金属或复合材料工件切割装置和方法及用此法而成的工件的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种用于沿确定的轨迹切割出金属材料或复合材料制的工件的切割 装置。
[0002] 本发明还涉及一种沿确定的轨迹切割出这种金属或复合材料制的工件的切割方 法以及使用这种方法获得的工件。
[0003] 本发明尽管非专一地、但尤其广泛地应用于切割出具有高硬度即具有大于30的 洛氏硬度的机械工件的领域中，尤其用以形成例如可用在航空领域中的金属材料（尤其是 铝、钛、钢）或复合材料（尤其是具有碳纤维和热固性或热塑性基质）制的工件粗坯。
【背景技术】
[0004] 更确切的说，在制造金属机械工件的情况下，已知从原材料坯块例如铸料坯块出 发，然后将其机加工，从而获得所需工件的粗坯（半成品）。接着精制该粗坯以形成成品。
[0005] 得到的粗坯越接近所需的最终形状，则对工件需进行的再加工就越少，材料边角 料也就越少。
[0006] 因此存在对如下这种装置和方法的需求：所述装置和方法允许在料坯块中精确制 出复杂形状，使之尽可能接近工件最终形状，这样就可限制工序数量及材料损耗。
[0007] 已知片锯式或链锯式锯切装置，其适于沿确定的轨迹进行切割。
[0008] 但是这类装置一方面涉及沿直线形轨迹进行锯切，另一方面涉及对软材料和/或 纤维材料如木材进行切割。
[0009] 这些装置因此不适合于形成更硬的金属或复合材料制的工件粗坯。这些装置因而 不再允许沿复杂轨迹进行据切。
[0010] 还已知（DE202004007148) -种装置，该装置包括一种链锯导向件，其配有带凸起 切割刃的齿。
[0011] 但是，这种装置不允许沿板材的宽度和/或长度（即沿其大尺寸）进行切割，而仅 仅允许沿厚度方向加以切割。其尤其不再允许以复杂的轨迹进行切割，如正弦曲线轨迹属 此情况。
[0012] 同样已知通过水射流或激光的线锯或电火花加工切割装置。
[0013] 即便这里这些技术可用于加工复杂形状，但这类形状需在小切割深度（优选地 < 300毫米）上由直纹面（直线母线）形成。
【发明内容】
[0014] 本发明旨在提供一种切割装置和一种切割方法，其比以前已知的装置和方法更好 地适应实际需要，尤其是本发明相对已知技术来说能更节省加工时间，而且本发明允许以 高切肩量切割出复杂形状，允许轨迹近距离多方向变化，并在大尺寸工件的长度和/或宽 度上进行切割。
[0015] 所谓大尺寸，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，切割出工件的料坯块的厚度本身则可小于300毫 米（航空领域中往往如此）或更大，甚至大于600毫米。该厚度例如可小于200毫米，例如 约为100毫米，极限是锯缝横向尺寸大小和所获工件厚度的极限。
[0017] 本发明由于掌控了切割几何形状，因而还可节约每个成品工件的用料（相对于现 有技术来说，节约材料可高达30% )。
[0018] 本发明在其实施方式之一中还允许和涉及在同一料坯块中嵌套切割出多个复杂 粗坯，和/或尤其基于这样的构思：使切割系统一一不仅是切割部即切割片而且还有导向 部即导向件一一逐渐深入料坯块的内部。
[0019] 为此，本发明主要提出一种切割装置，用于沿确定的轨迹在金属材料或复合材料 制的料坯块中切割出工件，切割装置具有形成所述轨迹的导向件和至少一个切割元件的挠 性或铰接的支承件，其特征在于，支承件安装成能在导向件中滑动；并且，支承件具有侧向 盘，所述侧向盘配有至少一个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 用于沿相对于所述侧向盘的法线方向进行切割。
[0020] 有利地，导向件形成具有至少一次方向变化的轨迹。
[0021] 所谓具有至少一次方向变化的轨迹，是指在与链锯的侧向盘平行的平面中、具有 至少一个拐角或至少一个拐点的直线形或曲线形的轨迹。
[0022] 更为有利地，导向件形成具有至少两个拐点的轨迹。
[0023] 所谓具有至少两个拐点的轨迹，是指在与侧向盘平行的的平面中、具有相对于同 一侧的至少两组两个相对角或至少两种凹度变化的直线形或曲线形的轨迹。
[0024] 换句话说是指这样的轨迹：例如直线轨迹，其在轴向平面中至少四次改变方向，和 /或产生具有至少两个波纹的一条切割线，和/或例如形成相对于所述直线相对一侧两两 的相对四个角（例如大于5° )。
[0025] 在一有利的实施方式中，支承件是循环链锯链。
[0026] 同样有利地，导向件具有供支承件或链锯通过的具有确定宽度的纵向的壳体；并 且，所述切割片用于在大于导向件宽度的宽度上进行切割。
[0027] 所述壳体例如是叉形件、夹具或导槽。
[0028] 所谓宽度，是指在平行于侧向盘且正交于轨迹的纵向平面中的尺寸。
[0029] 换句话说，在该实施方式中，切割片及其切割刃的总尺寸（或宽度）在宽度上大于 导向件的总尺寸。
[0030] 这种布置可使链环、切割片和导向件插入到料坯块即原材料中，并随着切割在所 述料坯块的整个厚度上进行。
[0031] 切割装置的侧向保持布置和切割片相对于链锯侧向盘的法线方向的迎切允许按 链锯的确定轨迹进行这种完全插入，这种完全插入更特别的是允许切割出工件的复杂几何 形状。
[0032] 在一些有利的实施方式中，另外和/或作为补充可采用以下布置方案中的一种和 /或另一种：
[0033] -导向件具有供链锯（或支承件）通过的纵向的壳体，壳体在一侧配有穿孔侧壁， 穿孔侧壁限定纵向隙口，循环链锯（或支承件）具有沿循环链锯规律分布的多个导向侧颊 部，所述导向侧颊部具有周沿边部，周沿边部用于同在所述穿孔侧壁的外表面上的纵向隙 口边侧进行摩擦或滚动配合；
[0034] 一每个链环这样形成：两个平行轴之间由两个连接板在两侧连接在一起，导向侧 颊部由两个相邻轴之间的连接板中的一些连接板形成；
[0035] -切割片固定在形成切割片支座的侧颊部上；
[0036] -切割片支座具有两个圆柱形凹槽，所述两个圆柱形凹槽分别与相邻链环的轴的 端部和/或与同所述端部相固连的销配合；
[0037] -所述壳体具有至少一个第一内部纵向中央翼肋，用于同将链环相互铰接的铰接 轴进行摩擦或滚动配合；
[0038] -所述壳体具有第二中央翼肋，其面对第一翼肋；
[0039] -第一内部纵向中央翼肋和第二中央翼肋之间的正交距离等于铰接轴的直径D+ 距离d，其中d〈0. 1毫米；
[0040] 一沿导向件和/或链锯纵向方向（即沿导向件的横向方向）对导向件预施应力。
[0041] 所谓预施应力，是指以例如大于50daN的预定拉伸力进行张紧；
[0042] 一切割装置具有通过喷注导向件内部进行乳化润滑的润滑件。因此，喷注量取决 于切割参数，以本领域公知的方式加以确定；
[0043] 一所述装置具有导向件端部的侧向紧固件，用于沿三向投影坐标系的三个方向保 持和加固导向件。紧固件例如由本领域公知的夹紧构件、通过螺钉或作动筒形成；
[0044] -切割片具有阶台部，阶台部的表面具有沿相对于切割刃呈锐角或直角的凹形形 状，用于破碎所述切割刃处产生的切肩；
[0045] 一切割片是能拆卸的，切割片具有用螺钉将切割片固定在切割片支座上的固定 件；
[0046] 一轨迹和/或导向件具有至少局部地呈正弦曲线的形状；
[0047] -循环链锯具有多个切割片，所述多个切割片布置成至少两个切割片的切割刃偏 置且重叠部分小于2毫米，例如为1毫米。
[0048] 本发明也提出一种使用前述装置的切割方法。
[0049] 本发明还提出一种切割方法，用于用切割装置沿确定的轨迹在金属材料或复合材 料料制的料坯块中切割出工件，其中，引导至少一个切割元件的挠性或铰接的支承件，其特 征在于，支承件安装成能在形成所述轨迹的导向件中滑动，所述支承件具有侧向盘，侧向盘 具有至少一个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对于所述侧 向盘的法线方向进行所述切割。
[0050] 有利地，轨迹具有至少两个拐点。
[0051] 有利地，切割条在大于导向件宽度的宽度上形成，和/或支承件由链锯链形成，链 锯链由链环装置构成。
[0052] 在一种有利的实施方式中，在大于或等于600毫米、例如大于3米、例如大于5米 的工件长度（深度）上，和/或在大于600毫米、例如大于1米的工件和/或料坯块宽度上， 进行所述切割。
[0053] 有利地，在小于300毫米的料坯块厚度E上进行所述切割。
[0054] 同样有利地，沿着至少一次改变方向的轨迹切割出工件。
[0055] 在一种有利的实施方式中，在切割之前对导向件预施拉伸应力。