[发明专利]一种脉冲电磁剪切装置

说明书

技术领域

本发明涉及剪切技术领域，具体涉及一种脉冲电磁剪切方法及装置。

背景技术

在传统的金属切割，塑料切割等领域，剪切机被广泛地使用。在剪切过程中，剪切机需要产生巨大的驱动力，来推动刀片切割工件。这样驱动力的最大值也被叫做最大剪切力，是衡量一台剪切机剪切能力的重要指标，同时一台剪切机的机械结构也要根据它能产生的最大剪切力来进行优化设计。

现有剪切机的剪切驱动力，绝大部分首先由电动机或者人力等产生初级驱动力，再通过液压装置、齿轮皮带链条等机械传动装置或者气动装置等进行传动，最终施加在剪切机的刀片上。现有剪切机提高最大剪切力的方法有提高产生初级驱动力电动机的功率，提高液压装置的压力放大倍数等。

现有剪切机的刀片移动速度绝大多数小于1米每秒，某些剪切机由于剪切时机械参数选择不合理，比如上下刀片的剪切间隙过大，很容易造成工件剪切完后出现卷边、毛边以及褶皱等剪切缺陷。

采用电磁力作为剪切机驱动力的剪切机称为电磁剪切机，现有的对于电磁剪切机技术的研究仍处于探索阶段，世界范围内所有关于电磁剪切机的公开论文和专利中主要有以下几个方面：

1.脉冲线圈对金属薄板放电，所产生的电磁力将薄板压向剪切模，最终在薄板上切割出一定的形状。严格来说，该技术属于金属薄板成形技术。当放电过大，其才会完全切断。这种技术的缺陷是要求被剪切的对象为金属材质薄板，须具有很大的电导率，厚度稍大或替换为环氧等非导电材料就不能进行切割。而且，在切割边缘会出现褶皱，不能满足工艺要求。

2.通过给电磁铁通电吸引铁心，产生的电磁力通过活塞装置传动给刀片，切割工件。这种电磁剪切机的剪切力来源于电磁铁吸引铁心，随着剪切力需求的提高，电磁铁产生的磁场增大到一定程度时铁心饱和，此后的能量利用率会大大降低，所以此种电磁剪切机只能应用于切割小型工件等对剪切力要求较小的情况。

上述现有的电磁剪切技术均只适用于对剪切力需求较小的小型工件剪切，但对于大型工件(尤其是大型金属工件)的切割领域，譬如钢铁厂对中厚钢板的切割，钢板的厚度可达50mm，需要的剪切力高达几百吨甚至上千吨，现有的电磁剪切技术无法满足这样的条件。而现有的传统利用液压作为剪切驱动力的剪切机，由于剪切间隙不适合等原因，很容易造成工件完毕后出现卷边、毛边以及褶皱的等缺陷。

发明内容

针对现有电磁剪切方法的局限性，本发明提出了一种脉冲电磁剪切方法及装置，有效地防止剪切工件完毕后出现卷边、毛边以及褶皱的问题，并且能够降低对机械支撑结构强度的需求，尤其适用于大厚度金属工件的剪切。

一种脉冲电磁剪切方法，具体为：将工件置于上刀片与下刀片之间，以脉冲电磁力作为驱动力驱动上刀片朝向下刀片运动，上刀片与下刀片协作完成金属工件剪切。

进一步地，工件置于下刀片之上，上刀片与工件之间预先持有间距，利用脉冲电磁力推动上刀片加速运动，上刀片具备动能后冲剪金属工件。

进一步地，工件置于下刀片之上，上刀片紧贴金属工件，利用脉冲电磁力推动上刀片直接压剪金属工件。

一种脉冲电磁剪切装置，包括上刀片和下刀片，还包括脉冲磁力产生机构，所述脉冲磁力产生机构用于产生脉冲电磁力，以该脉冲电磁力作为驱动力驱动上刀片朝向下刀片运动，上刀片与下刀片协作完成工件剪切。

进一步地，所述脉冲磁力产生机构包括脉冲电源、脉冲线圈和驱动板，脉冲电源电连接脉冲线圈，脉冲线圈与驱动板端面紧贴，脉冲电源用于对脉冲线圈放电，脉冲线圈放电时产生脉冲磁场，脉冲磁场在驱动板上产生感应涡流，感应涡流与脉冲磁场相互作用产生脉冲电磁力；或者

所述脉冲磁力产生机构包括脉冲电源、第一脉冲线圈和第二脉冲线圈，脉冲电源电连接第一脉冲线圈以及第二脉冲线圈，两脉冲线圈端面紧贴；脉冲电源用于对两个脉冲线圈放电；两脉冲线圈在放电时产生相反的脉冲磁场，进而产生脉冲电磁力。

进一步地，所述驱动板或第二脉冲线圈连接上刀片。

进一步地，还包括底座、初始位置固定结构、刀片下落缓冲结构和纵向滑动导轨，底座用于支撑下刀片和纵向滑动导轨；纵向滑动导轨安装于底座上，用于上刀片在下落过程中的导向；初始位置固定结构安装于纵向滑动导轨上，用于固定驱动板或第二线圈的初始位置，使其在脉冲充电前紧贴脉冲线圈，并在充电开始后释放驱动板或第二线圈，驱动板或第二线圈带动上刀片沿纵向滑动导轨竖直下落；刀片下落缓冲结构固定于底座上且位于上刀片的正下方，用于缓冲上刀片与底座之间的碰撞。