CN101559461A - 用于加工工件的顶出工具 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于加工工件的顶出工具，特别是用于通过切割光束来顶出工件切割并且具有至少一个余料部分(56)，还涉及一种用于通过一顶出工具(11)顶出余料部分(56)的方法，其中从多个冲孔工具(16)中选择一个冲头(17)，从顶出器(11)的下位工具(14)中选择一对切冲切边缘(42)，以及在板形材料(53)之间形成了冲切间隙(59)之后，将余料部分(56)与子区(54)连接的一个薄片(57)切除，并且余料部分(56)通过位于下位工具(14)的顶出器开口(41)被移除。

Description

用于加工工件的顶出工具
技术领域
本发明涉及用于加工工件的顶出工具，特别是用于顶出通过切割束切割的工件的顶出工具，所述工件包括根据权利要求1前序部分的金属板中的至少一个余料部分。
背景技术
机床目的是用于加工板形材料、特别是金属片或金属板，在所述机床中，板形材料的加工是通过切割束、优选激光束实现的。在这种加工期间，生产出不同尺寸的工件，以及余料或废弃的部分。这些余料或废弃的部分必须以操作上可靠的方式被处理掉。非常大的余料部分可以被处理掉，例如，通过机床的加工基部中的挡板，进入收集容器内。在余料部分已经从板形材料或金属板完全脱离之后，挡板向下转动使得余料部分能够向下滑离。可选地，对于较大的余料部分，设置成通过抽吸提取或人工方式而去除这些部分。非常小的余料或废弃的部分同样以操作上可靠的方式被处理掉，这是因为这些部分可以没有困难地通过抽吸提取的方式从金属板上移除。相反存在间题的是中等的、或中等尺寸的余料部分或那些具有复杂的几何形状的余料部分的处理，这是因为这些余料部分不能通过止挡板仅仅在重力的作用下被处理掉。由于这些余料部分变成相互抓绊，抽吸提取方式同样是不可行的，或者仅仅在一限制的程度内是可行的。而且，这种中等的余料部分具有不对称的重心，使得这些部分在抽吸移除过程中被抓在工件中。
为了达到处理这种有麻烦的余料部分的目的，因而设置成这些部分最初借助于微腹板或微连接部被保持至金属板。这种微连接部是一种小腹板，其大体上具有0.5mm与1mm之间的腹板宽度，其将余料部分固定至金属板的切出轮廓或子区域。然后，取决于余料部分借助于微连接部所连接至的工件的几何形状，使用具有方形模具或者具有圆形模具的顶出工具。顶出工具包括单个冲切工具，其具有一冲头，该冲头相对于基体沿模具的方向伸出。该冲头通过手动预设定基体而被定位在四个不同的冲切位置。一具有顶出开口的模具被配置给该冲切工具，该开口成倍地大于冲头的冲切面积。方形模具用于微连接部所连接至的子区域上的直线轮廓。如果微连接部连接至子区域的曲线轮廓，则使用圆形模具以代替方形模具。冲切工具仍保持原样。
为了达到以操作上可靠的方式进行处理的目的，设置成冲头就在微连接部处强制余料部分离开金属板并通过模具的顶出开口，从而以操作上可靠的方式通过模具处理掉这些部分。这种操作上可靠的处理方式具有这样的缺点，必须取决于微连接部所连接至的子区域的轮廓而改变顶出工具。此外，必须更换具有不同尺寸的顶出开口的模具，从而通过所述模具处理掉不同尺寸的余料部分。而且，必须对于随后的顶出过程预设冲头的位置。
此外，由专利公开文献DE102005005214A1公开了一种用于加工工件、尤其片形金属的多件式工具。该多件式工具包括具有多个冲切工具的上侧工具，每个冲切工具分别包括不同形状和尺寸的冲头。配置给该上侧工具上的是一下侧工具，其具有对应数量的冲切模具，所述模具的几何形状与上侧工具中对应配置的冲头相匹配。这些已知的多件式工具用于通过切割而加工片形金属，取决于待切割的轮廓，使用具有直线或圆形切割边缘的冲头。这种多件式工具使得可以仅仅处理与冲切模具的尺寸对应的余料部分。留在金属板上的较大的余料部分必须以除了上述方式以外的方式被处理掉，这又导致了以操作上可靠的方式处理中等余料部分的间题。
发明内容
本发明基于这样的目的，提供一种顶出工具和一种通过顶出工具顶出余料部分的方法，其使得以操作上可靠的方式从通过切割束切割的工件中顶出余料部分的高度的灵活性成为可能，而余料部分借助于微连接部连接至板形材料。
根据本发明，该目的通过权利要求1的结构实现。其它有利的实施例和改型在其它权利要求中提出。
在根据本发明实施例的顶出工具中，上侧工具包括多个冲切工具，每个冲切工具分别具有冲头，所述冲切工具优选具有不同冲切尺寸以及冲切面积，并且所述冲切工具在一工具基体内的圆圈上依次设置，所述顶出工具使得可以通过顶出工具的基体的简单的、机械驱动的旋转运动而选择合适尺寸以及合适几何形状的冲头，从而以操作上可靠的方式顶出由切割束所切割的并借助于微连接部连接至板形材料的至少一个余料部分。基体的简单的旋转运动提供了选择冲切几何形状的高度的灵活性。由于下侧工具被设置成具有单个顶出开口，其中所述顶出开口具有至少一个反切边缘，所以与所选择的冲头无关地可以总是存在下侧工具的相对的反切边缘，以便切断微连接部。因此，一个顶出工具能够用于加工在板形材料内的冲切的子区域的圆形和直线形轮廓，在所述板形材料内微连接部将各余料部分固定就位。同时，下侧模具的单个顶出开口是足够大的，使得对于抽吸提取来说太大但对于通过挡板向下掉出又太小的小和中等的余料部分而言能够以操作上可靠的方式通过所述模具或下侧工具被处理掉。
根据本发明实施例的其它优点设置成，在下侧工具中的反切边缘的数量对应于在上侧工具中的冲头的数量，并且各反切边缘位于一包络线上，所述包络线包围上侧工具中的各冲头的径向向外的冲切边缘。因而可以实现相对于反切边缘的冲头的定位的缩短的设定时间。
根据本发明的另一优选实施例设置成，冲切工具的冲头的纵向中心轴线相对于其引导体的纵向中心轴线偏心地设置。因而获得了扩大的加工和顶出面积。该上侧工具的纵向中心轴线和下侧工具的纵向中心轴线位于一公共轴线内，它们在顶出过程中仍彼此相互固定地对正。与相对于引导体居中设置的冲头相比，因而实现了加工面积的扩大，因此，可以通过下侧工具以操作上可靠的方式处理掉较大的部分。同时，灵活性也因此被提高。由于这种顶出工具的限制的外周，其中所述外周由壳体内可用的间隙约束，所以在工具的不可改变的结构的情况中通过这种偏心的结构可以实现加工面积的扩大。
根据本发明的另一个优选实施例设置成，对于圆形冲头的反切边缘相对于圆形冲头的径向最外侧冲切边缘部分切向地设置，并且反切边缘的法线与引导体的纵向中心轴线相交。该实施例使得可以实现这样一种顶出过程，其在微连接部在加工的金属板的圆形轮廓上设置的情况中是操作上可靠的。
根据本发明的另一个有利的实施例设置成，针对直线形轮廓的反切边缘相对于方形或矩形冲头的径向外侧冲切边缘平行地设置，并且反切边缘的法线与冲切工具的引导体的纵向中心轴线相交。该实施例使得所加工的金属板的直轮廓上的微连接部以操作上可靠的方式被切断和顶出。
根据本发明的另一有利的实施例设置成，冲切工具的引导体具有定位装置，该定位装置以抗扭和轴向可移动的方式将引导体容纳在工具基体内。该定位装置可优选实现为一舌榫连接件，因而引导体设置成相对于工具基体是抗扭的，并且同时使得可以实现上下运动。这种上下运动是必须的，使得只有一个冲切工具在工作位置或操作位置设置，而其它冲切工具能够在顶出过程中移动到一非操作位置，这样当它们一接触到工件或余料部分，这些冲切工具就沉入到工具基体中。此外，与基体内的其它引导体联合作用的平坦部优选可以设置为引导体上的定位装置。另外，因而可以实现抗扭以及同时可实现移动性。此外，该定位装置对于冲切工具的定位正确的安装是重要的，使得冲头也以相对于顶出工具的纵向中心轴线径向向外偏离的方式安装在基体中。
此外，本发明通过借助于顶出工具、尤其借助于上述实施例任一所述的顶出工具顶出余料部分的方法实现，其中，在形成余料部分借助于微连接部或微腹板所连接至的子区域的切割过程之后，冲头选自上侧工具的多个冲切工具，并且下侧工具的相关的反切边缘被选择，并且冲头和反切边缘相对于微腹板被定位成，微腹板被切断并且余料部分通过下侧工具的顶出开口被取出。因此可以实现的是，例如对于抽吸提取太大且对于挡板向下移掉太小的较小的和中等余料部分可以以操作上可靠的方式通过模具或下侧工具被取出并处理掉。
根据本发明的另一个优选的实施例的方法设置成，所选的冲头和顶出工具的相关的反切边缘相对于子区域的轮廓被定位成，由微腹板所中断的子区域的轮廓线在冲切过程之后是连续的。因而可以实现没有不连续处的轮廓线。这尤其可通过在冲头的几何形状中的机加工而实现。
附图说明
本发明和进一步有利的实施例以及同样的改进参考附图中的例子以下将被全面地阐述和解释。根据本发明，从说明书和附图中得出的特征可以被单个或多个结合地应用。在附图中：
图1示出了根据本发明的顶出工具的透视图，所述顶出工具包括由上侧工具和下侧工具；
图2示出了图1的上侧工具的部分透视图；
图3示出了根据图1的上侧工具的示意形剖视图；
图4示出了根据图1的顶出工具的仰视图；
图5示出了包围冲头的包络线的示意图；
图6示出了在顶出过程中，顶出工具相对于通过切割束被切割的工件的位置；并且
图7示出了图6中X区的示意性放大视图。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的顶出工具11的透视图。该顶出工具11包括一上侧工具12和一下侧工具14。这种顶出工具12可以用于例如在专利公开文献DE102005005214A1的附图4中示出的加工工具中。上侧工具12是一种复合工具，并容纳多个冲切工具16，每个冲切工具分别具有冲头17，所述冲头的几何形状优选地彼此不同。冲头17的方向为朝向下侧工具14。
冲切工具16容纳在工具基体18上。该工具基体18容纳控制盘19，其例如在图2和3中被更详细地示出。在该控制盘19的外部上具有外齿21，用于将控制盘19相对于冲切工具16固定就位。在控制盘19上方设置卡紧套管22，所述卡紧套管尤其通过螺纹连接的方式(图3)被固定地连接至工具基体18。
该冲切工具16在工具基体18内以纵向可移动的方式被容纳。具体地，图3示出了该冲切工具16包括引导体26，在所述引导体的下侧端部设有冲头17。相对设置的是全周长肩部27，冲切工具16经由所述肩部被支承在工具基体18上并被固定防止掉出。该控制盘19将在图3左侧部分中显示的冲头定位在操作位置28，而其余的冲头17被设置在非操作位置或非工作位置。当处于非工作位置时，冲头17或冲切工具16可以被设置为沿着它们的纵向中心轴线29相对于工具基体18向上移动。为了达到此目的，在卡紧套管22的盖23与工具基体18之间设置间隙31。
在一个未示出的上侧工具的实施例中，冲头17相对于引导体28对称地设置，即，冲头17的纵向中心轴线32沿引导体26的纵向中心轴线29设置。在这种情况下，全周长肩部27可在引导体26上设置。
在图中示出的改进实施例的情况中，冲头17设有一纵向中心轴线32，所述纵向中心轴线相对于引导体26的纵向中心轴线29偏心地设置。特别地，冲头17的纵向中心轴线32相对于引导体26的纵向中心轴线29或相对于上侧工具12的纵向中心轴线34径向向外地偏离。为了正确地定位偏心设置的冲头17，优选地在冲切工具17与工具基体18之间设置定位装置36，从而确保正确定位的结构并保持该正确定位的结构。例如，定位装置36是通过在引导体的全周长肩部27上的平坦部而实现的，该平坦部在基体18的壁部37上支承。该壁部37被设置成其高度等于或大于冲切工具16的行程。
图1所示的下侧工具14可以是一冲模，并且具有顶出开口41。冲切工具16的所有冲头17在加工过程中可进入该顶出开口41。
图4示出了根据图1的顶出工具11的仰视图。该视图清楚地示出了不同几何形状的冲头17。同时，在引导体26中的冲头17的纵向中心轴线32的偏心设置也是明显的。冲头17的这种偏心结构与冲头17相对于引导体26的同心结构相比实现了扩大的加工区域的优点。因此，实现了顶出开口41的较大结构，正常尺寸的顶出工具无需更换。
顶出开口41包括反切边缘(counter-cutting edge)42，其优选地是直线型的。对应地，这些直线型的反切边缘分别优选配置给对应的冲切工具16。因此，反切边缘42的数量优选地与冲切工具16的数量相匹配。因为冲切工具16位于同一圆周44上，所以顶出过程可以与各冲头17的位置无关地完成，这是因为诸如方形冲头的冲头17可以定位在反切边缘42的每个示出的位置(例如五个位置)，以便实现冲切过程。特别地，为反切边缘42配置圆形冲头17使得在金属板内切割冲切子区域的圆形轮廓，在所述子区域内余料部分借助于微连接部被保持。在冲切子区域的直线型延伸的轮廓的情况中，优选使用矩形或方形冲头。
反切边缘42是下侧工具14的全周长顶出开口41的一部分。为了达到扩大加工和顶出区域的目的，优选地在两个相邻的反切边缘42之间设置凹陷47，从而使得也能够以操作上的可靠的方式处理较大的余料部分或尽可能多地处理各种不同几何尺寸的余料部分。
例如根据图5，图4所示的顶出工具11包括包络线51，所述包络线向外地包围所有冲切工具16或它们的冲头17。优选地，在五个冲切工具16的情况下，该包络线是五边形。冲切工具16的数量优选地确定了针对对于包络线51的冲切边缘的数量。因而在这种情况下优选地设置成，方形或矩形冲头17的冲切边缘52沿包络线的横向边缘对正。在冲头17具有圆形几何形状的情况中，在冲切边缘52与包络线的横向边缘之间具有接触点。包络线的横向边缘切向于圆形冲头的冲切边缘。上侧工具12中的冲头17的这种结构使得冲头17的几何形状可选地可以配置给在顶出开口41中设置的反切边缘42中的一个。因而可以实现高程度的灵活性。同时，通过考虑引导体26的纵向中心轴线29和冲头17的纵向中心轴线32的径向向外偏移的间距，从图5中可以明显看出扩大的加工空间。上侧工具12中的冲切工具16的数量包括仅两个冲切工具16和多个冲切工具16。
借助于根据本发明的顶出工具11所实现的顶出过程参考图6被更详细地阐述。诸如金属板53的板形工件通过切割束、尤其激光束被加工。例如，包括两个子区域54、55的字母A被切出。为了制造子区域54、55，激光束例如在位置58处击穿在加工操作后仍保留的余料部分56，并且沿所提供的轮廓产生空隙59，从而形成对应的子区域54、55。在这种情况下，冲切过程是以这样的方式完成，例如，微连接部或微腹板57在金属板53与余料部分56之间剩下，如图7所示，其示出了一个图6中的区域X的放大图。该余料部分56相对于子区域54、55被定位在示出的位置。顶出工具11然后被配置给微连接部57，如图6所示。诸如方形冲头的冲头17相对于子区域55被定位成，与其有关的反切边缘42与子区域55的直轮廓重合，因此，在顶出过程中，实现了微连接部57的切割，并且同时冲头17的前侧面没有明显倾斜地以操作上可靠的方式将余料部分56向下通过顶出开口41取出。同时，可以防止在余料部分56轻微倾斜的情况下与相邻的子区域55的附连。例如，同样的过程应用于子区域54的余料部分56的顶出，为此例如使用了矩形冲头17。如果不同基本形状的冲头17必须用于另一、随后的顶出过程，则通过控制盘19的简单旋转，不同几何形状的冲头17可被带到工作位置28。直到顶出过程结束之前，余料部分56通过微连接部57在子区域54、56的直和弯曲轮廓上被固定就位，其中所述余料部分56因而可以在不更换工具的情况下被排出。

Claims (10)

1、一种顶出工具，所述顶出工具用于加工工件、尤其用于顶出由切割束所切割的工件，所述工件具有一金属板(53)内的至少一个余料部分(53)，所述顶出工具包括上侧工具(12)以及下侧工具(14)，所述上侧工具包含冲切工具(16)，所述冲切工具包含冲头(17)，所述下侧工具包含顶出开口(41)，所述顶出开口设置成比所述冲头(17)的冲切面积大多倍，其特征在于：
所述上侧工具(12)包含多个冲切工具(16)，各所述冲切工具在工具基体(18)的圆圈(44)上依次设置，并且每个冲切工具(16)包含引导体(26)，在所述引导体(26)上设置有冲头(17)，该引导体(26)以可相对于所述下侧工具(14)移动的方式在所述工具基体(18)内容纳；并且
所述下侧工具(14)包含单个顶出开口(41)，所述顶出开口具有至少一个反切边缘(42)，从而所述冲切工具(16)的冲头(17)中的一个可选地配置给一反切边缘(42)。
2、根据权利要求1所述的顶出工具，其特征在于，所述反切边缘(42)的数量对应于所述冲头(17)的数量，并且所述反切边缘(42)位于一包络线(51)上，所述包络线整体地包围所述冲头(17)的径向向外朝向的冲切边缘。
3、根据权利要求1或2所述的顶出工具，其特征在于，所述冲头(17)的纵向中心轴线(32)相对于其引导体(26)的纵向中心轴线(29)偏心地设置。
4、根据权利要求3所述的顶出工具，其特征在于，所述冲头(17)的纵向中心轴线(32)相对于一圆圈(44)径向向外偏离地设置。
5、根据前述权利要求任一所述的顶出工具，其特征在于，对于圆形冲头(17)的反切边缘(42)相对于该圆形冲头(17)的最外冲切边缘部分切向地设置，并且所述反切边缘的法线与所述引导体(26)的纵向中心轴线(29)相交。
6、根据权利要求1至4任一所述的顶出工具，其特征在于，对于方形或矩形冲头(17)的反切边缘(42)相对于所述冲头(17)的径向外侧冲切边缘平行地设置，所述反切边缘的法线与所述引导体(26)的纵向中心轴线(29)相交。
7、根据前述权利要求任一所述的顶出工具，其特征在于，扩大所述顶出开口(41)的凹陷(47)在所述顶出开口(41)的两个相邻的反切边缘(42)之间设置。
8、根据前述权利要求任一所述的顶出工具，其特征在于，所述冲切工具(16)的引导体(26)具有定位装置(36)，所述定位装置以抗扭和轴向可移动的方式将所述冲切工具(16)的引导体(26)定位在所述工具基体(18)内。
9、一种借助于顶出工具、尤其借助于根据权利要求1至8任一所述的顶出工具顶出余料部分的方法，其中，在借助于切割束、尤其借助于激光束的机床的切割加工过程中，沿一轮廓在一板形材料(53)中产生切割间隙(59)，以便形成一子区域(54)，并且用于形成所述子区域(54)的切割过程以这样一种方式被完成，即在沿所述子区域(54)的轮廓应用所述切割束(56)之后所产生的所述余料部分(56)借助于微腹板(57)仍连接至所述板形材料(53)中的所述子区域(54)，并且冲头(17)选自上侧工具(12)的多个冲切工具(16)，而下侧工具(14)的反切边缘(42)被选择，其中，在相对于所述微腹板(57)定位该冲头(17)和该反切边缘(42)之后，所述微腹板(57)被切断，并且所述余料部分(56)通过在所述下侧工具(14)中的顶出开口(41)被移除。
10、根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述冲头(17)和所述反切边缘(42)相对于所述子区域(54)的轮廓被定位成，由所述微腹板(57)所中断的所述子区域(53)的轮廓线在冲切过程之后是连续的。
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