CN101637796A - 一种割草机滚刀片的加工方法及滚刀片螺旋曲面成型设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种割草机滚刀片的加工方法，将经过热处理的钢带，在常温下进行圆弧弯曲和螺旋扭曲，然后裁断获得滚刀片，避免了热冲压工艺造成的洛氏硬度不均匀现象，降低了加工难度，保证了产品质量。本发明还公开了一种实施上述方法的滚刀片螺旋曲面成型设备，包括机架，机架上设有导向机构、校平机构、用于对钢带进行圆弧弯曲的弯曲机构和用于对弯曲后的钢带进行螺旋扭曲的扭曲机构，校平机构和弯曲机构与设在机架上的电机传动连接，提高了原材料利用率，节省能源，缩小了生产空间，减少了工装和设备，方便操作，减少了操作人员，提高了安全系数，提高了产品质量，稳定零件洛氏硬度；提高了生产效率。
Description
技术领域
本发明属于园林机械加工设备领域，特别是涉及一种用于制造割草机滚刀片的加工方法及该加工方法中使用的螺旋曲面成型设备。
背景技术
手推式无引擎割草机，包括机架，机架上转动设有滚刀，滚刀与行走轮传动连接，所述滚刀由轴、支架和滚刀片制成，滚刀片是一个复杂曲面——螺旋曲面。滚刀片的加工国内外一般采用钣金，即：从板材落料成扇形，再冲压成螺旋曲面的刀片，最后将刀片焊接于刀架。然而，上述工艺存在严重缺陷：螺旋曲面展开成扇形，形状尺寸不准确，造成材料浪费大；冲压成型时需消耗大量热能且冲压时会走形，导致成型后误差大；因此，研究可靠的螺旋曲面展开技术并开发出一种可靠的成型工艺设备，是解决这些问题的关键。
目前，国际、国内通用的生产方式都较为单一、简陋，用宽1000(宽)×2000(长)的整板，经剪板机剪裁好应有宽度的坯料(一道)，冲压机冲压下料零件毛坯(二道)，专用圆弧弯曲机进行内侧圆弧弯曲(三道)，60KW高频加热机加热到500℃以上(四道)，冲压机冲压弯曲(五道)；至此，获得滚刀片，滚刀片焊接在支架上后，还要在60KW高频加热机加热到700℃以上(六道)，放到水里淬火热处理(七道)，放到12KW的温控电炉回火(八道)；至此，滚刀雏形完成，再将滚刀进行表面处理、磨削开刃，安装上滚刀轴，这样，一个完整的滚刀就加工完成了。
现有的生产工艺存在如下问题：
一、滚刀片的洛氏硬度严重不均匀，增加了后续焊接、磨削等工艺的加工难度，带来了较多的不合格品：由于洛氏硬度不均匀，焊接工艺无法确定工艺参数，如按照洛氏硬度低调整，则洛氏硬度高的焊接件会产生龟裂现象；如按洛氏硬度高调整，则洛氏硬度低的焊接件会产生假焊现象；由于洛氏硬度不均匀，滚刀磨削时会产生不同的回弹，而这回弹直接造成滚刀的精度不合格(圆跳动)；洛氏硬度过高会滚刀片龟裂现象；由于洛氏硬度不均匀，在产品使用的过程中，洛氏硬度过低的滚刀片，容易产生磨损，从而影响产品的寿命；洛氏硬度过高的滚刀片，刃口容易崩裂，从而影响产品的使用效果。
二、现有的生产工艺在滚刀片螺旋曲面成型(热冲压)时，因加热温度不均匀，导致零件严重变形，甚至产生滚刀螺旋曲面不均匀，无法统一形状尺寸，增加了后续焊接、磨削等工艺的加工难度，造成材料、人力、设备、能源的极大浪费，从而制约了大批量生产；并且，因为冲压工艺本身的限制，使得滚刀片的螺旋曲面设计不可能超过90°扭转，这样无疑限制了滚刀片螺旋曲面的设计和改良。
三、现有的生产工艺在滚刀片螺旋曲面成型(热冲压)时，因加热导致滚刀片螺旋曲面有不均匀的氧化层，而这氧化层在滚刀表面前处理时清除较困难，造成产品涂层表面不光滑、平整；同时因加热导致滚刀片螺旋曲面变形，及变形后滚刀磨削导致滚刀片宽窄不均匀，均造成外观质量严重不合格。
发明内容
为了解决上述的技术问题，本发明的目的之一是提供一种割草机滚刀片的加工方法，可以提高原材料利用率，节省能源，减少人力，缩小生产空间，提高产品质量，稳定零件洛氏硬度，方便操作，减少相应的工装设备，提高生产效率和安全系数。
本发明的目的之二是提供一种用于实施上述加工方法的滚刀片螺旋曲面成型设备。
为了达到上述的目的，本发明采用了以下的技术方案：
一种割草机滚刀片的加工方法，包括如下步骤：
a)对钢带卷料进行热处理；
b)在常温下对钢带进行整平；
c)在常温下对钢带在宽度平面内进行圆弧弯曲；
d)在常温下对弯曲后的钢带进行螺旋扭曲；
e)在常温下对扭曲后的钢带进行冲裁获得滚刀片。
上述加工方法中，采用钢带加工可以避免裁切浪费，提高原材料利用率；预先对钢带卷料进行热处理，而后续加工均为常温状态下进行，焊接后的滚刀也不需要再进行热处理，避免了批次内滚刀片的洛氏硬度分布不均匀，提高了产品质量和良品率；将滚刀片的螺旋曲面成型分为两步进行，先对钢带进行宽度平面内的圆弧弯曲，然后再对弯曲后的钢带进行螺旋扭曲，加工完全在常温下进行，避免了热冲压工艺造成的洛氏硬度不均匀现象，降低了加工难度，保证了产品质量。另外，采用该加工方法，滚刀片的螺旋曲面可以设计成90°以上的扭转角度。
一种滚刀片螺旋曲面成型设备，包括机架，所述机架上设有导向机构、校平机构、用于对钢带进行圆弧弯曲的弯曲机构和用于对弯曲后的钢带进行螺旋扭曲的扭曲机构，所述校平机构和弯曲机构与设在机架上的电机传动连接。
作为优选，上述弯曲机构包括与电机传动连接的两个主动轮以及与两个主动轮距离相等的压轮，所述两个主动轮和压轮上均设有嵌置钢带的环形定位槽。由两个主动轮带动钢带前行，由压轮滚动挤压钢带使其在压轮和两个主动轮之间产生圆弧弯曲，设置环形定位槽和三轮挤压弯曲结构可以有效保证圆弧弯曲的精度和品质。
作为优选，上述压轮以与两个主动轮距离可调整的方式设置。通过调整压轮与两个主动轮的距离可以调整圆弧弯曲的弯曲角度。
上述压轮与至少一个主动轮传动连接。压轮在主动轮的带动下旋转，既能增加输送弯曲钢带的驱动能力，还能增加钢带弯曲圆弧的均匀度。
上述的两个主动轮为设置在箱体上的第一主动轮和第二主动轮，所述箱体设在机架上，箱体内转动设置有与电机传动连接的主动轴以及与主动轴齿轮传动的第一主动轮轴和第二主动轮轴，所述第一主动轮轴和第二主动轮轴伸出箱体的上端分别设置第一主动轮和第二主动轮；所述箱体上水平滑动连接有一滑块，滑块上转动设有压轮轴，压轮轴上端设置压轮，所述滑块与一丝杆盘的丝杆活动连接，该丝杆与箱体螺纹连接；所述第一主动轮和压轮通过连接其上的齿轮传动连接。
上述扭曲机构包括与机架连接的转向板，转向板上固定定位板，定位板上设有可供钢带通过的通孔，通孔前面的定位板上设有滚压钢带的前滚压装置，通孔后面的定位板上设有凸环，凸环上套设有蜗轮，蜗轮上设有滚压钢带的后滚压装置，所述定位板上设有与所述蜗轮啮合连接的蜗杆，所述蜗轮通过紧固件固定在定位板上。由前滚压装置和后滚压装置分别压住钢带，通过设置两者的错位角度，使得钢带在两者之间产生扭曲，通过蜗杆转动蜗轮可以方便的调节钢带扭曲的螺旋角。
上述转向板可转动设置在底板上并通过紧固件固定，所述底板固定在机架上。转向板用于调整定位板位置使其正对弯曲机构上钢带的输出方向。
上述前滚压装置和后滚压装置为相同结构，均包括滚轮座，滚轮座内设有一定滚轮和一动滚轮，所述动滚轮的轴的两端穿过设在滚轮座两侧的腰形孔并与动滚轮架连接，所述动滚轮架与滚轮座可相对移动以调整定滚轮和动滚轮的间距，并且动滚轮架可以通过紧固件定位在滚轮座上。通过双滚轮压送钢带可保证有效的扭曲角度，采用动滚轮设计可以根据钢带的厚度情况调整滚轮位置和压力。
上述后滚压装置上设有限位装置，所述限位装置包括限位滚轮座，限位滚轮座内设有一限位滚轮，限位滚轮的轴的两端穿过设在限位滚轮座两侧的腰形孔并与滚轮架连接，所述滚轮架与限位滚轮座可相对移动并且可以通过紧固件定位在限位滚轮座上。在扭曲后的钢带从后滚压装置输出时，会向弯曲的反方向回弹偏离从而影响钢带输送，设置滚轮式限位装置可以有效保证钢带输送。
本发明相对现有技术，提高了原材料利用率，节省能源，缩小了生产空间，减少了工装和设备，方便操作，减少了操作人员，提高了安全系数，提高了产品质量，稳定零件洛氏硬度；提高了生产效率。具体项目比较见表一。
| 项目 | 现有技术 | 本发明 |
| 原材料 | 板材(2000×1000) | 带材(65Mn，≥30HRC) |
| 工序数(道) | 8 | 4 |
| 原材料利用率(％) | 70 | 99.8 |
| 产能(片/8h) | 800 | 10000 |
| 劳动力(人/班) | 16 | 1 |
| 生产现场面积(m2) | 1000 | 200 |
| 能耗(kwh) | 1200 | 100 |
| 洛氏硬度稳定性 | 不稳定 | 稳定 |
| 模具使用 | 繁多 | 无 |
| 可靠性 | 低 | 高 |
表一
附图说明
图1是本发明的加工流程图。
图2是本发明的设备结构示意图。
图3是本发明的设备爆炸图。
图4是扭曲机构的结构示意图。
图5是弯曲机构的结构示意图。
图6是弯曲机构的弯曲原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做一个详细的说明。
实施例1：
如图1所示的一种割草机滚刀片的加工方法，包括如下步骤：
a)对钢带卷料进行热处理；
b)在常温下对钢带进行整平；
c)在常温下对钢带在宽度平面内进行圆弧弯曲；
d)在常温下对弯曲后的钢带进行螺旋扭曲；
e)在常温下对扭曲后的钢带进行冲裁获得滚刀片。
实施例2：
如图2、图3所示的一种滚刀片螺旋曲面成型设备，包括机架1，所述机架1上设有导向机构7、校平机构6、用于对钢带进行圆弧弯曲的弯曲机构4和用于对弯曲后的钢带进行螺旋扭曲的扭曲机构2，所述机架1上还设有电机3和电控装置5，电机3通过传动带8与设在机架1内的变速箱连接，传动带8上罩有保护罩9，所述变速箱与上述校平机构6和弯曲机构4变速箱连接。
如图5、图6所示，上述弯曲机构4包括与电机3传动连接的两个主动轮以及与两个主动轮距离相等的压轮415，所述两个主动轮和压轮415上均设有嵌置钢带10的环形定位槽。上述压轮415以与两个主动轮距离可调整的方式设置。上述的两个主动轮为设置在箱体407上的第一主动轮411和第二主动轮413，所述箱体407设在机架1上，箱体407内转动设置有与电机1传动连接的主动轴401以及与主动轴401通过齿轮404、405、406连接的第一主动轮轴402和第二主动轮轴403，所述主动轴401、第一主动轮轴402和第二主动轮轴403通过压盖409、408、410安装在箱体407内，所述第一主动轮轴402和第二主动轮轴403伸出压盖408、410的上端分别设置第一主动轮411和第二主动轮413；所述箱体407上水平滑动连接有一滑块417，滑块417上转动设有压轮轴416，压轮轴416上端设置压轮415，所述滑块417通过固定板418封闭在滑动槽内，所述固定板418上设有螺纹孔，丝杆盘419的丝杆穿过螺纹孔并且其前端与所述滑块417活动连接；所述第一主动轮411和压轮415通过齿轮412、414连接。
如图4所示，上述扭曲机构2包括固定在机架1上的底板21，底板21上可转动设置有转向板22，转向板22通过紧固件定位锁紧，转向板22上固定定位板26，定位板26上设有可供钢带通过的通孔，通孔前面的定位板26上设有滚压钢带的前滚压装置28，通孔后面的定位板26上设有凸环261，凸环261上套设有蜗轮25，蜗轮25上设有滚压钢带的后滚压装置24，所述定位板26上设有与所述蜗轮25啮合连接的蜗杆27，所述蜗轮25通过紧固件固定在定位板26上。
上述前滚压装置28和后滚压装置24为相同结构，均包括滚轮座，滚轮座内设有一定滚轮241和一动滚轮242，所述动滚轮242的轴的两端穿过设在滚轮座两侧的腰形孔并与动滚轮架243连接，所述动滚轮架243上转动设有与滚轮座螺纹连接的螺栓，通过旋动螺栓可以调整动滚轮242和定滚轮241的间距。
上述后滚压装置24上设有限位装置23，所述限位装置23包括限位滚轮座，限位滚轮座内设有一限位滚轮231，限位滚轮231的轴的两端穿过设在限位滚轮座两侧的腰形孔并与滚轮架232连接，所述滚轮架232上转动设置有与限位滚轮座螺纹连接的螺栓，通过旋动螺栓可以移动限位滚轮231。
加工时，钢带(卷料)通过导向机构进入校平机构，通过上下压轮滚压，使钢带达到整平效果，同时具有驱动和去毛刺的功能；整平后的钢带在弯曲机构的作用下呈宽度平面内圆弧弯曲，弯曲机构具有驱动能力，保证了钢带的输送以及弯曲圆弧的精度和均匀性，调整弯曲机构中压轮与两个主动轮之间的距离，使弯曲圆弧达到设计要求；在钢带校平机构压轮和弯曲机构主动轮的共同驱动下，把圆弧弯曲的钢带送至扭曲机构，通过蜗杆转动蜗轮，可以调节钢带的扭曲角度(螺旋角)，即可获得具有所需螺旋曲面的钢带，将钢带送入冲裁机，根据长度需求冲压下料，完成滚刀片零件生产。
Claims (10)
1.一种割草机滚刀片的加工方法，其特征在于，包括如下步骤：
a)对钢带卷料进行热处理；
b)在常温下对钢带进行整平；
c)在常温下对钢带在宽度平面内进行圆弧弯曲；
d)在常温下对弯曲后的钢带进行螺旋扭曲；
e)在常温下对扭曲后的钢带进行冲裁获得滚刀片。
2.一种滚刀片螺旋曲面成型设备，包括机架(1)，其特征在于，所述机架(1)上设有导向机构(7)、校平机构(6)、用于对钢带进行圆弧弯曲的弯曲机构(4)和用于对弯曲后的钢带进行螺旋扭曲的扭曲机构(2)，所述校平机构(6)和弯曲机构(4)与设在机架(1)上的电机(3)传动连接。
3.根据权利要求2所述的一种滚刀片螺旋曲面成型设备，其特征在于，所述弯曲机构(4)包括与电机(3)传动连接的两个主动轮以及与两个主动轮距离相等的压轮(415)，所述两个主动轮和压轮(415)上均设有嵌置钢带的环形定位槽。
4.根据权利要求3所述的一种滚刀片螺旋曲面成型设备，其特征在于，所述压轮(415)以与两个主动轮距离可调整的方式设置。
5.根据权利要求4所述的一种滚刀片螺旋曲面成型设备，其特征在于，所述压轮(415)与至少一个主动轮传动连接。
6.根据权利要求5所述的一种滚刀片螺旋曲面成型设备，其特征在于，所述的两个主动轮为设置在箱体(407)上的第一主动轮(411)和第二主动轮(413)，所述箱体(407)设在机架(1)上，箱体(407)内转动设置有与电机(1)传动连接的主动轴(401)以及与主动轴(401)齿轮传动的第一主动轮轴(402)和第二主动轮轴(403)，所述第一主动轮轴(402)和第二主动轮轴(403)伸出箱体(407)的上端分别设置第一主动轮(411)和第二主动轮(413)；所述箱体(407)上水平滑动连接有一滑块(417)，滑块(417)上转动设有压轮轴(416)，压轮轴(416)上端设置压轮(415)，所述滑块(417)与一丝杆盘(419)的丝杆活动连接，该丝杆与箱体(407)螺纹连接；所述第一主动轮(411)和压轮(415)通过连接其上的齿轮传动连接。
7.根据权利要求2至6中任一项所述的一种滚刀片螺旋曲面成型设备，其特征在于，所述扭曲机构(2)包括与机架(1)连接的转向板(22)，转向板(22)上固定定位板(26)，定位板(26)上设有可供钢带通过的通孔，通孔前面的定位板(26)上设有滚压钢带的前滚压装置(28)，通孔后面的定位板(26)上设有凸环(261)，凸环(261)上套设有蜗轮(25)，蜗轮(25)上设有滚压钢带的后滚压装置(24)，所述定位板(26)上设有与所述蜗轮(25)啮合连接的蜗杆(27)，所述蜗轮(25)通过紧固件固定在定位板(26)上。
8.根据权利要求7所述的一种滚刀片螺旋曲面成型设备，其特征在于，所述转向板(22)可转动设置在底板(21)上并通过紧固件固定，所述底板(21)固定在机架(1)上。
9.根据权利要求8所述的一种滚刀片螺旋曲面成型设备，其特征在于，所述前滚压装置(28)和后滚压装置(24)为相同结构，均包括滚轮座，滚轮座内设有一定滚轮(241)和一动滚轮(242)，所述动滚轮(242)的轴的两端穿过设在滚轮座两侧的腰形孔并与动滚轮架(243)连接，所述动滚轮架(243)与滚轮座可相对移动以调整定滚轮(241)和动滚轮(242)的间距，并且动滚轮架(243)可以通过紧固件定位在滚轮座上。
10.根据权利要求9所述的一种滚刀片螺旋曲面成型设备，其特征在于，所述后滚压装置(24)上设有限位装置(23)，所述限位装置(23)包括限位滚轮座，限位滚轮座内设有一限位滚轮(231)，限位滚轮(231)的轴的两端穿过设在限位滚轮座两侧的腰形孔并与滚轮架(232)连接，所述滚轮架(232)与限位滚轮座可相对移动并且可以通过紧固件定位在限位滚轮座上。
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