CN110076537A - 一种旋转切刀生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及切刀辊领域，尤其涉及一种旋转切刀生产方法，包括以下步骤：第一步，制备中心轴及辊体；第二步，将高速钢粉末加热至1350℃～1520℃，利用堆叠焊接的方式将高速钢粉末在辊体的圆周外侧焊接成型高速钢刀刃粗胚；第三步，对高速钢刀刃粗胚进行粗加工处理，使其形成可以用于辊切的高速钢刀刃；第四步，对刀刃进行热处理；第五步，将中心轴与辊体装配成一体，进行精加工，制得旋转切刀。其解决了现有旋转切刀生产成本较高的技术问题。

Description

一种旋转切刀生产方法

技术领域

本发明涉及切刀辊领域，尤其涉及一种旋转切刀生产方法。

背景技术

目前，在纸尿裤、卫生巾、食品、口罩等产品的生产过程中都会用到旋转切刀。公知的旋转切刀装置一般包括刀架、刀辊、旋转切刀及其驱动装置，所述刀辊、旋转切刀同步相向转动设于刀架上，驱动装置与旋转切刀的轴向一端传动连接设置，可以参考本申请人于中国专利号：CN201510067214.5公开的旋转模切装置。

公知的旋转切刀包括中心轴及辊体，其中辊体设于中心轴外，辊体上开设有刀刃。第一代的旋转切刀是由一整根柱形工具钢通过车削加工而成的一体式的结构，因为进口粉末高速钢的圆棒成本高，需要车削掉的材料多，因此加工效率低，加工成本高，这种方式已经基本被放弃了。

进一步的改进是采用分段式生产方法，即辊体采用中空的柱状结构，中心轴采用普通钢材，辊体加工好后再与中心轴通过螺丝固定连接或者焊接固定成一体，可以参考中国专利号：CN201310445160.2公开的一种切刀辊。这种结构相对减少了旋转切刀的切削量，因此加工的效率得到提高，同时由于中心轴采用普通钢材，成本亦有所降低。

但是，由于旋转切刀的工作转速一分钟要超过300转，且其工作时间较长，其使用寿命往往并不高，这样就很难在市场上形成有效的成本竞争优势。

本申请人一直致力于旋转切刀的研究，希望寻找一种替代现有旋转切刀的方案，使其成本较低，且工作效率、寿命又能够基本不低于现有的旋转切刀。

发明内容

因此，针对上述的问题，本发明提出一种旋转切刀生产方法，其解决了现有旋转切刀生产成本较高的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种旋转切刀生产方法，包括以下步骤：

第一步，制备中心轴及辊体；

第二步，将高速钢粉末加热至1350℃～1520℃，利用堆叠焊接的方式将高速钢粉末在辊体的圆周外侧焊接成型高速钢刀刃粗胚；

第三步，对高速钢刀刃粗胚进行粗加工处理，使其形成可以用于辊切的高速钢刀刃；

第四步，对刀刃进行热处理；

第五步，将中心轴与辊体装配成一体，进行精加工，制得旋转切刀。

进一步的，第四步中，热处理具体包括下述步骤：

a)、将刀刃加热至1150℃～1250℃，保温2～4小时；

b)、采用气淬或油淬的方式将刀刃冷却到常温；

c)、将刀刃冷却至-220℃～-180℃，深冷2～5小时；

d)、将刀刃加热至540℃～560℃进行回火，保温2～4小时后降至常温，本步骤重复2～5次。

进一步的，步骤a中，加热温度为1180℃～1220℃，保温时间为2～3小时。

进一步的，步骤c中，深冷时间为2.5～3.5小时。

进一步的，步骤d中，回火温度为545℃～555℃，保温时间为2.5～3.5小时。

进一步的，步骤d中，回火次数为3次。

进一步的，第五步中，将中心轴与辊体的装配采用螺栓连接、焊接、过盈配合连接中的任意一种方式进行固定连接。

进一步的，第二步中，堆叠焊接的堆叠层数为三层以上。

进一步的，堆叠焊接的堆叠层数为五层。

通过采用前述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本方案利用堆叠焊接的方式将高速钢粉末在辊体的圆周外侧焊接成型高速钢刀刃粗胚，并对粗胚进行加工，而后进行热处理，而后将辊体与中心轴装配，从而制得旋转切刀。其辊体、中心轴均可以采用价格较低的材料，高速钢刀刃部分也只是采用粉末堆叠，成本上将得到极大的降低。强度上，由于采用堆叠焊接的形式，就可以保证其内部应力较小，且高速钢刀刃与辊体接触部位的应力较小，使得其强度可以满足日常辊切需求，接近于常规的旋转切刀。使用寿命上，由于采用粉末堆叠焊接，其寿命跟堆叠的层数、堆叠的厚度均有关系，例如堆叠层数为三层，各层的厚度由下至上依次略微递增，这样生产出来的旋转刀刃的使用寿命可以达到现有旋转刀刃使用相等的寿命，但其成本却仅为10％以下，而且可以大大提高生产效率，刀刃磨损后还可以再进行堆叠焊接，循环利用，节能减排。

2、热处理的具体步骤、温度设置，可以有效减少刀刃的应力，提高硬度，从而实现了旋转切刀的强度，使其寿命达到现有旋转刀刃相等的程度。

3、第五步中，将中心轴与辊体的装配采用螺栓连接、焊接、过盈配合连接中的任意一种方式进行固定连接，而辊体本身，其也可以采用分体式，如由多个圆环并排形成，而刀刃仅位于其中两个圆环上，从而方便与拆换。

4、第二步中，堆叠焊接的堆叠层数为三层以上，每层的厚度可以限定在0.5～2mm，较佳选择为1mm左右，这样可以根据刀刃的高度进行层次的堆叠，如刀刃高度为5mm则堆叠五层。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是高速钢刀刃粗胚的截面结构示意图；

图3是精加工后高速钢刀刃的截面结构示意图；

图4是高速刚刀刃另一视角的截面结构示意图；

图5是本发明的高速钢刀刃呈曲线状的结构示意图。

具体实施方式

现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

参考图1至图5，本实施例提供一种旋转切刀，其包括中心轴1、设于中心轴1外的辊体2，所述辊体2上通过堆叠焊接的方式设有高速钢刀刃3，所述高速钢刀刃3由下至上包括三层，分别为与辊体2接触的基底层31、中间层32、刃尖层33，其中图2为高速钢刀刃粗胚的截面结构示意图，也即堆叠焊接后还没有经过加工时的截面结构示意图，所述基底层31、中间层32、刃尖层33的厚度均为1mm。图3所示，为经过磨削等精加工后的高速钢刀刃的截面结构示意图。

上述高速钢刀刃的层数也可以为两层或四层以上，如五层。基底层、中间层、刃尖层的厚度可以根据实际需要进行设置，如均匀厚度或不均匀厚度等，数值也可以根据实际需要、辊体直径大小进行设置，上述实施例仅为较佳方式。

上述辊体可以是一个整体的筒状，也可以是由多个环组合形成的筒状，还可以是其他形式。

上述中心轴与辊体配合的形式可以是多样的，如：采用螺栓连接、焊接、过盈配合连接中的任意一种方式进行固定连接。中心轴可以采用左右分段式的，也可以采用一体式的。

上述高速钢刀刃的样式是可以多样的，可以根据实际需要进行设置，其也可以是曲线状的或其他形状，也即高速钢刀刃的截面沿辊体表面的延伸方向是曲线的，参考图5。

上述旋转切刀工作时转速一分钟超过300转，要达到良好的分切效果的话必须采用高速钢粉末进行焊接，但是，本申请人在研究过程中，发现高速钢粉末在旋转切刀焊接过程中碰到的问题最典型的主要表现在以下三个方面：

1、焊接过程中产生微气孔，该微气孔会使得旋转切刀在分切时材料切不断；

2、焊接过程中刀刃部分的温差大，以及刀刃是分布在柱状辊体的径向外侧，两个因素叠加在刀刃部分形成巨大的应力，使得刀刃产生裂痕；

3、采用堆焊的方式焊接的刀刃其密度不够大，从而强度也不够高，单次分切的产品数量太低，不具有生产应用的实际意义。

这些问题会导致旋转切刀的生产成本虽然相比原有形式有较大节省，但是仍然存在较大浪费，且生产效率较低。

综上所述，本申请人为了解决上述问题，对旋转切刀的生产方法进行了综合改进。提出一种旋转切刀生产方法，包括以下步骤：

第一步，制备中心轴及辊体；

第二步，将高速钢粉末加热至1350℃～1520℃，利用堆叠焊接的方式将高速钢粉末在辊体的圆周外侧焊接成型高速钢刀刃粗胚；

第三步，对高速钢刀刃粗胚进行粗加工处理，使其形成可以用于辊切的高速钢刀刃；

第四步，对刀刃进行热处理，具体包括下述步骤：

a)、将刀刃加热至1150℃～1250℃，保温2～4小时；

b)、采用气淬或油淬的方式将刀刃冷却到常温；

c)、将刀刃冷却至-220℃～-180℃，深冷2～5小时；

d)、将刀刃加热至540℃～560℃进行回火，保温2～4小时后降至常温，本步骤重复2～5次；

第五步，将中心轴与辊体装配成一体，进行精加工，制得旋转切刀。

上述第四步中，将刀刃加热的温度保持在一个合理温度范围、合理保温时间即可，如优选的1180℃～1220℃，保温时间为2～3小时。将刀刃冷却温度保持在一个合理温度范围、合理保温时间即可，如优选的，深冷时间为2.5～3.5小时。回火温度保持在一个合理温度范围、合理保温时间、回火次数即可，如优选的，回火温度为545℃～555℃，保温时间为2.5～3.5小时，回火次数3次。

现有中堆焊通常都是用于修复磨损和崩裂部分，但是本方案中用于成型。本方案中的堆叠焊接采用环绕整圈堆叠的方式，即先成型基底31，而后形成中间层32，而后形成刃尖层33，在成型时，为了各层堆叠焊接成型的效果更好，即如图4所示，从A1点开始焊接，绕一圈后完成一层堆叠，而后从A2点开始焊接，然一圈后完成一层堆叠，而后从A3开始焊接，绕一圈后完成一层堆叠，这样可以有效减少应力，提高高速钢刀刃的强度、使用寿命与工作效率。

在堆叠焊接的时间控制上的影响因素较多，以一个直径150mm的辊体为例，以堆叠焊接的方式，在辊体的圆周上堆叠五层，每层厚度为1mm，每层堆叠所花费的时间约为10min，这样的堆叠下可以实现一个较佳的效果，而堆叠焊接时间跟辊体的直径有较大的关系，一般来说辊体的直径越大，堆叠焊接的时间也越长，但是相对的堆叠焊接的线速度也是越快的，如此可以保证较少的应力。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种旋转切刀生产方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步，制备中心轴及辊体；

第二步，将高速钢粉末加热至1350℃～1520℃，利用堆叠焊接的方式将高速钢粉末在辊体的圆周外侧焊接成型高速钢刀刃粗胚；

第三步，对高速钢刀刃粗胚进行粗加工处理，使其形成可以用于辊切的高速钢刀刃；

第四步，对刀刃进行热处理；

第五步，将中心轴与辊体装配成一体，进行精加工，制得旋转切刀。

2.根据权利要求1所述的一种旋转切刀生产方法，其特征在于：第四步中，热处理具体包括下述步骤：

a)、将刀刃加热至1150℃～1250℃，保温2～4小时；

b)、采用气淬或油淬的方式将刀刃冷却到常温；

c)、将刀刃冷却至-220℃～-180℃，深冷2～5小时；

d)、将刀刃加热至540℃～560℃进行回火，保温2～4小时后降至常温，本步骤重复2～5次。

3.根据权利要求2所述的一种旋转切刀生产方法，其特征在于：步骤a中，加热温度为1180℃～1220℃，保温时间为2～3小时。

4.根据权利要求2所述的一种旋转切刀生产方法，其特征在于：步骤c中，深冷时间为2.5～3.5小时。

5.根据权利要求2所述的一种旋转切刀生产方法，其特征在于：步骤d中，回火温度为545℃～555℃，保温时间为2.5～3.5小时。

6.根据权利要求2所述的一种旋转切刀生产方法，其特征在于：步骤d中，回火次数为3次。

7.根据权利要求1-6任一权利要求所述的一种旋转切刀生产方法，其特征在于：第五步中，将中心轴与辊体的装配采用螺栓连接、焊接、过盈配合连接中的任意一种方式进行固定连接。

8.根据权利要求1-6任一权利要求所述的一种旋转切刀生产方法，其特征在于：第二步中，堆叠焊接的堆叠层数为三层以上。

9.根据权利要求8所述的一种旋转切刀生产方法，其特征在于：堆叠焊接的堆叠层数为五层。