CN113263568A - 错位式多边形开孔方法及多边形开孔凿 - Google Patents
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Abstract
错位式多边形开孔方法及多边形开孔凿；属机械领域。本发明的开孔凿分为3种构造：一体化缺刃错位凿构造、一体化满刃错位凿构造及分体化缺刃错位构造：至少一个分体凿刃部的投影长度大于等于多边形边长；以此类推；对于奇数可以选取：边数减一后再除以2的分体数量，分布在不相邻的角区，其中定会有一对间隔2个角区；一体化错位构造的特点是指整个多边形的周长上都布满刀刃；错位式多边形开孔方法:首先在待打孔的木板上钻一个小于多边形内切圆的圆孔，将错位式多边形开孔凿垂直放置在木板上，拔出将变得更加容易，沿着轴线转动待凿多边形边角的整数倍(1‑15倍)，不断重复上述动作，直至所有的多边形孔壁都被凿刃切割完毕。
Description
[技术领域]
本发明属机械技术领域；确切的讲，是一种手持使用或驳接电动冲击工具的专用多边形开孔凿，用于对木工材质及软性才质的多边形孔洞的加工。
[背景技术]
凿子的一般概念：凿子(chisel)是指一种钢制工具，在柄或把手的末端带有刃口。凿子通常握在一只手中，与欲雕刻的物体表面成直角，并且利用握在另一只手中的木槌(MALLET)加以敲打。雕刻师用凿子雕凿石头、木头、金属或其他材料，而版画家用凿子制作木刻印版。用在木刻制品中的凿子通常被简单地称为直凿(straight)，从而将其与弯凿区分开来。
主要分类及用途：
凿子根据不同用途有着不同的造型分类：
平凿：刀口(凿刃)是平的，刀口与凿身呈倒等腰三角形，主要用在于开四方形孔或是对一些四方形孔的修葺；
斜凿：刀口(凿刃)的投影呈45°角，刀口与凿身呈倒直角三角形，主要用来修葺用，多数用于雕刻和雕刻的一些死角修葺；
圆凿：刀口(凿刃)的投影呈半圆形，主要用来开圆形孔位或是椭圆孔位；
菱凿：刀口(凿刃)的投影呈V字形，现很少见，主要用在于雕刻与修葺；
(注：上述投影方向为：是与雕刻的物体表面成垂直方向，而在物体表面上的投影)
使用方法：
使用凿子打眼时，一般左手握住凿把，右手持锤，在打眼时凿子需两边晃动，目的是为了不夹凿身，另外需把木屑从孔中剔出来。半榫眼在正面开凿，而透眼需从构件背面凿一半左右，反过来再凿正面，直至凿透。
使用的一般缺点包括：
难以高效的手工凿出三角、四角等多边形孔洞。
[发明内容]
本发明的目的在于解决已有技术的不足之处，使得凿子更易于加工多边形孔洞，更加省力，更加精准。
本发明的特点；不仅能手持，也能够容易冲击类电动工具驳接，方便使用。
发明内容包括：错位式多边形开孔凿及错位式多边形开孔方法:
错位式多边形开孔凿：
本发明的开孔凿分为3种构造：一体化缺刃错位凿构造、一体化满刃错位凿构造及分体化缺刃错位构造，以及反相关凿对：一体化(满刃、缺刃)错位凿是指凿柄部与凿刃部合为一体(就是凿柄部与凿刃部被刚性的加工在一起，一体化制造或一体化装配，且使用过程不用任何分离)；分体化缺刃错位凿是指凿柄部与凿刃部为独立个体，而凿刃部又分成2—16个独立分体(就是凿柄部与多个凿刃部分体，在使用时被装配在一起，且使用中的提拉凿柄过程中，凿柄部与各个凿刃部之间有少量的相对位移)；通过凿柄部对接部位将各个分体对接部位连接起来；多边形开孔凿的凿刃部的轴向投影及投影连线为3边形、4边形、--、16边形；对于缺刃错位构造的各个凿刃部的轴向投影所对应于多边形的位置特点如下：缺刃是指各分体的各个凿刃部之间相隔一定的距离，缺刃的凿刃部的轴向投影为分立(分离)的L状的折线形状(不同的多边形有着不同的折线角度：3边形为60度、4边形90度、--、16边形为20度；角度为360度除以边数)；3边形为1-2个角区存在刃部、4边形为2个对角区存在刃部、5边形为2-4个角区存在刃部、6边形为3个非相邻角区存在刃部、7边形为3-4个角区存在刃部、8边形为非相邻4个角区存在刃部、9边形为4-5个角区存在刃部、10边形为非相邻5个角区存在刃部、4边形、12边形为非相邻6个角区存在刃部、13边形为非相邻6-7个角区存在刃部、14边形为非相邻7个角区存在刃部、15边形为7-8个角区存在刃部、16边形为非相邻8个角区存在刃部；至少一个分体凿刃部的(L状的折边,L的拐点正好对应于多边形的角点)投影长度大于等于多边形边长；以此类推(对于奇数可以选取：边数减一后再除以2的分体数量，分布在不相邻的角区，其中定会有一对间隔2个角区)。或者是独立使用的反相关凿对来开孔。
关于满刃、缺刃错位构造的2个相邻的分体凿刃部的凿刃高度满足反相关关系：也就是当将2个相邻的分体凿刃部沿着转轴转动并重合在一起后，凿刃高度无法重合，且大部分区域刃口的走向(同一叠加位置处：一个是正斜率，另一个负斜率；无论向左还是向右，都能起到转动后的凿刃部高度相对于原来的凿刃部高度呈反相关关系:造成了无论是左旋转还是右旋转凿体，新的凿刃部落到先前凿刃部的刀痕上，由于原来刀痕深浅的斜率与当前的凿刃部斜率相反，就造成只有当前凿刃部少部分刀刃落到原来的刀口上，接触面积较小，十分易于继续进刀)不同，相当于相邻的分体凿刃部高度呈反相关关系；一体化错位构造的特点是指整个多边形的周长上都布满刀刃。
缺刃错位构造的优点在于：当将多边形开孔凿打入木质、铝质深部，如果所有的边都紧密接触，无法存在活动间隙，拔出变得非常困难。比如，对于正4边形的凿孔来说，对角凿刃的缺失，就允许缺刃错位凿的整体绕着一个对角线转动，而挤出空隙易于拔出；而将分体化缺刃在相对于分体提拉凿柄部后，各分体之间又有了沿着另一个对角线独立转动的位移空间，拔出将变得更加容易。
错位式多边形开孔方法:
该方法在于：首先在待打孔的木板上钻一个小于多边形内切圆的圆孔，将错位式多边形开孔凿垂直放置在木板上，内切圆位于凿刃的投影之中；使用错位式多边形开孔凿，手持使用锤子、硬物击打凿柄部；或将卡夹在夹具或电动工具上，再使用锤子、硬物或直线冲击类电动工具击打凿柄部，使得多边形开孔凿被击打而嵌入木体中一定深度；提起错位式多边形开孔凿，沿着轴线转动待凿多边形边角(边长所对应的圆心角)的整数倍(1-15倍)，不断重复上述动作，直至所有的多边形孔壁都被凿刃切割完毕。
*进一步：对于凿柄部与凿刃部分体化的情况下，凿刃部被加工在分体构件上，凿柄部与分体之间的连接是通过凿柄部的对接部位与分体进行对接；凿柄部的对接部位抵到以平行于轴线的铰轴连接的各个分体，或者是将凿柄部的对接部位上的凸柱或槽、缝，对接分体上的槽、缝或凸柱的对应部位；凸柱或槽、缝是：棱柱、圆柱、曲边棱柱及容纳棱柱、圆柱、曲边棱柱的槽、缝状的配合空间，在此种情况下，当该配合空间是有限配合长度、阶梯状或锥状、台状情况下，相对于分体提拉凿柄部后，就能(彼此松动)解除凿柄部与分体之间的束缚，而使得各个分体有着一定的活动自由度(在限位处理下，保持凿柄部与分体之间不会脱开，下压式又能重新的牢固的结合，保持下次开凿时的结合紧固连接)；注：该情况下也形象的称之为：提松状态---提拉“凿柄部”后各“分体”之间接触刚性约束，凿柄部对接部位就松动，使得彼此之间存在一定的自由位移尺度。
*进一步：对于所有分体化及的分体凿刃部构造都是错位或平直的，在平直情况下，尽管较凿刃错位构造工作时费力，但仍能正常使用。
*进一步：对于分体化缺刃错位构造的情况：分体的数量允许低于多边形边数的一半，不少于2个分体数量；至少有1个分体刃部的L状的折线长度大于边长(当一次次的转动开孔凿时，各个刀口的投影长度长度才能重合，完成整个多边形的边界的切削)。
*进一步：本发明存在一种手动的便捷多边形的开孔方法：就是直接使用反相关对凿的构造是2个具有互补性的(凿)刃口的凿子；每一个凿子的凿刃部的轴向(也是的进刀方向)投影为分立的L状的折线形状(每一个凿子的凿刃与凿柄部是连为一体的)，不同的多边形有着不同的折线角度为360度除以边数：3边形为60度、4边形90度、--、16边形为20度；每个凿刃部的投影长度都要超过多边形边长的中点；2个凿刃部的凿刃高度满足反相关关系的特征就是当将2个刃部对齐角部沿着L刃口重合在一起后，凿刃在高度无法重合，且大部分区域刃口的走向不同，位置处刃口切线的斜率相反(一个是政斜率，另一个是斜率)；也就是，大多数位置的2个凿刃部高度不同，而呈反相关关系；使用反相关凿对开孔的方法：要在预先开有内部圆孔的情况下交替使用；过程就是，首先在待打孔的木板上钻一个小于等于多边形内切圆的圆孔，先使用1个反相关对凿，对准待凿多边形的角区开凿，之后再使用另反相关对凿，对多边形的角区继续开凿，由于每个凿刃部的投影长度都要超过多边形边长的中点，因而2个刃口的叠加将会完成整个多边形的开凿工作。
该方法的优点在于：所开凿的多边形的大小可以在一定尺度内灵活改变。
本发明的技术进步在于：
上述方法的技术进步在于：由于相邻的分体凿刃部高度呈反相关关系，当沿着轴线转动转动错位式多边形开孔凿后，新接触凿刃部与转动前的凿刃部所切入的切痕的曲线成反相关关系，新接触的凿刃部只能接触木料的局部；新的切削变得十分省力；当新的进刀深度进到刀刃总高度的一半左右时，再一次转动错位式多边形开孔凿，以此类推。
[图示说明]
下面结合一个较佳实施例对本发明作进一步所说明；
[图1，2，3]插拔式分体连接的多边形开孔凿结构示意图。
[图4]铰轴分体连接的(方孔)多边形开孔凿结构示意图。
[图5]一体化的多边形开孔凿90度轴线转动的错位构造示意图。标号说明：
(1)分体1
(2)分体2
(3)凿柄部
(4)凿刃部边区1
(5)凿刃部边区2
(6)凿刃部边区3
(7)凿刃部边区4
(8)凿刃部角区1
(9)凿刃部角区2
(10)分体对接部1
(11)分体对接部2
(12)凿柄部对接部位1
(13)限位柱
(14)限位长孔
(15)轴线
(16)凿刃部高度1
(17)凿刃部高度2
(18)中心对称点1
(19)中心对称点2
(20)中心对称点3
(21)中心对称点4
(22)中心
(23)刃部投影线(凿刃部)
(24)凸刃
(25)凹刃
(26)凿刃部角区3
(27)轴向视图
(28)凿刃部角区4
(29)凿刃部边区5
(30)铰轴
(31)凿柄部对接部位2
(32)间隙
(33)箭头
(34)箭头
(35)底孔
(36)方孔边界
(38)缺刃角区
(39)方孔壁
(40)木料
(41)待凿方孔
[实施案例]
如[图1]、[图2]、[图3]所示：
是一个典型的方孔凿，分体1(1)、分体2(2)合并后，凿柄部(3)的凿柄部对接部位1(12)对接于合并之后的分体对接部1(10)及分体对接部2(11)；对接配合形状为圆台状，分体上的限位柱(13)穿过凿柄部对接部位的限位长孔(14)，而限制凿柄部(3)的沿着轴线(15)方向的相对位移；2个分体的凿刃部分别由：凿刃部边区1(4)、凿刃部边区2(5)、凿刃部边区3(6)、凿刃部边区4(7)及凿刃部角区1(8)、凿刃部角区2(9)所围成的非闭合的方筒组成，每个凿刃的刃部投影线(23)为L形状(L的2个端点至少有1个超过边的中点，就是对应于该段的刃(投影)长度超过边长的一半)；凿刃部高度呈反相关关系指的是：当整个凿体沿着中心(22)转动2个边长所对应的角度后，2个分体的位置互换，刃部也就互换了(另一对对角也是采取上述刃部(180度转动)对换的做法)：中心(22)所对应的中心对称点1(18)、中心对称点2(19)及中心对称点3(20)、中心对称点4(21)；根本的特征是：沿着每个刀刃的角区，以顺时针(或逆时针)向边的中心移动时，刃峰的高度一个是增加，而另一个则是减少，如凿刃部高度1(16)与凿刃部高度2(17)所示。(41)为待凿方孔。图中的边刃超过了边长的一半。
以此为例：错位式多边形开孔方法就是:首先在待打方孔的木料(40)上钻一个小于方孔边界(36)的内切圆的底孔(35)，将错位式多边形开孔凿垂直放置在木板上，内切圆位于凿刃的投影之中；使用错位式多边形开孔凿，手持使用锤子、硬物击打凿柄部，使得多边形开孔凿被击打而嵌入木体中一定深度，此时缺刃角区(38)的木料还保持完好，提起错位式多边形开孔凿，沿着轴线转动90度，再击打凿柄部，使得多边形开孔凿被击打而又嵌入刚才还完好的角区木体中一定深度，清理残削后形成了应深度的方孔壁(39)；再次沿着轴线转动90度……,不断重复上述动作(在操作时，只要把握永远沿着顺时针或逆时针操作，凿刃永远与旧凿痕反斜率，也就能永远省力！)，直至所有的多边形孔壁都被凿刃切割完毕。
如[图4]所示：
是4边形开孔凿；铰轴分体连接方式的多边形开孔凿结构；轴向视图(27)是沿着轴线观看凿刃，可以清晰的看出：凿刃部角区4(28)与凿刃部边区5(29)构成90度夹角的L形刃部，2个L形刃部间夹有空白段；铰轴(30)是4边形开孔的对角线，当使用榔头打击凿柄部对接部位2(31)时，凿刃部将嵌入木质材料中，当向上拔凿柄部(3)时，凿柄部(3)将向上产生位移，而凿柄部(3)的燕尾形对接部位将沿着箭头(33)，(34)方向挤压2个分体分开趋势，将产生间隙(32)；如左侧的开孔凿所示。
如[图5]所示：
一体化的多边形开孔凿，四个边的刃部是闭合的，对边刀口分别凸刃(24)和凹刃(25)；就是凿体每相隔90度沿着轴线(15)的转动(相邻的侧面)，凸刃与凹刃交替变换；凿刃部角区3(26)允许是在一个平面内(的最凸点)，易于初始凿孔的定位过程。
Claims (5)
1.错位式多边形开孔凿：包括4种构造：一体化缺刃错位凿构造、一体化满刃错位凿构造及分体化缺刃错位构造，以及反相关凿对；其特征就在于：一体化错位凿是指凿柄部与凿刃部合为一体；分体化缺刃错位凿是指凿柄部与凿刃部为独立个体，而凿刃部又分成2—16个独立分体；通过凿柄部对接部位将各个分体对接部位连接起来；多边形开孔凿的凿刃部的轴向投影及投影连线为3边形、4边形、--、16边形；对于缺刃错位构造的各个凿刃部的轴向投影所对应于多边形的位置特点如下：缺刃是指各分体的各个凿刃部之间相隔一定的距离，缺刃的凿刃部的轴向投影为分立的L状的折线形状，不同的多边形有着不同的折线角度：3边形为60度、4边形90度、--、16边形为20度；角度为360度除以边数；3边形为1-2个角区存在刃部、4边形为2个对角区存在刃部、5边形为2-4个角区存在刃部、6边形为3个非相邻角区存在刃部、7边形为3-4个角区存在刃部、8边形为非相邻4个角区存在刃部、9边形为4-5个角区存在刃部、10边形为非相邻5个角区存在刃部、4边形、12边形为非相邻6个角区存在刃部、13边形为非相邻6-7个角区存在刃部、14边形为非相邻7个角区存在刃部、15边形为7-8个角区存在刃部、16边形为非相邻8个角区存在刃部；至少一个分体凿刃部的投影长度大于等于多边形边长，以此类推；关于满刃、缺刃错位构造的2个相邻的分体凿刃部的凿刃高度满足反相关关系：也就是当将2个相邻的分体凿刃部沿着转轴转动并重合在一起后，凿刃高度无法重合，且大部分区域刃口的走向不同，相当于相邻的分体凿刃部高度呈反相关关系；一体化错位构造的特点是指整个多边形的周长上都布满刀刃；或者是独立使用的反相关凿对来开孔。
2.错位式多边形开孔方法:其特征就在于：在使用错位式多边形开孔凿的情况下，首先在待打孔的木板上钻一个小于等于多边形内切圆的圆孔，将错位式多边形开孔凿垂直放置在木板上，内切圆位于凿刃的投影之中；使用错位式多边形开孔凿，手持使用锤子、硬物击打凿柄部；或将卡夹在夹具或电动工具上，再使用锤子、硬物或直线冲击类电动工具击打凿柄部，使得多边形开孔凿被击打而嵌入木体中一定深度；提起错位式多边形开孔凿，沿着轴线转动待凿多边形边角的整数倍，即1-15倍；不断重复上述动作，直至所有的多边形孔壁都被凿刃切割完毕；或者是在预先开有内部圆孔的情况下交替使用。
3.根据权利要求1及2错位式多边形开孔凿及错位式多边形开孔方法，其特征在于：所述的对于凿柄部与凿刃部分体化的情况下，凿刃部被加工在分体构件上，凿柄部与分体之间的连接是通过凿柄部的对接部位与分体进行对接；凿柄部的对接部位抵到以平行于轴线的铰轴连接的各个分体，或者是将凿柄部的对接部位上的凸柱或槽、缝，对接分体上的槽、缝或凸柱的对应部位；凸柱或槽、缝是：棱柱、圆柱、曲边棱柱及容纳棱柱、圆柱、曲边棱柱的槽、缝状的配合空间，在此种情况下，当该配合空间是有限配合长度、阶梯状或锥状、台状情况下，相对于分体提拉凿柄部后，就能(彼此松动)解除凿柄部与分体之间的束缚，而使得各个分体有着一定的活动自由度；注：该情况下也形象的称之为：提松状态---提拉“凿柄部”后各“分体”之间接触刚性约束，凿柄部对接部位就松动，使得彼此之间存在一定的自由位移尺度。
4.根据权利要求1及2错位式多边形开孔凿及错位式多边形开孔方法，其特征在于：所述的对于所有分体化及的分体凿刃部构造都是错位或平直的，在平直情况下，尽管较凿刃错位构造工作时费力，但仍能正常使用。
5.根据权利要求1及2错位式多边形开孔凿及错位式多边形开孔方法，其特征在于：反相关对凿的构造是2个具有互补性的(凿)刃口的；也就是凿刃部的轴向(也是的进刀方向)投影为分立的L状的折线形状，不同的多边形有着不同的折线角度为360度除以边数：3边形为60度、4边形90度、--、16边形为20度；每个凿刃部的投影长度都要超过多边形边长的中点；2个凿刃部的凿刃高度满足反相关关系的特征就是当将2个刃部对齐角部沿着L刃口重合在一起后，凿刃在高度无法重合，且大部分区域刃口的走向不同，位置处刃口切线的斜率相反(一个是政斜率，另一个是斜率)；也就是，大多数位置的2个凿刃部高度不同，而呈反相关关系；使用反相关凿对开孔的方法：要在预先开有内部圆孔的情况下交替使用；过程就是，首先在待打孔的木板上钻一个小于等于多边形内切圆的圆孔，先使用1个反相关对凿，对准待凿多边形的角区开凿，之后再使用另反相关对凿，对多边形的角区继续开凿，由于每个凿刃部的投影长度都要超过多边形边长的中点，因而2个刃口的叠加将会完成整个多边形的开凿工作。
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