CN101970174B - 用于刀刃角度大不相同的刀具的刃磨器 - Google Patents

Abstract

包括西式、亚式或传统日本式刀片在内的、在刀具刀刃的至少一侧具有主刀刃刃面的大范围的刀具和刀片被电动刀具刃磨器刃磨，刃磨器的第一刃磨级具有至少一个旋转的、具有研磨表面的盘和用于将刀片刃面定位成以大约15度的第一相对角度接触移动的研磨表面的刀具角度导向件。刀具刃磨器包括第二刃磨级，其具有至少一个旋转的、具有研磨表面的盘和用于将刀片刃面定位成以第二大约20度的相对角度接触旋转的研磨表面的刀具角度导向件；刀具刃磨器还包括第三荡刀级，其具有至少一个包含直径小于千分之一英寸的研磨颗粒的旋转荡刀盘和用于将刀片刃面定位成以大于第一和第二角度的第三相对角度接触旋转的荡刀盘表面的刀具角度导向件。旋转的刃磨盘和荡刀盘在被经受刃磨或荡刀的刀刃刃面接触时抵抗着特定约束力从静态位置偏移。

Description

用于刀刃角度大不相同的刀具的刃磨器

相关申请的交叉引用

本申请基于2008年3月11日递交的美国临时申请No.61/035,524，其全部细节以引用方式并入本申请。

背景技术

本发明涉及精密刀具刃磨器，其令人瞩目地新颖和多用途，因为它几乎能够刃磨全世界制造的所有各式各样的、刀刃角度大不相同的刀具，以产生具有最初出厂质量的刀刃。世界不同地方生产的刀具在它们的样式、形状、所用金属类型、刀片硬度、刀片表面轮廓、刀片表面斜度、为产生刀刃而形成的主刃面数量(一或两个)、以及最重要的主刃面沿刀具刀刃的角度等方面都不相同。这些巨大不同是由于局部地区不同的文化需求导致的。这些文化的共同点是，一代又一代的人在寻求更锋利和更结实的刀刃以及在刀具上产生这样的刀刃所需的刃磨手段。

近年来，许多新式的电动刃磨装置已经进入西方世界，以供大众使用。这些装置大部分被设计成用于纯欧式或亚式刀具和它们的衍生设计。在亚洲国家，刀具主要由手工刃磨，并且手工刃磨通常要求对工匠和厨师进行复杂的训练。亚洲国家的一些严格的工匠需要花几年的时间来掌握产生非常锋利的刀具刀刃的技术，但即使是这样训练后，每天仍需要用很多分钟或一小时的时间来刃磨一把生鱼片用刀片。多年来亚洲样式的刀片刃磨都在某种程度上被看作一门艺术。

尽管在装饰、结构材料和物理形状上差异很大，但来自亚洲的刀具通常被以非常小的刀刃角度刃磨，其中主刀刃刃面相对于中心设置在大约15°。欧洲、美洲或所谓西方国家的刀具通常以大角度刃磨，主刃面大约具有20°的角度。亚洲的刀具被广泛用于切鱼和较软的食物，西方国家消费的更难切割的肉和韧性食物更多。因此西方国家采用具有较大角度例如20度的刀刃的刀具，以使得刀刃能够在艰巨切割条件下维持更长寿命。

目前市场有售的最新式的专业刃磨器是精密多级装置，其要求采用3个前后相继的级来对仅仅一种规格的刀具进行刃磨。

由于西方的刀具主要具有20°主刃面，因此几乎所有现代精密刀具刃磨器都被设计成仅仅以20°刃面刃磨刀具。结果，喜好亚式刀片的人通常会发现不得不以较小的15°角度来手工刃磨。

最近亚式刀具在西方世界变的越来越流行，并且最近发明人已经研制并开发出仅用于刃磨具有亚式15°主刃面的刀具的刃磨器。还有用于猎刀的专业刃磨器。在对这些现代专业精密刃磨器的越来越高的精密度和复杂度要求的情况下，还没有任何一种精密刃磨器能够具有足够的灵活性以便用于刃磨15°和20°这两种刀具并且同时对二者产生出厂质量以上的刀刃。本发明人现在开发出一种独特的家用刃磨器设计，其在历史上首次能够在同一刃磨器上刃磨全世界几乎所有的大不相同的刀具，以获得比最初出厂质量还要好的质量。

发明内容

本发明人发现，通过使用刃磨角度、研磨材料和研磨过程的非显而易见的组合，能够在同一个三级(三区段)刃磨器中在所有类型的欧式和亚式刀片上产生出厂质量的刀刃。这种刃磨器的独一无二的特征还能够允许精密刃磨具有复杂刀片表面和刃面几何形状的厚猎刀片，甚至小的厨房用刀和便携刀具。在任何情况下，所产生的刀具刀刃在所有方面等价于或优于刀刃，尤其是那些最重要的特性，即锋利度和耐用性。

附图说明

图1是以传统20°角度刃磨的一种欧美样式的刀具刀片和刀刃的横截面图。

图2是图1中的刀具在刀刃上添加了小斜面后的横截面图。

图3是以常规亚式角度15度刃磨的亚式刀具的刀刃的横截面图。

图4是图3中的亚式刀具的刀刃在其刀刃添加了小斜面后的横截面图。

图5是图3和4中的同一亚式刀具刀刃在第二小斜面已被添加到其刀刃上后的横截面图。

图6是图一种传统日本刀片的横截面，具有最初的单一12°出厂斜面、15°的主刀刃刃面和小第二斜面。

图7是一种欧美刀具的横截面图，具有由20°主刃面形成的带三重斜面的刀刃。

图8示出了采用了这里讨论的设计元素的刃磨器的例子。

具体实施方式

使同一刃磨器能够在目前全世界范围内使用的任何大不相同的各种刀具上产生出厂质量刀刃的难度可由这些刀具之间的各式各样的横截面和各种异质而体现出来，如图1至6中所解释。图1和2示出了典型欧美刀具刀片3的刀刃刃面，通常被以大约20°的主角度刃磨(图1)。示于图2的刀具可从市场获得，其具有以大约22°角度产生在刃面的刀刃上的第二斜面。该刀刃的强度和耐用性与20°角度的主刃面和沿刀刃产生的22°斜面的尺寸、角度和完美度相关。利用在基本原理上以类似于楔的方式起作用的刀具刀刃进行切割时的难度与主刀刃角度的尺寸反向相关。一般而言，刀片的主刃面角度越大，刀刃越耐用，但增大刀具角度导致在使用时感觉不那么锋利。

刀刃通常产生在分别位于两个主斜面末端处的两个第二小斜面之间的会合处，刀刃本身的耐用性与所述小第二斜面的角度直接相关。以略大于主刃面角度的角度形成的所述小第二斜面使得刀刃更结实。本发明人发现如果所述斜面可被构造成非常小并且如果它们被限定在作为主体的主刀刃刃面的延长轮廓内，则它们对切割难易度的影响变得很小。然而，小斜面必须利用比主刃面所用更小的磨粒以良好控制的角度、适宜的刃磨压力和高精度产生。

示于图3至6的双刃面型亚式刀具上的刀刃是这样的产生的，即刃面主角度为大约15°(图3)，这意味着同刃磨成具有20°主角度的欧式刀片相比可产生固有的更锋利但更单薄的刀刃。为了补偿亚式刀具较单薄的刀刃，希望靠近刀刃以更大的角度产生非常小的斜面，如示于图4。这样的组合结构能够保留小角度(15°)亚式刃面刀刃提供的明显的锋利度，同时又能够利用物理上很小但角度加大的斜面为刀刃提供强度和耐用性。因此，可利用双步骤刃磨过程，首先利用较粗的磨粒刃磨15°主刀刃，然后以精密的角度和压力控制用较细的磨粒研磨而靠近刀刃产生小斜面，这样就使得物理小斜面提供更结实但仍然非常锋利的刀具刀刃。理想的是大多数精密刃磨器能够在刀刃产生这样的小第二斜面。

图6进一步示出了一种不常见的单刀面型传统日本刀片以及它的传统刃磨方式。这种类型的刀片的后表面传统上是平面的，其前表面具有上部区段，该上部区段是平坦的且平行于刀片后表面。然而，这种独特的刀片具有非常大的下部斜面区段，其在工厂中以相对于后表面成大约十二度的角度研磨形成在刀片前表面上，并且与后表面会合而产生刀刃。作为独特之处，沿着刀片前表面在工厂研磨出的非常大的斜面区段的末端产生很小的15°主刃面。这样产生的结构在一定程度上等同于将传统刀片沿着其厚度中部剖分开，直到刀刃线。一般而言，这种小但可以被看出来的15°主刃面沿着前部斜面靠近刀刃存在，如这里所述，但刀片没有沿其后侧的明显刃面。刀片的总主切割角度只有大约15°，这意味着，当用这种刀片切割时，其相对于食物而言看上去非常薄，并且使用者会觉得刀具不同寻常地锋利。

与前面的描述相关，在本发明之前，每个精密刃磨器均被专门设计成用于要么产生欧美20°样式刀刃、要么产生亚式15°样式刀刃。本发明人未发现以前有任何刃磨器能够同时用于对这两种样式的刀片产生前面描述的精妙的第二斜面。本发明人研制创造出独一无二的先进的刃磨器，其使用简单的三级(三区段)结构来产生两种样式的刀刃，其中采用了独一无二的组合刃磨角度，最佳的磨料尺寸，降低了刃磨压力(力)，并且采用的刃磨过程能够以前面描述的复杂刀刃几何形状刃磨所有刀片，以获得优于出厂质量的锋利度和提高的耐用性。非常小的第二刃面靠近刀刃形成顶部结构以加强刀刃。实际应用中的刀刃质量等于或优于大多数出厂刀刃。

我们已经指出，即使在靠近刀刃的主刃面长度的下部10-20％内以加大的角度形成一或多个小第二斜面，也可以维持15°主刀刃刃面的锋利度的固有优势。还可以清楚地看到，通过产生一或多个这种小但精密的第二斜面，15°主刀刃的耐用性可以提高。

仅为欧美刀具专门设计的最新式的现代20°精密刃磨器采用三级来产生带三重斜面的刃面。初级利用粗磨料在刀刃的每侧产生20°主刃面，以使得能够快速刃磨，即使是非常钝的刀片。然后，第二级使用在一定程度上更精细的研磨磨粒而靠近刀刃在每个刃面上产生第二斜面，从而产生双斜面刀刃结构。第三刃磨级使用更精细的研磨磨粒以靠近刀刃形成非常小的第三斜面。通过这种三级过程，如示于图7，完成后的刀刃具有改型的哥特式拱形(带三重斜面的)形状，这种形状被认为是用于更结实刀刃的一种理想形状，其能够抵抗通常因刀刃卷边而变钝。确信在本发明之前，最佳地产生精密20度主刀刃要求使用全部三个刃磨级。本发明的研究表明，通过明智地改变操作参数以及将操作时间更多地投入刃磨和荡刀(stropping)即锐化过程，更为成熟的三级刃磨器能够为具有15度或20度主刃面的刀片产生出厂质量刀刃。

图5示出了在15°亚式刀片上产生的三重斜面刀刃的复杂性。对于这种更小的角度刀刃，利用三级刃磨器产生这种小斜面以加强15°主刃面的价值甚至更高。这是因为，较大的20°刀刃首先就固有地更结实。15°主角度刀刃在刀刃后面的紧邻部位更薄，并且因此比20°刀刃弱。亚式刀刃的使用者会意识到非常，如果刀具被用于最轻负载操作之外的操作，能够靠近刀刃添加小的加强斜面是非常重要的。

前面描述过的一种流行亚式刀具是日本传统刀具(图6)，其为单刀面、单一斜面的刀片，主要在其前表面进行刃磨。通过在刀片前表面上的非常大的12°工厂加工斜面上以15°产生小的主刃面，如示于图6。刀刃形成在该工厂加工斜面下面。产生上述刃面会在刀片的背侧沿刀刃留下小的毛刺。在前刃面被完全刃磨后，在工厂中通过沿刀刃的背侧产生有时几乎不可见的微刃面而去除所述小的毛刺(背侧上的)。由于产生这些复杂几何形状需要精密和仔细的操作，因此在亚洲经常看到有经验的厨师花费好几分钟来刃磨一个这样的刀片。

这里描述的新颖刃磨系统能够仅在三级中刃磨出工厂标准的质量，不但适用于大不相同的西式和亚式刀具以及日本刀具，而且实际上几乎适用于任何下一级分类的刀具，包括猎刀、渔刀、带锯齿的刀具和袖珍刀具，以获得具有出厂质量或以上的刀刃。

发明人利用新颖的三级(三区段)电机驱动的刃磨器(图8)来实现上述功能，其中包括前两个刃磨级中的以仔细确定尺寸的金刚石磨料，这两级被选择性地设计成沿刀具刀刃产生20度主刀刃刃面或15度主刀刃刃面，以及非传统第三级荡刀盘，其使用不同寻常的低压力在最终刀刃上进行荡刀(锐化)操作，因而具有减弱的侵蚀性。荡刀盘由载有超细(微米级尺寸)磨料的具有适当挠性的塑料构成，并且由于其能产生微刃面，因此通常称作荡刀盘而非刃磨盘。这种刃磨器还提供了这样的装置，其用于在刀片的两侧或者选择性地只在刀片左右侧之一产生主和第二刃面；所述挠性对于日本传统刀片而言特别重要。第一级(第一区段)被构造成大约15°，第二级(第二区段)被构造成大约20°，第三级(第三区段)被构造成以大约22°荡刀。如后文中更详细描述的这种非传统三级刃磨器在每级中采用了新颖特征，这些特征相组合以在大范围的不同刀具上产生专业出厂质量刀刃。

这种新颖的由电机31驱动的刃磨器如图8所示具有两个刃磨级，即第一级和第二级，和单一的荡刀第三级，如图中所示。刀具刀片15被显示为位于第一级的处在刀具导向件7和旋转的金刚石涂覆研磨盘17之间的左侧槽中。该级被设计成用于、并且专用于初步刃磨具有15度主刃面的亚式刀具，该亚式刀具被交替地置于第一级的左侧槽中和第一级的位于导向件7和相应刃磨盘17之间的右侧槽中。在这种配置中，第一级中导向件7的导向面被设置为与竖直方向成大约15°，该角度接近于亚式刀片的主刃面的角度。每级中的磨料涂覆盘的刀具接触点处的表面可以具有截头圆锥形几何形状，并且盘上的该表面区域可以与竖直方向成小角度D设置。(角度D在每级中可能不同，取决于每个盘的轮廓和刀具刃面接触点的差异。)因此，将在被刃磨刃面上产生的所获角度如图所示大致为角度A和D之和。所获角度还会受到刀具表面相对于刀片厚度中心线的锥度的影响。因此，重要的是，在确立刀具导向件7的角度时，要考虑到这个因素来选择角度A。为了简化，当发明人提到任何级的角度时，其应被解读为产生在刀刃处的相对于刀片厚度中心线的刃面所获名义角度。所形成的实际角度可能略有不同，如后面所解释。

电机31驱动轴33，见图8，在该轴上可滑动地安装着刃磨盘17和19和荡刀盘21。每个盘分别被仔细设定的精密的弹簧23、25或27朝向相应刀具斜角导向件7、9和11推压，以提供最佳刃磨压力，从而有助于将刀具牢固地抵靠着刀具导向件支撑，并且确保主刀片刃面与研磨盘良好的初步接触。带槽的支撑套筒29被这些弹簧抵靠着止动销30推压，以便在没有刀具位于刃磨位置时，建立盘精密靠近刀具斜角导向件的位置。

通常具有20°主角度的欧美样式刀具首先在这种新式刃磨器的第二级中刃磨。在第二级，刀具导向件9被设置成与竖直方向成角度B。为了适用于图1至6中的大范围刀具，角度B应当为大约20°或略小，如前所述，取决于所添加的角度D，该角度的量值应当类似于第一级所示的角度。

在第三级，同第一级相比，刀具导向件11被设置在与竖直方向成不同寻常的大角度C。该角度C必须在一定程度上大于第二级的角度B，可被设置在大约21至22度或略小。同样，如果荡刀盘21被成形为截锥形状，则其刃面接触点将被刀具导向件的角度略微增加一点。所有刀具经过了在第一级或第二级中的初步刃磨后，将在第三级进行荡刀精修。

为了产生亚式刀具所需的大约15度的主刃面角度，这种新式刃磨器的第一级被设计成以大约该角度进行刃磨，但是利用了同传统研磨15度刀片时相比侵蚀性显著更低的研磨作用，以便在第一级刃磨之后在刀具刀刃上留下小于通常情况的毛刺。这种作用是利用比200目还要精细的金刚石磨料实现的，并且优选全部或至少大部分具有230-270目的粒度，再加上不同寻常的弱弹簧撑紧力，例如，大约0.3-0.4磅，其为传统大约15度刀具的刃磨器的第一(初)级所用力(0.6-0.72磅)的大约一半。弹簧撑紧力可以降低到低于0.3磅，但这样的话刃磨时间会增加。在刀刃上留下较小的毛刺是重要的，并且为了能够在第三级的荡刀盘上实现所需的非传统轻柔研磨作用以便去除毛刺，是必需的。第三级中的荡刀盘不能被制作出具有更大的侵蚀性(考虑到在第一级和第三级形成的刀刃角度之间不同寻常的大约7°的大角度差异)，否则本身会产生过大毛刺而在完成后的刀具上留下非常钝的刀刃。亚式刀具的最终用户要求最终刀刃极其锋利，以便实现完美的薄切割，例如利用生鱼片刀片。事实上，对于许多亚式刀片，使用者期望刀刃异常完美和锋利。

如前所述，这种新颖刃磨器的第二级被设置成以大约20°产生主刃面，这在初步刃磨欧美刀具时是必要的。在这一级，还发现需要使用同传统三级20°角度刃磨器的第一(初)刃磨级相比的非传统的更低研磨作用和更小磨粒尺寸。需要指出，重要的是，事实上需要在下一荡刀步骤之前留下同传统情况相比较小的毛刺，因为我们发现出于几个原因，在荡刀步骤中需要采用同常规荡刀作用相比柔和得多的作用。第二级之后留在刀刃上的毛刺必须足够小，才能在设计为不同寻常的柔和荡刀级的第三级中以可接受的时间完全去除毛刺。因此，在作为具有20°主刃面的刀具的初步刃磨级的第二级中，最佳金刚石磨料的粒度需要比200目还要精细，优选全部、至少大部分为230-270目，这远比传统用于3级20°精密刃磨器的初刃磨级的100-200目磨粒精细。已发现弹簧撑紧力最佳为0.3至0.4磅，在传统结构中位于下侧的弹簧通常在传统20°刃磨器的以3600rpm操作的第一级中具有1.4磅的撑紧力。弹簧撑紧力也可以减小到低于所述范围，但刃磨时间会增加。

第三荡刀级设置为以大约22度进行荡刀，这一角度大于前面在第一级刃磨亚式刀具时产生的15度主刃面不寻常的7度。这种非常大的且不寻常的7度差异进一步更为迫切地要求荡刀级能够立即充分地去掉在第一级产生在亚式刀具上的具有一定尺寸的毛刺，并将该刀刃抛光至高等级锋利度，所有这些都在可接受的短时间内完成。如果在第三级荡刀被设计成通过使用具有传统力的弹簧而更具侵蚀性(以节约荡刀时间)，则存在刀刃卷边的危险，以及不能接受的大的新毛刺存在于存留的刀刃上的可能性，并且导致刀具不可接受地钝。

由于在这种新式刃磨器中不存在专用的侵蚀性较小的第二刃磨操作以去除第一刃磨级产生的大的毛刺，因此进一步对这种新式设计的工作参数提出了严格要求，因为只有单一的刃磨级，该刃磨级要么是第一级，其设计成适用于亚式刀片，要么是第二级，其设计为欧美刀片的第一刃磨级。由于一般而言对于给定的刀具只使用一个刃磨级，取决于其样式，因此该级必须具有足够的侵蚀性以便能够对非常钝的刀片进行刃磨，但该级又必须足够轻柔，以便留下小于常规的毛刺，使得荡刀第三级能够在合理时间内处理，以便去除毛刺和抛光刀刃，同时留下基本上无毛刺且极为锋利的刀刃。如前所述，由于用于处理亚式刀具的两级即第一级和第三级之间的大角度差异，第三级的任务被进一步加重。显然，随着前面的级和荡刀级之间的角度差异增大，荡刀级发生卷边和刀刃变钝的可能性急剧增加。以前认为荡刀级和前面的刃磨级之间这样大的角度差异对于产生最高质量刀刃而言是一种不能实现的概念。以前的三级刃磨器，不论是用于欧美刀具还是用于亚式刀具，都按客户需求选择为使得任何两级之间的导向角度只有大约2度差异，因而只能用于一种给定刀具样式。以前认为，对于在刀刃本身上形成第二斜面而言，为了最小化所产生毛刺的尺寸，小角度差异是必须的。

为了实现本发明的目的，用于亚式刀具的第一级的角度A可以在12-18度的范围内，15度是优选的。用于欧美刀具的第二级的角度B，可在17-23度的范围内，20度是优选的。第三级的角度C可在19-25度的范围内，22度是优选的。然而，角度C不能小于角度B。因此这里所说的亚式刀具所获得的主刀刃刃面相对于中心设置在12-18度的角度范围内，欧美刀具所获得的主刀刃刃面相对于中心设置在17-23度的角度范围内。日本刀具是亚式刀具，但只有一个刃面和相反的平坦后表面。

上述角度范围主要是由于主刀刃刃面与研磨盘接触而产生的角度，但最终角度还取决于刀片表面相对于刀片中心线的角度，并且还在较低程度上取决于与第三级的盘接触点处的第三级荡刀或研磨。因此，刃面角度和相对于竖直方向的导向表面的角度之间存在很大关系。尽管导向表面的角度可能与实际刃面角度之间相差大约1-11/2度，为了实现本发明的目的，分别针对上述12-18度、17-23度和19-23度的角度范围，导向表面可以具有各角度A、B和C，以产生理想的刃面角度。

这里使用的弱弹簧力可以略高于0.6磅。优选地，弹簧力小于0.6磅。更优选的范围是0.1-0.5磅，或0.2-0.5磅，或0.2-0.4磅，或0.2-0.3磅，或0.3-0.4磅。

美国专利No.6,875,093公开了一种刃磨器，其使用的弹簧力在0.2磅的级别。更具体地讲，金属压制形成的研磨盘被涂覆超细磨料。当用于多级刃磨器时，具有这种超轻弹簧的该研磨盘处在最终或修整级，而前面级中的用于实现很强侵蚀性预刃磨的盘使用比修整级重载的弹簧。这与本发明的优选实施方式在几个方面不同。例如，在本发明中，作为初级的第一级和第二级必须使用弱弹簧力，而与′093专利中要求的重载弹簧不同。此外，在本发明的优选实施方式中，最终级级第三级使用挠性荡刀盘，而在′093专利中，最终级使用金属压制研磨盘，这种金属压制研磨盘可以用于修整的目的，而不能用于荡刀。′093专利没有公开为非刚性挠性荡刀盘使用弱弹簧力。

本发明人已经揭示了，如果第二斜面非常小，只形成在靠近刀刃的下部20-30％刃面长度内，则可以最佳地维持主角度部分的可观锋利度的优势。如果这一点可通过充分的精密度和轻刃磨压力实现，则由于每个小刃面的添加而可以提高刀刃几何形状的完美，并且下部主角度部分的几何优势被极大地维持。作为对比，如果侵蚀性过高的刃磨装置或荡刀装置被使用，则主刃面可能完全被物理大斜面替代，这种大斜面的角度实质上大于主刃面和刀刃，从而导致刀具不锋利的事实。给定样式的刀具的主刃面的角度必须考虑到刀刃常规使用中将会遇到的力而适当地选择。这就是为什么适用于轻载的亚式刀具刀刃被以小角度主刃面形成，而西式刀刃以大角度形成以便用于较重的操作。因此，重要的是添加的第二斜面应当构造成物理上较小并且具有最高可能的完美度，以提高刀刃强度，而不降低刃面最末边沿处的表观锋利度。在使用侵蚀性较小的荡刀盘以产生小第二斜面时，如果该盘具有足以去除前面的刃磨级中产生的毛刺的侵蚀性，同时侵蚀性又不能高到导致在荡刀盘产生小第二斜面时留下不可接受的大毛刺，已被证明是有益的。

通过限制第二斜面的物理尺寸所能达到的刀刃性能改进使得限制前面的刃磨级以及荡刀第三级本身的侵蚀性变得更为重要。因此，必须专门且着重考虑研磨磨粒的尺寸和弹簧压力，尤其是最终级即第三荡刀级的。我们发现，在这种非传统的方案中，最佳的是在荡刀级中将弹簧撑紧力减小到从0.1到小于0.6磅的范围内，该弹簧力为用于15°亚式或20°欧美刀片的传统专用刃磨器的0.6至1.6磅弹簧撑紧力的6到16分之一。荡刀级的研磨磨粒的平均尺寸小于20微米，最佳为大约3微米。氧化铝和碳化硅磨料被证明为具有适合于这种专门用途的适当的侵蚀性。(参看美国专利5,611,726、6,012,971、6,113,476和6,267,652B1。)

为此，本发明人研制出独一无二的刃磨盘和荡刀盘的组合，刃磨角度，研磨尺寸，和刃磨/荡刀压力，由此能够利用单一的三级刃磨器为史无前例的大范围刀具形式产生优异的刀刃。如前所述，本发明这种设计对全部刃磨级和荡刀级的侵蚀性提出了严格要求。为了以示于图4、5或6的结实的刀刃几何形状产生亚式刀具，可以首先在第一级以大约15度刃磨，然后转移到第三级以大约22度荡刀。从15度角度的刃面转移到大约22度荡刀，存在7度变化。如前面所解释，同以前的为避免刀刃卷边并且和产生过大第二刃面设置的2至3度差异相比，这种变化是相当大的角度变化。可以理解，即使角度C超过角度A至少5度或以上，本发明也可以实施。优异的结果可以在7度差异下重复实现。我们解释过，通过以侵蚀性较小的定尺寸磨粒产生主刃面，在后面的步骤中刀刃所需的精修程度可以减小，而另一方面第三荡刀级中侵蚀性较小的装置可以提供的精修级别可以更高。这意味着第三级可以实现非常高级的刀刃精修并且形成小的精密刃面，尽管存在级间较大角度差异。

虽然亚式刀具被典型地以大约15度的主刃面沿刀刃刃磨而不论其物理外观风格如何，而欧美式刀片以20°主刃面刃磨而不论其风格如何，但任何一种样式的刀具都可以经历用于处理另一样式的刃磨过程而在功能上转换为另一种样式的刀具，如这里所介绍。因此，不论刀具的物理外观或最初用途以及刀具制造商的设计行为如何，这里描述的用于产生亚式刀刃的刃磨过程都适于以大约15°的主刃面产生刀刃。同样，可以在初始以亚式刀片销售的刀具上产生欧美20°刀刃。这种将刀刃从一种样式转变为另一种样式所带来的通用性是这里描述的不寻常刃磨器的独一无二的特征。

此外，有意义的是需要指出，通过相对于传统20°(欧美)刀具的研磨粒度即低于200目的粒度选择更为精细的粒度，以形成主刃面刃磨，研磨时间略微增加，但幸运的是，我们发现(由于形成的毛刺更小)，在荡刀步骤中去除其残余毛刺所需的时间可以缩短，这样就取得了补偿。

这些值是在这样的条件下取得的，即采用类似于图8的刃磨器，其刃磨盘直径为大约2英寸，由电机以大约3600rpm驱动。研磨盘与刀片刃面的接触点处的线性表面速度为大约1000-1500英尺每分钟。

所产生的设计参数对于这种新式和不同寻常的多用途刃磨器的成功而言是至关重要的，因为确实能够在这里描述的大范围刀具上产生异常锋利和耐用的刀刃。对于重负荷猎刀刀片而言也完全适用，猎刀刀片最好首先在第二级(而非在第一级)以20度刃磨。重负荷猎刀的大表面典型地在工厂以相对于刀片厚度中心线成5度加工出斜面，并且因此当其在第二级(20度)刃磨时，其刃面会自动地相对于刀片厚度中心线为基准以15度刃磨。这个角度对于重负荷猎刀刀具而言从来都被认为是优选的角度。

应理解，虽然我们在本申请中着重描述这种刃磨器设计的那些对于在单一刃磨器中在不同寻常的大范围的刀具上获得出厂质量刀刃而言必不可少的因素，但仍有些物理结构的改型已被发现具有操作方面的价值，尽管不像这里详细描述的那些那样方便。例如虽然这里在图8中示出了压缩弹簧23、25和27作为弹簧机构来抵靠着止动销29和30推压各个盘17、19和21，但仍存在各种替代方案，例如盘被刚性固定就位于电机轴上，并且各个刀具斜角导向件7、9和11被可滑动地安装并且在刀具插入刀具角度导向件和盘之间的槽中时能够抵抗着类似的弹簧机构移动。不论被选择为安装盘及其刀具斜角导向件的物理设计如何，每级中的弹簧机构提供的总复位力必须维持在本申请各处描述的力(然而允许存在摩擦力因素)，以便在大范围刀具上实现最佳性能。

还发现其它设计改型也是可行的，尽管所产生的刀具刀刃的质量不那么好。例如，我们发现，带刚性磨料表面的盘可以替换第三级中的挠性荡刀盘。刚性盘所需的最佳弹簧力级别不大于0.35磅，优选0.1-0.35磅，更优选0.1磅，即位于我们发现的适合于挠性盘的最佳范围0.1至大约0.6磅的低端。该刚性盘所用磨料的尺寸优选比1,000目精细，并且优选采用金刚石，但其它材料例如氧化铝和碳化硅也可使用。

这种新式刃磨器被设计成在所有级避免过度侵蚀性刃磨，这是为了：(a)改进主刃面刀刃和所产生的全部第二斜面的质量；(b)最小化作为主刃面的长度的一部分的全部第二斜面的尺寸；和(c)适用于第一级中产生亚式刀片主刃面所需的大约15°角度与第三级荡刀级中为所有类型的刀具形成最终刃面所需的大约22°的角度之间不同寻常的大角度差异。

一般而言，本发明可以以下述方式投入使用。当使用者刃磨亚式或日本式的刀具刀片时，使用者将刀片抵靠着第一级中的导向表面放置，使得刃面抵靠着第一级的盘，并且刃磨器引起该盘旋转并且在第一级的刀具导向件和盘在弱弹簧力作用下朝向彼此推压的状态下刃磨刃面。使用者然后将刀片抵靠着第三级中的导向表面放置，使得刃面抵靠着第三级的盘，并且刃磨器致使该盘旋转并且在第三级的刀具导向件和盘在弱弹簧力作用下被朝向彼此推压的状态下接触刃面，以便进行荡刀或刃磨刃面。当使用者刃磨欧美样式刀具刀片时，使用者将刀片抵靠着第二级中的导向表面安置，使得刃面抵靠着第二级的盘，并且刃磨器致使该盘旋转和在第二级的刀具导向件和盘在弱弹簧力作用下被朝向彼此推压的状态下刃磨刃面。使用者然后将刀片抵靠着第三级中的导向表面安置，使得刃面抵靠着第三级的盘，并且刃磨器致使该盘旋转并且在第三级的刀具导向件和盘在弱弹簧力作用下被朝向彼此推压的状态下接触刃面，以便进行荡刀或刃磨刃面。本发明可以这样投入使用，其中，在使用者在第一级刃磨了刀具刀刃后，使用者进一步在第二级刃磨刀具刀刃，然后才在第三级荡刀或刃磨刀具刀刃。或者，在使用者在第一级刃磨了刀具刀刃后，使用者立即在第三级进行荡刀或刃磨刀具刀刃，而不使用第二级。对于欧美刀具，在使用者在第二级刃磨了刀具刀刃后，使用者立即在第三级进行荡刀或刃磨刀具刀刃，而不使用第一级。

可以理解，虽然本申请中使用了术语第一级、第二级和第三级，但它们不应解读为以任何一种物理次序或位置安置在刃磨结构中，而是用来描述和识别使用者每级的参数和独特次序。

这种独一无二的刃磨器构造能够非常出色地刃磨非常大范围的刀具设计，各刀具的初始形态具有大不相同的东方和西方文化。这种新式技术获得的刀刃完美度达到这样的级别，即利用光学显微镜才能看到最终荡刀后的精细刀刃的任何缺陷。直接视觉检验根本无法有效评估最终刀刃质量。因此，这种刃磨器的使用者必须基于并且小心遵从产品所提供的说明书来操作。这种新式的侵蚀性较小的方案极大地提高了完成后的刀片的锋利度，而这与以前已经形成的理论和经验刚好相反。

Claims (46)

1.一种电动刀具刃磨器，用于刃磨大范围的刀具和刀片，所述刀具和刀片在刀刃的至少一侧具有主刃面，所述刃磨器包括：电机驱动的轴；第一级，其具有至少一个可旋转的、具有研磨表面的盘，该盘安装在所述轴上，用于刃磨刀刃，位于所述第一级中的第一刀具角度导向件，其具有导向表面，用于将刀刃刃面定位成与所述第一级的具有研磨表面的盘相接触，以便沿刀刃加工主刃面，所述第一级的导向表面与竖直方向之间形成12-18度的角度A，第一弹簧装置，其利用弱弹簧力将所述第一级的盘和所述第一级的导向件朝向彼此推压，所述第一级的盘的研磨表面是由大部分在230-270目范围内的磨料形成的；第二级，其具有至少一个可旋转的、具有研磨表面的盘，该盘安装在所述轴上，用于刃磨刀刃，位于所述第二级中的第二刀具角度导向件，其具有导向表面，用于将刀刃刃面定位成与所述第二级的具有研磨表面的盘相接触，以沿刀刃加工主刃面，所述第二级导向表面与竖直方向之间形成17-23度的角度B，第二弹簧装置，其利用弱弹簧力将所述第二级的盘和所述第二级的导向件朝向彼此推压，所述第二级的盘的研磨表面是由比200目的粒度精细的磨料形成的；第三级，其具有至少一个可旋转的、具有研磨表面的盘，该盘安装在所述轴上，用于接触刀刃，位于所述第三级中的第三刀具角度导向件，其具有导向表面，用于将刀刃刃面定位成与所述第三级的具有研磨表面的盘相接触，所述第三级导向表面与竖直方向之间形成19-25度的角度C，该角度C至少与角度B一样大并且大于角度A至少5度，第三弹簧装置，其利用小于0.6磅的弹簧力将所述第三级的盘和所述第三级的导向件朝向彼此推压，并且，所述第三级的盘的研磨表面是由磨料形成的，该磨料的大部分的粒度不大于20微米。

2.根据权利要求1的刃磨器，其中，所述第一、第二级中的弹簧力小于0.6磅。

3.根据权利要求2的刃磨器，其中，所述第三级中的弹簧力位于0.1-0.5磅的范围内，并且所述第三级的盘为挠性荡刀盘。

4.根据权利要求1的刃磨器，其中，所述角度A为大约15度，所述角度B为大约20度，所述角度C为大约22度，并且所述角度C大于角度A大约7度。

5.根据权利要求1的刃磨器，其中，每个所述第一级、所述第二级和所述第三级中的相应的盘具有截头圆锥形状，并且所述第三级的盘是挠性荡刀盘。

6.根据权利要求1的刃磨器，其中，所述第三级的盘是涂覆有磨料的刚性盘，其磨料尺寸比1,000目的粒度还精细。

7.根据权利要求6的刃磨器，其中，所述第三级的盘的磨料是金刚石。

8.根据权利要求1的刃磨器，其中，所述第一和所述第二级的弹簧力位于0.3-0.4磅的范围内。

9.根据权利要求1的刃磨器，其中，所述第二级的盘上的磨料大部分位于230-270目的粒度级别。

10.根据权利要求1的刃磨器，其中，所述各级中的每个包含一组两个刀具导向件和可滑动地安装在所述轴上的两个相应的盘，每个所述弹簧装置抵靠着相应的刀具导向件推压相应的盘。

11.根据权利要求1的刃磨器，其中，所述第一级和所述第二级中的磨料是金刚石，所述第三级中的磨料是氧化铝颗粒。

12.一种利用电动刀具刃磨器刃磨刀具刀刃的方法，其中在刀刃的至少一侧具有主刃面，所述方法包括：提供三级电动刀具刃磨器，其在第一级具有至少一个可旋转的、具有研磨表面的盘，该研磨表面的磨料比200目的粒度精细，并且在第一级具有刀具导向件，其导向表面与竖直方向成12-18度的角度A，并且适于将刀具刀刃刃面定位成与第一级的具有研磨表面的盘相接触；该刀具刃磨器在第二级具有至少一个可旋转的、具有研磨表面的盘，该研磨表面的磨料比200目的粒度精细，并且在第二级具有刀具导向件，其导向表面与竖直方向成17-23度的角度B，并将刀具刀刃刃面定位成与第二级的具有研磨表面的盘相接触；刀具刃磨器在第三级具有至少一个可旋转的、具有研磨表面的盘，该研磨表面的磨料的大部分的粒度不大于20微米，并且在第三级具有刀具导向件，其导向表面与竖直方向成19-25度的角度C，该角度C至少与角度B一样大；当使用者刃磨亚式或日本式刀具刀刃时，使用者将刀片抵靠着第一级中的导向表面安置，使得刃面抵靠着第一级的盘，并且刃磨器致使该盘旋转并且在利用弱弹簧力的作用将第一级的刀具导向件和盘朝向彼此推压的状态下刃磨刃面，使用者然后将刀片抵靠着第三级中的导向表面安置，使得刃面抵靠着第三级的盘，并且刃磨器致使该盘旋转并且在第三级的刀具导向件和盘在弱弹簧力作用下被朝向彼此推压的状态下接触刃面；而当使用者刃磨欧美样式刀具刀刃时，使用者将刀片抵靠着第二级中的导向表面安置，使得刃面抵靠着第二级的盘，并且刃磨器致使该盘旋转并且在利用弱弹簧力的作用使得第二级的刀具导向件和盘朝向彼此推压的状态下刃磨刃面，使用者然后将刀片抵靠着第三级中的导向表面安置，使得刃面抵靠着第三级的盘，并且刃磨器致使该盘旋转并且在第三级的刀具导向件和盘在弱弹簧力作用下被朝向彼此推压的状态下接触刃面。

13.根据权利要求12的方法，其中，在第一级和第二级中的每个中，毛刺形成刀刃刃面上，这种残留毛刺在第三级中被去除。

14.根据权利要求12的方法，其中，在使用者在第一级中刃磨了亚式刀具刀刃后，使用者立即将刀具刀刃安置到第三级中，而不使用第二级。

15.根据权利要求12的方法，其中，在使用者在第二级中刃磨了刀具刀刃后，使用者立即将刀具刀刃安置到第三级，而不使用第一级。

16.根据权利要求12的方法，其中，刃磨器在第一级和第二级中的每个中分别包含两组的盘和刀具导向件；对于亚式刀片和对于欧美样式刀片，使用者在相应的第一级和第二级刃磨刀片，其中以交替的方式将一个刃面抵靠着相应级中的一个盘、然后将另一刃面抵靠着另一盘；当使用者刃磨具有单一主刃面并且具有平坦侧的日本式刀具刀片时，使用者通过使用每个所用级中的仅仅一个刀具导向件和其相应的盘而刃磨所述单一主刃面。

17.根据权利要求12的方法，其中，还在靠近刀刃的下部20-30％刃面长度内在刀具刀刃上形成第二斜面。

18.根据权利要求12的方法，其中，刃磨器被设置成使得第一级和第二级中的盘被以如下方式形成，即覆盖该盘的表面所用的磨料的大部分的粒度在230-270目的级别；并且，每个第一、第二和第三级中的弹簧力小于0.6磅。

19.根据权利要求18的方法，其中，第一级和第二级中的弹簧力为0.3-0.4磅；并且，角度A为大约15度，角度B为大约20度，角度C为大约22度。

20.根据权利要求12的方法，其中，第三级中的盘是挠性荡刀盘，并且刀具刀刃在第三级被荡刀。

21.根据权利要求20的方法，其中，刃磨器抵靠着荡刀盘施加小于0.6磅的弹簧力。

22.根据权利要求12的方法，其中，第三级中的盘是涂覆有磨料的刚性盘，并且刀具刀刃在第三级中通过与旋转着的涂覆有磨料的刚性盘相接触而被精修。

23.根据权利要求12的方法，其中，刃磨器被设置成使得角度C比角度A大至少5度。

24.一种电动刀具刃磨器，用于利用同一刃磨器有选择地刃磨亚式或日本式刀具和欧美样式刀具，其中，每个刀具的刀刃具有位于刀刃的至少一侧的主刃面，所述刃磨器具有第一级、第二级和第三级，并且所述刃磨器具有电机驱动的轴；所述第一级具有：至少一个可旋转的、具有研磨表面的盘，该盘安装在所述轴上，用于刃磨刀刃，位于所述第一级中的第一刀具角度导向件，用于将刀刃刃面定位成与所述第一级的具有研磨表面的盘相接触，以便沿刀刃加工主刃面，所述第一级的导向表面与竖直方向之间形成大约15度的角度A，第一弹簧装置，其利用小于0.6磅的弹簧力将所述第一级的盘和所述第一级的导向件朝向彼此相对推压，所述第一级的盘的研磨表面是由大部分在230-270目范围内的粒度的磨料形成的；所述第二级具有：至少一个可旋转的、具有研磨表面的盘，该盘安装在所述轴上，用于刃磨刀刃，位于所述第二级中的第二刀具角度导向件，其具有导向表面，用于将刀刃刃面定位成与所述第二级的具有研磨表面的盘相接触，以沿刀刃加工主刃面，所述第二级导向表面与竖直方向之间形成17-23度的角度B，第二弹簧装置，其利用小于0.6磅的弹簧力将所述第二级的盘和所述第二级的导向件朝向彼此推压，所述第二级的盘的研磨表面是由比200目的粒度精细的磨料形成的；所述第三级具有：至少一个可旋转的、具有研磨表面的盘，该盘安装在所述轴上，用于接触刀刃，位于所述第三级中的第三刀具角度导向件，其具有导向表面，用于将刀刃刃面定位成与所述第三级的具有研磨表面的盘相接触，所述第三级导向表面与竖直方向之间形成19-25度的角度C，该角度C至少与角度B一样大，第三弹簧装置，其利用小于0.6磅的弹簧力将所述第三级的盘和所述第三级的导向件朝向彼此推压，并且，所述第三级的盘的研磨表面是由磨料形成的，该磨料的大部分的粒度不大于20微米。

25.根据权利要求24的刃磨器，其中，所述第三级中的弹簧力位于0.1-0.5磅的范围内，并且所述第三级的盘为挠性荡刀盘。

26.根据权利要求24的刃磨器，其中，所述角度B为大约20度，所述角度C为大约22度。

27.根据权利要求24的刃磨器，其中，所述第三级的盘是涂覆有磨料的刚性盘，其磨料尺寸比1,000目的粒度还精细，并且所述第三级的盘的磨料是金刚石。

28.根据权利要求24的刃磨器，其中，所述第一和所述第二级的弹簧力位于0.3-0.4磅的范围内，所述第三级中的弹簧力位于0.1-0.5磅的范围内。

29.根据权利要求24的刃磨器，其中，所述第二级的盘上的磨料大部分位于230-270目的粒度级别。

30.根据权利要求24的刃磨器，其中，所述各级中的每个包含一组两个刀具导向件和可滑动地安装在所述轴上的两个相应的盘，每个所述弹簧装置抵靠着相应的刀具导向件推压相应的盘。

31.根据权利要求24的刃磨器，其中，所述第一级和所述第二级中的磨料是金刚石，所述第三级中的磨料是氧化铝颗粒。

32.一种利用同一刃磨器有选择地刃磨具有大约15°主刃面角度的亚式或日本式刀具和具有大约20°主刃面角度的欧美样式刀具的方法，其中，每个刀具的刀刃具有位于刀刃的至少一侧的主刃面，所述方法包括：提供三级电动刀具刃磨器，其在第一级具有至少一个可旋转的、具有研磨表面的盘，该研磨表面的磨料比200目的粒度精细，并且在第一级具有刀具导向件，其导向表面与竖直方向成12-18度的角度A，并且适于将刀具刀刃刃面定位成与第一级的具有研磨表面的盘相接触；该刀具刃磨器在第二级具有至少一个可旋转的、具有研磨表面的盘，该研磨表面的磨料比200目的粒度精细，并且在第二级具有刀具导向件，其导向表面与竖直方向成17-23度的角度B，并将刀具刀刃刃面定位成与第二级的具有研磨表面的盘相接触；刀具刃磨器在第三级具有至少一个可旋转的、具有研磨表面的盘，该研磨表面的磨料的大部分的粒度不大于20微米，并且在第三级具有刀具导向件，其导向表面与竖直方向成19-25度的角度C，该角度C至少与角度B一样大；使用者以下述方式刃磨亚式或日本式刀具刀刃，即使用者将刀片抵靠着第一级中的导向表面安置，使得刃面抵靠着第一级的盘，并且刃磨器致使该盘旋转并且在利用弱弹簧力的作用将第一级的刀具导向件和盘朝向彼此推压的状态下刃磨刃面，使用者然后将刀片抵靠着第三级中的导向表面安置，使得刃面抵靠着第三级的盘，并且刃磨器致使该盘旋转并且在第三级的刀具导向件和盘在弱弹簧力作用下被朝向彼此推压的状态下接触刃面；使用者在亚式或日本式刀具刀刃被刃磨之前或之后利用同一刃磨器以完全不同的刃磨次序来刃磨欧美样式刀具刀刃，即使用者将刀片抵靠着第二级中的导向表面安置，使得刃面抵靠着第二级的盘，并且刃磨器致使该盘旋转并且在利用弱弹簧力的作用使得第二级的刀具导向件和盘朝向彼此推压的状态下刃磨刃面，使用者然后将刀片抵靠着第三级中的导向表面安置，使得刃面抵靠着第三级的盘，并且刃磨器致使该盘旋转并且在第三级的刀具导向件和盘在弱弹簧力作用下被朝向彼此推压的状态下接触刃面。

33.根据权利要求32的方法，其中，在第一级和第二级中的每个中，毛刺形成刀刃刃面上，这种残留毛刺在第三级中被去除。

34.根据权利要求32的方法，其中，在使用者在第一级中刃磨了亚式或日本式刀具刀刃后，使用者立即将刀具刀刃安置到第三级中，而不使用第二级。

35.根据权利要求32的方法，其中，在使用者在第二级中刃磨了欧美样式刀具刀刃后，使用者立即将刀具刀刃安置到第三级，而不使用第一级。

36.根据权利要求32的方法，其中，刃磨器在第一级和第二级中的每个中分别包含两组的盘和刀具导向件；对于亚式刀片和对于欧美样式刀片，使用者在相应的第一级和第二级刃磨刀片，其中以交替的方式将一个刃面抵靠着相应级中的一个盘、然后将另一刃面抵靠着另一盘；当使用者刃磨具有单一主刃面并且具有平坦侧的日本式刀具刀片时，使用者通过使用每个所用级中的仅仅一个刀具导向件和其相应的盘而刃磨所述单一主刃面。

37.根据权利要求32的方法，其中，还在靠近刀刃的下部20-30％刃面长度内在刀具刀刃上形成第二斜面。

38.根据权利要求32的方法，其中，刃磨器被设置成使得第一级和第二级中的盘被以如下方式形成，即覆盖该盘的表面所用的磨料的大部分的粒度在230-270目的级别；并且，每个第一、第二和第三级中的弹簧力小于0.6磅。

39.根据权利要求38的方法，其中，第一级和第二级中的弹簧力为0.3-0.4磅；并且，角度A为大约15度，角度B为大约20度，角度C为大约22度。

40.根据权利要求32的方法，其中，第三级中的盘是挠性荡刀盘，所述第三级中的弹簧力位于0.1-0.5磅的范围内，并且刀具刀刃在第三级被荡刀。

41.根据权利要求32的方法，其中，第三级中的盘是涂覆有磨料的刚性盘，并且刀具刀刃在第三级中通过与旋转着的涂覆有磨料的刚性盘相接触而被精修。

42.根据权利要求32的方法，其中，刃磨器被设置成使得角度C比角度A大至少5度。

43.根据权利要求35的方法，其中，在使用者在第一级中刃磨了亚式或日本式刀具刀刃后，使用者立即将刀具刀刃安置到第三级中，而不使用第二级。

44.根据权利要求41的方法，其中，第三级中的弹簧力不大于0.35磅。

45.根据权利要求27的刃磨器，其中，第三级中的弹簧力不大于0.35磅。

46.根据权利要求32的方法，其中，角度A为大约15度。

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