一種平圓刀及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于刀具加工領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種平圓刀及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]平圓刀是分切機(jī)設(shè)備的重要部件之一。如何選擇分切機(jī)刀片是根據(jù)分切材料種類(lèi)和厚度的不同來(lái)決定的。通常分切機(jī)刀片的分切形式包括方刀分切和圓刀分切。方刀分切就是像剃刀一樣，將刀片固定在分切機(jī)的刀架上，在材料運(yùn)行過(guò)程中將刀落下，使刀將材料縱向切開(kāi)，以達(dá)到分切目的。圓刀分切主要有上下圓盤(pán)刀剪切和圓刀擠壓式分切兩種方式。圓刀分切是分切厚膜、復(fù)合厚膜、紙張等材料的主要分切方式。分切材料膜材厚度在100 μ m以上建議選用圓刀分切。圓刀擠壓式分切方式既可以分切比較薄的塑料薄膜，也可以分切比較厚的紙張、無(wú)紡布等，是一種比較方便的分切方式，在分切行業(yè)中，平圓刀的性能及穩(wěn)定性一直是影響行業(yè)發(fā)展的制約因素，平圓刀性能的不穩(wěn)定不僅會(huì)使分切作業(yè)達(dá)不到指標(biāo)要求，而且使分切材料產(chǎn)生毛邊和產(chǎn)生大量的分切粉肩等，造成極大的浪費(fèi)，增加了企業(yè)的生產(chǎn)成本。
[0003]中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)枮?01020693689.8，授權(quán)公告日為2011年7月27日的專(zhuān)利申請(qǐng)文件公開(kāi)了一種復(fù)合圓盤(pán)刀片，包括設(shè)有安裝孔和鍵槽的圓盤(pán)刀體，刀體的外圓面為錐面，在圓盤(pán)刀體的大徑端焊接固設(shè)有環(huán)形的刀尖，所述刀尖為硬質(zhì)合金材質(zhì)，其余刀體采用普通碳鋼，這種僅通過(guò)改進(jìn)刀片的制作材料來(lái)提高刀片性能和穩(wěn)定性的方法是非常有局限性的，不僅使刀片的制造工藝繁瑣，而且會(huì)帶來(lái)新的問(wèn)題，比如說(shuō)兩種制造材料銜接處的穩(wěn)定性及使用壽命等等。中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)枮?01310610181.5，申請(qǐng)公布日為2014年3月12日的專(zhuān)利申請(qǐng)文件公開(kāi)了一種圓盤(pán)刀的熱處理工藝，包括如下步驟:1)將圓盤(pán)刀通過(guò)加熱爐預(yù)加熱至600-650°C;2)將預(yù)加熱后的圓盤(pán)刀進(jìn)行淬火，淬火溫度為1050-1100°C，淬火I小時(shí)后放入航空煤油中浸泡3小時(shí)進(jìn)行冷卻；3)將淬火冷卻后的圓盤(pán)刀放入回火爐中進(jìn)行回火，回火溫度為400-420°C，回火后放入機(jī)油中浸泡3小時(shí)進(jìn)行冷卻；4)將回火冷卻后的圓盤(pán)刀在真空中以400°C /min的加熱速度加熱至1100_1200°C，然后立即投入_180°C的液氮中迅速冷卻；5)將冷卻后的刀具加熱至250°C，再放入石英砂中自然冷卻。該發(fā)明公開(kāi)的熱處理工藝不適合于特定材料組成的平圓刀，油淬后的刀具硬度不夠、韌性差，且該發(fā)明的工藝步驟太多，操作起來(lái)繁瑣，且不適合于刃口角度較小的平圓刀。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]1.要解決的問(wèn)題
[0005]針對(duì)現(xiàn)有平圓刀存在的韌性差、穩(wěn)定性低、使用壽命短等問(wèn)題，本發(fā)明提供一種平圓刀及其制造方法。本發(fā)明的平圓刀結(jié)構(gòu)包括中心孔、刀盤(pán)、刀刃、刀刃口、螺紋孔和安裝孔，刀刃口的刃口角度δ為13?18°，采用特殊元素組成的合金材料在嚴(yán)格控制的工藝條件下制造得到，在滿足鋒利度要求的情況下具有很強(qiáng)的耐磨性能，使用壽命長(zhǎng)，刀刃口在長(zhǎng)時(shí)間使用后磨損量小，不崩裂。
[0006]2.技術(shù)方案
[0007]為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下:
[0008]一種平圓刀，其形狀為圓環(huán)狀刀片，包括中心孔、刀盤(pán)和刀刃，所述的中心孔位于刀盤(pán)的中心，所述的刀刃位于刀盤(pán)的外環(huán)上，所述刀刃的外環(huán)上設(shè)有刀刃口，所述的刀刃口的刃口角度S為13?18° ;所述刀刃的角度γ為1.25?1.60° ;所述刀盤(pán)的平行度彡 0.002ο
[0009]優(yōu)選地，所述刀盤(pán)上設(shè)有螺紋孔、第一安裝孔和第二安裝孔，所述螺紋孔有四個(gè)，距離平圓刀中心的長(zhǎng)度為101?102mm;第一安裝孔有八個(gè)，距離平圓刀中心的長(zhǎng)度為53.5?54.5mm，第二安裝孔有四個(gè)，距離平圓刀中心的長(zhǎng)度為50.5?51.5mm，螺紋孔、第一安裝孔和在刀盤(pán)上均勻分布。
[0010]優(yōu)選地，所述螺紋孔和平圓刀中心的連線與第二安裝孔和平圓刀中心的連線的夾角α為45° ;所述第一安裝孔和平圓刀中心的連線與第二安裝孔和平圓刀中心的連線的夾角β為25°。
[0011]優(yōu)選地，所述刀盤(pán)和刀刃口的表面粗糙度< 0.8 ;所述刀刃的表面粗糙度< 1.6。
[0012]上述的一種平圓刀的制造方法，其步驟為:
[0013](I)毛坯原材料的準(zhǔn)備:
[0014]采用鍛造用鍛造毛坯制得，該鍛造毛坯組分的質(zhì)量百分比為:C:1.05-1.40%、Mn:0.40-0.65%, S1:0.32-0.40%, Cr:11.00-12.50%、W:1.50-2.50%、V:0.15-0.30%,Mo:0.40-0.60%,N1:0.40-0.50%, S..( 0.020%,P:彡 0.027%，余量為 Fe ；
[0015](2)鍛造毛坯的等溫球化退火處理:
[0016]將經(jīng)步驟(I)中得到的鍛造毛坯進(jìn)行退火處理，保溫溫度為860_890°C，保溫時(shí)間為1.5-2.5h，隨爐冷卻至730?750°C時(shí)等溫2.5-3.5h ；
[0017](3)鍛造毛坯的初加工:
[0018]將等溫球化退火處理后的鍛造毛坯車(chē)加工成平圓刀的初級(jí)形狀并平整，保留Imm的余量；
[0019](4)平圓刀的熱處理:
[0020]將經(jīng)步驟(3)車(chē)加工的平圓刀，先加熱至610-630 °C保溫l_2h，然后加熱至800-820°C保溫l_2h，然后再加熱至1010-1030°C保溫20_40min后淬火(淬火液組成成分及各組分的質(zhì)量份數(shù)為:水玻璃10-15份、氫氧化鈉1-1.5份、催冷復(fù)劑0.5-1份、氯化鈉18-25份，余量為水，其中催冷復(fù)劑為聚異丁烯與三元乙丙按質(zhì)量比2:1組成的混合物)，冷卻后再經(jīng)過(guò)深冷處理，深冷處理的溫度為-200至-215°C，保持1-1.5h，空冷至常溫；
[0021](5)平圓刀的粗磨及校平:
[0022]粗磨經(jīng)過(guò)步驟(4)熱處理后的平圓刀的兩個(gè)平面，然后進(jìn)行校平保證其平行度滿足要求；
[0023](6)回火:
[0024]將步驟(5)中校平后的平圓刀進(jìn)行回火處理，回火溫度為350_400°C，空冷至室溫后進(jìn)行第二次回火，回火溫度為240-270°C，空冷后在170-190°C下時(shí)效強(qiáng)化8_12h ；
[0025](7)平圓刀的深加工:
[0026]將步驟￠)中回火處理后的平圓刀，進(jìn)一步深加工，其步驟為:
[0027]A、找基準(zhǔn)；
[0028]B、中心孔倒角；
[0029]C、精磨平圓刀的刀盤(pán)平面和刀刃斜面；
[0030]D、精磨刀刃口；
[0031]F、平圓刀的檢測(cè)，檢測(cè)刃口角度、平行度、表面粗糙度是否合格。
[0032]優(yōu)選地，所述步驟(I)中鍛造毛坯的組分及其質(zhì)量百分比為:C:1.15%, Mn:
0.65 %、Si:0.36 %, Cr:12.00 %、W:1.70 %、V:0.23 % %, Mo:0.46 %, Ni:0.40 %, S:(0.020%, P 0.027%，余量為 Fe。
[0033]優(yōu)選地，所述步驟(2)中加熱速度< 100°C /h。
[0034]優(yōu)選地，所述步驟(4)中平圓刀的熱處理是先加熱至620°C保溫1.5h，然后加熱至815°C保溫1.5h，然后再加熱至1020°C保溫30min后淬火，冷卻后再經(jīng)過(guò)深冷處理，深冷處理的溫度為_(kāi)210°C，保持1.2h，空冷至常溫。
[0035]平圓刀的使用壽命在很大程度上取決于刀刃口的使用壽命，通常情況下，刃口角度越小，其鋒利程度越高，分切材料時(shí)產(chǎn)生的毛邊和粉肩少，但同時(shí)其使用壽命也越短，如何平衡平圓刀的使用壽命和刃口角度一直是領(lǐng)域內(nèi)的研宄重點(diǎn)。一種提高平圓刀使用壽命的方法是改進(jìn)平圓刀的制作材料，但是經(jīng)檢索發(fā)現(xiàn)制造平圓刀采用的改進(jìn)材料僅是一些現(xiàn)有常用的合金材料，并沒(méi)有從實(shí)質(zhì)上對(duì)材料組分進(jìn)行創(chuàng)新，且現(xiàn)有的制造工藝存在缺陷，不利于提高平圓刀的耐磨性和韌性，且現(xiàn)有的熱處理工藝不適合刃口角度較小的平圓刀，容易出現(xiàn)淬裂、淬彎等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了使用壽命，而且在使用過(guò)程中容易發(fā)生安全事故。本發(fā)明的平圓刀采用特殊組分的合金材料制造得到，由于此款平圓刀的刀刃口較薄，采用普通淬火和熱處理工藝時(shí)，在精磨刀刃口過(guò)程中容易崩裂或變形，產(chǎn)品次品率較高，約為8%，而采用本發(fā)明的制造工藝，選用特殊組成的淬火液和熱處理工藝，使次品率降低至3%左右，效果非常顯著。本發(fā)明中制造平圓刀的材料是經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的實(shí)踐及實(shí)驗(yàn)研宄得到的，采用本發(fā)明的制造方法得到的平圓刀具有耐磨性能高、韌性好、切削性能優(yōu)異、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，本發(fā)明中的熱處理工藝條件使合金材料的性能達(dá)到最佳，經(jīng)淬火后硬度適中，本發(fā)明中使用的淬火液能有效避免用普通快速淬火油淬火后硬度不足、內(nèi)部組織形態(tài)不均勻、易開(kāi)裂等風(fēng)險(xiǎn)，保證淬火后的平圓刀的硬度嚴(yán)格控制在61-63HRC之間，滿足切削需求。
[0036]3.有益效果
[0037]相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果為:
[0038](I)本發(fā)明的平圓刀