一种自锁式分切圆盘刀刀座及其加工方法与流程

本发明属于刀具技术领域，更具体地说，涉及一种自锁式分切圆盘刀刀座及其加工方法。

背景技术：

分切机又称为分条机，其配置的是圆片形刀片以及圆形刀座。例如专利文献1：中国专利CN201720287052.0公开了一种分切机放刀座，包括刀轴座，上限位板和下限位板分别与安装轴平行设置，刀座另一端设为开口，安装轴上交替插接有多个精密垫块和多个刀片，精密垫块呈管状设置，刀片的中部设有与安装轴直径相匹配的安装孔，位于安装孔外侧的刀片上设有用于安插精密垫块的环形凹槽，刀片的两侧设有呈T型的限位滑块，与限位滑块相对的刀座内壁上设有与限位滑块匹配的限位滑槽，安装轴上还插接有用于固定精密垫块和刀片的挡板，挡板的上下两端分别与上限位板和下限位板的端部通过螺钉连接。

又如专利文献2：中国专利CN201410251874.4公开了一种卷盘产品分条机刀座，呈圆环形，套装在收卷单元中分切刀下方的垫辊上，在其一个侧面上加工有一个外凸的内圆环，在内圆环上套装有一片环形刀片，在紧贴环形刀片外侧的内圆环上，加工有卡槽，在卡槽内安装有卡环。

现有技术中的利用上述的两种分切刀刀座，分切时，分切机的转动依靠锁紧在刀轴上的刀座带动，刀座能否紧固在刀轴上以及刀座紧固后是否偏摆直接关系到剪切后材料的质量。一般情况下，刀座紧固在刀轴上，检测刀座的端面跳动超过0.01mm时，就会造成上、下刀片在高速旋转过程中相互间断性重叠碰撞，而上刀片的厚度不超过5mm，在发生碰撞之后极容易造成刀片崩口。为了解决上述的问题，经检索，专利文献3：中国专利CN201220557532.1公开了一种切纸机偏心自锁底圆刀片，包括底圆刀片和底圆刀轴，底圆刀轴设置在底圆刀片的内部，底圆刀片为圆环状，底圆刀片的内周上设有偏心槽，底圆刀轴的外周上设有长键槽，底圆刀片内的偏心槽与底圆刀轴上的长键槽之间设有月牙键，根据切纸尺寸的要求，确定底圆刀片在底圆刀轴上的位置后，转动底圆刀片，这时，月牙键在底圆刀片偏心槽中相对滑动，即可锁紧底圆刀片。又如专利文献4：中国专利CN201210571275.1公开了一种自带锁紧装置的刀座加工方法，其步骤为：(1)刀座的原材料准备；(2)锻造毛坯的退火处理，退火温度为780℃～840℃，退火时间为4～6小时；(3)锻造毛坯的粗加工；(4)刀座的热处理：在20分钟内加热到830℃，保温45分钟后淬火，淬火介质为2#淬火油，然后在450℃～480℃温度下进行两次回火；(5)刀座的深加工：采用线切割的方法切割缝隙及圆弧段；且对刀座发黑处理。该方法公开了刀座的加工方法，却没有披露相关的结构，此外，该刀座的加工方法无法加工本发明的刀座，使用受限。

技术实现要素：

1.要解决的问题

针对目前现有技术刀座难锁紧且锁紧后容易产生偏摆现象，进而影响分切的精度，同时刀座内孔与刀轴的配合间隙配合，造成刀座难以装配和拆卸的问题，本发明的目的是提供一种自锁式分切圆盘刀刀座，结构简单，刀座在刀轴上易拆卸，且刀座能锁紧在刀轴上，刀座端面跳动值为0.005mm，保证了分切机的分切精度符合生产要求，避免上、下刀片在高速旋转过程中相互重叠碰撞，保护刀片不受损坏。

本发明还提供了一种上述自锁式分切圆盘刀刀座的加工方法，环形刀座本体的硬度与滚珠的硬度相接近，提高环形刀座本体的耐磨性，同时提高刀座的加工效率，得到的刀座端面跳动值为0.005mm。

2.技术方案

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

本发明的自锁式分切圆盘刀刀座，包括环形刀座本体，在所述环形刀座本体内侧设有环形凹槽，凹槽内设有滚珠和偏心垫圈，环形刀座本体的中心轴线与环形凹槽的中心轴线不在同一直线上。刀座与刀轴在圆周方向上发生相对转动，偏心垫圈的偏心作用使滚珠咬紧卡位，滚珠紧紧顶住环形凹槽内的偏心垫圈，可将刀座牢牢固定在刀轴上，刀座端面跳动值为0.005mm，保证了分切机的分切精度符合生产要求，避免上、下刀片在高速旋转过程中相互重叠碰撞，保护刀片不受损坏，此外，该结构的刀座在刀轴上易拆卸，方便更换，提高了更换效率。

于本发明一种可能的实施方式中，所述环形刀座本体沿圆周方向均设有n个槽口，其中n取6-12之间的整数，槽口的宽度为深度的2-3倍；槽口的一侧设有台阶和卡槽，槽口的设计减轻了刀座的整体质量。

于本发明一种可能的实施方式中，所述环形凹槽设置于环形刀座本体的轴向中心位置，环形刀座本体的中心轴线与环形凹槽的中心轴线相距为L，环形凹槽的宽度为H，其中：L＝sin(360/n)*H，单位为mm。

于本发明一种可能的实施方式中，所述滚珠的直径略小于环形凹槽的宽度，滚珠与环形凹槽为间隙配合，滚珠在转动时紧紧抵靠偏心垫圈，保证了刀座与刀轴之间的作用力。

于本发明一种可能的实施方式中，所述偏心垫圈的宽度小于环形凹槽的宽度，偏心垫圈与环形凹槽为间隙配合，偏心垫圈的内侧表面粗糙度为Ra0.8及以上。

本发明的一种上述自锁式分切圆盘刀刀座的加工方法，包括以下具体步骤：

步骤S101、刀座的原材料准备：刀座采用锻造毛坯制得，锻造毛坯的组分按重量百分比计为：C：0.59～0.71％、Si：0.15～0.20％、Mn：1.21～1.65％、Cr：0.2～0.3％、Ni：0.01～0.02％、Co：0.55～0.65％、S：≤0.02％、P：≤0.01％、其余为Fe；

步骤S102、将锻造毛坯进行退火处理，退火温度为810℃～850℃，退火时间为4～6小时；

步骤S103、锻造毛坯的粗加工：经步骤S102退火处理后，将锻造毛坯制成留有精加工余量的工件，其粗加工的步骤为：①车内孔并车内环形凹槽；②车沿圆周方向的槽口；③车台阶和卡槽；④划线并钻六个Ф3mm孔，该六个Ф3mm孔均布于刀座圆周方向，对孔进行攻丝；

步骤S104、刀座的热处理：在20-30min内加热到830～850℃，保温45-60min后淬火，淬火介质为2#淬火油，然后在450℃～480℃温度下进行两次回火；

步骤S105、偏心垫圈的原材料制备：偏心垫圈由锻造制得，其组分按重量百分比计为：C：0.59～0.71％、Mn：4.23-5.12％、Si：0.36-0.47％、Co：4.41-7.69％、Cr：3.91-4.38％、W：5.21-6.99％、V：1.34-1.61％、Zr：0.40-0.60％、Ni：0.84-1.29％、S：≤0.020％、P：≤0.020％，余量为Fe；

步骤S106、锻造后的偏心垫圈坯件进行退火处理，退火温度为810℃～850℃，退火时间为4～6小时，然后冷却至室温，对偏心垫圈内侧表面进行打磨、喷砂处理，使得内侧表面粗糙度为Ra0.8及以上；

步骤S107、组装：将滚珠填满整个环形凹槽，然后将偏心垫圈置于环形凹槽内，组装完成得到自锁式分切圆盘刀刀座。

于本发明一种可能的实施方式中，在步骤S101中，所述锻造毛坯的组分按重量百分比计为：C：0.65％、Si：0.18％、Mn：1.6％、Cr：0.25％、Ni：0.015％、Co：0.6％、S：0.01％、P：0.01％，其余为Fe。

于本发明一种可能的实施方式中，在步骤S102中，所述退火温度为830℃，退火时间为6小时。

于本发明一种可能的实施方式中，在步骤S104中，所述刀座的热处理：在20min内加热到840℃，保温50min后淬火，淬火介质为2#淬火油，然后在460℃温度下进行两次回火。

于本发明一种可能的实施方式中，在步骤S104中，所述偏心垫圈的组分按重量百分比计为：C：0.65％、Mn：4.86％、Si：0.42％、Co：6.5％、Cr：4.12％、W：5.99％、V：1.54％、Zr：0.50％、Ni：1.05％、S：0.01％、P：0.01％，余量为Fe。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的有益效果为：

(1)本发明的自锁式分切圆盘刀刀座，通过在刀座本体上设置环形凹槽，并配合有滚珠和偏心垫圈，环形刀座本体的中心轴线与环形凹槽的中心轴线不在同一直线上，刀座与刀轴在圆周方向上发生相对转动，偏心垫圈的偏心作用使滚珠咬紧卡位，滚珠紧紧顶住环形凹槽内的偏心垫圈，可将刀座牢牢固定在刀轴上，刀座端面跳动值为0.005mm，保证了分切机的分切精度符合生产要求，避免上、下刀片在高速旋转过程中相互重叠碰撞，保护刀片不受损坏，此外，该结构的刀座在刀轴上易拆卸，方便更换，提高了更换效率；

(2)本发明的自锁式分切圆盘刀刀座的加工方法，其刀座的组分为：C：0.59～0.71％、Si：0.15～0.20％、Mn：1.21～1.65％、Cr：0.2～0.3％、Ni：0.01～0.02％、Co：0.55～0.65％、S：≤0.02％、P：≤0.01％、其余为Fe，锻造毛坯，依次退火处理、粗加工和回火处理，刀座的组织致密，耐磨性好，同时具有很好地加工性能；偏心垫圈的组分为C：0.59～0.71％、Mn：4.23-5.12％、Si：0.36-0.47％、Co：4.41-7.69％、Cr：3.91-4.38％、W：5.21-6.99％、V：1.34-1.61％、Zr：0.40-0.60％、Ni：0.84-1.29％、S：≤0.020％、P：≤0.020％，余量为Fe，锻造后的偏心垫圈坯件进行退火处理，然后冷却至室温，对偏心垫圈内侧表面进行打磨、喷砂处理，使得内侧表面粗糙度为Ra0.8及以上，得到的偏心垫圈具有很好的弯曲性能，同时耐磨性能好，提高了本发明刀座的使用寿命。

附图说明

以下将结合附图和实施例来对本发明的技术方案作进一步的详细描述，但是应当知道，这些附图仅是为解释目的而设计的，因此不作为本发明范围的限定。此外，除非特别指出，这些附图仅意在概念性地说明此处描述的结构构造，而不必要依比例进行绘制。

图1为本发明自锁式分切圆盘刀刀座的结构示意图；

图2为本发明自锁式分切圆盘刀刀座沿A-A线的剖视图；

图3为图2的B部放大图。

图中标记说明：

1、环形刀座本体；110、环形凹槽；120、槽口；130、台阶；140、卡槽；

2、滚珠；

3、偏心垫圈。

具体实施方式

下文对本发明的示例性实施例的详细描述参考了附图，该附图形成描述的一部分，在该附图中作为示例示出了本发明可实施的示例性实施例。尽管这些示例性实施例被充分详细地描述以使得本领域技术人员能够实施本发明，但应当理解可实现其他实施例且可在不脱离本发明的精神和范围的情况下对本发明作各种改变。下文对本发明的实施例的更详细的描述并不用于限制所要求的本发明的范围，而仅仅为了进行举例说明且不限制对本发明的特点和特征的描述，以提出执行本发明的最佳方式，并足以使得本领域技术人员能够实施本发明。因此，本发明的范围仅由所附权利要求来限定。

下文对本发明的详细描述和示例实施例可结合附图来更好地理解，其中本发明的元件和特征由附图标记标识。

实施例1

请参照图1至图3，本实施例的自锁式分切圆盘刀刀座，包括环形刀座本体1，在环形刀座本体1内侧设有环形凹槽110，凹槽内设有滚珠2和偏心垫圈3，环形刀座本体1的中心轴线与环形凹槽110的中心轴线不在同一直线上，其中滚珠2可以采用不锈钢珠，也可以采用硬度较好的其他材质的滚珠2，例如塑料、玻璃等等，滚珠2的直径略小于环形凹槽110的宽度，滚珠2与环形凹槽110为间隙配合。

本发明利用偏心进行自锁紧的结构，具有很好的应用性，且为本发明的核心设计。现有技术中为确保刀座在装配后尽量不产生偏摆，刀具生产厂家一般采用缩小刀座内孔与刀轴的配合间隙的方法来完成，但是，当刀座内孔与刀轴的配合间隙缩小为0～0.02mm时，就会造成两者之间很难装配和拆卸，检修时间长，影响分切机的正常使用；此外，采用这种方法将刀座锁紧在刀轴后，刀座端面跳动很难控制在0.01mm之内，导致分切圆盘刀片在分切时易造成上、下刀在高速旋转时间断性碰撞，影响了分切刀的使用寿命，且无法实现分切高精度金属板材的要求。正是如此，发明人经过长期的实践摸索总结，改变了现有的如专利文献3中的自锁结构，刀座与刀轴在圆周方向上发生相对转动，偏心垫圈3的偏心作用是滚珠2咬紧卡位，滚珠2紧紧顶住环形凹槽110内的偏心垫圈3，可将刀座牢牢固定在刀轴上，刀座端面跳动值为0.005mm，保证了分切机的分切精度符合生产要求。

结合图2所示，环形刀座本体1沿圆周方向均设有n个槽口120，其中n取6-12之间的整数，槽口120的宽度为深度的2-3倍；槽口120的一侧设有台阶130和卡槽140，刀片卡接在卡槽140中，并由台阶130限位。

环形凹槽110设置于环形刀座本体1的轴向中心位置，偏心垫圈3的宽度小于环形凹槽110的宽度，偏心垫圈3与环形凹槽110为间隙配合，值得说明的是：环形刀座本体1的中心轴线与环形凹槽110的中心轴线相距为L和环形凹槽110的宽度为H(0≤H≤4mm)满足下列关系式：L＝sin(360/n)*H，单位为mm，根据前述n取6-12之间的整数，因此，n为6、8、9、10、12，其中H取值为3.2mm，那么L为2.77mm、2.26mm、2.06mm、1.88mm、1.6mm。

当环形凹槽110的宽度H一定时，随着槽口120数量的增加，偏心度逐渐减小，发明人通过大量的试验，分析可能的原因是：滚珠2在圆周力的作用下，不仅会产生对偏心垫圈3的作用力，同时会产生对环形刀座本体1的作用力，当转速一定时，滚珠2产生的作用力一定，槽口120在高速转动过程中会将作用力进行扩散，槽口120越多，作用力分散越多，从而使得环形刀座本体1在较小的偏心作用下即可牢牢的固定在刀轴上。

此外，众所周知，刀轴外表面比较平整，偏心垫圈3的内侧表面粗糙度为Ra0.8及以上，偏心垫圈3的内侧粗糙度可以提高偏心垫圈3与刀轴之间的作用力。

实施例2

本实施例的自锁式分切圆盘刀刀座的加工方法，包括以下具体步骤：

步骤S101、刀座的原材料准备：刀座采用锻造毛坯制得，锻造毛坯的组分按重量百分比计为：C：0.65％、Si：0.18％、Mn：1.6％、Cr：0.25％、Ni：0.015％、Co：0.6％、S：0.01％、P：0.01％，其余为Fe；

步骤S102、将锻造毛坯进行退火处理，退火温度为830℃，退火时间为6小时；

步骤S103、锻造毛坯的粗加工：经步骤S102退火处理后，将锻造毛坯制成留有精加工余量的工件，其粗加工的步骤为：①车内孔并车内环形凹槽110；②车沿圆周方向的槽口120；③车台阶130和卡槽140；④划线并钻六个Ф3mm孔，该六个Ф3mm孔均布于刀座圆周方向，对孔进行攻丝；

步骤S104、刀座的热处理：在20min内加热到840℃，保温50min后淬火，淬火介质为2#淬火油，然后在460℃温度下进行两次回火；

步骤S105、偏心垫圈3的原材料制备：发明人经过大量的试验和分析，偏心垫圈若是过硬，则无法安装至环形凹槽内，过软则不耐磨，因此偏心垫圈3由锻造制得，其组分按重量百分比计为：C：0.65％、Mn：4.86％、Si：0.42％、Co：6.5％、Cr：4.12％、W：5.99％、V：1.54％、Zr：0.50％、Ni：1.05％、S：0.01％、P：0.01％，余量为Fe；

步骤S106、锻造后的偏心垫圈3坯件进行退火处理，退火温度为830℃，退火时间为6小时，然后冷却至室温，对偏心垫圈3内侧表面进行打磨、喷砂处理，使得内侧表面粗糙度为Ra0.8及以上，偏心垫圈3在弯曲力的作用下，很自然的弯曲，为组装提供有力的支撑；

步骤S107、组装：将滚珠2填满整个环形凹槽110，接着向凹槽内喷涂低熔点石蜡，并快速冷却，整个环形凹槽110内充满滚珠2，当竖直安装偏心垫圈3时，滚珠2极容易滚落，低熔点石蜡将滚珠2固定，然后将偏心垫圈3置于环形凹槽110内，组装完成得到自锁式分切圆盘刀刀座，再将自锁式分切圆盘刀刀座通过80℃的热风处理，低熔点石蜡融化滴落，少量的石蜡还可以起到润滑的功能。

实施例3

本实施例的自锁式分切圆盘刀刀座的加工方法，包括以下具体步骤：

步骤S101、刀座的原材料准备：刀座采用锻造毛坯制得，锻造毛坯的组分按重量百分比计为：C：0.71％、Si：0.15％、Mn：1.21％、Cr：0.2％、Ni：0.02％、Co：0.65％、S：0.01％、P：0.01％，其余为Fe；

步骤S102、将锻造毛坯进行退火处理，退火温度为850℃，退火时间为4小时；

步骤S103、锻造毛坯的粗加工：经步骤S102退火处理后，将锻造毛坯制成留有精加工余量的工件，其粗加工的步骤为：①车内孔并车内环形凹槽110；②车沿圆周方向的槽口120；③车台阶130和卡槽140；④划线并钻六个Ф3mm孔，该六个Ф3mm孔均布于刀座圆周方向，对孔进行攻丝；

步骤S104、刀座的热处理：在30min内加热到850℃，保温45min后淬火，淬火介质为2#淬火油，然后在450℃温度下进行两次回火；

步骤S105、偏心垫圈3的原材料制备：偏心垫圈3由锻造制得，其组分按重量百分比计为：C：0.59％、Mn：4.23％、Si：0.47％、Co：4.89％、Cr：3.91％、W：5.21％、V：1.61％、Zr：0.60％、Ni：1.25％、S：0.02％、P：0.02％，余量为Fe；

步骤S106、锻造后的偏心垫圈3坯件进行退火处理，退火温度为810℃，退火时间为6小时，然后冷却至室温，对偏心垫圈3内侧表面进行打磨、喷砂处理，使得内侧表面粗糙度为Ra0.8及以上；

步骤S107、组装：将滚珠2填满整个环形凹槽110，然后将偏心垫圈3置于环形凹槽110内，组装完成得到自锁式分切圆盘刀刀座。

实施例4

本实施例的自锁式分切圆盘刀刀座的加工方法，包括以下具体步骤：

步骤S101、刀座的原材料准备：刀座采用锻造毛坯制得，锻造毛坯的组分按重量百分比计为：C：0.59％、Si：0.20％、Mn：1.24％、Cr：0.3％、Ni：0.01％、Co：0.55％、S：0.02％、P：0.01％，其余为Fe；

步骤S102、将锻造毛坯进行退火处理，退火温度为850℃，退火时间为5小时；

步骤S103、锻造毛坯的粗加工：经步骤S102退火处理后，将锻造毛坯制成留有精加工余量的工件，其粗加工的步骤为：①车内孔并车内环形凹槽110；②车沿圆周方向的槽口120；③车台阶130和卡槽140；④划线并钻六个Ф3mm孔，该六个Ф3mm孔均布于刀座圆周方向，对孔进行攻丝；

步骤S104、刀座的热处理：在25min内加热到830℃，保温60min后淬火，淬火介质为2#淬火油，然后在480℃温度下进行两次回火；

步骤S105、偏心垫圈3的原材料制备：偏心垫圈3由锻造制得，其组分按重量百分比计为：C：0.59％、Mn：5.12％、Si：0.36％、Co：7.68％、Cr：4.38％、W：5.21％、V：1.60％、Zr：0.40％、Ni：0.85％、S：0.01％、P：0.01％，余量为Fe；

步骤S106、锻造后的偏心垫圈3坯件进行退火处理，退火温度为850℃，退火时间为4小时，然后冷却至室温，对偏心垫圈3内侧表面进行打磨、喷砂处理，使得内侧表面粗糙度为Ra0.8及以上；

步骤S107、组装：将滚珠2填满整个环形凹槽110，接着向凹槽内喷涂低熔点石蜡，并快速冷却，整个环形凹槽110内充满滚珠2，当竖直安装偏心垫圈3时，滚珠2极容易滚落，低熔点石蜡将滚珠2固定，然后将偏心垫圈3置于环形凹槽110内，组装完成得到自锁式分切圆盘刀刀座，再将自锁式分切圆盘刀刀座通过80℃的热风处理，低熔点石蜡融化滴落，少量的石蜡还可以起到润滑的功能。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。