用嵌合式木材坯料制造的木制品的制造方法 【技术领域】
本发明涉及木制品的制造方法，具体的说，涉及使用嵌合式木材坯料制造的小型木制品的制造方法。
背景技术
一般木材的纹理都具有方向性，因此，木材的强度也是有方向性的。在顺着木材纹理的方向上，拉伸强度，弯曲强度等各种机械强度都较高，而在垂直于纹理的方向上，这些强度就要低很多，两者之间的差别视材质而定，最大可达到50％左右。此外，在木材纹理地不同方向上，因温度和湿度的变化而产生的变形也不相同。
在现有技术中，制造小型木制品和木制工具，例如，木梳之类的制品时，都采用整体坯料制造，即，使用从木材上切下来的单独一块坯料进行加工制作而成。这样，由于木材固有纹理的方向性，使用单独一件坯料制成的木制品，其强度和抵抗变形的能力也就有了方向性。
以带把的木梳为例，如果木材的纹理是沿着整个木梳(包括梳子和梳把)的长度方向的，那么，木梳在长度方向抵抗弯矩的强度就高，不容易折断，也不容易变形。但，由于梳齿的长度方向与梳子的整体长度垂直，因此，梳齿在工作时所受到的弯矩的方向就与木材的纹理垂直。这样，梳齿的抵抗弯矩等各种载荷的机械强度就降低了，其耐疲劳的性能也较差，抵抗变形的能力也较差。结果，往往梳齿很容易变形或折断。反之，如果使木材的纹理顺着梳齿长度的方向，则会使得沿着整个木梳长度的各种机械强度降低，也容易变形。
因此，当使用单独一块坯料制造小型木制品和木制工具时，例如，制造木梳时，不可能获得在各个方向上机械强度和其它机械性能基本相同的制品。
但是，在现有技术中，还没有使用两块以上嵌合式木材坯料(以下简称嵌合坯料)制造的木制品，以使木制品的各部分具有不同方向的纹理，因而使各部分具有同样的抵抗不同方向的载荷的机械强度和机械性能。因而，也就没有使用嵌合坯料制造木制品的方法。
【发明内容】
本发明就是有鉴于上述现有技术中存在的问题而提出来的，其目的是提供一种用嵌合坯料制作木制品的制造方法。
这种木制品根据木制品的各部分在使用时所承受的不同方向的载荷，使木制品的各部分具有不同方向的纹理，因而使得各部分具有同样的抵抗各种方向的载荷的机械强度和机械性能，这样，就能克服使用整体式木材坯料时，由于纹理的方向单一所造成的缺点，提高小型木制品的各种机械性能和使用寿命。此外，使用嵌合坯料制作的木制品，还能使得木制品表面上原来单调的纹理形状产生各种变化，美化木制品的外观。
使用嵌合坯料制作的木制品，由至少两件互相嵌合并用粘接剂粘接的嵌合坯料加工制成，其中，形成嵌合坯料的每一件嵌合坯料都具有用于互相紧密嵌合的至少一个凸部和/或至少一个凹部，并且上述至少两件坯料上木材纹理的方向各不相同。
为了使嵌合式材料制作的木制品的各部分具有更大的承受机械载荷的性能，可以使上述至少两件嵌合坯料上木材纹理的方向，分别与该坯料与木制品这一部分上使用时的主要受力方向垂直。
此外，上述木材坯料上的各凸部和/或凹部的嵌合部分的形状，可以是由平面和/或曲面组合而成的各种形状，上述木材坯料上的各凸部和/或凹部的嵌合结构，可以是两端穿通的互嵌式，两端封闭的内嵌式，或者是一个或几个较小的坯料埋入另一个较大坯料中的埋嵌式。
使用本发明的用嵌合坯料制作的木制品的制造方法，不但可以把至少两件经过加工的嵌合坯料嵌合粘接在一起，保证其加工和配合的精度，而且还能提高其生产效率。
为达到上述目的，本发明的用嵌合坯料制造木制品的方法，具有与现有技术相同的各种步骤：原木的分解；对分解后的原料进行热处理；切割规定形状和尺寸的坯料；进行各种类型的成形机械加工；精整；涂漆等等步骤，其特征在于，它还包括下列步骤：在切割规定形状和尺寸的坯料的步骤中，根据上述木制品对于各部分尺寸和纹理方向的要求，切割成至少两块坯料；根据各坯料对纹理方向的要求，在坯料的至少一侧(或一端)加工出规定形状、尺寸和精度的凸部或凹部，成为嵌合坯料；用粘接剂把各嵌合坯料上互相配合的凸部或凹部粘接结合在一起。
在本发明的制造用嵌合坯料制作的木制品的制造方法中，在加工上述凸部或凹部时，采用能一次加工成凸部或凹部的组合刀具。这样，既提高了生产率，也提高了加工精度。
此外，在本发明的制造用嵌合坯料制作的木制品的工艺方法中，当嵌合坯料上的凸部或凹部为曲线形状时，采用能形成上述凸部或凹部的曲线形状的仿形靠模进行加工。这样，既提高了生产率，也提高了加工精度。
此外，在本发明的制造用嵌合坯料制作的木制品的制造方法中，所采用的加工设备是带有安装刀具用的动力头和工作台板的装置，并且，上述动力头的转速不低于3000rpm。
【附图说明】
图1a和图1b是本发明的用嵌合坯料制造的木制品的内嵌式结构的一个实施例；
图2a和图2b是本发明的用嵌合坯料制造的木制品的内嵌式结构的另一个实施例；
图3a和图3b是本发明的用嵌合坯料制造的木制品的内嵌式结构的又一个实施例；
图4a和图4b是本发明的用嵌合坯料制造的木制品的内嵌式结构的又一个实施例；
图5a和图5b是本发明的用嵌合坯料制造的木制品的内嵌式结构的又一个实施例；
图6a和图6b是本发明的用嵌合坯料制造的木制品的互嵌式结构的一个实施例，图6c是该实施例另一种横断面图；
图7是本发明的用嵌合坯料制造的木制品的埋嵌式结构的一个实施例；
图8是本发明的用嵌合坯料制造的木制品的埋嵌式结构的另一个实施例；
图9a、9b、9c是本发明的用嵌合坯料制造木制品的制造方法所使用的，一次加工成凸部或凹部的组合刀具的示意断面图；
图10是本发明的用嵌合坯料制造木制品的制造方法所使用的，带有安装刀具用的动力头和工作台板的装置的示意图。
【具体实施方式】
下面，参照附图详细说明本发明的用嵌合坯料制造的木制品的制造方法的实施例。
本发明的方法制造的木制品是用嵌合坯料制造的木制品，这种木制品的共同特征是使用至少两个互相嵌合并粘接的木材坯料，制成各部分具有不同纹理方向的木制品嵌合坯料，然后对其进行常规的机械加工和其它工序而制成。本发明的不论何种木制品或木制工具，与现有的整体式木制品之间的区别，都在于它在纹理方向不同的坯料之间具有嵌合结构。
图1～4是用嵌合坯料制造的木制品的各种内嵌式结构的断面图。在这四个实施例中，带有凸部或凹部的嵌合坯料，都采用内嵌式结构把两个嵌合坯料嵌合并粘接在一起。即，把较小的嵌合坯料完全嵌合较大的嵌合坯料内部，用以构成木制品上纹理方向不同的各部分。
图1中表示的是在嵌合坯料11中嵌入嵌合坯料12的一种内嵌式结构，其中，嵌合坯料11上的嵌合槽13的各个表面都是平面。图1a是其纵断面图，图1b是其横断面图。整个嵌合坯料12都嵌合在嵌合坯料11的嵌合槽13内，只有嵌合坯料12的上表面露出在外面，所以称其为内嵌式结构。并且，坯料12的上表面与坯料11的上表面平滑连接，坯料12的纹理方向沿着图1的水平方向，而坯料11的纹理方向沿着图1的垂直方向，两者的纹理互相垂直。
这种内嵌式结构的制造方法，除了具有与整体式木制品相同的各种工序之外，还要把嵌合坯料11中的嵌合槽(凹部)13与嵌合坯料12互相配合的尺寸加工到规定尺寸，使两者接触面上留有能容纳粘接剂的间隙。一般，上述能容纳粘接剂的间隙为0.05mm左右。然后，在互相嵌合的配合面上涂上粘接剂，把两者嵌合在一起。待粘接剂凝结牢固之后，进行该木制品的各种后续成形加工工序。
图2也表示一种内嵌式结构，图2a是其纵断面图，图2b是其横断面图。图2中嵌合坯料22完全嵌入嵌合坯料21中。图2中的内嵌式结构与图1不同之处是，根据木制品形状的需要，嵌合坯料22的形状是弯曲的，所以嵌合坯料21上的嵌合槽(凹部)23的底面24加工成曲面，而图1中的嵌合槽的底面14是平面。
图3和图4也都是用嵌合坯料制造木制品的内嵌式结构的断面图，图3a是其纵断面图，图3b是其横断面图；图4a是其纵断面图，图4b是其横断面图。图3、图4与图1、图2的不同之处是，图3、图4中的嵌合槽的端面33和43是曲面。另外，图3a的嵌合槽的底面34是曲面，而图4a中的嵌合槽的底面44基本上是平面。
图5是另一种内嵌式结构的断面图，图5a是其纵断面图，图5b是其横断面图。由图5a可见，嵌合坯料51上的嵌合槽(凹部)53是一条直线状的通槽，两端没有端面，只有两侧的侧面和底面。嵌合坯料51、52的顶面是曲面，它们的底面54，既可以是平面，也可以是曲面。显然，加工这种穿通的嵌合槽比较方便快捷。
以上这些内嵌式的嵌合结构，主要用于尺寸大小差别比较大的两件嵌合坯料之间的嵌合，将体积较小的坯料整个嵌入体积大得多的坯料中，以保证两者连接的牢固程度。
图6是用嵌合坯料制造的木制品的互嵌式结构的断面图，图6a是其纵断面图，图6b是其横断面图，图6c是其另一种横断面图。图6b与图6c的区别在于，形成凹部63与凸部64的嵌合坯料正好相反。这种互嵌式结构，主要用于尺寸大小大致相同的嵌合坯料的嵌合。如果在坯料61上形成嵌合槽(凹部)63，则在另一个坯料62上就形成凸部64。或者相反。坯料61和62在图6中互相接触的面，根据木制品的形状和强度要求，既可以是平面，也可以是曲面。
图7和图8是用嵌合坯料制造的木制品的各种埋嵌式结构的断面图。所谓埋嵌式，如图7或图8所示，就是把相对来说体积很小的坯料71或81，完全埋入体积相对很大的坯料72或82上所钻出的孔内。在这种结构中，形状为圆形、放行或椭圆形的坯料71或81主要是用于加强坯料72或82局部的强度或刚度，例如，应用于尺寸很小的木梳或者木制工具的把上。在这种嵌合结构中，有时可以采用钢铁或者工程塑料等强度和刚度很高的材料来制作坯料71，此时，如图8所示，可以在埋嵌孔的端部嵌入一个木制的堵头83。
无论嵌合结构是互嵌式或埋嵌式，它们的制造工艺都与内嵌式结构相同，即，除了具有与整体式木制品相同的各种工序之外，还要在把两个嵌合坯料互相配合的凸部和凹部的尺寸加工到一定尺寸，使两者接触面上留有能容纳一定厚度粘接剂的间隙。一般，上述能容纳粘接剂的间隙为0.05mm左右。然后，在互相嵌合的配合面上涂上粘接剂，把两者嵌合在一起，待粘接剂凝结牢固之后，进行后续的各种成形加工工序。
另外，根据木制品在使用时的强度或刚度的要求，可以把两个以上的嵌合坯料嵌合在一起，制成一个木制品。而且，在木制品的结构需要时，可以把以上这些嵌合结构中的两种或几种结构综合起来应用，以满足该木制品在强度或刚度上的要求，或者外观上美感的要求。
此外，在木制品或者木制品的一部分中，对强度或刚度要求特别高时，也可以用金属或工程塑料制作嵌合坯料。
下面，详细描述本发明的用嵌合坯料制造木制品的制造方法的实施例。
如上所述，本发明的用嵌合坯料制造木制品的制造方法中，包括现有技术中的所有各种步骤：原木的分解；对分解后的木料进行热处理；切割规定形状和尺寸的坯料；进行各种类型的成形机械加工；精整；涂漆等等。此外，它还包括下列步骤：在切割规定形状和尺寸的坯料的步骤中，根据上述木制品对于各部分的尺寸和纹理方向的要求，切割成至少两块坯料；并根据对各坯料的纹理方向的要求，在坯料的至少一侧(或一端)加工出规定形状、尺寸和精度的凸部或凹部，成为嵌合坯料；把各坯料上互相配合的凸部或凹部结合在一起，并用粘接剂粘接上述互相配合的凸部和凹部。
在制造整体木制品时，是根据木制品整体的轮廓尺寸把原木分解成能制成许多木制品的大木料，然后，经过热处理，再切割成能制造整体木制品的坯料。而在本发明的用嵌合坯料制造木制品的制造方法中，则要根据木制品的各嵌合坯料的轮廓尺寸，以及对各嵌合坯料的纹理方向的要求，把原木分解成适合于制造各种嵌合坯料的大木料，然后，经过热处理，再切割成各种尺寸的嵌合坯料。
热处理步骤的目的是，通过蒸汽加热处理，减少木材中所含有的水分，以防止以后木材的变形。
在制造整体木制品时，成形机械加工是把一块整体的坯料加工成木制品的形状和尺寸。而在本发明的用嵌合坯料制造木制品的制造方法中，则是把至少两块加工出凸部和凹部的嵌合坯料，粘接在一起之后，再加工成木制品的形状和尺寸。
精整步骤是对经过成形机械加工的木制品进行磨光和抛光，以提高木制品外表的光洁度。
涂漆(或喷漆)是在木制品的外表面上喷涂不同色彩的漆料，用以保护木制品的表面，并增加其美观的程度。
下面，详细描述切割坯料，加工嵌合坯料上的凸部和凹部，以及粘接结合至少两个嵌合坯料的步骤的工作过程。
首先，在切割坯料时，要根据木制品上各嵌合坯料的轮廓尺寸，以及对各嵌合坯料的纹理方向的要求进行切割。例如，如图1a所示的两块坯料11和12中，坯料11的纹理方向应该沿着图1的垂直方向，而坯料12的纹理方向应该沿着图1的水平方向，两者的纹理互相垂直。并且，在坯料11上加工的嵌合槽的底面14与坯料11的纹理方向垂直。其余各种嵌合结构中，不论是互嵌式或埋嵌式，都要按照对各嵌合坯料纹理方向的要求来切割坯料。
其次，在加工嵌合坯料上的凸部或凹部时，可以采用图9中的组合铣刀。其中，图9a中的组合铣刀是用于加工嵌合坯料上的凸部的，而图9b、9c中的铣刀是用来加工嵌合坯料上的凹部的。采用组合铣刀加工的凸部和凹部的尺寸公差可以控制得很小，从而在涂敷上粘接剂之后，能保证凸部与凹部的结合十分牢固。
此外，在加工嵌合坯料上的凸部或凹部时，可以采用图10中的带有安装刀具用的动力头(图中未表示)和工作台板的装置。如图10所示，其中的标号101表示木工机床上的工作台板，标号102表示安装在夹具上的嵌合坯料，标号103表示组合铣刀，标号104表示嵌合坯料上加工出来的凸部的表面，标号105表示用于安装和压紧嵌合坯料的夹具，标号106表示安装在铣刀主轴上的仿形靠桩，标号107表示安装在夹具105上的靠模板。加工时，开动动力头，铣刀103便旋转，一般，旋转的速度在3000rpm/分钟左右。然后，用手动或机动的方式推动装有嵌合坯料102的夹具105沿着纵向(与图面垂直的方向)移动，便可方便地加工出嵌合坯料上的凸部(或凹部)。当凸部或凹部的形状呈曲线的形状时，可利用安装在铣刀主轴上的仿形靠桩106和安装在夹具105上的带有曲线形状的靠模板107，让靠模板贴着靠桩移动，就能方便地加工出曲线形状的凸部或凹部。
一般，为了两件嵌合坯料在嵌合时，在两者的嵌合部分上能容纳一定量的粘接剂，在凸部与凹部的配合表面之间，应该留有间隙，根据经验，这种间隙为0.05mm左右。
综上所述，采用本发明的用嵌合式木材坯料制造的木制品的制造方法，能精确而且高校地制造出用嵌合式木材坯料制造的木制品来。