CN105458139A - 多轴锻压机和用于操作多轴锻压机的方法 - Google Patents

Abstract

如果在既包含型锻工具又包含冲孔工具的多轴锻压机中，借助不同的、各自单独驱动的型锻工具从两个不同的、线性无关的工件面处对工件加载负荷，并借助单独驱动的冲孔工具从这些工件面中的至少一个面处对工件进行打孔，那么可以实现特别灵活的相互作用，并且可以出色地影响被锻压的工件的材料特性。

Description

多轴锻压机和用于操作多轴锻压机的方法

技术领域

本发明涉及一种既包含型锻工具又包含至少一个冲孔工具的多轴锻压机，以及用于操作一个既包含型锻工具又包含至少一个冲孔工具的多轴锻压机的方法。

背景技术

在专利文献DE19882375B4和DE2935656A1中公开了这类锻压机，其中只有后一文献公开了一种锻压机，其中设置有至少一个可借助型锻驱动器沿型锻工具轴线移动的型锻工具和可借助冲孔驱动器沿冲孔工具轴线移动的冲孔工具，它们的轴线不重合或者不平行。

在专利文献DE2310983A中也公开了这类锻压机，其中在此在一个轴上(即同轴地)设置有可在此轴上移动的两个型锻工具和两个冲孔工具，以及与其垂直的可打开和关闭的冲模。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种锻压机和一种用于操作锻压机的方法，其中能够尽可能灵活地影响为工件而使用的材料的特性。

本发明的目的通过带有下述技术特征的锻压机和用于操作这种锻压机的方法来实现。下文中还记载有其它的必要时独立的有益技术方案。

可以通过一种既包含型锻工具又包含至少一个冲孔工具的多轴锻压机来影响为工件而使用的材料的材料特性，在该锻压机中设置有，至少一个借助第一型锻驱动器沿第一型锻工具轴线移动的第一型锻工具和至少一个借助第一冲孔驱动器沿第一冲孔工具轴线移动的第一冲孔工具，它们的轴线不重合或者不平行。该锻压机的特征在于，设置有可借助第二型锻驱动器沿第二型锻工具轴线移动的第二型锻工具，它的第二型锻工具轴线布置成与第一冲孔工具轴线平行或重合。

同样地，可以通过一种用于操作既包含型锻工具又包含至少一个冲孔工具的多轴锻压机的方法来多方面地影响为工件而使用的材料的材料特性，该操作方法的特征在于，借助不同的、各自单独驱动的型锻工具从两个不同的、线性无关的工件面处对工件加载负荷，并且借助单独驱动的冲孔驱动器从这些工件面中的至少一个工件面处对工件进行冲孔。

多轴锻压机具有至少两个型锻工具，它们的轴线不重合或者不平行，使得在适合的实施例中，可以从多个、线性无关的面处向工件施加型锻载荷。在这方面应当说明的是，术语“线性无关的”在数学意义上应当理解成，表征工件面的平面的从工件处指向远处的各标准矢量在数学矢量的意义上是线性无关的。因此这必然意味着，相应的平面相交，并且尤其不可以构造成平行的或重合的，否则它们的标准矢量会刚好线性无关。

可以理解的是，(根据希望的方法流程)当(例如通过冲孔工具)在其它位置处施加负荷时，也可以将型锻工具从工件处移走，以便可以通过这种方式在相应的位置相应地解除负荷。通过这种可能性，可以让型锻工具从线性无关的方向或在线性无关的型锻工具轴线上作用在各个工件上，并且这在必要时也可以通过解除负荷的方式在锻压期间激励在工件材料中非常复杂的型锻、冲孔和冲压过程，它们能够导致材料中有更好地纤维分布。因此，在适合的实施例中，或者当锻压过程与具体的工件给定条件匹配合适时，或者在必要时最小化处理步骤时，其尽可能不更换工具且尤其不更换机器，可以制造相当复杂的具有优化的纤维分布的部件。

作为型锻或冲孔驱动器，可以采用现有技术中任何适合的驱动器用于锻压，其有能力，以对于锻压过程足够的力量沿型锻或冲孔工具轴线移动型锻或冲孔工具。尤其是，对此可以采用液压或机械的驱动器，其中在必要时也可以采用它们的组合，或者为此也可以采用机械结构特殊形式的驱动器。

优选地，对于两个型锻工具分别设置有第二和第一冲孔工具，它们各自的第二或第一冲孔工具轴线分别布置成与各自所对应的第一或第二型锻工具轴线平行或者重合。因此，这种锻压机具有至少两个型锻工具和两个冲孔工具，其也可以分别作为型锻工具对和冲孔工具对从各自线性无关的面处作用在工件上。这使得根据复杂的型锻、冲孔和冲压过程，在经锻压的工件的内部有相应的材料流和由此得到的纤维分布。

后者尤其适于，当设置有至少一个第三型锻工具和一个第三冲孔工具时，它们的第三轴线布置成相互平行或重合，并且至少不与第一和第二型锻工具轴线中的一个轴线和/或第二和第一冲孔工具轴线中的一个轴线重合或者平行。这使得可以要么型锻式地要么冲孔式地或者解除负荷式地从第三面处与工件相互作用，以便可以实现冲压运动，其中该面必要时可以同样线性无关地与两个第一面中的一个面或者与两个第一面中的一个面相对式地对齐。在后一设计方案中，可以在必要时将所有涉及的型锻和冲孔工具构造成相同的，这样各个工具可以准确地相对于彼此放置。

优选地，至少一个型锻工具和一个冲孔工具同轴地在共同的轴线上相互对齐，这是因为对于特别多的应用情况而言，这种设计可以与相应的工件实现良好的相互作用。在此情况下尤其有利的是，相应的型锻工具径向地基于这个共同的轴线环绕相应的冲孔工具，这是因为对于很多情况而言，可以与各个工件实现很好的相互作用，锻压机从而可以应用于多种方面。

因此，当至少一个型锻工具和一个冲孔工具从一面处作用在工件上时也是有利的，这是因为这可以实现锻压机的多样化应用。

在具体地实施上述内容时，已被证明特别有利的是，分别在同轴的工具轴线上布置至少两个型锻工具和两个冲孔工具，它们能够分别从彼此对立的面处作用在工件上，并且至少另一个由型锻工具和冲孔工具组成的、带有垂直于该共同的工具轴线作用的轴线的组合可以作用在工件上。在此可以理解的是，根据具体的设计方案，后一工具轴线可以水平地或者垂直地对齐。

可以理解的是，各个工具可以从所有可能的面处，尤其是可以例如作为下部工具从下面作用于各个工件，或者可以因此对于锻压机的工作区域对齐。

轴线水平对齐或垂直对齐以及正交布置，决定了相对简单的机械结构，它可以是应用于多方面。另一方面可以理解的是，各工具轴线也可以布置成相互倾斜或歪斜。同样可以理解的是，不是强制性地必须要型锻工具径向地围绕冲孔工具，尤其是当待加工的工件以及在该工件中计划的塑型或冲压过程或计划的纤维分布要求这点时。

在一个具体的实施例中，有益的是，在通过至少一个型锻工具加载负荷的期间，工件还由冲孔工具(优选从相同的面处作用的冲孔工具)加载负荷。因此在该实施例中，冲孔工具与型锻工具一起发挥型锻作用。必要时，可以通过以下方式产生负荷，即型锻工具或还有相应的冲孔工具施加力或压力来抵抗工件的由于其它的影响(像例如由其它的工具)而引发的运动。

优选地，这些负荷等于冲孔工具与型锻工具一起所承受的负荷，使得各型锻工具和各冲孔工具一起作为工具与工件相互作用。

对应于借助不同的、各自单独驱动的型锻工具从至少两个不同的、线性无关的工件面处对工件加载负荷，可以借助不同的、各自单独驱动的冲孔工具从这两个工件面处对工件进行打孔。这使得可以与相应的工件实现多种相互作用，由此能够在一台机器的内部锻压相对复杂的工件。

优选地，首先由两个不同的、单独驱动的型锻工具中的至少一个型锻工具对工件加载负荷，然后才进行打孔。可以理解的是，必要时也可以实施与之不同的、即相反的方法，如果因为所需的纤维分布和为此所需的冲压过程这点是有益的。

尤其是，可在打孔之前、期间或者之后由型锻工具对工件解除负荷，以便可以通过这种方式在解除负荷的方向上有目的地避开工具材料。在此可以理解的是，如果在打孔后解除负荷，那么解除负荷仍然在足够的总负荷下进行或者能够在足够的总负荷下进行，并且不应当与型锻工具为了从锻压机中提取工件而回移相混淆。

因此，尤其有利的是，在打孔后至少从工件面处再次由型锻工具对工件加载负荷，以便通过这种方式有目标地影响该工件的材料性能。

可以理解的是，优选地经由型锻工具通过型锻加载负荷。然而，这不必是强制性的。相反，也可以考虑相应的加载只用于构建反向压力或者控制冲压过程。

优选地，该锻压机包括至少一个冲模，其通过至少一个冲模驱动器关闭和打开，并且其在必要时尤其可以是多部件的，例如由上、下冲模构造而成。尤其是，这使得在适当的实施例中可以实现几乎无级(gradloses)的或者近终型(endkonturnahes)的制造或者锻压，其中通过型锻和冲孔工具所施加的塑型，材料在冲模中得以锻压。

优选地，冲模经由至少一个既不是型锻驱动器，也不是冲孔驱动器的冲模驱动器关闭和打开，这样冲模能够可以完全独立于型锻和打孔以及相应的工具的移动而关闭和打开。另一方面还可以考虑，冲模在关闭时、必要时甚至在打开的情况下发挥塑型或型锻或打孔的作用，使得相应的冲模驱动器可以称为型锻驱动器或冲孔驱动器。

该多轴锻压机或相应的操作方法，像所有这类锻压过程，在超过900℃、优选超过1100℃和尤其是超过1200℃的工件操作温度下进行。

可以理解的是，上述技术方案的技术特征在必要时也可以相互组合，以便能够相应累积地利用这些优点。

附图说明

本发明的其他的优点、目的和特性借助下面的尤其还在附图中示出的实施例的描述来说明，其中：

图1示出了多轴线的、既包含型锻工具又包含冲孔工具的锻压机的示意性的侧视图；

图2A至图2I示出了图1的锻压机的示例性的操作方法的工作流程。

具体实施方式

图中所示的锻压机10包括型锻工具21、22、23，其可借助型锻驱动器27、28、29在型锻工具轴线24、25、26上移动。同样地，锻压机10具有冲孔工具31、32、33，其可借助冲孔驱动器37、38、39在冲孔工具轴线34、35、36上移动。

作为型锻以及冲孔驱动器27、28、29、37、38、39可以考虑所有类型的适合于这种锻压机10的驱动器。在该实施例中采用液压驱动器。

此外，锻压机10具有冲模50，由上冲模51和下冲模52构成，其中，在锻压机10中下冲模52直接与锻压机10的挤压框架60相连，而上冲模51可借助冲模驱动器53相对于挤压框架60移动。

型锻驱动器27、28、29和冲孔驱动器37、38、39分别支撑在挤压框架60上，其中可以理解的是，挤压框架不必须强制性地一体式构造而成。相反，挤压框架60可以构造成多部件，尤其是还包括建筑部分、例如地基或者墙壁或者单独的厂房。这最终取决于具体的应用情况以及锻压机10具体的实施方式。

借助于型锻工具21、22、23和冲孔工具31、32、33，锻压机10可以从三个工件面41、42、43出发与工件40相互作用。此外，经由冲模40在工件所有面都有相互作用，即从其他的工件面44(图中下部)处，以及从其他未示出的工件面(其位于图层上方或下方)处。如同可以直接推知的那样，各自对立的工件面42、43和41、44分别线性相关，即通过标准矢量所表征的平面的标准矢量是线性相关的或者这些平面不是交叉的，而是平行的或重合的，而工件面41和42以及43例如是线性无关的，使得相应的平面在空间中交叉。

可以理解的是，在不同的实施例中，锻压机10可以具有其他的型锻工具和冲孔工具，它们尤其可以从下面(即从工件面44)或从其它面处作用，尤其可以从图层的上方或者从图层的下方作用。

在该实施例中，冲模50不是直接发挥型锻式的作用，而是只施加阻力来抵抗由锻压过程引起的工件材料的运动。可以理解的是，在不同的实施例中，冲模也可以发挥型锻式的作用。例如，在第一实施步骤中进行预先型锻。

在图2示例性显示的方法流程中，首先将工件40装入没有标示的、用于定位工件40并且是终型的构成部分的凹陷中。在不同的实施例中，也可以设置单独的工件固定机构。同样地，通过例如卡入或类似的措施也可以可靠地定位工件40。在第一替代方案中，将工件通过型锻工具21和冲孔工具31可以移入其中的上冲模51的开口放入，这个放入过程要在关闭冲模50时进行，替代地，在打开冲模50时放入工件40，这样在放入后才关闭冲模50。在此，根据具体的方案或者实施例可以已经型锻工件40。

包括以下实施步骤的方法涉及一种优选在高于1100℃温度上实施的锻压过程。

在图2中所示的实施例中，首先型锻工具21和冲孔工具31共同从工件面41处向工件40上移动一次，并且以相应的负荷进行型锻，这样工件40既由型锻工具21又由冲孔工具31进行型锻。

根据具体的实施例，型锻工具22、23或冲孔工具31、32也可以已在该实施步骤中与工件40相互作用，或者在其上作用，或者否则移动。在本实施例中，型锻或冲孔工具22、23、32、33首先移到预定的位置处(图2C)。

在工件40由型锻以及冲孔工具21、22、23、31、32、33以期望的方式型锻后，其中在不同于图2所示的实施例中，也可以通过型锻或冲孔工具22、23、31、32放弃主型锻操作，执行冲孔操作，即在镦撞时冲孔工具31(参见图2D)和32、33(参见图2E)离开其位置并且在工件40中冲孔。在本实施例中，首先从上方(工件41处)打孔，然后才从两个面42、43处同时打孔。可以理解的是，在不同的边界条件下还可以考虑不同的实施方式。

尤其还可以考虑，在打孔过期间，根据具体要求和根据所期望的与工件40的具体的相互作用，型锻工具21、22、23也可以以解除负荷的方式从工件40处移走，而无需从工件40处接收整个负荷。尤其是，还可以通过这种方式来启动在工件40内部指定的冲压过程。这可以再次有目的地影响工件40的材料内部的纤维分布。

在型锻和打孔后，在图2所示的实施例中，型锻和冲孔工具21、22、23、31、32、33回移，并且冲模50打开。接着可以取出相应变形的工件40，并且启动下一个处理程序。

可以直接推知的是，考虑到有关各个工序步骤执行顺序的多样化的灵活性，通过这种锻压机10或通过这种方法可以制造近终型的(即尤其是在所需的最后处理减至最少的情况下)非常复杂的部件，这些部件之前要么根本无法制造要么只能利用多个塑型机器以很高的成本来制造。上述装置和实施例优选地适用于分布法兰，尤其适用于油和气的应用。可以理解的是，通过简单的模块化，它们也可以直接应用于其他的实施例。尤其是，成品工件40的特征是具有出色的纤维分布和因此具有很好的材料特性。

附图标记

10锻压机

21型锻工具

22型锻工具

23型锻工具

24型锻工具轴线

25型锻工具轴线

26型锻工具轴线

27型锻驱动器

28型锻驱动器

29型锻驱动器

31冲孔工具

32冲孔工具

33冲孔工具

34冲孔工具轴线

35冲孔工具轴线

36冲孔工具轴线

37冲孔驱动器

38冲孔驱动器

39冲孔驱动器

40工件

41工件面

42工件面

43工件面

44工件面

50冲模

51上冲模

52下冲模

53冲模驱动器

60锻压框架(示例性地标示)

Claims (24)

1.一种既包含型锻工具(21、22、23)又包含冲孔工具(31、32、33)的多轴锻压机(10)，其中设置有至少一个能够借助第一型锻驱动器(27、28、29)沿第一型锻工具轴线(24、25、26)移动的第一型锻工具(21、22、23)，以及至少一个能够借助第一冲孔驱动器(37、38、39)沿第一冲孔工具轴线(34、35、36)移动的第一冲孔工具(31、32、33)，它们的轴线(24：35、36；25、26：34)是不重合的或者不平行的，其中设置有至少一个能够借助第二型锻驱动器(28、29；27)沿第二型锻工具轴线(25、26；24)移动的第二型锻工具(22，23；21)，其所述第二型锻工具轴线(25，26；24)布置成与所述第一冲孔工具轴线(35，36；34)平行或重合，其特征在于，对于两个型锻工具(21、22、23)分别设置有第二和第一冲孔工具(31、32、33)，其各自的第二或第一冲孔工具轴线(34、35、36)布置成分别与各自所对应的第一或第二型锻工具轴线(24、25、26)平行或重合。

2.根据权利要求1所述的多轴锻压机(10)，其特征在于，设置有至少一个第三型锻工具(21、22、23)和一个第三冲孔工具(31、32、33)，它们的第三轴线(21、22、23、31、32、33)布置成彼此平行或者重合，并且至少不重合于或者不平行于所述第一和第二型锻工具轴线(24、25、26)中的一个轴线和/或所述第二和第一冲孔工具轴线(34、35、36)中的一个轴线。

3.根据权利要求1所述的多轴锻压机(10)，其特征在于，至少一个型锻工具(21、22、23)和一个冲孔工具(31、32、33)同轴地在共同的轴线(21、22、23、31、32、33)上彼此相互对齐，并且所述型锻工具(21、22、23)优选地沿径向基于所述轴线(21、22、23、31、32、33)围绕所述冲孔工具(31、32、33)。

4.根据权利要求2所述的多轴锻压机(10)，其特征在于，至少一个型锻工具(21、22、23)和一个冲孔工具(31、32、33)同轴地在共同轴线(21、22、23、31、32、33)上彼此相互对齐，并且所述型锻工具(21、22、23)优选地沿径向基于所述轴线(21、22、23、31、32、33)围绕所述冲孔工具(31、32、33)。

5.根据权利要求1所述的多轴锻压机(10)，其特征在于，至少一个型锻工具(21、22、23)和一个冲孔工具(31、32、33)从一面处作用在工件(40)上。

6.根据权利要求2所述的多轴锻压机(10)，其特征在于，至少一个型锻工具(21、22、23)和一个冲孔工具(31、32、33)从一面处作用在工件(40)上。

7.根据权利要求3所述的多轴锻压机(10)，其特征在于，至少一个型锻工具(21、22、23)和一个冲孔工具(31、32、33)从一面处作用在工件(40)上。

8.根据权利要求4所述的多轴锻压机(10)，其特征在于，至少一个型锻工具(21、22、23)和一个冲孔工具(31、32、33)从一面处作用在工件(40)上。

9.根据权利要求1至8中任意一项所述的多轴锻压机(10)，其特征在于，所述锻压机(10)包括至少一个冲模(50)，其能够通过至少一个冲模驱动器(53)关闭和打开，所述冲模驱动器优选地既不是型锻驱动器(28、29；27)也不是冲孔驱动器(38、39；37)。

10.根据权利要求1至9中任意一项所述的多轴锻压机(10)，其特征在于，所述工件(40)的操作温度超过900℃，优选超过1100℃和尤其是超过1200℃，和/或，所述多轴锻压机能够进行近终形制造。

11.用于操作既包含型锻工具(21、22、23)又包含冲孔工具(31、32、33)的多轴锻压机(10)的方法，其特征在于，借助不同的、各自单独驱动的型锻工具(21；22、23)从两个不同的、线性无关的工件面(41、44；42、43)处对工件(40)加载负荷，并借助不同的、各自单独驱动的冲孔工具(31、32、33)从所述两个工件面(41、44、42、43)处对工件进行打孔。

12.根据权利要求11所述的操作方法，其特征在于，在通过至少一个型锻工具(21、22、23)加载负荷的期间，还由所述冲孔工具(31、32、33)对所述工件(40)加载负荷，其中所述负荷优选彼此相等。

13.根据权利要求11所述的操作方法，其特征在于，首先由所述两个不同的、各自单独驱动的型锻工具(21、22、23)中的至少一个型锻工具对所述工件(40)加载负荷，然后打孔。

14.根据权利要求12所述的操作方法，其特征在于，首先由所述两个不同的、各自单独驱动的型锻工具(21、22、23)中的至少一个型锻工具对所述工件(40)加载负荷，然后打孔。

15.根据权利要求11所述的操作方法，其特征在于，在打孔之前、期间或之后，由所述型锻工具(21、22、23)对所述工件(40)解除负荷。

16.根据权利要求12所述的操作方法，其特征在于，在打孔之前、期间或之后，由所述型锻工具(21、22、23)对所述工件(40)解除负荷。

17.根据权利要求13所述的操作方法，其特征在于，在打孔之前、期间或之后，由所述型锻工具(21、22、23)对所述工件(40)解除负荷。

18.根据权利要求14所述的操作方法，其特征在于，在打孔之前、期间或之后，由所述型锻工具(21、22、23)对所述工件(40)解除负荷。

19.根据权利要求11至15中任意一项所述的操作方法，其特征在于，在打孔后，至少从工件面(41、44、42、43)处再次由型锻工具(21、22、23)对所述工件(40)加载负荷。

20.根据权利要求11至18中任意一项所述的操作方法，其特征在于，通过加载负荷对所述工件(40)进行型锻。

21.根据权利要求19所述的操作方法，其特征在于，通过加载负荷对所述工件(40)进行型锻。

22.根据权利要求19所述的操作方法，其特征在于，所述工件(40)的操作温度超过900℃，优选超过1100℃和尤其是超过1200℃，和/或，所述操作方法用于进行近终形制造。

23.根据权利要求20所述的操作方法，其特征在于，所述工件(40)的操作温度超过900℃，优选超过1100℃和尤其是超过1200℃，和/或，所述操作方法用于进行近终形制造。

24.根据权利要求11至18中任意一项所述的操作方法，其特征在于，所述工件(40)的操作温度超过900℃，优选超过1100℃和尤其是超过1200℃，和/或，所述操作方法用于进行近终形制造。