CN102046341A - 用于切割平面材料的切割尺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种切割尺(1)，包括：具有切割刃(20)的钢段(10)；钢段的背部(30)，所述背部与切割刃(20)相对；其中背部(30)包括突起(32)，在首次使用切割尺(1)的过程中突起可塑性变形；并且其中突起(32)具有的高度(h)大致是钢段(10)的厚度(D)的30％至70％的高度(h)。此外，本发明还涉及一种切割尺(1)，包括具有切割刃(20)的钢段(10)；钢段(10)的背部(30)，所述背部与切割刃(20)相对；其中背部(30)包括突起(32)，在首次使用切割尺(1)的过程中突起可塑性变形，并且其中，通过沿钢段(10)的横向(Q)在背部(30)中研磨或磨削凹部(36)来形成所述突起(32)。还涉及一种切割尺(1)，其背部(30)被表面脱碳，使得在首次使用切割尺(1)的过程中背部可塑性变形。

Description

用于切割平面材料的切割尺
技术领域
本发明涉及用于切割平面材料的切割尺，特别涉及纸、卡板及塑料等的切割尺。这里切割尺也表示特殊类型的尺，例如打孔尺或切割-开槽组合尺。
背景技术
切割尺为业界所公知，其由包括切割刃、两个平行侧面以及与切割刃相对的背部的钢段构成。切割尺对应于待切割工件的希望形状而被折弯，被切割成具有希望长度，并被插入载板。通过上述处理制成的切割工具例如用于平台冲压(flat bed stamping)，以例如用于切割卡板。通常，平台冲压机包括安装有切割工具的平面上板，以及将工件压靠切割工具所利用的平面下板。切割工具包括设置有槽的载板，其通常由木制复合料制成，其中预折弯的切割尺被插入这些槽中。载板中的槽通常贯通，使得切割尺的背部抵靠平台冲压机的上板。
为了实现相同的切割结果，必需对切割尺的高度进行调整。最初，执行测试切割，并识别在哪个区域工件被正确地切割，在哪个区域并未进行完整的切割。在这些区域，将纸或特定金属或塑料段的夹层引入到平台冲压机的背板与上板之间，以局部地增大切割尺上的压力。该处理用于调平(levelling)。
可以为较大区域进行上述调平(所谓“区域调平”)或可以仅为出现切割不足的特定局部区域进行上述调平(所谓“局部调平”)。在调平片上进行上述调平，该调平片是在位于切割尺后侧的背板与平台冲压机的上板的保护板之间的材料层。诸如较小或较大件的中间层被手动固定至调平片上的特定位置。在这期间进行测试切割以评估调平的效果。因此，调平是耗时的重复过程，因此这要求丰富的经验，并且在此期间不能够有效地使用平台冲压机。
因为手动调平耗时且需要高成本地使机器停机，故需要用于对此改进的方法及装置。
为了实现上述目的，提出了不同的可行解决方案，其中提出了弹塑可变形中间层，其被设置在切割工具后侧或切割板下方，以使压力差相同。例如，DE 33 17 777 C1揭示了一种系统，其中位于其背侧的切割尺包括硬化刃，其可在冲压步骤过程中穿透进入上述中间板。
此外，例如在DE 199 13 216 C1中提出了使用具有截面减小区域的切割尺，界面减小区域在使用切割尺过程中会收缩，由此自动地对切割尺的高度进行适应性调节。
最终，在DE 31 35 980 C1中提出了使用具有可变形背部的切割尺，其应当能够实现切割尺的自调节。提出了在两侧的较大面积上对切割尺的背部设置倒角，由此在切割尺的背部的剖面内设置齿，或设置横向槽。
但是，所提出的几何构造存在不能够获得希望的量或切割尺不稳定的缺陷，由此会导致不能够实现高度调平，由此切割结果会不精确。为此，具有上述形状的切割尺并不会市场的欢迎。
此外，根据现有技术的切割尺的剖面在制造时成本较高，由此导致这种尺非常昂贵。此外，也不可能实现自动化处理(特指对上述尺横截面的自动折弯)，或在不可能在没有刃膨大的情况下实现自动化处理。
因此，本发明要解决的问题是提供一种用于切割尺的原材料，一方面其可实现自动调平，另一方面其不存在公知的现有技术中的切割尺的缺陷。因为目前的切割尺主要通过机加工(特别是折弯工艺)来制造，故必需保证切割尺本身允许上述加工而不会损坏。
发明内容
通过根据权利要求1，4，或6的切割尺解决了上述问题。具体而言，通过下述切割尺解决了上述问题，其包括具有切割刃的钢段；所述钢段的背部，所述背部与所述切割刃相对；其中所述背部包括突起，在首次使用所述切割尺的过程中所述突起可塑性变形；并且所述突起具有的高度h大致是所述钢段的厚度D的30％至70％。
通过计算及测试发现，在其背部具有突起并且使得突起的高度与钢段厚度具有特定关系的上述原材料一方面对切割尺提供了自动高度调平，另一方面切割尺的稳定性也并未劣化。在首次使用具有上述切割尺的工具时，承载最大负载的突起因出现的局部压应力而发生塑性变形，由此实现自动调平。理想地，在工具的后续加载周期过程中，对切割尺的各个部分会施加相同的压应力。
在第一优选实施例中，所述突起具有的高度(h)大致是所述钢段的厚度D的40％至60％、优选为大致50％。如果突起具有的高度h大致处于钢段的一半厚度D范围内，则可实现最佳的稳定性及变形性能。现有技术示例中建议的更高的突起不但不能弹性变形，反而会不可控地向一侧倾斜，或者钢段会在承载板的槽内倾斜。
在另一优选实施例中，通过沿所述钢段的横向在所述背部中研磨或磨削凹部来形成所述突起。优选地在加工了开槽或切割尺的横截面形状之后进行上述研磨或磨削。
根据本发明的另一方面，上述问题通过下述切割尺得以解决，该切割尺包括：具有切割刃的钢段；所述钢段的背部，所述背部与所述切割刃相对；其中所述背部包括突起，在首次使用所述切割尺的过程中所述突起可塑性变形，其中通过沿所述钢段的横向在所述背部中研磨或磨削凹部来形成所述突起。
意外地发现在上述切割尺的情况下，在折弯过程中刃并未膨大，因凹部横切折弯方向，而因背部区域由于横向延伸凹部而释放应力，故出现各个背部隆起。对于调平而言这是有利的，这是因为弯折的切割尺保持了其初始高度，且需要总体较少的调平。通过相对于钢段而言横向布置的凹部，也可针对通过塑性变形进行自动调平来选择较小的突起高度。
类似地，利用上述切割尺，负载最高的突起在具有上述切割尺的工具首次加载过程中因产生的局部压应力而发生塑性变形，由此实现自动调平。理想地，在工具的后续加载过程中，在切割尺的各个区域上会施加相同的压应力，其中可省略手动调平，或仅需进行极小的调平。
此外，相较于以其他方式布置的凹部，可以更容易更准确地形成相对于钢段横向地延伸的凹部。根据本发明，可以方便低成本地在背部中研磨或磨销出上述凹部。因此，需要注意，切割尺仅具有1mm以下的极小厚度，由此着眼于技术层面及经济层面，不能够制成复杂的背部形状。此外，通过这些金属切割类型的加工工艺，可确保在加工处理过程中在切割尺的希望高度处不会发生任何变化(必需严格保证)。因此，可以精确低成本地制造根据本发明的自调平切割尺。
在优选实施例中，所述突起具有的高度h大致是所述钢段的厚度D的0.5％至70％、优选为大致2％至20％、更优选为6％至10％。意外地发现对于相对于钢段横向地形成的凹部，为进行自动调平，仅需要具有相对较低高度的凹部。当然，这对于切割尺在承载板的槽内的稳定性而言是极为有利的。
根据本发明的另一方面，通过下述切割尺解决了上述问题，该切割尺包括：具有切割刃的钢段；所述钢段的背部，所述背部与所述切割刃相对；其中所述背部被表面脱碳，使得在首次使用所述切割尺的过程中所述背部可塑性变形。
可通过对背部进行表面脱碳来保证对于根据本发明的自动调平而言所希望的切割尺的背部的塑性变形。对于具有常规形状的背部如此，对于具有根据本发明的其他方面的突起及凹部的背部而言亦然，其可以提高各种效果，特别是背部的塑性变形性能。
就表面脱碳而言，通过扩散加工处理，使碳从背部区域内的钢脱离，由此在背部的区域内产生较软的铁质微结构，其易于塑性变形。就加工技术而言，如果切割尺的边缘区域在升高的温度下承受还原气氛，则可实现上述脱碳。
通过在背部区域经过脱碳的切割尺，在具有上述切割尺的工具首次加载过程中背部区域因出现的局部压应力而发生塑性变形，由此实现自动调平。理想地，在工具的后续加载周期中，在切割尺的各个区域中，会出现相同的压应力，其中可省略手动调平，或仅需极小地进行手动调平。
在优选实施例中，所述切割尺的背部被表面脱碳达5μm至100μm的深度。
在另一优选实施例中，所述背部的横截面在所述突起的末端处被倒圆。通过背部的上述形状(其沿着横向被额外地倒圆)，得到了背部与工具的背板构成的线状或点状抵靠面，由此可进一步有利于突起的塑性变形。此外，可便于将切割尺引入承载板的槽中。最终，上述横截面形状在较小的折弯半径的情况下进一步减小了所谓背部隆起的影响。在较小半径的折弯过程中，取决于切割尺的厚度及折弯半径，通常会发生切割尺的总高度H增大高达0.2mm的情况，这通过本发明得以避免。
在另一优选实施例中，所述背部的横截面在所述突起的末端处形成为在两侧形成斜面，或形成为双凹形。背部的这种形状也便于在使背部具有足够稳定性的同时实现塑性变形的精确界定范围。
在另一优选实施例中，所述背部的横截面在所述突起的末端处被倒圆为半圆形，其中，倒圆形状的半径r大致对应于所述钢段的厚度D的一半。就背部隆起而言本实施例是特别优选地，其中可沿横向提供开槽及切割尺的背部的足够高的稳定性。通过上述沿横向倒圆的背部，向开槽或切割尺中引入准中心力，其中避免了横向力。因此，有效地避免了开槽或切割尺在承载板的槽内的倾斜。
在另一优选实施例中，所述突起的纵截面在所述突起的末端处具有凹入侧面。更优选地，在纵截面中所述凹部被形成为圆形的一部分，具体为具有半径的半圆形。通过凹部，即沿开槽及切割尺的纵向观察到的突起的圆形侧面，这些突起包括相对于从上方引入的压力的渐进特性曲线。为了确保塑性变形以及突起在较小高度差及在较大高度差两者情况的弹性变形被调平，这是特别有利的。优选地，凹部的半径对应于所述钢段的厚度的10％至250％、优选地为20％至150％、更优选地为大致100％。
优选地，突起在纵截面中在突起的末端具有渐缩为一点的末端。在极端情况下，例如选择凸缘的半径及突起彼此的间距，使得形成突起的尖端末端。因此，在首次加载之前，在突起与工具的保护板之间形成点状接触，在负载施加之后其将变为二维接触。
优选地，突起在纵截面中在突起的末端处具有钝锥形末端。这里，例如选择侧面的半径及突起彼此的间距，使得形成突起的钝锥形末端。因此，在首次加载之前，在突起与工具的保护板之间形成线状接触，在负载施加之后其将变为二维接触。
在优选实施例中，钝锥形末端具有的长度l为所述钢段的厚度D的1％至50％、优选地为5％至30％、更优选地为20％。
优选地，所述背部经过回火并/或经过软退火并/或被表面脱碳以增大塑性变形能力。通过回火，或者类似地通过局部软退火或通过表面脱碳，可增大背部的塑性变形能力，由此在自动调平过程中因较低的压力而保护切割刃。
通过在冲压机中，具体指在平台冲压机中或在旋转冲压机中使用上述任一切割尺而解决了上述问题。
附图说明
以下将参考附图来描述本发明的优选实施例。其中：
图1是根据本发明的切割尺的放大剖视图；
图2是图1的细节视图，示出了在沿图3的线A-A在横向方向Q上切割的条件下根据本发明的切割尺的上部；
图3是在沿图2的线B-B在纵向方向L上切割的条件下根据本发明的切割或开槽尺的一个实施例的侧面的细节视图；
图4是在沿图2的线B-B在纵向方向L上切割的条件下根据本发明的开槽或切割尺的另一实施例的细节视图；
图5是在横向方向Q上切割的条件下根据本发明的切割尺的上部的细节视图，该切割尺在背部于两侧具有斜面形状；
图6是在横向方向Q上切割的条件下根据本发明的切割尺的上部的细节视图，该切割尺的背部具有双凹面形状；
图7是根据本发明的切割尺的另一实施例的组合侧视图(左侧)及横向剖视图(右侧)；并且
图8及图9是沿根据本发明的切割尺的纵向切割的背部的微观细节视图。
具体实施方式
以下将参考附图来详细描述本发明的优选实施例。
图1示出了根据本发明的切割尺1的第一实施例。切割尺1大致由平钢段10构成，钢段10具有在约8至100mm范围内的高度H、在0.45至2.13mm(1.3至6pt)范围内的厚度D、任意长度及切割20。上述切割尺的特定几何构造具有其他刃形状20，并且也是本发明的主题。
与切割20相对的是钢段10的背部30，切割尺1的背部30在优选实施例中分别被倒圆。在示出的实施例中，背部30被倒圆为半圆形，并具有大致与钢段10的厚度D的一半对应的倒圆半径r。
在图2中，示出了背部30的横截面的细节。这里，特别示出了背部30的横截面中的半圆形倒圆形状。类似于切割刃区域20的切面，通过研磨或刮削钢段10来形成背部30的倒圆形状。
图3以侧视图示出了钢段的背部区域。可注意到背部包括突起32，其被制造成使得在背部形成凹部36。在图3的优选实施例中，背部的纵向剖面具有半圆形凹部36，其具有半径R1。在一个实施例中的半径R1可处于钢段10的厚度D的一半的范围内。
在图5及图6所示的其他实施例中，背部30的横截面在两侧呈锥形，或形成为双凹面形状。
对凹部36之间的距离进行选择，使得形成突起32的钝锥形末端34，由此具有长度l。优选地，长度l是钢段10的厚度D的1％-20％，在一个实施例中，长度l形成为0.05-0.15mm，优选地为0.08mm-0.13mm，并且特别优选地为0.11mm。
在图3的实施例中，高度h约为0.35mm，因此约为钢段10的厚度D(0.71mm)的50％。
在图4中，示出了用于切割尺的原材料1的背部区域的另一优选实施例。在本实施例中，半径R2被选择为大于图3的凹部36的半径R1。因此，形成了突起32的尖端锥形末端34，以及突起32的更小的高度h。半径R2可优选地处于钢段10的厚度D的范围内。优选地，半径R2对应于钢段10的厚度D的50％至150％，更优选地大致为厚度D的100％。
在原材料1作为根据本发明的开槽或切割尺被初次使用期间，钢段10的背部区域30发生变形。在开槽或切割尺的高负载区域，钢段10(特别是在具有最大压负载的区域内)首先发生弹性变形，并在超过弹性极限时还发生塑性变形。对于根据本发明的原材料1而言，最高负载区域是突起32的末端34。因此，突起32初始起到弹簧的作用。在超过该局部区域内的弹性极限时，其将发生塑性变形，换言之，其以塑性形式被压缩，由此实现自动调平。在图3中通过变形之后的高度hV来表示高度的塑性变化。在末端34的压缩过程中，钝末端的长度也从l增大至lV。
以上同样适用于根据图4的实施例的开槽及切割尺。在首次使用过程中，突起32在其末端处塑性变形，由此其变的更平，并且在变形之后具有高度hV，以及并具有长度为lV的钝锥形末端34。
利用沿开槽及切割尺的纵向的优选凹入缘38以及突起32的沿横向的各个半圆形凸起侧面39，可形成渐进力路径特性曲线(progressive force-way characteristic curve)，由此允许在较大范围上调平，并仍然可获得需要的稳定性以确保良好的切割或开槽结果。
如果必需折弯或折叠开槽或切割尺，则对于折弯的半径区域尤其如此。特别是在该区域中，存在背部隆起的较少影响，其会导致该区域压力增大。
通过研磨或磨切凹部，可减小背部30与冲压机的背板之间的接触面，其中相较于背部的常规形状，接触张力会显著增大。因此，可确保在初次使用过程中，在承受最高负载的末端34处，会出现上述较高的接触张力，由此会导致该区域中发生塑性变形而不会发生钢段10的塑性变形，特别不会发生切割或开槽刃20的塑性变形。因此，钢段10的高度H会发生高度减小，相应地可实现对切割尺的自动调平。
此外，通过将背部的横截面倒圆，可以容易地将开槽或切割尺引导至通过激光形成的承载板中的槽。
还可以构思出其他背部形状，其也可在其横截面区域具有笔直或凹入的轮廓，由此可进一步增大塑性抵抗的渐进性。
图7示出了切割尺1的背部30的另一优选实施例，其中突起的高度h比图3的实施例中的情况更低。具体而言，该实施例示出了其截面被倒圆为具有半径r的背部，半径r对应于切割尺1的厚度D的一半。
图7的右侧的虚线33示出了凹部36及突起32仅位于背部30的倒圆区域的上部。
在本实施例中，形成了两个示例，在冲压机中使用时显示出充分的自调平效果。该切割尺具有以下尺寸：
  示例I   示例II
  D   0.71mm   0.71mm
  r   0.35mm   0.35mm
  t   45μm   75μm
  b   345μm   485μm
  l   145μm   5μm
在图8中，示出了示例I沿图7的线C-C所取的放大剖视图。在图9中，示出了示例II沿图7的线C-C所取的放大剖视图。通过沿横向方向Q的刮削，可以看到已经通过薄研磨板(研磨板的厚度约为0.5mm)对凹部36进行了研磨。
为了增大背部30的塑性变形能力，在对原材料1的硬化步骤之后，背部经过回火或甚至局部经过软退火。
在上述实施例的基础上，替代地或额外地，还可通过其背部被表面脱碳达5μm至100μm深度的切割尺来实现自动调平。背部区域的经表面脱碳的铁材料相对较软，并易于发生塑性变形，由此在首次使用上述切割尺的过程中也可进行自动调平。可通过表面脱碳的深度来对最大可能调平程度进行调节，因此，切割尺适用于不同的使用情况。
当然，也可以在具有突起及凹部的背部区域中对上述切割尺在背部进行附加的表面脱碳，由此进一步增大塑性变形能力。
上述切割尺可应用于冲压机，特别是平台冲压机或旋转冲压机。取决于背部30的突起32的具体设计及尺寸，提供了用于冲压工具的切割尺1，其首次在实践中显著减少人工调平的时间及成本消耗。
优选地，原材料1包括工具钢，并包括具有单一平面切面(CF)的中央切割刃。其他切割刃及切面形状也可行。常规切割刃角位于30°及60°的范围内。已经被刮削或研磨的切面以及切割刃以常规方式经过CF或HF硬化。

Claims (15)

1.一种切割尺(1)，包括：
a.具有切割刃(20)的钢段(10)；
b.所述钢段的背部(30)，所述背部与所述切割刃(20)相对；其中
c.所述背部(30)包括突起(32)，在首次使用所述切割尺(1)的过程中所述突起可塑性变形；并且
d.所述突起(32)具有的高度(h)大致是所述钢段(10)的厚度(D)的30％至70％。
2.根据权利要求1所述的切割尺，其中，所述突起(32)具有的高度(h)大致是所述钢段(10)的所述厚度(D)的40％至60％，并优选为大致50％。
3.根据权利要求1或2所述的切割尺，其中，通过沿所述钢段(10)的横向在所述背部(30)中研磨或磨削凹部(36)来形成所述突起(32)。
4.一种切割尺(1)，包括：
a.具有切割刃(20)的钢段(10)；
b.所述钢段(10)的背部(30)，所述背部与所述切割刃(20)相对；其中
c.所述背部(30)包括突起(32)，在首次使用所述切割尺(1)的过程中所述突起可塑性变形，其中
d.通过沿所述钢段(10)的横向在所述背部(30)中研磨或磨削凹部(36)来形成所述突起(32)。
5.根据权利要求4所述的切割尺，其中，所述突起(32)具有的高度(h)大致是所述钢段(10)的厚度(D)的0.5％至70％，优选为大致2％至20％，更优选为6％至10％。
6.一种切割尺(1)，包括：
a.具有切割刃(20)的钢段(10)；
b.所述钢段(10)的背部(30)，所述背部与所述切割刃(20)相对；其中
c.所述背部(30)被表面脱碳，使得在首次使用所述切割尺(1)的过程中所述背部可塑性变形。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的切割尺，其中，所述背部(30)被表面脱碳达5μm至100μm的深度。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的切割尺，其中，所述背部(30)的横截面在所述突起(32)的末端(34)处被倒圆，或者，其中，所述背部(30)的横截面在所述突起(32)的末端(34)处形成为两侧为斜面，或形成为双凹形。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的切割尺，其中，所述背部(30)的横截面在所述突起(32)的末端(34)处被倒圆为半圆形，其中，倒圆半径(r)大致对应于所述钢段(10)的厚度(D)的一半。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的切割尺，其中，所述突起(32)的纵截面在所述突起(32)的末端(34)处具有凹入侧面(38)。
11.根据权利要求3至9中任一项所述的切割尺，其中，在纵截面中所述凹部(36)被形成为圆形的一部分，具体为具有半径(R1，R2)的半圆形。
12.根据权利要求11所述的切割尺，其中，所述凹部(36)的半径(R2)对应于所述钢段(10)的厚度(D)的10％至250％、优选地为20％至150％、更优选地为大致100％。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的切割尺，其中，所述突起(32)的纵截面在所述突起(32)的末端(34)处具有尖端锥形末端(34)或钝锥形末端(34)，所述末端具有的长度(l)为所述钢段(10)的厚度(D)的1％至50％，优选地为5％至30％，更优选地为20％。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的切割尺，其中，所述背部(30)经过回火并/或经过软退火并/或被表面脱碳以增大塑性变形能力。
15.一种使用根据权利要求1至14中任一项所述的切割尺(1)的方法，其中，在冲压机中，具体指在平台冲压机中或在旋转冲压机中使用所述切割尺(1)。
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