CN1092100C - 用于刻槽和锯割的方法和装置 - Google Patents

Abstract

一锯片和引迹装置组件(70)较佳地包括：一手持旋转锯(50)以及一具有一引迹刀头(52)安装于旋转锯(50)跟前的、并与锯片平面对齐的引迹装置(76)。在第一实施例中设置有一分离的两个电机(72、76)以驱动旋转锯片(50)和引迹刀头(52)，而在第二实施例中，一单个电机(102)可操作地啮合以同时驱动旋转锯片(50)和引迹刀头(52)。同时也公开了一基本上不会破裂的工件锯割方法。

Description

用于刻槽和锯割的方法和装置

技术领域

本发明涉及一用来切割工件、尤其是用来切割层压胶合板、门板、夹板、复合材料板之类在切割时易于破裂的木板的刻槽和锯割装置。

背景技术

已研究出许多种不同的装置与技术，采用圆形锯片以切割时防止破裂的方式来对刨花板、硬质纤维板、层压胶合板进行刻槽并切割。一现有技术先采用一单锯用其切削刃沿一切割线在较浅的深度上进行锯割，在不使工件表面破裂的情况下对其表面刻槽，随后通过将切削刃反向旋转沿切割线移回，并使其在工件外但仍在先前形成的刻槽内沿相反方向旋转而锯透工件的整个深度。这种技术在第4555849号美国专利中公开。

第二种现有技术在切割锯片前设置一预刻刀或预刻刃。预刻刀或预刻刃沿预设的切割线割穿刨花板、硬质纤维板、层压胶合板的硬质表面并通常包括一对在侧向隔开的刀片或刀刃。随后一旋转锯片在由刀片或刀刃形成的刻槽线之间移动。当旋转锯片随后在刻槽线之间切割时，由刀片或刀刃形成的表面刻槽可防止表面的破裂。第4711147号美国专利和第4245390号美国专利公开了采用这种技术来进行刻槽并锯割的装置。

第三种技术采用一复合旋转切削锯和旋转刻槽锯，其刻槽锯置于切削锯的前面并沿着与切削锯的旋转方向相反的方向旋转。刻槽锯通常仅切到一预定深度，而切割锯则割穿整个工件。第5117722、4706535、4308777、5148732、5287786、5159870和4181164号美国专利公开了用于这类刻槽技术的装置。

尽管先前用于刻槽和锯割的技术和装置可令人满意地防止破裂，但它们都需要一个以上的工序，从而要花费比必要时间的更多的时间，或者要引入比手工操作所需要的装置更庞大的装置。本发明相对已有技术的改进是：提供了一种结构紧凑、便于使用的、可用来切割多种材料的刻槽和锯割装置。

发明构思

简言之，本发明包括一手锯以及一用来在工件上形成光滑切边的引迹装置(router device)，并包括一用来沿一切割线进行锯割的锯以及一固定在锯上的、随其移动的引迹装置。该装置包括一对齐于锯片截口的引迹刀头，其定位成可在锯齿退出侧沿在锯片前的切割线切出一凹槽。该锯包括一锯片，该锯片适于以通过使锯片的周边在由引迹装置刻出的凹槽内从工件退出侧退出的方式来进行锯割。操作时，该装置在工件上方移动而该引迹刀头沿在锯片之前的切割线刻出一凹槽，该锯片的周边移动并穿过预割凹槽以避免工件的切边横向破裂或碎裂的方式锯割工件。

按照本发明的一个方面，该锯片是一旋转锯片，并以使其周边切削刃在工件退出侧表面上退出的方式旋转，从而工件相对侧不会破裂。

按照本发明的一个方面，引迹刀头包括一在刻槽时产生一向下切槽的下螺旋刻槽边。该向下的切槽能确保引迹刀头本身不会使锯刀前面工件的退出侧表面破裂。

按照本发明的另一个方面，引迹刀头置于锯片跟前，由于引迹刀头可做得比用来刻槽的旋转锯片小得多，这使得手锯和引迹装置可具有更紧凑的结构。其结果可改善这种装置的处理和操作。

按照本发明的另一个方面，旋转锯片以及引迹刀头的其中之一包括一对齐于锯片并适于沿与刻槽线相间隔的纵向导向件滑动的侧边。引迹刀头的旋转产生一使装置偏压到导向件的偏压力。该装置的侧边置于由于引迹刀头侧向偏离于切割线而偏压的旋转锯的侧边上。这具有改善该装置跟踪切割线的效果。

本发明还包括一锯割一工件的方法，并包括一套工序，该工序用一锯，较佳的是一旋转锯，通过使其周边切削刃在材料退出侧表面上退出，并在锯片之前在工件退出侧以由与锯对齐的引迹刀头组成的引迹装置刻下一凹槽的方式沿一切割线锯割工件。

按照本发明方法的一个方面，当锯割工件时，该锯被引迹刀头偏压到一与切割线相间隔的的导向件上，如前所述，可直接提高装置的跟踪能力。

结合所有包含于此的、作为发明公开的一部分的附图以及权利要求书来通读本说明书后，本发明的方法和装置的这些和那些优点、目的和特征通过后面的实施本发明的较佳实施例的描述将会变得更为清楚。

附图简述

在所有这些附图中，相同的标号表示相同的部件，其中：

图1是割穿一工件的标准旋转锯的示意图；

图2是用于切割一工件而不使之破裂的已有技术的双重锯割技术的示意图；

图3是用于切割一工件而不使之破裂的已有技术的锯和刻槽刀的示意图；

图4是本发明复合手锯和引迹装置实施例的示意图；

图5是图4所示的引迹装置和手锯双电机方案的示意图；

图6是如图5所示复合手锯和引迹装置的内部视图；

图7是在工件上锯片之前刻出一凹槽的直边引迹刀头的示意图；

图8A是被如图7所示的引迹刀头刻槽后的工件的截面图；

图8B是被引迹刀头刻槽后并由锯片切割后的工件的截面图；

图9是用圆锥引迹刀头在锯片前面的工件上刻一斜槽的示意图；

图10A是被如图9所示的引迹装置刻槽后的工件的截面图；

图10B是被锯片割槽且切割后的工件截面图；

图11是本发明的单个电机手锯和引迹装置的实施例的示意图；

图12是图11所示复合手锯和引迹装置的内部示意图；以及

图13是表示图11所示的、被用于以引导方式产生一直切口的手锯和引迹装置的示意图。

实施本发明的较佳实施例

现在将详细地参阅本发明的较佳实施例，其示例在附图中阐明。在结合较佳实施例描述本发明时，应该知道所述实施例并不是用来将本发明限定于那些实施例中的。相反，本发明覆盖了那些包括在由本发明所附权利要求所限定的精神实质范围内的多种变化、修改和等价替换。

参阅图1，当普通的旋转锯片10在工件14上沿其切割线CL形成一切口12时，通常在刀片沿箭头19所指方向转出工件14的表面时凸现出来的刀片的切削刃16会在切口的表面边缘12上造成横向破处或碎裂18。由于切削刃16从工件14的表面20突现出或退出，表面14在这里作为工件14的退出侧，相对面22作为进入侧表面。对于多种材料来说，由于该表面几乎没有当切割齿从工件上突现出来时用来抵抗切割齿的拉出作用的支承，在退出侧表面20上会发生破裂。破裂的问题以及多种易于破裂的材料种类在本领域中是众所周知的。

参阅图2，破裂问题的一解决方法包括在旋转切削刀片10前面并对齐旋转切削刀片10设置一引导旋转刻槽刀30。旋转刻槽刀30如箭头32所示，沿与旋转切削刀片10的旋转方向的相反方向旋转，刻槽刀30的刀刃34向下进入工件14的表面20，且其结果是，避免在沟槽36处破裂。旋转刻槽刀30也被安装成并使其刀刃34将工件14切至一预定深度，以形成一浅的凹槽。旋转切削刀片10穿过凹槽行进以产生一光滑切口12，而既不会在工件的进入侧20也不会在退出侧22处形成破裂。

参阅图3，破裂问题的另一已知解决方法是提供一预刻槽刀40，该刻槽刀包括安装于旋转切削刀片10前面并与之对齐的的一对相隔开的刀片42、44。刀片42、44在表面20上形成具有一定深度的一对刻槽线46，用以防止当旋转切削刀片10在刻槽线46之间进行切割时产生破裂。

如图2和图3所述的刻槽技术在防止破裂方面具有良好效果，但采用这些技术的装置将会是庞大的，且难以在某些种类的金属上刻槽。

参阅图4，本发明中所构思的刻槽用引迹装置和锯片包括一较佳地是普通旋转切割锯片50，但也可包括另一种锯片，例如，往复式锯或带锯之类的。旋转切割锯片50沿箭头19的方向旋转，由此其周边切削刃60从工件14的退出侧表面20凸现出来。

本发明还包括一引迹刀头52，对齐于切割锯片50的表面并沿顺时针或逆时针旋转，在图中沿箭头54所示的顺时针方向旋转。旋转切割锯片50和引迹刀头52被安装成可一起沿箭头56所示的切割线方向CL移动。引迹刀头52预刻一具有一定深度的凹槽58，旋转切割锯片50的周边切削刃60移动通过该凹槽并在工件14上形成一光滑切口12。

尽管已发现了一种固体碳化材料特别适合用于引迹刀头，旋转切割锯片50和引迹刀头52还可由任何通常用于切割锯片和引迹刀头的普通金属、金属合金或合成材料制成。

用于刻槽的引迹装置的提供相对于所述已有工艺方法在防破裂方面具有几个优点。一个重要的优点是引迹装置是一相对较小的元件并可以一紧凑的结构被封装到紧贴于旋转切割锯片跟前最接近的位置，从而可以提供一种便于处理及操纵的装置。引迹装置也是一种可靠的、可轻易地割穿几乎所有普通材料制成的板状工件切削工具。另外，引迹装置不会传递一可能会使工件表面破裂的升力，并在形成一精确的凹槽宽度以与锯片切口的宽度相匹配方面具有很高的精确性。

参阅图5，本发明的第一实施例被表示为一双电机手锯以及引迹装置70。在该实施例中，封装于壳体74中的第一电机72是为旋转切割锯片而设置的，可旋转地安装于壳体78内的第二电机76则为引迹刀头而设置，切削电机72比引迹电机76更大并在必要的情况下还包括一将在后面讨论的、用来减少锯片旋转速度以及电机的变速量的齿轮组。引迹电机76较佳地直接与引迹刀头啮合，这也将在以后讨论。

手锯和引迹装置70也包括一供手握持并控制装置的运动的前手柄80以及后手柄82。元件72、74、76、78、80、82被一起安装至具有扁平下侧、用来引导在工件表面上方的运动的基座上。尽管所提到的手持引迹装置以及锯片作为本发明的一较佳形式，其它形式的圆锯片也是可以的，例如平台锯和板锯。使用平台锯时，引迹装置可颠倒方向以凸出于台体，旋转锯片可在台体内旋转，且引迹装置和锯片均可固定到位。使用板锯时，引迹装置和锯片将被安装于车架的直线轴承上、并一起穿过静止的工件而移动。

参阅图6，更详细表示的是在引迹电机76和引迹刀头52之间的直接驱动联系，该联系通过安装驱动轴85和夹头87以使其由一对轴承89、91带动旋转。通过将引迹刀头52设置于接近锯片50的跟前，由于引迹装置的较小尺寸使得引迹装置可更加靠近切割锯片安置，由此可产生一更紧凑的结构，所以相对于先前技术的双重锯装置，该装置的总体长度可被缩减。由于消除了与旋转刻槽刀相关的角度对齐问题，引迹装置也易于与旋转锯片对齐。

齿轮88、93设置于切削电机72和切割锯片50之间。齿轮93直接与电机72啮合，齿轮88通过轴95直接啮合到旋转切割锯片72。如图6所示，由于引迹装置52只在工件上切割一较浅的预定深度，

该深度取决于工件的材料，所以引迹装置52并不像切割锯片50那样向基座下延伸得那么远。如果需要，引迹刀头52可调整安装，以使之可选择地调节刻槽的深度。齿轮93为切割锯片50提供一偏移量，这使得锯片可置于比直接传动连接所能达到的、在基座84底部之下更低的位置上。

手锯以及引迹装置70也包括一前置风口90，用来将壳体78中的气体从装置前部导出，以在切削之前清扫装置的路径。清扫该区域可避免咬住工件表面并确保一更精确的切割。手锯以及引迹装置70还包括一空气出口92，用来将工件的锯末以及其它切削微粒从壳体74中排出。壳体74独立地用管道连接于前置风口90上以防止切削颗粒进入引迹电机76。

较佳地，引迹刀头52包括一可向下刻痕的刀刃，沿凹槽移动时，该刀刃产生一向下的刻痕。这道向下的刻痕确保工件不会由于引迹装置而破裂，但这需要使用者向下施加额外的力以将基座84向下保持于工件上。

图7-10表示确保由引迹装置产生的凹槽的宽度接近于由锯片产生的切口宽度的两种方法。在图7中，引迹刀头93是一直侧边的、圆柱形引迹刀头，沿其长度具有固定的和均匀的直径。引迹刀头93在工件22上形成一矩形刻槽线或凹槽94，如图8A的截面图中所示。特别地将旋转锯片95选择为比凹槽94更窄，由此切口96的宽度(图8B)比凹槽94窄。然而，锯片一般明显要比引迹刀头窄。因此，为避免产生一比凹槽窄得多的切口，可使锯片95翘曲或使其切削齿的构造可特别地产生一宽的切口，或者可将两把或多把刀片通过垫片连接在一起，并通过适当配合与定向以产生一更宽的切口。理想地，切口和凹槽之间的宽度差在2/1000-10/1000英寸的范围之内，由此在切口和凹槽之间产生一察觉不到的宽度差异。

参阅图9，获得基本类似的切口和凹槽的宽度的另一种方法是使用一具有圆锥刻割端98的引迹刀头97。引迹刀头97在工件22上产生一斜槽99(图10A)。引迹刀头97可调整安装以可选择地垂直对齐于引迹刀头的夹头，以使在工件22上所产生的凹槽99的深度可以改变。圆锥刻割端98不仅可形成深度可变的凹槽，它也可像改变凹槽的深度那样改变凹槽的宽度。结果，凹槽的宽度可被改变以接近所给定的旋转锯片95的宽度，从而获得前面所提到的凹槽和锯片的切口之间的宽度差。在工件22上产生的切口101(图10B)具有一略微倾斜的切口边缘可以是一所希望的特征，而切口101的倾斜程度取决于圆锥端98的圆锥角度。

图11和图12表示本发明一手锯的单个电机形式以及引迹装置100，相对于图5和图6所示双电机形式它具有多个优点。手锯及引迹装置100包括许多和图5、图6中所示的双电机形式相同的构件，包括切削刀片50、引迹装置52以及壳体74、78’，还有手柄80、82和空气入口90以及微粒排出口92。另外，还设置有一类似的基座84用以安装前述构件。

引迹装置的壳体78’作了少许修改以容纳一更大的、单个引迹装置和锯片电机102，该电机102为引迹刀头52和切割锯片50供电。一螺旋齿轮104安装于电机102的驱动轴106上并啮合于横贯的螺旋齿轮轴108，该齿轮轴108可旋转地邻接于驱动轴106安装。一驱动带110被绕着安装在轴108上的一槽轮和一安装于锯片轴114上的一槽轮112而拖动。齿轮104、108为切割锯片50提供一较低的转速(RPM)，该转速须取决于电机的类型、电机尺寸以及待切割材料的类型。如图7所示，这里设置有一覆罩116以将驱动带110装入其中。

单个电机形式是具有优点的，因为它比双电机形式更为对称并具有更少的构件。采用双电机形式时，电机会凸出于装置的一端，因为这个原因，就难以与一位于电机旁的纵向导向件一起使用。向外凸出的电机还要求在锯片任何一侧上为基座提供不同的横向尺寸，这在一定程度上使导引机构的对齐变得复杂。结合参阅图13将更详细地讨论这种概念。如图11所示，单个电机形式具有均可被导向以产生一直切口的侧缘121、122。

参阅图13，它示出了可沿切割线CL切割工件22的手锯及引迹装置100。将工件22设置于这附近的导轨120上。为产生一光滑切口，当然需要使用一带有纵向导向件的装置，该装置可位于装置的任何一侧。使用时，基座84的侧缘122可沿导轨120滑动以产生一直切口12。当然，侧缘122以及侧缘121平行于锯片的平面。使用不带导轨的这种装置将最有可能导致不沿着由引迹装置所形成的凹槽移动，其结果将导致在切口边缘处破裂。

由本发明可获得的优点是由引迹装置产生的偏压效果。引迹装置的旋转方向如箭头54所示，其结果，装置的前端沿箭头124所指方向朝向导轨120而偏向，这可达到保持手锯和引迹装置碰压导轨并沿切割线CL跟踪的效果。如果导轨置于装置的相对侧靠近侧缘21，由于需要额外的横向人工力的作用来使装置持续碰压导轨，这种偏向效果可视为一缺点。不管怎样，偏压力并不是很大的，且如果需要就可利用其优点来提高跟踪能力。

已经为阐明及描述而给出了前面所描述的本发明特定实施例。它们不是绝无仅有的、也不是用来将本发明限制于一所公开的确定形式中，显然，根据上面所述的就可作出多种修改与变化。实施例的选择与描述是为了更好地解释本发明的原理及其实际应用，从而使得其它熟悉此领域的人员更好地利用本发明，同时经过不同修改的多种实施例可适用于特定的应用场合。可以知道，本发明的范围由所附权利要求书限定，并可按照已接受的法定原则、例如部件的等价应用以及转变等来解释。

Claims (17)

1.一用来在工件上形成一光滑切边的装置，所述装置包括：

一用来沿一切割线进行锯割的锯，所述锯包括一可从工件退出侧移动退出的锯片，以及

一固定于锯并随其移动的引迹装置，所述引迹装置包括一对齐于锯片面的引迹刀头，所述引迹刀头定位成可在锯齿退出侧沿锯片前的切割线切出一凹槽。

2.如权利要求1所述装置，其特征在于，所述锯是一旋转锯。

3.如权利要求2所述装置，其特征在于，所述旋转锯是具有固定于其上的引迹装置的手持旋转锯。

4.如权利要求1所述装置，其特征在于，所述引迹刀头包括一下螺旋的切削刃并在切削时产生一向下的切槽。

5.如权利要求1所述装置，其特征在于，所述引迹刀头直接置于锯片前面。

6.如权利要求1所述装置，其特征在于，所述引迹刀头由固体碳化物制成。

7.如权利要求2所述装置，其特征在于，所述锯片和引迹装置中的一个包括一可沿着与切割线相隔的一个导向件而移动的侧缘，当该装置锯割工件时，所述侧缘置于切割线侧，引迹装置朝向所述切割线侧横向推动所述装置。

8.如权利要求3所述装置，其特征在于，设置有单个电机用以使引迹刀头和锯片旋转。

9.如权利要求3所述装置，其特征在于，设置有分离电机以使引迹刀头和锯片旋转。

10.如权利要求2所述装置，其特征在于，所述锯片是一沿使锯片退出工件顶侧的方向旋转的旋转锯片。

11.如权利要求1所述装置，其特征在于，所述引迹装置包括一圆锥末端，并可垂向调整以形成具有可变宽度的凹槽。

12.一锯割一工件的方法，包括：

用一锯片以使所述锯片的切削刃从工件的退出侧退出的方式沿切割线切割工件，

在锯片前面使用一包括一对齐于锯片的引迹刀头，在工件退出侧沿着锯片前的切割线刻下一凹槽，以及

锯割工序采用一手持旋转锯以及引迹装置而完成，锯割工件时，引迹刀头的旋转使手持旋转锯和引迹装置横向地偏压到一与切割线相间隔的导向件上。

13.如权利要求12所述装置，其特征在于，刻槽工序通过使用一具有下螺旋切削刃的引迹刀头而完成。

14.如权利要求12所述装置，其特征在于，刻槽工序采用一正好置于锯片前面的的引迹刀头而完成。

15.如权利要求12所述装置，其特征在于，锯割工序采用一旋转锯片而完成。

16.如权利要求12所述装置，其特征在于，锯割工序采用一手持的旋转锯片以及引迹刀头而完成，且锯割工件时所述引迹刀头的旋转使所述手持旋转锯和引迹刀头横向偏压到一与切割线相隔的导向件上。

17.如权利要求12所述装置，其特征在于，所述锯割工序是使用一具有旋转锯片的旋转锯而完成的，所述旋转锯片沿着使所述切割锯片从工件顶侧退出的方向旋转，以及

所述刻槽工序通过在工件的顶侧靠近于锯片的位置处切出一凹槽完成。

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