CN1351925A

CN1351925A - 双硬度模

Info

Publication number: CN1351925A
Application number: CN01137278A
Authority: CN
Inventors: 帕维尔·卡雷兹
Original assignee: WILSON MANUFACTURE CORP
Current assignee: WILSON MANUFACTURE CORP
Priority date: 2000-11-03
Filing date: 2001-11-02
Publication date: 2002-06-05
Also published as: EP1203644A2; HK1046254A1; EP1203644A3; MXPA01011187A; CA2358370A1

Abstract

本发明的与一支承辊联合使用而用以切割片材的旋转切割模一般有一基本为圆柱形的体部,该体部沿一中心轴线在相对的第一和第二端之间延伸,体部有小于洛氏C50左右的硬度。一切割刀从体部向外伸出至刀尖,该刀尖用于切割在模具与支承辊之间穿过的片材。第一和第二圆形支承表面共轴线地位于体部的第一和第二端之一的附近,以用于与支承辊配合,从而在切割刀尖与支承辊之间保持一预定的间距。第一和第二支承表面有大于洛氏C50左右的硬度。

Description

双硬度模

发明领域

本发明总的来说涉及适于切割片材的旋转切割模，尤其涉及具有不同硬度部分的旋转切割模和这种旋转切割模的改进的制造方法。

背景技术

旋转切割模通常用于从片材如纸张、塑料和薄金属片上切割料段。这种切割模通常使用一旋转的切割模和一平行安装在切割模压力机上的旋转支承辊。旋转切割模通常包括一具有一个或多个切割刀的整体的圆柱体。当片材在旋转切割模和支承辊之间通过时，切割刀切割该材料。刀片可从材料上完全切下料段，或在某些作业如制造标签时，刀片可只部分地穿过该材料而切割。旋转切割模通常有沿轴向从体部的相对端伸出的轴颈，以用于安装配合的齿轮并用于可旋转地将模具装在切割模压力机中。配合的齿轮与压力机上的齿轮啮合，以驱动旋转切割模。支承辊也有一配合齿轮，以使模具与辊子沿相反方向同时旋转。旋转切割模通常还有圆形支承表面或台阶，它的直径等于或略大于切割刀的刀尖。这些支承表面保证在支承辊轴线与旋转切割模轴线之间有恒定的距离，从而能控制支承辊与模具的切割刀之间的距离。

旋转切割模通常通过首先在车床上将棒形钢坯车至大致的形状而制造。此过程做出一具有支承表面和轴颈的圆柱形体。然后在体部上用机加工将切割刀加工至大致形状，这通常借助于具有多轴线的计算机数据控制(CNC)加工中心而进行。接着将整个模具热处理至硬度超过洛氏C50左右。此热处理通常产生变形。因此，在热处理之后，必须在外圆磨床上将支承表面和轴颈磨至其精加工的尺寸，而切割刀则通常必须用手工进行刃磨。最后，对整个模具镀铬，以便美现，并使模具具有保护性镀层。

传统的制造旋转切割模的方法是有缺点的，因为切割刀必须在模具经过热处理以后进行刃磨。旋转切割模要进行热处理，以使模具(包括切割刀)达到足以提高其耐久性的硬度。更具体一些，要进行此硬化工艺，以提高切割刀的正常寿命，并保证刀片有足够的强度，从而易于切割所选择的片材。但是，在热处理以后，旋转切割模很硬，足以在机加工时产生困难。再有，由于刀片必须在热处理以后刃磨至其精加工的尺寸，故整个机加工时间和工序数多于取消热处理时所用的时间。

因此，需要一种制造旋转切割模的方法，它比原有的制造旋转切割模的方法更简单而且更经济。

发明概述

在本发明的几个目的和特征中，可以注意的是，提供一旋转切割模，它包括具有较长的寿命的切割刀；提供制造旋转切割模的方法，与传统的方法相比，其成本较低，所用时间较少。

本发明的旋转切割模通常与一支承辊联合使用，以切割片材。该模包括一基本为圆柱形的体部，它在相对的第一端和第二端之间沿中心轴线延伸。该体部有低于洛氏C50左右的硬度。一切割刀从体部向外伸至刀尖，该刀尖用于切割在模具与支承辊之间穿过的片材。第一和第二圆形支承表面共轴线地位于体部的第一和第二端附近，以用于与支承辊配合，从而保持在切割切割刀尖与支承辊之间有预定的间隙。第一和第二支承表面有大于洛氏C50左右的硬度。

另一方面，本发明包括一种制造旋转切割模的方法，它包括下列步骤，即，将该模具的支承表面热处理至洛氏C硬度大于50左右，同时使模具主体的洛氏C硬度保持低于约50。

另一方面，本发明包括一制造旋转切割模的方法，它包括这样的步骤，即在刀尖上进行镀铬，达到大于0.0004英寸左右的最大厚度。

本发明的其它目的和特征一部分是清楚的，一部分将在以后指出。

附图的简要说明

图1为与一支承辊联合的本发明的旋转切割模的正视图；

图2为与支承辊联合的旋转切割模的局部分开的透视图；

图3为沿图1的3-3线的剖视图，它示出本发明的模具上的切割刀和厚的镀铬层。

在附图中的所有视图中，相应的参考数字表示相应的部分。

优选实施例的详细说明

现在参看附图，特别是图1和2，本发明的用于从片材上切割料段的旋转切割模总体上用参考数字1指出。模具1包括一基本为圆柱形的体部3，它在第一端5和第二端7之间沿一中心轴线A延伸。体部3沿着其除圆形支承表面或台阶9、11以外的全长有基本恒定的直径，该支承表面位于体部的端部5、7的附近。至少一个切割刀13从体部表面向外伸出至刀尖。相对的轴颈15、17分别从体部3的第一和第二端5、7沿轴向延伸。每个切割刀13的刀尖描出希望从材料上切出的形状的轮廓线。所用的切割刀的数目取决于所要求的料段数目。虽然对所公开的实施例描述了多个切割刀，但是，应当明白，旋转切割模可以只有一个切割刀而不脱离本发明的范围。轴颈15、17与体部3共轴线，并有一基本彼此相等并且基本恒定的直径。体部3的直径大于轴颈15、17。

轴颈15、17分别包括平台19、21，它们与一紧定螺钉22合作，以将配合齿轮23固定在旋转切割模1上。配合齿轮23有一中心孔27，其尺寸做成用于接纳对应的轴颈15、17，以便使其靠在体部3的对应的端部5、7上。一旦配合齿轮23处于应有的位置上，就将紧定螺钉22上紧，靠在对应的平台19、21上，以保持配合齿轮和旋转切割模1处于强制接合，以保证它们能一起旋转而无滑动。可以预计，可以用其它措施将齿轮保持在轴上(例如螺栓圆周)，而不脱离本发明的范围。

轴颈15、17使旋转切割模1能可旋转地安装在传统的切割模压力机(未示出)上，并将其尺寸与形状做成可适合地用于该处。传统的切割模压力机的驱动齿轮(未示出)与配合齿轮23啮合，以转动旋转切割模1。一在图1和2中示出的传统的支承辊40安装在传统的切割模压力机上，平行于旋转切割模1，并且包括一支承辊齿轮41，该齿轮与配合齿轮23啮合，使支承辊与旋转切割模1沿相反的方向同时旋转。另一种方案为，支承辊齿轮41也可以与传统的切割模压力机的驱动齿轮啮合，以转动支承辊40，并从而转动旋转切割模1。

支承表面9、11是圆形的，并具有比体部3大的直径。支承表面9、11的直径等于或略大于切割刀13的刀尖的直径。例如，在一个实施例中，体部3有一约为3英寸的直径，而支承表面9、11直径约为3.060英寸，切割刀13有一约为3.054英寸的直径。支承表面9、11与支承辊40配合并保证在支承辊轴线13与体部3轴线之间有恒定的距离，从而控制支承辊40与切割刀13的刀尖之间的距离。

在工作时，材料如纸张、硬纸板、塑料或薄金属片的连续的片或卷在旋转切割模1与支承辊40旋转时在其间穿过，切割刀13从卷上切下材料段。切割刀常常完全从材料上切下料段。不过，在某些作业中例如在制造标签时，切割刀可以只部分地切穿材料。

旋转切割模1由一块圆的钢棒坯如AISI4150中碳钢棒坯形成，它具有约为洛氏C20.5的硬度。用传统的机床如车床加工支承表面9、11、轴颈15、17和体部3的第一和第二端5、7。接着用合适的切削刀具如端铣刀在轴颈15、17上加工出平台19、21。

在完成旋转切割模1的初步机加工以后，通过将轴颈15、17和支承表面9、11加热至一通常约为1000～1400°F的高温，然后将其淬火，以使其硬化。支承表面9、11和轴颈15、17最好用传统的感应加热法进行热处理，其中，将旋转切割模1放在一缠绕的、受到交流电的线圈中。由经过线圈的电流产生的变化的磁场在旋转切割模的所选择的部分(如轴颈9、11和支承表面15、17)中产生电流。该电流通过电阻加热该模具的表面层。熟悉本技术领域的人都明白，热处理的速度和深度可通过经过线圈的电流的电流量和频率来控制。此加热方法非常有效而且加热速度极快。因此，成本和操作时间较少。此外，可以预计，此热处理方法可以自动操纵，以便有较高的精度并提供可高度复现的结果。感应加热是有利的，这里因为，它由于体部3的较冷的内部的刚性而产生很小的变形，并且它有利于硬化所选择的表面区而不影响其它表面区(例如体部3)。熟悉本技术的人都知道，也可以采用其它合适的可选择的热处理技术，例如火焰硬化、电子束硬化或采用具有足以产生合适硬度的激光束尺寸、强度和扫描速度的激光束。

在加热以后，最好通过将轴颈9、11和支承表面15、17浸没在合适的淬火液中而予以淬火。不过，也可以按要求采取其它淬火方法。此硬化过程使支承表面9、11和轴颈15、17具备大于50左右的洛氏C硬度而不致硬化旋转切割模1的体部3，从而维持体部有一小于50左右的洛氏C硬度。支承表面9、11和轴颈15、17最好热处理至大于54的洛氏C硬度，更优选是在57和59左右之间，而体部3则保持有一小于21左右的洛氏C硬度。

在完成热处理以后，将支承表面9、11和轴颈15、17(包括平台19、21)都磨削至其精加工的尺寸。磨削最好在外圆磨床上进行，以得到最高的精度。不过，应当明白，可以采用能产生具有所要求的尺寸和公差的精加工表面的任何合适的磨削工艺。例如，该工艺可包括使用普通车床上的刀架磨头，在台式磨床上用手工磨削，或使用装在可移动的高速电动机或气动马达上的磨轮。

在热处理以后，也要用合适的切割工具从旋转切割模1的体部3上将切割刀13机加工至所要求的形状。这一过程将切割刀13加工成其精加工的形状和尺寸。由于切割刀13未经热处理，故它们不会受到变形，因而不需要刃磨。切割刀13最好用端铣刀或截锥形铣刀并用具有多轴线的计算机数据控制(CNC)加工中心进行加工。不过，应当明白，可以采用任何合适的机床或机加工工艺，例如升降台式铣床、转塔式铣床或台式铣床。可以明白，另一种方案为，切割刀13可以在磨削支承表面9、11和轴颈15、17之间进行机加工。此外，还应当明白，切割刀13可在支承表面9、11和轴颈15、17的热处理之前进行机加工而不脱离本发明的范围。

最后，将整个旋转切割模1镀铬，以提高未硬化的切割刀13的耐磨性。该模具最好用比原有的传统的制造旋转切割模的方法更长的时间(例如约20分钟)进行镀铬。这样，就提供了具有大于约0.0004英寸(更优选是大于约0.0007英寸)的最大厚度的镀铬层。如图3所示，镀铬的最大厚度在切割刀13的刀尖处。此厚度最好约为0.001英寸，以使刀片具有足够的硬度。不过镀层也可以有其它的硬度而不脱离本发明的范围，在一个实施例中，在KHN100微硬度计上测量，镀层硬度在1000左右至1150左右之间。此外，虽然在一个实施例中采用了镀铬，但是其它表面硬化技术如TIN、TICN、TIALN都可以使用，而不脱离本发明的范围。

与传统的具有约0.050英寸高度的刀片相比，本发明的模具1在镀后的刀片高度H为0.020英寸左右至0.040英寸左右，最好约为0.030英寸左右。熟悉本技术的人都会明白，由于与较矮的刀片有关的加强的电磁性能，较矮的刀片提供了分布较均匀的镀层和较锋利的精加工的刀片刀尖。

从上面所说内容显然可见，上面所描述的制造旋转切割模的方法有许多优点。首先，通过只热处理支承表面9、11和轴颈15、17，本发明方法可生产一旋转切割模，该模具具有其洛氏C硬度大于50左右的支承表面和轴颈，和其洛氏C硬度小于50左右的体部。由于体部3未曾硬化，故切割刀13可按要求在热处理支承表面9、11和轴颈15、17以后从体部3上加工。此外，由于体部3和切割刀13未经热处理，故它们在初步机加工后不会变形。这样，切割刀13可以在一个工序中加工，不需要用额外的刃磨使其达到精加工尺寸。这样就减少了制造旋转切割模1所需要的费用和时间。还有，通过在旋转切割模1的表面上提供厚的镀铬层，本发明方法赋予切割刀13以足够的硬度，从而尽管热处理，它们也不会显示较大的磨损。由此，相对于原有的制造旋转切割模的方法，此较厚的镀铬赋予切割刀以较长的使用寿命(例如，与约200万切割旋转数目相比，其约为500万切割旋转数)。最后，由于只有支承表面9、11和轴颈15、17经过热处理，故旋转切割模可以用在初步机加工前未经热处理的钢制造，因而比较便宜而且容易机加工。

鉴于如上所述，可以看到，本发明的几个目的已经达到，并得到其它有利的结果。

虽然本发明的方法如同此处所描述的那样用于旋转切割模的制造，但是本方法不限于这种旋转切割模，而是可以用于任何具有大体为圆柱形的、在其上有至少一个支承表面的体部的旋转切割模。

当介绍本发明的各个元件或其优选的实施例时，“一”、“该”、“上述”等冠词意图指有一个或更多的元件。“包括”、“包含”和“具有”等词意图指包括在内的，并且是指可能有所列出的元件以外的附加元件。

由于可以在上述结构中作出各种改变而不脱离本发明的范围，故包含在上述描述中和表示在附图中的所有事物都可以被解释为是说明性的而不是限制性的。

Claims

1.一种旋转切割模，它与一支承辊联合使用，以切割片材，上述模具包括：

一基本为圆柱形的体部，它在相对的第一端和第二端之间沿中心轴线延伸，所述体部有低于洛氏C50左右的硬度；

一切割刀，它从体部向外伸至刀尖，该刀尖用于切割在模具与支承辊之间穿过的片材；

第一和第二圆形支承表面，上述第一和第二支承表面中每一个都共轴线地位于体部的第一和第二端之一的附近，以用于与支承辊配合，从而保持在切割刀尖与支承辊之间有预定的间距，上述第一和第二支承表面有大于洛氏C50左右的硬度。

2.如权利要求1的旋转切割模，它进一步包括相对的第一和第二圆柱形轴颈，上述第一和第二轴颈中每一个都与上述体部共轴线并沿轴向从上述第一和第二端中的一个延伸，以可旋转地在支承辊附近安装该模具，上述第一和第二轴颈有大于洛氏C50左右的硬度。

3.如权利要求2的模具，其特征为，上述第一和第二支承表面与上述第一和第二轴颈有大于洛氏C54左右的硬度。

4.如权利要求1的模具，其特征为，上述第一和第二支承表面有大于洛氏C54左右的硬度。

5.如权利要求4的模具，其特征为，上述第一和第二支承表面有在洛氏C57左右至59左右之间的硬度。

6.如权利要求1的模具，其特征为，所述体部有小于洛氏C21左右的硬度。

7.如权利要求1的模具，其特征为，切割刀包括一表面硬化层。

8.如权利要求7的模具，其特征为，所述表面硬化层为镀铬层，它具有大于0.0004英寸左右的最大厚度。

9.一种制造旋转切割模的方法，该模具与一支承辊联合使用，以切割片材，上述模具有基本为圆柱形的体部、一从体部向外伸至刀尖的切割刀以及第一和第二支承表面，该刀尖用于切割在模具与支承辊之间穿过的片材，上述表面中的每一个安装在上述体部的一端的附近，以用于与支承辊配合，以在切割刀尖与支承辊之间保持预定的间距，上述方法包括这样的步骤，即，将上述支承表面热处理至大于洛氏C50左右的硬度，同时保持上述体部有小于洛氏C50左右的硬度。

10.如权利要求9的制造旋转切割模的方法，其特征为，上述旋转切割模还包括相对的第一和第二轴颈，上述轴颈中每一个的位置与上述支承表面中的一个相邻，以用于可旋转地在支承辊附近安装该模具，上述方法进一步包括这样的步骤，即，将上述轴颈热处理至大于洛氏C50左右的硬度，同时保持上述体部有小于洛氏C50左右的硬度。

11.如权利要求10的制造旋转切割模的方法，它进一步包括这样的步骤，即，热处理上述支承表面和上述轴颈，使之有大于洛氏C54左右的硬度。

12.如权利要求11的制造旋转切割模的方法，它进一步包括这样的步骤，即，热处理上述支承表面和上述轴颈，使之有在洛氏C57左右与59左右之间的硬度。

13.如权利要求9的制造旋转切割模的方法，它进一步包括这样的步骤，即，热处理上述支承表面，使之有大于洛氏C54左右的硬度。

14.如权利要求13的制造旋转切割模的方法，它进一步包括这样的步骤，即，热处理上述支承表面，使之有在洛氏C57左右和59之间的硬度。

15.如权利要求9的制造旋转切割模的方法，其特征为，体部有小于洛氏C21左右的硬度。

16.如权利要求9的制造旋转切割模的方法，它进一步包括这样的步骤，即，将经过热处理的支承表面加工至其最终的尺寸。

17.如权利要求16的制造旋转切割模的方法，它进一步包括这样的步骤，即，加工体部，以形成切割刀。

18.如权利要求17的制造旋转切割模的方法，它进一步包括这样的步骤，即，使切割刀表面硬化。

19.如权利要求18的制造旋转切割模的方法，其特征为，将体部用镀铬层进行表面硬化，所施加的该镀铬层的最大厚度大于0.0004英寸左右。

20.一种制造旋转切割模的方法，该模具与一支承辊联合使用，以切割片材，上述模具有一基本为圆柱形的体部、一从体部向外伸至刀尖的切割刀以及第一和第二支承表面，该刀尖用于切割在模具与支承辊之间穿过的片材，每个上述表面安装在上述体部的一端的附近，以用于与支承辊配合，以在切割刀尖与支承辊之间保持预定的间距，上述方法包括这样的步骤，即，保持体部有小于洛氏C50左右的硬度，并将刀尖进行表面硬化而使其最大厚度大于0.0004英寸左右。