一种机械式榫头机的制作方法

本发明涉及机械，更具体地，涉及一种机械式榫头机。

背景技术：

1、在实木家具中常用到榫卯连接，一字榫是在简单榫卯中占比较大的一种榫卯结构。一字榫榫眼加工常用的设备有数控榫孔机、摇摆榫孔机、方孔钻。方孔钻因其在加工过程中全靠人手操作，劳动强度极大且效率低下，实际应用较少。数控榫孔机、摇摆榫孔机效率更高，两种设备都是通过在一条直线上根据要求长度自动来回移动刀具榫孔钻的中心，并慢慢由浅到深加工出一字榫眼。这样加工出来的榫眼是两端带圆弧的长条形，也就是腰圆的形状。但因数控榫孔机造价昴贵，摇摆榫孔机更具有经济性，所以很多简单一字榫需求的厂家都选择用的摇摆榫孔机，加工出来的榫孔也腰圆形状。

2、一字榫头自动化加工常用的设备有数控榫头机、五碟锯、锣机。五碟锯、锣机都是木材沿直线通过刀具，在直线的垂直截面上以固定形状去除木料的方式加工出一字榫头。这样加工出来的榫头为长方形。在与腰圆榫眼配合时，两端都会有一个半圆柱形的空洞。这样在实际组装时，即影响牢固性又影响美观性。两个半圆柱形的空洞在生产时需用胶水填满才可以改善牢固性，这样就大大增加了胶水用量，不利于环保及经济性。这就促使生产者选择用数控榫头机才能加工出腰圆形榫头。数控榫头机虽然可以加工出腰圆形一字榫头，但其功能庞大，造价昴贵，用它来加工腰圆形的一字榫头，只用到它的很小一部份功能。这样既没经济性可言，又造成浪费。

技术实现思路

1、本发明为克服上述现有技术中的缺陷，提供一种机械式榫头机，不仅能够加工出腰圆一字榫，又比数控榫头机更经济。

2、为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

3、一种机械式榫头机，包括

4、机架，在所述机架上设有横向直线导轨；

5、主轴机构，包括竖向直线导轨和主刀轴；所述竖向直线导轨与横向直线导轨滑动连接，能够沿着所述横向直线导轨左右来回移动；所述主刀轴与所述竖向直线导轨滑动连接，能够沿着所述竖向移动导轨上下来回移动；

6、直线调节机构，用于驱动所述主刀轴实现横向直线运动，所述直线调节机构安装在所述机架上，所述直线调节机构的活动端与所述横向直线导轨滑动连接；

7、圆弧调节机构，用于驱动所述主刀轴实现圆弧运动，并与所述直线调节机构的活动端连接；

8、台面调节机构，安装在所述机架上，用于固定待加工工件，通过台面调节机构，能够调节待加工工件相对主刀轴的距离和角度；

9、驱动电机，分别与所述直线调节机构和所述圆弧调节机构连接，用于驱动所述直线调节机构和所述圆弧调节机构运动。

10、根据上述技术手段，本发明提供了一种机械式驱动、使刀具按照设计路径运行，从而加工出腰圆形一字榫头的方案。在本发明中，将腰圆一字榫形状拆解成两段直线和两个半圆的轨迹组合，并加上进退刀的轨迹然后按顺序组合后形成一条加工腰圆一字榫所需要的刀路，并通过机械驱动，最后实现加工腰圆形一字榫。首先，直线调节机构启动，驱动主刀轴沿着直线切割，切割出腰圆一字榫其中一段直线部分；然后直线调节机构暂停，圆弧调节机构启动，驱动主刀轴实现半圆形切割，刚好切割出半圆时，圆弧调节机构暂停；直线调节机构再次启动，驱动主刀轴沿着直线切割，切割出另一段直线部分后，直线调节机构暂停；圆弧调节机构再次启动，驱动主刀轴进行另一半圆的切割。此时完成腰圆一字榫的切割；在进行切割前，通过台面调节机构调节待加工件相对主刀轴的位置，从而切割出所需要的腰圆榫头的尺寸。本发明采用机械驱动，相对数控成本更低；通过直线调节机构、圆弧调节机构以及台面调节机构之间的相互配合，能够加工出任意尺寸、角度的腰圆榫头。

11、在其中一个实施例中，所述圆弧调节机构包括第一间歇凸轮分割器和第一芯轴，所述直线调节机构包括第二间歇凸轮分割器、第二芯轴和第一直线伸缩机构，所述第二间歇凸轮分割器通过底板与所述横向直线导轨滑动连接，所述第一间歇凸轮分割器与所述第二间歇凸轮分割器固定连接；所述驱动电机的输出轴分别与所述第二间歇凸轮分割器的输入轴和所述第一间歇凸轮分割器的输入轴连接；所述第一芯轴的一端与所述第一间歇凸轮分割器的输出轴连接，且与所述第一间歇凸轮分割器的输出轴偏心设置，所述第一芯轴的另一端与所述主刀轴连接；所述第二芯轴的一端与所述第二间歇凸轮分割器的输出轴连接，且与所述第二间歇凸轮分割器的输出轴偏心设置，所述第二芯轴的另一端与所述第一直线伸缩机构的一端转动连接，所述第一直线伸缩机构的另一端转动安装在所述机架上；所述驱动电机安装在所述底板上。间歇凸轮分割器为一通用件，输入轴旋转一周，输出轴旋转一等分，输入轴一周360度分驱动角与停止角两部分，驱动角输出轴动作，停止角输出轴保持位置不动。本发明所用间歇凸轮分割器为二等分，即在0～180度时，第一间歇凸轮分割器的输出轴不动作，第二间歇凸轮分割器的输出轴动作，驱动主刀轴进行直线切割；180～360度，第二间歇凸轮分割器的输出轴不动作，第一间歇凸轮分割器的输出轴动作，驱动主刀轴进行半圆切割；运转一周，腰圆榫头切割出一段直线和一个半圆；运转两周，则刚好加工出一个完整的一字腰圆榫头。

12、其中，第二间歇凸轮分割器、第二芯轴与第一直线伸缩机构共同组成类似曲柄滑块的结构，将第二间歇凸轮分割器的周向运动转变成直线运动；第二芯轴是与第二间歇凸轮分割器的输出轴偏心设置，第二间歇凸轮分割器的输出轴转动，带动第二芯轴转动，由于第二芯轴与第一直线伸缩机构的一端连接，而且第一直线伸缩机构的另一端又是固定在机架上的，此时第一直线伸缩机构的与第二芯轴连接的一端上下摆动、同时又做伸缩运动，驱动第二间歇凸轮分割器整体做直线运动，第二间歇凸轮分割器是固定在底板上的，底板又是与横向直线滑轨滑动连接，促使第一间歇凸轮分割器、第二间歇凸轮分割器以及主刀轴沿着横向直线滑轨的方向来回运动。第一芯轴与第一间歇凸轮分割器的输出轴偏心设置，第一间歇凸轮分割器的输出轴转动，带动第一芯轴以第一间歇凸轮分割器的输出轴为圆心进行转圈运动，从而带动主刀轴切割出圆弧形。

13、在其中一个实施例中，还包括用于调节第一芯轴与第一间歇凸轮分割器输出轴之间中心距的第一半径调节机构、用于调节第二芯轴与第二间歇凸轮分割器输出轴之间中心距的第二半径调节机构。第一半径调节机构可以调节第一芯轴与第一间歇凸轮分割器之间的中心距，通过改变两者的中心距，从而可以改变第一芯轴圆弧轨迹的半径，即改变主刀轴所切割出的腰圆的半径值。第二半径调节机构可以调节第二芯轴与第二间歇凸轮分割器之间的中心距，即改变了第二间歇凸轮分割器整体沿直线运动的距离，从而调整主刀轴切割腰圆榫头直线段的长度。通过第一半径调节机构和第二半径调节机构，可以加工不同尺寸大小的一字腰圆榫头。

14、根在其中一个实施例中，所述第一半径调节机构包括第一调节座、第一调节螺杆、第一滑座、以及第一调节螺母；所述第一调节座与所述第一间歇凸轮分割器的输出轴固定连接，所述第一滑座与所述第一调节座滑动连接，且所述第一滑座的滑动轨迹与所述第一芯轴垂直；所述第一调节螺杆转动安装在所述第一调节座上，所述第一调节螺杆的螺纹端穿设于所述第一调节螺母，另一端通过轴承与所述第一调节座转动连接；所述第一调节螺母与所述第一滑座连接，转动所述第一调节螺杆，能够驱动所述第一滑座相对所述第一调节座滑动；所述第一芯轴安装在所述第一滑座上，与所述第一间歇凸轮分割器的输出轴平行设置；所述第二半径调节机构包括第二调节座、第二调节螺杆、第二滑座、以及第二调节螺母；所述第二调节座与所述第二间歇凸轮分割器的输出轴固定连接，所述第二滑座与所述第二调节座滑动连接，且所述第二滑座的滑动轨迹与所述第二芯轴垂直；所述第二调节螺杆转动安装在所述第二调节座上，所述第二调节螺杆的螺纹端穿设于所述第二调节螺母，另一端通过轴承与所述第二调节座转动连接；所述第二调节螺母与所述第二滑座连接，转动所述第二调节螺杆，能够驱动所述第二滑座相对所述第二调节座滑动；所述第二芯轴安装在所述第二滑座上，与所述第二间歇凸轮分割器的输出轴平行设置。

15、在其中一个实施例中，在所述驱动电机的输出轴、第一间歇凸轮分割器的输入轴、以及所述第二间歇凸轮分割器的输入轴上均安装有同步带轮，所述驱动电机的输出轴与所述第二间歇凸轮分割器的输入轴通过同步带连接，所述第二间歇凸轮分割器的输入轴与所述第一间歇凸轮分割器的输入轴通过同步带连接；在所述第一调节螺杆上套设有第一数字位置显示器；在所述第二调节螺杆上套设有第二数字位置显示器。设置第一数字位置显示器和第二数字位置显示器，可以更加清楚的得知第一芯轴相对第一间歇凸轮分割器输出轴移动的多少距离、第二芯轴相对第二间歇凸轮分给器的输出轴移动了多少距离。

16、在其中一个实施例中，所述圆弧调节机构包括第一间歇凸轮分割器和第一芯轴，所述直线调节机构包括驱动气缸，所述驱动气缸的一端安装在所述机架上，另一端通过底板与所述横向直线导轨滑动连接，所述第一间歇凸轮分割器和所述驱动电机安装在所述底板上；所述驱动电机的输出轴与所述第一间歇凸轮分割器的输入轴连接，所述第一芯轴的一端与所述第一间歇凸轮分割器的输出轴连接，且与所述第一间歇凸轮分割器的输出轴偏心设置；所述第一芯轴的另一端与所述主刀轴连接。在该方案中，圆弧调节机构仍然采用间歇凸轮分割器，而直线调节机构改用驱动气缸，驱动气缸直接驱动底板、安装在底板上的第一间歇凸轮分割器做直线运动，从而带动主刀轴做直线运动；在该方案中，驱动气缸伸出到位，驱动整体做直线运动，实现主刀轴直线切割；此时驱动气缸先不缩回，第一间歇凸轮分割器的输入轴转一圈，输出轴转180度，实现半圆的切割；然后驱动气缸缩回原位，实现另一段直线的切割，接着，第一间歇凸轮分割器的输入轴再转一圈，输出轴再转180度，完成另一半圆的切割。

17、在其中一个实施例中，所述直线调节机构还包括用于限制驱动气缸伸缩距离的限位杆、能够调节伸缩速度的气液阻尼气缸、气缸座以及安装板；所述驱动气缸的一端与所述机架连接，所述驱动气缸的另一端与所述气缸座连接，所述气液阻尼气缸的一端与所述气缸座连接，另一端通过安装板与所述底板固定连接；所述限位杆的一端与所述安装板固定连接，另一端与所述气缸座滑动连接，且在限位杆的端部设有限位挡件。当直线调节机构采用驱动气缸加气液阻尼气缸的组合方案时，驱动气缸实现进刀和退刀的操作，由于气液阻尼气缸还能够调节伸缩速度，采用气液阻尼气缸实现腰圆一字榫直线段的操作；具体实现过程为：驱动气缸启动，驱动整体直线移动，使得主刀轴移动到与工件接触，即进刀动作，然后驱动气缸暂停驱动，气液阻尼气缸启动，驱动整体进行直线移动，实现腰圆一字榫直线段的切割，此时气液阻尼气缸先不缩回，第一间歇凸轮分割器的输入轴转一圈，输出轴转180度，实现半圆的切割；然后气液阻尼气缸缩回原位，实现另一段直线的切割，接着，第一间歇凸轮分割器的输入轴再转一圈，输出轴再转180度，完成另一半圆的切割；最后，驱动气缸缩回原位，实现退刀动作。设置两个气缸进行相互配合，将进刀、退刀操作单独采用一个气缸进行控制，可以使得定位更加精确。

18、在其中一个实施例中，所述台面调节机构包括横向调节机构、竖向调节机构、压料机构以及放置台；所述横向调节机构安装在所述机架上，所述竖向调节机构与所述横向调节机构的活动端连接，所述横向调节机构能够驱动所述竖向调节机构横向来回移动；所述横向调节机构的横向移动轨迹与所述直线滑轨的长度方向平行；所述放置台与所述竖向调节机构的活动端连接，所述竖向调节机构能够驱动所述放置台上下移动；所述压料机构转动安装在所述放置台上，用于压紧待加工工件。

19、在其中一个实施例中，所述台面调节机构还包括用于调节所述放置台倾斜角度的第二直线伸缩机构，所述第二直线伸缩机构包括调角套筒、调角螺杆、调角螺母、锁紧手柄；所述放置台的一侧与所述竖向调节机构的活动端铰接，另一侧与所述调角螺杆的一端铰接；所述调角套筒的一端与所述竖向调节机构的活动端铰接，所述调角螺母转动安装于所述调角套筒的另一端；所述调角螺杆的另一端穿设于所述调角螺母和所述调角套筒，并与所述调角螺母螺纹连接；所述锁紧手柄可拆卸安装在所述调角套筒上，并与所述调角螺杆相抵，用于限制所述调角螺杆相对所述调角套筒移动。通过第二直线伸缩机构调整待放置台的倾斜角度，从而改变待加工工件相对主刀轴垂直方向的角度，从而可以加工出不同角度的斜榫。

20、在其中一个实施例中，所述压料机构包括压料板、压料气缸、压料安装架；所述压料板的一侧通过转轴与所述放置台转动连接，另一侧与所述放置台滑动连接；所述压料安装架安装在所述压料板上，所述压料气缸安装在所述压料安装架上。压料板可以相对放置台转动，从而改变待加工工件相对主刀轴水平方向的角度。

21、与现有技术相比，有益效果是：本发明提供的一种机械式榫头机，不仅能够加工出腰圆榫头，又比数控榫头机更经济；而且可以满足不同尺寸形状的腰圆一字榫头的加工。