CN100556625C - 锋利的底切割器及底切割器的制造 - Google Patents

Abstract

本发明在电动剃刀的底切割器上采用锯齿状或圆齿状边缘(7)以改进剃刮性能。这样的改进是通过促进毛发的捕捉与保持和减小切断毛发所需的切削力来实现的。锯齿和/或圆齿(9)有助于保持被捕捉的毛发，因此提高了毛发切割效率。它们也降低了毛发在孔口角度被捕捉之前沿薄片孔边缘“滚动”的趋势，从而促进了更贴近的剃刮。锯齿状边缘可由各种方法制造。在本公开中描述了几种可能的方法。优选的制造方法是在底切割器刀片的外表面上制作焊接珠缘并磨削该珠缘以沿焊接珠缘产生锋利的边缘。这样做使得焊接珠缘形成锯齿状的图案。锯齿的几何形状由焊接珠缘的几何形状确定。

Description

锋利的底切割器及底切割器的制造

技术领域

本发明涉及用于干法剃须刀的切割器组件、底切割器和制造底切割器的方法。

背景技术

用于干法剃须的常规底切割器具有多个弓形的刀片元件，每个具有部分环形的圆形边缘，该边缘与切割器元件的主表面基本成直角。当用于干法剃须时，与薄片型外切割器协作，毛发基本由薄片与底切割器之间的剪切作用剪下。虽然这样工作满足其预期目的，但是剃须效率能够改进，以减少实现满意的清洁剃须效果所需的时间。

US-A-4,589,205(Tanahashi)公开了一种底切割器刀片，其轮廓可具有球形凹陷(图5)，在凹陷处沿每个刀刃的角度恒定为90度。可从US-A-4,044,636(Kolodziej)，US-A-5,214,833(Yada)和WO03/022535(Otani)中了解其它轮廓的底切割器片。Yada参考文献在图2至4中公开了在每个单独的刀片30上沿外周边37的单个弓形凹陷39，以形成外周边37的锋利刀刃41。

然而，在所有这些现有技术中，基本的切割机构仍然未变，即在薄片与底切割器之间的剪切动作。

先前还不可能以经济的方式制造具有锋利刀刃的令人满意的底切割器，使得大部分须发可以片切动作或片切与剪切结合的动作更有效地切断。

发明内容

本发明的一个目的是提高干法剃须效率而不牺牲舒适性。

本发明的另一个目的是改进对毛发的捕捉、保持和切割。

根据本发明的第一个方面，一种用于干法剃须刀的底切割器刀片，所述底切割器刀片包括刀片元件(5)，所述刀片元件具有刀片表面和刀片元件边缘(7)，所述刀片元件边缘具有角度，其特征在于：所述刀片元件边缘(7)具有多个连续突起(9)，所述连续突起(9)在所述刀片表面沿侧向凸伸且在所述连续突起之间限定谷(25)，所述刀片角度沿在每个谷内形成锐利的刀刃(27)的所述边缘变化。

根据本发明的另一个方面，提供了一种用于干法剃须刀的切割器组件，所述组件包括：具有多个毛发接收孔的外切割器；和根据所述第一个方面所述的底切割器刀片，所述底切割器刀片被安装以相对于所述外切割器运动，并且具有多个刀片元件。根据本发明的又一个方面，提供了一种制造具有至少一个刀片的锋利底切割器的方法，所述方法包括：

提供至少一个具有边缘的底切割器刀片；

使至少一个底切割器刀片的边缘经受电子束焊接以产生焊接珠缘，所述焊接珠缘包括多个沿所述边缘的连续小珠；和

磨削焊接珠缘以产生基本光滑的边缘，所述边缘具有多个侧向突起和在其间谷内的锐利的刀刃。

根据本发明的一个方面，提供了一种包括多个刀片元件的用于干法剃须的底切割器，每个具有刀片元件刀刃，其中至少一个刀片元件刀刃具有多个限定其间谷的连续侧向突起和在每个谷内的锋利刀刃。

根据本发明的另一个方面，提供了一种用于干法剃须的切刀组件，包括：具有多个毛发接收孔的外切割器；和根据所述一个方面被安装用于相对于外切割器运动并具有多个刀片单元的底切割器。

根据本发明的另一个方面，提供了一种制造上文定义的底切割器的方法。

附图说明

为了更好地理解本发明并展示本发明可如何实施，以下将结合附图以实施例的方式进行参照说明，其中：

图1显示由Braun AG制造的标准Flex Integral UltraSpeed底切割器(型号6016)的刀片元件；

图2显示根据本发明一个实施方案底切割器的刀片元件；

图3显示图2所示刀片元件之一的一部分边缘的示意图；

图4显示沿图1所示底切割器刀刃的焊接珠缘；

图5显示用于在珠缘形成期间保持底切割器的夹具；

图6显示图5所示夹具的分解图；

图7显示在焊接珠缘开始处的弱点；

图8显示通过辅助电子束偏转的对中效果；

图9显示由于过高的束能量所致的刀片损坏；

图10显示刀片的过度熔化；

图11显示过度的能量和过度旋转的效果；

图12显示熔化不充分的效果；

图13显示期望的熔化图案；

图14显示过早的接合；

图15显示在刀刃上的焊接珠缘；

图16显示刀刃的细节，展示刀刃角度的变化；

图16a显示刀刃的示意图；

图16b是刀刃角度与沿焊接珠缘距离之间的曲线图；

图17显示激光钻孔的刀刃；

图18显示前沿角与珠缘长度和高度之间的相关性；

图19显示锋利的锯齿状边缘；

图20显示90°的锯齿状边缘；

图21显示钝头边缘；

图22显示带有毛刺的典型底切割器边缘；

图23是毛发切削力随前沿角变化的曲线；

图24显示常规干法剃须产生的毛发端部；

图25显示锯齿状边缘切割器产生的毛发端部；和

图26显示湿法剃须产生的毛发端部。

具体实施方式

本发明在电动剃刀的底切割器上采用锯齿状或圆齿状边缘以提高剃刮性能。这样的改进是通过促进对毛发的捕捉与保持并减小切断毛发所需的切削力来实现的。锯齿和/或圆齿有助于保持被捕捉的毛发，因此提高毛发切割效率。它们也降低了毛发在孔口角度被捕捉之前沿薄片孔边缘“滚动”的趋势；这促进了更贴近的剃刮。

锯齿状边缘可由各种方法制造。在本公开中提出了几种可能的方法。

优选的制造方法是在底切割器刀片的外表面上制作焊接珠缘并磨削该珠缘以沿焊接珠缘产生锋利的边缘。这样做使得焊接珠缘形成锯齿状的图案。锯齿的几何形状由焊接珠缘的几何形状确定。

焊接珠缘由适合的金属熔化方法产生，例如电子束焊接。形成珠缘的方法增强了底切割器金属的硬度。然后磨削固化的焊接珠缘以产生光滑的表面，该表面成为薄片与底切割器主体之间的接合表面。在制作焊接珠缘时，它形成一系列相互连接的小珠，但当它们被反向磨削时，这些小珠形成一对锯齿状的锋利边缘。锯齿的节距将取决于小珠的初始尺寸和在磨削过程中去除的金属量。锋利边缘的尖端角度将取决于从焊接珠缘去除的金属量。例如，如果焊接珠缘被磨削至其一半或大半周长，那么尖端边缘角度将为90°，如果仅被磨削至初始垂直直径的约20％，那么边缘角度将为45°。如果磨削小于垂直直径的50％，那么尖端角度将为钝角。

高速视频显示了可增强毛发捕捉并促进更贴近的毛发切割的圆齿状边缘。圆齿状边缘与典型线性边缘之间的比较显示，在相同试验条件下，典型的线性边缘将以约47％的刀片通过率与毛发接合，但圆齿状边缘将以约65％的通过率与相同的毛发接合。对于常规底切割器，毛发可能横跨在刀片上直到沿开孔周围的角度被捕捉，但对于圆齿状边缘，已显示毛发被圆齿捕捉并且最紧贴薄片孔边缘切割。也有一些毛发延伸和悬臂切断的视频证据，它们均改善了剃刮的贴近性和效率。

高速视频影片显示，由圆齿边缘刀片切割的毛发中约50％在开孔侧边、毛发和底切割器刀片之间发生接触时会立即紧靠薄片孔边缘被切割。在常规线性刀片的情况下，所有毛发都在开孔角度被切割。

可通过在焊接珠缘形成期间控制其几何形状来改进电子束焊接方法。这样将可以更好地控制规则的图案以及使刀刃尖端角度最优化。

图1显示由Braun AG制造的用于干法剃须的标准底切割器一部分的放大视图。这类标准底切割器包括多个圆环形的刀片元件。图1中示出两个这样的刀片元件1和2。所有的刀片元件基本相同。参见刀片元件1，它具有第一和第二主面，其中一个主面3在图1中可见。它也具有圆环形边缘面4。主表面3与边缘面4之间的交线基本为线性的并形成一个圆弧。

图2显示根据本发明第一实施方案的底切割器的两个刀片元件5和6的放大视图。图2中的两个可见刀片元件5和6中的每一个均具有边缘7，其侧向边缘8显示具有一系列成型为锯齿或圆齿的突起9。因此，在每个刀片元件的每个主表面3与边缘7之间的界面形成多个弓形区域和尖角，如图3所示。每个突起9具有长度L和宽度W，所述长度在290μm至310μm的范围内，优选为300μm，而所述宽度为至少35μm，优选在35-45μm。

每个突起将具有高度H(垂直于图3的平面)，所述高度在60μm至120μm的范围内，优选为约100μm。图8a示意性显示穿过焊接珠缘的单个小珠9的横截面。小珠具有高度D，并且在磨削至平面P之后将具有残留高度H，因此该残留高度是每个突起9的高度。以下将更详细地描述刀刃的几何形状。

图2中所示的刀片元件的边缘轮廓可通过控制例如如图1所示底切割器刀片元件外部区域的熔化来生产，方法是使得沿如图4所示的切削表面的周边形成离散的小珠。通过磨削进一步改变这些小珠，以制造具有锯齿状刀刃的圆齿状特征。底切割器最外部区域的受控熔化可通过采用适合的电子束焊接技术按精确的顺序和局部熔化底切割器刀刃来实现。

电子束焊接(EBW)通常用作将金属片连接在一起的方法。它是应用具有很高速度的被加速电子的高能量密度扩散方法。这些速度是光速的0.3至0.7倍并取决于所施加的电压，该电压通常介于25和200千伏之间。电子束电流可在2和1000毫安之间变化。典型的束能量密度在每平方厘米107瓦的范围。根据不同材料，这可产生介于每分钟100和5000毫米之间的焊接速度。

电子在通常为钨或钽的金属阴极上产生，所述阴极在约0.013Pa(10-4托)的真空和约2500℃的温度下工作。

工件被保持在真空室内，其中工作真空为约1.33Pa(10-2托)。然而，工作室的真空度将影响束的强度和传播(即对准度)，所以较高的真空度有利于获得更高的束分辨率。工件中的任何剩磁将对束的精度有害，因为电子束易受偏转和畸变。因此，在处理之前先给工件退磁是重要的。

电子束焊接与其它高能焊接技术之间的主要差别之一是当电子束碰撞并穿透工件时动能瞬间充分转化为热能。电子束仅在工件的一个小的内部渗透处起作用，而这与高的功率密度相结合，导致工件几乎瞬间熔化和蒸发。因此，与大多数其它焊接技术不同，在电子束焊接中的熔化率不受热传导的限制。这样的高功率密度可产生约每厘米106K的温度梯度，而这继而导致表面速度在每秒1米量级由表面张力驱动的热毛细管流(或Marangoni对流)。对流是影响所得焊池几何形状的唯一最重要的因素，并且可引起例如不均匀渗透、多孔和欠融合等缺陷。对流也影响混合，因此影响焊池的成分。

与其它技术相比，EBW具有其优点。例如，与例如弧焊相比，较低的热输入导致受热区更好的纵横比，而这又导致在工件内较少的热效应。

底切割器边缘的焊接珠缘通过用电子束焊机控制底切割器顶部表面的熔化来实现。束能量和加工参数的精确控制对获得适合的边缘至关重要。

正确的珠缘形式基本由束能量、刀片转速和束-片交互作用的正确数量(即焊接珠缘形成)的适当组合来实现。

在典型的电子束焊机操作中有最多18个变量可被调节。实际的加工参数将取决于各个电子束焊机的特性。

在一个使用标准尺寸Braun底切割器的实例中，机器被操作以在每个刀片上制造29个焊接小珠，每次焊接使用16W的功率。

实际上，电子束的势能显著大于熔化刀刃所需要的能量，因此将电子束分成一组“小束”而每个小束穿过多刀片底切割器的一个刀片是可行的。这样，可让整个底切割器在小束下旋转并在一次扫描中进行处理，以制造如图4所示的结构。由于所有底切割器刀片都同时被加工，因此小束的能量必须均匀。否则，所得的具有珠缘的刀片高度将不均匀，而这将对它们的成功磨削不利。

如图5所示，底切割器11被保持在细长的夹具10中并绕其长轴旋转，以使电子束沿切割器的每个刀片的刀刃穿过。在加工期间，电子束是脉冲的，以产生由沿每个刀刃的连续焊接小珠构成的焊接珠缘。

底切割器11被安装到轴12上并插入夹具的主体13内。主体13具有切开部分14。图6a显示从主体13中取出的轴12。图6b显示没有轴12和底切割器11的主体13。

底切割器刀片位于夹具的切开部分14内。夹具组件10被以预定的转速旋转，而电子束被射向夹具主体13，这样避免局部过热和刀片上的金属损失。这样也可以在工件上建立热平衡。

在形成珠缘的过程中，刀刃被熔化，这样在结构上产生局部变化。所得硬度平均增加约755±50Hv，最大硬度为790Hv。

调查显示，在珠缘形成过程中，受热区被限制在焊接珠缘区域并且初始刀片材料尚未改变其结构。树枝状和层状生长是由固化过程引起，并且它们的生长与合金钢的Marangoni对流特性有关。

如果电子束最初射在底切割器工件11上，并且出现过多的金属损失，那么在刀片内可能出现局部弱化，如图7所示。这可能导致刀片失效，尤其是在以后的磨削操作中。在试验期间，如果出现这样的失效，那么它们总是与刀片17上同一区域15相关，如图7所示。这样的弱化与在第一焊接小珠16和底切割器主体18接合部的明显金属损失有关，但是不同的局部热处理和后续的脆化也是一个因素。这样的区类似于常规焊接中常见的“受热区”。通过将底切割器安装成让刀片暴露的组件，同时在刀片熔化前后给电子束提供“散热器”，这类失效可被克服。夹具10提供这样的组件。这防止在刀片与底切割器主体之间的接合部产生弱区。

使焊接珠缘居中对最终产品的成功制造至关重要。焊接珠缘相对于底切割器刀片的位置由冷却速度和电子束的相对位置决定。冷却速度部分由钢的Marangoni对流特性以及电子束的精确位置决定。图8a显示正确居中的焊接珠缘，而位置不正确的焊接珠缘如图8b所示。

Marangoni对流特性受存在的包含物或杂质影响，所以任何加工材料尽可能没有包含物或杂质是重要的。首当重要的是没有非金属杂质，例如硅，因为这些杂质将显著影响焊池的流动特性。电子束相对于刀刃的位置也是至关重要的。底切割器刀片仅有100μm厚，因此需要比50μm更好的位置精度，以保证电子束正确地与金属相互作用并成功形成珠缘。该相互作用由“主电子束偏转”来控制。然而，由于刀片之间的距离可变，电子束也通过横跨刀刃的横向“振动”而经受辅助电子束偏转。这具有加宽电子束横跨刀刃的过渡长度的效果，以及减小改变节距的效果，因此使焊接珠缘在边缘上居中。这样的辅助电子束偏转的效果如图8a所示，而没有辅助电子束偏转的结果如图8b所示。

基本操作条件的控制对良好的珠缘形成也是必要的。如果底切割器刀片被暴露在太高的能量中，那么将出现过度的熔化，导致刀片崩解，如图9所示。

极度的电子束能量导致底切割器刀片的全部熔化，但是仅稍微过度的能量可能导致焊接珠缘从刀刃流出(图10)。这将导致为实现在底切割器上的边缘而需要的金属损失量不可接受。它也将导致在磨削焊接珠缘期间整个地去除锯齿边缘的可能性增加，因为将缺乏均匀的焊接珠缘。

过度的电子束能量不能简单地通过增加转速来补偿，因为这将减少产生的焊接小珠数量，并且将导致小珠之间的间隔并最后导致最终锯齿之间的间隔。过高转速与高能量的组合表现为焊接小珠之间不可取的突起区域，如图11所示。

目前不可能改变每个电子束“脉冲”的放电周期，因为放电实际上是连续的。

如果赋予焊接珠缘的能量不充分，那么熔化将不充分，因此焊接珠缘将太小而不能生成良好的边缘轮廓，如图12所示。

满意的焊接珠缘形式由光滑的外表面和在焊池底部一致的流动图案代表，如图13所示。

要在刀刃周围形成成功的“珠缘串”，每个小珠应在下一个小珠形成前固化是必要的，否则可能出现合并。如果小珠数量太多，那么焊池可能在固化前合并，导致熔化的金属的过度流动和随后焊接珠缘图案的变形，如图14所示。

具有珠缘的底切割器可用电子显微镜扫描法进行检验，以保证珠缘形式适当并足以进行后续加工。

在一个具体实例中，通过用60-80μm的粗砂轮对焊接珠缘进行非圆柱表面磨削，在其上形成3mm半径的锯齿状边缘。为防止在该操作期间刀片破损，可在底切割器上填充Thermojet^TM 3D快速成型蜡。磨削后，通过用热空气烘干机对其进行加热可将蜡去除。

然后，磨削过的底切割器可用6μm金刚石研磨膏进行研磨并最后进行适合性检验。

新的底切割器可用例如由Braun GmbH供应的常规底切割器材料制造。这是1.4034不锈钢(相当于BS 420和X40Cr13)，其成分如下：

C 0.40-0.46％重量

Si 0.3-0.5％重量

Mn  0.4-0.6％重量

P 0.03％重量

S  0.02％重量

Cr  12.5-14.5％重量

Fe余量的重量百分比。

在焊接珠缘之前，将钢热处理至650±50Hv的硬度。

由于焊接小珠是非对称的，并且与其说是类似球形不如说是类似卵圆形，磨削过程产生平坦的顶部表面和围绕边缘的角度变化曲线，如图15和16所示。

此外，小珠沿刀刃周边被稍微拉长，因此最大小珠高度小于其长度的一半，并且在连续突起之间形成的谷内刀刃角度朝向初始刀刃方向变得更加锐利。这在图16、16a和16b中清楚地示出。

图16显示沿刀刃的三个连续侧向突起9，刀刃已沿其外边缘7被磨平。因此，在连续的多对突起之间形成谷25。当从每个突起9的峰22向每个谷25的底部移动时，刀片角度逐渐变尖并且更锐利。因此在每个谷壁的下部形成锐利的刀刃27，而当沿谷壁向上移向峰22时该刀刃逐渐变得不锐利。角度在每个突起前沿或峰22的约90°至在谷底更尖的锐利的刀刃27的约55°的范围内变化。更具体地，在每个侧向突起的峰22处的刀片角度处于85°至105°的范围内。

从图16a和16b可更清楚地理解刀片刀刃的几何形状。图16a显示沿从A到B的第一弓形部分、从B到C的第二弓形部分和从C到D的第三弓形部分延伸的刀刃示意图。图16b显示作为焊接珠缘距离函数的刀片刀刃角度如何连续平滑地变化，它沿直线交点A和C测量。应当指出，在A点区域刀刃角度为约50°并连续平滑地增加，在B点接近约95°的最大值。然后，刀刃角度连续平滑地减小，在C点接近约50°的最小值。

该角度变化是由于突起的长度比高度大得多，即尺寸L(图3)比尺寸H(图8a)大得多。

长度L(图16a中的距离A-C)应为约300μm(400μm)，宽度W(从线AC至点B的距离)应为约40μm，和高度H应为约90μm。因此，L≈3H。也应当指出，切削角度也随在整个突起高度上的垂直位置而变化，使得突起的表面可以说具有复合曲率。

由于切削角度是二维的(平行和垂直于底切割器运动的方向)，其切削过程可认为是剪切和片切两者的组合。常规干法剃须线性底切割器采用基本纯剪切作用，以产生在干法剃须中最常见的、熟知的“细咬”作用。

锯齿的尺寸根据毛发的近似几何形状来制造。锯齿的长度(或节距)应使得毛发适于进入并保持在边缘的凹槽区域(谷)中。此外，锯齿的宽度(或幅度)应使得它能保持毛发而不负面影响毛发穿透进入切削区域内。

此外，每个弯曲的底切割器突起的前沿区域能控制穿过薄片开孔的任何毛发和皮肤，因此提供对于过度剃削的保护。它也提供能将穿过的毛发定向到优选切割位置的机构。

其它可能的制造方法可能包括：

取代电子束焊接的激光束焊接；采用3-D挤压工具的坯料冲压和金属带变形；坯料冲压单个刀片，例如以采用3-D挤压工具的带形式；电火花；电成形；粉末注射模塑或YAG激光成形。

在YAG激光成形的情况下，底切割器刀片由YAG激光钻孔，以从外部连续表面至切割器的中心产生需要的图案。这将制造具有90°刀片角度的圆齿状边缘。圆齿嵌入垂直于薄片的刀片表面。圆齿的节距应与须发横截面的大小类似，并且介于50μm和250μm之间。幅度约为节距的一半。

具有较厚刀片(250-300μm)的底切割器可两面都用激光成形，以产生具有150μm节距和(优选)100μm幅度的圆齿状图案。为保证不使激光钻孔击破刀片或不使刀片太薄弱而不能使用，需要增加厚度。所得底切割器刀片如图17所示，并且以下称为“激光钻孔”刀片。

通过优化圆齿的节距和幅度并保证在激光切割后使圆齿表面光滑可改进激光切割锯齿状边缘的方法。

以上描述了锯齿状边缘底切割器的制造。总之，优选通过常规Braun Flex Integral UltraSpeed电剃刀底切割器外周边的受控熔化产生硬度稍微提高(755Hv，而标准底切割器为650Hv)的焊接珠缘来制造底切割器。焊接珠缘可通过非圆柱偏移磨进行磨削，以制造光滑的锯齿状边缘。

由于从底切割器上去除大量的金属，因此直径减小。为进行试验，为保证底切割器适配在电动剃刀薄片下面，将其安装在塑料载体上并包装起来以达到正确的整体高度。由于底切割器已被偏移磨削处理，对薄片/底切割器相互作用的几何形状只有微小的变化。标准BraunFlex Integral UltraSpeed电动剃刀的主剃刮区域是薄片顶部中心线任何一侧的三排孔。这在锯齿状边缘底切割器中仍然保留，但是该底切割器与在该区域外的薄片下侧之间的间距稍微增加。这个微小的变化并不被认为对其性能有害，因为标准底切割器刀片的相当一部分不与薄片接触，而且由偏移磨削引起几何形状的实际变化很小。

以下讨论锯齿状边缘几何形状对电剃刀中底切割器性能的影响。

一旦被安装，那么弹簧加载(“预负载”)被检查并调整到与标准Braun Flex Integral UltraSpeed试验剃刀中的加载相匹配。

选择圆齿的几何形状以适应人类毛发的典型几何形状，该几何形状假设近似为椭圆，其短轴为约60-80μm，而长轴为约100-120μm。

锯齿状边缘的具体几何形状可与剃刮性能相关。珠缘形成后加工的程度影响最终锯齿的几何形状，因此对于给定的珠缘，几何形状和尺寸将相互关联。

在每个刀刃上可能的小珠数量仅由制造途径和加工设备限制到最多29个。这反过来决定珠缘小珠的最优平均长度，并根据珠缘是否在刀刃周边出现超过180°或160°而将其限制到约289-325μm。如果平均小珠长度小于约275μm，那么珠缘串变得不连续，导致其中的刀刃实际上是初始标准90°底切割器刀刃的一些区域。图18显示前沿角度的平均值与焊接小珠长度和高度之间的关系。

对于其它设备，可制造最多35个左右的小珠。

图18所示趋势的相关系数在95％以上的置信水平；在95％置信水平上6个数据集的相关系数(R2)是0.6577；在图18中所示的是0.7744和0.838。因此可以预期，如果底切割器的剃刮性能由珠缘的几何形状决定，那么在各种剃刮性能标准与几何形状之间将存在大量的相互关系。

不同锯齿状底切割器几何形状的性能根据Braun Flex IntegralUltraSpeed剃刀中的标准底切割器来进行评估。图19至21显示在锯齿状边缘不同角度的扫描电子显微图。为了比较，图22显示BraunFlex Integral UltraSpeed的典型边缘。

可以看出，用于制造最终边缘的磨削和研磨过程产生连接到边缘上直径仅几个微米的毛刺。这些毛刺小于通常与标准底切割器的未使用边缘相关的那些毛刺，如图22所示。

然而，对于锯齿的几何形状与剃刮性能之间的关系而言，定量的特征是底切割器边缘与最顶部表面之间“较大比例”的角度。该角度受毛刺的几何形状影响。毛刺的形成是在磨削底切割器的最顶部表面期间引起的，并且不与焊接珠缘的几何形状直接相关。从剃刮试验获得的性能数据表明存在最优前沿角度；为简单起见，该角度取自锯齿的最前点并包括毛刺的“宏观几何结构”。

实际上，每个标称前沿角度都有一个范围，这给优选的角度值提供包迹。虽然如果前沿角度范围介于82°和104°之间时，一般的使用者可看出有益效果，但是最佳贴近的优选值是92°，并且优选介于86°和100°之间。然而，通过使前沿角度高至107°和低至78°可获得其它有益效果，因为这个范围可满足消费者对较强效或较弱效剃须系统的需要。

剃须效率也在约92°的前沿角度达到最大值，并且随着角度偏离该值，剃须效率降低至与标准切割器相同。为获得最佳性能，该角度应保持在87°和97°之间。然而，如果该范围增加至介于80°和105°之间，有益效果仍将得到保持；超出该范围的几何形状可能对底切割器的性能不利。如果该角度变得太钝，那么刀刃在切削时效率变低，而如果它变得较锐，那么由锋利边缘引起不适的风险增加。

虽然感觉不到有益效果的范围被显示为介于98°和107°之间，但是如果前沿角度小于104°，那么在剃须时将获得有益效果。该范围满足那些倾向于更强效剃须或更被动剃须的使用者。为保证所有的使用者都感觉到有益效果，因此将前沿角度限制到小于98°是合理的，但是可给需要更被动剃须的消费者提供更大角度的底切割器。

已证明，与标准Braun Flex Integral UltraSpeed底切割器相比，锯齿的宽度对锯齿状边缘底切割器的性能只有微小的效果。然而，为了性能有益效果，锯齿应为至少35μm宽。

为保证底切割器刀刃的性能不受影响，锯齿高度应介于60μm和120μm之间，目标值为100μm。

在底切割器性能与锯齿状边缘突起的长度之间没有很强的相关性。然而，有一个建议，即如果长度减小到低于约250μm，那么底切割器的总体性能将受到不利影响，并且甚至可能将比标准的对比底切割器表现更差。这可由当刀刃向标准对比底切割器的几何形状恢复时锯齿的减少来解释。因此锯齿状边缘的有益效果逐渐减弱，直到在改善毛发捕捉和/或切割方面所实现的任何有益效果由于锯齿状边缘的局部丧失而丧失。

可以估计锯齿状边缘的目标几何形状。可确定以下参数：

参数	目标	最大值	最小值
				平均角度	92°	100°	86°
锯齿宽度	35+μm	不适用	30μm
				锯齿高度	100μm	120μm	60μm
锯齿长度	300μm	310μm	290μm

表1：优选的加工参数

初始时未期望目标平均前沿角度(92°)。然而，锯齿的形状使得随着毛发越过锯齿刀刃向底切割器刀片主体运动时刀刃角度减小。在任何底切割器刀片/皮肤相互作用的初始点，适当的钝角可产生提高的舒适感。此外，目前的珠缘在磨削前的形状使得产生钝角比产生锐角容易得多，所以前沿角度的分布向较大的角度倾斜。实际上，90°的平均前沿角度与稍钝的92°可能几乎肯定具有同样的性能。优选的锯齿长度由电子束的特性确定，并且实际上在可变的加工参数之外。锯齿的宽度和高度取决于整体几何形状，并且与珠缘形成过程和前沿角度都有关。虽然这两个特性有助于确定最终锯齿的形状，但是它们对底切割器的最终性能只有辅助的效果。

人们在相同条件下对锯齿状边缘底切割器与标准底切割器的磨损特性进行了直接的比较。据发现，与标准对比底切割器相比，锯齿状边缘底切割器不具有任何不利的特性，并且锯齿状边缘保持锋利的毛刺边缘，而对比的底切割器发生明显的金属变形。由于研磨性磨损，剃刀薄片外侧的镍被损失，并且仅轻微粘附到底切割器刀片的表面上。没有证据显示镍累积在底切割器表面或毛刺上。

锯齿状边缘底切割器在不同预选前沿角度下的切削力与标准对比底切割器的切削力进行了对比。每个前沿角度数据集从相同的毛发束获得，并且为了使由于毛发之间粗细变化的影响最小化，锯齿状边缘的数值可选择适应标准底切割器。

表2显示获得的切削力：

然而，由锯齿状底切割器切割的毛发端部表现出更光滑的切割表面，如图25所示，几乎没有外皮纤丝的迹象。

为了比较，由Mach3^TM刀片产生的毛发端部被示于图26中。图24至26的比较证实了锯齿状底切割器可产生更类似于湿法剃须片切的切削作用而不是典型的干法剃须剪切作用。

高速视频分析显示，锯齿状底切割器的刀片比它们的标准对比底切割器刀片表现得更有刚性。据显示，当与毛发相互作用时标准底切割器刀片发生挠曲，但对于锯齿状边缘这并不明显。这可能是由于锯齿状边缘底切割器在薄片、底切割器和毛发之间相互作用点处增加了刀片宽度和硬度的原因。

当与毛发和开孔边缘相互作用时，锯齿状边缘底切割器可具有与常规线性刀片底切割器几乎完全相同的剪切作用。然而，当锯齿状边缘与开孔边缘相互作用时，通过逐渐减小切入毛发的刀刃角度也能促进毛发片切。

此外，锯齿可捕捉须发并将其引导到沿刀刃的凹槽内。这使得被捕捉的毛发在毛发和底切割器与薄片开孔边缘的任何部分相互作用时能够在三刃作用下由两个相邻锯齿的刀刃切割。因此，锯齿凹槽用作另一个接合角度，并且表现为似乎它们是另一个开孔捕捉角度。对于其切削依赖于毛发被捕捉到开孔角度内的常规线性刀刃底切割器，这将是不可能的。

对在切断毛发中的底切割器毛发相互作用的分析表明，所有三个过程都出现，如表3所示。

方法	毛发数	％总毛发
			保持	14	45
“被引导”	5	16
			标准型切割	12	39

表3：毛发切割机制。

切削角度	锯齿状边缘(g)	标准(g)	差值(g)	标准偏差	％差值
						72°	133.28	161.10	-27.82	38.55	-17.3
90°	153.84	149.73	4.11	39.94	2.7
						110°	145.42	134.52	10.90	30.48	8.1

表2：切削力。

角度变化时切削力的差值如图23所示。

与标准底切割器相比，72°的前沿角度可减小约17％的平均毛发切削力。另一方面，如果前沿角度太钝(110°)，则平均切削力可增加约8％。

从图23可见，对比底切割器与锯齿状边缘之间切削力无差别的前沿角度为约95°。这是由于在标准对比底切割器刀片上圆滑边缘和毛刺的效果产生一个与目标角度不同的有效切削角度。

这些观察数据还说明，标准插入式底切割器的实际刀刃受毛刺的影响，并且有效切削角度为95°。对标准底切割器的深入检查发现，毛刺产生一个介于95°和104°之间的有效前沿角度。此外，这与直径约5至8μm的毛刺相关。这些数据和与毛刺形成相关的其它观察数据非常类似。

据观察，钝角切削会导致毛发的削刮，其中毛发未被完全切断，而切割器沿毛发纵向移动，留下一个长的锥形。

对用锯齿状边缘底切割器切割的毛发端部进行扫描电子显微成像检查不仅显示与在湿法剃须中看到类似的片切动作迹象，而且显示通常与干法剃须相关的常规剪切作用。

图24显示常规干法剃须产生的毛发端部，并且可以看到外皮纤丝非常明显象粗糙的端部。

常规标准毛发切断依赖于毛发被捕捉在开孔拐角并由通过的底切割器刀片切割，这已在39％的切削作用中见到。然而，锯齿状边缘底切割器可在开孔边缘任何点上切割毛发，这已在45％的切削作用中见到。此外，锯齿状边缘能“引导”其轮廓周围的毛发以将它捕捉在锯齿凹槽内，然后顶靠开孔边缘的任何部分将毛发切割。这已在约16％的相互作用中见到。对用标准底切割器所看到的切削过程进行比较高速的视频检查显示，在六边形的角度下所有切削都出现。

通过电子束产生焊接珠缘并磨削珠缘以形成具有平直顶部表面的三维刀刃来制造的锯齿状边缘底切割器在剃须性能上优于标准Braun底切割器。新的底切割器可递送在各种干法剃须属性方面的统计学优异性能。

锯齿状边缘底切割器具有提高的硬度，该硬度提供强度更大的刀刃和较小的毛刺。这样改型的刀刃对薄片与底切割器之间的相互摩擦作用没有任何不利影响。

通过电子束系统所制造锯齿状边缘的优选几何形状已被确定为具有约300μm长小珠的焊接珠缘，该焊接珠缘在底切割器的切削面周围是连续的。珠缘的高度应为约100μm，而据初始刀刃的宽度应为约30至40μm。该几何形状产生约92°的前沿切削角度。该前沿角度比在基底与抛光的焊接珠缘之间形成的刀刃角度更钝，并且通过磨尖刀刃来减小切削力。

此外，扫描电子成像显示，锯齿状边缘底切割器的切削端部显示更类似于常规湿法剃须片切的表面，而不是干法剃须剪切的表面。

剃须系统、皮肤和毛发之间相互作用的高速视频检查显示，锯齿状边缘底切割器不仅可通过常规剪切来切断毛发，而且还可通过将毛发片切来切断毛发。此外，锯齿状边缘能“引导”毛发，使得非常规切削得以实现，因此提高切削效率。锯齿状边缘也可提供优异的皮肤控制，该控制减小底切割器与皮肤的相互作用和导致剃须后疼痛的可能性。也已显示，当遇到毛发时锯齿状边缘底切割器产生与标准对比底切割器相比更少的挠曲。

参考序号表：

刀片元件1，2

表面3

边缘面4

刀片元件5，6

边缘7

侧向边缘8

侧向突起9

夹具10

底切割器11

轴12

主体13

切开部分14

区域15

焊接小珠16

刀片17

主体18

侧向突起的峰22

谷25

锐利的刀刃27

Claims (23)

1.一种用于干法剃须刀的底切割器刀片，所述底切割器刀片包括刀片元件(5)，所述刀片元件具有刀片表面和刀片元件边缘(7)，所述刀片元件边缘具有角度，其特征在于：所述刀片元件边缘(7)具有多个连续突起(9)，所述连续突起(9)在所述刀片表面沿侧向凸伸且在所述连续突起之间限定谷(25)，所述刀片角度沿在每个谷内形成锐利的刀刃(27)的所述边缘变化。

2.如权利要求1所述的底切割器刀片，其中所述连续侧向突起限定锐利的刀刃(27)，所述锐利的刀刃沿所述连续侧向突起的周边延伸，所述锐利的刀刃(27)在邻近每个所述谷的区域内具有锐利的切削角度。

3.如权利要求2所述的底切割器刀片，其中所述切削角度在每个突起的顶点处最大，而在邻近所述每个谷底的区域最小。

4.如权利要求3所述的底切割器刀片，其中所述切削角度从所述最大角度至所述最小角度连续变化。

5.如前述任一项权利要求所述的底切割器刀片，其中每个突起具有复合曲率表面。

6.如权利要求1所述的底切割器刀片，其中每个所述谷提供相应的毛发捕捉区域。

7.如权利要求1所述的底切割器刀片，其中在每个侧向突起的峰(22)处的刀片角度处于85°至105°的范围内。

8.如权利要求7所述的底切割器刀片，其中在每个侧向突起的峰(22)处的刀片角度为92°。

9.如权利要求1所述的底切割器刀片，其中每个突起的高度(H)在60μm至120μm的范围内。

10.如权利要求9所述的底切割器刀片，其中每个突起的高度(H)为100μm。

11.如权利要求1所述的底切割器刀片，其中每个突起的宽度(W)为35至45μm。

12.如权利要求1所述的底切割器刀片，其中每个突起的长度(L)在290μm至310μm的范围内。

13.如权利要求12所述的底切割器刀片，其中每个突起的长度(L)为300μm。

14.一种用于干法剃须刀的切割器组件，所述组件包括：

具有多个毛发接收孔的外切割器；和

如权利要求1所述的底切割器刀片，所述底切割器刀片被安装以相对于所述外切割器运动，并且具有多个刀片元件(5，6)。

15.一种制造具有至少一个刀片的锋利底切割器的方法，所述方法包括：

提供至少一个具有边缘(7)的底切割器刀片(5，6)；

使至少一个底切割器刀片的边缘(7)经受电子束焊接以产生焊接珠缘，所述焊接珠缘包括多个沿所述边缘的连续小珠(16)；和

磨削焊接珠缘以产生基本光滑的边缘(7)，所述边缘具有多个侧向突起(9)和在其间谷内的锐利的刀刃(27)。

16.如权利要求15所述的方法，其中所述连续侧向突起限定锐利的刀刃(27)，所述锐利的刀刃沿所述连续侧向突起的周边延伸，所述锐利的刀刃(27)在邻近每个所述谷的区域内具有锐利的切削角度。

17.如权利要求15或16所述的方法，其中所述刀片边缘具有小珠(16)，所述小珠具有在280至325μm范围内的平均长度。

18.如权利要求15所述的方法，其中所述每个小珠(16)约一半的材料被磨去。

19.如权利要求15所述的方法，其中具有多个刀片(5，6)的底切割器组件经受电子束焊接以产生焊接珠缘，所述焊接珠缘包括多个沿每个刀片的边缘区域的小珠(16)。

20.如权利要求19所述的方法，其中所述多个刀片被同时处理。

21.如权利要求19所述的方法，其中所述底切割器组件在经受电子束焊接时被保持在夹具(10)内。

22.如权利要求21所述的方法，其中所述夹具(10)在所述焊接过程中被转动。

23.如权利要求21所述的方法，其中所述底切割器组件在焊接期间被保持在管状夹具(10)内。

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