在第四动力装置和第三动力装置作用下实现两个方向的进给)，动力头6上安装有铣刀7(以实现坯料的铣削加工，完成斜肩榫10的初加工)，铣刀7上安装有锯盘8；

所述加工方法包括以下步骤：

s1：将坯料装安装在所述榫头加工装置上；

s2：使用所述铣刀7在所述坯料端部铣出斜肩榫10；

s3：使用所述锯盘8在所述斜肩榫10的表面锯出沟槽11；

s4：使用连接压缩空气源的吹气管将所述斜肩榫10表面的木屑吹掉，从而完成所述榫头加工方法。

在该方法的所述榫头加工装置中，锯盘8的齿距和齿高都较小，可以以常用的芝麻锯的齿距和齿高为标准，对本领域技术人员来说，可根据沟槽11的深度而选择具有合适齿距和齿高的锯盘8，甚至可以直接采用商业上已经大量出售和工业上常规使用的芝麻锯(可根据沟槽的深度等要求而选择相应规格的芝麻锯，在此不再进行详细描述)。在本实施例中，锯盘8为芝麻锯。

作为一种优选的技术方案，在所述榫头加工装置中：动力头6包括通过传动轴602转动安装于滑枕5内的传动箱体601，传动箱体601内转动安装有用于安装铣刀7的刀杆套605，刀杆套605与传动轴602传动连接，传动轴602连接第五动力装置603(在第五动力装置的驱动下，刀杆套605和安装在刀杆套605内的刀具一起转动)，与传动轴602相对一侧的传动箱体601上固定安装有铰接轴606，铰接轴606转动安装于滑枕5上，铰接轴606传动连接第六动力装置608。

作为一种优选的技术方案，在所述榫头加工装置中：刀杆套605通过锥齿轮副604连接传动轴602。

作为一种优选的技术方案，在所述榫头加工装置中：滑枕5上转动安装有连接第六动力装置608的过渡轴607，过渡轴607平行于铰接轴606，过渡轴607上固定安装有主动齿轮609，铰接轴606上固定安装有与主动齿轮609相啮合的从动齿轮610。

通过如此的结构设计，第六动力装置608可以驱动铰接轴606转动一个角度，从而实现刀杆套605摆动一个角度，进而改变了铣刀7的刀刃与锯盘8的位置，可顺利完成不同角度的加工操作。

其中，在所述榫头加工装置中：第一动力装置、第二动力装置、第三动力装置、第四动力装置、第五动力装置603和第六动力装置608为伺服电机。

伺服电机是工业领域中非常常规的动力装置，根据生产和加工的实际需要而选择和商业购买合适规格的相应伺服电机，在此不再进行详细描述。

作为一种优选的技术方案，在所述榫头加工装置中：刀杆套605内安装有刀杆9，刀杆9的端面上设有铣刀7，刀杆9上固定安装有与刀杆9同轴设置的锯盘8。

通过如此的结构设计，在完成铣削加工后，不必更换刀具，只需要使用第六动力装置608将刀杆套605转动90°，即可实现对斜肩榫10的表面刹活处理，并且在刹活操作时，可通过旋转工作台3来调整斜肩榫10的角度，使得锯盘8加工出的沟槽11与斜肩榫10边缘成需要设定的角度(例如45°)。

以及通过上述的结构设计，可以显著提高刹活效率，同时也提高了刹活质量，实现了工业化、机械化生产，无需大量的人工操作，客服了手工刹活时无法避免的人工误差。

作为一种优选的技术方案，在所述榫头加工装置中：锯盘8平行间隔设置有若干个。

通过如此的数量设置，一方面提高了刹活效率，另一方面，保证了各个锯盘8进给量的相同，提高了刹活质量。

作为一种优选方式，锯盘8的数量为2-8个，例如为2个、3个、4个、5个、6个、7个或8个，可根据沟槽11的长度、宽度等进行合适的设置(在本实施例中数量为5个)，这也是本领域技术人员在阅读本发明后能够显而易见做出的选择，在此不再进行详细描述。

在步骤s2中，所述铣刀7的转速为1500-2000转/分钟，如此的转速可以提高生产效率，实现高速铣削。

在步骤s3中，所述斜肩榫10每个表面的所述沟槽11的延伸方向与所述斜肩榫该表面的各边缘均不平行，也就是说在斜肩榫10表面加工的沟槽11为倾斜方向延伸，其倾斜方向(也即与其中一条边缘的夹角)通常为30-60°，优选为45°(在本实施例中即为45°)，如附图3所示。

其中的“该表面”即是所述的所对应的所述“每个表面”，例如对于表面a而言，在该表面a上的沟槽的延伸方向与该表面a的各个边缘均不平行(也即形成了一定的角度，可根据需要而选择合适的角度大小)。

在步骤s3中，所使用锯盘的转速为5-10转/分钟。这种转速对直径较小的锯盘8来说，其线速度也比较小，不会产生高温，而且可以减少了打滑,从而进一步提高了榫头的加工效率。

如上所述，本发明提供了一种榫头加工方法，所述加工方法通过使用具有独特结构设计的榫头加工装置，从而取得了诸多的有益技术效果(除了上述提及的优点之外)，例如：

1、由于在铣削加工后可以使用锯盘8对榫头再进行沟槽11的起毛加工，与传统的刹活方法起到的作用一致，使得刹活能够在机械装置上得以实现，取代了人工操作，不但提高了加工效率，而且具有高度一致性和重复性，提高了榫肩与榫槽的结合性能，减少了开榫断肩。

2、由于可使得沟槽11的延伸方向与斜肩榫10该表面的各边缘均不平行(即可将沟槽11与斜肩榫10的边缘成需要设定的角度)，使得经过锯盘8刹活处理后的榫头强度和安装后的承重能力大大提高，与直纹相比，这种斜纹在黏结后，承载能力得到大幅提高。

3、由于铣刀7上固定安装有与刀杆9同轴设置的锯盘8，在完成铣削加工后，不必更换刀具，只需要将刀杆套转动90°，即可实现对斜肩榫10的表面刹活方法，并且刹活时，旋转工作台3可以调整斜肩榫10的角度，使得锯盘8加工出的沟槽11与斜肩榫10边缘成各种角度(例如45°)，使得起毛时形成斜纹，进一步提高了刹活效率，同时也提高了刹活质量。

测试例

使用同一种红酸枝木材，按照实施例1的方法，分别进行如下的不同处理(粘结剂均相同，也都采用相同规格的斜肩榫进行对接)，从而考察了其各自的连接强度和承重能力，具体为：

1号试验品：榫头对接处不使用锯盘进行刹活，仅使用粘结剂进行粘结。

2号试验品：榫头对接处使用锯盘进行刹活，沟槽为与斜肩榫边缘平行的沟槽(深度为0.5mm)。

3号试验品：榫头对接处使用锯盘进行刹活，沟槽为与斜肩榫边缘成45°的沟槽(深度为0.5mm)。

在得到上述1-3号试验品并放置24小时，使其充分粘结牢固后，分别进行承载重物进行试验，通过不断增加重量，来考察各自的榫头强度和承重能力，结果如下：

1号试验品：承重为168公斤时，榫头断裂。

2号试验品：承重为350公斤时，榫头断裂。

3号试验品：承重为534公斤时，榫头断裂。

由此可见，经过锯盘刹活处理后能够大大提高榫头强度和承重能力，而当进一步使得沟槽与边缘呈现一定角度时，即沟槽为斜纹时，则能继续改善其榫头强度和承重能力，有着更好的强度和承重能力。

如上所述，本发明提供了一种榫头加工方法，所述加工方法通过使用具有独特结构设计的榫头加工装置，从而可以取得诸多的优异技术效果，可以高效、优质、重复性优异等诸多优异性能而完成榫头的加工，具有良好的市场推广和工业化生产潜力，具有良好的应用价值。

尽管为了举例和描述之目的，而介绍了本发明的上述实施方式和附图所示结构及处理过程。但这些并非是详尽的描述，也不能将本发明的范围局限于此。对本领域技术人员来说，可对本发明的上述实施方式做出多种修改和变化，而这些所有的修改和/或变化都包括在如本发明的权利要求所限定的范围之内，并不脱离如权利要求所限定的本发明的范围和精神。