成排钻制成形产品的旋转刀具 技术领域：
本发明涉及一种优选成排切削和成形组合加工的新方法。
本发明还涉及一种实现该方法的旋转刀具。
背景技术：
在许多工业应用中，采用切削和成形组合加工是公知的。这些切口是少量的或相反的，其切口的密集度可以很高，例如对于声学成形件或用于缆管的成形件。
用于制造具有吸音特性的隔板的工艺之一是通过所采用的成形金属的表面加工，即：使其表面具有多个孔实现。目前的方法或者采用通常具有小直径圆孔的穿孔成形件，或者采用在其上形成穿口的其它成形件。这些穿口是局部的切口，切口留有连接到金属板材上的切屑并通常是呈矩形。上述成形件的特点是切口密集性很高，每平方米有上千个孔。
成形是采用的多种制造缆管工艺的一种。这样，还必须将切削和成形加工组合到一起。其切口地数量比声学成形件的其数量要少，但仍然很多。
其它产品如金属搁板的立柱通常由具有切口的成形件制出。在后一种实例中，切口数较少。
为了制出切口数量或多或少的成形件，采用的方法是不同的。实际上，其方法的主要两种类型可以根据其切口是由冲床或是由旋转刀具制出而区分。
由冲床形成的切口可以在成形加工之前脱离成形线制出，或由安装在成形线中的冲床或在成形加工后制出。
在成形线之前且脱离成形线形成切口时，附加处理工艺很多且增加了费用。在冲床设置在成形线中时，切削加工明显低于成形速度。最终，成形以后制造的切口导致由于留意切口在成形的产品上的位置而受到局限和由切削刀具带来的约束，这对于生产率也有不利的影响。
旋转刀具有选择地用于冲床中，其加工速度可以与成形线的速度相匹配。
例如，这种类型的刀具在下述专利(专利申请)进行了描述：GB-A-1044313，GB-A-1 123 536，US-A-1 581 236，US-A-1 333 704，US-A-3 828 636，US-A-3 205744，US-A-3 709 077，US-A-3 438 835，US-A-3 274 873，US-A-3 066 542，US-A-5 040397。在这些不同文献中所描述的系统均没有提供一种适合解决上述问题的技术方案。它们或者仅提供了切削加工而没有穿口加工，或者在形成许多穿口时其非常复杂且费用高。主要问题是由于穿口会产生排出的大量废屑。
在这种情况下，可选择的穿口由一局部的切口构成，使切屑仍然连接在金属板材上，以解决其排出的问题。这种加工可以由旋转刀具实现，但存在着其它问题。下刀是一盘件，优质的切削仅在与金属板材运动平行的方向获得，其垂直边相当不平，这可能会引起生锈，而且，由于在金属板材上保留切屑，会防止与成形辊接触区域的穿口的形成，这明显减小了实际可以形成穿口的成形件的相对表面。另外，由于旋转刀具工艺的影响，切屑相对于金属板材平面的角度接近于45度甚至到90度，这明显减小了外形孔。由穿口技术形成的声学成形件的性能明显低于由钻制形成的其成形件的性能。
US-A-4 766 707描述了一种机械，包括用于钻制的第一对旋转筒，接着由第二对旋转筒切屑金属条。根据目的在该机械的后面安装成形或弯折机，以制造屋顶板的夹片。其第一对刀具形成锥状压纹或孔，用于承接固定装置，如钉件。第二对刀具在条的各纵向边上形成横向槽，两条的相邻部分在中部松弛连接，以有助于夹片的分离。两种类型加工的速度明显不同。
US-A-1 931 468描述了类似的安装，其中的滚轮对的运动由齿轮传动系统调节。一次或两次加工中的钻制借助一对旋转刀具实现，其中一个旋转刀具中具有用于排出切屑的通道。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种解决现有技术中存在的问题的方案。
特别是，本发明的目的提供一种旋转刀具工艺，它或者能在成形线上切屑多个小尺寸的孔，或者形成具有改进几何结构的穿口，不会对成形速度产生负面影响。
本发明涉及一种包括旋转切削刀具的装置，它用于对金属板材进行切削和成形组合加工，优选加工出密集性高的切口，所述的切削加工优选组合到自动成形线中，其特征在于：包括成形第一组切口的第一对旋转刀具以及第二对旋转刀具，其通过第二组切口完成和修整第一组切口或通过弯折而获得垂有切屑的封闭的孔或相当的穿孔。
根据本发明的第一优选实施例，最终的切口基本为矩形，第一对旋转刀具相对于金属板材的运行方向的横向切削以形成槽口，而第二对旋转刀具相对于金属板材的运行方向的纵向切削。值得注意的是，两对刀具的作用可以互换(首先在纵向切削，而后在横向切削)。
根据本发明的第二优选实施例，最终的切口呈矩形且为穿口型，所述第一对刀具在所述矩形的三个相邻边上切削，所述第二对刀具制出一相对于轴线由所述矩形的第四边形成的弯折部分。
优选的是，所述旋转刀具安装在由轴承支承的轴上，其轴线垂直于金属板材的运行方向。
优选的是，上刀具和下刀具的旋转方向是这样的，使得在与金属板材接触处的所述刀具的切向速度的方向相同且与金属板材通过时的速度大小相等。
特别有利的是，其装置包括根据所述第一对圆形刀具的上刀具和下刀具的环行齿确保相对位置的装置，所述装置优选是一齿轮箱，以确保其轴同步运行。
根据本发明装置的特别优选实施例，第一对刀具包括具有一系列交替设置的普通圆形刀和间隔件的上刀具和具有一系列交替设置的普通圆形刀和作为横向刀的件的下刀具。另外，第二对刀具包括上刀具和下刀具，分别包括一系列交替设置的普通圆形刀和间隔件。
优选的是，各上普通圆形刀的圆周上具有齿，其圆弧的长度等于与同一最终切口相关的且由第一对刀具形成的两槽口之间的距离，除了多组切削之外。第二对刀具的普通圆形刀和间隔件的宽度相等，除了多组切削之外。
本发明的装置优选设置一有益于排出切屑的装置，优选是梳轮，它的齿设置在第二对刀具的普通圆形刀之间。
另外根据本发明，第二对刀具的上刀具上具有齿，它们在弯折线处呈圆状或是平滑的并与弯折部分接触。
根据本发明的另一发明涉及一种金属板材的穿口型切削和成形组合加工的方法，优选加工出密集性高的切口，所述的切削加工优选组合到自动成形线中，其特征在于，如下步骤：
-第一对旋转切削工具相对于金属板材的运行方向形成第一组横向切口；
-第二对旋转切削工具相对于金属板材的运行方向形成第二组横向切口，经两次加工组合的结果是加工出一组封闭的切口，优选为矩形；
-切屑由运动的刀具排出，优选借助具体地组合到第二对刀具中的梳轮排出和/或由传送带横向排出。
本发明还涉及一种金属板材的穿口和成形组合加工的方法，优选加工出密集性高的切口，所述的切削加工优选组合到自动成形线中，其特征在于，如下步骤：
-第一对旋转切削工具形成呈矩形的第一组U形切口；
-第二对旋转切削工具形成弯折部分，其轴线是要保留的边，用于形成一组穿口型矩形切口。
特别有益的是，本发明的方法在单一机器上沿与金属板材运行方向平行的金属板材条进行切削和穿口组合加工，所述的穿口在与成形刀具不接触的区域形成。
有益的是，所述矩形钻切口或穿切口是偏移的，两相邻切口的偏移等于纵向间距除以偏移参数X，X不为零。
在实际应用中，本发明的装置用于制造具有吸音特性的隔板、用于制造缆管或用于制造金属搁板。
附图说明：
图1示出了本发明旋转刀具系统的总图；
图2示出了根据图1属于第一对旋转刀具的两刀具件；
图3示出了本发明第一对旋转刀具的正视图；
图4示出了图3所示的上旋转刀具齿的两特别实施例；
图5示出了根据本发明优选实施例由第一对刀具形成的槽口的细节；
图6示出了属于图1第二对相应旋转刀具的两刀具件的详细图；
图7示出了本发明第二旋转刀具的正视图；
图8示出了本发明在金属板材上切削的最佳位置图；
图9示出了相应的参数，以限定图8所示的切削；
图10示出了本发明一切削实例的实际图；
图11示出本发明第二优选实施例分别交替在纵向和横向形成的切口的细节；
图12示出了第二对刀具上的普通弯折刀具齿的细节，对应于图11的切口。
具体实施方式：
本发明的目的在于通过将加工分成两阶段制出矩形切口或穿口，确保高质量的切削和在切削时容易排出切屑或者在穿口时确保高质量的切口和弯折部分。
基本原理如图1所示，采用两对连续的旋转刀具。在切削孔时，其原理是将切削加工分成两个阶段。一方面，第一对旋转刀相对于金属板材的运行方向形成横向切口，另一方面，第二对旋转刀形成纵向切口，确保切屑容易排出。在穿口型切削时，第一对刀例如在三条边上切削。而后，第二对刀折回切屑，从而相对于现有技术获得明显的外形孔。然而，在最接近的现有技术US-A-4 766 707中，由旋转刀具(压纹或钻制，剪切)实现的连续加工是在不同的区域完成的且其目的完全不同。
图1示出了系统的总图。包括分别安装在轴6和6’上的刀具1和2的第一对旋转刀具在金属板材上形成局部的切口，不排切屑。由包括分别安装在轴6”和6上的刀具3和4的第二对旋转刀具对切口整修。这些轴支承在设于诸端头的轴承上，该端头(图中未示出)类似于成形头的端头。各刀具的旋转方向由B，B’，B”，B表示。金属板材以所示的方向A运行，其速度等于由刀具1、2、3、4形成的圆周速度。
图2和3示出了旋转刀具1和2的优选实施例。特别是图2示出了上下圆形刀具件11和21，其在金属板上制出与金属板材5运行方向垂直的槽口刻痕7(参见图5)。如图3所述，上刀具元件1包括多个普通圆形刀齿件11和间隔件12。这些刀具件安装在轴6上，并借助元件如销子在旋转方向定位且固定到该轴上。这些件也在轴向被固定，确保准确定位。同样，下刀具件2包括多个件21，它们朝向件11并由件22隔开，在切削槽7口时作为横向刀。件21和22转动固定并在轴向定位，与刀具1的情况一样。件11、12、21和22优选由经热处理的工具钢制成，为标准切削刀具。
加工其旋转刀具的方法的优点在于，由于件例如件11或12可以通过对多个圆盘状热处理工具钢进行线切割而制成，提高了制造刀具的经济性。
刀具1和2在轴向的定位通过安装在处于支承头部的轴承水平位置的轴上的止挡保证。圆形刀具11和21齿的相对径向定位通过至少一个与轴6和6’同步运行的齿轮箱保证。优选的齿轮可以有效保证适合于成组切削的准确定位。轴6或6’的至少一个由电机驱动，使得刀具的圆周速度等于金属板材的运行速度A。
图4示出了圆形刀具11的齿111或111’的两实施例。
在通过一对旋转刀具后，其金属板材形成如图5所示的槽口7。
图6和7示出了进行第二切削过程的普通切削刀31和41。其圆形切削刀31的圆周上具有齿311，其圆弧的长度等于两连续槽口7之间的距离，除了成组切削之外。
其完整的圆形上刀具3包括由间隔件32隔开的多个普通切削刀31。其切削刀31的轴向和圆周定位与刀具1和2的定位方式类似。此外，轴6”与轴6同步运行，确保槽口7与切削刀311准确定位。这种同步运行例如通过齿轮系实现。
其刀具4包括多个普通的切削盘41和间隔件42(图7)。它们的轴向定位与刀具1和2相同，仅在轴向保证其刀具3和4的相对定位。刀具件11、21和31及间隔件42的宽度相等，除了成组切削之外。
为了切屑很容易在盘41之间排出，可以设置一梳轮，它的齿设置在盘41齿之间，排出堵在切削盘41之间的切屑，然后例如借助输送带横向排送切屑。
图8示出了切削的最佳位置。实际上，其方法可以准确提供切削力的准确量，特别是在通过刀具1和2切削槽口时。为了减小其切削力，可以偏移切口，如图8所示。
图9示出了所考虑的参数：横向间距Ptr、纵向间距Plg、横向切削DecTr和纵向切削DecLg。切削率是切削面(DecTr×DecLg)与间距面(Plg×Ptr)之比。该参数确定例如板材声学质量。选择参数X的值足够大，确定其位移，以减小作用在轴上的力。实际上，参数X的值越大特别是其X不为整数时，同时产生的切口越少。
另一重要参数是非切削纵向长度Plg-Declg和位移间距Plg/X之间的比。若其比值为整数，第一次切削的矩形孔与以等于所述比值的变换排数的第二次切削的孔对应。在这种情况下，同时形成的切削孔数是相对多的，但通过成对产生切削，作用在切削刀上的径向力彼此补偿，减小了作用在轴的力矩。如果所选择的切削参数使得其比值(Plg-Declg)/(Plg/X)不是整数，同时形成的切削孔数减小，弯曲力减小，但作用在轴上的力矩增大。
表1示出了适合于其比值不为整数的参数选择，而图10示出了切削样式的具体实施例。
本发明也适合于切削通孔，即不用排除材料。
刀具的工作原理是相同的。经第一对刀具1和2形成U形切口，如图11中7’(纵向)和7”(横向)所示。采用普通刀具11的齿形111。经第二对刀具形成弯折部分8，不像之前那样切削。采用普通刀具31的齿311：在弯折边上呈圆状并始终与其弯折边接触。图12示出了这种穿口纵向和横向的视图。
对于不同的应用，其刀具的直径由取决于轴尺寸的材料稳定性以及圆形刀具与金属板材的接触状况确定。因此，其刀具1和2的半径优选等于或大于金属板材厚度的100倍。对于穿口，其所选择的刀具3和4的半径可以是不同的，例如刀具4的半径明显大于刀具3的半径，确保在弯折操作时良好地支承金属板材。
在一特别实施例中，切削和穿口操作可以沿传送带在一台机械中完成，其传送带与金属板材的运行方向平行，穿口位于与成形刀具不接触的区域。
表1：参数举例 比值 Ptr (横向间距) DecTr (横向位 移) Plg (纵向间 距) Declg (纵向位 移) 偏移 (Ptr/X) 15 10 5 31.41 9.42 6.28 15 20 10 31.41 9.42 5.23 15 20 6.6 31.41 14.28 5.23 30 10 5 15.7 9.42 2.61 30 20 10 15.7 9.42 2.61 30 15 7.5 15.7 9.42 2.61