[發(fā)明專利]一種刃口為兩維梯度材料的模切刀輥

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610164198.6
• 申請(qǐng)日: 2016-03-22
• 公開（公告）號(hào): CN105690481B
• 公開（公告）日: 2017-12-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 江吉彬;蘇偉君;傅頂和
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 福建工程學(xué)院
• 主分類號(hào): B26F1/44
• 分類號(hào): B26F1/44;B26D7/26;C23C24/10
• 代理公司: 福州市鼓樓區(qū)京華專利事務(wù)所(普通合伙)35212
• 代理人: 林云嬌

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及模切設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種刃口為兩維梯度材料的模切刀輥及其制造方法。

背景技術(shù)

模切工藝及模切模具的制造越來越受到紙包裝印刷行業(yè)的關(guān)注，模切裝備目前已廣泛用于紡織、服裝、醫(yī)藥、包裝、數(shù)碼產(chǎn)品附件產(chǎn)品等十幾個(gè)行業(yè)。從目前市場(chǎng)發(fā)展來看，平壓型模切機(jī)由于效率、安全性等問題正在被市場(chǎng)淘汰，旋轉(zhuǎn)模切機(jī)具有高效、安全、環(huán)保、節(jié)能特點(diǎn)已成為企業(yè)首選裝備，因此旋轉(zhuǎn)模切裝備市場(chǎng)急劇擴(kuò)大。

旋轉(zhuǎn)模切設(shè)備核心部件為模切刀架，由模輥、圓輥和模架組成。模輥輥體上按被加工產(chǎn)品形狀制造有刀刃。模輥、圓輥間在模架作用下保持一定壓力下接觸。生產(chǎn)中兩輥體相對(duì)旋轉(zhuǎn)、材料連續(xù)送進(jìn)，在刀刃的壓切作用下，便可加工需要形狀相同的產(chǎn)品。目標(biāo)產(chǎn)品的質(zhì)量和精度主要決定于模輥刀刃制造精度。

本專利申請(qǐng)主要涉及刃口成型材料設(shè)計(jì)。回轉(zhuǎn)類刀具的旋轉(zhuǎn)模切刀，在工作時(shí)模輥和圓輥相對(duì)旋轉(zhuǎn)、材料連續(xù)送進(jìn)，在刃口的壓切作用下，便可加工出同刃口曲線一致的產(chǎn)品。其工作線速度達(dá)到150～300m/min，對(duì)象從柔性材料到金屬材料，使用性能要求“內(nèi)柔外剛”，即刃體韌性高，抗變形和斷裂能力強(qiáng)；同時(shí)，刃口硬度高，耐磨而不崩刃。而刀具性能要達(dá)到“內(nèi)柔外剛”的要求，就需要對(duì)刀具刃口材料進(jìn)行研究，而在研究實(shí)踐中，發(fā)現(xiàn)存在兩個(gè)比較明顯的問題：①在實(shí)際熔覆層的質(zhì)量不穩(wěn)定時(shí)，容易出現(xiàn)刃口形狀精度偏差大、內(nèi)部裂紋多；②也會(huì)因結(jié)合性差產(chǎn)生崩刃。在刀具中熔覆層裂紋和結(jié)合性差問題主要是由于基體材料與添加材料的熱物性差造成的。

在現(xiàn)有的旋轉(zhuǎn)模切刀中，刃體和基體的連接方式主要有以下三種：1.通過切削加工方式直接將刃體和基體加工成一體化，2.先各自加工出刃體和基體，并留出配合關(guān)系，將兩者裝配起來，3.通過激光熔覆成型工藝，在基體和刃體之間用冶金方式進(jìn)行連接，而刃體中用單種材料進(jìn)行熔覆成形。這三種方法都會(huì)存在出現(xiàn)上訴所說的問題，即達(dá)不到“內(nèi)柔外剛”的性能要求。

所以正是由于模輥刀刃的性能所存在的問題，盡管我國(guó)旋轉(zhuǎn)模切裝備的自動(dòng)化成度達(dá)到國(guó)際水平，但還是嚴(yán)重阻礙了國(guó)產(chǎn)滾動(dòng)裝備走向國(guó)際市場(chǎng)，成為突破國(guó)外高端裝備的壟斷的技術(shù)瓶頸之一。

在現(xiàn)有模切刀輥刀具技術(shù)中，主要是根據(jù)刀具切削性能要求，將刃口截面設(shè)計(jì)為梯度功能材料，由基體到外表面逐漸增加增強(qiáng)相，實(shí)現(xiàn)材料熱物性漸變，是解決裂紋和結(jié)合性問題的有效方法。但目前關(guān)于梯度功能材料的研究，存在的缺點(diǎn)有：①在功能梯度材料設(shè)計(jì)方面，無論是材料設(shè)計(jì)、還是制備工藝都還處于研究初期，且多為一維梯度材料的樣件實(shí)驗(yàn)研究，或者是熔覆參數(shù)對(duì)性能影響的分析研究，研究成果較少；②一維梯度材料不能準(zhǔn)確反映出混合比例對(duì)熔覆層材料熱物性的影響，以及材料熱物性變化對(duì)結(jié)合性和裂紋萌生的影響，而且材料成份變化對(duì)刀具性能的影響在一維梯度材料中難以體現(xiàn)出來。因此在模切刀輥中還未能真正研制出符合具有“內(nèi)柔外剛”性能的刀具，從而解決裂紋和結(jié)合性的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題，在于提供一種刃口為兩維梯度材料的模切刀輥，解決現(xiàn)有模切刀輥刀具中容易出現(xiàn)刃口形狀精度偏差大、內(nèi)部裂紋多或因結(jié)合性差產(chǎn)生崩刃的問題，實(shí)現(xiàn)高效、高質(zhì)、低價(jià)的模輥制造目標(biāo)。

本發(fā)明問題是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種刃口為兩維梯度材料的模切刀輥，所述模切刀輥包括左支撐軸、輥體、刀刃、右支撐軸、以及輥體基體；所述刀刃設(shè)置于輥體上，所述輥體基體位于輥體下方，且輥體基體上設(shè)置有兩個(gè)刀鋒結(jié)構(gòu)；刀鋒結(jié)構(gòu)與輥體為不同材料組成且冶金連接；刀鋒結(jié)構(gòu)截面材料為二維梯度設(shè)計(jì)。

進(jìn)一步的，所述刀鋒結(jié)構(gòu)包括：過渡區(qū)和刃體；所述過渡區(qū)設(shè)置于輥體基體上，所述刃體位于過渡區(qū)上，所述刃體頂部設(shè)置有刀尖，刃體設(shè)置有左刀面和右刀面。

進(jìn)一步的，所述刀鋒結(jié)構(gòu)與輥體為不同材料具體為：所述模切刀輥的刃體材料為合金工具鋼或硬質(zhì)合金鋼，輥體基體材料為普通合金鋼，采用激光熔覆工藝，直接將刀具材料熔覆在輥體基體圓柱面上，刃體和輥體的連接處，具有因治金形成所述的過渡區(qū)，其中，越接近刃體部分的過渡區(qū)，刃體材料的組成元素成分越高，而越接近輥體基體部分的過渡區(qū)，基體材料的組織元素成份越高。

進(jìn)一步的，所述刀鋒結(jié)構(gòu)進(jìn)一步的實(shí)現(xiàn)方式為：以坐標(biāo)原點(diǎn)為基準(zhǔn)，由內(nèi)往外由輥體基體材料逐漸過渡到刀具材料，實(shí)現(xiàn)刀具復(fù)合材料的均勻合金化；

刃體的刃口截面性能在x方向由內(nèi)向外、在y方向由下向上的兩維變化，實(shí)現(xiàn)“內(nèi)柔外剛”的性能要求；