金屬或復合材料工件切割裝置和方法及用此法而成的工件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種用于沿確定的軌跡切割出金屬材料或復合材料制的工件的切割 裝置。
[0002] 本發(fā)明還涉及一種沿確定的軌跡切割出這種金屬或復合材料制的工件的切割方 法以及使用這種方法獲得的工件。
[0003] 本發(fā)明盡管非專一地、但尤其廣泛地應用于切割出具有高硬度即具有大于30的 洛氏硬度的機械工件的領(lǐng)域中，尤其用以形成例如可用在航空領(lǐng)域中的金屬材料（尤其是 鋁、鈦、鋼）或復合材料（尤其是具有碳纖維和熱固性或熱塑性基質(zhì)）制的工件粗坯。
【背景技術(shù)】
[0004] 更確切的說，在制造金屬機械工件的情況下，已知從原材料坯塊例如鑄料坯塊出 發(fā)，然后將其機加工，從而獲得所需工件的粗坯（半成品）。接著精制該粗坯以形成成品。
[0005] 得到的粗坯越接近所需的最終形狀，則對工件需進行的再加工就越少，材料邊角 料也就越少。
[0006] 因此存在對如下這種裝置和方法的需求：所述裝置和方法允許在料坯塊中精確制 出復雜形狀，使之盡可能接近工件最終形狀，這樣就可限制工序數(shù)量及材料損耗。
[0007] 已知片鋸式或鏈鋸式鋸切裝置，其適于沿確定的軌跡進行切割。
[0008] 但是這類裝置一方面涉及沿直線形軌跡進行鋸切，另一方面涉及對軟材料和/或 纖維材料如木材進行切割。
[0009] 這些裝置因此不適合于形成更硬的金屬或復合材料制的工件粗坯。這些裝置因而 不再允許沿復雜軌跡進行據(jù)切。
[0010] 還已知（DE202004007148) -種裝置，該裝置包括一種鏈鋸導向件，其配有帶凸起 切割刃的齒。
[0011] 但是，這種裝置不允許沿板材的寬度和/或長度（即沿其大尺寸）進行切割，而僅 僅允許沿厚度方向加以切割。其尤其不再允許以復雜的軌跡進行切割，如正弦曲線軌跡屬 此情況。
[0012] 同樣已知通過水射流或激光的線鋸或電火花加工切割裝置。
[0013] 即便這里這些技術(shù)可用于加工復雜形狀，但這類形狀需在小切割深度（優(yōu)選地 < 300毫米）上由直紋面（直線母線）形成。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014] 本發(fā)明旨在提供一種切割裝置和一種切割方法，其比以前已知的裝置和方法更好 地適應實際需要，尤其是本發(fā)明相對已知技術(shù)來說能更節(jié)省加工時間，而且本發(fā)明允許以 高切肩量切割出復雜形狀，允許軌跡近距離多方向變化，并在大尺寸工件的長度和/或?qū)?度上進行切割。
[0015] 所謂大尺寸，是指待切割工件的尺寸大于600毫米，例如大于1米、1. 5米或2米， 甚至更大。
[0016] 而相反地，以非限制性的方式，切割出工件的料坯塊的厚度本身則可小于300毫 米（航空領(lǐng)域中往往如此）或更大，甚至大于600毫米。該厚度例如可小于200毫米，例如 約為100毫米，極限是鋸縫橫向尺寸大小和所獲工件厚度的極限。
[0017] 本發(fā)明由于掌控了切割幾何形狀，因而還可節(jié)約每個成品工件的用料（相對于現(xiàn) 有技術(shù)來說，節(jié)約材料可高達30% )。
[0018] 本發(fā)明在其實施方式之一中還允許和涉及在同一料坯塊中嵌套切割出多個復雜 粗坯，和/或尤其基于這樣的構(gòu)思：使切割系統(tǒng)一一不僅是切割部即切割片而且還有導向 部即導向件一一逐漸深入料坯塊的內(nèi)部。
[0019] 為此，本發(fā)明主要提出一種切割裝置，用于沿確定的軌跡在金屬材料或復合材料 制的料坯塊中切割出工件，切割裝置具有形成所述軌跡的導向件和至少一個切割元件的撓 性或鉸接的支承件，其特征在于，支承件安裝成能在導向件中滑動；并且，支承件具有側(cè)向 盤，所述側(cè)向盤配有至少一個形成切割元件的切割片，切割片具有凸起切割刃，凸起切割刃 用于沿相對于所述側(cè)向盤的法線方向進行切割。
[0020] 有利地，導向件形成具有至少一次方向變化的軌跡。
[0021] 所謂具有至少一次方向變化的軌跡，是指在與鏈鋸的側(cè)向盤平行的平面中、具有 至少一個拐角或至少一個拐點的直線形或曲線形的軌跡。
[0022] 更為有利地，導向件形成具有至少兩個拐點的軌跡。
[0023] 所謂具有至少兩個拐點的軌跡，是指在與側(cè)向盤平行的的平面中、具有相對于同 一側(cè)的至少兩組兩個相對角或至少兩種凹度變化的直線形或曲線形的軌跡。
[0024] 換句話說是指這樣的軌跡：例如直線軌跡，其在軸向平面中至少四次改變方向，和 /或產(chǎn)生具有至少兩個波紋的一條切割線，和/或例如形成相對于所述直線相對一側(cè)兩兩 的相對四個角（例如大于5° )。
[0025] 在一有利的實施方式中，支承件是循環(huán)鏈鋸鏈。
[0026] 同樣有利地，導向件具有供支承件或鏈鋸通過的具有確定寬度的縱向的殼體；并 且，所述切割片用于在大于導向件寬度的寬度上進行切割。
[0027] 所述殼體例如是叉形件、夾具或?qū)Р邸?br>[0028] 所謂寬度，是指在平行于側(cè)向盤且正交于軌跡的縱向平面中的尺寸。
[0029] 換句話說，在該實施方式中，切割片及其切割刃的總尺寸（或?qū)挾龋┰趯挾壬洗笥?導向件的總尺寸。
[0030] 這種布置可使鏈環(huán)、切割片和導向件插入到料坯塊即原材料中，并隨著切割在所 述料坯塊的整個厚度上進行。
[0031] 切割裝置的側(cè)向保持布置和切割片相對于鏈鋸側(cè)向盤的法線方向的迎切允許按 鏈鋸的確定軌跡進行這種完全插入，這種完全插入更特別的是允許切割出工件的復雜幾何 形狀。
[0032] 在一些有利的實施方式中，另外和/或作為補充可采用以下布置方案中的一種和 /或另一種：
[0033] -導向件具有供鏈鋸（或支承件）通過的縱向的殼體，殼體在一側(cè)配有穿孔側(cè)壁， 穿孔側(cè)壁限定縱向隙口，循環(huán)鏈鋸（或支承件）具有沿循環(huán)鏈鋸規(guī)律分布的多個導向側(cè)頰 部，所述導向側(cè)頰部具有周沿邊部，周沿邊部用于同在所述穿孔側(cè)壁的外表面上的縱向隙 口邊側(cè)進行摩擦或滾動配合；
[0034] 一每個鏈環(huán)這樣形成：兩個平行軸之間由兩個連接板在兩側(cè)連接在一起，導向側(cè) 頰部由兩個相鄰軸之間的連接板中的一些連接板形成；
[0035] -切割片固定在形成切割片支座的側(cè)頰部上；
[0036] -切割片支座具有兩個圓柱形凹槽，所述兩個圓柱形凹槽分別與相鄰鏈環(huán)的軸的 端部和/或與同所述端部相固連的銷配合；
[0037] -所述殼體具有至少一個第一內(nèi)部縱向中央翼肋，用于同將鏈環(huán)相互鉸接的鉸接 軸進行摩擦或滾動配合；
[0038] -所述殼體具有第二中央翼肋，其面對第一翼肋；
[0039] -第一內(nèi)部縱向中央翼肋和第二中央翼肋之間的正交距離等于鉸接軸的直徑D+ 距離d，其中d〈0. 1毫米；
[0040] 一沿導向件和/或鏈鋸縱向方向（即沿導向件的橫向方向）對導向件預施應力。
[0041] 所謂預施應力，是指以例如大于50daN的預定拉伸力進行張緊；
[0042] 一切割裝置具有通過噴注導向件內(nèi)部進行乳化潤滑的潤滑件。因此，噴注量取決 于切割參數(shù)，以本領(lǐng)域公知的方式加以確定；
[0043] 一所述裝置具有導向件端部的側(cè)向緊固件，用于沿三向投影坐標系的三個方向保 持和加固導向件。緊固件例如由本領(lǐng)域公知的夾緊構(gòu)件、通過螺釘或作動筒形成；
[0044] -切割片具有階臺部，階臺部的表面具有沿相對于切割刃呈銳角或直角的凹形形 狀，用于破碎所述切割刃處產(chǎn)生的切肩；
[0045] 一切割片是能拆卸的，切割片具有用螺釘將切割片固定在切割片支座上的固定 件；
[0046] 一軌跡和/或?qū)蚣哂兄辽倬植康爻收仪€的形狀；
[0047] -循環(huán)鏈鋸具有多個切割片，所述多個切割片布置成至少兩個切割片的切割刃偏 置且重疊部分小于2毫米，例如為1毫米。
[0048] 本發(fā)明也提出一種使用前述裝置的切割方法。
[0049] 本發(fā)明還提出一種切割方法，用于用切割裝置沿確定的軌跡在金屬材料或復合材 料料制的料坯塊中切割出工件，其中，引導至少一個切割元件的撓性或鉸接的支承件，其特 征在于，支承件安裝成能在形成所述軌跡的導向件中滑動，所述支承件具有側(cè)向盤，側(cè)向盤 具有至少一個形成切割元件且配有凸起切割刃的切割片，利用所述支承件沿相對于所述側(cè) 向盤的法線方向進行所述切割。
[0050] 有利地，軌跡具有至少兩個拐點。
[0051] 有利地，切割條在大于導向件寬度的寬度上形成，和/或支承件由鏈鋸鏈形成，鏈 鋸鏈由鏈環(huán)裝置構(gòu)成。
[0052] 在一種有利的實施方式中，在大于或等于600毫米、例如大于3米、例如大于5米 的工件長度（深度）上，和/或在大于600毫米、例如大于1米的工件和/或料坯塊寬度上， 進行所述切割。
[0053] 有利地，在小于300毫米的料坯塊厚度E上進行所述切割。
[0054] 同樣有利地，沿著至少一次改變方向的軌跡切割出工件。
[0055] 在一種有利的實施方式中，在切割之前對導向件預施拉伸應力。