2.3 净料加工
毛料经过刨削、锯截等加工后，其形状、尺寸及表面光洁度都达到了规定的要求，制成了净料。按照设计的要求，还需要进一步加工出各种榫头、榫眼、孔、型面、曲面、槽簧等，并进行表面修整加工，使之符合设计要求。
2.3.1 榫头的加工
榫接合是框架式实木家具结构中的一种基本接合方式。榫卯接合的基本组成是榫头和榫眼，在工件的端部加工榫头的工序即为开榫。
榫接合的榫眼通常是用固定尺寸的铣刀或方凿钻加工的，同一规格的新刀具和旧刀具之间常有尺寸误差，因此在开榫头时，应先加工出与榫头相适应的榫眼，再以榫眼的尺寸为依据来调整加工榫头的刀具，即采用基孔制的原则。若不按已加工的榫眼尺寸来调节榫头的尺寸，会产生榫头过大或过小的现象，装配后其配合必然会紧或松。如加工直角榫接合的榫头时，榫头厚度和宽度需采用不同的配合形式：榫头的厚度应小于榫眼宽度0.1～0.2mm；榫头宽度应大于榫眼长度0.5～1mm；榫头长度应小于榫眼深度2～3mm（不贯通榫）；榫肩跟榫颊的夹角最好略小于90°（89°最好）。通常加工榫眼的铣刀或方凿钻都是固定规格，如ф8、ф10、ф12，方凿钻为10mm×10mm。因此要加工规格以外的尺寸，则需要定制刀具。但是定制刀具不便于管理，并且成本更高，因此绝大多数企业还是采用基孔制。
需要强调的是采用基孔制并不一定就是先要加工出榫眼，后加工出榫头，而是要依据榫眼的尺寸来确定榫头的尺寸；同样，基轴制也是这样。圆棒榫一般是标准件，它一般采用基轴制，即以圆棒榫的直径为基准来调整孔的参数。圆棒榫不宜长期暴露在空气中，需要密封起来，以免受潮而使其直径发生变化。
在生产中要严格按照零件技术要求进行加工，如工件两端需要开榫头时，就应该用相同表面作为基准面；在机床上安装工件时，工件之间以及工件与基准面之间不能有杂物、刨花，加工操作也应平稳，进给速度需均匀，才能保证零件的加工精度及加工质量。
榫头加工要根据榫头的形状、长短、数量及在工件上的位置来选择加工方法与设备。根据榫头形式的分类，主要有直角榫、燕尾榫、圆榫、齿形榫等；根据榫头的数量不同，分为单榫、双榫等。其加工方法也有多种，见表2-2。
表2-2 常见的各种榫头及加工示意图
（1）直角单榫的加工
直角单榫主要是利用开榫机加工，如图2-23。直角榫开榫机工作原理如图2-24所示，直角榫的加工首先是把工件的端头加工出榫头；然后，利用铣刀铣出榫头的形状；最后，对榫头的端部进行精截，从而完成了工件端头的榫头加工。
图2-23 直角榫开榫机
图2-24 直角榫开榫机工作原理
直角单榫也常用带有推车的立式铣床进行加工，如图2-25。在立式铣床上安装两把S形铣刀，铣刀之间的距离等于榫头的厚度；把工件放在推车上定好位，用手压紧向运转的刀片进料，这时榫头即可被切削加工。由于立式铣床的刀轴转速较高，所以被加工榫头的表面光洁度也较高。直角双榫也可用该铣床进行加工，在立式铣床上安装三把S形铣刀即可。
图2-25 铣床加工直角单榫
（2）直角多榫的加工
直角多榫可以在铣床或直角箱榫开榫机上采用切槽铣刀组成的组合刀具进行加工，一般在其刀轴上安装十多把S形铣刀。图2-26（a）是工件向刀具推进的加工方式，这种方式每次只能加工一块工件，榫肩成弧形，生产率较低。图2-26（b）是依靠工件或刀轴移动来完成加工的，一次可以加工多个零件，生产率较高。直角多榫也可以在单轴或多轴燕尾榫开榫机上用圆柱形端铣刀加工。
图2-26 直角箱榫的加工
（3）指形榫的加工
指形榫可以利用指形榫铣刀在立式铣床上加工而成，也可以在专门的指形榫机或多刀开榫机上进行加工，其工作原理如图2-27。
图2-27 指形榫的加工
（4）直角圆弧榫的加工
圆弧榫，即榫头两侧边为半圆形的直角单榫。开榫机由圆锯片和组合铣刀组成，锯片用于截榫端，铣刀用于加工榫头的榫肩和榫颊。把工件在工作台上夹紧后，用铣刀按预定的轨迹沿工作台做相对移动一周，就可加工出相应的断面形状的圆弧榫，也可以加工出圆形榫。圆弧榫开榫机的工作原理如图2-28。
图2-28 圆弧榫开榫机工作原理
（5）斜榫的加工
先制作好与要加工斜榫匹配的垫块和模具，再在立式铣床上把斜榫加工出来。斜榫加工原理如图2-29示。
图2-29 斜榫加工
（6）燕尾榫的加工
燕尾单榫加工可以先做好垫块与模具，再用锥形铣刀在立式铣床上把燕尾单榫加工出来；也可利用圆锥体铣刀在直角开榫机上加工明燕尾榫或半边明燕尾榫。将刀具与工件定位准确后，用手推动工件做进给切削运动，直至加工完毕。燕尾单榫的加工原理如图2-30所示。
图2-30 燕尾单榫加工
燕尾多榫可以在铣床上采用不同直径的组合切槽铣刀进行加工，如图2-31。工件每一端榫头的加工均需两次定位、两次铣削。先以工件的一边为基准，定位后进行第一次铣削加工；然后将工件翻转180°，仍以原来的一边为基准，定位后再次进行铣削加工，即可形成燕尾多榫。
图2-31 燕尾多榫的加工
1—圆盘铣刀或切槽铣刀；2—工件
此外，燕尾形多榫也可以在单轴或多轴的燕尾榫开榫机上采用锥形端铣刀，沿梳形导向板移动进行加工，如图2-32。加工时，让两块工件互成直角，且使两基准边相互错开半个榫距，当两个工件的角度和位置确定后，把它们固定在机床的托架上，一次加工完成。
图2-32 燕尾榫开榫机加工燕尾多榫
1—定位销；2—端铣刀；3—梳形导向板；4—工件
梯形榫多为双榫或多榫，利用组合铣刀与楔形垫板夹住，可在带移动工作台的立式铣床上进行加工。如图2-33所示，利用楔形垫板，先将工件向前倾斜一定角度，并进行定位夹紧，接着向运转的组合铣刀作进给切削运动，直至加工好梯形榫的一面，将工作台复位；接着将楔形垫板翻转180°，使工件以同样的角度向后倾斜，同时在工件下面增加一块垫板（垫板的厚度为榫头一侧的厚度），定位夹紧后，按同样的方法加工榫头的另一面。
图2-33 在铣床上加工梯形榫
1—楔形垫板；2—垫板；3—工件；4—刀具
2.3.2 榫槽的加工
在家具的接合方式中，在零部件端部除了用榫头、榫眼或配件连接外，有些零件还需在沿宽度方向开出一些榫槽实行横向接合，这就是榫槽加工。比如拼板接合、方材十字搭接槽、锁槽和燕尾槽等。
榫槽加工中的“榫”指的是零件中的榫簧，也就是零件的凸起部位；而榫槽加工中的“槽”指的就是零件中的槽口，也就是零件的凹陷部位。在加工榫槽和榫簧时要正确选择基准面，保证靠尺、刀具及工作台之间的相对位置准确，确保加工精度。常见的各种榫槽形式及加工工艺示意图见表2-3。
表2-3 常见的各种榫槽及加工示意图
榫槽和榫簧加工的主要生产设备有刨床类、铣床类和锯类。
刨床类中一般是利用四面刨床加工榫槽和榫簧。加工时，根据工件的榫槽和榫簧的位置，将四面刨床所在位置的平铣刀更换为成型铣刀进行加工。表2-3中1、2、4、5的榫槽都可以在裁口平刨、四面刨上进行加工，并根据榫槽的宽度来选用刀具，宽度较大的采用水平刀头，宽度较小的采用垂直刀头，如图2-34。
图2-34 四面刨加工榫槽
1—水平刀头；2—垂直刀头；3—工件
立铣、镂铣和地锣机等设备也可以加工榫槽和榫簧，但是由于榫槽和榫簧的宽度、深度不同，因此所使用的设备也不相同。在加工榫槽时，榫槽宽度较大时应使用带水平刀具的设备，如立铣等，而榫槽宽度较小时应使用带立式刀具的设备，如镂铣机、地锣机等，如图2-35、图2-36。
图2-35 镂铣机
图2-36 地锣机
①燕尾形榫槽的加工 见表2-3中3。一般利用S形铣刀或小圆锯片，在万能立铣机上加工而成。加工时，先将铣刀轴调整向左倾斜一定角度，以保证燕尾榫头的设计精度，在加工好榫头的一面后，再将刀轴调向右倾斜相同的角度，将榫槽的另一面加工好。而表2-3中8则利用悬臂圆锯机，分别调整圆锯片的倾斜度，便可加工而成。也可以利用燕尾铣刀，在镂铣机上加工而成。
②直角榫槽的加工 见表2-3中6。通常利用立式铣床进行加工，在立式铣床的刀轴上安装一把圆盘铣刀或S形铣刀，使铣刀片的下面距工作台的距离等于榫槽的边厚，刀片厚度等于槽的宽度。同时，在其工作台面上安装一平直的导轨，并使铣刀片伸出导轨表面的长度等于榫槽的深度。加工时，将工件放在立式铣床的工作台面上，并紧靠导轨、向高速旋转的铣刀轴作进给切削加工运动，直至将工件的榫槽加工好。
③直角长槽的加工 见表2-3中9。利用圆柱形组合铣刀在卧式上轴铣床上一次加工成形，即在铣刀的两端装有割断纤维的专用铣刀，使圆柱形铣刀与端铣刀共同切削，以形成光滑的横向直角槽。
2.3.3 榫眼与圆孔的加工
榫眼和各种圆孔基本是家具零部件的接合部位，孔的精度对于整个家具的零部件的接合强度及质量有很大影响。按其形状，可将常见的榫眼和圆孔分为矩形榫眼、长圆形榫眼、圆孔和沉孔等。
（1）矩形榫眼的加工
矩形榫眼在框架式家具中应用广泛，榫眼一般是在专门的榫眼机上，采用方壳空心钻套和螺旋形钻芯的组合钻加工而成，其加工方法如图2-37所示。工件在钻削加工时，需利用工件上的三个定位基准（即基准面、基准边、基准端），通过基准面的高低位置控制榫眼的深度，通过基准边的前后位置控制榫眼壁的边宽，通过基准端确定榫眼的起始位置，通过定位螺栓控制榫眼的长度。
图2-37 矩形榫眼的加工
（2）长圆形榫眼的加工
长圆形榫眼可利用钻头和端铣刀，借助导轨、夹具在木工钻床、镂铣机等设备上加工，也可利用椭圆榫专用榫眼机加工，其加工方法如图2-38。另外，长圆形榫眼的加工还有更专业的设备，用于加工斜榫眼、弯曲零件上的榫眼等。
图2-38 长圆形榫眼的加工
（3）沉孔的加工
沉孔一般在立式或卧式钻床上采用沉头钻进行加工，加工出来的孔呈圆锥形或阶梯圆柱形，其加工方法如图2-39。
图2-39 沉孔的加工
（4）圆孔的加工
各种直径的圆孔，加工时需根据孔的大小与深度、材料类型、零件的厚度来选择不同的刀具和机床，加工方法如图2-40。直径小的圆孔可在钻床上加工，当工件上需要加工圆孔的数目较多时，则采用多轴钻床，以提高生产率，并保证孔间的尺寸精度；而加工直径较大的圆孔时，常在主铀上安装刀梁，刀梁上装有一把或两把切刀，主轴旋转时，切刀就在工件上切出圆孔。这种钻头的柄部直径一般应小于13mm，以便钻轴上钻夹头将其夹住，两边的钻削刀应与钻柄中心线完全对称。此外，也可用不同直径的圆筒形刀片加工较大的圆孔。
图2-40 圆孔的加工
2.3.4 型面和曲面的加工
锯材经配料后，加工成直线形方材毛料，其中一些需制成曲线形毛料，将直线形或曲线形的毛料进一步加工成型面就是净料的加工过程。由于功能或造型的要求，家具的有些零部件需加工成各种型面或曲面，如图2-41所示，为零部件常见的几种型面和曲面的类型。
图2-41 部分零部件的型面和曲面
（1）直线形零件的加工
直线形零件如图2-41（a）所示。直线形零件的断面呈一定型面，而长度方向上为直线。因此，一般采用成型铣刀进行加工，可在下轴铣床、四面刨等机床上加工。刀刃相对于导尺的伸出量即为需要加工型面的深度，加工时工件沿导尺移动进行铣削，如图2-42所示。
图2-42 用铣床加工成型面
1—工件；2—导尺；3—成型铣刀
（2）曲线形零件的加工
曲线形零件如图2-41（b）～（g）所示，这种零件的断面无特殊型面或呈简单曲线形，长度方向呈曲线形，这种形式多见于椅后腿、沙发扶手、望板等。这类零件可在铣床使用样模夹具进行加工，样模边缘的形状要符合所加工的零件形状，在样模表面要有定位与夹紧装置。当样模边缘沿挡环移动时，刀具就能在工件表面加工出所需的曲线形表面，如图2-43所示。
图2-43 在铣床上用样模夹具加工曲面形零件
1—铣刀头；2—工件；3—夹紧装置；4—样模；5—挡块；6—挡环
挡环可以安装在刀头的上部或下部，如图2-44。在铣削尺寸较大的工件时，挡环最好安装在刀头上部，可以保证加工质量和安全。加工一般的曲线形零件时，挡环最好在刀头下部，这样可以保证零件加工时的稳定性。为了使挡环与样模夹具的曲线边缘充分接触而得到符合要求的曲线形，所用挡环的半径就必须小于所要加工曲线中最小的曲率半径。另外，还应尽可能地顺着纹理方向切削来保证加工质量。对曲率半径较小的部位或在逆纹理切削时，应适当减慢进给速度，以防止该切削部位产生劈裂。
图2-44 铣床加工型面和曲面时挡环的安装方式
1—工件；2—铣刀头；3—挡环
加工时也可用双轴铣床加工，铣床的双轴上安装相同的铣刀，但其转动方向相反，根据工件的纤维方向可以选用与进给方向同向或反向切削。同向切削可以得到表面平滑、加工质量较高的表面，不会引起纤维的劈裂。
如图2-41（c）所示的曲线形零件，整个长度上厚度是一致的。对于较宽圆弧的零件，利用铣床加工比较困难，不便于在样模上定位与夹紧，加工不太安全，可在压刨机上使用相应夹具来进行加工，如图2-45。
图2-45 压刨机上加工曲面
1—刀具；2—进料辊；3—工件；4—样模夹具
有些零件在长度上只有部分曲线形，如图2-41中的（d）、（e），可以利用成型铣刀在悬臂式万能圆锯机上进行加工。由于加工时是横纤维切削，所以加工质量不如在铣床上顺纹理铣削好，但此方法的加工效率很高。
多数曲线形零件是在铣床上加工的。在立式铣床上加工曲线形零件，除了手工进料外也可以用机械进料。铣床常用的机械进料装置主要用回转工作台进给，如图2-46，这种铣床属于上轴铣床，利用工件做圆周运动完成加工。回转工作台进料的铣床加工时，工件的装卸和加工可同时进行，生产率较高。
图2-46 在回转工作台进给的铣床加工
1—挡环；2—工件；3—样模；4—铣刀头
（3）雕刻加工
在现代家具中，很多家具表面都有一些雕刻图案，通过雕刻的方法可以起到装饰零件、美化家具外形的作用。在加工时，一般是在上轴铣床之类的机床上进行加工的，比如在零件的表面雕刻线型，如图2-47（a）。但在工作台上需有仿型定位销，仿型定位销与刀轴的中心应在同一垂直线上，样模边缘应紧靠仿型定位销移动，即可加工出所需要的曲线形状。这种方法较适合零、部件侧面的加工，但生产率较低。另外，利用上轴铣床雕刻加工时，可将设计好的花纹先做成相应的样模，把它安装在仿型定位销上，再根据图案的断面形状来选择端铣刀，加工时样模的内边缘沿仿型定位销移动，刀具就能在零件表面雕刻出所需的花纹图案，如图2-47（b）。
图2-47 在立式上轴铣床上加工型面
1—仿型定位销；2—端铣刀；3—工件；4—样模
雕刻加工除了铣床，还可以用数控机床、激光雕刻机加工。另外，图案较浅的零件可以用热模压花机直接压成。
（4）回转体零件的加工
回转体零件如圆柱形、圆台形的脚、腿、拉手等，如图2-41（i），其加工基准为中心线，其断面呈圆形。这类零件的加工主要在车床上进行，它可以在工件的长度上加工成同一直径，还可以车削成各种断面形状或在表面上车削出各种花纹。在车削前，先找准零件两端的中心位置，再将零件两端的中心对准车床两端的顶针，并利用车床尾部的顶针将零件夹紧。启动车床后，工件做高度运动，车刀便开始加工零件了。
（5）复杂外形零件的加工
复杂外形零件，如家具中的弯形腿、鹅冠脚等。这类零件的断面和长度方向都呈复杂外形，是由平面与曲面或曲面与曲面构成的复杂形体。如图2-41（h）所示的弯脚，利用仿型铣床加工，如图2-48，而刀具一般采用杯形刀或柄铣刀。
图2-48 在仿型铣床上加工复杂形状的零件
1—刀具；2—工件；3—仿型辊轮；4—样模
加工前，按弯脚形状、尺寸要求先做一个样模；然后在铣床上将仿型轮紧靠样模，样模和工件做同步回转运动；加工时，仿型铣刀既做旋转切削运动，又跟随仿型轮按样模旋转轨迹做同步纵向和横向的平面进给运动，直到加工完成。
加工精度主要取决于样模的制造精度以及刀具与工件之间的复合相对运动的协调程度。
2.3.5 表面修整
在前面的刨削、铣削等加工过程中，由于受设备的加工精度、加工方式、刀具、工艺系统的弹性变形以及工件表面的残留物、加工搬运过程的污染等因素的影响，使得加工工件表面出现了毛刺、凹凸不平、撕裂、压痕等缺陷。家具零部件表面的质量直接影响后续的油漆工序以及成品的质量，因此必须通过表面修整加工来解决表面存在的缺陷。
表面修整加工的方法主要是采用各种类型的砂光机进行砂光处理。砂光是利用砂光机对工件表面进行修整的一种加工方法，利用各种砂带将零部件表面砂磨平整、光滑。砂光机上的切削工具是砂带，砂带的粗细是由砂带的粒度号决定的，实木砂光机使用的粒度号主要有800、400、200、120、100、80、60和40等。
由于零部件的形状各有不同，因此就要使用不同结构和类型的砂光机，以满足各种类型零部件的加工，主要有以下一些砂光机，如图2-49。对于矩形零部件修整，常常使用上带式砂光机和下带式砂光机；对于圆形零件，可选用自由带式砂光机进行修整。零件的弯曲表面多采用自由带式砂光机、水平圆筒式砂光机进行修整。对于具有较大圆孔的零件，其圆孔内表面可以用垂直圆筒式砂光机修整。而宽式砂光机可以对实木板、刨花板、纤维板等进行少量定厚砂光和精砂光。
图2-49 各种砂光机简图