CN115551670A

CN115551670A - 用于确定微连接部的最小宽度和连接位置的方法和用于加工工件的方法

Info

Publication number: CN115551670A
Application number: CN202180033152.XA
Authority: CN
Inventors: S·奥肯富斯; K·埃策尔; C·魏斯; F·泽普; P·马赫
Original assignee: Trumpf European Ag
Current assignee: Trumpf European Ag
Priority date: 2020-05-06
Filing date: 2021-05-05
Publication date: 2022-12-30
Also published as: US20230054278A1; EP4146433A1; WO2021224286A1; DE102020205680A1

Abstract

本发明涉及一种用于确定微连接部(17)的最小宽度(B_MJ,min)的方法，在加工特别是板状的工件(8)时，工件部分(14)通过该微连接部(17)与工件(8)的剩余工件(15)保持连接。在该方法中，微连接部(17)的最小宽度(B_MJ,min)根据至少一个加工参数(p)来确定，该加工参数在加工工件(8)时影响工件部分(14)相对于剩余工件(15)的相对方位。本发明还涉及一种用于确定这种微连接部(17)的连接位置(m)的方法以及一种用于加工特别是板状的工件(8)的方法。

Description

用于确定微连接部的最小宽度和连接位置的方法和用于加工工件的方法

技术领域

本发明涉及一种用于确定微连接部的最小宽度的方法，在加工特别是板状的工件时，工件部分通过该微连接部与工件的剩余工件保持连接。本发明还涉及一种用于确定这种微连接部的连接位置的方法以及一种用于加工特别是板状的工件的方法，该方法包括：在形成至少一个微连接部的情况下加工该工件，工件部分通过该微连接部与剩余工件保持连接。微连接部是工件部分和剩余工件之间的保持片，该剩余工件在下面有时也被称为剩余格栅。微连接部例如主要是在激光切割或冲压特别是板状工件时使用，以便在不倾斜的情况下将否则将分离的工件部分保持在剩余格栅中并且通过这种方式防止例如工件加工过程中加工头与工件部分之间的碰撞。此外，微连接部也简化了工件部分连同剩余格栅的自动卸载。

背景技术

保持片或微连接部是通过不完全到头地切割或冲压工件部分的外轮廓而产生的。宽度为几个十分之一毫米至一毫米的小保持片(所谓的微连接部)由加工机(例如激光切割机)的控制程序的编程人员手动或通过包含在编程软件中的规则来设置。沿着工件的外轮廓，微连接部的大小和位置通常必须由编程人员确定。在大多数情况下，无论工艺条件、工件部分特性(重量、几何形状)、材料等如何，设置在板状工件上的所有微连接部都具有相同的宽度。

这导致小工件部分上的微连接部往往太宽并且由此使得小工件部分从剩余格栅中的取出非常困难。此外，去除过宽的微连接部所需的额外工作也很费事。一般来说，微连接部越宽，去除切割或冲压边缘处的连接标记所需的额外工作就越大。与之相反地，在大型工件部分上，编程人员设置的微连接部可能不够宽，因此工件部分不能被可靠地保持在剩余格栅中并且因此可能导致倾斜的工件部分和加工头之间发生碰撞。

由JPH0663659A公开的是，根据工件厚度、工件材料的长度和物理特性以及切断的工件部分的面积计算出微连接部的最佳宽度。由JPH0439706A公开的是，从参数数据库中自动读出最佳的微连接部宽度，该最佳的微连接部宽度与工件的材料和厚度相关。

发明内容

本发明的任务是提供一种用于确定微连接部的最小宽度、微连接部的连接位置或起始位置(Ansatzposition)的方法以及用于加工工件的方法，其中微连接部具有最佳宽度。

根据第一方面，该任务由本文开头所述类型的方法解决，在该方法中，根据至少一个加工参数确定微连接部的最小宽度，该加工参数在加工工件期间影响工件部分相对于剩余工件的相对方位。

发明人认识到，为了确定最佳的微连接部宽度，不仅必须考虑工件部分的参数或工件部分信息--如JPH0663659A--还必须考虑形成工件部分(通常是切割或冲压)或操作(例如移动)的过程或加工方法的加工参数。在加工工件时，所述至少一个加工参数通常会影响工件部分相对于剩余工件的相对位置或相对方位。如果微连接部的宽度低于最小允许宽度，就不再可能对工件进行过程可靠的加工，因为通过微连接部与剩余工件部分连接的工件部分可能与加工机的构件、例如加工喷嘴相冲突或者可能与剩余工件卡住。

加工参数例如可以是在激光切割过程中作用于工件部分的切割气体压力、工件部分与剩余工件一起沿工件支架移动过程中的加速度和/或静摩擦力、工件的组合式冲压/激光加工过程中的振动等。

微连接部的最小宽度在加工工件之前就已确定。例如，影响相对位置的所述至少一个加工参数被存储在用于创建加工工件部分的控制程序的编程系统中并且因此提前就知道，从而可以在加工工件之前确定微连接部的最小宽度。

除了所述至少一个加工参数外，微连接部的宽度也根据工件信息来确定。工件信息可以是工件材料、工件物理性质(如材料的弹性模量和屈服极限)、板状工件被在分离加工时要形成的工件部分的占位(嵌套)、工件部分信息等。工件部分信息的例子有：工件部分的几何形状、工件部分的重量、工件部分在工件上以及相对于工件支架的支架片的方位(躺卧多边形)、作用的重力等。

可能的是，借助于该工件信息在用于创建用于切割工件的控制程序的编程系统中根据微连接部与工件部分重心的距离计算微连接部的宽度，从而使得该微连接部防止工件部分因重力而相对于剩余工件倾斜。为了该目的，由于工件部分的重力作用在微连接部上的力矩不能太大，以至于超过了微连接部的屈服极限。

在计算时可以考虑的是，由于工件部分的力作用，微连接部会发生弹性和塑性变形。微连接部的宽度越大，工件部分的倾斜度通常越小。在倾斜过程中，工件部分的最大允许立起高度必须小于例如以激光切割机形式的加工机中激光切割头的加工喷嘴与工件之间的距离。在实践中，这个距离通常在0.4毫米-1毫米的数值范围内。从这个最大允许的立起高度和工件的几何形状，可以计算出工件的最大允许倾斜角度α_max。从该最大倾斜角α_max，对于微连接部的宽度B_MJ得出：

如果工件部分的外轮廓的切割端部处于微连接部处，即微连接部是通过将(外)轮廓不完全切割至端部而形成的，那么上述计算就足够了。在这种情况下，在该微连接部的部位处通过从加工喷嘴出来的切割气体的气体压力作用于工件部分的切割气体的力在切割端部处仅仅扮演次要角色，因为工件部分在该部位处被该微连接部保持。

在上述方法的一个变体中，工件的加工包括用加工射束、特别是用激光束对工件进行热切割，其中，所述至少一个微连接部的最小宽度是根据加工参数来确定的，该加工参数的形式是当工件部分从剩余工件中切割出来时，从加工喷嘴中喷出的切割气体作用在该工件部分上的气体压力。

在这个变体中，气流通常在与微连接部间隔开的切开位置上沿着外轮廓作用于该工件部分。切开位置被理解为沿工件部分的外轮廓的如下位置：切割端部位于该位置。到达切开位置后，通常不再沿工件部分的外轮廓进行进一步的切割。

如果微连接部设置在外轮廓的与切开位置/切割端部不一致的部位上，则在切割结束时外轮廓关闭的时刻，切割气体的气体压力在该切开位置处作用于该工件部分。取决于工件部分如何相对于支持性的工件支架元件(支架片、支架滑块......)布置，外轮廓上可能有一些区域，切割气体的气体压力在这些区域上导致工件部分在切开位置上的倾斜。

除了在相对于微连接部间隔开的切开位置中作用于工件部分的切割气体压力外，可能还需要考虑到在切割头的定位运动中或在切割(近)相邻轮廓时(特别是在工件部分紧密嵌套的情况下)作用于切开的工件部分的切割气体压力。因此，无论微连接部如何定位(在切割端部或在远离切割端部的位置)，都可以附加于或替换页上述变体根据由于切割头跨越工件的定位行程而作用在工件部分上的切割气体压力和/或由于切割相邻轮廓而作用在工件部分上的切割气体压力来确定微连接部的最小宽度。

在一个拓展方案中，确定微连接部的最小宽度，在该最小宽度下，在工件部分由于气体压力对工件的影响而相对于剩余工件发生倾斜时，工件部分突出于剩余工件的最大立起高度不被超过。在这种情况下，微连接部的(最小)宽度要大到使倾斜的工件部分的立起高度不超过预定的最大高度。

在一个有利的拓展方案中，最大立起高度不大于加工喷嘴和剩余工件之间的距离，其中该距离优选小于2毫米，特别优选小于1毫米。在这种情况下，微连接部的最小宽度被如此确定，以至于防止立起的工件部分与激光切割头的加工喷嘴发生碰撞。该距离通常在加工喷嘴的端侧和剩余工件之间确定。

在另一个变体中，工件的加工包括剩余工件与工件部分一起沿工件支架的移动，其中所述至少一个微连接部的最小宽度根据至少一个加工参数来确定，该加工参数的形式为剩余工件在沿至少一个移动方向移动时的加速度。沿着各自的移动方向的加速度通常与加工机的驱动装置的轴参数相对应，该驱动装置被构造用于使剩余工件与工件部分一起沿各自的轴方向或移动方向移动。

工件支架可以具有工件支架元件，例如以球、刷子或诸如此类的形式，以便在沿工件支架移动剩余工件与通过至少一个微连接部连接的工件部分时减少摩擦。一般来说，在工件支架元件之间沿工件支架存在一些区域，在这些区域中，工件或由微连接部件保持的工件部分没有得到支撑。当在工件支架上移动由微连接部保持的工件时，就像在薄板机(如冲压头或冲压-激光组合机)中那样，当工件经过工件支架的无支撑区域时，重力在Z方向上作用于工件。此外，工件部分在X-Y平面上围绕微连接部弯曲。因此，微连接部的最小宽度也受到以下条件限制，即微连接部的弯曲不能变得如此强烈，以至于工件部分滑到工件的剩余部分下面或上面。

在另一个变体中，确定微连接部的最小宽度，在该最小宽度下，当工件部分与剩余工件一起移动时，微连接部处的弯曲应力不超过最大弯曲应力。最大弯曲应力的值通常是以如下方式确定的，即工件部分在沿工件支架移动时不会滑到剩余工件下面或上面。

优选的是，微连接部处的最大弯曲应力不大于工件材料的屈服极限。在本申请中，屈服极限被理解为0.2％的伸长极限R_p0.2(弹性极限)，因为其(与屈服极限相反)总是可以从标称应力-总应变图中明确地确定。如果超过了工件材料的屈服极限，则微连接部在弯曲时就会塑性变形，从而使得工件部分通常永久地保持在相对于剩余工件倾斜的方位中。

在该变体的一个拓展方案中，微连接部的最小宽度由微连接部的在不超过最大弯曲应力情况下的最小宽度并且由安全系数组成，其中该安全系数优选取决于所述微连接部的在不超过最大弯曲应力情况下的最小宽度。在这个拓展方案中，将根据经验确定的安全系数添加到计算出的微连接部的最小宽度中，该安全系数考虑到了外部干扰变量的影响，例如冲压过程中的振动、工件部分的下垂、工件部分在经过支架元件(例如球或刷子)时的偏移。此外，该安全系数可以考虑到由于直径突然减小而在微连接部的连接位置发生的缺口效应，该缺口效应导致了最大允许弯曲应力的减少。安全系数优选取决于计算出的微连接部宽度，也就是说，它不是绝对值。通过这种方式，对于工件的不同工件部分计算出的最小微连接部宽度就会相对地变化，而不是地绝对变化，这就避免了小工件被过大的微连接部所连接。

本发明的另一个方面涉及一种用于确定微连接部的连接位置的方法，工件部分通过该微连接部与特别是板状的工件的剩余工件保持连接，该方法包括：在沿工件部分的外轮廓的多个不同连接位置确定微连接部的最小宽度，其中该最小宽度是根据上述方法确定的；以及，选择沿外轮廓的以下连接位置来加工工件，对于该连接位置已经确定了微连接部的最小宽度。在这种情况下，上述微连接部的最小宽度的确定是针对沿外轮廓的不同连接位置进行的，以便求取在哪一点或在哪个连接位置上，微连接部将具有最小的宽度。然后，在用于创建加工机控制程序的编程系统中可以将该位置自动选为微连接部的连接位置。

本发明的另一个方面涉及一种用于加工特别是板状的工件的方法，在该方法中，在沿工件部分的外轮廓的连接位置上形成所述至少一个微连接部，该连接位置已按照上文描述的用于确定连接位置的方法确定。如上所述，沿外轮廓线选择一个连接位置，在该连接位置上，微连接部具有最小的宽度。

本发明还涉及一种计算机程序产品，其构造用于当计算机程序在数据处理设备上运行时执行上述方法的所有步骤。数据处理设备尤其可以是编程系统，即用于为加工机的数字控制装置的控制程序编程的计算机，例如用于切割加工和/或用于运输工件或带有这种加工机的机器组件。如果计算机程序在编程系统中运行，则生成加工程序，该加工程序尤其具有一连串的(控制)命令以加工工件。然后，以这种方式生成的加工程序可以由加工机的数字控制装置或包含该加工机的机器组件来执行。

附图说明

从说明书和附图中可以得出本发明的进一步优点。同样，上面提到的特征和还将列出的特征可以单独或以任意方式组合使用。所示出的和所描述的实施方式不应理解为穷举，而是具有对于阐述本发明示例性的特点。

附图中：

图1示出激光切割机形式的加工机的示意图，用于对板状工件进行分离加工；

图2a,b示出工件部分的示意图，该工件部分通过微连接部与剩余工件连接，在由于切割气体的压力而发生倾斜时；

图3示出组合式激光和冲压机形式的加工机的示意图；以及

图4a,b示出工件部分在沿工件支架移动时的图示，该工件部分通过微连接部与剩余工件连接。

在下面的附图说明中，对于相同或功能相同的部件使用相同的附图标记。

具体实施方式

图1示出用于激光切割的CO₂激光切割机1，其具有CO₂激光谐振器2、激光加工头4和工件支架5。由激光谐振器2产生的激光束6借助于射束导引装置3由(未示出的)偏转镜引导到激光加工头4并且在该激光加工头中聚焦以及借助于图中同样未示出的镜子垂直于工件8的表面8a定向，也就是说，激光束6的射束轴(光轴)垂直于工件8延伸。

为了对工件8进行激光切割，首先用激光束6刺入，也就是说，工件8在一个部位处被熔化或氧化并且在此形成的熔体被吹出。然后，激光束6在工件8上移动，从而产生了连续的切割间隙9，激光束6沿着这个切割间隙将工件8切开。

不仅所述刺入而且所述激光切割都可以通过添加气体来进行支持。氧气、氮气、压缩空气和/或特定应用的气体都可以作为切割气体10使用。最终使用哪种气体取决于要切割哪些材料以及对工件8的质量要求是什么。所产生的颗粒和气体可以借助于抽吸装置11从抽吸室12中吸出。示意性示出的可编程数字控制装置13控制激光切割机1的所有基本功能，例如，当加工程序在其上执行时，激光加工头4的运动。

图2a,b示出工件8的分离加工，更确切地说，是矩形工件部分14的分离加工，它沿着切割轮廓9与剩余工件15(剩余格栅)分离。在分离加工过程中，工件部分14在其外轮廓P处通过微连接部17与剩余工件15保持连接。在图2a,b所示的例子中，微连接部17在XY平面(工件平面)中沿外轮廓P处于微连接部位置m上，该微连接部位置不对应于沿外轮廓P的切开位置f，该切开位置在沿切割轮廓9进行分离加工时形成切割端部。当切割轮廓9在切开位置f处关闭的时刻，从激光切割机1的加工喷嘴18出来的切割气体10的气体压力p作用于所述工件部分14(参见图2b)。

如果激光切割头4或切割气体喷嘴18的激活的、被施加压力的面(参照图2b)再次运动到用微连接部17连接的工件部分14的区域上，则该微连接部17应该恰好在该区域中连接该工件部分14。通过这种方式，由气体压力p引入的力对微连接部17的杠杆作用最小，因此产生的应力也最小。

根据工件部分14相对于支撑的工件支架元件5的布置方式，可能存在沿切割轮廓9或沿工件部分14的外轮廓P的如下区域：在这些区域中，切割气体10的气体压力p在切开位置f处导致工件部分14相对于剩余工件15倾斜。

在这种情况下，微连接部17的宽度B_MJ不能低于最小宽度B_MJ,min，在该最小宽度下，倾斜的工件部分14的立起高度达到图2b中所示的预定的最大立起高度h_max。在图2a,b所示的例子中，最大立起高度h_max对应于加工喷嘴18和剩余工件15或工件8之间的距离A。通过最大立起高度hmax的这种确定，可以防止立起的工件部分14与激光切割头4的加工喷嘴18发生碰撞。在所示的例子中，加工喷嘴18的端侧与工件8的上侧8a之间的距离A小于约2毫米，通常是1毫米或更小。

在图2a,b所示的例子中，最小微连接部宽度B_MJ,min(其不应被低于，以便防止立起的工件部分14与加工喷嘴18碰撞)的计算或确定按照下述方式实施：

计算出XY平面中由支架片5的顶端给出的所有点的集合作为支架片配置S，这些点在图2a中通过沿X方向延伸的虚线表示。此外，还给出了工件14的待切割的外轮廓P、微连接部位置m和沿待切割的外轮廓P的切开位置f。

图2a中的阴影区域I代表外轮廓P的内部与支架片配置S的交点集合，结合了微连接部位置m。虚线表示的支架多边形A代表I的凸包络。D表示支架多边形A中最接近切开位置f的一侧。侧D和切开位置f之间的距离用d表示。相对于切开位置f而言位于D的另一侧且与D的距离最大的位置q之间的距离用e表示。在切开位置f处作用于外轮廓P内侧的力通过从加工喷嘴18出来的切割气体10的气体压力p产生，下面用F表示该力。

根据上述变量可以确定微连接部17的最小宽度B_BJ,min：如果上述由气体压力p引起的力F作用在切开的工件部分14上，则后者会围绕轴线D倾斜。

在第一近似中，工件部分14围绕轴线D的倾斜角α与F*d成正比，因此，在与材料有关的常数c0下适用的是，最大倾斜角α_max为W(P,S,f,m)＝max(90；c0*F*d)度。

此外，在实验中发现，1/α与微连接部位置m处微连接部17的宽度B_MJ的三次方成正比。因此，对于与材料相关的常数c适用的是：

W(P,S,f,m)＝max(90；c*F*d/B_MJ ³)。

其中B_MJ表示点m中微连接部17的宽度。

对于给定的倾斜角α，根据本发明，应确保立起高度

H(P,α)＝sin(α)e

小于允许作为最大倾斜高度的预定值h_max，也就是说，以下情况适用

H(P,α)<h_max。

这一条件在以下情况下得到满足

sin(α)e<h_max，即

(sin(W(P,S,p,m))e<h_max，即

(sin(max(90；c*F*d/B_MJ ³))e<h_max。

即，如果e<h_max，则工件部分14原则上可以立得太高，因此，得出的条件是：

sin(c*F*d/B_MJ ³)<h_Max/e，这正好适用，如果

c*F*d/B_MJ ³<arcsin(h_Max/e)，这正好适用，如果

通过该不等式确定了微连接部17的宽度B_MJ并且从而也确定了微连接部17的最小宽度B_MJ,min。

以上述方式确定的微连接部17的最小宽度B_MJ,min在用于创建用于加工工件8的控制程序的编程系统中使用以生成加工程序，该加工程序在加工工件8时在数字控制装置13上运行。

微连接部17的最小宽度B_MJ,min不仅可以根据作为加工参数的切割气体压力p来确定，而且还可以根据其他加工参数来确定，这些其他加工参数在加工工件8时影响工件部分14与剩余工件15的相对方位。例如，在操纵过程中，或者更准确地说，在工件8的移动过程中，就是这种情况，下面将参照图3所示的组合式激光和冲压机20进行描述。

被设计成激光和冲压机的工具机220具有带冲压头21a的传统冲压头21和激光加工头4作为加工工具，该加工工具对板材形式的板状工件8进行分离加工。在工件加工过程中，待加工的工件8支承在加工台形式的工件支架5上。通过传统的、具有用于固定保持工件8的夹具23的保持装置22，工件8可以在工件平面的X方向(XYZ坐标系的XY平面)上借助于通过箭头表示的传统线性驱动器23a相对于冲压头21a和激光加工头4移动。工件8可以在工件平面的Y方向上移动，其方式是，借助于用箭头表示的常规线性驱动装置23b将工件支架5与保持装置22一起相对于底座24移动，工件支架5支承在该底座上。

通过这种方式，工件8可以相对于冲压头21a和激光加工头4在X和Y方向上移动，从而使工件8的相应待加工的区域可以被定位在冲压头21a的位置固定的加工区25中或激光加工头4的位置固定的加工区26中。在冲压头21的加工区25中定位了(可更换的)冲模27，该冲模具有用于接合(同样可更换的)冲压头21a的开口27a。相应地，在激光加工头4的位置固定的加工区26中设置有激光模28，该激光模用作工件支架5中基本圆形的抽吸口26a的开口边界。在此，工件支架5在X方向上的部分区域是位置固定的并且相对于底座24在Y方向上不移动，所述加工区25、26在所述部分区域上形成。在此，激光加工头4可以在X和Y方向上实施运动，这受到抽吸口26a的限制。图3所示的工具机20也具有控制装置13，该控制装置用来在工具机20的X方向和Y方向上控制所述线性驱动器23a、23b。

图4a,b示出了一个工件部分14，它通过一个微连接部17保持在剩余工件15上。当由微连接部17保持的工件部分14在工件支架5上或沿工件支架在X方向上移动时，当工件部分14经过工件支架5的无支撑区域时，重力F_G在Z方向上作用在工件部分14上。此外，工件部分14在XY平面中围绕微连接部17弯曲。因此，微连接部17的最小宽度B_BJ,min也受到以下条件的影响，即弯曲不会变得如此强烈，以至于工件部分14滑到剩余工件15下面或上面。

最小微连接部宽度B_BJ,min的计算与微连接部在工件部分14上的位置m相关：

有利的是，微连接部17在一个部位(微连接部位置或连接位置m)处安置在工件部分14上，在该部位处，工件部分14的主惯性轴与外轮廓P相交(例如在工件部分14的对称轴上--与图4a,b所示的图示不同)。通过这种方式，微连接部17就没有因重力F_G而产生的扭转应力。附加地，如果微连接部17沿外轮廓P位于一位置m处，该位置是通过将工件部分14的重心S向工件部分14和工件支架5之间的相对运动方向投影而得出的，则消除了由于在第二轴向上的加速度力和摩擦力而产生的进一步的弯曲载荷。

此外，微连接部17应安置在主惯性轴与外轮廓P的交点上(该交点与工件14的重心S的距离最小)或者应在以下轴向(X或Y)上，在该轴向上有最大加速度作用于工件14。

以下假设适用于以下描述的最小必要微连接部宽度B_BJ,min的设计：

-工件部分14的重力F_G在Z方向上作用，该重力作用于质量中心(重心S)；

-在X和Y方向上，(轴向)加速度a_X、a_Y和静态摩擦力作用于微连接部17；

-这些力作用在重心S上，在此，较小的杠杆(＝重心S—微连接部17的连接位置m的距离)是有利的。这决定了微连接部17在工件14上的优选连接位置m。

-微连接部17处于主惯性轴之一上；

-在激光切割时，微连接部17被设置在切割端部上，从而使得气体压力扮演次要角色并且可以忽略不计。

为了在上述假设的情况下计算最小必要微连接部宽度B_BJ,min，需要以下变量：

-工件部分14的几何特性：

o工件部分14的重心S

o微连接部17的连接点m：优选处于工件部分14的主惯性轴之一上，该主惯性轴对应于工件部分14的相应的对称轴(如果有的话)；

-材料特性：

o板材厚度d

o允许的应力B_ges

o E*模量

o密度(重量或质量m)

o与工件支架5的摩擦值或摩擦系数μ；

-工具机20的轴参数：

o X和Y方向上的加速度a_X，a_Y。

在下文中，微连接部17被假定为弯梁，以下力矩作用在该弯梁上：

重力方向上的力矩(关于X轴)：

M_X＝F_G*h_y，其中F_G＝m*g

在X和Y方向上的力矩(关于Z轴)：

M_z＝(F_ax+F_R)*h_y+(F_ay+F_R)*h_x，其中

F_ax＝m*a_x并且F_ay＝m*a_y并且F_R＝F_G*μ，

其中m＝工件的质量，g＝重力加速度，h_x＝X方向上重心S到微连接部件17的连接点m的距离，h_y＝Y方向上重心S到微连接部件的连接点m的距离，a_x＝X方向上的加速度，a_y＝Y方向上的加速度，μ＝工件部分14的材料与工件支架5的材料之间的摩擦系数。

在图4a，b所示的例子中(在该例子中工件部分14只在X方向上移动)，Y方向上的摩擦力FR被省略。由于简化为微连接部17处于主惯性轴之一上，所以省略了关于Y轴的力矩。

确定微连接部17的阻力矩W_X、W_Y：

W_x＝I_x/(d/2)，其中Ix＝(B_MJ*d³)/12

W_z＝I_z/(B_MJ/2)，其中I_z＝(d*B_MJ ³)/12

(d＝工件厚度，B_MJ＝微连接部宽度)。

由此，可以计算出微连接部17处的弯曲应力B_ges：

B_x＝M_x/W_X

B_z＝M_z/W_z

B_ges＝B_x+B_z(矢量加法)。

即，微连接部宽度B_BJ必须被如此选择，以至于弯曲应力B_ges最多与当前移动的工件8的材料的屈服极限R_p0.2一样大：

B_ges，max≤R_p0，2

然后，对于应力B_ges，max的这个预先给定的极限值R_p0，2，最小的微连接部宽度B_MJ，minB如下计算：

其中a＝-R_p，02；

并且最终：

B_{BJ，min B}＝max{B_MJ1，B_MJ2}。

最小的微连接部宽度B_{BJ，min B}是B_MJ1、B_MJ2两个值中的最大值，因为这两个值中较小的值由于在计算中使用了根，所以总是负的。

可以将根据经验确定的安全系数c₁加到计算出的最小微连接部宽度B_BJ，minB上，该安全系数考虑到了外部干扰变量的影响，例如冲压过程中的晃动、工件部分14的下垂、工件部分14在经过支架元件(例如球或刷子)时的偏移，即B_BJ，min＝B_BJ，minB+c₁适用。

此外，通过安全系数c₁可以考虑到由于直径突然减小而在微连接部17的连接位置m发生的缺口效应，该缺口效应导致最大允许的弯曲应力B_ges，max的降低。在此，安全系数c₁在理想情况下取决于计算出的微连接部宽度(c₁(B_BJ，minB))，即它不是绝对值。通过这种方式，对于工件4的不同工件部分14计算出的最小微连接部宽度BBJ，min相对地并且不是绝对地改变，这防止了小的工件部分14被过大尺寸的微连接部17连接。

典型地，不仅结合图2a，b而且结合图4a，b描述的用于确定微连接部17的最小宽度B_BJ，min的方法都是对于沿工件部分14的外轮廓P的多个不同连接位置m进行的。对于工件8的加工，选择沿外轮廓P的以下连接位置m：对于该连接位置，微连接部17的最小宽度B_BJ，min已被确定。在随后加工工件8的过程中，所述至少一个微连接部17(工件部分14通过该微连接部保持与剩余工件15连接)在通过上述方式选择的连接位置m处形成并且具有通过上述方式确定的最小宽度B_BJ,min。

微连接部17的最小宽度B_BJ,min和连接位置m在编程系统中被用来创建控制程序或创建用于加工工件8的控制命令。以这种方式创建的控制程序在加工工件8时由控制装置13处理。工件信息以及用于加工工件8的加工参数存储在该编程系统中，这些加工参数是确定微连接部17的最小宽度B_BJ,min所需要的，例如，在对工件8进行切割加工时的切割气体压力p或在工件8沿工件支架5移动时的轴加速度a_X,a_Y。可以理解的是，替换或附加于上述加工参数，还可以使用其他加工参数来确定微连接部17的最小宽度B_BJ,min，这些其他加工参数影响通过所述(至少一个)微连接部17与剩余工件15相连的工件部分14相对于剩余工件15或相对于工件支架5的相对方位。

Claims

1.一种用于确定微连接部(17)的最小宽度(B_MJ,min)的方法，在加工特别是板状的工件(8)时，工件部分(14)通过所述微连接部与工件(8)的剩余工件(15)保持连接，其特征在于，

所述微连接部(17)的最小宽度(B_MJ,min)根据至少一个加工参数(p,a_X,a_Y)来确定，该加工参数在加工工件(8)时影响工件部分(14)相对于剩余工件(15)的相对方位。

2.根据权利要求1的方法，其中，工件(8)的加工包括用加工射束、特别是用激光束(6)对工件(8)进行热切割，其中所述微连接部(17)的最小宽度(B_MJ,min)根据以下加工参数来确定，该加工参数的形式为在将工件部分(14)从剩余工件(15)切出的时刻从加工喷嘴(18)中出来的切割气体(10)作用于工件部分(14)的气体压力(p)。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，确定微连接部(17)的最小宽度(B_MJ,min)，在该最小宽度下，在气体压力(p)对工件部分(14)的作用导致工件部分(14)相对于剩余工件(15)倾斜时，最大立起高度(h_max)不被超过，所述工件部分(14)以该最大立起高度突出于所述剩余工件(15)。

4.根据权利要求3的方法，其中，所述最大立起高度(h_max)不大于加工喷嘴(18)和剩余工件(15)之间的距离(A)，其中该距离(A)优选小于2毫米，特别优选小于1毫米。

5.根据前述权利要求之一的方法，其中，所述工件(8)的加工包括剩余工件(15)与工件部分(14)一起沿工件支座(5)的移动，其中所述微连接部(17)的最小宽度(B_MJ,min)根据至少一个加工参数来确定，该至少一个加工参数的形式为工件部分(14)在沿至少一个移动方向(X，Y)移动时的加速度(a_X，a_Y)。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，确定所述微连接部(17)的最小宽度(B_BJ,minB)，在该最小宽度下，在工件部分(14)与剩余工件(15)一起移动时，所述微连接部(17)处的弯曲应力不超过最大弯曲应力(B_ges,max)。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述微连接部(17)处的最大弯曲应力(B_ges,max)不大于所述工件(8)的材料的屈服极限(R_p0,2)。

8.根据权利要求6或7所述的方法，其中，所述微连接部(17)的最小宽度(B_BJ,min)由所述微连接部(17)的在不超过最大弯曲应力(B_ges,max)情况下的最小宽度(B_BJ,minB)并且由安全系数(c₁)组成，其中该安全系数(c₁)优选与所述微连接部(17)的在不超过最大弯曲应力(B_ges,max)情况下的最小宽度(B_BJ,min,B)相关。

9.一种用于确定微连接部(17)的连接位置(m)的方法，在加工特别是板状的工件(8)时，工件部分(14)通过所述微连接部与剩余工件(15)保持连接，该方法包括：

沿着工件部分(14)的外轮廓(P)在多个不同的连接位置(m)处确定微连接部(17)的最小宽度(B_BJ,min)，其中该最小宽度(B_BJ,min)按照根据前述权利要求之一所述的方法确定；以及

沿着外轮廓(P)选择如下连接位置(m)用于加工工件(8)，对于该连接位置已确定了微连接部(17)的最小的最小宽度(B_BJ,min)。

10.一种用于加工特别是板状的工件(8)的方法，其包括：

在形成至少一个微连接部(17)的情况下加工工件(8)，工件部分(14)通过该微连接部与剩余工件(15)保持连接，

其特征在于，

其中，所述至少一个微连接部(17)在沿着工件部分(14)的外轮廓(P)的连接位置(m)上形成，该连接位置已按照根据权利要求9所述的方法确定。

11.一种计算机程序产品，该计算机程序产品构造用于当计算机程序在数据处理设备上运行时执行根据前述权利要求中任何一项的方法的所有步骤。