CN103260786A - 在工件内铣削凹口的方法和具有凹口的工件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于在坯料内铣削凹口的方法，其中，所述凹口在角部区域内具有以一个角度彼此相交的边棱段，通过使用铣刀形成所述凹口，在所述铣刀工作过程中形成具有侧面和端面的包络面，例如是圆柱面，其中，首先沿铣刀的第一定向，优选沿所述凹口的纵轴，借助产生例如圆柱面的侧面的所述铣刀的部段，形成所述角部区域。为了提供一种在工件内铣削凹口的方法，其中也可以形成尽可能的锐角，另外还提供这种类型的工件，由此建议，随后沿所述铣刀的第二定向，必要时在边棱段上形成横向于其延伸方向而定向的倒角的情况下，借助产生例如圆柱面的端面的所述铣刀的部段，形成与所述端面到所述侧面内的过渡相应的再彼此相交的边棱段之间的角部构形。

Description

在工件内铣削凹口的方法和具有凹口的工件

本发明首先涉及一种在工件内铣削凹口的方法，其中，所述凹口在角部区域内具有以一个角度彼此相交的边棱段，并且通过使用铣刀形成所述凹口，在所述铣刀工作过程中形成具有侧面和端面的包络面，例如是圆柱面，其中，首先沿铣刀的第一定向，优选根据所述凹口的纵轴，借助产生了侧面的所述铣刀的部段，从而形成所述角部区域。

已知通过铣刀对凹口的铣削，该铣刀如前述在工作过程中形成例如圆柱形的侧面，从而在工件内形成凹口。角部区域在此可以只根据例如圆柱面的截面曲率形成。当需要形成锐角时，则需要例如通过磨削或拉削再加工。

由US 2002/0071732 A1已知，借助旋转的铣刀形成相对尖锐的角，方法是，一种在平面图中具有多条棱边的铣刀相对于工件在与刀具的基面平行的平面上如此移动，使得转动的刀具的切割边的外侧端部产生位移距离，该距离用于在工件的凹口内形成所希望的角。由于在刀具转动之外还需要同时在刀具与工件之间的移动运动，所以该方法需要相对较昂贵的刀具设备。

存在的需求是，以尽可能经济的方式，这意味着尤其借助铣刀，此外在使用已知的加工中心、通用设备或多轴自动铣床的情况下，也可以在工件内制造具有锐角的凹口。

对于这种铣削凹口的应用例如是在冲孔时。为此，例如基本在DE 93 15393 U1和DE 93 15 392 U1中有所公开。为了形成矩形的孔，需要矩形冲孔，其在冲孔时在相应的具有矩形凹口的模具内进行。由US 3 494 033也已知这种具有相应模具的矩形截面的冲头。

由现有技术出发，本发明要解决的技术问题是，提供一种用于在工件内铣削凹口的方法，通过该方法也可以形成尽可能尖锐的角，此外还提供这种工件。

根据第一发明构思，通过一种方法为所述技术问题提供了可能的解决方案，其中，沿所述铣刀的第二定向，必要时在边棱段上形成横向于其延伸方向而定向的倒角，借助产生包络面的端面的所述铣刀的前端的部段，形成与所述端面到所述侧面内的过渡相应的在彼此相交的边棱段之间的角部构形。由此，为了形成边棱，使用包络面，即端面和侧面的两个部段，首先可以在主要使用侧面的情况下，沿通常的铣刀的定向去除基本圆周的材料，其中也可以使用端面沿该定向用于形成凹口的深度，在必要的情况下，只还需要使用产生端面的铣刀部段对角部区域进行进一步加工，以便在此实现所述的角的形状。此后，可以借助所述的前端面，优选也是由同一个铣刀产生的包络面的端面的前端面，根据在端面和侧面之间的角度设计进行角的成形。尤其当凹口具有封闭的边棱时，可以在横向于边棱段的延长方法定向的在边棱段上形成倒角的情况下产生角的形状。例如，当从斜下方穿过工件的窗口时或者在工件仅具有较小的厚度的情况下，通过铣刀的相应的定向进行加工时，会出现上述情况。当相对于凹口从一侧(从该侧首先进行了第一铣刀加工)的上部或外部构造角时，也可以产生倒角。

通过一种方法提供了所述技术问题的另一个可能的解决方案，其中，通过所述铣刀的交叉引导形成所述角部区域，借助相对于孔的深度方向彼此相对定向的铣刀，其中，分别只在凹口的一部分深度上制造凹陷，但是这些凹陷在深度方向上相交。如此可以实现，在由铣刀产生的边棱的投影中在凹口的角部区域产生所希望的锐边形状。所述凹口具体是透孔。所述铣刀此外优选彼此相对平行定向，也就是说，这些铣刀如此定向和运行，使得它们的纵轴彼此平行地延伸。这并不意味着，必须同时使用这些铣刀。但是，这些铣刀也可以被同时使用。此外，尤其在这种操作步骤中需要对边棱倒角时，所述铣刀也可以相互非平齐地定向。

一个或两个铣刀相对于边棱在孔内运行。这些铣刀分别超出在投影中形成的角部区域运行。在此尤其优选的是，沿铣刀的所述方向只在一个定向上超出角部区域运行。相对于所述的角部区域，铣刀在另一个定向和另一个方向上沿着形成该角部区域的边棱，超出角部区域运行。通过这种超出角部的运行而产生的铣槽

越过区域并不是透孔的一部分，而更多地是一种盲孔。

本发明的技术方案也涉及一种工件，尤其用于板材打孔机的模具，其附带具有边棱的凹口，优选凹口具有与矩形相符的边棱，所述边棱在角部区域内相交，其中，所述角部区域被铣削，并且所述角部区域优选具有小于一毫米的几何尖锐性的偏差。

考虑到之前已示出的现有技术，本发明就此提供一种可经济地制造出的工件。

所述技术问题通过一种工件得以解决，其中，在具有所述边棱之一的表面下部，所述工件设有与所述边棱之一相对置的开口。

在第一设计方案中，所述工件具有一个开口，所述开口具有U形延伸的边棱。相对于U形边形成所述开口，因为根据凹口的深度，所述铣刀可以优选借助其必要时垂直于其纵轴延伸的端面，垂直于具有凹口的平面伸入到开口内，用于形成角部。上述涉及一种情况，其中，优选边棱完全并且全部地在一个平面内延伸。

此外，与边棱相对置的开口也可以通过相对于边棱沿一个方向垂直平面移动而形成的开口而产生。当工件具有一个或多个窗口时，这尤其可以实现。这种窗口就是开口，其起始于工件的一个外表面，所述外表面在几何视角中与具有所述凹口的平面形成切边。在矩形或方形的工件中可以是包含相交成垂直角的平坦的面。也可以是球面，或者是相交成锐角或钝角的面。所述面也不必所有棱边都相交。所述面能够只是以所设想的几何形状的延伸相交。

角的尖锐性的所谓的偏差取决于，也根据所描述的运行的操作步骤，由此构造出从端面至侧面的包络面的过渡的几何形状。

所述工件明显可经济地通过铣削制造，并且方便地借助同一个铣刀并且必要时相同的铣刀。只通过铣削既可以制造通常的凹口，也可以制造凹口的角部区域。

铣刀的所述第一定向和第二定向或者在相互指向定向的铣刀中交叉引导的铣刀、可以分别通过同一个铣刀按顺序步骤地实施，也可以通过不同的铣刀(尤其在多轴自动铣床中)以相应的顺序实施，其中，至少部分可以同时进行，用于加工工件。

还优选的是，在工件上通过不同的铣削步骤、尤其通过如前所述的不同的铣削步骤形成两个开口。在此，凹口可以具有一个或多个、优选两个边棱，所述边棱具有所谓的倒角。另一个开口可以具有边棱，所述边棱只在投影中补充进锐角的边棱。

如果也优选的是直线延伸的边棱，明显以所述的操作步骤也可以制造凹口，其中一个或多个边棱弯曲延伸。

以下根据仅示出实施例的附图进一步阐述本说明。在附图中：

图1示出设计用于板材制孔的作为模具的工件的透视图；

图2示出图1所示工件的俯视图；

图3示出图1所示工件的沿图1中箭头P的方向观察的侧视图；

图4示出沿图3中的剖切线IV-IV剖切图1或图3所示工件所得的剖面图；

图5示出根据图4沿图3中的剖切线V-V剖切所得的剖面图；

图6示出沿图2中的剖切线VI-VI剖切图1或图2所示工件所得的剖面图；

图7示出用于说明通过铣削在根据图1的工件中制造凹口的第一视图；

图8示出根据图7的布置方式的俯视图，附带示出铣刀的运行路径；

图9示出沿剖切线IX-IX剖切根据图8的布置方式所得的剖面图；

图10示出在根据图1的工件中构造的凹口的角的视图；

图11示出根据图10的布置方式的俯视图；

图11a示出根据图11的视图，其中凹口设计成U形；

图12示出沿剖切线XII-XII剖切根据图11的布置方式所得的剖面图；

图12a示出沿图11a中的剖切线XIIa-XIIa剖切根据图11a的布置方式所得的剖面图；

图13示出沿剖切线XIII-XIII剖切根据图12的布置方式所得的剖面图；

图14示出从斜下方观察根据图1的工件的视图，其间对下部凹口进一步铣槽；

图15示出具有冲孔附件的手动压入设备(局部)的透视图，其中明确示出远离待冲孔的板材的上冲模；

图16示出根据图15的视图，其中上冲模紧贴在板材上；

图17示出冲裁完成后的视图，附带落下的冲孔件。

在此尤其在图1至3中，示出并阐述了一种被设计为板材冲孔工具的模具的工件1。与此相关地，优选是一种钢材件。

工件1具有上部凹口2、两个侧窗口3、4(同样参见图4和5)和下部凹口5。

参考图7至13，上部凹口2通过铣削以如下方式制成：

从外观上看，所述凹口是一个矩形或方形凹口，其具有四个角6至9。所述角是内角。

在根据图7的设计方案中，首先通过铣刀10，该铣刀10在通常的旋转铣削运动中产生圆柱形的包络面，通过将所述铣刀10下沉入工件1中，并且以包络面形成的圆圈的截面的中心点、沿图8中外侧点划线L运行铣刀10，从而产生具有角6至9的凹口2。

在该实施例中，也可以参照图9，铣刀10从前端面11向着其未示出的夹紧方向移动具有环绕的沟槽状的凹槽12。由此，由铣刀10在转动中所产生的侧面在所述区域内、相对于圆柱面具有偏差。所述侧面也不需要就是圆柱面。例如也可以是锥形面或圆锥面。

沟槽状的凹槽12用于产生凸起13，所述凸起13的内棱边在该实施例中形成凹口2的边棱14至17。例如鉴于在此作为实施例所描述的模具而言，这种凸起或者沿深度方向随之实现的相关凹口2的扩宽是有利的，因为同样参见随后对图15至17的说明，冲孔件在进一步的低压力下可以从凹口的侧壁上脱离，并且自身不会被卡住或扭曲。在这方面，在此还要进一步说明的倒角19也是有利的。

在借助铣刀10制造出具有同样由图8所示形状的凹口2后，继续使用铣刀10，其中在此也可以是第二铣刀，在侧表面18上铣削出窗口3。在该实施例中，在两个相对的侧表面上形成两个相对的窗口3、4。

通过窗口3借助铣刀10，使铣刀10的纵轴定向与凹口2的开口面呈锐角地和/或根据凹口2(参见图8)的形状包括与此前的定向呈锐角或钝角Alpha(也参见图12)地向前运行直至前端面11，通过铣刀10贴靠在边棱17上并且如此运行铣刀10，使得由前端面11形成的包络面的端面与边棱17对齐，由此实现所希望的角的构形。所述对齐的意思是，横向于铣刀纵轴的位于端面内的直线与边棱平齐。因为该端面优选近似相切地延伸到边棱，所以可以是一条与边棱重叠的直线。

明显地，铣刀10穿过所谓的两个窗口3和4分别如此运行，使得通过窗口4可以铣削出两个角6、8，并且通过另一个窗口3铣削出两个另外的角9、7。

在所述圆柱形包络面的端面在边棱上的角的设计中，在此铣刀通过其自由端部到达抵靠在边棱上，根据铣刀10相对于凹口2的开口面的倾斜方向，产生相应的倒角。例如，如图12所示的边棱17上的倒角19。当铣刀从下端例如通过所述窗口到达工件1内时，在凹口2沿深度方向T上的延伸产生倒角(也参照图9)。如果是非封闭的凹口时，所述铣刀也能够以与凹口2的深度方向垂直的定向，或者如前述从外侧上部以相应的倾斜方向到达。由此，明显也可以在边棱上产生相对于的倒角，或者在非封闭的边棱的情况下，也可以是平行于凹口的深度方向成形的边棱。

由此，在工件1的上表面19内通过铣削形成凹口2，该凹口2具有尖锐的、在该实施例中为直角的角6至9。所述角6至9是内角。所述角被倒角，其中所述内角的实际的几何形状与在相关铣刀的包络面的端面和侧面之间的外角形状的实际几何形状相一致。在实际操作中重要的是，在此具有一个过渡，其半径大约为2mm或者更小，至例如0.1mm或者局部还要更小。

关于凹口5，再次首先参见图7，借助铣刀20，该铣刀20原则上也可以与铣刀10相同的，但在该实施例中明显是一种直径更小的铣刀，该铣刀20穿过凹口2铣削出第一凹陷21。参见图9内的铣刀20的运行深度T1，所述凹陷21优选在工件的相关底面区域内形成，但没有穿透，也就是没有形成透孔。根据该实施例的特征，凹口5明显设置在凹口2的下面。如在此关于凹口5所描述的，也能够以上述方式制造上部凹口2。也可以能够以这种方式只设置凹口2或5。

在此优选的是，也如图8所示，参照运行路线l，铣刀20沿其中一个边棱越过四个要形成的角部区域22至25中的每一个角部区域。并且详细地优选规定，铣刀20沿边棱的方向越过各个角部区域，沿着该边棱所述铣刀20移动到各个角部区域。

另外如图14所示，在铣削出凹陷21后在铣刀20相反的定向上，从工件1的背面26开始铣刀以相同的方式沉入工件内，并且在工件内移动。然而具有这种深度T2，所述深度T2是从背面26的表面至铣刀的尖端，在该实施例中至铣刀20的前端面11，之前的第一深度T1和深度T2之和大于底部凹陷5区域内的工件的厚度D。在角部区域22至25的越过区域27内，铣刀20沿其相应定向上只越过一次，使得在该越过区域内不会产生透孔。沿铣刀20的运行方向测量的越过区域的深度优选与在该区域内由包络面产生的圆圈的至少一个半径相一致。

如图2和6所示，通过所述运行方式，在该角部区域内在投影中也产生了底部凹口5的斜边形的内轮廓。在该实施例中，在角部区域内方便地在底部凹口5的边棱28至31之间实现90°夹角。在角部区域之间，也就是说在越过区域27以外，可以如图4所示，产生沿凹口5的深度方向T平直的并且在此平行于深度方向T延伸的壁。

图11a和12a是图11和12的变化方案。在此，凹口2的平面视图设计为U形，其具有从俯视角度看未封闭的环绕的边棱12、13、14。与边棱13相对的是开口，通过所述开口铣刀10可以平行定向于所述边棱所在的平面延伸，在一个实施例中，优选所述边棱在一个平面内延伸。也可以例如只有边棱中的两条在一个平面内延伸。该设计方案的特殊点如下所述，铣刀可以通过其纵轴垂直于凹口的深度方向运行(参见图9中的箭头T)以便形成角。

在沿深度方向T观察的俯视图中，凹口被底面区域41完全或部分地封闭。但是，所述凹口也可以被设计为穿透的。

图15至17描述了这种工件1作为模具在板材冲孔过程中的应用。

部分地示出工具32，通过该工具32液压地使牵引螺栓33移动。所述工具的进一步细节，同样也在未公开的实用新型申请202010008228中有所阐述，该申请的公开内容从内容方面看完全包含在本申请的公开内容中，该旧申请的要解决的技术问题和技术特征也包括在本申请的权利要求内。

牵引螺栓33在其底部区域具有基本呈矩形的截面，所述牵引螺栓33与工件1的凹口5相匹配，并且穿过该凹口5。上部凹口2明显比所述的下部凹口5更大，并且也被牵引螺栓33穿过。在此，牵引螺栓33没有贴靠在边棱上。牵引螺栓33还穿过在待冲孔的板材35内的之前已制造出的例如钻出的圆形孔34。在板材35的上侧，相对于安置工件1的板材35的下侧，在牵引螺栓33上插接有上冲模36。上冲模36同样具有矩形的截面，然而在其面向板材35的一侧设计为棱柱形，以便实现有利的冲裁。

如图16所示，上冲模36借助固定螺母37固定在、在该区域具有螺纹38的牵引螺栓33上。固定螺母37尤其可以如此设计，如其在未公开的德国专利申请102010036482中所述的那样。该申请的公开内容从内容方面看完全包含在本申请的公开内容中，该旧申请的要解决的技术问题和技术特征也包括在本申请的权利要求内。

随后，牵引螺栓33通过工具32沿图17中的方向R移动，使得上冲模36在板材35中制造出矩形开口39。当固定螺母37被松开并且上冲模36从牵引螺栓33上取下后，在此形成的冲孔件40可以从同样从牵引螺栓取下的工件1上，通过窗口3或4取出或掉落。

所有公开的特征(本身)都有发明意义或发明价值。在本申请的公开文件中，所属/附属的优先权文本(在先申请文件)的公开内容也被完全包括在内，为此也将该优先权文本中的特征纳入本申请的权利要求书中。从属权利要求中的那些可选择的并列设计方案都是对于现有技术有独立发明意义或价值的改进设计，尤其可以这些从属权利要求为基础提出分案申请。

附图标记列表

1 工件

2 凹口

3 窗口

4 窗口

5 凹口

6 角

7 角

8 角

9 角

10 铣刀

11 前端面

12 凹槽

13 凸起

14 边棱

15 边棱

16 边棱

17 边棱

18 侧表面

19 倒角

20 铣刀

21 凹陷

22 角部区域

23 角部区域

24 角部区域

25 角部区域

26 背面

27 越过区域

28 边棱

29 边棱

30 边棱

31 边棱

32 工具

33 牵引螺栓

34 孔

35 板材

36 上冲模

37 固定螺母

38 螺纹

39 开口

40 冲孔件

A 纵轴

D 厚度

L 线

l 运行路线

T 深度方向

T1 深度

T2 深度

Alpha 角度

R 方向

Claims (8)

1.一种用于在坯料内铣削凹口的方法，其中，所述凹口在角部区域内具有以一个角度彼此相交的边棱段，通过使用铣刀形成所述凹口，所述铣刀在工作过程中形成具有侧面和端面的包络面，例如是圆柱面，其中，首先沿铣刀的第一定向，优选沿所述凹口的纵轴，借助产生例如圆柱面的侧面的所述铣刀的部段，形成所述角部区域，其特征在于，随后沿所述铣刀的第二定向，必要时在边棱段上形成横向于其延伸方向而定向的倒角的情况下，借助产生例如圆柱面的包络面的端面的所述铣刀的部段，形成与所述端面到所述侧面内的过渡相应的、在彼此相交的边棱段之间的角部构形。

2.一种用于在工件内铣削优选具有封闭边棱的凹口的方法，其中，所述凹口在角部区域内具有以一个角度彼此相交的边棱段，其特征在于，为了形成所述角部区域，所述铣刀被交叉地引导，所述铣刀相对于所述凹口的深度方向彼此相对定向，其中，分别只在孔的一部分深度上制造凹陷，这些凹陷在深度方向上相交。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，一个或两个铣刀相对于所述边棱在孔内运行。

4.如前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，铣刀在边棱的延长段内超出在投影中形成的所述角部区域运行到越过区域内。

5.一种工件(1)，尤其用于板材打孔机的模具，其附带具有边棱(14-17)的凹口(2、5)，优选所述凹口(2、5)具有设计与矩形相符的边棱(14-17)，所述边棱(14-17)在角部区域(22-25)内彼此相交，其中，通过铣削产生所述角部区域(22-25)，并且所述角部区域(22-25)优选具有小于一毫米的几何尖锐性的偏差，其特征在于，所述工件在具有所述边棱(14-17)的表面下部具有与边棱(14-17)相对置的开口。

6.如权利要求5所述的工件，其特征在于，所述工件(1)具有一个或多个窗口(3、4)。

7.如权利要求5或6所述的工件，其特征在于，所述窗口(3、4)起始于所述工件(1)的一个外表面，所述外表面在几何视角中与具有所述凹口的平面形成切边。

8.如前述权利要求5至7之一所述的工件，其特征在于，在所述工件(1)上形成两个由不同的铣削过程而制造出的凹口(2、5)。

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