用于金属成形和/或切割的方法和设备技术

本发明专利技术提供了一种借助于工具(4)和驱动单元(1)进行材料成形和/或切割的方法，该方法包括移动驱动单元(1)以向工具(4)提供动能，以使工具(4)撞击工件材料(W)，以使工件材料(W)成形和/或切割工件材料(W)，其中，在工具(4)撞击工件材料(W)之前，将工具(4)与驱动单元(1)可操作地分离。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于金属成形和/或切割的方法和设备
本专利技术涉及一种用于材料成形和/或切割的方法。本专利技术还涉及一种用于材料成形和/或切割的计算机程序、计算机可读介质、控制单元和设备。
技术介绍
本专利技术有利地用于高速成形(HVF)和/或切割，但是根据本专利技术的其他实施例，可以用于涉及除HVF以外的其他速度的材料成形和/或切割。HVF在本文中也称为高速材料成形。金属的HVF也称为高速金属成形。高速切割或高速切割也可以称为高速横切或高速横切。在常规的金属成形操作中，通过使用简单的锤击或动力压机将力施加到要加工的金属上；使用的重型工具以相对较低的速度移动。常规技术包括诸如锻造、挤压、拉拔和冲压等方法。在常规金属切割操作中，有许多可用于切割金属的技术，包括诸如车削、铣削、钻孔、磨削、锯切的机械加工技术。除其他技术外，还有焊接/燃烧技术，诸如激光燃烧、氧燃料燃烧和等离子体。HVF涉及在使工具碰撞工件之前，通过使其具有较高的速度来赋予工具较高的动能。HVF包括诸如例如借助于电动机的液压成形、爆炸成形、电液压成形和电磁成形的方法。在这些成形过程中，在非常短的时间间隔内将大量能量施加到工件上。HVF的速度通常可以为至少1m/s，优选为至少3m/s，优选为至少5m/s。例如，HVF的速度可以为1-20m/s，优选地为3-15m/s，优选地为5-15m/s。HVF可以被认为是从动能获得材料成形力的过程，而在常规的材料成形中，材料成形力从压力例如液压力获得。类似地，如同在HVF中一样，高速切割涉及在使之撞击和切割工件之前，通过使其具有较高的速度来赋予切割工具高的动能。高速切割的速度通常可以为至少1m/s，优选地至少3m/s，优选地至少5m/s。例如，高速切割的速度可以为1-20m/s，优选地3-15m/s，优选地5-15m/s。HVF的一个优点在于，在非常快速的负载作用下，许多金属趋于更容易变形。与常规的成形技术相比，在HVF的单次操作中，应变分布更加均匀。这产生易于产生复杂的形状而不会在材料中引起不必要的应变。这允许形成具有紧密公差的复杂零件，以及形成可能无法通过常规金属成形过程形成的合金。例如，HVF可用于燃料电池中使用的金属流板的制造。这样的制造要求小的公差。高速切割的一个优点在于，可以使用生产工程方面更有效、更简单的方法来获得较高的测量精度。此外，可以使切割工具的撞击之间的时间非常短，从而产生高生产率。HVF和高速切割的另一个优点在于，虽然工具的动能与工具的质量成线性比例，但与工具的速度成平方比，因此，与常规的金属成形相比，重量要轻得多的工具可以在HVF中使用。已知的是，在HVF和高速切割中，通过第一腔室中的液压从起始位置驱动柱塞，以便通过撞击将高动能传递给工具，该工具继而加工工件材料，例如一个工件。为了避免工具在从柱塞撞击时过度变形，该工具必须具有相对较高的刚度，从而具有相对较高的质量。结果，用于驱动柱塞的系统需要呈现高容量。此外，由于高动能，柱塞可能撞击工具不止一次。如果工件材料由于工具撞击时的变形而反弹，并且结果是工件材料依次撞击工具，从而将工具推向柱塞并再次与柱塞接触，则可能发生这种情况。这是不希望的动作。柱塞仅应撞击工具一次，否则工件的成形和/或切割可能会导致最终产品的性能受损，诸如变弱和不均匀，甚至导致生产失败。还期望改善在HVF和高速切割中提供给工件材料的能量的控制。改善的能量控制可以改善工件材料中过程的性质。这样做可以进一步扩展HVF和高速切割的适用性，例如与目前的HVF和高速切割过程所能达到的公差相比，其公差甚至更小。还期望找到替代方案而不是使用柱塞作为驱动单元。另一期望是消除对于产品的每次成形和/或切割，柱塞不止一次碰撞/撞击工具的风险。
技术实现思路
本专利技术的目的是在材料成形和/或切割中，优选在高速成形和高速切割中，改善对提供给工件材料的能量的控制。本专利技术的另一个目的是减少在材料成形和/或切割中，优选在高速成形和高速切割中的柱塞驱动系统容量需求。进一步的目的是能够提供具有更小公差的工件材料，这些公差是通过当前的材料成形和/或切割过程实现的，并且优选地在当前的高速和/或切割过程中实现的。又一目的是防止每次成形和/或切割产品时柱塞不止一次碰撞/撞击工具。这些目的通过根据权利要求1的方法来实现。因此，这些目的通过一种借助于工具和驱动单元的材料成形和/或切割的方法来实现，该方法包括移动驱动单元以向工具提供动能，以使工具撞击工件材料，以使所述工件材料成形和/或切割工件材料，其中，在工具撞击工件材料之前，将工具与驱动单元可操作地分离。由于工具可操作地与驱动单元分离，因此减少或防止了反弹的风险。这改善了最终产品的性能，避免了弱化和不均匀的问题，并降低了生产失败的风险。该方法有利地用于高速成形和/或切割。然而，该方法也可以用于其他类型的材料成形和/或切割。工具与驱动单元可操作地分离可以包括工具与驱动单元分开。当移动驱动单元包括使驱动单元加速时，在驱动单元加速的至少主要部分期间，工具可以与驱动单元接触，并且可以向工具提供动能。工具和驱动单元可能同时开始加速。然而，在一些实施例中，在驱动单元加速的初始阶段期间，工具可以不与驱动单元接触。替代地，驱动单元可以在初始阶段之后与工具接触，在剩余的加速期间工具保持与驱动单元接触。例如，工具可以在驱动单元达到其最大速度的50％，优选20％，更优选10％之前开始其加速。在驱动单元开始加速之后驱动单元接触工具的实施例中，驱动单元和/或工具可以设置有用于使驱动单元与工具接触的阻尼器。在一些实施例中，其中移动驱动单元包括使驱动单元加速，该驱动单元为布置成由液压系统驱动的柱塞。柱塞可以可移动地布置在气缸壳体中。气缸壳体可以安装到框架。液压系统可包括用于将柱塞朝向工件偏置的第一腔室。液压系统可包括用于使柱塞偏置远离工件的第二腔室。第一腔室和第二腔室可以由气缸壳体和柱塞形成。如下详述，在整个撞击过程中，第二腔室可被提供有液压系统的系统压力。在替代实施例中，柱塞可以被布置成以某种替代方式被驱动，例如通过炸药、通过电磁或通过气动来驱动。可以通过调节工具的速度和/或质量来调节工具的能量。应当理解，第二工具可以存在于工件材料的相对侧上。工件材料可以为工件，诸如固体材料，例如片状形式，例如金属形式的材料。可替代地，工件材料可以为某种其他形式的材料，例如粉末形式。可以高精度地控制驱动单元的加速和速度。然而，如上所述，由驱动单元撞击工具的过程不能完全控制工具的速度，因此不能完全控制工具的动能。通过在驱动单元加速的至少主要部分期间使工具与驱动单元接触，本专利技术允许改善对工具的加速和速度的控制。因此，本专利技术提供了对工具的动能并因此提供给工件材料的能量的改善的控制。本专利技术的实施例提供了以相同的同时加速度来加速驱动单元和工具。因此，与如上所述通过驱动单元进行的过程获得的运动相比，本专利技术涉及工具的加速明显更慢。因此，无需考虑由于驱动单元的撞击而导致工具过度变形的风险。因此，工具可以具有减小的刚度，从而具有减小的质量。另外，在驱动单元为柱塞的情况本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种借助于工具(4)和驱动单元(1)的材料成形和/或切割的方法，所述方法包括移动所述驱动单元(1)以向所述工具(4)提供动能，以使所述工具(4)撞击工件材料(W)，以使工件材料(W)成形和/或切割所述工件材料(W)，其特征在于，在所述工具(4)撞击所述工件材料(W)之前，将所述工具(4)与所述驱动单元(1)可操作地分离。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180928 SE 1851166-7;20190215 SE 1950181-61.一种借助于工具(4)和驱动单元(1)的材料成形和/或切割的方法，所述方法包括移动所述驱动单元(1)以向所述工具(4)提供动能，以使所述工具(4)撞击工件材料(W)，以使工件材料(W)成形和/或切割所述工件材料(W)，其特征在于，在所述工具(4)撞击所述工件材料(W)之前，将所述工具(4)与所述驱动单元(1)可操作地分离。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，移动所述驱动单元包括使所述驱动单元加速，并且在所述驱动单元(1)的所述加速的至少主要部分期间，所述工具(4)与所述驱动单元(1)接触。


3.根据权利要求1至2中的任一项所述的方法，其中，在所述工具(4)撞击所述工件材料(W)之前，使所述驱动单元(1)减速，以使所述工具(4)与所述驱动单元(1)分开。


4.根据权利要求3所述的方法，包括在所述工具(4)与所述驱动单元(1)分开之后将所述工具(4)朝向所述工件材料(W)引导。


5.根据权利要求3至4中的任一项所述的方法，其中，使所述驱动单元(1)减速，以使所述工具(4)不再与所述驱动单元(1)再次接触，直到所述工具(4)已撞击所述工件材料(W)后为止。


6.根据权利要求3至5中的任一项所述的方法，其中，移动所述驱动单元包括使所述驱动单元加速，并且所述驱动单元为布置成由液压系统(11、12、13、16、17、18)驱动的柱塞(1)，所述液压系统包括第一腔室(17)，所述第一腔室用于将所述柱塞(1)朝向所述工件材料(W)液压偏置，其中，为了所述柱塞(1)的加速，所述液压系统被控制以使液压流体朝向所述第一腔室(17)，其中，为了所述柱塞(1)的减速，所述液压系统被控制以使液压流体朝向所述第一腔室(17)的输送减少，但是足够高，能避免所述液压流体的气穴现象。


7.根据权利要求3至6中的任一项所述的方法，其中，移动所述驱动单元包括使所述驱动单元加速，并且所述驱动单元为布置成由液压系统(11、12、13、16、17、18)驱动的柱塞(1)，所述方法包括，为了减速，允许所述柱塞的一部分(14)进入制动室(15)，从而允许液压流体被捕集在所述制动室中，由此被捕集的流体中压力的增加使所述柱塞(1)减速。


8.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，在通过所述驱动单元(1)的运动向所述工具(4)提供动能之前，将所述工具(4)定位在与所述工件材料(W)相距至少3mm的距离处，优选距所述工件材料(W)至少5mm的距离处，最优选距所述工件材料(W)至少8mm的距离处。


9.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，移动所述驱动单元包括使所述驱动单元加速，并且所述驱动单元为向上加速的柱塞(1)。


10.根据权利要求9所述的方法，其中，在所述加速的至少主要部分期间，所述工具(4)与所述柱塞(1)接触，所述接触由搁置在所述柱塞(1)上的所述工具(4)提供。


11.根据权利要求9至10中的任一项所述的方法，包括在所述工具(4)撞击所述工件材料(W)之后，使所述工具(4)回落到所述柱塞(1)上。


12.根据权利要求11所述的方法，包括在所述工具(4)接近所述柱塞(1)时衰减其下落。


13.根据权利要求1至8中的任一项所述的方法，其中，移动所述驱动单元包括使所述驱动单元加速，并且所述驱动单元为向下移动的柱塞(1)。


14.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述方法步骤形成工件材料撞击过程的一部分，其中，所述驱动单元为布置成由液压系统(11、12、13、16、17、18)驱动的柱塞(1)，所述液压系统包括用于将所述柱塞(1)朝向所述工件材料(W)液压偏置的第一腔室(17)，以及用于控制所述第一腔室中的所述压力的阀装置(11、12)，所述方法包括：接收指示柱塞位置、柱塞速度、柱塞加速、工具位置、工具速度、工具加速、所述第一腔室(17)中的压力(pA)、所述阀装置的一个或多个响应时间、环境温度和所述液压系统油的温度中的一者或多者的信号，所述方法进一步包括存储在至少一种工件材料(W)撞击过程中接收到的至少一些所述信号，和/或存储作为处理在至少一种工件材料(W)撞击过程中接收到的至少一些所述信号的结果提供的数据，以及至少部分基于所述存储的信号和/或所述存储的数据来调节所述阀装置(11、12)的控制以进行进一步的撞击过程。


15.根据权利要求1所述的方法，其中，在通过所述驱动单元(1)的所述运动向所述工具(4)提供动能之前所述工具(4)为静止的，并且移动所述驱动单元(1)以向所述工具(4)提供动能包括用所述驱动单元(1)撞击所述静止的工具(4)。


16.根据权利要求1所述的方法，其中，所述驱动单元为包括固定到转子的突出部的旋转单元，所述突出部通过所述转子的旋转而旋转以向所述工具(4)提供动能。


17.一种用于借助于工具(4)和驱动单元(1)进行材料成形和/或切割的设备，所述设备被布置为移动所述驱动单元(1)以向所述工具(4)提供动能，以使所述工具(4)撞击工件材料(W)，以使所述工件材料(W)成形或切割所述工件材料(W)，其特征在于，所述设备被布置成使得在所述工具(4)撞击所述工件材料(W)之前，所述工具(4)与所述驱动单元(1)可操作地分离。


18.根据权利要求17所述的设备，其中，移动所述驱动单元包括使所述驱动单元加速，所述设备被布置为在所述驱动单元(1)的所述加速的至少主要部分期间与所述驱动单元(1)接触。


19.根据权利要求17至18所述的设备，其中，所述设备被布置为在所述工具(4)撞击所述工件材料(W)之前使所述驱动单元(1)减速，以使所述工具(4)与所述驱动单元(1)分开。


20.根据权利要求19所述的设备，其中，在所述工具(4)已经与所述驱动单元(1)分开之后，引导装置(3)被布置成将所述工具(4)朝向所述工件材料(W)引导。


21.根据权利要求19至20中的任一项所述的设备，其中，移动所述驱动单元包括使所述驱动单元加速，并且所述驱动单元(1)为柱塞，所述柱塞被布置为由液压系统(11、12、13、16、17、18)驱动)，所述设备被布置成为了减速允许所述柱塞(1)的一部分(14)进入制动室(15)，从而使液压流体被捕集在所述制动室中。


22.根据权利要求17至21中的任一项所述的设备...

【专利技术属性】
技术研发人员：埃里卡·亨里克森，乔恩·涅米宁，
申请(专利权)人：赛尔冲击股份公司，
类型：发明
国别省市：瑞典;SE