鲁班锁制作工艺详解：从铣削到装配的完整指南
鲁班锁制作工艺详解：从铣削到装配的完整指南
鲁班锁，又称八卦锁、孔明锁，是中国古代传统的土木建筑固定结合器。它不用钉子和绳子，完全靠自身结构的连接支撑形成一个整体，展现了一种看似简单，却凝结着不平凡的智慧。本文将详细介绍鲁班锁的种类、功能以及制作过程中的铣削技巧和装配方法。
鲁班锁简介
鲁班锁相传由春秋末期的鲁班发明（另传说由三国时期诸葛亮发明），也叫八卦锁、孔明锁，是广泛流传于民间的智力玩具。它是中国古代传统的土木建筑固定结合器，民间还有“别闷棍”“六子联方”“莫奈何”“难人木”等叫法。它不用钉子和绳子，完全靠自身结构的连接支撑形成一个整体，展现了一种看似简单，却凝结着不平凡的智慧。
鲁班锁的种类
民间按照榫卯结构逐渐触类旁通，又在标准鲁班锁的基础上派生出了许多其他高难度的鲁班锁，如图6-9 所示。
鲁班锁的主要功能
鲁班锁对放松身心，开发大脑，灵活手指均有好处，是老少皆宜的休闲玩具。鲁班锁看上去简单，其实内中奥妙无穷，不懂要领，很难完成拼合。
直角沟槽的种类
通常直角沟槽有通槽、半通槽（亦称半封闭槽）和封闭槽三种形式，如图6-10 所示。通过观察，大家会发现制作鲁班锁中有直角通槽、半通槽。
铣削直角沟槽的铣刀
铣削直角沟槽常用的铣刀有三面刃铣刀、立铣刀、键槽铣刀等，此为还有合成铣刀和盘形槽铣刀。
三面刃铣刀
三面刃铣刀又分直齿三面刃、错齿三面刃（见图6-11）。直齿三面刃——刀齿在圆柱面上与铣刀轴线平行，铣削时振动较大。错齿三面刃——刀齿在圆柱面上向两个相反的方向倾斜，具有螺旋齿铣刀铣削平稳的优点。
大直径的错齿三面刃铣刀多为镶齿式结构，当某一刀齿损坏或用钝时，可随时对刀齿进行更换。
立铣刀
立铣刀（见图6-12）的主切削刃是圆柱面上，端面上的的切削刃是副刀刃。没有中心刃的立铣刀工作时不能沿着铣刀的轴向做进给运动。按照国家标准规定：立铣刀直径为2～50 mm，可分为粗齿与细齿两种。
键槽铣刀
键槽铣刀（见图6-13）主要用于加工键槽与槽。如6 mm 的立铣刀跟键槽铣刀6 mm 比铣槽时，立铣刀容易断刀，而键槽铣刀能一刀完成。
键槽铣刀的切削量要比立铣刀大。键槽铣刀不能加工平面，而立铣刀可以加工平面。
合成铣刀
合成铣刀（见图6-14）由两半部镶合而成。切削性能较好，生产效率也较高，但制造复杂，使用受限。
铣削直角沟槽的方法
铣削直角通槽的方法
直角通槽主要用三面刃铣刀铣削，也可以用立铣刀、合成铣刀铣削。
用三面刃铣刀铣削直角通槽
- 铣刀的选择
所选择的三面刃铣刀的宽度L 应等于或小于所加工工件的槽宽B，即L≤B。三面刃铣刀的直径D 应大于刀杆垫圈直径d 与2 倍的沟槽深度H 之和，即D>d+2H，如图6-15 所示。对于槽宽B 的尺寸精度要求较高的沟槽，通常选择宽度小于槽宽的三面刃铣刀，采用扩刀法，分两次以上铣削至要求的尺寸。
- 工件的装夹
一般情况下采用平口钳装夹工件。铣窄长的直角通槽时，平口钳固定钳口应与铣床主轴轴线垂直；在窄长工件上铣削与工件长度方向垂直的直通槽时，平口钳固定钳口应与铣床主轴轴线平行。这样可保证铣出的直角通槽两侧面与工件的基准面平行或垂直。工件装夹如图6-16 所示。
- 对刀方法
平行于侧面的直角通槽工件，在装夹校正之后，将回转的三面刃铣刀的侧面刀刃轻擦工件侧面，垂直降落工作台。使工作台横向移动一个等于铣刀宽度L 加槽侧面距离C 的位移量A（A＝L＋C）。将横向进给紧固后，按槽的铣削深度上升调整工作台，即可对工件进行铣削。对刀方法如图6-17 所示。
用立铣刀或合成铣刀铣削直角通槽
当直角通槽宽度大于25 mm 时，一般用立铣刀采用扩刀法进行加工（见图6-18），或采用合成铣刀铣削。采用合成铣刀铣削时，工件装夹、对刀的方法与三面刃铣刀基本相同。
用立铣刀或键槽铣刀铣削半通槽
半通槽多采用立铣刀进行铣削，如图6-19 所示。用立铣刀铣削半通槽时，所选择的立铣刀直径应等于或小于槽的宽度。由于立铣刀的刚度较低，铣削时容易产生“偏让”现象，甚至使铣刀折断，因此在铣削较深的槽时，可采用分层铣削的方法，先粗铣至槽的深度尺寸，用扩铣至槽的宽度尺寸，扩铣时应尽量避免顺铣。
直角沟槽的检测
直角沟槽的长度、宽度和深度一般使用游标卡尺、游标深度尺检测。工件精度较高时，槽的宽度尺寸可用极限量规（塞规）检测。其对称度或平行度可用游标卡尺或杠杆百分表检测。检测时，分别以工件两侧面为基准面靠在平板上。然后使百分表的测量触头触到工件的槽侧面上，平移工件检测，两次检测所得百分表读数的差值，即其对称度（或平行度）误差值。
鲁班锁的装配
经典款的六柱鲁班锁，在没有任何提示的情况下装配困难。本小节参照图6-20 和图6-21以图文结合的方式，说明鲁班锁的装配方法。