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榫卯真的被“玩壞”了嗎?聊一聊適合cnc加工的12種榫卯結構

榫卯真的被“玩壞”了嗎?聊一聊適合cnc加工的12種榫卯結構

榫卯真的被“玩壞”了嗎?聊一聊適合cnc加工的12種榫卯結構

  近日,在木工愛好者網站論壇中看到了一篇帖子《傳統榫卯手工藝快被玩壞了》,帖子提到一紅木廠家最想展示的榫卯技藝卻把傳統榫卯手工藝玩“壞”了,木工愛好者在帖子中進行了激烈的討論。

  兩位木工愛好者都認為收藏級的仿古家具要嚴格遵循古法,但對于大規模生產的民用家具要巧用“榫卯”,不分正統和不正統。我很贊同上面兩位愛好者的說法?!伴久苯Y構是一種凹凸連接方式,我們的老祖先在這方面進行了探索和嘗試,并留下具有中國工匠精神的絕世的木質建筑和家具。

  隨著技術的發展,生產工具也越來越先進?!伴久苯Y構的樣式也要隨著生產工具的變化而變化。下面我分享一下“榫卯”文化、木工CNC的知識,聊一聊適合CNC加工的12種“榫卯”結構。

  “榫卯”并不是中國的“專利”

  “榫卯”并不是中國的“專利”“榫卯”為榫頭卯眼的簡稱,是一種傳統木工中接合兩個或多個構件的方式。其中構件中的凸出部分稱為榫(榫頭),凹入部分則稱為卯(卯眼)。

  “榫卯”是木質結構的一種巧妙的連接方式,我們一直以來有個錯誤的認識,認為“榫卯”是中國人的“專利”,其實不然,世界上很多不同文明都自發產生了屬于自己獨特的“榫卯”文化。距今7000年前就出現了古老“榫卯結構”。第一個例子是“骨”關節,是在萊比錫(Leipzig)附近的一處水井中發現的——世界上最古老的完整木制建筑,使用老式橡木制作的木板和橫梁,使用榫卯連接的方式進行組裝的。第二個例子是“ 胡夫船 ”,它密封在公元前2500年左右的第四王朝吉薩金字塔綜合體的一個坑中,船長43.6,寬5.9m,船板使用榫卯結構連接,它成為世界上最古老,規模最大,保存最完好的船之一。

  1973年,在距今六、七千年的新石器文化河姆渡遺址上,我國考古隊員發現了大量“榫卯”結構的木質構件,主要應用在河姆渡干欄式的房屋的建造上?!伴久苯Y構是中國古代建筑、家具及其它木制器械的主要結構方式。建筑最著名的有應縣木塔,采用全木“榫卯”結構,全塔無釘無鉚,歷經了多次強烈地震的考驗安然無恙,堪稱建筑史上的奇跡。明清家具把“榫卯”結構用到了極致,這種精妙絕倫的結構鑄就了紅木家具的結實耐用,凸顯了古典紅木家具的“五美”:木材美、造型美、結構美、雕刻美和裝飾美。

  (應縣木塔)

  (應縣木塔——天下奇觀)

  榫卯結構在木質建筑和家具中的應用具有很多優點,但也存在以下問題和缺點:一是有的結構不可逆組裝,雖然實現了無釘化設計,在組裝過程中需要膠(古代使用魚鰾膠),不容易修復組裝;二是使用榫卯結構的紅木家具比較笨重,不夠輕便;三是手工工藝不適合現代化的大規模量產。

  現代木工加工工藝

  1.木工CNC數控機床

  現代木工加工工藝是使用CNC數控機床,數控機床是一種裝有程序控制系統的自動化機床。我的工作室使用的是一臺加工尺寸2.44*1.22m的木工雕刻機,是可以快速開料又可以雕刻,但存在問題是只能實現上下面的加工生產,這樣對于復雜的“榫卯”結構設計無法加工。我最近在國外網站找到了一款可以多面加工的數控加工系統,這個系統叫TenonCam 木工加工制造系統,由專用銑刨頭和軟件組成,用于在平面CNC銑刨機上形成榫眼和榫頭的嵌套??捎糜谏a一次性生產銑削的櫥柜、抽屜和腳趾板零件,而無需進行輔助操作或輔助機械。一次加工,沒有雙重處理或二次加工。

  上圖是TenonCam銑刨頭,顯示了在底部切割榫頭的過程。該軟件允許在嵌套中的任何位置剪切榫。

  2.CNC機器上執行的一些最常見的刀具切割方式

  (沿外線切割演示圖)

  沿外線切割:刀具沿著外線進行切割,可以切割圓形或者方形。

  沿內線切割:刀具沿著內線進行切割。在切割方形時,CNC機床上使用的刀具是圓形的,并且沿軸向旋轉,這意味著不可能切割出尖銳的內角。取而代之的是,刀具必須在與其直徑匹配的內側邊緣上保留半圓形。這也是數控機床在加工凹槽的弊端,影響了家具的美觀性。

  倒角切割:使用倒角刀具可切至所需深度,并沿一條開放或閉合的線延伸,并留下一個傾斜的邊緣。

  圓角切割:使用圓角刀具會切成所需的深度,并沿著一條開放或閉合的線延伸,并留下一個圓角。

  打孔:找到圓心并以所需直徑鉆至所需深度。

  雕刻:使用較小直徑的刀具按照設定路徑進行較淺深度的切割。

  適合cnc加工的12種榫卯結構

  在使用數字制造工具之前,復雜的接縫只能由經驗豐富的木匠來完成,要花很多時間才能完成?,F在,可以在幾分鐘內建立高度復雜的連接,從經典的榫眼到不尋常的V型夾鎖定榫卯結構。下面介紹一下適合CNC數控機床加工的12種“榫卯”結構。

  1、梁榫卯:用于將梁安裝到桌腿的垂直立柱中,側面看不到榫頭。

  2、鉤榫頭:通常用于將梁安裝到垂直立柱中,側面能看到榫頭。

  3.暗榫:用于以90度角將面板連接在一起。

  4.搭接榫卯:一個簡單的連接解決方案,用于以直角相連接的板材。

  5.盲手指榫接頭:隱藏連接結構,減少可見的末端加工面。

  6.手指榫卯結構:簡單而牢固的榫卯連接方式。

  7、夾鎖緊榫卯結構:可用于將定期組裝、拆卸的零件鎖定在一起。

  (夾鎖緊結構演示圖)

  8、楔形榫卯結構:當楔形物通過孔被擠壓時會產生張力的榫卯結構。

  9、T型夾鎖緊榫卯結構:將零件鎖定在一起的榫卯結構。

  10、V型夾鎖榫卯結構:隱藏式鎖定連接結構。

  11、鑰匙孔鎖榫卯結構:一個有趣的榫卯結構,鎖上后可以當掛衣鉤了。

  12、鉸鏈榫卯結構:一種簡單的CNC鉸鏈解決方案,其中方形榫頭可在圓形凹槽內旋轉。

  以上12種適合cnc加工是榫卯結構,為現代家具模塊化設計提供了解決方案,能實現無釘、無膠水安裝,特別是可以重復性安裝。同時對木材的材質和厚度有一定的要求,一般采用樺木層板或其他層木板材,厚度為12mm和18mm為宜。

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