CN102922038B - 纵切割刀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种纵切割刀，其特征在于：为经过热处理形成的圆盘状的纵切割刀，由以第一钢和比第一钢结晶粒径小的第二钢所组成的金属包层钢构成，包括由第一钢构成的中间层，和分别设置于所述中间层两侧的一对外层，所述外层由第二钢构成，中间层与两外层对齐，至少一个所述外层处设有切刃。本发明纵切割刀中间层的第一钢比外层的第二钢要廉价，而第二钢则具有更好的耐磨性，因此，从整体来看的话既廉价又能延长寿命。

Description

纵切割刀

技术领域

本发明涉及与纵切割刀有关的刀具。

背景技术

纵切割刀通常被用来切割较薄材料的边缘，例如带状长钢板的边缘，而实际上纵切割刀也被广泛用于连续切割材料。公报号为2983118的日本特许文献公开了一种边缘废料切割装置，上下为一对纵切割刀，在圆盘状本体的周围处被配置成相对的切刃进行旋转。材料放在两纵切割刀之间，根据上下的切刃对材料进行剪断。纵切割刀伴随着材料的切割切刃会有所磨损，渐渐地刀锋也就会变得不锋利。因此，需要选用一些耐磨性比较好的高速工具钢种。但是，耐磨性较好的钢种，价格也会比较高，如果对纵切割刀的全部或者大部使用这种高耐磨钢种材料，就会提高纵切割刀的成本。特开平10-146714号公报公开了一种纵切割刀，在圆盘状本体的圆周处覆盖了一层金刚石状主要由碳元素构成的硬质层。现有研究表明该硬质层能抑制切刃的磨损，且相对于使用高耐磨的钢材，一定程度上降低了纵切割刀的用材成本。但是被覆盖硬质层的纵切割刀，当发生磨损时是不可能通过研磨来再次形成切刃的。所以就不得不对刀具整体进行更换，如此又会导致费用上升，并增加刀具使用的麻烦程度。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提供一种成本低廉，使用寿命长的纵切割刀。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种纵切割刀，其特征在于：为经过热处理形成的圆盘状的纵切割刀，由以第一钢和比第一钢结晶粒径小的第二钢所组成的金属包层钢构成，包括由第一钢构成的中间层，和分别设置于所述中间层两侧的一对外层，所述外层由第二钢构成，中间层与两外层对齐，至少一个所述外层处设有切刃。

本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述一对外层，是夹住所述中间层的对称形状，两个所述外层处分别设有切刃。

本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述第二钢为粉末高速工具钢。

本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述第一钢为熔铸高速工具钢或者机械构造用合金钢。

本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述第一钢的韧性好于第二钢的韧性。

本发明解决了背景技术中存在的缺陷，具有如下有益效果：

（1）比第二钢廉价的第一钢构成中间层，比第一钢耐磨性好的第二钢构成外层，外层处设置切刃，从整体来看的话既廉价又能延长寿命。

（2）一对外层挤压着中间层形成对称的形状，有利于应力分布的平衡，能抑制歪曲等不良现象的发生。

（3）第二钢采用具备高韧性，高强度以及强耐磨性的优质特性的材料，能够提高切刃的加工性以及耐久性。

（4）第一钢采用熔铸高速工具钢或者机械构造用合金钢，能够在廉价的基础上确保纵切割刀整体的必要强度。

（5）第一钢比第二钢的韧性高，伴随着热处理的膨胀、收缩，外层能够灵活地控制住中间层，也能够缓和内部的应力。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。图1是本发明实施例1-2的正视图；

图2是本发明实施例1的侧视图；

图3是实施例1在图1中的A-A断面图；

图4是本发明实施例2的侧视图；

图5是实施例2在图1中的A-A断面图；

图6是本发明一种区别于实施例1、2的纵切割刀的正视图；

图7是图6纵切割刀的侧视图；

图8是切断试验的模式图；

图中：10、纵切割刀，12、轴孔，14、中间层，16、外层，18、切刃，20、纵切割刀，30、纵切割刀，21、材料，22、顺向毛刺、逆向毛刺，24、缺欠部。

具体实施方式

现在结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明，这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

实施例1：如图1-3所示，实施例1的纵切割刀10，在圆盘状处形成，同时中心贯通于厚度方向形成圆形的轴孔12。在这个轴孔12处嵌入支持轴配设切断装置。纵切割刀10以轴孔12为中心进行旋转驱动或者被带动旋转，在周边缘处设计的切刃18，被压在板状加工材上进行切割，这种板状加工材可以是薄板，例如纸质薄板，树脂薄板，金属薄板。

纵切割刀10，由金属包层钢构成，再经过淬火等热处理和包括必要研磨在内的其他处理进行制造。所述金属包层钢由多种金属相贴合而成，形成3层结构，其中，中间为第一钢，第一钢两侧分别配置第二钢。相对而言，第一钢采用的是比第二钢结晶粒径大、品质比较低的钢种，强度和耐磨性较差，第二钢采用的是品质比较高的钢种，强度和耐磨性较好，第二钢的结晶粒径通过奥氏体结晶粒度试验法(JISG05501)达到10以上也能被利用。

上述第一钢可以选择机械构造用合金钢，或者熔铸高速钢，例如铬钢(SCr) 、锰钢(SMn) 、锰铬钢(SMnC) 、铬钼钢(SCM) 、镍铬钼钢(SNCM)或铝铬钼钢(SACM)，与第二钢相比运用了廉价的物质。第一钢的碳元素含量在0.4%-1.0%之间，其碳元素不足0.4%时，热处理的时候不能得到必要的强度，超过1.0%时会导致韧性不足且会发生内部应力残留问题，因此，第一钢中适当的碳元素含量，恰能使其在热处理的时候得到必要的强度和很高的韧性，特别是与第二钢相比，第一钢的韧性要高。

上述第二钢也采用高速工具钢，通常为熔铸高速工具钢或粉末高速工具钢，优选使用粉末高速工具钢。粉末高速工具钢是根据粉末冶金法得到的，拥有均一微细化组织的钢种。熔铸高速工具钢是通过粉末冶金以外的方法获得的，也就是比粉末高速工具钢组织粗的一般的高速工具钢。当第二钢选用熔铸高速工具钢时，第一钢需选用比第二钢的熔铸高速工具钢结晶粒径更大的钢种，以保证第二钢在强度和耐磨性上比第一钢优越。第二钢选用的高速工具钢的碳元素含量在1.0%～ 2.2%范围内，能得到必要的韧性，强度以及耐磨性。当第二钢含有的碳元素未满1.0%时，耐磨性就会降低；当超过2.2%时韧性就会不足，还有可能发生刃缺口的问题。

纵切割刀10，包括由第一钢构成的中间层14，在此中间层14的两侧配置的由第二钢构成的一对外层16。至少在中间层14单侧的外层16处设置切刃18，切刃18与外层16相对齐。具体地，在本实施例中，两外层16处分别设置了切刃18。如图2-3所示，纵切割刀10中，由第二钢构成的外层16位于外侧位置处，在厚度方向上第一钢和第二钢相互错开重叠形成3层构造。纵切割刀10还是由一对外层16，夹住中间层14而形成的对称形状。两外层16的中间配置有中间层14能够得到很好的平衡度。更加具体说的话，纵切割刀10，通过夹住其厚度方向的中央中间层14，其外形以及厚度就会形成同一个对称图形。同时，一对外层16，通过夹住厚度方向的中央，外形和厚度就会形成同一对称形状。

如图2-3所示，纵切割刀10的中间层14的厚度被设计的比外层16大。中间层14以及外层16的厚度具体值，根据切割材料和加工条件而设定。比如中间层14的厚度被设定在2mm-30mm范围内时，外层16的厚度就要设定在0.lmm-1.5mm，这样就能确保纵切割刀10的一般性的用途性能。

上述纵切割刀10的一般性的用途是指至少能切断由纸、树脂或者金属构成的厚度为0.lmm以下的薄板状加工物，至多能切断厚度为3.2mm的金属制的板状加工物。外层16的厚度未满0.lmm时，面对面设置一对纵切割刀10，两个纵切割刀10的切刃18一边相互接触一边进行切割，此时，即使切割对象是比较软的树脂制的薄板状加工物，纵切割刀10也不能得到实用的耐久性。在切割3.2mm厚度的金属制板状加工材时，外层16的厚度优选大于1.lmm。外层16的厚度可以大于1.5mm，但构成中间层14的第一钢与由高价的第二钢构成的外层16的厚度比例就会变大，采用金属包层钢，费用上的价值就会变少。当外层16的厚等于1.5mm时，耐久性较佳。

如图2-3所示，纵切割刀10中，由外层16构成的外周面的边缘部与平坦的端面交差的角形成切刃18。纵切割刀10外周面的整体沿厚度方向直线延伸形成，在外层16处被设计了角度为85-95°优选为直角的切刃18。

接下来简单的说明一下纵切割刀10的制作方法。金属包层钢是在第一钢的两侧分别重叠贴合第二钢，被贴合材料经过加热炉加热后压延，就能够使第一钢和第二钢通过冶金进行粘合。在金属包层钢处，夹住第一钢使第二钢形成对称式样。对于在圆形处切出的金属包层钢，经过必要的正火、退火后再歪曲，再进一步进行淬火或者回火，来使得第一钢和第二钢硬化。而且，必要时进行研磨，研磨的时候要使切刃18对齐，再进行最后的处理。通过由第二钢构成的对称形的外层16夹住由第一钢构成的中间层14，就得到了纵切割刀10。

纵切割刀10形成的切刃18，由于外层16是由耐磨性和强度都很好的第二钢构成，所以能够延长产品的寿命。粉末高速工具钢的价格是熔铸高速工具钢的4倍以上，但是纵切割刀10的整体并不仅仅是由第二钢构成的，中间层14无需达到第二钢的品质，因此是由廉价的第一钢构成的，这样就能够抑制费用。而且，由金属包层钢形成的纵切割刀10由第一钢和第二钢通过原子水平仪压着，是为了在诸如将中间层14与外层16进行贴合的后加工中保证覆盖膜不脱落。使纵切割刀10切刃18的强度增强可以避免再进行例如覆盖膜的后加工，磨损的切刃18经过再研磨后能够再生，寿命也能够延长。特别是粉末高速工具钢的组织是微细、均一的，而且兼备高韧性、高强度、长久耐磨性，所以利用粉末高速工具钢构成外层16，就能够形成连接紧密的缺口状的小型圆形切刃18。因此，提高切刃18的加工性和耐久性。还有，熔铸高速工具钢或者机械构造用合金钢被运用于第一钢，这样既能够廉价，又能够确保纵切割刀10全体所必要的强度。

纵切割刀10，是由外层16和韧性比外层16高的中间层14构成的，外层16淬火硬化后膨胀、收缩，但是这种膨胀、收缩的变化会通过中间层14自身的柔软性被制止住，且能够缓和内部应力的发生。还有，纵切割刀10的一对外层16夹住中间层14，由于外层16是对称设计，中间层14被夹住，会与两外层16的上述膨胀、收缩变化产生平衡，就能够抑制歪曲的发生。

实施例2：如图4-5所示，纵切割刀20，与实施例1的区别在于，外周面从厚度方向中央侧开始到端面有一个斜向半径外侧的弧度，此弧度在外层16处设计成略角式样的切刃18。

实施例1、2中，纵切割刀10、20的外周面可以为平坦状的，也可以为从厚度方向的中央向半径内侧弯曲状或者像V状凹形状，切刃18的角度根据加工材料或者条件进行对应的调节。

下面利用实施例1的纵切割刀10进行切断试验，所用纵切割刀10的具体材料和结构、形状如下：

试验例1：选取JIS规格为SCM440的铬钼钢制作第一钢，选取日立金属有限公司、商品名为HAP40的粉末高速工具钢作为第二钢，第一钢的两端被两块第二钢夹住，制造出金属包层钢。金属包层钢上切出圆形后，进行规定的热处理，就会得到直径235mm、厚度为5mm的纵切割刀。上述热处理条件为1160℃的温度下加热12分钟再经过回火，最后冷却。纵切割刀中间层厚度为4mm，两外层厚度分别为0.5mm。另外，纵切割刀形成的轴孔直径为120mm。

试验例2：选取JIS规格为SKH2的熔铸高速工具钢制作第一钢，选取日立金属有限公司、商品名为HAP40的粉末高速工具钢作为第二钢，第一钢的两端被两块第二钢夹住，制造出金属包层钢。试验例2中的纵切割刀10，除了由试验例2的金属包层钢形成以外，同试验例1以相同形状制造。

比较例1：制造纵切割刀10的材料全部都是在试验例1-2中第二钢使用的日立金属有限公司、商品名为HAP40的粉末高速工具钢。

比较例2：制造纵切割刀10的材料全部都是在试验例2中第一钢使用的JIS规格为SKH2的熔铸高速工具钢。

比较例1和比较例2中的纵切割刀10，除了材料以外同试验例1中的条件以及形状相同。

试验方法：如图8所示，将上述试验例1-2以及比较例1-2中的纵切割刀10分别以100m/min的送入速度进行材料21切断，来试验各纵切割刀10的耐用期限，材料21为厚2mm的不锈钢钢板。切断试验中，如图8的扩大图所示，顺向毛刺、逆向毛刺22或者缺欠部24不管这其中的哪种不良出现时就被判断为耐用期间已经结束。

试验结果：试验例1以及试验例2的纵切割刀，在展示比比较例2高耐久性的同时，而且也能判断出不逊色于比较例1的耐久性。这时，可以得出试验例1的纵切割刀比试验例2的纵切割刀的耐久性差这样的结果。这就是，与熔铸高速工具钢相比，试验例1中纵切割刀中间层的构成材料铬钼钢的淬火硬化能力低，所以试验例1中纵切割刀的整体强度就会比试验例2差，切断时的作用力就会引起稍微的塑性变形，试验例2的纵切割刀的齿接处容易发生间隙。

 需要说明的是本发明的纵切割刀不仅仅限于前述的构成，以下的变更也是有可能的。

（1）如图6-7所示，纵切割刀30的外周面从厚度方向的一侧开始向另一侧向半径方向倾斜形成倾斜面。向外侧延伸出侧的外层16处设有切刃18也是可以的。即使这样的话，夹住中间层14的一对对称的外层16，在进行热处理时就会经常发生均衡的内部应力，热处理后研磨外周面时即使形成倾斜也是可以的。换句话说，在热处理的时候两外层16的厚度方向的对称性如果被确保的话，即使得到在厚度方向上非对称的纵切割刀形状也是可行的。

（2）切刃的形状，不仅仅限于前述的构成，刃片或者两面倾斜的两刃都可以被选择。

以上依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定技术性范围。

Claims (5)

1.一种纵切割刀，其特征在于：为经过热处理形成的圆盘状的纵切割刀，由以第一钢和比第一钢结晶粒径小的第二钢所组成的金属包层钢构成，包括由第一钢构成的中间层，和分别设置于所述中间层两侧的一对外层，所述外层由第二钢构成，中间层与两外层对齐，至少一个所述外层处设有切刃，所述一对外层，是夹住所述中间层的对称形状；

所述第一钢的韧性好于第二钢的韧性，

所述外层完全覆盖所述中间层的两侧。

2.根据权利要求1所述的纵切割刀，其特征在于：两个所述外层处分别设有切刃。

3.根据权利要求1或2所述的纵切割刀，其特征在于：所述第二钢为粉末高速工具钢。

4.根据权利要求1或2所述的纵切割刀，其特征在于：所述第一钢为熔铸高速工具钢或者机械构造用合金钢。

5.根据权利要求3所述的纵切割刀，其特征在于：所述第一钢为熔铸高速工具钢或者机械构造用的合金钢。