一种适应多种形状槽孔的组合式榫槽机构以及榫槽方法与流程

本发明涉及家具加工技术领域，尤其涉及一种适应多种形状槽孔的组合式榫槽机构以及榫槽方法。

背景技术：

榫槽工艺的构造原理是通过若干根经过独特技术加工成型的木条，不用钉、铆和任何粘合剂等外界辅助条件或任何手段，只是运用榫槽自身的相互组合，从而组成从不同角度和不同方位都能显示出不同形状的木条榫槽工艺品。随着人们生活水平的不断提高，榫槽结构的家具在市场上备受欢迎。

现有榫槽工艺除了采用榫槽机加工较简单形状的槽体和榫头结构，其他较复杂的直角榫、燕尾榫、指榫、椭圆榫、圆榫和榫片等，一般均采用人工和机床辅助的方式进行榫槽处理，其精度相对较低，在实际使用中经常还需要反复刨削。因此，现阶段的榫槽工艺基本还处于低水平的机加工水平，亟待改进。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种适应多种形状槽孔的组合式榫槽机构以及榫槽方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种适应多种形状槽孔的组合式榫槽机构，包括矩形框体以及穿接在矩形框体一面中心位置的走位驱动轴，矩形框体一面设有“田”字形槽体，走位驱动轴设置在“田”字形槽体的中心点位置，“田”字形槽体的上方设有水平滑杆，水平滑杆的两端分别通过支撑挂耳固定在矩形框体的表面且水平滑杆与矩形框体表面之间有间隙，水平滑杆中部活动套接有第一矩形滑块，第一矩形滑块远离矩形框体方向的侧面开设有大半圆形的第一卡槽，第一卡槽内卡接有竖直滑杆，竖直滑杆通过销钉紧固在第一卡槽内，水平滑杆与竖直滑杆均为圆杆；

竖直滑杆的中部穿接有第二矩形滑块，第二矩形滑块靠近矩形框体方向的侧面也开设有大半圆形的第二卡槽，竖直滑杆活动卡接在第二卡槽内且通过销钉紧固在第二卡槽内，第二矩形滑块还开设有矩形通孔，矩形通孔内设有扁平状的旋转杆，旋转杆的中部活动套接有第三矩形滑块，第三矩形滑块靠近矩形框体方向的侧壁与走位驱动轴固接，走位驱动轴伸入矩形框体内的一端连接有走位驱动电机，走位驱动轴分别与水平滑杆、竖直滑杆及旋转杆垂直，竖直滑杆的底部套接有定位块并通过销钉于定位块紧固；

旋转杆一端部附近开设有第一直滑槽，第一直滑槽内穿接有旋转柱塞，旋转柱塞还套接有铣削支撑杆，铣削支撑杆也为扁平杆状且开设有第二直滑槽，旋转柱塞依次穿过第一直滑槽和第二直滑槽，第二直滑槽在旋转柱塞两侧位置还分别套接有一个圆柱形滑块，两个圆柱形滑块分别卡接在“田”字形槽体中间的十字槽内；

铣削支撑杆的一端固接有铣削电机，铣削电机的主动轴远离矩形框体方向的一侧设有三爪夹具，三爪夹具内卡接有铣削刀头；

水平滑杆、竖直滑杆、旋转杆及铣削支撑杆上均设有刻度尺，水平滑杆位于第二矩形滑块与第三矩形滑块之间的位置套接有压缩弹簧。

优选地，支撑挂耳具体是由两个l形片和一个大半圆片组成类“ω”形的挂耳结构，支撑挂耳两端的l形片通过螺钉紧固在矩形框体的表面，支撑挂耳中部的大半圆片与水平滑杆之间涂抹有润滑油；两个支撑挂耳是限定矩形运动的横边运动范围；定位块具体是通过紧固旋钮式销钉在竖直滑杆确定位置，定位块是限定矩形运动的竖边运动范围。

优选地，旋转杆通过紧固旋钮式销钉固定在第二矩形滑块上。在竖边和横边的限定作用下，旋转杆旋转产生扭矩力，拖拽第二矩形滑块在竖直滑杆上滑动，产生竖向划线轨迹，而同时旋转杆在第二矩形滑块内伸缩滑动，产生横向的拉力使第一矩形滑块在水平滑杆上滑动，产生横向划线轨迹，旋转杆旋转一周，固接的铣削支撑杆及铣削刀头均完成一个矩形的运动轨迹。

优选地，“田”字形槽体中间的十字槽的截面为“凸”字形，圆柱形滑块一端设有与十字槽卡接的“t”形头，便于圆柱形滑块在十字槽内滑动，在旋转杆的扭矩作用下，带动两个圆柱形滑块在十字槽内滑动，滑动过程中，两个圆柱形滑块交替经过十字槽的中心点，距离铣削刀头较近的圆柱形滑块经过十字槽的中心点时，铣削刀头离圆心最近，而另一个圆柱形滑块经过十字槽的中心点时铣削刀头离圆心最远，这种运动轨迹即将旋转杆的圆心运动转化为铣削刀头的椭圆形运动轨迹。

本发明还提出了一种榫槽方法，采用前述的一种适应多种形状槽孔的组合式榫槽机构，包括以下实施步骤：

a.矩形榫槽过程：去除圆柱形滑块，通过旋转柱塞将旋转杆与铣削支撑杆紧固，控制第一直滑槽，与第二直滑槽之间的夹角为0-90°，可通过多个旋转柱塞将二者完全定位，注意旋转柱塞始终与矩形框体之间有间隙，再继续将水平滑杆、竖直滑杆及旋转杆分别连接，并使第三矩形滑块固定在旋转杆上，而第二矩形滑块可在竖直滑杆上滑动，第一矩形滑块可在水平滑杆上滑动，通过两个支撑挂耳控制第一矩形滑块的行走范围，通过定位块控制第二矩形滑块的行走范围，安装铣削刀头，调整第三矩形滑块与铣削刀头之间的直线距离，设置合适长度的压缩弹簧；

开启走位驱动电机和铣削电机，走位驱动电机的转速控制在5-20r/min，铣削电机的转速控制在300-500r/min，通过将铣削刀头垂直朝向待加工家具的表面，通过各个刻度尺的限定，即可使铣削刀头走出特定尺寸的矩形运动轨迹，具体在家具板材的表面显示出特定形状的矩形榫槽结构；

b.椭圆形榫槽过程：去除水平滑杆、竖直滑杆和压缩弹簧，添加两个圆柱形滑块，通过旋转柱塞将旋转杆与铣削支撑杆连接，使通过两螺母夹紧使铣削支撑杆与旋转柱塞紧固，并通过单螺母卡位使旋转杆可绕旋转柱塞旋转，两个圆柱形滑块分别位置旋转柱塞的两侧并均设置在第二直滑槽内，将两个圆柱形滑块卡接在“田”字形槽体中间的十字槽内，“田”字形槽体的边框槽中设有圆柱形滑块的入口，调整旋转杆的位置使其固定在第三矩形滑块上，使旋转杆与旋转柱塞之间距离小于铣削支撑杆的长度，并使旋转柱塞位于铣削支撑杆的非中心位置，安装铣削刀头，调整第三矩形滑块与铣削刀头之间的直线距离；

开启走位驱动电机和铣削电机，走位驱动电机的转速控制在5-20r/min，铣削电机的转速控制在300-500r/min，通过将铣削刀头垂直朝向待加工家具的表面，通过各个刻度尺的限定，即可使铣削刀头走出特定尺寸的椭圆形运动轨迹，具体在家具板材的表面显示出特定形状的椭圆形榫槽结构，其中一个圆柱形滑块与铣削刀头的直线距离即为椭圆形榫槽结构的长轴半径，另一个圆柱形滑块与铣削刀头的直线距离则为短轴半径；

c.圆形榫槽过程：去除水平滑杆、竖直滑杆、压缩弹簧及圆柱形滑块，通过将旋转杆与铣削支撑杆紧固，控制第一直滑槽，与第二直滑槽之间的夹角为0-90°，可通过多个旋转柱塞将二者完全定位，注意旋转柱塞始终与矩形框体之间有间隙，调整旋转杆及铣削支撑杆的长度，从而调整第三矩形滑块与铣削刀头之间的直线距离；

开启走位驱动电机和铣削电机，走位驱动电机的转速控制在5-20r/min，铣削电机的转速控制在300-500r/min，通过将铣削刀头垂直朝向待加工家具的表面，通过各个刻度尺的限定，即可使铣削刀头走出特定半径的圆形运动轨迹，具体在家具板材的表面显示出特定形状的圆形榫槽结构。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明依照几何力学原理及机械机构的运动规律，通过水平滑杆、竖直滑杆和压缩弹簧的限位作用，使铣削刀头按照特定尺寸的矩形轨迹行走，通过圆柱“田”字形槽体和圆柱形滑块的限位作用，使铣削刀头按照特定尺寸的椭圆形轨迹行走，从而能够铣削出各种精确的榫槽结构，大大改进现有依靠人工经验榫槽的方式；

2.本发明能够适应于各种形状的榫槽结构，在实际使用过程中，不仅可用于榫卯连接的榫头及榫槽铣削过程，也适用于板材表面的划线、刻痕、开槽等操作。

3.在实际使用过程中，还可以将本发明的榫槽工艺进行组合，如在行走一端矩形路线后，临时装卸即可接着铣削出椭圆或圆形的榫槽结构，本发明的优势在于，装卸简便，操作简单，适合作为各种家用、工厂的流水线的定型开槽工艺，精确度高，提高产品质量，减小后续补加工成本。

附图说明

图1为本发明提出的一种适应多种形状槽孔的组合式榫槽机构的矩形框体的外观图；

图2为本发明提出的一种适应多种形状槽孔的组合式榫槽机构的圆柱形滑块与“田”字形槽体的卡接示意图；

图3为本发明提出的一种适应多种形状槽孔的组合式榫槽机构的铣削支撑杆及旋转杆的装配示意图；

图4为本发明提出的一种适应多种形状槽孔的组合式榫槽机构的铣削支撑杆及旋转杆的装配后结构图；

图中：矩形框体1、走位驱动轴2、“田”字形槽体3、水平滑杆4、支撑挂耳5、第一矩形滑块6、第一卡槽7、竖直滑杆8、第二矩形滑块9、第二卡槽10、矩形通孔11、旋转杆12、第三矩形滑块13、走位驱动电机14、定位块15、第一直滑槽16、铣削支撑杆17、第二直滑槽18、圆柱形滑块19、铣削电机20、三爪夹具21、铣削刀头22、刻度尺23、压缩弹簧24、旋转柱塞25。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

参照图1-4，一种适应多种形状槽孔的组合式榫槽机构，包括矩形框体1以及穿接在矩形框体1一面中心位置的走位驱动轴2，矩形框体1一面设有“田”字形槽体3，走位驱动轴2设置在“田”字形槽体3的中心点位置，“田”字形槽体3的上方设有水平滑杆4，水平滑杆4的两端分别通过支撑挂耳5固定在矩形框体1的表面且水平滑杆4与矩形框体1表面之间有间隙，水平滑杆4中部活动套接有第一矩形滑块6，第一矩形滑块6远离矩形框体1方向的侧面开设有大半圆形的第一卡槽7，第一卡槽7内卡接有竖直滑杆8，竖直滑杆8通过销钉紧固在第一卡槽7内，水平滑杆4与竖直滑杆8均为圆杆；竖直滑杆8的中部穿接有第二矩形滑块9，第二矩形滑块9靠近矩形框体1方向的侧面也开设有大半圆形的第二卡槽10，竖直滑杆8活动卡接在第二卡槽10内且通过销钉紧固在第二卡槽10内，第二矩形滑块9还开设有矩形通孔11，矩形通孔11内设有扁平状的旋转杆12，旋转杆12的中部活动套接有第三矩形滑块13，第三矩形滑块13靠近矩形框体1方向的侧壁与走位驱动轴2固接，走位驱动轴2伸入矩形框体1内的一端连接有走位驱动电机14，走位驱动轴2分别与水平滑杆4、竖直滑杆8及旋转杆12垂直，竖直滑杆8的底部套接有定位块15并通过销钉于定位块15紧固；旋转杆12一端部附近开设有第一直滑槽16，第一直滑槽16内穿接有旋转柱塞25，旋转柱塞25还套接有铣削支撑杆17，铣削支撑杆17也为扁平杆状且开设有第二直滑槽18，旋转柱塞25依次穿过第一直滑槽16和第二直滑槽18，第二直滑槽18在旋转柱塞25两侧位置还分别套接有一个圆柱形滑块19，两个圆柱形滑块19分别卡接在“田”字形槽体3中间的十字槽内；铣削支撑杆17的一端固接有铣削电机20，铣削电机20的主动轴远离矩形框体1方向的一侧设有三爪夹具21，三爪夹具21内卡接有铣削刀头22；水平滑杆4、竖直滑杆8、旋转杆12及铣削支撑杆17上均设有刻度尺23，水平滑杆4位于第二矩形滑块9与第三矩形滑块13之间的位置套接有压缩弹簧24。

参照图1，支撑挂耳5具体是由两个l形片和一个大半圆片组成类“ω”形的挂耳结构，支撑挂耳5两端的l形片通过螺钉紧固在矩形框体1的表面，支撑挂耳5中部的大半圆片与水平滑杆4之间涂抹有润滑油；两个支撑挂耳5是限定矩形运动的横边运动范围；定位块15具体是通过紧固旋钮式销钉在竖直滑杆8确定位置，定位块15是限定矩形运动的竖边运动范围。

参照图3-4，旋转杆12通过紧固旋钮式销钉固定在第二矩形滑块9上。在竖边和横边的限定作用下，旋转杆12旋转产生扭矩力，拖拽第二矩形滑块9在竖直滑杆8上滑动，产生竖向划线轨迹，而同时旋转杆12在第二矩形滑块9内伸缩滑动，产生横向的拉力使第一矩形滑块6在水平滑杆4上滑动，产生横向划线轨迹，旋转杆12旋转一周，固接的铣削支撑杆17及铣削刀头22均完成一个矩形的运动轨迹。

参照图2，“田”字形槽体3中间的十字槽的截面为“凸”字形，圆柱形滑块19一端设有与十字槽卡接的“t”形头，便于圆柱形滑块19在十字槽内滑动，在旋转杆12的扭矩作用下，带动两个圆柱形滑块19在十字槽内滑动，滑动过程中，两个圆柱形滑块19交替经过十字槽的中心点，距离铣削刀头22较近的圆柱形滑块19经过十字槽的中心点时，铣削刀头22离圆心最近，而另一个圆柱形滑块19经过十字槽的中心点时铣削刀头22离圆心最远，这种运动轨迹即将旋转杆12的圆心运动转化为铣削刀头22的椭圆形运动轨迹。

本发明还提出了一种榫槽方法，采用前述的一种适应多种形状槽孔的组合式榫槽机构，包括以下实施步骤：

a.矩形榫槽过程：参照图3-4，去除圆柱形滑块19，通过旋转柱塞25将旋转杆12与铣削支撑杆17紧固，控制第一直滑槽16，与第二直滑槽18之间的夹角为0-90°，可通过多个旋转柱塞25将二者完全定位，注意旋转柱塞25始终与矩形框体1之间有间隙，再继续将水平滑杆4、竖直滑杆8及旋转杆12分别连接，并使第三矩形滑块13固定在旋转杆12上，而第二矩形滑块9可在竖直滑杆8上滑动，第一矩形滑块6可在水平滑杆4上滑动，通过两个支撑挂耳5控制第一矩形滑块6的行走范围，通过定位块15控制第二矩形滑块9的行走范围，安装铣削刀头22，调整第三矩形滑块13与铣削刀头22之间的直线距离，设置合适长度的压缩弹簧24；

开启走位驱动电机14和铣削电机20，走位驱动电机14的转速控制在5-20r/min，铣削电机20的转速控制在300-500r/min，通过将铣削刀头22垂直朝向待加工家具的表面，通过各个刻度尺23的限定，即可使铣削刀头22走出特定尺寸的矩形运动轨迹，具体在家具板材的表面显示出特定形状的矩形榫槽结构；

b.椭圆形榫槽过程：参照图1-2，去除水平滑杆4、竖直滑杆8和压缩弹簧24，添加两个圆柱形滑块19，通过旋转柱塞25将旋转杆12与铣削支撑杆17连接，使通过两螺母夹紧使铣削支撑杆17与旋转柱塞25紧固，并通过单螺母卡位使旋转杆12可绕旋转柱塞25旋转，两个圆柱形滑块19分别位置旋转柱塞25的两侧并均设置在第二直滑槽18内，将两个圆柱形滑块19卡接在“田”字形槽体3中间的十字槽内，“田”字形槽体3的边框槽中设有圆柱形滑块19的入口，调整旋转杆12的位置使其固定在第三矩形滑块13上，使旋转杆12与旋转柱塞25之间距离小于铣削支撑杆17的长度，并使旋转柱塞25位于铣削支撑杆17的非中心位置，安装铣削刀头22，调整第三矩形滑块13与铣削刀头22之间的直线距离；

开启走位驱动电机14和铣削电机20，走位驱动电机14的转速控制在5-20r/min，铣削电机20的转速控制在300-500r/min，通过将铣削刀头22垂直朝向待加工家具的表面，通过各个刻度尺23的限定，即可使铣削刀头22走出特定尺寸的椭圆形运动轨迹，具体在家具板材的表面显示出特定形状的椭圆形榫槽结构，其中一个圆柱形滑块19与铣削刀头22的直线距离即为椭圆形榫槽结构的长轴半径，另一个圆柱形滑块19与铣削刀头22的直线距离则为短轴半径；

c.圆形榫槽过程：参照图1，去除水平滑杆4、竖直滑杆8、压缩弹簧24及圆柱形滑块19，通过将旋转杆12与铣削支撑杆17紧固，控制第一直滑槽16，与第二直滑槽18之间的夹角为0-90°，可通过多个旋转柱塞25将二者完全定位，注意旋转柱塞25始终与矩形框体1之间有间隙，调整旋转杆12及铣削支撑杆17的长度，从而调整第三矩形滑块13与铣削刀头22之间的直线距离；

开启走位驱动电机14和铣削电机20，走位驱动电机14的转速控制在5-20r/min，铣削电机20的转速控制在300-500r/min，通过将铣削刀头22垂直朝向待加工家具的表面，通过各个刻度尺23的限定，即可使铣削刀头22走出特定半径的圆形运动轨迹，具体在家具板材的表面显示出特定形状的圆形榫槽结构。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。