專利名稱：不去除材料的板材機(jī)械加工方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及板材或乃至平板(在本發(fā)明的范圍內(nèi)可與板材比較)的機(jī)械加工，目的是要在所述板材上得到不平行的表面。
在冶金領(lǐng)域中，粗制的板材通常是利用滾軋得到的。在滾軋工序中，滾軋可使上游和下游之間的板材前進(jìn)速度有差別，這就會(huì)造成在滾軋后板材的長度增加?；旧?，在如上述的工序中，在保持(與運(yùn)動(dòng)方向垂直的截面的)矩形輪廓的同時(shí)，板材的尺寸改變。一般，所得到的產(chǎn)品都具有平行的表面，每一個(gè)表面的平面度和表面之間的厚度都有一定的公差。如果希望將平面度和/或厚度保持在緊公差的范圍內(nèi)，則一般必需對板材進(jìn)行校正。
另外，從標(biāo)準(zhǔn)的板材開始，很難通過滾軋獲得具有不平行表面的輪廓。例如，假如輥?zhàn)拥母鬏S線不平行，則每單位寬度(與輥?zhàn)虞S線平行的尺寸)所處理的材料量不再是常數(shù)。結(jié)果，在滾軋以使板材厚度變得較小的地方，前進(jìn)的速度將會(huì)變得較大。這會(huì)在被滾軋的板材中產(chǎn)生非常大的內(nèi)應(yīng)力，因此，很難得到?jīng)]有彎曲的滾軋產(chǎn)品。再者，為了獲得所希望的輪廓，必需經(jīng)常對該板材進(jìn)行矯直。
本發(fā)明的目的是要生產(chǎn)表面不平行的板材，特別是要獲得不平行卻是平坦的表面。按照慣例，在后者情況下，以后將“有斜度的”板材稱為其表面形成彼此傾斜的平面的板材，其傾斜角可從非常小變化至較大。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體方面，制成了一個(gè)所謂“有斜度的”坯件，然后可以用任何方法，依照所尋求的最終用途的不同，將該物體切成預(yù)先確定的形狀。
本發(fā)明提出了一個(gè)不除去材料的板材機(jī)械加工方法，它包括在二個(gè)與板材咬合和形成該板材截面的縱向機(jī)床的支承面之間壓軋所述板材，所述支承面在它們之間形成一個(gè)標(biāo)定開口，該開口的大尺寸比要機(jī)械加工的板材的寬度大，而其小尺寸確定沿著所述截面的該板材的厚度；在所述板材的整個(gè)寬度上、在鄰近該標(biāo)定開口的一端抓住所述板材；抓住所述末端，拉該板材，使包含該標(biāo)定開口的平面的開始部分分離，并因而使該板材通過該標(biāo)定開口；同時(shí)，所述縱向支承面繼續(xù)支承著所述板材，以便根據(jù)與該開始部分的分離距離的預(yù)先確定的函數(shù)關(guān)系，控制所述板材厚度；所述預(yù)先確定的關(guān)系是這樣的，即當(dāng)該板材通過該標(biāo)定開口時(shí)，使該板材的厚度連續(xù)改變。
本發(fā)明可以用在最終產(chǎn)品或半成品為截面是梯形(即具有相對的傾斜表面)的板材的場合。通過非限制性的例子，可以列舉刀片的制造，或某種形式的輪胎輪面模型的制造為上述應(yīng)用場合的例子，其基本思想公布在專利EP0,569,909中。
通過結(jié)合附圖，說明下述一個(gè)非限制性的本發(fā)明的實(shí)施例，以及該例子的一個(gè)具體應(yīng)用，可以更充分地了解本發(fā)明。


圖1為沿著圖2的Ⅰ-Ⅰ線所取的根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)加工裝置的截面；圖2為沿著圖1的Ⅱ-Ⅱ線所取的根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)加工裝置的半個(gè)視圖和半個(gè)截面；圖3為圖2中用圓圈Ⅲ標(biāo)出的部分的放大圖；圖4為表示在加工的下一階段中的該板材的與圖3的視圖相比較的視圖；圖5表示在制造輪胎模型中的應(yīng)用。
圖1至4所示的加工裝置包括一個(gè)框架11，它支承著夾持二塊彼此相對安裝的平板161和162的一個(gè)夾緊裝置16，以便在所述平板161、162之間形成一個(gè)標(biāo)定開口1。該裝置包含一個(gè)迫使該板材相對于該標(biāo)定開口運(yùn)動(dòng)的裝置，即可以抓住板材2，并相對于所述平板161和162運(yùn)動(dòng)的一個(gè)壓板15。該夾緊裝置16在該板材2上閉合，并拉動(dòng)該板材2。在從平板161和162分離的運(yùn)動(dòng)中，該壓板距離與該標(biāo)定開口1的平面垂直并通過所述開口的平面不太遠(yuǎn)。
換言之，該板材通過構(gòu)成不是用于拉制金屬絲、而是用于加工板材的一種模具的標(biāo)定開口。然而，由于所形成的該開口的形狀，本發(fā)明與拉絲的類似情況完全不同，它形成了針對板材的一個(gè)新尺寸。
所述迫使該板材相對于該標(biāo)定開口運(yùn)動(dòng)的裝置，可使二塊平板161和162之間的間隔隨著該壓板15的前進(jìn)而連續(xù)地改變，以便當(dāng)該板材通過該標(biāo)定開口時(shí)，其厚度連續(xù)改變。
在圖5所示的具體應(yīng)用中，有這樣一種關(guān)系，即隨著平板161和162的分離距離的變化，該板材的厚度線性地增加。更精確地說，當(dāng)該分離距離增加時(shí)，該板材厚度減小。從這里可看出，由于該標(biāo)定開口的可變特性，本發(fā)明還與拉絲的技術(shù)類似情況不同。該加工裝置的更通用的形式包括一個(gè)協(xié)調(diào)所述壓板的運(yùn)動(dòng)和所述平板的相對位置的裝置，使得當(dāng)所述平板之間的距離按照與要獲得的最后形狀有關(guān)的關(guān)系變化時(shí)，使該板材相對于所述平板滑動(dòng)。顯然，考慮所希望的形狀和通過最初的幾次試驗(yàn)得到的實(shí)際形狀之間的差別，在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，很容易調(diào)整所述的關(guān)系。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)而說明改變平板161和162之間的間隔的裝置?？蚣?1有一個(gè)在中心開口的窗口101，在其一側(cè)有一間隙102(見圖2)，可以安放所述夾緊裝置16。一塊平板161安裝在一個(gè)靜止不動(dòng)的平板夾持器13上，而另一塊平板162分別通過梯形鍵131和141，安裝在一個(gè)可動(dòng)的平板夾持器14上(具體地參見圖3)。該靜止的平板夾持器13的背面130為一個(gè)底部為圓形的圓柱體，所述圓柱體的軸線與圖1的平面垂直。這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的目的是要通過使該靜止的平板夾持器13相對于該框架11作橫向移動(dòng)，來調(diào)整平板161和162的平行度?？紤]到調(diào)整范圍，在圖1平面上，形成該圓柱體表面的弧的半徑較大，以致在圖1中分辨不出其彎曲度。
在該可動(dòng)平板夾持器14和該框架11上的參考表面17之間插入一個(gè)楔181，注射針的支承通道185設(shè)置在該楔中。該楔181安裝在一個(gè)螺母183上，螺母183又安裝在一個(gè)絲杠180上。利用一個(gè)相應(yīng)的結(jié)構(gòu)，可以阻止該絲杠180沿著其軸線方向移動(dòng)。該可動(dòng)的平板夾持器14移動(dòng)時(shí)，本身仍保持平行，并且該可動(dòng)的平板夾持器14在與絲杠180的軸線平行的方向上所施加的應(yīng)力由框架11承受。平板160將該可動(dòng)的平板夾持器14和與它配合工作的一組零件，保持壓緊在框架11上的位置上。
楔181形成一個(gè)角度α，其值選擇成可在該板材上產(chǎn)生足以使該板材變形的應(yīng)力，同時(shí)又能保證該楔的移動(dòng)長度足以以高的精度控制該二塊平板的相對運(yùn)動(dòng)。絲杠180由電機(jī)186驅(qū)動(dòng)。絲杠180向一個(gè)方向的轉(zhuǎn)動(dòng)可以使該楔181在一個(gè)方向上(例如，在圖1中從左至右)運(yùn)動(dòng)，而絲杠180向另一個(gè)方向的轉(zhuǎn)動(dòng)可以使該楔181向另一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)。考慮到楔181的安裝方向，當(dāng)該楔181從圖1中的左端向右端移動(dòng)時(shí)，該可動(dòng)平板夾持器14和參考表面17之間的間隔增加，因此，該可動(dòng)平板夾持器14和該靜止平板夾持器13之間的距離減小，從而使平板161和162之間的距離減小。相應(yīng)地，根據(jù)尺寸的不同，所包含的應(yīng)力平衡在整個(gè)框架11上都可實(shí)現(xiàn)。返回彈簧(沒有示出)可保證，當(dāng)該楔181從圖1中的右端向左端運(yùn)動(dòng)時(shí)，該靜止平板夾持器13和可動(dòng)平板夾持器14彼此分開。
在工作區(qū)(即支承面165的區(qū))內(nèi)，平板161和162中的每一塊平板的截面形狀為圓形，以便在考慮板材2通過夾緊裝置16的前進(jìn)方向的條件下，與相對的平板一起，形成逐漸收縮的收斂的支承面(見圖3和圖4)。當(dāng)在另一個(gè)方向看時(shí)(即圖1的平面中)，在這個(gè)例子中，平板161和162的形狀為直線形。更一般地說，如果該板材的實(shí)際形狀不是所希望的形狀，則可以通過改變該二塊平板的實(shí)際形狀進(jìn)行修正，以便在加工該板材后，得到所希望的形狀。適當(dāng)?shù)谋砻嫣幚砜墒顾鲋С忻?65具有適當(dāng)?shù)挠捕?。例如，?jīng)過以氮化鈦和二硫化鉬為基礎(chǔ)的表面處理的碳化鎢平板，與潤滑結(jié)合起來，可以具有相應(yīng)的阻力(摩擦系數(shù))的滑動(dòng)表面。
軟管9可以將，例如，潤滑劑、機(jī)油噴涂在正好位于上述標(biāo)定開口之前的板材的表面上。例如，還可使用添加濃的氯氣的油。
與夾緊裝置16平行，放置著一個(gè)具有自身拉緊作用的爪的壓板15。這個(gè)壓板包括插入在要壓緊的物體(在這個(gè)情況下為板材2)和在該夾緊裝置16旁邊的傾斜收斂的支承表面150之間的梯形拉緊塊151。壓板15可以牢固地夾緊該板材上的一端。當(dāng)然，該夾緊必需能夠閉合，以適當(dāng)?shù)貖A緊該板材2和打開、以松開該板材2。技術(shù)熟練的人很容易設(shè)計(jì)必要的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)，為了不使圖形不必要地過于繁雜，圖中沒有表示出這些結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)。一個(gè)牽引齒輪(沒有示出)可使該壓板15與該夾緊裝置16分開(或者，為了在二個(gè)加工行程之間使該板材向后運(yùn)動(dòng)，而使該壓板和夾緊裝置更接近)。該壓板和夾緊裝置始終是保持平行的。而該壓板在與該夾緊裝置16的平板161和162在其上運(yùn)動(dòng)的平面垂直的平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)。作為一種變化，還可以使用水利夾緊壓板。
為了加工該板材，當(dāng)初是粗略地與該板材2的厚度相適應(yīng)的平板161和162之間的開口大小(見圖3)，在通過該壓板15與該夾緊裝置16的分離，使該板材2橫向移動(dòng)時(shí)(在圖1、3和4中為從右端移動(dòng)至左端)，逐漸減小(見圖4，圖中箭頭F表示該板材的前進(jìn)方向)至所希望的最小板材厚度。關(guān)系是這樣的當(dāng)壓板15與夾緊裝置16的分離增大時(shí)，板材的厚度減小。當(dāng)然，為了在板材2上得到所希望的輪廓，該楔181的運(yùn)動(dòng)和該壓板15的分離是協(xié)調(diào)的。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，與許多其他的加工方法一樣，在一次加工行程中，如果板材的變形速率不超過某個(gè)極限，則可以得到最好的結(jié)果。這決定于材料的性質(zhì)。此外，還必需考慮傾斜的角度和加工長度。事實(shí)上，考慮到材料的總量是保持一定的，則應(yīng)該考慮的參數(shù)是加工去除的材料的數(shù)量。如果加工去除的材料量越多，則所需要的加工行程次數(shù)就越多。倒如，對于可鍛的不銹鋼，如果希望傾斜角達(dá)到0.1度，則在加工長度約為10cm時(shí)，最好至少用二次順序的加工行程來加工該板材。這樣，就要采用在每一次加工行程中達(dá)到不同厚度的規(guī)范。分成幾個(gè)加工行程來加工可以提高尺寸精度和/或改善表面組織結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明可以在不供熱的情況下進(jìn)行加工。本發(fā)明也可以在保持沿著所加工截面的變形速率為常數(shù)的情況下進(jìn)行加工。這樣所產(chǎn)生的優(yōu)點(diǎn)是沒有不希望有的變形的影響，或至少影響非常小，因而在加工后板材扭彎很小或沒有扭彎。
所提出的加工方法可以容易地適用于制造某種特定用途的坯料的較復(fù)雜的設(shè)備中。例如，可以從一件連續(xù)的金屬帶材開始，該帶材的寬度和厚度可根據(jù)要制造的坯料的寬度和最大厚度來選擇。卷成例如卷材形式的帶材送入上述的加工裝置中。甚至如果由于貯存卷材的原因，使該帶材開始有點(diǎn)彎曲，由于該加工方法產(chǎn)生的牽拉作用，可以自動(dòng)地消除任何彎曲，這使得以后的矯直工序成為不必要的了。如果需要幾個(gè)加工行程，則在兩個(gè)行程之間，該帶材向后運(yùn)動(dòng)至該加工裝置中。作為一種變化，每一個(gè)加工行程可以在依次的不同裝置上完成。在依次進(jìn)行的加工行程過程中，該板材的表面保持為平的，表面的相對傾斜度增加。在最后一個(gè)加工行程結(jié)束時(shí)，為了標(biāo)出將所述帶材分割成幾部分的區(qū)域，可以通過在該帶材沒有相對于壓板15作縱向移動(dòng)之前，而關(guān)閉該夾緊裝置16，將該帶材切斷；并且可以不松開由該二塊平板161和162產(chǎn)生的壓緊作用，通過由該壓板15拉動(dòng)所述帶材，直至拉斷，而將制造帶材的坯料分成幾個(gè)單件。
與通過去除材料的機(jī)械加工比較，如上所述的通過變形進(jìn)行加工可以節(jié)省大量材料。材料的形式?jīng)Q定于具體的應(yīng)用場合，然而本加工方法可以適用于所有延展性足夠的材料。本發(fā)明的一個(gè)特別重要的用途是加工厚度在0.5mm和3mm之間的鋼板。
如上所述，本發(fā)明特別適用于制造輪胎輪面這種形式的模型。參見專利申請EP0,569,909中所給出的一種輪胎模型的說明可知，所述模型是通過將大量的截面(在與該模型軸線垂直的平內(nèi)看)最好為梯形的零件，在圓周上堆疊而構(gòu)成的。本發(fā)明提出了一種可以得到適合于切削所述零件的毛坯的加工方法。然后，將所述零件切削成所希望的輪廓，使得在較窄的一側(cè)，該截面的一部分位于輪胎輪面的相應(yīng)部分的模制區(qū)中，而在所述模制區(qū)外面，與上述截面一部分互補(bǔ)的截面能與控制該模型開閉運(yùn)動(dòng)的裝置配合形成。
由于在一個(gè)輪胎模型中使用的毛坯的原因，所加工的鋼為不銹鋼。當(dāng)使用一塊連續(xù)帶材時(shí)，可以通過利用上述的加工方法，大量生產(chǎn)毛坯；然后，根據(jù)所希望的輪廓形狀，逐漸地用每一個(gè)毛坯切削出一個(gè)或多個(gè)零件，這樣來協(xié)調(diào)生產(chǎn)，并逐漸地將所述零件堆疊起來，形成所述模型。
更精確地，如輪胎設(shè)計(jì)者所構(gòu)思的那樣，可以從輪胎輪面表面的數(shù)學(xué)表達(dá)式中，確定毛坯3的尺寸；并且通過選擇放在輪周的零件數(shù)目，可以保證所述輪面的模制。圖5表示出它是一個(gè)梯形(在與該輪胎的回轉(zhuǎn)軸線垂直的截面上(見表面30)看)，其毛坯的寬度L，足夠以任何已知的方法切削出一個(gè)單一的零件(例如31)。根據(jù)梯形的寬度L和最大厚度，可以選擇開始的金屬帶材。最好，利用與要模制的輪胎輪面的輪廓32有關(guān)的切削工具，在該毛坯上切削出每一個(gè)零件31。當(dāng)然，對于每一個(gè)零件31，根據(jù)要模制的輪面的雕刻花紋，輪廓32的切削是不同的。本發(fā)明本身很合于計(jì)算機(jī)輔助制造?？梢杂砂窨陶f明的計(jì)算機(jī)文件，控制一個(gè)預(yù)型件的切削工具(例如，一種激光切削工具)。因此，本發(fā)明可以按照一種非常直接的方法，生產(chǎn)在專利申請EP0,569,909中所述的那種形式的模型。
權(quán)利要求
1．一種不需去除材料、加工一塊板材的方法，它包括在兩個(gè)與該板材咬合的、作為工具的縱向支承面之間，橫跨該板材的截面壓軋所述板材，所述支承面在它們之間形成一個(gè)標(biāo)定開口，該開口的大尺寸比要加工的板材寬度大，而其小尺寸確定了沿著所述截面的該板材的厚度；在所述板材的整個(gè)寬度上、在鄰近該標(biāo)定開口的一端抓住所述板材；拉動(dòng)該板材的所述末端，使包含該標(biāo)定開口的平面的初始部分分開，從而使該板材通過該標(biāo)定開口，同時(shí)所述縱向支承面繼續(xù)支承著所述板材，以便根據(jù)作為上述平面初始部分的分開距離的函數(shù)的一種預(yù)先確定的關(guān)系，來控制所述板材的厚度，所述預(yù)先確定的關(guān)系是這樣的，即當(dāng)該板材通過該標(biāo)定開口時(shí)，使該板材的厚度連續(xù)改變。
2．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征為，所述板材的厚度隨著所述平面初始部分開距離的變化而線性地增加。
3．如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征為，當(dāng)抓住板材末端的壓板與夾緊裝置分離增大時(shí)，該板材的厚度減小。
4．如權(quán)利要求1至3中任何一條所述的方法，其特征為，加工需要幾個(gè)依次進(jìn)行的加工行程，以便逐漸地達(dá)到所要求的板材厚度。
5．如權(quán)利要求1至4中任何一條所述的方法，其特征為，它可用于制造坯件，其中，所述板材為一連續(xù)的帶材形式，并且，在加工階段結(jié)束時(shí)，使所述支承面更接近一些，以便標(biāo)出一個(gè)將所述帶材切斷為幾部分的區(qū)域，然后，不需要松開所述支承面的支承，通過拉所述帶材，直至該切斷區(qū)域斷開，可將一個(gè)坯料分成幾個(gè)單件。
6．一種制造一種輪胎輪面模型的方法，所述模型是通過將大量在與該模型軸線垂直的平面內(nèi)看為梯形截面的零件在圓周上堆疊而構(gòu)成的；該方法包括通過使用根據(jù)權(quán)利要求5的方法制造毛坯，利用一個(gè)毛坯切削一個(gè)或多個(gè)零件至所希望的輪廓，然后將所述零件在圓周上堆疊起來，形成所述模型。
7．一種加工板材的裝置，它包括裝備有二塊平板的一個(gè)夾緊裝置，該二塊平板彼此相對安裝，以便在所述平板之間形成一個(gè)標(biāo)定開口；一個(gè)用于改變平板之間的間隔的裝置；一個(gè)用于抓住該板材的壓板；一個(gè)用于使所述壓板相對于所述平板運(yùn)動(dòng)的裝置；一個(gè)用于協(xié)調(diào)所述壓板運(yùn)動(dòng)和所述平板的相對位置的裝置，以便當(dāng)控制所述平板之間的距離時(shí)，使該板材相對于所述平板滑動(dòng)，所述用于協(xié)調(diào)的裝置應(yīng)能在該壓板前進(jìn)時(shí)，使該二塊平板之間的間隔連續(xù)改變，以便在該板材通過該標(biāo)定開口時(shí)，使該板材的厚度連續(xù)改變。
8．如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征為，所述平板具有收斂的支承面，它們限定了該板材的前進(jìn)方向。
9．如權(quán)利要求7或8所述的裝置，其特征為，它包括一個(gè)用于在該標(biāo)定開口的對面分配潤滑液的裝置。
全文摘要
一種用于加工板材的方法和裝置,它包括裝備有二塊彼此相對安裝的平板的夾緊裝置,以便在所述平板之間形成一個(gè)標(biāo)定開口。平板之間的間隔可以改變。為了夾緊該板材,設(shè)有一個(gè)壓板,該壓板可以相對于所述平板運(yùn)動(dòng)。該壓板的運(yùn)動(dòng)與所述平板的相對位置協(xié)調(diào),這樣,當(dāng)控制所述平板之間的距離時(shí);可使該板材相對于所述平板滑動(dòng)。該方法包括抓住該板材的一端,拉動(dòng)該板材,使上述平板的開始部分從包含該標(biāo)定開口的平面分開,這樣可使該板材通過該標(biāo)定開口,同時(shí)使該平板繼續(xù)支承著所述板材。因此,當(dāng)該板材通過該標(biāo)定開口時(shí),所述板材的厚度連續(xù)地改變。
文檔編號(hào)B21D25/04GK1223178SQ98124909
公開日1999年7月21日 申請日期1998年11月13日 優(yōu)先權(quán)日1997年11月13日
發(fā)明者賈恩卡洛·佩戈拉羅 申請人:米什蘭構(gòu)思與開發(fā)公司