作物处理器和作物处理器制造方法与流程

1.本发明涉及饲料收割机领域，更具体地涉及用于在此类收割机中破裂作物籽粒的作物处理器。本发明还涉及用于饲料收割机的作物处理器的制造方法。


背景技术：

2.饲料收割机用于从田地中收割作物，然后将收割的作物粉碎，然后经由喷管将其排出到紧邻饲料收割机行驶的拖车中。饲料收割机通常配备有作物处理器，作物处理器破裂或粉碎收割作物中的籽粒。通常，作物处理器包括一对作物粉碎辊，每个作物粉碎辊的圆周上有多个齿；齿在径向上具有高度，并在辊的轴向上延伸。
3.两个作物粉碎辊都安装在壳体中，壳体包括入口和出口。粉碎辊布置成使得在它们的外周之间有小开口。在使用过程中，作物粉碎辊沿彼此相反的圆周方向旋转(即：一个辊沿顺时针方向旋转，另一辊沿逆时针方向旋转)，以便把经由入口喂送至辊的收割作物传送通过辊之间的小开口，从而通过齿来使籽粒破裂。然后，收割的作物流经由输出口从壳体中排出。
4.籽粒破裂处理本身造成的磨损也会导致辊之间形成不规则开口，例如，当物料流沿辊长度分布不均匀时。齿的磨损会抑制作物处理器始终如一破裂作物籽粒的能力。因此，必须更定期地更换粉碎辊，从而增加了饲料收割机的维护成本。
5.为了使齿能够承受籽粒破裂引起的磨损，已知的是把粉碎辊的齿配置成使得齿的前缘和后缘表现出一致的硬度。例如，对粉碎辊进行感应硬化处理，感应硬化处理涉及在粉碎辊表面感应交变磁场，以使辊的外周表面局部加热至高于成分合金转变范围的温度。局部加热导致外周表面硬化，从而在齿的前缘和后缘上产生相同的硬化效果。
6.为了进一步提高粉碎辊的耐磨性，在感应硬化处理后还可在齿的表面镀覆薄的硬铬层。这种镀铬技术通常需要使用六价铬，六价铬是有毒物质，政府法规越来越限制其使用。
7.感应硬化处理的缺点是，它趋于将能量集中在齿顶区域，这会导致齿顶区域局部熔化。由于材料的冶金相变，硬化处理还会导致辊变形。此外，电镀铬处理的缺点是它会导致齿的前缘和后缘不加区分地硬化，从而导致在作物处理器工作期间粉碎辊的不规则磨损。特别是，一致硬化会导致在作物处理器工作期间粉碎辊的齿逐渐地但不可逆地变钝。
8.希望提高用于饲料收割机的作物处理器的粉碎辊的耐磨性。


技术实现要素：

9.根据本发明的第一方面，提供了一种作物处理器，用于在饲料收割机中破裂籽粒，作物处理器包括：壳体，具有入口和出口；和安装在壳体内的第一粉碎辊和第二粉碎辊，第一粉碎辊和第二粉碎辊平行布置以在第一粉碎辊和第二粉碎辊之间限定出开口，第一粉碎辊和第二粉碎辊配置成在使用期间以彼此相反的旋转方向旋转以把从入口接收的收割作物流经由开口朝向出口输送，其中，第一粉碎辊配置成以比第二粉碎辊快的速度旋转；其
中，第一粉碎辊和第二粉碎辊每个包括布置在粉碎辊圆周表面上的多个齿，所述多个齿的每个包括朝向相应粉碎辊旋转方向的前缘；其中，第二粉碎辊的齿的前缘包括硬度比第一粉碎辊的齿的前缘大的硬区域。
10.在作物处理器的工作过程中，作物物料在运动较快的第一粉碎辊的前缘和运动较慢的第二粉碎辊的后缘之间被挤压。有利的是，第一粉碎辊的齿的前缘相对于后缘而言被磨损，这导致第一粉碎辊的齿被作物物料锐化，从而延长了作物处理器的寿命。
11.第一粉碎辊的齿可包括背离第一粉碎辊旋转方向的后缘，后缘包括硬度比第一粉碎辊的齿的前缘大的硬区域。
12.第二粉碎辊的齿的前缘的硬区域的硬度可大于第二粉碎辊的齿的布置成背离第二粉碎辊旋转方向的后缘的硬度。与第一粉碎辊类似，第二粉碎辊的后缘将比前缘的硬区域更快磨损，这将导致在作物处理器工作期间第二粉碎辊的齿锐化。
13.第一粉碎辊的齿的后缘的硬区域可配置成硬度大于第二粉碎辊的齿的后缘的硬度。第二粉碎辊的齿的前缘的硬区域可配置成硬度大于第一粉碎辊的齿的前缘的硬度。
14.第一粉碎辊的所述多个齿可包括大致平坦的顶缘。大致平坦的顶缘可包括硬度比第一粉碎辊的齿的前缘大的硬区域。
15.第二粉碎辊的所述多个齿可包括大致平坦的顶缘。大致平坦的顶缘可包括硬度比第二粉碎辊的齿的后缘大的硬区域。
16.硬区域可包括通过激光熔覆来沉积的耐磨层。耐磨层可包括碳化钨。
17.所述多个齿可包括空气硬化表面区域。所述多个齿可由钢或具有足够可硬化性以使齿表面能够空气硬化的任何合适材料制成。
18.齿的至少一个边缘可包括激光硬化表面区域。激光硬化表面区域可形成在未熔覆耐磨材料的齿边缘上。
19.所述多个齿可在粉碎辊的轴向截面中具有非对称轮廓。轴向截面被限定为沿与辊纵向轴线成直角相交的平面剖切粉碎辊所获得的横截面。轴向平面可限定为辊的横截面。
20.根据本发明的第二方面，提供了一种饲料收割机，其包括根据前述任一段落所述的作物处理器。
21.根据本发明的第三方面，提供了一种制造用于在饲料收割机中破裂籽粒的作物处理器的方法，该方法包括：制造第一粉碎辊和第二粉碎辊；和将第一粉碎辊和第二粉碎辊组装到具有入口和出口的壳体中，第一粉碎辊和第二粉碎辊平行布置以限定出在第一粉碎辊和第二粉碎辊之间的开口，第一粉碎辊和第二粉碎辊配置成在使用期间沿彼此相反方向旋转以把从入口接收的收割作物流经由开口朝向出口输送，其中，第一粉碎辊配置成以比第二粉碎辊快的速度旋转；其中，制造第一作物粉碎辊和第二作物粉碎辊包括：提供一对大致圆柱形辊；在大致圆柱形辊中机加工出多个齿，所述多个齿的每个包括布置成在使用过程中朝向第一作物粉碎辊和第二作物粉碎辊旋转方向的前缘；和在第二粉碎辊的齿的前缘上形成硬区域，硬区域的硬度比第一粉碎辊的齿的前缘的硬度大。
22.该方法可包括在第一粉碎辊的齿的布置成背离第一粉碎辊旋转方向的后缘上形成硬区域，该硬区域的硬度比第一粉碎辊的齿的前缘的硬度大。
23.该方法可包括在第二粉碎辊的齿的前缘上形成硬度比第二粉碎辊的齿的后缘大的硬区域，该后缘布置成背离第二粉碎辊的旋转方向。
24.该方法可包括在第一粉碎辊或第二粉碎辊的齿的前缘或后缘上激光熔覆耐磨层。
25.该方法还可包括空气硬化第一粉碎辊和第二粉碎辊的齿的至少一个边缘。可在激光熔覆耐磨层之前或之后对齿的至少一个边缘进行空气硬化。例如，制造第一粉碎辊和第二粉碎辊可包括在激光熔覆耐磨层之前对圆柱形辊进行空气硬化。由于激光熔覆处理的热量输入，可在沉积耐磨层后实现空气硬化。
26.制造第一粉碎辊和第二粉碎辊可包括激光硬化未熔覆耐磨层的齿边缘。激光硬化可包括使用激光源加热齿边缘，然后使已热处理的齿在空气中冷却，以导致齿边缘的空气硬化。可在对齿进行激光熔覆耐磨层之前或之后对齿的未熔覆边缘进行激光硬化。
27.在本技术的范围内，明确意图是可以独立地或以任何组合的方式获取在前述段落、权利要求和/或以下描述和附图中列出的各个方面、实施例、示例和备选方案，尤其是各个特征。
附图说明
28.现在将参考附图仅以示例方式描述本发明的一个或多个实施例，其中：
29.图1是根据本发明的饲料收割机的侧视图；
30.图2是图1的饲料收割机的作物流道的示意图；
31.图3是根据本发明的作物处理器的横截面图；
32.图4是图3的作物处理器在组装状态下的一对作物粉碎辊的透视图；
33.图5是图4中一对作物粉碎辊的平面图，示出了作物粉碎辊之间的开口；
34.图6是图3的第一作物粉碎辊的多个齿的横截面图；
35.图7a和图7b是图4中作物粉碎辊的横截面图，示出了在作物处理器使用期间作物粉碎辊的多个齿上的磨损；
36.图8是在作物粉碎辊的所述多个齿上沉积耐磨层的方法的示意图；
37.图9是流程图，示出了根据本发明适用于制造作物处理器的方法的方法步骤；和
38.图10和图11是粉碎辊的多个齿的透视图，分别示出了研磨处理之前和之后的齿轮廓。
具体实施方式
39.在以下详细描述中将参考构成说明书组成部分的附图，附图示出了本发明的具体实施例。对这些实施例进行充分的详细描述，以使本领域普通技术人员能够制造和使用它们。现在将参考图1至图9描述本发明的各个方面。
40.图1示出了饲料收割机100形式的收割车辆100。饲料收割机100配置成收割诸如玉米和草等例如可用于动物饲料生产的作物c。
41.为此，饲料收割机100的前端102包括割台104、作物处理器10和喷管106。割台104配置成随着饲料收割机100向前移动而从田地切割和收集作物c。如图2所示，一组喂入辊108布置成将切割的作物拉入作物流道110。在作物流道110中，作物被处理，然后被引导入喷管106。喷管106将作物物料从饲料收割机10排出到与饲料收割机100相邻或在饲料收割机后面的拖车(未示出)中。
42.例如，为了收割玉米，作物流道110包括切碎器112、作物处理器10和鼓风机114，作
物处理器10布置在切碎器112和加速器114之间。切碎器112将拉入作物流道110的作物切成小块。然后，作物处理器10研磨和挤压切碎的作物(包括玉米籽粒)，以便从中获得所有可用的营养物质。为此，作物处理器10由两个齿辊组成，两个齿辊之间有非常小的间隙。然后，加速器114将(大部分)处理过的作物加速推入到喷管106中以便排出。喂入辊108、切碎器112、作物处理器10、加速器114和喷管106如图2所示。
43.图3示出了根据本发明的作物处理器10。作物处理器10布置成安装在饲料收割机内，这在本领域是众所周知的。在使用过程中，收割的作物被喂送通过作物处理器10，在作物处理器中作物被破裂开，然后经由喷管从收割机中排出。
44.作物处理器10包括具有入口14和出口16的壳体12以及布置在入口14和出口16之间路径(箭头20所示)中的一对作物粉碎辊18。每个粉碎辊18具有沿粉碎辊18圆周布置的多个齿22。如图4所示，图4示出了从壳体12脱离开的作物粉碎辊18的透视图，所述多个齿22沿粉碎辊的长度在轴向上延伸。这样，所述多个齿22布置成覆盖每个粉碎辊18的圆周表面的至少一部分。
45.作物粉碎辊18彼此平行地安装在作物处理器10的壳体12中。这样，作物粉碎辊18布置成使得它们各自的纵向轴线大致彼此对齐。作物粉碎辊18间隔开，以便在辊18之间限定开口。作物粉碎辊18之间的开口30包括深度或间距(s)，如图5所示，图5示出了从壳体12脱离开的作物粉碎辊18的平面图。由于粉碎辊18在壳体12内平行对齐，因此开口30沿辊18的长度具有大致相等的深度。
46.应用于根据本发明的作物处理器10中的作物粉碎辊18的直径在200mm到450mm之间，并且沿其圆周具有多个齿，数量为90到300个。这对作物粉碎辊18包括第一粉碎辊24和第二粉碎辊26。第一粉碎辊24布置成按逆时针方向旋转，而第二粉碎辊26布置成按顺时针方向旋转(如图3、图4、图6、图7a和图7b中的箭头28所示)。
47.在作物处理器10的工作过程中，经由入口14进入作物处理器10的收割作物流由所述多个齿22引导或输送，被促使流过各辊18的圆柱形外周之间的开口30，进一步流向出口16，然后经由出口16从作物处理器10排出。
48.每个粉碎辊24、26上的多个齿22具有大致呈三角形的轮廓，如图6所示。当从粉碎辊24、26的轴向截面看时，所述多个齿22具有非对称轮廓。轴向截面被定义为通过沿与辊纵向轴线成直角相交的平面剖切粉碎辊24、26而获得的横截面。
49.每个齿具有在布置有齿的辊的大致径向上测量的高度(h)。所述多个齿22每个还包括在粉碎辊18的轴向上测量的长度(l)，如图4所示。根据当前描述的布置，所述多个齿22的长度(l)等于布置有齿的粉碎辊18的长度。每个齿还包括在各个辊的大致圆周方向上测量的宽度c。
50.由于粉碎辊24、26旋转的缘故，齿22被功能性定义为包括前缘32、42和后缘34、44，如图6、图7a和图7b所示。每个齿的前缘32、42被定义为朝向或布置为朝向粉碎辊24、26运动方向(如箭头28所示)的边缘。每个齿22的后缘34、44被定义为朝向与布置有齿的作物粉碎辊的转动方向相反的相反方向(即，布置成朝向与相应前缘32、42相反的相反方向)的齿缘。
51.第一粉碎辊24的所述多个齿22中的每一个还包括大致平坦的顶缘36。这样，每个齿的齿顶区域38就不是点状的，而是具有平坦的外表面或外周表面。每个平坦的顶缘36包括在形成有齿的各个粉碎辊的圆周方向上测量的宽度(w)，如图6所示。如图7a所示，第二粉
碎辊26的齿22也配置有与第一粉碎辊24的齿具有相同尺寸的平坦的顶缘46。
52.齿22的非对称轮廓或形状设置成使得每个齿可以被描述为包括“急剧斜坡”侧和“浅缓斜坡”侧。例如，第一粉碎辊24的每个齿22具有包括陡斜坡的第一侧(也称为急剧斜坡侧)和具有浅缓斜坡的第二侧(也称为浅缓斜坡侧)。根据本文描述的示例性布置，第一粉碎辊24配置成使得急剧斜坡侧为前缘32，而浅缓斜坡侧为后缘34。第二粉碎辊26布置成使得齿的急剧斜坡侧为后缘44，而浅缓斜坡侧为前缘42。
53.由于齿的非对称轮廓，所述多个齿可被定义为具有基于急剧性边缘面对方向而言的固有方向性。此外，第一粉碎辊和第二粉碎辊的所述多个齿22以相同的方向性布置。对于第一粉碎辊24的情况，所述多个齿22布置成使得它们指向辊的旋转方向。相比之下，第二粉碎辊26的齿22指向与第二粉碎辊26旋转方向相反的方向。
54.在作物处理器10的工作过程中，粉碎辊24、26布置成使得经由入口14进入作物处理器10的收割作物最初被第一粉碎辊24的齿的急剧斜坡侧和第二粉碎辊26的齿的浅缓斜坡侧咬合。籽粒破裂的大部分是发生在第一粉碎辊和第二粉碎辊24、26的辊齿的急剧斜坡侧之间，这主要是由于各辊之间的相对速度差造成的。随着作物穿过开口30，作物进一步被齿的其他边缘(包括各后缘、前缘和平坦的顶缘)咬合。
55.要理解的是，虽然根据当前描述实施例的作物粉碎辊18每个都具有多个具有非对称轮廓的齿22，但替代地粉碎辊24、26也可以配置成具有对称形状的齿，齿具有如上所述的前缘、后缘和平坦的顶缘。
56.在使用过程中，粉碎辊24、26配置成以不同的速度旋转。根据本文描述的示例性布置，第一粉碎辊24布置成比第二粉碎辊26以更快的速度旋转，如图7a和图7b中所示的双箭头28所示。因此，在作物处理器10的工作期间，穿过各辊之间开口30的作物籽粒在第一(旋转速度较快)粉碎辊24的齿的前缘32和第二(旋转速度较慢)粉碎辊26的后缘44之间被挤压。第一粉碎辊和第二粉碎辊24、26之间的速度差至少为10％且不超过50％，以实施作物籽粒破裂。
57.在使用过程中，收割作物的不规则流动导致每个粉碎辊的长度上的不规则磨损。特别是，流过辊中央的收割作物物料流量大于侧部处流量，这导致中央磨损大于侧部磨损，从而导致辊之间开口不均匀。因此，收割作物的籽粒破裂处理的有效性会随着时间推移而劣化。由于粉碎辊的不规则磨损，因此必须更定期地更换粉碎辊，从而增加了饲料收割机的维护成本。要理解的是，当对称齿廓应用于粉碎辊时，也会发生上述磨损过程。此外，破裂处理本身也会导致齿磨损，从而导致辊之间出现不规则扩大的开口。
58.为了使齿能够承受由籽粒破裂引起的磨损，已知的是把粉碎辊的齿配置成使得齿的前缘和后缘表现出较高的一致硬度。例如，粉碎辊可由具有或配置成具有一致表面硬度的材料制造。首先，对粉碎辊进行感应硬化处理，这涉及到在粉碎辊表面感应交变磁场，以使外周表面局部加热至高于成分合金转变范围的温度。局部加热导致粉碎辊表面硬化，而其芯部大致不受处理的影响。如此产生的热处理对齿的前缘和后缘具有相同的硬化效果。
59.为了进一步提高粉碎辊的耐磨性，在感应硬化处理后也可以将齿表面(即前缘和后缘)镀覆薄的硬铬层。这种镀铬技术通常要求使用六价铬，六价铬是有毒物质，政府法规越来越限制其使用。
60.感应硬化处理的缺点是，它趋于将能量集中在齿顶区域，这会导致齿顶区域局部
熔化。由于材料的冶金相变，硬化处理还会导致辊变形。此外，电镀铬处理会导致齿的前缘和后缘不加区分地硬化，从而导致如上所述在作物处理器工作期间粉碎辊的不规则磨损。特别是，一致硬化会导致在作物处理器工作期间粉碎辊的齿逐渐地但不可逆地变钝。
61.根据本发明，提出了不易磨损的第一粉碎辊和第二粉碎辊24、26的替代配置。这是通过把第二(运动较慢)粉碎辊26配置成使得所述多个齿的前缘42具有硬区域50来实现的，该硬区域的硬度比第一(运动较快)粉碎辊24的齿的前缘32的硬度大。
62.如图7a和图7b所示，通过考虑作物处理器10的工作可以了解硬区域50的有利益处。在作物处理器10的工作过程中，作物物料从下方流向粉碎辊24、26。粉碎辊的旋转使作物物料被每个粉碎辊24、26的前缘32、42咬合。齿的前缘32、42的运动将作物物料沿大致向上的方向导向开口30。随着作物物料接近开口30的最窄点，粉碎辊24、26之间的相对速度差导致相对的齿组夹紧作物物料，有效地将其撕裂。
63.上述研磨处理导致第一粉碎辊24的齿的前缘32相对于第二粉碎辊26的齿的前缘42以更高的速率磨损。这是由于第二粉碎辊26上的硬区域50的增大硬度尤其是其承受与籽粒破裂处理相关的研磨力的增强能力导致的。前缘32的优先磨损导致第一粉碎辊24的齿锐化，如图7b中齿的凸形所示。有利的是，这种锐化效果有助于延长粉碎辊24的寿命，从而降低了与作物处理器10相关的维护成本。
64.在第一粉碎辊24的后缘34上设置了另一硬区域48。该硬区域48设置成具有的硬度大于第一粉碎辊24的齿的前缘32的硬度。第一粉碎辊24的齿22的硬区域48进一步导致第一粉碎辊和第二粉碎辊24、26的齿的前缘32和后缘44分别优先磨损。与第一粉碎辊24类似，第二粉碎辊26的后缘44的磨损快于前缘42的硬区域50，这将导致在作物处理器10工作期间第二粉碎辊26的齿22锐化。因此，硬区域48、50设置成具有的硬度大于第二粉碎辊26的齿的后缘44的硬度。
65.齿的平坦的顶缘36、46还设有硬区域52，该硬区域的硬度大于第一粉碎辊24的齿的前缘32和第二粉碎辊26的齿的后缘44的硬度。硬区域52分别限定了第一粉碎辊和第二粉碎辊24、26的齿的前缘42和后缘34的硬区域48、50的延续，如图6和图7a所示。
66.硬区域48、50、52每一个布置成覆盖设有这些硬区域的边缘的基础表面的至少一部分。例如，如图6所示，硬区域48布置为在粉碎辊24的齿的后缘34的一部分(p)上延伸。如本领域普通技术人员所理解的，由硬区域覆盖的齿表面比例是根据辊的磨损要求来确定的。
67.激光熔覆处理能够将耐磨层选择性沉积到齿的前缘和后缘之一上，从而能够实现如上所述的锐化效果。现在将具体参考图8来描述激光熔覆处理，图8示出了与作物处理器10脱离开进行激光熔覆处理的第一粉碎辊24。
68.激光熔覆系统用于将耐磨材料沉积到要硬化的齿边缘。熔覆系统的激光源配置成将激光束引导到齿的表面，从而形成熔池。熔覆系统的喷嘴52提供粉末前体流，粉末前体流与熔池相互作用，以在耐磨材料和齿的基础表面之间形成金属对金属结合。为了实现这一点，喷嘴52沿粉碎辊24的长度在大致平行于粉碎辊旋转轴线的方向上线性平移，同时沿着第一粉碎辊24的单个齿22的后缘34(即，急剧性较小的齿缘)连续沉积窄轨迹的熔融材料。
69.一旦喷嘴52到达粉碎辊24的一端，粉碎辊24将递进地旋转，以使喷嘴52与辊24的下一相邻齿的后缘34对齐。然后，喷嘴52沿着辊24的长度沿相反方向平移，以便随着喷嘴平
移来沉积熔融耐磨层。然后继续该处理，直到第一粉碎辊24的各齿22的每个后缘34都熔覆有耐磨材料。然后，对第二粉碎辊26应用激光熔覆处理。
70.根据另一种替代的熔覆处理，将粉碎辊安装在车床式机器上，并在耐磨材料沉积期间旋转。具体地，在喷嘴52配置成沿纵向从辊的一端到另一端移动的同时辊旋转。因此，耐磨层沿着辊的长度以密集压紧的螺旋模式施加。分别控制辊的旋转速度和喷嘴的横向速度，以便沿每个齿的长度产生连续的耐磨层。
71.分配喷嘴52配置成沉积窄轨迹的熔融耐磨材料，使得其仅覆盖后缘34的一部分(p)，如图6所示。沿辊24的长度平移喷嘴52可使熔池固化，从而产生连续的固态材料层。
72.由于耐磨材料的高含量碳化钨成分，硬区域48的激光熔覆提高了被涂覆的齿的耐磨性。产生的耐磨层具有碳化钨成分。
73.耐磨层在高温下熔粘在齿上，以便在耐磨层与基础辊表面之间形成牢固的结合。这与已知的镀铬技术正相反，由于电解处理，镀铬技术意味着基材和硬铬层之间没有真正的金属结合。因此，硬区域48、50、52的耐磨材料能够承受硬石头的冲击，而不会像电镀铬层常见的那样有耐磨材料层从齿上剥离的风险。
74.激光熔覆能够在辊的细微锯齿形外周表面的各个特征之间(即各个齿之间)沉积耐磨材料。激光熔覆处理的热量输入很小且仅局限于辊表面，使得基础材料不会熔化，从而将辊的变形降至最低程度。因此，上述激光熔覆处理适用于由感应硬化合金成分形成的粉碎辊18。
75.粉碎辊24、26由配置成在受到空气硬化处理时提供硬化表面的材料制成。空气硬化处理涉及到使铸造金属合金可在相对较长冷却期间内冷却。这通常通过使金属合金辊可在空气中冷却来实现。空气硬化方法不同于形成金属合金部件的替代方法，后者涉及在流体(例如水)中淬火。因空气硬化导致的冷却速度导致热能从辊表面的小熔化区域缓慢耗散到材料的其余部分中，从而导致每个粉碎辊24、26形成坚硬表面层。空气硬化处理有利地减少了采用额外表面处理的需要，例如感应硬化，感应硬化会导致齿的局部变形，尤其是在齿顶区域38中。
76.一旦齿被机加工到辊中，齿就要受到硬化处理。根据第一硬化处理，将圆柱形辊加热到合适的硬化温度，然后使其在空气中冷却。具体而言，对第一粉碎辊和第二粉碎辊24、26进行空气硬化，以形成具有足以承受作物处理器10工作期间对作物籽粒研磨的硬度的表面。辊的空气硬化在耐磨材料沉积之前进行。为了便于空气硬化处理，齿由钢或具有足够可硬化性以使齿表面能够空气硬化的任何合适材料制成。
77.替代地，由于激光熔覆处理的热量输入，可以对齿进行空气硬化。具体而言，熔覆系统的激光源配置成在激光熔覆处理过程中在齿的表面上形成熔池。熔池限定了齿的热处理区域，该热处理区域随着冷却而进行空气硬化。因此，可在耐磨层沉积后实现空气硬化。
78.根据一种替代的硬化处理，可对齿进行激光硬化处理。在这种情况下，用于执行硬化处理的热量由高功率激光器提供，该高功率激光器配置成将激光束引导到齿的边缘。一旦激光处理的边缘已被加热，就可以在空气中冷却。通过这种方式，激光处理的边缘被空气硬化。
79.激光硬化处理用于硬化每个齿的未熔覆表面，即未熔覆有耐磨材料的齿边缘。激光硬化处理创建出在已激光处理的齿边缘下面的加热区域。相对于齿的其余部分而言，加
热区域表现出增大的硬度。有利的是，激光硬化处理使齿的各个边缘能够作为对准目标，而不会影响齿的其他区域。激光硬化处理可在耐磨层熔覆之前或之后进行。为了便于激光硬化，齿应由钢或具有足够可硬化性以使齿表面能够空气硬化的任何合适材料制成。
80.空气硬化的齿表面导致未受激光熔覆处理的那些齿边缘优先磨损，从而导致如上所述的锐化效果。有利的是，每种钢成分都能够形成硬度等级在规定硬度范围内的空气硬化齿表面区域。有利的是，硬区域48、50的选择性沉积当与粉碎辊24、26的基础空气硬化合金结合起来时能够使齿22的未经处理的边缘(即没有激光熔覆硬区域的齿边缘)产生锐化效果，如图7b所示。
81.激光硬化处理可选择性地应用于齿22，以提高齿22的未熔覆边缘的耐磨性。激光处理过的边缘的耐磨性仍然低于形成在相对粉碎辊的齿22上的耐磨层的耐磨性。因此，由于布置在相对粉碎辊24、26上的齿22的熔覆边缘和未熔覆边缘之间的耐磨性或硬度的相对差异，保持了自锐化效果。
82.根据本发明制造作物处理器10需要制造如上所述的作物粉碎辊18。作物粉碎辊由金属制成，通常为黑色金属。从圆柱形辊开始，执行各种处理，例如机加工齿和硬化机加工辊，以获得可应用于作物处理器10中的辊。现在将尤其是参考图8和图9来描述根据本发明一方面制造作物处理器10的方法80、180。
83.制造方法80从制造第一粉碎辊和第二粉碎辊24、26开始。在第一方法步骤82、182中，提供一对大致圆柱形的辊。如上所述，粉碎辊24、26由可配置成在经受空气硬化时提供坚硬表面的材料制成，以实现齿22的未处理边缘的锐化效果。为了实现自锐化效果，齿22的未处理边缘必须比受处理边缘软。所述多个齿可由至少一种钢合金制成。
84.在第二方法步骤84、184中，通过将多个齿22机加工到大致圆柱形的辊中来形成所述多个齿，从而保持辊外表面的一部分不受影响。如上所述，所产生的每个齿22包括在使用过程中布置成朝向粉碎辊24、26旋转方向的前缘32、42和背离作物粉碎辊24、26旋转方向的后缘34、44。对辊进行机加工，使得辊在辊外径上保留平坦表面。平边缘限定了粉碎辊24、26的齿22的平坦顶缘36、46。替代地，根据第二方法步骤184的变例，可以对辊进行机加工使得辊不会在辊的外径上保留平坦顶部表面。因此，使用该方法形成的齿尚不包括平坦的顶缘，平坦的顶缘可在稍后的制造步骤中提供。
85.在第三方法步骤86、186中，在第一粉碎辊24的齿的后缘34上形成硬化表面48。在第四步骤88、188中，在第二粉碎辊26的齿22的前缘42上形成硬化表面50。要理解的是，方法步骤86、186和88、188可按任何顺序执行。形成每个硬化表面48、50包括分别在第一粉碎辊和第二粉碎辊24、26的齿22的后缘34和前缘42上激光熔覆耐磨层。在形成耐磨层之前，可对粉碎辊进行空气硬化处理。替代地，由于来自激光熔覆处理的热量输入，可在耐磨层沉积后实现空气硬化。可选地，如上文所述，可对齿进行单独的激光硬化处理。
86.根据如上所述第二方法步骤182的变例，辊被机加工成具有多个齿，而不在辊直径处形成外平坦表面。以这种方式已机加工的辊现在进行额外的方法步骤190，其中，在所述多个齿上机加工或研磨出大致平坦的顶缘。平坦顶缘的研磨处理布置成在硬区域48、50的沉积之后。研磨处理的效果如图10和图11所示，图10和图11分别示出了进行研磨之前和之后的粉碎辊的齿22。
87.研磨处理确保了在激光熔覆后成品辊24、26为圆柱形。研磨处理还在硬区域48、50
处产生朝向齿22齿顶区域的锐利边缘。它还限定了在粉碎辊24、26外径处的平坦顶缘36、46。研磨处理的效果减少了由于沉积期间熔融相表面张力引起的沉积硬区域48、50的形状变化。如图10所示，表面张力可在齿22的齿顶区域38中导致圆化外边缘。硬区域48、50中产生的变化会导致辊直径不均匀减小。这种圆化会导致粉碎辊24、26之间的开口30不一致。
88.有利地，研磨处理消除了硬区域48、50的圆化，从而在齿22的平坦顶缘36、46处产生锐利边缘，如图11所示。研磨处理还有助于扭转可由于硬区域48、50层厚度微小变化引起的粉碎辊24、26圆柱度劣化。如图5所示，当粉碎辊24、26安装在作物处理器内时，平坦的顶缘还有助于保持粉碎辊之间的间距。粉碎辊24、26需要精确且一致的圆柱度，以实现辊24、26的合适的窄对齐。特别是，组合激光熔覆处理和研磨处理能够把开口30配置成在辊的整个长度上在1mm的间隙内。
89.在最后的方法步骤92、192中，将粉碎辊24、26组装到作物处理器壳体12中。粉碎辊24、26平行布置以限定粉碎辊24、26之间的开口30。粉碎辊24、26配置成在使用过程中沿彼此相反的方向旋转，以将从入口14接收的收割作物籽粒流经由开口30朝出口16输送。第一粉碎辊24配置成以比第二粉碎辊26快的速度旋转。
90.附图标记列表
91.作物处理器10
92.壳体12
93.壳体入口14
94.壳体出口16
95.粉碎辊18
96.齿22
97.第一粉碎辊24
98.第一粉碎辊26
99.旋转方向28
100.齿前缘32、42
101.齿后缘34、44
102.平坦的顶缘36、46
103.齿顶区域38
104.硬区域48、50、52
105.喷嘴52
106.饲料收割机100
107.前端102
108.割台104
109.喷管106
110.喂入辊108
111.流道110
112.切碎器112
113.加速器114