CN105946066A - 用于实木家具的榫头卯眼切割器 - Google Patents

Abstract

一种用于实木家具的榫头卯眼切割器，其特征在于它由工件定位装置和偏心切削装置组成。所述的工件定位装置包括工件固定机构、榫卯长度设定机构、榫卯中心定位机构，所述的偏心切削装置包括榫卯厚度和切割模式设定机构、雕刻机固定机构以及旋转轴套组成，所述的工件定位装置和偏心切削装置通过旋转轴套连接在一起协调配合，通过直线运动和旋转运动完成榫卯切割加工。

Description

用于实木家具的榫头卯眼切割器

技术领域

本发明涉及一款木工辅助工具，具体说是一款用于制作榫卯结构家具过程中使用的切割榫头、卯眼的辅助工具。

背景技术

木工师傅在制作实木家具过程中，经常使用传统的榫卯结构连接木板，榫卯结构的家具浑然一体，复古美观。但是在制作过程中榫头和卯眼的加工比较复杂，榫头和卯眼需要配套加工，精度要求高，纯手工加工周期长，效率极低，无法实现批量生产。对于大批量工业生产中可以使用专用自动化设备进行加工，但是对于手工家具单件制作和小批量生产，这种专用设备价格昂贵，无法满足中小家具厂和个人用户使用。目前虽有方榫机可以实现打方卯(用锯做方榫)功能，但是加工过程复杂繁琐，加工榫头和卯眼需要使用不同的加工设备，不能实现一次成型，而且必须使用特制的方榫钻头安装到台钻上才能使用，卯眼尺寸受到方榫钻头的限制，而且加工过程中方卯的边缘通过下压冲击剔除，对木材有一定损伤，加工精度低，效率低。另外还有几款是采用雕刻机配合模具仿型加工榫头和卯眼，但是加工过程中加工尺寸受到模具的限制，不能根据木板厚度和工作需要进行随意调整，只能依赖模具的尺寸加工固定尺寸的榫头和卯眼，而且加工配对的榫头和卯眼也要使用二种模具，模具和铣刀也要配对，缺乏通用性和灵活性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服背景技术的不足，提供一种结构简单、使用方便，具有通用性和灵活性的一次成型的高精度榫头卯眼切割器。

本发明由工件定位装置与偏心切削装置构成，采用了直线导轨和旋转轴套，通过巧妙地构思，将雕刻机链接到榫头卯眼切割器上，通过互相交替的两次直线运动和两次旋转运动，一次成型切割出设定尺寸的榫头卯眼，无需进行二次加工，设定好尺寸后可以进行批量加工，实现尺寸统一、精度统一，同时免除加工前的大量划线工作，加工效率大大提高；通过偏心切削装置上的榫卯厚度标尺和雕刻板上的铣刀半径标尺对线调整刀具偏心位置，即可实现任意设定榫头或卯眼的厚度尺寸，通过直线导轨的限位装置可任意设定榫头或卯眼的长度，无需使用任何模具，加工榫头和卯眼仅需要调整一下铣刀半径刻度线位置即可轻易转换，精度也可以随意调整，具有通用性和灵活性，调整简单快捷，适用范围广。

本发明的具体技术方案是：它包括安装在固定支架上的直线导轨和滑块以及与滑块固定在一起的连接板和滑动限位装置组成的设定榫头或卯眼长度的装置，包括固定在连接板上的左右夹臂和压板以及调整丝杠组成的用于调整旋转轴底板位置使固定在旋转轴底板上的旋转轴外套中心点与被加工榫头或卯眼的厚度中心线重合的装置，包括由安装于旋转轴外套内孔的旋转轴内衬和与旋转轴内衬固定在一起的旋转板、雕刻板组成的用于切割榫卯两个端头半圆的偏心切削装置，包括固定于旋转板上的榫卯厚度标尺和固定在雕刻板上的铣刀半径标尺组成的调整铣刀的偏心位置用于设定榫卯厚度和调整榫头或卯眼切割模式的装置。本技术方案所依据的科学原理是通过设置雕刻机铣刀偏离旋转中心的偏心距离调整榫卯厚度和切削位置，让雕刻机的铣刀在限定的范围内沿直线运动切割出榫卯的直线段，并在直线段的两端作半圆周运动切割出榫卯两端的半圆弧段。

本发明的固定支架上固定有直线导轨，直线导轨上安装有与导轨配套的滑块，滑块上固定着连接板，连接板和滑块可以沿导轨在x方向上自由滑动，在固定支架上安装有与导轨平行的长度定位板，长度定位板的上方有滑槽，滑槽内安装限位块，限位块可以在长度定位板上的滑槽内自由滑动，也可以固定，两个限位块分别位于连接板的两侧，通过固定限位块限定滑块在直线导轨上的滑动范围来设定榫卯的长度。

本发明的连接板上固定有左右夹板和压板以及调整丝杠，旋转轴底板位于左右夹板之间，压板压在旋转轴底板的上面，夹板和压板约束旋转轴底板只能在y方向移动，旋转调整丝杠可以调整旋转轴底板与连接板在y方向相对位置，使安装在旋转轴底板上的旋转轴外套的中心点与被加工榫头或卯眼的厚度中心线重合。

本发明的旋转板上固定有与旋转轴外套内孔间隙配合的旋转轴内衬，旋转轴内衬和旋转板固定在一起并可以随意卸下或安装到旋转轴外套的内孔中，旋转板可以在360度范围内自由转动，用于切割榫头或卯眼两端的半圆弧部分。

本发明的旋转板一侧固定有榫卯厚度标尺，用于设定榫卯的厚度，雕刻板上固定有铣刀半径标尺，雕刻板可以沿榫卯厚度标尺的侧面滑动，也可以固定，用于调整与雕刻板固定在一起的雕刻机的铣刀中心偏离旋转板上的旋转轴外套中心的距离来调整榫卯的厚度，通过将铣刀半径标尺上的铣刀半径刻度线与榫卯厚度标尺上设定的榫卯厚度刻度线重合来调整铣刀的切削面，准确切削设定的榫卯厚度，在设定的榫卯厚度基础上，仅需沿相反方向调整一个铣刀半径就可以实现榫头和卯眼的切削模式转换，操作简单可靠，调整方便快捷。

有益效果

1、本发明采用了直线导轨和旋转轴套，直线导轨有效保证了榫卯的直线部分的切割精度，而旋转轴套保证了榫卯的半圆弧部分的切割精度。

2、本发明采用了工件定位装置与偏心切削装置，无需任何模具，可随意设置榫卯的长度和厚度；仅需要调整铣刀半径刻度线相对榫卯厚度刻度线的位置即可调整榫头和卯眼的切割模式，转换加工模式快捷迅速准确无误，使用灵活；一旦设定好尺寸即可重复使用，省略了大量的划线和测量工作，具有通用性，适合批量生产加工，同时保证了加工工件的尺寸统一、精度统一，工件通用性和互换性好，提高了工作效率和成品率。

3、本发明的一体化设计，可实现榫头加工和卯眼加工一次成型，配合精度高，调整精度方便。

4、本发明的榫卯长度厚度尺寸可随意调整设计，能适应任何在木板上准确打榫头或卯眼的工作，通用性好。

5、本发明可配置公制和英制两种铣刀半径标尺，可随意更换使用以适应不同规格的铣刀。

6、本发明结构简单，自身重量轻，功能全面，用途广泛，除了制作榫卯家具以外还可以用作门锁铣槽，极具经济性、实用性。

附图说明

图1是榫头卯眼结构示意图

图2是实施例1的工件定位示意图

图3是实施例1偏心切削装置示意图一

图4是实施例1偏心切削装置示意图二

图5是切削原理示意图

具体实施例

下面结合附图和实例对本发明进一步说明：

实施例1。本实施例中有一个固定支架(1)，所述的固定支架(1)的前面固定有工件靠板(13)，工件靠板(13)上固定有靠山(14)，将被加工工件(32)固定在工件靠板(13)上，被加工工件(32)的侧面与靠山(14)的靠面贴紧，被加工工件(32)的上平面与旋转轴底板(9)的底面对齐，使用夹具将被加工工件(32)固定完成工件定位。所述的固定支架(1)的上面固定有直线导轨(3)，直线导轨(3)上安装有配套的滑块(28)，滑块(28)可以在直线导轨(3)上自由滑动，所述的滑块(28)上面固定有连接板(5)，连接板(5)的上面固定有左右2个夹板(6)，所述的连接板(5)的上面是旋转轴底板(9)，旋转轴底板(9)被限制在左右夹板(6)的中间，左右夹板(6)的上面固定有2个压板(8)，2个压板(8)压在旋转轴底板(9)的上面，所述的旋转轴底板(9)可以在左右夹板(6)和压板(8)的约束下前后移动，也可以固定，所述的旋转轴底板(9)和所述的连接板(5)之间通过调整丝杠(15)连接在一起，所述的调整丝杠(15)上连接有调整把手(7)，旋转调整把手(7)可改变固定板(5)和旋转轴底板(9)的相对位置，从而改变固定在旋转轴底板(9)上旋转轴外套(11)的中心点与被加工工件(32)的榫卯中心线重合，在定位榫卯中心线位置时还需要使用中心定位附件。在所述的固定支架(1)的后面固定有与直线导轨(3)平行的长度定位板(2)，所述的长度定位板(2)的上面有滑槽，滑槽内固定有限位器(4)，限位器(4)可在滑槽内左右移动也可以固定，限位器(4)有2个，分别位于连接板(5)的两侧，对应被加工工件(32)上榫卯端头的两个半圆的中心点十字线(29)，用于设定榫卯的长度。当滑块(28)带动旋转轴底板(9)在两个限位块(4)限定的范围内做直线运动时可切割出榫头或卯眼的直线段(30)。

本实施例中有一个旋转板(20)，所述的旋转板(20)的中间固定有旋转轴内衬(19)，旋转轴底板(9)上固定有旋转轴外套(11)，旋转轴内衬(19)和旋转轴外套(11)是间隙配合，在切削前设定榫卯长度、定位工件时拔出，切削时插入，旋转轴内衬(19)在旋转轴外套(11)内可以自由旋转，用于切削榫卯两端的半圆弧(31)部分。所述的旋转板(20)的一侧的上面固定有榫卯厚度标尺(23)，榫卯厚度标尺(23)上刻有刻度线，所述的榫卯厚度标尺(23)上的0刻度线与固定在旋转板(20)上的旋转轴内衬(19)的旋转中心点的连线平行于直线导轨(3)，榫卯的厚度可以根据被加工工件(32)的厚度随意设置，但是一旦设置完成，在切割榫头和卯眼时都应使用同一个厚度，仅当调整榫卯配合精度时做细微调整，在旋转板(20)上面设有雕刻板(21)，切削工件时雕刻机被固定在所述的雕刻板(21)上，雕刻机上的铣刀(22)穿过雕刻板(21)上的铣刀圆孔(27)切割被加工工件(32)，所述的雕刻板(21)的侧面与榫卯厚度标尺(23)的内侧面对齐，雕刻板(21)的中间有一个铣刀圆孔(27)，切削工件时雕刻机被固定在雕刻板(21)的上面，雕刻机的铣刀(22)轴线与雕刻板(21)中间的铣刀圆孔(27)的中心重合。雕刻板(21)上靠近榫卯厚度标尺(23)的一侧固定有铣刀半径标尺(25)，当铣刀半径标尺(25)的0刻度线与榫卯厚度标尺(23)的0刻度线重合时铣刀圆孔(27)与旋转轴内衬的中心重合，调整铣刀圆孔(27)的中心偏离旋转轴内衬(19)的中心距离即可方便地设定榫卯的厚度，当切削榫头时，在设定的榫卯厚度基础上增加一个铣刀半径，同理在切削卯眼时，在设定的榫卯厚度基础上减少一个铣刀半径，方便地完成切削模式转换。

通过以上的工件定位与榫卯长度设定、榫卯厚度设定、榫头卯眼切削模式设定后，将固定在旋转板(20)上的旋转轴内衬(19)对准旋转轴外套(11)插入，将旋转挡块(12)顺时针旋转90度，限制旋转板(20)的旋转，让连接板(5)只能沿直线导轨(3)在两个定位挡块(4)之间左右滑动，切削出榫卯内侧的直线部分(30)，然后将连接板(5)滑动到左侧定位挡块(4)的位置，松开两个旋转挡块(12)，旋转板(20)逆时针旋转180度(在旋转期间始终保持连接板(5)的左侧边缘与左侧的定位挡块(4)紧紧靠在一起)，切削出榫卯左侧半圆部分(31)，然后再次将两个旋转挡块(12)顺时针旋转90度，限制旋转板(20)的旋转，让连接板(5)沿直线导轨(3)在两个定位挡块(4)之间左右滑动，切削出榫卯外侧的直线部分(30)，最后将连接板(5)滑动到右侧的定位挡块(4)的位置，松开两个旋转挡块(12)，旋转板(20)逆时针旋转180度(同样，在旋转期间始终保持连接板(5)的右侧边缘与右侧的定位挡块(4)紧紧靠在一起)，切削出榫卯右侧半圆部分(31)。加工榫头和卯眼仅需要调整雕刻板(21)上铣刀半径标尺(25)上的代表铣刀半径的刻度线与榫卯厚度标尺(23)上设定的榫卯厚度刻度线的相对位置即可，加工过程完全相同。

榫卯切削原理，见图5，加工前在被加工工件(32)上划2个十字线(29)用于确定榫卯的长度和中心位置，通过工件定位与榫卯长度设定、榫卯厚度设定、榫头卯眼切削模式设定后，旋转板(20)上的转轴内衬(19)的旋转中心在x方向的移动范围被限位块(4)限定在两个十字线(29)之间，铣刀(22)的切削中心偏离旋转轴内衬(19)的大小等于铣刀的半径，使铣刀的切削刃与榫头或卯眼的厚度边缘重合，当通过旋转挡块(12)限制旋转板(20)的旋转时，铣刀(22)只能在左右两个限位器(4)限定的范围内作直线运动，切割出榫头或卯眼的直线部分(30)，当旋转板(20)被限定在左侧或右侧的限位器(4)的固定位置时，旋转板(20)旋转180度即可切割出榫头或卯眼两端的半圆部分(31)。

Claims (9)

1.一种用于实木家具的榫头卯眼切割器，其特征在于其包括工件定位装置和偏心切削装置，所述的工件定位装置由工件固定机构、榫卯长度设定机构、工件中心定位机构组成，所述的偏心切削装置由榫卯厚度和切割模式设定机构、旋转机构和雕刻机组成，所属的工件定位装置和偏心切削装置通过旋转轴套连接在一起协调工作。

2.根据权利要求1所述的用于实木家具的榫头卯眼切割器，其特征在于工件固定机构由固定支架(1)和固定于所述固定支架(1)前端的工件靠板(13)和固定于所述工件靠板(13)上的靠山(14)组成。

3.根据权利要求1所述的用于实木家具的榫头卯眼切割器，其特征在于榫卯长度设定机构由固定于所述固定支架(1)上部的直线导轨(3)、与所述直线导轨(3)配套并能在其上自由滑动的滑块(28)、固定于所述滑块(28)上部的连接板(5)、固定于所述固定支架(1)后部并与所述直线导轨(3)平行的长度定位板(2)、固定于所述长度定位板(2)上位于所述连接板(5)左右两侧的两个限位块(4)组成。

4.根据权利要求1所述的用于实木家具的榫头卯眼切割器，其特征在于工件中心定位机构由固定于所述连接板(5)上部的左右两个夹板(6)、位于所述夹板(6)上部的两个压板(8)、连接所述连接板(5)和旋转轴底板(9)用于调整所述连接板(5)和旋转轴底板(9)的y方向相对位置的调整丝杠(15)组成。

5.根据权利要求1所述的用于实木家具的榫头卯眼切割器，其特征在于榫卯厚度和切割模式设定机构由旋转板(20)和所述旋转板(20)上方的雕刻板(21)以及固定于所述旋转板(20)侧面的榫卯厚度标尺(23)和固定于所述雕刻板(21)上部与所述榫卯厚度标尺(23)对齐的铣刀半径标尺(25)组成，雕刻板(21)可以在旋转板(20)的上平面上沿榫卯厚度标尺(23)移动，也可以固定。

6.根据权利要求1所述的用于实木家具的榫头卯眼切割器，其特征在于旋转机构由固定在所述旋转轴底板(9)上的旋转轴外套(11)和固定在旋转板(20)上的旋转轴内衬(19)组成，所述的旋转轴内衬(19)与旋转轴外套(11)为间隙配合，可以插入也可以拔出。

7.根据权利要求2所述的用于实木家具的榫头卯眼切割器，其特征在于滑块(28)连同连接板(5)可以沿直线导轨(3)自由滑动，并通过限位器(4)限制其滑动范围，用于设定榫卯的长度并切削出榫头或卯眼的直线部分。

8.根据权利要求1或6所述的用于实木家具的榫头卯眼切割器，其特征在于旋转轴内衬(19)带动旋转板(20)可以在旋转轴外套(11)内自由旋转，并通过固定于旋转轴底板(9)侧面的旋转挡块(12)限制旋转板(20)的旋转角度，用于切割榫头或卯眼的两个半圆部分。

9.根据权利要求1或5所述的用于实木家具的榫头卯眼切割器，其特征在于铣刀半径标尺(25)上的刻度线以0刻度为中心设置正负铣刀半径刻度，通过将铣刀半径标尺(25)上的铣刀半径刻度线与榫卯厚度标尺(23)上设定的榫卯厚度刻度线对齐设定铣刀切削刃的位置，用于设定榫头或卯眼的切削模式。