專利名稱：用于高速橫切的橫切工具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于高速橫切(crosscutting)的橫切工具，所述橫切工具包括本體和切割邊緣，所述本體具有用于待切割的棒材的通孔，所述切割邊緣限制了所述通孔的至少一部分。
背景技術(shù)：
例如，依據(jù)US3,735,656，已知了一種用于高速橫切的工具裝置。因此，依靠高能量供給速度使用上述工具裝置來切割棒狀材料也屬于已知。盡管使用該方法具有許多潛在的優(yōu)點(diǎn)，但是這種方法還是沒有在制造工業(yè)領(lǐng)域普遍地使用和確立。這項(xiàng)技術(shù)不能夠更大規(guī)模地確立的原因是由于所述工具的結(jié)構(gòu)有所欠缺以及因而所造成的不期望的生產(chǎn)中斷。這種欠缺體現(xiàn)在在固定工具以及可移動(dòng)工具對(duì)齊時(shí)，經(jīng)常不能夠獲得足夠高的精確度。傳統(tǒng)工具結(jié)構(gòu)的共同之處在于，橫切工具，至少可移動(dòng)橫切工具是矩形的。出于生產(chǎn)工程方面的原因，無論是在橫向還是垂直方向上，工具和工具外殼之間必須具有一定程度的公差。用于相對(duì)于工具一邊的材料的中央孔的測(cè)量精度也需要一定程度的公差?？偠灾?，這意味著，用于兩工具的中央孔的位置不是確定的準(zhǔn)確的相互對(duì)齊，這樣在每次切割之間將材料穿過工具供給時(shí)將會(huì)引起問題。另外的缺點(diǎn)是，已知結(jié)構(gòu)采用一種罩(helmet)，將沖擊能量從沖擊活塞轉(zhuǎn)移到可移動(dòng)橫切工具，從許多方面來講，這都是不期望的結(jié)構(gòu)。已知結(jié)構(gòu)另外的缺點(diǎn)是，在更換工具時(shí)，需要拆卸工具外殼，因而造成機(jī)器具有不期望的很長(zhǎng)的裝配時(shí)間。
WO03086690公開了一種用于高速橫切的工具裝置，該裝置消除了上述的各種缺點(diǎn)。上述結(jié)果通過一種用于高速橫切的工具裝置來實(shí)現(xiàn)，所述工具裝置包括沖擊單元、工具外殼、阻尼(damper)單元、可移動(dòng)橫切工具和固定橫切工具，其中，工具外殼具有用于可移動(dòng)橫切工具的至少兩個(gè)彎曲的支撐表面，所述支撐表面具有相同的半徑，并且在所述支撐表面之間具有凹部，所述凹部用于隸屬于沖擊單元的沖擊活塞。
然而，在對(duì)具有超大強(qiáng)度的材料進(jìn)行橫切時(shí)，例如用于奧圖(Otto)引擎的排氣閥的棒材，就難于獲得期望的可操作性。往往，材料中就會(huì)發(fā)生不期望的裂紋問題。因此，在大直徑原料時(shí)(＞12mm)經(jīng)常出現(xiàn)大尺寸偏差，所述原料是通過滾壓(rolling)制造的(被對(duì)置地拉伸并進(jìn)行表面研磨的棒材和絲材，這些桿材和絲材體現(xiàn)了更好的尺寸精確度)，上述大尺寸偏差被證明降低了操作的效率，導(dǎo)致在使用特大機(jī)械時(shí)，由于使用了更大的力量和沖擊，所以具有更大的能源消耗、噪音水平和總應(yīng)變。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是將用于高速橫切的橫切工具中出現(xiàn)的上述問題消除或者至少最小化，上述橫切工具包括本體和切割邊緣，所述本體具有用于待切割棒材(W)的通孔，所述切割邊緣定義了所述通孔的至少一部分，其中，所述切割邊緣由至少兩個(gè)切割顎所形成，所述顎定位在所述本體內(nèi)部，并被所述本體支撐。
得益于本發(fā)明，提供了一種具有改進(jìn)性能的橫切工具。通過使用兩個(gè)切割顎，在至少一個(gè)反作用(counteracting)的橫切工具中，在切割動(dòng)作中(在分離面內(nèi))所產(chǎn)生的反作用力將通過棒材被分離到幾個(gè)方向上。因此，在棒材分離面上作用的力將被更加均勻地分配，從而將會(huì)降低裂紋形成的風(fēng)險(xiǎn)并減少棒材的變形。所以，本發(fā)明提供了實(shí)質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)，特別是針對(duì)具有超高強(qiáng)度和/或厚度和/或尺寸偏差的切割操作時(shí)。
按照本發(fā)明的其它方面-每個(gè)所述切割顎具有切割邊緣，所述切割邊緣具有擴(kuò)展部分(1)，所述擴(kuò)展部分相當(dāng)于待切割棒材W周長(zhǎng)的5-45％，優(yōu)選為10-24％，其為每個(gè)顎的邊緣部分提供了最優(yōu)的分配。
-所述邊緣是彎曲的，其曲率半徑(rj)等于或大于，優(yōu)選為略大于棒材(W)的曲率半徑(rw)，在棒材具有圓形的外部結(jié)構(gòu)時(shí)，就提供了切割邊緣與棒材之間有利的接觸。
-每個(gè)所述的切割顎被可更換地設(shè)置在所述本體內(nèi)，這樣做具有非常重要的成本優(yōu)勢(shì)，因?yàn)槠涫沟弥粚?duì)一個(gè)或幾個(gè)顎進(jìn)行更換更為便利，而不需要對(duì)橫切工具的本體進(jìn)行更換。
-所述本體被設(shè)置為具有與每個(gè)切割顎的外部構(gòu)造的一部分相適應(yīng)的凹部，所述的部分優(yōu)選地為定位在與所述切割邊緣相對(duì)應(yīng)位置的部分，這樣就提供了本體和切割顎之間的優(yōu)良的接觸，例如，因?yàn)槠胶饬梢赞D(zhuǎn)移到本體和切割顎之間而不經(jīng)過任何的尖銳邊緣。
-所述構(gòu)造包括彎曲的部分(rs)，該部分是外部構(gòu)造為了獲得高強(qiáng)度/耐久性的特別有利的設(shè)計(jì)，例如，因?yàn)槠胶饬梢员晦D(zhuǎn)移到本體和切割顎之間，不需要經(jīng)過任何尖銳的邊緣。
-調(diào)節(jié)手段被設(shè)置為為了每個(gè)切割顎提供位置的軸向調(diào)節(jié)能力，以相對(duì)于本體對(duì)切割邊緣的定位(positioning)進(jìn)行軸向調(diào)節(jié)，這樣具有如下優(yōu)點(diǎn)，即，僅僅通過顎的調(diào)節(jié)就完全可以使磨損后的橫切工具重新使用，與之相比，在傳統(tǒng)工具中則需要對(duì)工具的整個(gè)本體進(jìn)行調(diào)節(jié)。同樣，即使是在針對(duì)磨損的調(diào)節(jié)之后，切斷面也可以被保持在相同的位置，而在磨損后的傳統(tǒng)工具被壓迫(ground down)時(shí)，(切斷面被保持在相同的位置)更難于實(shí)現(xiàn)。
-每個(gè)切割顎樞轉(zhuǎn)地設(shè)置在所述凹部之內(nèi)，這樣具有如下優(yōu)點(diǎn)，即，各顎能夠“自動(dòng)地”通過反作用力自定位，從而在對(duì)棒材進(jìn)行切割操作時(shí)處于最優(yōu)位置。
-支撐手段被設(shè)置在所述本體內(nèi)，也限定了所述通孔的一部分，這樣具有如下優(yōu)點(diǎn)，即，降低了棒材“甩鞭(whip lashing)”的風(fēng)險(xiǎn)，也可以在工具插入時(shí)協(xié)助棒材的導(dǎo)向。
-所述支撐裝置相對(duì)于所述切割顎對(duì)稱地定位，這樣具有如下優(yōu)點(diǎn)，即，有利于支撐裝置相對(duì)于切割顎的定位。
-至少兩個(gè)所述切割顎，優(yōu)選為每一個(gè)，具有相同的構(gòu)造，將橫切工具以及甚至同時(shí)在兩種反作用的橫切工具之中所需的所有的顎都采用相同的一種顎，這樣就提供了節(jié)約成本的優(yōu)點(diǎn)。
-所述本體包括兩種不同的材料，所述兩種不同的材料優(yōu)選地由內(nèi)部和外部同心的基本圓環(huán)狀單元所構(gòu)成，這樣提供了彈性。
-此種可移動(dòng)橫切工具以及固定橫切工具具有彎曲的表面，所述彎曲的表面具有相同的半徑(R)，這樣方便了橫切工具的中心對(duì)準(zhǔn)。


下面將參照WO03086690所公開的現(xiàn)有技術(shù)中的模塊單元的附圖以及按照本發(fā)明的橫切工具的優(yōu)選的示意性實(shí)施例的附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述，其中圖1圖示了現(xiàn)有技術(shù)中的模塊單元的斜上方方向的透視圖；圖2圖示了從另一個(gè)方向的相同裝置的透視圖；圖3圖示了隸屬于模塊單元的工具外殼的斜上方方向的透視圖；圖4圖示了如圖3所示的相同的外殼，不同的是圖4的方向?yàn)檎胺?；圖5圖示了按照?qǐng)D4中A-A線的截面圖，其中設(shè)置了按照本發(fā)明的橫切工具；圖6圖示了由前方觀察的按照本發(fā)明的可移動(dòng)橫切工具的側(cè)視圖；圖7圖示了由后方觀察的按照本發(fā)明的可移動(dòng)橫切工具的側(cè)視圖；圖8圖示了圖6和7中所示的可移動(dòng)橫切工具的固定部分的透視圖；圖9圖示了按照?qǐng)D6和7中所示的工具的可調(diào)部分之一的透視圖；圖10圖示了按照?qǐng)D6和7中所示的橫切工具的另一固定部分的透視圖；圖11圖示了由前方觀察的按照本發(fā)明的固定橫切工具的側(cè)視圖；圖12圖示了按照?qǐng)D11所示的固定橫切工具的固定部分；圖13圖示了從上方觀察的按照本發(fā)明的兩個(gè)橫切工具的透視圖；圖14A-E圖示了按照本發(fā)明的橫切工具的操作的成功方式；圖15A-B圖示了在使用現(xiàn)有技術(shù)時(shí)，橫切工具的傳統(tǒng)操作方式如何影響棒材；圖16A-B圖示了在采用按照本發(fā)明的方法時(shí)，橫切工具對(duì)棒材施加的影響。
具體實(shí)施例方式
圖1圖示了現(xiàn)有技術(shù)中的模塊單元的斜上方方向的透視圖。所述工具裝置包括沖擊單元10、工具外殼20和阻尼器30。在工具外殼20內(nèi)設(shè)置了可移動(dòng)橫切工具40和固定橫切工具50。沖擊活塞11，由沖擊單元10所驅(qū)動(dòng)，能夠按照已知的方式從下至上地給予可移動(dòng)橫切工具40高動(dòng)能的沖擊(blow)，固定橫切工具50在待切割工件(未示出)上施加一阻力。阻尼器30設(shè)置為在切割完成之后阻止可移動(dòng)橫切工具40的沖擊動(dòng)作。沖擊單元10和阻尼器30、相關(guān)聯(lián)的阻尼器外殼34、液壓升降龍骨墩(hydraulic block)31以及壓力蓄力器(accumulator)32，由于與本發(fā)明無關(guān)因此在此將不詳細(xì)描述。然而，需要提及的是，阻尼器30上凸出的輪形件33構(gòu)成了用于設(shè)置期望阻尼的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，同時(shí)，如圖所示的在圓柱外殼10上向下凸出的圓柱部分12構(gòu)成了指示器外殼的位置。
按照示出的示意性實(shí)施例，圖1以及圖2中所示的工具模塊被設(shè)置為用于切割圓柱狀棒材。為了引導(dǎo)待切割棒材，設(shè)置有棒材-導(dǎo)向單元60，該棒材導(dǎo)向單元位于工具外殼20背面的中央(如圖2所示)。工具外殼20包括固體基底元件21，該基底元件的頂上具有封蓋22。封蓋22首先通過螺釘固定在基底單元21的后邊緣上，其次通過螺栓固定在基底單元的前邊緣上。這些雙頭螺栓(stud bolt)也將所述模塊的其它部分，也就是沖擊單元10和隸屬于工具外殼的基板23，保持在一起。所述基板23包括懸掛機(jī)構(gòu)23，該懸掛機(jī)構(gòu)使得快速簡(jiǎn)單的安裝和拆卸整個(gè)工具模塊成為可能。
所述位于基板23上的懸掛機(jī)構(gòu)為固體，并且其寬度超過了工具外殼20的真實(shí)寬度。從而在工具外殼20的兩邊形成了凸出部分23A、23B。在每個(gè)凸出部分23A、23B上分別地具有兩個(gè)孔230、231以及232、234，在上述孔中設(shè)置裝配螺栓235-238。在這些裝配螺栓上具有橡膠襯墊239-242。所述裝配螺栓235-238被設(shè)計(jì)為要裝配到實(shí)際橫切機(jī)械中的匹配孔中，籍此，所述工具裝置被固定到所述機(jī)械的水平平面上。由于上述橡膠襯墊的原因，所以在垂直方向上允許某種程度的彈性，因而同時(shí)提供了聲絕緣和減振的作用。得益于使用裝配螺栓的方案，獲得了可以非常迅速流暢地更換整個(gè)模塊單元的便利，籍此消除了將造成浪費(fèi)的中斷。在其它的已知裝置中，在不需要花費(fèi)時(shí)間對(duì)各個(gè)不同組件拆卸時(shí)，整個(gè)單元不能按照要求被更換。
圖3圖示了如圖1和圖2所示的模塊單元的工具外殼20的基本部分。可以看出，基底元件21由具有相對(duì)較高高度H以及相對(duì)較大厚度T的固體件所組成。在其端面210上是用于緊固封蓋22的螺孔211。另外，還設(shè)置有用于給封蓋22定位的導(dǎo)向銷212。在該基底元件的前表面設(shè)置了兩個(gè)踵狀部分213和214，使得在每個(gè)向內(nèi)的端面213A和214A上形成平行的導(dǎo)向表面，上述表面通常被垂直地定位，使得上述導(dǎo)向表面213a和214a能夠防止可移動(dòng)橫切工具40的旋轉(zhuǎn)。在每個(gè)踵狀件213和214上分別地緊固了固定件24和25。類似于踵狀件213、214，這些固定用具24和25被設(shè)置為相對(duì)于與待切割線材的中心線C重合的對(duì)稱垂直面完全地對(duì)稱。每個(gè)固定用具24、25通過三個(gè)螺釘241被分別固定地錨定在踵狀件213上。所述固定用具24具有與基底單元21對(duì)齊的低端表面，并且向上伸展到分別稍低于踵狀件213、214的上端面為止。從固定用具24的基本為矩形的主體部分開始，支撐部分242和252向中心線C凸出。與中心線相平行，在每個(gè)所述的支撐部分242、252上，具有凹部243和253。在所述的凹部243和253中分別設(shè)置有彈性鎖定用具244和254。在鎖定用具244、254的輔助下，支撐窗口(hatch)26被固定在垂直方向上。在橫向上以及向外/向前方向上，窗口26分別通過固定用具24、25固定，并由踵狀件213、214的向外的表面213B、214B向內(nèi)地保持在位置上。支撐窗口26的中心具有凹部260。在基底元件21的底部上設(shè)置有導(dǎo)向銷215，所述導(dǎo)向銷被設(shè)計(jì)為用于將位于底板23上的基底元件21固定到工具裝置上。另外，如圖3所示，基底元件21的一面上具有潤(rùn)滑孔216，用于為橫切裝置的側(cè)表面潤(rùn)滑。最后，如圖3所示，在基底單元21的底部可以辨認(rèn)出凹部217，所述凹部217具有U形形狀，并且為沖擊活塞11提供了朝向可移動(dòng)橫切工具40向上穿入的空間。
圖4圖示了按照?qǐng)D3所示的單元的前視圖。可以看出，窗口的前表面端部具有邊緣部分26A、26B，上述邊緣部分與支撐部分242、252的相對(duì)的側(cè)表面相互作用與配合。鎖定用具244、254的解鎖允許窗口26在垂直方向上的位移，也就是平行于導(dǎo)向表面26B、26A的方向的位移。還可以看出，設(shè)置在窗口26中央的凹部260具有上端部分26，該部分穿過整個(gè)窗口而伸展。在從所述通孔向外朝前表面方向上向下，有一個(gè)向下方向的凹部262，籍此形成了傾斜的底部部分262A。在通孔26的擴(kuò)展部分，在可移動(dòng)橫切工具40上同心地定位著通孔41，以及位于之后的通孔62之中的導(dǎo)向套筒61(如圖5所示)。在窗口26的上邊緣上顯現(xiàn)的是潤(rùn)滑管216的開口216A，使得潤(rùn)滑油能夠向下流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)潤(rùn)滑滑動(dòng)表面的目的。在用于沖擊活塞11的凹部217的擴(kuò)展部分，可以辨別出可移動(dòng)橫切工具40的底邊緣44A。明顯地，該底邊緣形成了平面邊緣表面42，所述邊緣表面被設(shè)計(jì)為用于接收活塞11的沖擊。還可以看出，相互接鄰的邊緣表面43a、43b組成了彎曲的表面。這些彎曲的表面被配置為具有一個(gè)給定的半徑R。在基本元件21上的表面218處也能夠找到相同的半徑R，該表面靠在橫切工具的半徑-支配(radius-possessing)低端表面上。
圖5圖示了沿著圖4中A-A線的截面圖?？梢钥闯?，控制單元60包括內(nèi)導(dǎo)向套筒61，該套筒位于待切割棒材W的中心線的中心。依次地，所述導(dǎo)向套筒61被同心地固定在張力套筒62中。為了能夠?qū)?dǎo)向套筒61固定在張力套筒62內(nèi)部，導(dǎo)向套筒61具有傾斜的表面610，該表面被設(shè)計(jì)為與止動(dòng)螺釘620相作用，所述止動(dòng)螺釘具有螺紋，并且被設(shè)置在張力套筒62的端部的孔621之中。在張力套筒62的另一個(gè)端部具有一個(gè)法蘭狀部分622，所述法蘭完全的與基底元件21上的孔219相匹配。這個(gè)孔是完全圓柱形的，半徑為R。與這一半徑R相對(duì)應(yīng)的，該半徑R還在彎曲的邊緣部分中發(fā)現(xiàn)，例如沖擊工具40、50(下文中將詳細(xì)描述)的43A、43B。張力套筒62的所述法蘭部分622具有的直徑與穿過基底元件21的孔219的直徑基本相同。為了張力套筒與法蘭622的定位，以及因此產(chǎn)生的法蘭的定位表面622A，提供了壓力螺釘63，該壓力螺釘為套筒狀并且被同心地設(shè)置在張力套筒62的外部。在壓力螺釘?shù)耐獠勘砻嫔暇哂新菁y630。螺紋630被設(shè)計(jì)為與閂塊64相互作用，所述閂塊64上有具有相應(yīng)螺紋的通孔640。所述閂塊64通過固定螺釘被固定在基底元件21上。通過提供具有貫通插槽641以及與之相互作用的螺紋接頭642的閂塊64，能夠?qū)⑼ㄟ^螺紋640施加到壓力螺釘63上的夾緊力調(diào)節(jié)到所需要的水平，能夠通過夾緊/摩擦力容易地將壓力螺釘63固定。通過將壓力螺釘63擰到期望的位置，也因此獲得了張力套筒62的導(dǎo)向表面622A的期望位置。同時(shí)，也通過結(jié)構(gòu)而獲得了穿過導(dǎo)向套筒中的通孔612的中心線C的精確的中心對(duì)準(zhǔn)。
還可以由圖5看出，固定橫切工具50包括幾部分，即外圍套筒狀部分53和內(nèi)部套筒狀部分520。外圍套筒53的材料選擇主要是優(yōu)先選擇能夠即時(shí)吸收較大的力的沖擊又不會(huì)有塑性變形或者出現(xiàn)裂紋風(fēng)險(xiǎn)的材料(例如，具有高沖擊強(qiáng)度的工具鋼)。相應(yīng)地，可移動(dòng)工具40也包括幾個(gè)部分，即外部套筒狀部件43和內(nèi)部套筒狀部件420。
如圖5所示，固定橫切工具50的內(nèi)部側(cè)表面與張力套筒62的導(dǎo)向表面622A相抵。所述固定工具50被定位在基底元件21的腔219之內(nèi)，使得固定工具既旋轉(zhuǎn)地固定又在橫向方向上與基底元件21保持固定關(guān)系。由于工具50具有四個(gè)彎曲的邊緣表面53A、53B、53C、53D，上述彎曲的邊緣表面與通孔219的半徑精確地匹配，因而獲得工具的精確定位和排列。棒材的中心線C將因此與工具50的中心線一致。相應(yīng)地，可移動(dòng)工具40的同樣的定位也通過后來的，其低端的，具有的半徑表面43A、43B與在底部向前突出的基底元件的部件222的半徑-支配表面相互作用地抵住而獲得，并且用于沖擊活塞11的U形開口被設(shè)置在基底元件的底部。由圖5可以看出，可移動(dòng)以及固定50工具的相對(duì)的表面被設(shè)計(jì)為相對(duì)彼此滑動(dòng)，上述滑動(dòng)必須與棒材的切割相聯(lián)系地發(fā)生，所述棒材同時(shí)從固定橫切工具50的通道51和可移動(dòng)工具40的通道41中穿過。同時(shí)，在可移動(dòng)工具40的相對(duì)的側(cè)面40A發(fā)生導(dǎo)向，上述導(dǎo)向通過窗口26的內(nèi)向表面26C實(shí)現(xiàn)。出于防止固定工具50的旋轉(zhuǎn)的目的，使用了可調(diào)節(jié)支撐件405的突出部分，該部分被設(shè)計(jì)為與設(shè)置在基底元件21的底部的通孔29的壁相互作用。
圖6圖示了按照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的可移動(dòng)橫切工具40的前視圖。然而，圖6中所示的橫切工具40與圖5中所示的位置相互顛倒。原因是，通常按照本發(fā)明的橫切工具被用于需要額外的高沖擊工件W。因此，在多數(shù)情況下，優(yōu)選地使沖擊單元從上至下地作用，因?yàn)檎Ｇ闆r下，不采取額外的測(cè)量以創(chuàng)造出所需的空間，也就是在地上打洞，這種強(qiáng)有力的沖擊單元大到不能夠裝配到機(jī)械內(nèi)，實(shí)現(xiàn)從下至上的沖擊。因此，這種橫切工具更多地與從上至下進(jìn)行沖擊的沖擊單元一起使用。然而，顯然對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，無論沖擊單元被設(shè)置為從下至上或從上至下又或者從側(cè)面沖擊，對(duì)本發(fā)明都沒有任何限制地影響。
橫切工具40包括外部套筒43和內(nèi)部套筒420，它們相對(duì)彼此同心地定位。在工具40的中心處是通道41，該通道允許具有適合直徑的棒材W通過。如圖8所示出的，內(nèi)部套筒420包括環(huán)形法蘭狀部分424，圖6中圖示了該法蘭的后側(cè)。從法蘭狀環(huán)形部分424開始，半圓形套筒部分421以及銷狀部分422向內(nèi)突起。在與法蘭狀部分24的相對(duì)的一側(cè)，形成矩形凹部429。而且，還設(shè)置有兩個(gè)穿過環(huán)形法蘭狀部分424的具有螺紋的通孔425和426。在矩形凹部429內(nèi)，定位有L形支撐裝置423(如圖10所示)，這提供了在一個(gè)方向上保持棒材W位置的功能。為了切割棒材W，設(shè)置了兩個(gè)切割顎401和402。每個(gè)顎401、402都定位在套筒狀部分21與樁件422之間所形成的每一邊的間隙內(nèi)。
圖7圖示了從可移動(dòng)橫切工具40后面觀察的視圖，也就是圖示了執(zhí)行真實(shí)的切割動(dòng)作的分離面?？梢钥闯?，切割顎401、402被設(shè)置在外部套筒部分43內(nèi)的彎曲的凹部430內(nèi)。凹部430與每個(gè)切割顎401、402的彎曲外壁402A(如圖9所示)的曲率半徑精確地適應(yīng)。因此在相應(yīng)的凹部430內(nèi)每個(gè)顎401、402能夠稍微地旋轉(zhuǎn)。圖7還圖示了，在樁部分422和每個(gè)橫切顎401、402之間設(shè)置彈性元件45。這些彈性元件45將對(duì)顎401、402施加力，使其向外旋轉(zhuǎn)，也就是與套筒狀突出部分421的上表面427相鄰接。為了能夠?qū)⒚總€(gè)橫切顎401、402定位在與分離面相關(guān)的期望的平面上，在通孔425、426內(nèi)部設(shè)置了調(diào)節(jié)螺釘(未示出)，使得通過調(diào)節(jié)所述螺釘，其前端與切割顎的后壁相鄰接，籍此，獲得每個(gè)顎401、402的切割邊緣46的期望的精確定位。因此，每個(gè)顎401、402精確定位在軸向方向上，同時(shí)它們可以相對(duì)于平行于棒材W的中心線C的虛擬軸在每個(gè)凹部430內(nèi)樞轉(zhuǎn)少量距離。
圖9中圖示了一個(gè)橫切顎402的透視圖。其中，顎402的后側(cè)402A面向外，也就是所述顎的該側(cè)與通孔426內(nèi)的調(diào)節(jié)螺釘?shù)那岸讼嗷プ饔?。其中還圖示了，一種邊緣狀構(gòu)成402C，意在創(chuàng)造與突出的樁部分422相互作用的空間。每個(gè)顎401、402的向內(nèi)暴露的表面的凹面的曲率半徑rj相同或略大于待切割棒材W的半徑rW。因此將獲得如下結(jié)果，即，從顎所施加的壓力(在切割過程中)沿著并穿過棒材W地均勻地分布，以沿著切割邊緣46執(zhí)行期望的切割。如圖所示，一個(gè)顎的切割邊緣46的擴(kuò)展部分l大約為棒材W的周長(zhǎng)的20-24％。
如圖10所示，其圖示了L狀支撐件423也被設(shè)置為具有彎曲表面423C，該表面具有曲率半徑rL，其通常與顎的曲率半徑rj一致。
橫切工具40的外部形狀的優(yōu)點(diǎn)是，彎曲的表面43A能夠通過使用傳統(tǒng)的節(jié)約成本的機(jī)械加工手段，例如車削加工，實(shí)現(xiàn)非常高的精度。因?yàn)檫@些彎曲的表面43A被用于在工具外殼20之內(nèi)的定位/排列，這意味著能夠輕松地獲得高精度的排列，即，沿著預(yù)定軸C穿過工具的通孔41的設(shè)置。橫切工具40的平面表面44A被用于接受沖擊活塞11的沖擊，同時(shí)相對(duì)一側(cè)的44C，用于在執(zhí)行過沖擊之后為橫切工具40向著阻尼單元30的移動(dòng)制動(dòng)。如圖10所示，工具40的尖銳邊緣由于自身的斜切而消除。
圖11圖示了固定橫切工具50的前視圖。從中可以看出，按照本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的固定橫切工具50具有與可移動(dòng)橫切工具40精確地相同的外部結(jié)構(gòu)，這在許多方面都是合理的，尤其是在降低生產(chǎn)成本方面。而且，固定工具還包括內(nèi)部套筒520和外部套筒53本體。
如圖11所示，固定工具50被設(shè)置為也具有兩個(gè)切割顎403、404。與可移動(dòng)工具40相比，這些橫切顎403、404被定位在外部套筒53內(nèi)的最低側(cè)。如圖12所示，固定工具50的內(nèi)部套筒520的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)大致上與可移動(dòng)工具相同。而且，外部套筒53內(nèi)彎曲的凹部530內(nèi)的設(shè)置也與固定工具53相似。通常，在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中，可移動(dòng)工具和固定工具之間只有一點(diǎn)區(qū)別。在固定工具50中，一個(gè)可調(diào)節(jié)棒狀件405被用于支撐，而這在可移動(dòng)工具40之中是由L形狀裝置423執(zhí)行的。然而，棒狀支撐裝置405也被設(shè)置在具有與顎的曲率半徑rj相似曲率半徑的端面(未特別地示出)上。圖12還圖示了穿過內(nèi)部套筒的被設(shè)置為支撐棒405的通道的孔522A。
圖13圖示了相互鄰接地定位的兩個(gè)橫切工具40、50的透視圖，也就是圖示了它們的工作位置。其中可移動(dòng)工具40的沖擊表面44a為向上的方向，如上文中所述的在使用較大的沖擊單元時(shí)最好采用的方式。然而，結(jié)合圖5中所示的內(nèi)容，橫切工具40、50被顛倒地定位(與圖13相比)，因?yàn)檫@里的沖擊單元被安裝在橫切工具40、50的下面。
在圖5中還可以看出，在沖擊單元從下至上執(zhí)行沖擊時(shí)，包括可移動(dòng)橫切單元40和固定橫切單元50的工具單元如何被定位于橫切機(jī)械內(nèi)。顯然從圖5中可以看出，切割顎402、403在軸向上伸展了相對(duì)于橫切工具40、50的整個(gè)寬度的一段有限的距離。通過內(nèi)部(未示出)具有調(diào)節(jié)螺釘?shù)恼{(diào)節(jié)手段425、526；525、526(螺紋孔)，能夠?qū)崿F(xiàn)切割邊緣46的精確定位。這種調(diào)節(jié)可能性的另一優(yōu)點(diǎn)是，切割顎在磨損后仍可以使用。而且，這些通孔425、526；525、526的存在還使得能夠容易地更換切割顎。顯然，這是按照本發(fā)明的橫切工具的一個(gè)主要的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)樵趥鹘y(tǒng)技術(shù)中損壞工具的主要部件將不得不更換。而且僅僅更換橫切顎的以及支撐件405、423的可能性，使得使用一個(gè)相同的本體去切割具有不同尺寸的棒材W變得切實(shí)可行，因?yàn)槟軌蛑圃煸S多個(gè)在后端具有精確的相同形狀，即曲率和寬度，但是卻在切割邊緣46處具有不同的長(zhǎng)度和/或半徑rj的切割顎。支撐件405、423的目標(biāo)主要是消除在切割操作執(zhí)行時(shí)的甩鞭效應(yīng)(Whiplash Effect)。得益于切割顎輕微的樞轉(zhuǎn)，在切割過程中，支撐件將“自動(dòng)地”定位在最理想的位置上。
在使用工具時(shí)，各部件將如圖1和2所示的集成起來。而且，如前文所示，整個(gè)模塊單元10、20、30、40和50通過裝配螺栓236-239被固定到橫切機(jī)械(未示出)上。在特別適應(yīng)的供料裝置的幫助下，供給棒狀材料W，穿過導(dǎo)向套筒61的腔612，隨后繼續(xù)穿過固定橫切工具50的通道51，最后也穿過可移動(dòng)橫切工具40內(nèi)的通道41。所述橫切機(jī)械隨之準(zhǔn)備開動(dòng)，這意味著沖擊單元10使得活塞11向上加速，從而最終以一個(gè)非常高的能量/速率碰撞在可移動(dòng)工具40的沖擊表面44A(如圖5所示)上?？梢苿?dòng)橫切工具40隨后向上加速，離開沖擊活塞11。如圖7和11，顯然可以看出，切割顎401-404被定位在含有C的水平平面內(nèi)的相對(duì)的兩側(cè)，一對(duì)是位于所述水平表面下方的可移動(dòng)工具40的404、402，另一對(duì)是位于所述水平表面上方的403、404。因此，一旦可移動(dòng)橫切工具開始向上移動(dòng)(由于從下而上的沖擊)，切割顎401、402將與棒材W的最低側(cè)相接觸，棒材將會(huì)由固定工具上的切割顎403和404產(chǎn)生反作用力。因此，將會(huì)發(fā)生擠壓動(dòng)作，其中，力將會(huì)從四個(gè)不同的方向大致對(duì)稱地施加，在分離面內(nèi)圍繞著棒材W被分割。得益于切割顎401-404在它們的凹部430、530內(nèi)輕微地移動(dòng)，每個(gè)切割邊緣46能夠自動(dòng)地定位，從而反作用力能夠均勻地施加到棒材W的表面上。因此，由切割顎401-404所產(chǎn)生的反作用力將防止任何僅僅在一個(gè)方向上的壓縮(如同在使用傳統(tǒng)橫切工具是所發(fā)生的一樣)，而將力分配，使得通常在切割操作中保持棒材W的形狀。得益于切割顎的這一動(dòng)作，降低了形成裂紋的風(fēng)險(xiǎn)。因此，按照本發(fā)明的橫切工具特別利于被用于切割具有高強(qiáng)度和/或大截面的棒材。
隨后，橫切工具40被阻尼單元30所阻止，由于工具的上平面表面44C倚靠在隸屬于阻尼器30的可移動(dòng)單元(未示出)上，使得沖擊動(dòng)作被阻止，此后，由于工具被所述阻尼器上的可移動(dòng)單元不斷地向下，向著沖擊位置，施壓導(dǎo)致隨后橫切工具返回沖擊位置。由于與側(cè)向平面表面44B、44D相互作用的窗口上的導(dǎo)向表面26E、26F的原因，所以能夠防止橫切工具的旋轉(zhuǎn)，其中，相同的彎曲表面43A、43B與基底元件21的彎曲表面218再次相接觸。某種程度上，有時(shí)是完全地，旋轉(zhuǎn)保護(hù)可以通過上平面表面44C和隸屬于阻尼器30可移動(dòng)壓力用具(未示出)之間的相互作用而獲得。因?yàn)榛自?1和可移動(dòng)橫切工具40之間的相互作用表面被配置為具有相同的半徑R，所以將會(huì)實(shí)現(xiàn)可移動(dòng)橫切工具的精確定位/排列的效果。任何在沖擊過程中散開的灰塵將能夠向下穿過基底元件21內(nèi)的凹部217而消失。從而進(jìn)一步保證能夠獲得精確的定位/排列。在沖擊過程中，由于下述事實(shí)，固定橫切工具50被保持在位置上，即，固定橫切工具的四個(gè)半徑為R的端面53A-53D精確地裝配在基底元件21上的圓形凹部219內(nèi)。從這一觀點(diǎn)出發(fā)，考慮精度的原因，使用半徑也是有利的，因?yàn)橄鄬?duì)于其它的多維形狀而言，具有一致半徑的固體件容易被制造為具有更高的精度。因此能夠在固定橫切工具和基底元件21的凹部219之間獲得非常良好的裝配，無論是從機(jī)械的觀點(diǎn)還是從耐用的觀點(diǎn)考慮這都是有利的。
一旦可移動(dòng)橫切工具40歸位，一段具有新的期望長(zhǎng)度的棒材可以被插入到可移動(dòng)工具40的通孔41之中。因此，小段的已切割棒材將從孔41中移出，并將在窗口26內(nèi)的腔260內(nèi)沿著傾斜平面262A滑動(dòng)，從而隨后被適當(dāng)?shù)厥占?br> 通過拆卸窗口26，可移動(dòng)橫切工具40被暴露出來，使得沖擊工具40、50能夠在線材的方向上被容易地從拆卸窗口26后所產(chǎn)生的開口中取出。因而，橫切工具40、50能夠快速和容易地檢查/更換和/或調(diào)整。
圖14A-E以連貫的方式圖示了按照本發(fā)明棒材是如何被橫切的。
圖14A中圖示了供給位置，也就是兩個(gè)橫切工具43、53定位為相互共軸地關(guān)系時(shí)的位置，使得可移動(dòng)橫切工具43的橫切顎401、402定位于棒材W的稍上方的一段距離，而固定橫切工具53(位于可移動(dòng)工具43后面)的橫切顎403、404定位于棒材W的稍下方。因此，能夠?qū)舨腤供給到這一位置。
圖14B圖示了可移動(dòng)橫切工具43從上至下沖擊之后不久的情況。其中，可移動(dòng)工具43被輕微地向下施壓(優(yōu)選為被單獨(dú)的壓力單元施壓)，使得顎401、402、403、404與棒材W相接觸。在這一位置，顎401-404不旋轉(zhuǎn)，而是保持在它們未受影響的位置上，使得各顎與棒材的邊緣相接觸。
圖14C圖示了可移動(dòng)工具43被壓力單元進(jìn)一步地向下施壓，以進(jìn)入棒材W的沖擊位置，從而也將棒材移動(dòng)到相對(duì)于固定工具53的切割顎403、404的沖擊位置，導(dǎo)致產(chǎn)生反作用力。在這個(gè)施壓動(dòng)作中，顎401-404也將旋轉(zhuǎn)以保持相對(duì)于棒材的最優(yōu)定位。圖中已經(jīng)圖示了，按照本發(fā)明，反作用力將會(huì)在四個(gè)垂直的方向上生成，也就是說，橫切力對(duì)棒材W的影響被分配在棒材W圓周上四個(gè)不同的位置上。因此，在這一位置，所述切割顎被最優(yōu)地定位以執(zhí)行橫切動(dòng)作。
圖14D圖示了在真正的橫切工作執(zhí)行時(shí)，在獲得絕熱橫切動(dòng)作時(shí)，力是如何從顎401-404上轉(zhuǎn)移到棒材W上的。
圖14E圖示了在橫切動(dòng)作完成之后不久，橫切工具43、53的位置。從而，可移動(dòng)橫切工具43進(jìn)行向下的運(yùn)動(dòng)，以把從棒材W上切割下來的棒材塊W1帶下來(bring along)。從這一位置可移動(dòng)工具將會(huì)返回開始位置，如圖14A所示，在圖14A所示位置橫切工具401、404不再直接與棒材W相接觸。此后(或者與此一起)，棒材W能夠前進(jìn)到可移動(dòng)橫切工具43內(nèi)，從而也將已經(jīng)切割掉的W1推出工具，并且可以執(zhí)行新的橫切動(dòng)作。
在圖15A-B以及圖16A-B中，通過將傳統(tǒng)方法(圖15A-B)與本發(fā)明(圖16A-B)的使用相比較，以比較的方式圖示了關(guān)于橫切動(dòng)作影響的本發(fā)明所獲得的改進(jìn)。圖15A-B圖示了傳統(tǒng)橫切工具將如何影響正在被橫切的棒材W的材料地分配。在圖15A中圖示了將要被采用一個(gè)上橫切顎和一個(gè)下橫切顎的傳統(tǒng)方法橫切的棒材W。在橫切之前，棒材W在所有的方向上具有相同的直徑d1。棒材W被具有橫切表面的上下切割顎切割，所述切割表面具有一個(gè)曲率，所述曲率相應(yīng)于大致地大于d1的一個(gè)直徑D，通過該直徑能夠?qū)舨墓┙o到橫切工具。棒材W以及橫切工具的曲率的不同導(dǎo)致在每個(gè)側(cè)面的棒材和橫切工具的內(nèi)壁之間都獲得間隙s1。在橫切工具的沖擊動(dòng)作中，棒材W將伸縮以填充間隙s1。在橫切動(dòng)作停止之后，由于棒材自身的彈性，棒材W將會(huì)恢復(fù)。然而，由于棒材W的一些塑性變形，將會(huì)殘留某種程度的變形，這種殘留的變形將導(dǎo)致棒材在水平面上的橫截面距離d2的增加。因此，棒材W將不會(huì)完全恢復(fù)到間隙的所有距離s1，而是僅僅恢復(fù)上述距離中的一小部分s2。所以，在執(zhí)行了按照傳統(tǒng)方法的切割之后，棒材W將會(huì)在截面上獲得一個(gè)橢圓形構(gòu)造的截面。
圖16A-B以相對(duì)應(yīng)的方式圖示了在使用按照本發(fā)明的方法時(shí)，在切割動(dòng)作過程中，棒材W是如何受到影響的。所以，可以看出，得益于按照本發(fā)明的方法的使用，橫切工具沿著棒材的外圍周長(zhǎng)在四個(gè)不同的位置上對(duì)棒材W施加影響，棒材可以恢復(fù)的間隙s3大大地小于采用傳統(tǒng)方法時(shí)的間隙。所以，得益于使用了按照本發(fā)明的方法，殘留的變形s4也將大大地減小。
本發(fā)明不限于上文中的描述，而是能夠在本發(fā)明的專利權(quán)利要求書所限定的范圍內(nèi)進(jìn)行改變。因而，本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)為，例如，將有利的橫切工具設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)的、矩形的橫切工具相結(jié)合。本發(fā)明還能夠被實(shí)現(xiàn)為，在某些條件下，能夠使用可移動(dòng)、半徑-支配橫切工具和傳統(tǒng)截面構(gòu)造的固定橫切工具的結(jié)合。另外，本發(fā)明還可以被實(shí)現(xiàn)為，可移動(dòng)工具40能夠被配置為使得對(duì)稱只在一個(gè)平面內(nèi)存在。而且，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說顯而易見的是，根據(jù)實(shí)際需求而確定在每個(gè)工具40、50之中使用超過兩種的橫切顎，比如3或4種。也顯而易見的是，可以采用多種不同的材料。另外，顯而易見的是，在某些情況下，不需要為橫切工具的本體使用內(nèi)部和外部套筒，而用于橫切顎的凹部以及支撐裝置可以被直接地設(shè)置在同質(zhì)的本體之中，例如將固定部件的顎設(shè)置在外殼20的結(jié)構(gòu)內(nèi)部，例如在工具外殼20的固體基底元件21內(nèi)部。顯而易見的是，在不偏離權(quán)利要求書范圍的情況下，內(nèi)部套筒的構(gòu)造也可以改變。而且，顯而易見的是，本文所描述的原則也可以被用于超出已經(jīng)示出的棒材種類的切割操作，例如非圓形棒材、管狀棒材、正方形和/或六邊形棒材。
按照依據(jù)上文中所示的內(nèi)容的改變，顯而易見的是，可移動(dòng)橫切工具的顎可以被設(shè)置為在可移動(dòng)橫切工具內(nèi)軸向地可移動(dòng)。通過這樣的設(shè)置，在橫切動(dòng)作時(shí)橫切顎將被允許軸向的移動(dòng)，也就是能夠跟隨棒材W的軸向運(yùn)動(dòng)。通過使用這種設(shè)置，連續(xù)工料的棒材的橫切變得切實(shí)可行，例如與通過旋轉(zhuǎn)校直機(jī)與產(chǎn)品相聯(lián)系。這種設(shè)置還可以被用于推進(jìn)更高的生產(chǎn)率，因?yàn)榕c可移動(dòng)棒材內(nèi)的切割顎軸向不可動(dòng)的情況相比，這種設(shè)置便利于棒材W更早地開始在軸向方向上移動(dòng)。所述可移動(dòng)顎將受到回縮力的影響(優(yōu)選為連續(xù)作用，例如彈簧、氣壓和/或液壓斷續(xù)作用手段的彈性手段)以能夠?qū)⒏黝€軸向地快速地重新定位，使之在隨后的橫切動(dòng)作之前進(jìn)入橫切位置，例如快速地恢復(fù)到起始位置。還顯而易見的是，可移動(dòng)顎的回縮可以通過自動(dòng)控制單元主動(dòng)地控制。
權(quán)利要求
1.一種用于高速橫切的橫切工具，所述橫切工具(40；50)包括本體(43，420；52，520)和切割邊緣(46)，所述本體具有用于待切割棒材(W)的通孔(41，51)，所述切割邊緣限定了所述通孔(41，51)的至少一部分，所述橫切工具的特征在于所述切割邊緣(46)由至少兩個(gè)定位于所述本體(43，420；52，520)內(nèi)部并由所述本體支撐的切割顎(401，402；403，404)所形成。
2.如權(quán)利要求1所述的橫切工具，其特征在于所述切割顎(401，402；403，404)中的每一個(gè)都具有切割邊緣(46)，所述切割邊緣具有擴(kuò)展部分(1)，所述擴(kuò)展部分相應(yīng)于待切割棒材W周長(zhǎng)的5-45％，優(yōu)選約為10-24％。
3.如權(quán)利要求2所述的橫切工具，其特征在于所述邊緣(46)為彎曲的，其中所述曲率半徑(rj)等于或大于，最好是稍大于，棒材(W)的曲率半徑(rw)。
4.如上述任一權(quán)利要求所述的橫切工具，其特征在于所述的切割顎(401，402；403，404)中的每一個(gè)都被設(shè)置為可互換地安裝在所述本體(43，420；52，520)內(nèi)部。
5.如權(quán)利要求4所述的橫切工具，其特征在于所述本體(43，420；52，520)被設(shè)置為具有與每個(gè)切割顎的外部結(jié)構(gòu)(402A)的一部分相適應(yīng)的凹部(430；530)，所述一部分優(yōu)選為與所述切割邊緣(46)的定位相對(duì)應(yīng)位置的一部分。
6.如權(quán)利要求5所述的橫切工具，其特征在于所述結(jié)構(gòu)(402A)包括彎曲的部分(rs)。
7.如權(quán)利要求6所述的橫切工具，其特征在于所述彎曲的部分(402A)具有固定的半徑(rs)。
8.如上述任一權(quán)利要求所述的橫切工具，其特征在于調(diào)節(jié)裝置(425，426；525，526)設(shè)置為給每個(gè)切割顎(401，402；403，404)提供位置的軸向調(diào)節(jié)能力，以相對(duì)于本體(43，420；52，520)對(duì)切割邊緣(46)的定位進(jìn)行軸向調(diào)節(jié)。
9.如上述任一權(quán)利要求所述的橫切工具，其特征在于每個(gè)切割顎樞軸地設(shè)置在所述凹部(430；530)內(nèi)。
10.如上述任一權(quán)利要求所述的橫切工具，其特征在于支撐裝置(405；423)設(shè)置在所述本體(43，420；52，520)內(nèi)部，也限定了所述通孔(41；51)的一部分。
11.如權(quán)利要求10所述的橫切工具，其特征在于所述支撐裝置(405；523)相對(duì)于所述切割顎對(duì)稱地定位。
12.如上述任一權(quán)利要求所述的橫切工具，其特征在于至少所述切割顎(401，402；403，404)中的兩個(gè)，優(yōu)選為其中的每一個(gè)，具有相同的構(gòu)造。
13.如上述任一權(quán)利要求所述的橫切工具，其特征在于所述本體(43，420；52，520)包括兩種不同的材料，所述兩種不同的材料優(yōu)選地由內(nèi)部(420；520)和外部(43；43)同心地設(shè)置的基本的環(huán)形單元所組成。
14.如權(quán)利要求9所述的橫切工具，其特征在于這種可移動(dòng)橫切工具(40)和固定橫切工具(50)具有彎曲的表面(43A，43B；53A，53B)，所述彎曲表面具有相同的半徑(R)。
15.一種用于高速橫切的橫切顎，其特征在于適于用在權(quán)利要求1所述的橫切工具中。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于高速橫切的橫切工具，所述橫切工具(40；50)包括本體(43，420；52，520)和切割邊緣(46)，所述本體具有用于待切割棒材(W)的通孔(41，51)，所述切割邊緣限定了所述通孔(41，51)的至少一部分，其中，所述切割邊緣(46)由至少兩個(gè)定位于所述本體(43，420；52，520)內(nèi)部并支撐于所述本體內(nèi)部的切割顎(401，402；403，404)所形成。
文檔編號(hào)B23D15/00GK101027144SQ200580031945
公開日2007年8月29日 申請(qǐng)日期2005年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月28日
發(fā)明者哈肯·奧爾森, 安德斯·達(dá)爾伯格 申請(qǐng)人:莫菲克科技股份公司