CN102490215B - 钢琴弦槌木芯成形方法和钢琴弦槌木芯成形机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及钢琴弦槌木芯成形方法，工件的底部装夹于夹紧座；用刀具在工件的左右两侧同时切削成形，两侧刀具对工件的正压力相互抵消。钢琴弦槌木芯成形机包括：床身组件、夹紧座和动力头组件；动力头组件固定在床身组件上；夹紧座通过平动机构设置在床身组件上并沿着直线轨迹进给；还包括与夹紧座相对固定的靠模；动力头组件包括固定刀组件和摆动刀组件；固定刀组件包括固定刀，摆动刀组件包括摆动刀和使摆动刀沿着靠模运动的摆动机构；固定刀位于工件一侧，靠模与摆动刀位于工件一侧；工件随夹紧座与直线轨迹的夹角为a，靠模与直线轨迹的夹角为b，b＞a。避免让刀现象，加工质量高，加工效率高，操作过程简单。用于加工钢琴弦槌木芯。

Description

钢琴弦槌木芯成形方法和钢琴弦槌木芯成形机

技术领域

本发明涉及钢琴的弦槌木芯成形加工技术，具体的说，涉及一种钢琴弦槌木芯成形方法和钢琴弦槌木芯成形机。

背景技术

钢琴的弦槌木芯一般通过如下方法制得：1.将细长的木质工件(立方体)的左右两侧切削成特定形状；2.再沿着横截面截断，得到一台钢琴的全套共88个木芯。

钢琴的弦槌木芯有如下特点：横截面形状是左右两侧对称的；沿着工件的长度方向，切削表面具有一定的渐变的斜度，低音端木芯的切削量较小，高音端木芯的切削量较大，即低音端木芯比高音端木芯要宽；渐变的斜度要平整，顺滑，否则会造成相邻的音色不连贯，影响钢琴整体的音质，甚至会使工件报废。

现有的弦槌木芯由人工推夹具，采用单铣刀机台切削加工制成。先将工件的底部(工件下部的左右两侧)装夹在夹具上，夹具内侧为与工件接触的装夹面，外侧为与靠挡接触的面，外侧面倾斜，与内侧面具有一定的斜度，因此工件的侧面与进给方向间存在倾斜角，沿着铣床上的靠挡推夹具，从而单侧加工出渐变的倾斜切削面。用同样的方法，完成另一侧的切削加工。

现有的方法具有如下缺点：1.工件为木质工件，长宽比大，刚度小，由单侧刀成形切削加工，容易产生让刀现象，造成切削量不足，同时工件切削尺寸误差大，易造成两侧形状不对称，加工质量难以控制，直接影响弦槌的敲击质量。2.因让刀现象，工件的两侧都需要多次切削调整，同时工件分两侧加工，生产效率低。3.左右夹具的外侧面斜度都是预先加工的，一旦加工完成后，无法调整斜度。4.夹具分为左夹具和右夹具，两侧夹具需要分别对准，不能对准时，将在工件两侧形成不同的切削面，影响工件质量。5.刀具切削时，对工件产生正压力，人工推夹具时，需要克服该正压力从而使工件紧靠靠挡，工人劳动强度大。6.工件的不合格率高，浪费材料。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种通过对工件两侧同时加工，有效避免让刀现象，保证工件切削质量，提高生产效率的钢琴弦槌木芯成形方法。

本发明的另一个目的是：提供一种通过对工件两侧同时加工，有效避免让刀现象，保证工件切削质量，提高生产效率的钢琴弦槌木芯成形机。

为了达到第一个目的，本发明采用如下技术方案：

一种钢琴弦槌木芯成形方法，将工件的底部装夹于夹紧座上；用刀具在工件的左右两侧同时切削成形，两侧刀具对工件的正压力相互抵消。

采用这种方法后，工件左右两侧被同时切削成形，两侧刀具对工件的正压力相互抵消，工件始终保持在正中位置，有效避免让刀现象，切削量准确，一次即可加工出特定的形状。此处所说的正压力，指的是刀具和工件的侧面接触时，刀具施加的指向工件两侧面的对称中心的作用力。左、右方向，指的是工件正对刀具的两侧方向。相应的，前后方向，指的是夹紧座的进给方向。

夹紧座沿着前后方向直线进给；工件的一侧由固定刀切削成形，该侧随夹紧座与进给轨迹成一斜度；工件的另一侧由摆动刀切削成形，摆动刀沿着与进给轨迹成另一斜度的靠模切削工件；靠模与进给轨迹之间的斜度大于夹紧座与进给轨迹之间的斜度。

采用这种方法后，固定刀位置固定，工件与进给轨迹成一斜度，即可在工件上加工出具有该斜度的加工面；摆动刀沿着靠模切削工件，且与进给轨迹成另一较大斜度，即可在工件上加工出具有该附加斜度的加工面。

工件包括主体部分和上端的尖端部分；工件经两次加工；加工主体部分时，固定刀和摆动刀正对设置；加工尖端部分时，固定刀和摆动刀前后错位设置。

此处所说的正对设置，指的是正视于工件两侧面的对称中心时，固定刀和摆动刀对齐。因工件上方需加工出尖端部分，若固定刀与摆动刀正对加工尖端部分，固定刀与摆动刀会产生干涉，因此需错位设置，才能实现加工尖端部分。故针对钢琴的弦槌木芯，需要经过两步加工：第一步先加工出主体部分的大圆弧、大圆弧与尖端部分小圆弧的连接切线、以及小圆弧部分的预加工；第二步才加工出尖端部分的小圆弧。因加工大圆弧时切削量大，刀具需要正对才可避免让刀现象，保证产品质量。加工小圆弧时切削量小，刀具错位设置避免相互发生干涉，略错位加工时，尖端部分已被第一步预先加工变薄，此时因轻微错位产生的让刀现象不会影响工件质量，甚至可以忽略不计。两次加工，工件即可成形，工件质量好，加工效率高。

为了达到第二个目的，本发明采用如下技术方案：

一种钢琴弦槌木芯成形机，包括：床身组件、夹紧座和动力头组件；动力头组件固定在床身组件上；夹紧座通过平动机构设置在床身组件上并沿着直线轨迹进给；钢琴弦槌木芯成形机还包括与夹紧座相对固定的靠模；动力头组件包括固定刀组件和摆动刀组件；固定刀组件包括固定刀，摆动刀组件包括摆动刀和使摆动刀沿着靠模运动的摆动机构；当工件装夹于夹紧座时，固定刀位于工件的一侧，靠模与摆动刀位于工件的另一侧；工件随夹紧座与直线轨迹之间的夹角为a，靠模与直线轨迹之间的夹角为b，b＞a。

采用这种结构后，夹紧座与直线进给轨迹之间的夹角为a，夹紧座夹紧工件后，夹紧座相当于工件靠模，引导工件相对于进给轨迹的位置，因此工件与进给轨迹之间的夹角也为a；工件的一侧由固定刀切削成形，切削面相对于对称中心的倾角为a；摆动刀随靠模与直线轨迹之间的夹角为b，直线轨迹与工件的夹角为a，因此摆动刀与工件之间的夹角为b-a；工件的另一侧由摆动刀切削成形，切削面相对于对称中心的倾角为b-a。采用这种结构后，两侧刀具同时加工，固定刀与摆动刀对工件产生的正压力相互抵消，避免让刀现象，切削量准确，保证工件质量。同时，只需要调整夹紧座的倾角(即工件靠模的倾角)和靠模的倾角，即可在工件的侧面上形成相应斜度的切削面，调整过程简单方便，不需更换零部件。

固定刀与摆动刀的形状相同。

采用这种结构后，可加工出左右两侧完全对称的工件。假设摆动刀在靠模上的支点到摆动刀转动中心的力臂为L1，摆动刀到其转动中心的力臂为L2，尤其当L2/L1*b＝2a时，即可加工出左右两侧完全对称的工件。

固定刀组件还包括：上轴座、上转轴、第一电机和固定架；上轴座与第一电机固定在固定架上，固定架固定在床身组件上；固定刀与上转轴相接，上转轴安装于上轴座内；上转轴与第一电机之间通过带传动；摆动刀组件还包括：下轴座、下转轴和第二电机；摆动机构包括摆臂回转轴、摆动座和弹簧；摆动刀与下转轴相接，下转轴安装于下轴座内，下轴座固定在摆动座上，第二电机安装于摆动座的摆臂上；下转轴与第二电机之间通过带传动；摆臂回转轴固定在床身组件上，摆动座套接在摆臂回转轴外并绕摆臂回转轴旋转；弹簧设置在摆臂和固定架之间，弹簧拉伸时，下轴座上设置的滚动件紧贴靠模；上转轴、下转轴和摆臂回转轴沿着竖直方向设置。

采用这种结构后，第一电机通过带传动带动上转轴连同固定刀转动完成切削动作；第二电机通过带传动带动下转轴连同摆动刀转动完成切削动作，同时在摆动座、摆臂回转轴和弹簧的作用下将下轴座的滚动件紧贴靠模，从而使得摆动刀沿着靠模的轮廓产生不同的切削量。结构简单紧凑。

固定架包括横梁和立柱；上轴座固定在横梁上，横梁固定在立柱上，立柱固定在床身组件上；上轴座和横梁之间设有调整固定刀上下位置的第一上下微调机构；横梁和立柱之间设有调整固定刀靠近或远离工件的第一左右微调机构；下轴座和摆动座之间设有调整摆动刀上下位置的第二上下微调机构。

采用这种结构后，第一上下微调机构可调整固定刀的上下位置，第一左右微调机构可调整固定刀的左右位置(即靠近或远离工件的位置)，第二上下微调机构可调整摆动刀的上下位置。结构简单，方便的对刀具的位置进行调整。这些微调机构(包括第二左右微调机构)可以是现有任意的改变零件间相对位置的调整机构，例如通过旋入或旋出螺栓，通过改变螺栓端部位置，改变与该端部接触的零部件的位置的机构；也可采用通过条形孔螺纹连接的方式。

滚动件为靠轮；靠轮与下轴座之间设有沿着进给方向调整靠轮前后位置进而调整摆动刀靠近或远离工件的第二左右微调机构。

采用靠轮在靠模上滚动的结构，相比于其他的、例如滑动片的结构更耐用，不易磨损。因靠模具有斜度，因此调整靠轮的前后位置，即可调整靠轮的左右位置，进而调整下轴座、下转轴和摆动刀的左右位置，进而调整摆动刀的切削深度。结构简单，调节方便。

平动机构包括移动工作台和电机；移动工作台和电机通过链传动；夹紧座固定在移动工作台上；靠模一体化的设置在移动工作台靠近摆动刀的一侧。

采用这种结构后，与传统人工进给的方式相比，通过电机带动移动工作台进给，有效降低工人的劳动强度，且操作起来简单、可靠。

工件包括主体部分和上端的尖端部分，工件的底部装夹于夹紧座上；动力头组件有结构相同的两组，包括加工主体部分的第一动力头组件和加工尖端部分的第二动力头组件，第一动力头组件和第二动力头组件沿着进给方向依次设置；第一动力头组件中的固定刀和摆动刀正对设置；第二动力头组件中的固定刀和摆动刀前后错位设置。

采用这种机构后，工件经两组动力头组件加工：第一动力头组件先加工出主体部分的大圆弧、大圆弧与尖端部分小圆弧的连接切线、以及小圆弧部分的预加工；第二动力头组件再加工出尖端部分的小圆弧。经过两组动力头组件的加工，工件即可成形，工件质量好，加工效率高。

总的说来，本发明具有如下优点：

有效避免让刀现象，加工质量高，加工效率高，操作过程简单。

附图说明

图1是本发明的原理图。

图2是本发明的结构简图。

图3是第一动力头组件的刀具的加工原理图，视角为俯视。

图4是第二动力头组件的刀具的加工原理图，视角为俯视。

图5是经第一动力头组件加工后，低音端的横截面。

图6是经第一动力头组件加工后，高音端的横截面。

图7是经第二动力头组件加工后，低音端的横截面。

图8是经第二动力头组件加工后，高音端的横截面。

图9是钢琴弦槌木芯成形机的主视图。

图10是第一动力头组件的主视图。

图11是第一动力头组件的右视图。

图12是图11的俯视图。

图13是图11中摆动座的剖视图。

图14是靠轮的局部放大图。

图15是第二动力头组件的俯视图。

下丽是附图中的序号和对应的名称：

1	床身组件	2	夹紧座	3	第一动力头组件
						4	第二动力头组件	5	移动工作台	6	电机
7	靠模	8	固定刀	9	上轴座
						10	上转轴	11	第一电机	12	横梁
13	立柱	14	摆动刀	15	下轴座
						16	下转轴	17	第二电机	18	摆臂回转轴
19	摆动座	20	弹簧	21	摆臂
						22	靠轮	23	第一上下微调机构	24	第一左右微调机构
25	第二上下微调机构	26	第二左右微调机构	27	工件
						28	主体部分	29	尖端部分	30	工件两侧的对称中心
31	固定刀切削面	32	摆动刀切削面	33	调整垫

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式来对本发明做进一步详细的说明。

图9至图15所示，钢琴弦槌木芯成形机包括：床身组件1、夹紧座2、第一动力头组件3、第二动力头组件4、移动工作台5、电机6、靠模7和调整垫33。

其中，调整垫33安装于床身组件1的下方，用于调整床身组件1的高度和水平位置。

平动机构包括：移动工作台5、电机6和链传动部件。移动工作台5通过链传动部件被电机6带动，在床身组件1上沿着直线进给轨迹往复运动。电机6固定在床身组件1上。夹紧座2固定于移动工作台5上，靠模7一体化的设置在移动工作台5靠近摆动刀的一侧。夹紧座2夹紧工件27的底部时，夹紧座2的内外侧面与未加工的工件两侧面平行。因此夹紧座2相当于一工件靠模，当夹紧座2倾斜安装时，工件也相应倾斜设置。

第一动力头组件3包括：固定刀8、上轴座9、上转轴10、第一电机11、横梁12、立柱13、摆动刀14、下轴座15、下转轴16、第二电机17、摆臂回转轴18、摆动座19、弹簧20、摆臂21、靠轮22、第一上下微调机构23、第一左右微调机构24、第二上下微调机构25、第二左右微调机构26。

横梁12固定在立柱13上，立柱13固定在床身组件1上。上轴座9固定在横梁12上，第一电机11固定在横梁12上。上轴座9内设有上转轴10，上转轴10的下端安装有固定刀8。上转轴10与第一电机11之间通过带传动。上轴座9和横梁12之间设有第一上下微调机构23，通过旋入或旋开螺栓，即可改变上轴座9和横梁12之间的上下位置，从而调节固定刀8的上下位置。横梁12和立柱13之间设有第一左右微调机构24，通过旋入或旋开螺栓，即可改变横梁12和立柱13之间的左右位置，从而调节固定刀8的左右位置，即靠近或远离工件27的位置。

摆臂回转轴18固定在床身组件1上，摆动座19可转动的套接在摆臂回转轴18外。下轴座15与摆动座19连接，摆动座19伸出一摆臂21，第二电机17固定在摆臂21上，且摆臂21与立柱13之间设有弹簧20。下转轴16位于下轴座15内，上端装有摆动刀14，下端与第二电机17之间通过带传动。下轴座15上安装有靠轮22。摆动座19、下轴座15连同摆动刀14整体可绕摆臂回转轴18转动。初始状态时，弹簧20拉伸，在摆动座19和下轴座15的作用下，靠轮22紧靠靠模7。工件27安装于夹紧座2时，固定刀8位于工件27的一侧，摆动刀14和靠模7位于工件27的另一侧。摆动座19和下轴座15之间设有第二上下微调机构25，通过旋入或旋开螺栓，即可改变摆动座19和下轴座15之间的上下位置，从而调节摆动刀14的上下位置。靠轮22和下轴座15之间设有第二左右微调机构26，通过旋入或旋开螺栓，即可改变靠轮22和下轴座15的前后位置，从而调节下轴座15的左右位置，进而调节摆动刀14的左右位置，即靠近或远离工件27的位置。

第一动力头组件3和第二动力头组件4沿着进给方向依次设置，两者结构完全相同，区别在于：在第一动力头组件中，固定刀与摆动刀正对设置，即在图10所示的视角中，固定刀正好将摆动刀遮挡；第二动力头组件中，固定刀与摆动刀错位设置，如图15所示，固定刀与摆动刀上下错开。通过调整下轴座和摆动座之间的位置，即可调整摆动刀的前后位置，从而调整摆动刀与固定刀是正对还是错位设置。

工件27分为主体部分28和尖端部分29，尖端部分29位于上端，夹紧座2夹住主体部分28的下端，第一动力头组件加工工件的中部和上部，第二动力头组件加工工件的上部。

图2所示，工件装夹于夹紧座上，一侧是固定刀，另一侧是靠模和摆动刀。夹紧座和靠模固定在移动工作台上，移动工作台通过导轨实现直线进给。图1所示，工件两侧的对称中心30的下方工件由固定刀切削加工出固定刀切削面31，上方工件由摆动刀切削加工出摆动刀切削面32。固定刀切削面31位于水平位置，平行于直线进给轨迹。工件两侧的对称中心30与固定刀切削面31的夹角为a，即工件连同夹紧座与进给轨迹之间夹角为a，即可沿着工件的长度方向加工出渐变的固定刀切削面31。摆动刀切削面32与靠模的上平面平行，并且与工件两侧的对称中心之间的夹角为a，与固定刀切削面31的夹角为2a。在弹簧的作用下，靠轮紧靠靠模的上平面，从而摆动刀沿着靠模的轮廓按照渐变的切削深度加工，工件沿着直线轨迹进给，摆动刀即可沿着工件的长度方向加工出渐变的摆动刀切削面32。加工前要对夹紧座(工件靠模)的位置和靠模的位置进行反复调整，直至加工出合格的工件，才进行批量生产。

图3所示，第一动力头组件的摆动刀与固定刀正对设置，工件被加工成横截面如图5和图6所示，其中低音端如图5所示，高音端如图6所示，切削出R60的圆弧、R60圆弧与R12圆弧的切线、以及R12圆弧的预加工部分。图4所示，第二动力头组件的摆动刀与固定刀错位设置，避免摆动刀和固定刀之间发生干涉，工件被加工成横截面如图7和图8所示，其中低音端如图7所示，高音端如图8所示，切削出R12圆弧的尖端。

在加工工件时，由夹紧座的倾斜方向可设定先加工低音端、后加工高音端。因低音端比高音端的切削量小，这样可使刀具的切削量从低音端至高音端逐渐增大，避免刀具一开始就进行深度切削，有利于保证产品质量。当第一动力头组件和第二动力头组件尽量紧靠时，即工件的后段在第一步切削未完成时，工件的前段就进入第二步切削，这样可节省加工时间，提高产量；同时可减少整机长度，减少占地面积，同样的空间可摆放更多的机械。

加工前，只需调整好床身组件的水平位置、夹紧座的位置(与进给轨迹的夹角)、靠模的位置(与进给轨迹的夹角)、固定刀的上下左右位置、摆动刀的上下左右位置。加工时，只需将工件装夹于夹紧座上，启动电机、第一电机、第二电机，即可自动完成切削加工。操作者只需完成装拆工件和按动按钮的简单动作，大大降低的加工的难度和强度。加工后，工件的表面光滑无毛刺，且弦槌外形尺寸过渡流畅，废品率低。

Claims (9)

1.一种钢琴弦槌木芯成形方法，将工件的底部装夹于夹紧座上，其特征在于：用刀具在工件的左右两侧同时切削成形，两侧刀具对工件的正压力相互抵消；所述夹紧座沿着前后方向直线进给，夹紧座与直线进给轨迹之间具有夹角；工件的一侧由固定刀切削成形，该侧随夹紧座与进给轨迹成一斜度；工件的另一侧由摆动刀切削成形，摆动刀沿着与进给轨迹成另一斜度的靠模切削工件；靠模与进给轨迹之间的斜度大于夹紧座与进给轨迹之间的斜度。

2.按照权利要求1所述的一种钢琴弦槌木芯成形方法，其特征在于：加工后的工件包括主体部分和上端的尖端部分；工件经加工主体部分和尖端部分两次加工；加工主体部分时，固定刀和摆动刀正对设置；加工尖端部分时，固定刀和摆动刀前后错位设置。

3.一种实现权利要求1所述钢琴弦槌木芯成形方法的钢琴弦槌木芯成形机，包括：床身组件、夹紧座和动力头组件；动力头组件固定在床身组件上；夹紧座通过平动机构设置在床身组件上并沿着直线轨迹进给，其特征在于：钢琴弦槌木芯成形机还包括与夹紧座相对固定的靠模；动力头组件包括固定刀组件和摆动刀组件；固定刀组件包括固定刀，摆动刀组件包括摆动刀和使摆动刀沿着靠模运动的摆动机构；当工件装夹于夹紧座时，固定刀位于工件的一侧，靠模与摆动刀位于工件的另一侧；工件随夹紧座与直线轨迹之间的夹角为a，靠模与直线轨迹之间的夹角为b，b>a。

4.按照权利要求3所述的一种钢琴弦槌木芯成形机，其特征在于：所述固定刀与摆动刀的形状相同。

5.按照权利要求3所述的一种钢琴弦槌木芯成形机，其特征在于：所述固定刀组件还包括：上轴座、上转轴、第一电机和固定架；上轴座与第一电机固定在固定架上，固定架固定在床身组件上；固定刀与上转轴相接，上转轴安装于上轴座内；上转轴与第一电机之间通过带传动；

摆动刀组件还包括：下轴座、下转轴和第二电机；摆动机构包括摆臂回转轴、摆动座和弹簧；摆动刀与下转轴相接，下转轴安装于下轴座内，下轴座固定在摆动座上，第二电机安装于摆动座的摆臂上；下转轴与第二电机之间通过带传动；摆臂回转轴固定在床身组件上，摆动座套接在摆臂回转轴外并绕摆臂回转轴旋转；弹簧设置在摆臂和固定架之间，弹簧拉伸时，下轴座上设置的滚动件紧贴靠模；

上转轴、下转轴和摆臂回转轴沿着竖直方向设置。

6.按照权利要求5所述的一种钢琴弦槌木芯成形机，其特征在于：所述固定架包括横梁和立柱；上轴座固定在横梁上，横梁固定在立柱上，立柱固定在床身组件上；上轴座和横梁之间设有调整固定刀上下位置的第一上下微调机构；横梁和立柱之间设有调整固定刀靠近或远离工件的第一左右微调机构；下轴座和摆动座之间设有调整摆动刀上下位置的第二上下微调机构。

7.按照权利要求5所述的一种钢琴弦槌木芯成形机，其特征在于：所述滚动件为靠轮；靠轮与下轴座之间设有沿着进给方向调整靠轮前后位置进而调整摆动刀靠近或远离工件的第二左右微调机构。

8.按照权利要求3所述的一种钢琴弦槌木芯成形机，其特征在于：所述平动机构包括移动工作台和电机；移动工作台和电机通过链传动；夹紧座固定在移动工作台上；靠模一体化的设置在移动工作台靠近摆动刀的一侧。

9.按照权利要求3至8中任一项所述的一种钢琴弦槌木芯成形机，其特征在于：所述加工后的工件包括主体部分和上端的尖端部分，工件的底部装夹于夹紧座上；动力头组件有结构相同的两组，包括加工主体部分的第一动力头组件和加工尖端部分的第二动力头组件，第一动力头组件和第二动力头组件沿着进给方向依次设置；第一动力头组件中的固定刀和摆动刀正对设置；第二动力头组件中的固定刀和摆动刀前后错位设置。