專利名稱：組合式實用刀片及這種刀片的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及實用刀片，更具體的，涉及這樣一種組合式實用刀片，該刀片的外切割緣由耐磨性高的合金制成，該刀片的背襯部由具有韌性的合金例如彈簧鋼制成。本發(fā)明還涉及制造這種組合式實用刀片的方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)實用刀片由碳素鋼制成，且其限定有一背緣、位于刀片的與該背緣相對側(cè)上的切割緣、以及位于刀片相反側(cè)上且在該刀片的背緣與切割緣之間延伸的兩側(cè)緣。通常在刀片的背緣內(nèi)形成有一對槽口，以與刀架內(nèi)的定位器相嚙合。典型的，該刀片的背緣、切割緣以及兩側(cè)緣限定了一種近似呈梯形的外圍構(gòu)造。
傳統(tǒng)實用刀片是這樣制成的，提供碳素鋼條，使該鋼條通過沖床以在其上的軸向隔開位置沖切出槽口，并在其上模印商標(biāo)、廠標(biāo)或其它標(biāo)識。接著，對鋼條進(jìn)行劃線以形成多條軸向隔開的劃線，每條劃線都對應(yīng)于相應(yīng)刀片的一個側(cè)緣，并優(yōu)選為隨后將該經(jīng)劃線的鋼條折斷成多個刀片限定了一種折斷線。接著，再次將經(jīng)沖孔及劃線的鋼條卷繞成卷材，對該卷材進(jìn)行硬化及回火?？稍谝环N“坑類”(pit-type)真空爐內(nèi)執(zhí)行硬化及回火操作，在這種方式中，重復(fù)地在該真空爐內(nèi)加熱和冷卻卷材。選擇性，也可直列式地執(zhí)行硬化及回火操作，在這種方式中，將卷材拆卷為鋼條，并順序地驅(qū)使該鋼條通過一系列的加熱爐站和淬火站以對該鋼條進(jìn)行硬化及回火。通常對碳素鋼條進(jìn)行熱處理以使其表面硬度為大約58的洛氏c級硬度(“Rc”)，從而限定了一種較硬且較脆的結(jié)構(gòu)。
接著，按照傳統(tǒng)方式對經(jīng)過熱處理的鋼條進(jìn)行粗磨、細(xì)磨和刀磨以沿著該鋼條的一側(cè)形成切割面，該切割面限定了一種直線切割緣。然后，在每條劃線處折斷鋼條以沿著該劃線分離鋼條，從而由該鋼條形成多個梯形實用刀片。由于整個鋼條較硬且較脆(大約58Rc)，因此易于沿著每條劃線處折斷該鋼條，從而在每個刀片的側(cè)面形成光潔邊緣。
這種傳統(tǒng)實用刀片的缺點之一是每個刀片都由單獨一種材料形成，該材料通常是碳素鋼，且對該碳素鋼進(jìn)行熱處理至一種較硬且較脆的狀態(tài)，通常大約58Rc。因此，盡管這種刀片限定了一種較硬且耐磨的切割緣，但整個刀片仍然較脆，從而在使用時易于過早斷裂或碎裂。另外，這種傳統(tǒng)刀片的切割緣常常不像所希望的那樣耐磨。但是，由于整個刀片由相同材料制成，因此切割緣硬度和由此該切割緣耐磨性的任何增大都將導(dǎo)致該刀片對于實際使用而言過脆。結(jié)果，這種傳統(tǒng)實用刀片既無法實現(xiàn)在切割緣處具有理想的耐磨性，又無法實現(xiàn)整體柔韌性以防止在使用過程中碎裂或過早斷裂。這種傳統(tǒng)實用刀片的另一個缺點是通常采用的碳素鋼使得這種刀片較易于被腐蝕，從而需要預(yù)先處理該刀片和/或涂覆該刀片以防止這種過早腐蝕，而涂覆該刀片是昂貴的。
某些現(xiàn)有專利教導(dǎo)了被限定為夾層構(gòu)造、層疊構(gòu)造或涂層構(gòu)造的一些組合式實用刀片。例如，Walker的美國專利No.4,896,424展示了一種具有組合式刀片的實用刀，該組合式刀片由鈦制成的主體部16和高碳不銹鋼制成的切割緣部18所組成，且該切割緣部18經(jīng)由燕尾接合25與主體部連接。
美國專利Nos.3,279,283、2,093,874、3,681,846和6,105,261一般涉及具有這樣一種切割緣的層疊刀或刀片，該切割緣由高碳鋼或其它較硬材料制成的芯層和由較軟材料制成的一個或多個外層所組成。類似的，美國專利Nos.3,911,579、5,142,785和5,940,975涉及這樣一種刀或刀片，該刀或刀片通過將一種較硬的碳涂層(或金剛石類涂層(“DLC”))涂覆到鋼基片上而形成。另外，美國專利Nos.5,317,938和5,842,387涉及這樣一種刀或刀片，該刀或刀片通過蝕刻硅基片而制成。
這些層疊、夾層和/或涂層構(gòu)造的缺點之一是它們制造成本較高，因而還沒有在實用刀片領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)廣泛的商業(yè)應(yīng)用或認(rèn)可。
與實用刀片領(lǐng)域完全不同，雙金屬帶鋸條已經(jīng)應(yīng)用于鋸機(jī)業(yè)多年。例如，美國再發(fā)行專利No.26,676展示了一種制造雙金屬帶鋸條的方法，其中，通過粗磨和去脂對鋼背襯條和高速鋼絲進(jìn)行預(yù)處理，然后利用電子束焊接將該鋼絲焊接到背襯條上。接著，矯直組合式帶材并對該組合式帶材進(jìn)行退火。然后修整經(jīng)退火帶材的側(cè)面，并利用磨銑在組合材料的高速鋼邊緣內(nèi)形成帶鋸條的齒。接著，組裝該齒，并對所得到的鋸條進(jìn)行熱處理。現(xiàn)有技術(shù)中已知有大量方法用于對這種帶鋸條進(jìn)行熱處理。例如，國際公開專利申請No.WO98/38346表示了對組合式帶鋸條進(jìn)行直列式硬化和回火的裝置及方法，其中，將刀片卷繞在輥上，并驅(qū)使該刀片重復(fù)性地通過同一回火爐和淬火區(qū)。然后，清潔并包裝該經(jīng)過熱處理的組合式帶鋸條。
盡管在過去的30多年里，這種雙金屬帶鋸條在帶鋸條業(yè)已經(jīng)實現(xiàn)了廣泛的商業(yè)應(yīng)用和認(rèn)可，但在現(xiàn)有技術(shù)中還沒有任何教義或者使用認(rèn)為可如雙金屬帶鋸條這樣，制造具有雙金屬構(gòu)造或其它組合式構(gòu)造的實用刀片。另外，大量障礙阻撓了將這種帶鋸條技術(shù)應(yīng)用于制造實用刀片。例如，如上所述，傳統(tǒng)實用刀片是通過在碳素鋼條上形成劃線、然后沿著該劃線折斷鋼條以將該鋼條分離為梯形刀片而制成的。但是，用于制造雙金屬帶鋸條所采用的背襯較柔韌且類似于彈簧，因而不能按照傳統(tǒng)方式在該背襯上劃線并折斷該背襯。而且，與經(jīng)過熱處理的組合條不同，這種較柔韌的材料需要不同的工藝來形成實用刀片。另外，對傳統(tǒng)實用刀片進(jìn)行的熱處理不能用于對雙金屬或其它組合式實用刀片進(jìn)行熱處理。
因此，本發(fā)明目的是克服上述現(xiàn)有實用刀片及其制造方法的一個或多個缺點和缺陷，同時提供一種雙金屬或其它組合式實用刀片及這種實用刀片的制造方法，該刀片限定了一種較硬且耐磨的切割緣以及一種較柔韌且類似于彈簧的背襯。
發(fā)明概述本發(fā)明旨在一種組合式實用刀片，該刀片包括一背緣、位于刀片的與該背緣相對側(cè)上的切割緣、以及位于刀片相反側(cè)上且在該刀片的背緣與切割緣之間延伸的的兩側(cè)緣。在本發(fā)明當(dāng)前的一種優(yōu)選實施例中，該刀片的背緣、切割緣以及兩側(cè)緣限定了一種近似呈梯形的外圍構(gòu)造。本發(fā)明的組合式實用刀片還限定了第一和第二金屬部，該第一金屬部在背緣與第二金屬部之間延伸，同時還近似自刀片的一個側(cè)緣延伸至刀片的另一個側(cè)緣。該第一金屬部由經(jīng)過熱處理從而使其硬度在大約38Rc至大約52Rc范圍內(nèi)的一種合金鋼制成。第二金屬部限定了切割緣，且近似自一個側(cè)緣延伸至另一個側(cè)緣，其由經(jīng)過熱處理從而使其硬度在大約60Rc至大約75Rc范圍內(nèi)的一種高速鋼或工具鋼制成。刀片的焊接區(qū)域連接第一和第二金屬部，且近似自刀片的一個側(cè)緣延伸至刀片的另一個側(cè)緣。
本發(fā)明還旨在一種制造組合式實用刀片的方法，該方法包括步驟提供由高速鋼或工具鋼制成的一種細(xì)長鋼絲以及由一種合金鋼制成的細(xì)長背襯條，該背襯條限定了近似平面的上表面、近似平面的下表面以及在該上下表面之間延伸且相對的后緣和前緣。使鋼絲與背襯條的前緣對接。接著，向鋼絲與背襯條之間的界面施加熱能以將該鋼絲焊接到背襯條上，從而形成一種組合條，該組合條限定了由鋼背襯條形成的第一金屬部、由高速鋼絲形成的第二金屬部、以及連接該第一和第二金屬部的一焊接區(qū)域。接著，對組合條進(jìn)行退火，并矯直該經(jīng)退火的組合條以消除在該經(jīng)退火的組合條內(nèi)具有任何隆起或其它非預(yù)期彎曲。接著，在經(jīng)退火的組合條上，通過例如沖孔在沿著第一金屬部背緣的軸向相互隔開位置和/或在其它理想位置形成多個槽口。然后硬化經(jīng)退火和沖孔的組合條，使第一金屬部的表面硬度在大約38Rc至大約52Rc的范圍內(nèi)，第二金屬部的表面硬度在大約60Rc至大約75Rc的范圍內(nèi)。接著，對經(jīng)硬化的組合條進(jìn)行一次優(yōu)選兩次回火和淬火循環(huán)。然后，通過例如粗磨、細(xì)磨和刀磨在第二金屬部的邊緣上形成切割面，以沿著組合條中與第一金屬部背緣相對的一側(cè)形成一種近似直線的高速鋼或工具鋼切割緣。然后沿著軸向相互隔開的剪切線或劃線模切、彎曲并折斷、或分離組合條，以由該組合條形成多個實用刀片。在本發(fā)明當(dāng)前的一種優(yōu)選實施例中，每個實用刀片都限定了一種近似呈梯形的外圍構(gòu)造，且在其背緣內(nèi)形成至少一個槽口。
依照本發(fā)明的一種替換實施例，在硬化前，通過例如沖孔來模切組合條的高速鋼或工具鋼邊緣，以在每條剪切線或劃線與第二金屬部的連接處形成槽口。該槽口形成用以自組合條中分離出相鄰組合式實用刀片的高速鋼切割緣，以便于自該組合條中彎曲并折斷刀片和/或形成刀片的切割緣的轉(zhuǎn)角。
依照本發(fā)明另一種實施例，在軸向相互隔開的位置對組合條進(jìn)行劃線，以形成多個劃線，每個劃線都相對于第一金屬部的背緣成一銳角，且多個劃線限定了多個刀片部及位于該刀片部之間的廢料部。在梯形刀片構(gòu)造中，廢料部近似為三角形，刀片部近似為梯形。如上所述，槽口優(yōu)選形成在每條劃線與第二金屬部的連接處，以便于自組合條中分離出刀片以及形成刀片切割緣的轉(zhuǎn)角。為自組合條中分離出刀片，在對應(yīng)劃線的一側(cè)上相對于組合條的平面向外彎曲每個廢料部。一旦彎曲每個廢料部，就在對應(yīng)劃線的另一側(cè)上給組合條施壓，以沿著對應(yīng)劃線將刀片部折離已彎曲的廢料部。對每條劃線重復(fù)此過程，或者基本上同時地對每對劃線或其它限定每個實用刀片的劃線組執(zhí)行此過程，從而自組合條中形成多個刀片。
本發(fā)明實用刀片的一個優(yōu)點是它們提供了一種相當(dāng)堅硬且耐磨的切割緣以及一種相當(dāng)柔韌且類似于彈簧的背襯，特別是與以上所述傳統(tǒng)實用刀片相比。因此，與傳統(tǒng)實用刀片相比，本發(fā)明實用刀片極大地提高了刀片壽命以及刀片整個壽命中的切割性能，另外，特別是與如上所述被限定為夾層構(gòu)造、層疊構(gòu)造和/或涂層構(gòu)造的組合式實用刀片相比，該實用刀片及制造這種刀片的方法比較節(jié)省成本。結(jié)果，本發(fā)明的實用刀片結(jié)合了耐磨、柔韌、切割性能好以及節(jié)省成本等優(yōu)點，迄今為止，認(rèn)為在商業(yè)上還無法獲得這種實用刀片。
考慮到以下對優(yōu)選實施例的詳細(xì)說明及附圖，本發(fā)明的其它目的及優(yōu)點將變得明顯。
附圖的簡要說明

圖1是采用本發(fā)明的一種組合式實用刀片的頂視圖；圖2是圖1所示組合式實用刀片的局部端視圖，表示了該刀片的多面切割緣；圖3A和3B是流程圖，概示了與本發(fā)明組合式實用刀片的制造方法相關(guān)的程序步驟；圖4是一種裝置的示意性透視圖，該裝置用于將一種高速鋼絲焊接到彈簧鋼背襯上以形成依照本發(fā)明的雙金屬實用刀片；圖5是一種裝置的示意性透視圖，該裝置用于對雙金屬條進(jìn)行劃線及打孔，以制造依照本發(fā)明的雙金屬實用刀片；圖6是一種裝置的示意性透視圖，該裝置用于模切依照本發(fā)明的雙金屬條；圖7是一種裝置和具有形成的槽口的條的示意性透視圖，其中，該裝置用于在對本發(fā)明的條進(jìn)行硬化之前，在雙金屬條的高速鋼或工具鋼邊緣內(nèi)沖切槽口；圖8是一種裝置的示意性透視圖，該裝置用于彎曲及猛地折斷組合條，以依據(jù)本發(fā)明另一種可供選擇的方法制造組合式實用刀片；圖9是沿圖8中線9-9的該彎曲并折斷裝置的局部剖視圖；圖10是一種組合式雙金屬條的側(cè)視圖，以虛線進(jìn)一步地表示了圖8和9所示彎曲并折斷裝置的彎曲銷和折斷孔，該圖8和9所示彎曲并折斷裝置用于對組合條進(jìn)行操作以形成本發(fā)明的組合式實用刀片；圖11A-11D是本發(fā)明組合式實用刀片的頂視圖，表示該實用刀片可采用的示范性形狀及構(gòu)造。
優(yōu)選實施例的詳細(xì)說明在圖1中，通常利用參考數(shù)字10表示采用本發(fā)明的一種組合式實用刀片。該實用刀片10限定了一背緣12、相對于該背緣位于刀片相反側(cè)上的切割緣14、以及位于該刀片的相對側(cè)上且在該刀片的背緣與切割緣之間延伸的兩側(cè)緣16，18。如圖1所典型表示的，在本發(fā)明的當(dāng)前優(yōu)選實施例中，刀片的背緣、切割緣及側(cè)緣優(yōu)選限定了一種近似呈梯形的外圍構(gòu)造。但是，如以下將要參照圖11A-11D進(jìn)一步描述的，本發(fā)明實用刀片可采用當(dāng)前已知或以后將要知道的眾多不同形狀或構(gòu)造中的任何一種，包括例如，正方形或平行四邊形，和/或具有直角、圓角或斜切角的任何理想形狀。
刀片10還限定了第一金屬部20和第二金屬部22。如圖1所典型表示的，第一金屬部20在背緣12與第二金屬部22之間延伸，同時還近似自一個側(cè)緣16延伸至另一個側(cè)緣18。依照本發(fā)明，該第一金屬部20由通常稱之為“合金”鋼的鋼材料制成，對該“合金”鋼進(jìn)行熱處理以使其表面硬度在大約38的洛氏c級硬度(這里稱為“Rc”)與大約52Rc之間。第二金屬部22限定了切割緣14，且近似自一個側(cè)緣16延伸至另一個側(cè)緣18。依照本發(fā)明，該第二金屬部22由通常稱之為“高速”鋼或“工具”鋼的鋼材料制成，對該“高速”鋼或“工具”鋼進(jìn)行熱處理以使其表面硬度在大約60Rc至大約75Rc之間。
第一金屬部20限定了一種類似于彈簧的背襯，該背襯較柔韌且較堅韌，因而可高度地抵抗疲勞和破裂。另一方面，第二金屬部22較堅硬且高度耐磨，因而其限定了一種理想的耐用刀片。結(jié)果，本發(fā)明組合式實用刀片限定了一種高度耐磨且耐用的刀片，同時該刀片與實質(zhì)上不可破裂或耐碎裂的背襯相結(jié)合。因此，與現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)實用刀片完全不同的是，本發(fā)明組合式實用刀片提供了一種耐磨性和韌性都得到提高的低成本刀片，在此以前市場上還難以獲得這種刀片。
刀片10的第一金屬部20優(yōu)選地由眾多不同等級鋼中的任何一種制成，該鋼可以進(jìn)行熱處理以使其表面硬度優(yōu)選地在大約38Rc至大約52Rc之間，例如眾多不同合金鋼或標(biāo)準(zhǔn)AISI等級中的任何一種，包括但不限于6135，6150和D6A。另一方面，第二金屬部22優(yōu)選由眾多不同類型的耐磨鋼制成，且可對該耐磨鋼進(jìn)行熱處理以使其表面硬度優(yōu)選在大約60Rc至大約75Rc之間，包括眾多不同工具鋼或高速鋼中的任何一種，例如眾多不同標(biāo)準(zhǔn)AISI等級中的任何一種，包括但不限于M系列等級，例如M1，M2，M3，M42等；A系列等級，例如A2，A6，A7，A9等；H系列等級，例如H10，H11，H12，H13等；T系列等級，例如T1，T4，T8等；以及W，S，O，D和P系列等級。
正如相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員基于這里所述內(nèi)容能夠認(rèn)識到的，這里所公開的用于構(gòu)成第一及第二金屬部20和22的目前優(yōu)選材料僅僅是示范性的，同樣地可以采用許多其它類型金屬來形成本發(fā)明的組合式實用刀片，該其它類型金屬是目前已知或以后將要知道用于實現(xiàn)該第一和/或第二金屬部功能的金屬。
如圖1所進(jìn)一步表示的，每個組合式實用刀片10都限定了一對切口或槽口24，該一對槽口24形成在背緣12內(nèi)且相互橫向隔開。如圖1所典型表示的，每個槽口24都限定了一種凹入的近似半圓形輪廓，該槽口24用以與安裝在刀架(未表示)內(nèi)的一種對應(yīng)定位器相嚙合，從而將刀片固定在該刀架內(nèi)。正如相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員基于這里所述內(nèi)容能夠認(rèn)識到的，該槽口24可為眾多不同形狀和/或構(gòu)造中的任何一種且可位于眾多不同位置中的任何一個上，刀片可包括任何數(shù)量的這種槽口或其它凹口，該其它凹口是相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員已知或以后將要知道用于實現(xiàn)與刀架、或刀片驅(qū)動機(jī)構(gòu)、或這種夾具的定位器相嚙合功能的凹口。
仍如圖1所示，刀片10還限定了一個定位孔26，該定位孔26近似位于刀片的中央部內(nèi)且貫穿第一金屬部。如以下將要進(jìn)一步描述的，該定位孔26用以接收一種刀片定位裝置，以將該刀片定位在模具內(nèi)、刀片彎曲并折斷裝置內(nèi)、或其它在制造依照本發(fā)明刀片的過程中使用的刀片形成裝置內(nèi)。如相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員基于這里所述內(nèi)容能夠認(rèn)識到的，該孔26可采用眾多不同形狀或構(gòu)造中的任何一種，刀片可具有任何數(shù)量的這種孔、或其它用于實現(xiàn)將刀片正確定位在模具內(nèi)或其它制造裝置內(nèi)功能的結(jié)構(gòu)特征。另外，定位孔26可位于實用刀片上眾多不同位置中的任何一個上，或者可位于鄰近該刀片的廢料內(nèi)以及形成該刀片的雙金屬條內(nèi)。
如圖1所進(jìn)一步表示的，刀片10限定了一焊接區(qū)域28，該焊接區(qū)域28形成在第一和第二金屬部20和22之間，且其限定了自一側(cè)緣16延伸至另一側(cè)緣18的一條連接線。如以下將要進(jìn)一步描述的，通過給第一和第二金屬部20和22的接觸面施加熱能例如通過電子束焊接來使該第二金屬部與第一金屬部20連接，以將該第一金屬部焊接到第二金屬部上并形成由此得到的焊接區(qū)域，該焊接區(qū)域限定了位于兩不同金屬部之間的一條連接線。
仍如圖1所示，切割緣14限定了自一側(cè)緣16延伸至另一側(cè)緣18的一種近似直線的切割緣。如圖2所示，該切割緣14優(yōu)選限定了位于刀片相反面上的第一切割面30，以及位于該第一切割面30的橫向內(nèi)部且與各個第一切割面30鄰接的第二切割面32。如圖2所典型表示的，第一切割面30限定了第一夾角“A”，第二切割面32限定了第二夾角“B”。優(yōu)選的，第二夾角B小于第一夾角A。在本發(fā)明當(dāng)前的優(yōu)選實施例中，第一夾角A為大約26，第二夾角B為大約18。但是，如相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員基于這里所述內(nèi)容能夠認(rèn)識到的，這些夾角僅僅是示范性的，可根據(jù)刀片的物理性能和/或擬定應(yīng)用隨意地設(shè)定這些夾角。如相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員可進(jìn)一步認(rèn)識到的，本發(fā)明實用刀片可包括任何數(shù)量的切割面。
轉(zhuǎn)到圖3A和3B，以下將更詳細(xì)地描述本發(fā)明組合式實用刀片的一種制造方法。如步驟100和102所示，按照相關(guān)領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的方式，對形成第一金屬部20的背襯鋼和形成第二金屬部22的高速鋼絲或工具鋼絲進(jìn)行清洗等以為焊接做準(zhǔn)備。如圖4所示，所提供的背襯鋼優(yōu)選為可卷繞成一個或多個卷材的一個或多個連續(xù)細(xì)長條34的形式。每個背襯條34都限定了一個近似平面的上側(cè)36、一個近似平面的下側(cè)38、以及分別相對的后緣40和前緣42。類似的，所提供的高速鋼絲優(yōu)選為可卷繞成一個或多個卷材的一段或多段連續(xù)鋼絲44的形式。
在圖3A的步驟104，使高速鋼絲或工具鋼絲44與背襯條34的前緣42對接，并向該鋼絲與背襯條之間的接觸面施加熱能，從而將該鋼絲焊接到背襯條上，并形成一種雙金屬條或組合條46，該雙金屬條或組合條46限定了由背襯鋼條46形成的第一金屬部20、由高速鋼絲44形成的第二金屬部22、以及連接該第一和第二金屬部的焊接區(qū)域28。如圖4所示，一種典型的焊接裝置48包括橫向相互隔開的對向輥50，該對向輥50用于使高速鋼絲44與背襯條34的前緣42鄰接，以及用于可轉(zhuǎn)動地驅(qū)使該組合條或雙金屬條46經(jīng)過焊接裝置。一種熱能源52安裝在該焊接裝置48內(nèi)，其將熱能施加給高速鋼絲44與背襯條前緣42之間的接觸面，以將該鋼絲焊接到背襯條上。在本發(fā)明當(dāng)前的優(yōu)選實施例中，該熱能源52將電子束54發(fā)射到高速鋼絲與背襯條之間的接觸面，以將該鋼絲電子束焊接到背襯條上。但是，如相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員基于這里所述內(nèi)容能夠認(rèn)識到的，在本發(fā)明方法中同樣地可采用當(dāng)前已知或以后將要知道、用于實現(xiàn)電子束焊接裝置功能的眾多其它能源和/或連接方法中任何一種。例如，用于將高速鋼絲焊接到背襯條上的能源可采用激光或其它能源的形式，同樣地可采用除電子束焊接之外的其它焊接工藝。
如圖3A的步驟106所示，在將鋼絲焊接到背襯條上后，接著可卷繞雙金屬條46，以對該條進(jìn)行退火和/或?qū)⒃摋l輸送至退火站。如步驟108所示，按照相關(guān)領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的方式，對雙金屬條46進(jìn)行退火。典型的，在相關(guān)領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的一種真空爐內(nèi)對該雙金屬條46進(jìn)行退火，其中，將多個卷材相互鉛直地安放在一導(dǎo)熱架上，然后將該架放置在一真空爐內(nèi)以在預(yù)定的退火溫度下均熱(soak)該卷材一段預(yù)定時間。在本發(fā)明當(dāng)前的優(yōu)選實施例中，在這樣一種溫度下對雙金屬條46進(jìn)行長達(dá)約5小時的退火，該溫度在大約1400°F至大約1600°F的范圍內(nèi)。接著，以預(yù)定速率冷卻該受熱卷材，以獲得預(yù)期的物理性能。例如，在真空爐內(nèi)最初可以每小時大約50°F的速率冷卻卷材，直至該卷材到達(dá)大約1000°F，接著以更快的速率冷卻該卷材。如相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員基于這里所述內(nèi)容能夠認(rèn)識到的，這些溫度和時間僅是示意性的，可依據(jù)不同因素中的任何一種隨意地改變該溫度和時間，這些因素例如具體的材料、雙金屬條46的構(gòu)造和/或尺寸、將鋼絲焊接到背襯上的焊接工藝類型、和/或所得到刀片的預(yù)期物理性能。
在退火后，如有必要，接著拆卷雙金屬條46，如步驟110所示，以及矯直該金屬條，如步驟112所示。在焊接及退火后，雙金屬條46可能出現(xiàn)明顯的彎曲或其它的非預(yù)期彎折，因此必須在進(jìn)一步加工之前，消除這種彎曲。在本發(fā)明當(dāng)前的優(yōu)選實施例中，通過使雙金屬條經(jīng)過矯直裝置內(nèi)的一組加壓輥來機(jī)械矯直該雙金屬條46，該矯直裝置是相關(guān)領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的一種矯直裝置，例如商標(biāo)為BrudererTM的裝置。但是，正如相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員基于這里所述內(nèi)容能夠認(rèn)識到的，同樣可以采用當(dāng)前已知或以后將要知道用于實現(xiàn)像雙金屬條46一類金屬件矯直功能的大量矯直裝置中任何一種。例如，作為機(jī)械矯直裝置的一種替換方式，可通過按照相關(guān)領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的方式給雙金屬條46施加熱量和張力來矯直該雙金屬條46。
如果必要，如步驟114所示，可再次卷繞經(jīng)矯直的雙金屬條46以便運輸及進(jìn)一步加工。接著如果必要，如圖3B的步驟116所示，拆卷經(jīng)退火及矯直的雙金屬條46。在步驟118，對雙金屬條進(jìn)行打孔，以沿著該經(jīng)退火的雙金屬條的背緣40形成相互軸向隔開的多個槽口或其它切口24，同時對該雙金屬條進(jìn)行劃線，以形成限定每個刀片的側(cè)緣16和18的多條劃線。如圖5所示，一種用于在雙金屬條46上執(zhí)行打孔及劃線操作的典型裝置通常由參考數(shù)字56表示。該裝置56包括一種劃線工具或器具58，該劃線工具58安裝在一支架60上且位于工件支承面62的上方，雙金屬條46支承在該工件支承面62上。如圖5中箭頭所示，可垂直移動劃線工具以與雙金屬條嚙合及嚙離，同時還可相對于該雙金屬條橫向移動劃線工具。因此，如圖5所典型表示的，控制劃線工具58以與雙金屬條的上表面36接合并移入和/或橫向移過該雙金屬條，反過來又對該金屬條的上表面進(jìn)行劃線，從而在該條上形成多條相互軸向隔開的劃線64，每條劃線限定了相應(yīng)實用刀片10的一個側(cè)緣16或18(圖1)。如相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員基于這里所述內(nèi)容能夠認(rèn)識到的，劃線工具可采用當(dāng)前已知或以后將要知道用于實現(xiàn)如這里所述對組合條進(jìn)行劃線功能的大量構(gòu)造中任何一種。例如，可采用一種順序沖模以沖打出每個刀片的定位孔26。接著，該相同順序沖模同時地或者順序地在每個刀片的背緣和/或切割緣內(nèi)形成槽口24，98，以及形成劃線64。這里采用的術(shù)語“劃線”指利用組合條表面內(nèi)的凹槽或刻痕所限定的一種線。這種線可由當(dāng)前已知或以后將要知道的大量器具或工具中的任何一種形成。
依照本發(fā)明當(dāng)前的優(yōu)選實施例，劃線的深度優(yōu)選在刀片厚度的大約40％至大約50％的范圍內(nèi)，最優(yōu)選在該刀片厚度的大約45％至大約48％的范圍內(nèi)。在所示實施例中，刀片厚度大約為0.6mm，劃線的深度優(yōu)選在大約0.27mm至大約0.29mm的范圍內(nèi)。對于目前這種刀片設(shè)計以及構(gòu)件材料，劃線深度大于刀片厚度的大約50％易于使雙金屬條在經(jīng)過加熱爐時沿著該劃線處被拉開。同時依照本發(fā)明當(dāng)前的優(yōu)選實施例，每條劃線近似為V形，且每條V形劃線的夾角優(yōu)選在大約50°至大約60°的范圍內(nèi)。在本發(fā)明的所示實施例中，每條劃線的夾角為大約55°。劃線的夾角越大，劃線時作用于刀片背面上的壓力越大，因而劃線工具越有可能在該刀片背面上產(chǎn)生連鎖反應(yīng)(ripple effect)。另一方面，該夾角越小，劃線工具在使用過程中將磨損得越快。
裝置56還包括一沖頭66，該沖頭66限定了多個切割面68，每個切割面68的形狀和位置與各個槽口24及孔26對應(yīng)。如圖5所示，沖頭66與驅(qū)動源70例如一種液壓缸傳動連接，可移動該沖頭66以與工件支承面62上的雙金屬條嚙合和嚙離，從而在該雙金屬條內(nèi)切割出槽口24和孔26。如相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員基于這里所述內(nèi)容能夠認(rèn)識到的，可利用計算機(jī)控制劃線工具58和沖頭66，以自動地驅(qū)使該劃線工具和沖頭與雙金屬條嚙合及嚙離，同時可采用一種驅(qū)動機(jī)構(gòu)(未表示)來相對于劃線工具和沖頭自動地指引(index)雙金屬條。類似的，可將劃線工具和沖頭安裝在相互不同的裝置或工作站內(nèi)，和/或該劃線工具和沖頭可采用當(dāng)前已知或以后將要知道用于給雙金屬條施加劃線或在該雙金屬條內(nèi)切割出槽口和/或孔的大量其它工具中任何一種。例如，如上所述，可采用一種順序沖模來沖打出定位孔和槽口，以及形成劃線。另外，如以下還要描述的，在圖3B的步驟118，可在每條劃線與切割緣的接合點處，給刀片的高速鋼或工具鋼切割緣開槽口，以便于自組合條中分離出刀片以及形成該刀片的切割緣的轉(zhuǎn)角。
如果必要，如圖3B的步驟120所示，可再次卷繞經(jīng)沖孔和劃線的雙金屬條46，以便臨時儲存或?qū)⑵漭斔椭劣不盎鼗鹫?。接著如果必要，在步驟122，拆卷雙金屬條，以及在步驟124，對拆卷后的金屬條進(jìn)行硬化及回火。如相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員基于這里所述內(nèi)容能夠認(rèn)識到的，可采用當(dāng)前已知或以后將要知道用于對雙金屬條46一類物體進(jìn)行硬化和回火的大量不同硬化和加火工藝及方法中任何一種，來執(zhí)行該硬化和回火操作。在本發(fā)明當(dāng)前的優(yōu)選實施例中，在大約2000°F至大約2200°F的溫度范圍內(nèi)以及大約3分鐘至大約5分鐘的硬化時間范圍內(nèi)對雙金屬條46進(jìn)行硬化。硬化后，接著在第一回火循環(huán)內(nèi)對雙金屬條進(jìn)行回火，其中，溫度在大約1000°F至大約1200°F的范圍內(nèi)，回火時間在大約3分鐘至大約5分鐘的范圍內(nèi)。在第一回火循環(huán)之后，利用空氣冷卻使雙金屬條淬火至室溫。在本發(fā)明當(dāng)前的優(yōu)選實施例中，“直列式”地執(zhí)行該硬化及回火循環(huán)，從而連續(xù)地驅(qū)使雙金屬條首先經(jīng)過一細(xì)長的硬化爐，然后經(jīng)過細(xì)長的第一回火爐，再經(jīng)過一淬火站，接著再經(jīng)過另外至少一個回火爐和淬火站。但是，正如相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員基于這里所述內(nèi)容能夠認(rèn)識到的，可使雙金屬條重復(fù)性地經(jīng)過同一回火爐和淬火站，和/或可將該雙金屬條卷繞成卷材并在一種“坑類”爐或其它爐內(nèi)進(jìn)行回火和淬火。另外，淬火可以是這里所述的空氣淬火，或者可以是油淬火，或者可以是當(dāng)前已知或以后將要知道用于對這里所公開類型的經(jīng)回火物體進(jìn)行淬火的其它類型淬火。類似的，可根據(jù)需要對組合條進(jìn)行任意次數(shù)的回火及淬火循環(huán)，以使所得到的刀片具有理想的物理性能。
如果必要，在步驟126，再次卷繞經(jīng)回火及淬火的雙金屬條46，以輸送至下一回火站，以及在步驟128，拆卷該雙金屬條以進(jìn)行第二回火循環(huán)。如以上所述，通過使對雙金屬條進(jìn)行加工的一個或多個站直列式布置，可省略這些及其它卷繞和拆卷步驟。在步驟130，在第二回火循環(huán)內(nèi)再次對雙金屬條進(jìn)行回火，其中，溫度在大約1000°F至大約1200°F的范圍內(nèi)，回火時間在大約3分鐘至大約5分鐘的范圍內(nèi)。在第二回火循環(huán)后，將該雙金屬條淬火至室溫。在當(dāng)前的優(yōu)選實施例中，淬火是空氣淬火；但如上所述，此淬火可采取當(dāng)前已知或以后將要知道用于對這里所公開類型物體進(jìn)行淬火工藝的大量其它類型中任何一種。接著，在步驟132，再次卷繞經(jīng)回火及淬火的雙金屬條，以便臨時儲存和/或輸送至粗磨站、模切站、或彎曲和折斷站。
如果必要，在步驟134，再次拆卷經(jīng)退火、硬化及回火的雙金屬條46，以及在步驟136，對該雙金屬條進(jìn)行粗磨、細(xì)磨、刀磨、模切、或彎曲并折斷步驟。更具體的，按照相關(guān)領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的方式，對雙金屬條46進(jìn)行粗磨、細(xì)磨和刀磨以形成圖2所示切割面30和32，從而沿著與第一金屬部背緣相對的組合條一側(cè)限定一種高速鋼或工具鋼的直線切割緣。接著，沿著圖5所示劃線64模切、彎曲并折斷、或者分離該經(jīng)粗磨、細(xì)磨和刀磨的雙金屬條46，從而自組合條中形成多個實用刀片。如上所述，在本發(fā)明當(dāng)前的優(yōu)選實施例中，每個實用刀片都限定了一種近似呈梯形的外圍構(gòu)造，且其內(nèi)形成有槽口24和中央孔26，如圖1所典型表示的，或者如以下將要描述的。
如圖6所示，一種用于模切雙金屬條的典型裝置通常用參考數(shù)字72表示。該裝置72分別包括陽模74和陰模76，其中，該陰模76與一軸桿78連接，該軸桿78反過來又與一液壓缸或類似驅(qū)動源80傳動連接以移動陰模76，使該陰模76與放置在陽模74上方的雙金屬條46嚙合和嚙離。陽模74包括一定位銷82，該定位銷82自陽模74起向上凸起且容納在雙金屬條的孔26內(nèi)，從而在陽模與陰模之間準(zhǔn)確地定位該雙金屬條。如圖6中虛線所示，陰模76具有刀片狀邊緣84，陽模74具有相對的刀片狀邊緣86，該邊緣84和86分別位于雙金屬條46的劃線部64的上方和下方，且該雙金屬條46容納在陰模76與陽模74之間。接著，為模切金屬條，啟動驅(qū)動源80以驅(qū)使陰模76向下移動并與該雙金屬條嚙合，從而使得陰陽刀片狀邊緣84和86相互協(xié)作而沿著劃線剪切該雙金屬條，由此形成體現(xiàn)本發(fā)明的單個實用刀片，如圖1所典型表示的。在此模切操作過程中，由于雙金屬條的第一和第二金屬部20和22具有各自的相對硬度，因此利用刀片狀邊緣沿著劃線64剪斷位于第一金屬部20內(nèi)的雙金屬條，而利用該刀片狀邊緣沿著部分劃線啪地一下折斷位于較硬且較脆的第二金屬部22內(nèi)的雙金屬條。由此，在較硬且較脆的第二金屬部內(nèi)，該劃線理想為一種間斷線(或者理想為一種“斷裂路徑”)，因而劃線對于在刀片的這些區(qū)域內(nèi)提供整齊且鋒利的邊緣來說是重要的。
依照本發(fā)明的一種替換實施例，如圖7所典型表示的，可在步驟124的硬化處理之前對雙金屬條46進(jìn)行沖孔，以避免隨后在步驟136處需要切割較硬且較脆的高速鋼邊緣，從而防止切割緣14及形成在其上的切割面30和32可能受到破壞，這種破壞可能發(fā)生在模切過程中。如圖7所典型表示的，依照本發(fā)明用于對高速鋼邊緣進(jìn)行打孔的一種裝置通常用參考數(shù)字88來表示。該裝置88包括一沖頭或類似工具90，該沖頭90安裝在工具支架92上且位于工件支承面94的上方，雙金屬條46支承在該工件支承面94上。該工具支架92與一液壓缸或類似驅(qū)動源96傳動連接，以驅(qū)使沖頭90與雙金屬條46的高速鋼邊緣14嚙合和分離。如圖7所典型表示的，沖頭90具有這樣一種形狀及構(gòu)造，使得可在每條劃線64與高速鋼邊緣或第二金屬部22之間的交界處形成槽口98。因此，如圖7所典型表示的，每個槽口98都沿著各條劃線延伸過該劃線的第二金屬部22，從而沿著該劃線處使各個刀片的高速鋼部分與雙金屬條的其它部分分離。
選擇性的，如以下還要描述的，每條劃線可僅沿著第二金屬部橫向范圍的一部分延伸，以便整齊地分離刀片與組合條和/或形成切割緣的角。接著，當(dāng)如圖6所示模切或者當(dāng)如以下所述彎曲并折斷雙金屬條46時，設(shè)備僅需要沿著劃線切割或折斷該條的第一金屬部20，而不需要切割或折斷通過開槽操作已經(jīng)除去的高速鋼邊緣部。如上所述，第一金屬部20較柔韌且其硬度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于第二金屬部22，因此，可沿著劃線64容易地且整齊地模切、彎曲并折斷、或者分離該第一金屬部20。硬化后，由于第二金屬部22較硬且較脆，因而這部分可能較難以模切。但是，硬化前，高速鋼邊緣的表面硬度在大約25Rc的范圍內(nèi)，因而在加工過程的這個階段可以較容易且整齊地切割該高速鋼邊緣。相應(yīng)的，圖7所示替換工藝及構(gòu)造能有助于避免經(jīng)硬化的高速鋼邊緣受到破壞，這可能發(fā)生在模切此邊緣時。
圖7所示槽口98為V形槽口。但是，如相關(guān)領(lǐng)域普通技術(shù)人員基于這里所述內(nèi)容能夠認(rèn)識到的，這些槽口或切口可采取大量不同形狀中任何一種，該大量不同形狀要求能在劃線處分離每個刀片的高速鋼邊緣與組合條的剩余部分。類似的，如以下還要描述的，可這樣形成該槽口，使得所形成的切割緣的角為直角形、傾斜形或其它任何理想形狀。如相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員基于這里所述內(nèi)容還能認(rèn)識到的，由于在某些情況下為模切雙金屬條的第一金屬部20并不需要劃線，因此在本發(fā)明可供選擇的實施例中可以省略該劃線。
再轉(zhuǎn)到圖3B，在步驟138，堆疊刀片，以及在步驟140，按照相關(guān)領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的方式包裝該經(jīng)堆疊的刀片。
轉(zhuǎn)到圖8和9，一種用于彎曲并折斷組合條46以形成實用刀片10的裝置通常用參考數(shù)字142表示。該裝置142包括一刀片支承件144、安裝在該刀片支承件一側(cè)上的驅(qū)動裝置146、以及相對于該驅(qū)動裝置146安裝在刀片支承件另一側(cè)上的刀片盒148。該驅(qū)動裝置146包括一傳動板147，將該傳動板147安裝在直線軸承(未表示)上且與一種適當(dāng)驅(qū)動源例如液壓缸或氣壓缸(未表示)傳動連接，以如圖8中箭頭所示將該驅(qū)動板移向及移離刀片支承件144。該驅(qū)動裝置146還包括第一彎曲銷150，其可滑動地容納在貫穿刀片支承件144的第一銷孔152內(nèi)；第二彎曲銷154，其可滑動地容納在貫穿刀片支承件的第二銷孔156內(nèi)；第一折斷沖頭(breaking punch)158，其具有一支撐軸桿160，該支撐軸桿160可滑動地容納在貫穿刀片支承件的第一沖頭孔162內(nèi)；以及第二折斷沖頭164，其具有一支撐軸桿166，該支撐軸桿160可滑動地容納在第二沖頭孔168內(nèi)。該第一切斷沖頭158包括第一刀片釋放銷170，第二切斷沖頭164包括第二刀片釋放銷172。如以下將要進(jìn)一步描述的，每個刀片釋放銷170和172都施加以朝向圖9所示頁面外方向的彈簧荷載。相應(yīng)的，一旦自組合條46中彎曲并折斷出每個刀片10，該施加以彈簧荷載的銷170和172就驅(qū)使每個刀片10進(jìn)入刀片盒148。該裝置142還包括施加以彈簧荷載的加壓板174，以將組合條46壓向刀片支承件144。加壓板174安裝在一軸桿176上，該軸桿176可滑動地容納在一孔178中，而該孔178形成在支承塊180內(nèi)，以如圖8中箭頭所示將該加壓板174移向及移離刀片支承件。一盤簧182或類似偏壓件與加壓板174及支承軸桿176連接，以正常地將該加壓板偏壓向刀片支承件。如圖8所示，刀片盒148與刀片支承件144隔開，從而在兩者之間限定一刀片間隙184。穿過該刀片間隙184且在圖8和9中均沿著從右手側(cè)至左手側(cè)的方向輸送組合條46。面向刀片支承件144的刀片盒148的表面186限定了一種規(guī)尺或模具，組合條被壓向該表面186以執(zhí)行彎曲和折斷操作。
圖10中，在裝置142內(nèi)被彎曲并折斷的組合條46具有定位孔26，該定位孔26形成在組合條的廢料部內(nèi)，即相鄰刀片10的劃線64之間。另外，該組合條46具有多個槽口98，該槽口98形成在每條劃線64與第二金屬部之間連接處的第二金屬部22內(nèi)。如自圖10中可見，每個槽口98都橫向伸入第二金屬部22內(nèi)且延伸過該第二金屬部寬度的大約一半。另外，每個槽口中沿組合條軸向的端面都幾乎垂直于切割緣(即，每個槽口都近似為矩形)。按照這種方式，當(dāng)彎曲及折斷組合條、并以如下將要描述的方式使刀片分離時，每個切割緣14的角都是直角。每個槽口98的深度(即，在組合條上的橫向尺寸)都足以自該組合條中移除未限定劃線64的各個切割緣14部分以及含有各條過淺劃線任何部分的各個切割緣14部分，所述過淺劃線由于切割面30，32的斜面構(gòu)造而使得劃線過淺，從而不能有效地自該組合條中彎曲并折斷出刀片，并因而限定了一種光潔轉(zhuǎn)角(即，一種直線邊緣或由光潔斷面沿著各條劃線所限定的一種邊緣)。相應(yīng)的，槽口98的明顯優(yōu)點是它們有助于在切割刀片的轉(zhuǎn)角處形成一種光潔斷面。另外，通過形成切割緣的轉(zhuǎn)角以限定一種直角邊緣、圓形邊緣、傾斜邊緣或其它理想形狀的邊緣，可使該刀片轉(zhuǎn)角與尖轉(zhuǎn)角相比明顯更為堅固，并由此與尖轉(zhuǎn)角相比不易于破碎和/或斷裂。正如相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員基于這里所述內(nèi)容能夠認(rèn)識到的，該槽口可采取大量不同形狀、構(gòu)造和/或尺寸中任何一種或隨意選擇，只希望這些形狀、構(gòu)造和/或尺寸能便于制造刀片和/或提高該刀片的性能。如上所述，優(yōu)選地在圖3B所示步驟118處利用順序沖模或者其它適當(dāng)工具或設(shè)備來形成該槽口98。
在該彎曲并折斷裝置142的操作過程中，經(jīng)由該裝置的刀片間隙184且沿圖10所示箭頭C的方向即圖8-10所示每幅圖中由右手側(cè)至左手側(cè)的方向輸送組合條46。首先，利用一種定位銷(未表示)將組合條46固定在適當(dāng)位置，該定位銷容納在對應(yīng)的定位孔26中。接著，啟動驅(qū)動裝置142，使其移向刀片支承件144，各個第一和第二彎曲銷150和154以及各個第一和第二折斷沖頭158和164都構(gòu)造用以如后所述繞每條劃線順序地彎曲并折斷組合條。首先，利用驅(qū)動裝置142驅(qū)使第一彎曲銷150壓向組合條，以繞對應(yīng)劃線64即沿圖10所示頁面外方向彎曲圖10所示第一三角形188。如可見，限定對應(yīng)劃線64的組合條46部分被驅(qū)使壓向模具186，并由此繞該模具及劃線彎曲對應(yīng)的三角形，將該三角形彎離刀片支承件144。在第一彎曲銷150向外彎曲第一三角形188的同時，將第一折斷沖頭158壓向刀片，以相對于第一彎曲銷150同時地向?qū)?yīng)劃線64另一側(cè)上的組合條46施加壓力。接著，驅(qū)使第一彎曲銷154壓向圖10所示第二三角形190處的組合條46，以反過來繞對應(yīng)劃線即圖10所示頁面外方向向外彎曲該第二三角形。在第二彎曲銷154向外彎曲第二三角形190的同時，將第二折斷沖頭164壓向組合條，以相對于第二彎曲銷154同時地向?qū)?yīng)劃線64另一側(cè)上的組合條施加壓力。接著，第一折斷沖頭158在對應(yīng)劃線64處啪地折斷組合條，第一三角形188下落而離開刀片。接著，第二折斷沖頭164在對應(yīng)劃線64處啪地折斷組合條，施加以彈簧荷載的銷170和172向外驅(qū)使所得到刀片10進(jìn)入刀片盒148內(nèi)。然后，向后驅(qū)動該驅(qū)動裝置142，即驅(qū)使該驅(qū)動裝置142離開刀片支承件144，而施加以彈簧荷載的加壓174將組合條的第二三角形190向內(nèi)彎向刀片支承件144，從而矯直該組合條的對應(yīng)部分，并允許該組合條隨后經(jīng)過刀片間隙184，引導(dǎo)該組合條46向前經(jīng)過刀片間隙以按照如上所述方式彎曲并折斷該組合條的下一刀片部。對每個刀片部重復(fù)此過程，直至使所有刀片10都彎曲并折離組合條46。正如相關(guān)領(lǐng)域普通技術(shù)人員基于這里所述內(nèi)容能夠認(rèn)識到的，彎曲銷和折斷沖頭可采取當(dāng)前已知或以后將要知道用于執(zhí)行如這里所述這些組件功能的大量不同形狀和/或構(gòu)造中任何一種。例如，如圖8中虛線所示，可利用傾斜表面限定彎曲銷的端部以便于彎曲操作。類似的，折斷沖頭也可限定為傾斜或其它表面以便于沖壓及折斷刀片，而不損壞該刀片。
如圖8所示，刀片盒148包括一種可調(diào)節(jié)的刀片支架190，該刀片支架192可滑動地安裝在該盒內(nèi)，且該支架192包括一種可調(diào)節(jié)的旋鈕194，該旋鈕194用于在刀片盒內(nèi)牢固地鎖定刀片支架192的位置。當(dāng)使刀片10彎曲并折離組合條46后，利用施加以彈簧荷載的銷170和172將它們堆疊在刀片支架192上。驅(qū)動裝置142還包括一種刀片防護(hù)裝置196，該防護(hù)裝置196位于裝置142的彎曲及折斷區(qū)域上，以防止刀片向上移動并保持它們位于刀片盒內(nèi)。
正如相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員基于這里所述內(nèi)容能夠認(rèn)識到的，在不脫離如所附權(quán)利要求書限定的本發(fā)明范圍的情況下，可對以上所述本發(fā)明組合式實用刀片及制造這種刀片的方法的實施例以及其它實施例作出大量改變及修正。例如，如圖11A-11D所示，刀片10可采取大量不同形狀和/或構(gòu)造中的任何一種。如圖11A所示，梯形刀片10的切割緣14可限定為直角，該直角由以上參照圖10所示的槽口98形成。在圖11B中，通過在組合條46內(nèi)形成圓形槽口98，刀片的切割緣14可限定為相應(yīng)形狀的角。選擇性的，如圖11B中的虛線所示，刀片10可限定為矩形，或如點劃線所示，該刀片可限定為平行四邊形。在圖11C中，刀片10限定了多個由劃線64及各個槽口98分隔的平行四邊形部分。按照與如上參照圖10所述槽口98同樣的方式，該槽口98橫向伸入每個第二金屬部內(nèi)。圖11C的刀片10設(shè)計用在相關(guān)領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的一種“折斷”式刀架內(nèi)，由此在對應(yīng)切割緣部分14被磨損時，可折斷各個平行四邊形部分(或其它形狀部分，如果需要的話)以露出新的切割緣部分。類似的，盡管以上所述組合式實用刀片10限定為雙金屬構(gòu)造，本發(fā)明刀片同樣可限定為三金屬構(gòu)造或其它組合構(gòu)造。例如，如圖11D所示，本發(fā)明的實用刀片可限定形成在刀片相對側(cè)上的高速鋼或工具鋼切割緣14，14’(第二切割緣14’用虛線表示)，在該靠外的高速鋼邊緣之間形成有較柔韌且類似于彈簧的部分。類似的，可沿著中間或沿著一條軸向延伸線切割三金屬組合條以形成兩個雙金屬條，然后再切割每個雙金屬條以形成本發(fā)明刀片。如圖11D所表示的，可利用相對于切割緣成傾斜角度的橫向表面形成該切割緣14，14’的轉(zhuǎn)角。
另外，通過采用直列式加工裝置，可省略圖3A和3B中所示的卷繞及拆卷步驟，即使不是全部省略也可省略其中的多項。同時，可首先例如通過模切或者彎曲并折斷自組合條中沖切出刀片，然后對所沖切出的刀片執(zhí)行熱處理、粗磨或其它修整步驟以形成最終的實用刀片。因此，對優(yōu)選實施例的詳細(xì)說明應(yīng)被認(rèn)為是示意性的，而非限制性的。
權(quán)利要求
1.一種組合式實用刀片，包括第一邊緣、第二邊緣、位于所述刀片的與所述第二邊緣相對側(cè)上的第三邊緣、以及位于所述刀片的與所述第一邊緣相對側(cè)上的第四邊緣，所述第四邊緣限定了至少一個切割緣；第一和第二金屬部，所述第一金屬部在所述第一邊緣與所述第二金屬部之間延伸且在所述第二邊緣與所述第三邊緣之間延伸，所述第一金屬部由經(jīng)過熱處理從而使其硬度在大約38Rc至大約52Rc范圍內(nèi)的一種鋼制成，所述第二金屬部限定了所述切割緣且在所述第二邊緣與所述第三邊緣之間延伸，所述第二金屬部由經(jīng)過熱處理從而使其硬度在大約60Rc至大約75Rc范圍內(nèi)的一種工具鋼制成；以及一焊接區(qū)域，連接所述第一和第二金屬部且在所述刀片的第二邊緣與第三邊緣之間延伸。
2.如權(quán)利要求1所限定的組合式實用刀片，其特征在于，所述第二金屬部主要由高速工具鋼組成。
3.如權(quán)利要求1所限定的組合式實用刀片，其特征在于，所述刀片的第一、第二、第三以及第四邊緣近似限定了梯形、矩形以及平行四邊形之一。
4.如權(quán)利要求1所限定的組合式實用刀片，其特征在于，所述至少一個切割緣限定了一種直線邊緣。
5.如權(quán)利要求1所限定的組合式實用刀片，還限定了形成在背緣內(nèi)的至少一個槽口。
6.如權(quán)利要求4所限定的組合式實用刀片，其特征在于，所述切割緣限定了近似自所述刀片第二邊緣延伸至所述刀片第三邊緣的一種近似直線邊緣，以及形成在所述刀片相反面上的至少兩個切割面。
7.如權(quán)利要求1所限定的組合式實用刀片，其特征在于，所述第一和第二金屬部的交界面限定了一種對接，所述對接近似形成一條位于所述焊接區(qū)域內(nèi)的連接線。
8.如權(quán)利要求1所限定的組合式實用刀片，還限定了在所述切割緣各端的轉(zhuǎn)角，所述各個轉(zhuǎn)角由這樣一種表面形成，該表面是(i)圓形的，(ii)近似垂直于所述切割緣的，以及(iii)相對于所述切割緣成傾斜角度的表面之一。
9.如權(quán)利要求1所限定的組合式實用刀片，還包括另一個第二金屬部，所述另一個第二金屬部由經(jīng)過熱處理從而使其硬度在大約60Rc至大約75Rc范圍內(nèi)的一種工具鋼制成，且所述另一個第二金屬部位于所述第一金屬部的與所述第二金屬部相對的那一側(cè)上，所述第四邊緣限定了第一切割緣，所述第一邊緣限定了位于所述刀片的與所述第一切割緣相對側(cè)上的第二切割緣。
10.如權(quán)利要求1所限定的組合式實用刀片，還限定了多條劃線以及多個槽口，所述多條劃線相互軸向隔開，所述多個槽口形成在所述各條劃線與所述第二金屬部的連接處，以便于自所述刀片中彎曲并折斷出各個切割部分。
11.如權(quán)利要求1所限定的組合式實用刀片，其特征在于，依照這樣一種方法制造所述組合式實用刀片，所述方法包括以下步驟提供由耐磨鋼制成的一種細(xì)長鋼絲以及由一種鋼制成的細(xì)長背襯條，所述背襯條限定了第一面、第二面以及在所述第一和第二面之間延伸的相對橫向邊緣；使所述鋼絲與所述背襯條的橫向邊緣接觸；向所述鋼絲與所述背襯條之間的界面施加熱能以將所述鋼絲焊接到所述背襯條上，從而形成一種組合條，所述組合條限定了由所述鋼背襯條形成的第一金屬部、由所述耐磨鋼絲形成的第二金屬部、以及連接所述第一和第二金屬部的一焊接區(qū)域；對所述組合條進(jìn)行熱處理；在所述第二金屬部內(nèi)形成至少一個切割面，從而沿著所述組合條的側(cè)面形成一種近似直線的耐磨鋼切割緣；以及在多個軸向間隔的位置分離所述組合條，從而自所述組合條中形成多個組合式實用刀片。
12.如權(quán)利要求11所限定的組合式實用刀片，其特征在于，所述制造組合式實用刀片的方法還包括步驟在軸向相互隔開的位置對所述組合條進(jìn)行劃線，以形成多條劃線，所述多條劃線限定了位于其間的多個刀片部；以及在所述多條劃線處分離所述組合條，從而自所述組合條中形成多個組合式實用刀片。
13.如權(quán)利要求11所限定的組合式實用刀片，其特征在于，在所述制造組合式實用刀片的方法中，所述熱處理步驟包括硬化所述組合條；對所述硬化的組合條進(jìn)行回火；以及對所述硬化的組合條進(jìn)行淬火。
14.如權(quán)利要求12所限定的組合式實用刀片，其特征在于，所述制造組合式實用刀片的方法還包括步驟在所述組合條的第二金屬部內(nèi)形成多個相互軸向隔開的槽口，所述多個槽口中每一個都形成在各條劃線與所述第二金屬部的連接處，所述多個槽口至少用于以下兩目的之一(i)便于自所述組合條中分離出所述刀片，以及(ii)限定所述刀片切割緣的轉(zhuǎn)角形狀。
15.如權(quán)利要求14所限定的組合式實用刀片，其特征在于，所述多個槽口中每個都橫向伸入所述切割緣的第二金屬部內(nèi)，其深度足以自所述組合條中移除未限定劃線的各個切割緣部分。
16.如權(quán)利要求12所限定的組合式實用刀片，其特征在于，所述分離組合條以形成多個實用刀片的步驟包括至少以下兩步之一(i)在所述多條劃線處彎曲并折斷所述組合條，從而自所述組合條中分離出所述刀片；以及(ii)在所述多條劃線處模切所述組合條，從而自所述組合條中分離出所述刀片。
17.如權(quán)利要求16所限定的組合式實用刀片，其特征在于，所述分離組合條以形成多個實用刀片的步驟還包括在所述組合條的第二金屬部內(nèi)形成多個相互軸向隔開的槽口，所述多個槽口中每一個都形成在各條劃線與所述第二金屬部的連接處。
18.如權(quán)利要求11所限定的組合式實用刀片，其特征在于，所述分離組合條以形成多個實用刀片的步驟包括至少以下兩步之一(i)在多個軸向隔開的位置模切所述組合條，從而自所述組合條中分離出所述刀片；以及(ii)將所述組合條沖切為多個分離的刀片部，并進(jìn)行熱處理，以及在所述分離的刀片部內(nèi)形成切割緣。
19.如權(quán)利要求18所限定的組合式實用刀片，其特征在于，所述步驟(i)還包括在所述組合條的第二金屬部內(nèi)形成多個相互軸向隔開的槽口；以及所述步驟(ii)還包括在所述沖切之前對所述組合條進(jìn)行退火。
20.一種組合式實用刀片，包括第一邊緣、第二邊緣、位于所述刀片的與所述第二邊緣相對側(cè)上的第三邊緣、以及位于所述刀片的與所述第一邊緣相對側(cè)上的第四邊緣，所述第四邊緣限定了至少一個切割緣；第一裝置，用于形成一種耐磨切割緣，所述耐磨切割緣的硬度在大約60Rc至大約75Rc的范圍內(nèi)，且近似自所述第二邊緣延伸至所述第三邊緣；第二裝置，用于給所述第一裝置形成一種彈簧狀背襯，所述背襯的硬度在大約38Rc至大約52Rc的范圍內(nèi)，所述第二裝置在所述第一邊緣與所述第一裝置之間延伸且近似自所述第二邊緣延伸至所述第三邊緣；以及一焊接區(qū)域，連接所述第一和第二裝置且近似自所述刀片的第二邊緣延伸至第三邊緣。
21.如權(quán)利要求20所限定的組合式實用刀片，其特征在于，所述第一和第二裝置的交界面限定了一種對接，所述對接近似形成一條位于所述焊接區(qū)域內(nèi)的連接線。
22.如權(quán)利要求20所限定的組合式實用刀片，其特征在于，所述第一裝置限定了一種近似直線的切割緣，所述切割緣近似自所述刀片的第二邊緣延伸至第三邊緣。
23.如權(quán)利要求22所限定的組合式實用刀片，其特征在于，所述切割緣限定了位于所述刀片相反面上的至少兩個切割面。
24.如權(quán)利要求20所限定的組合式實用刀片，其特征在于，所述第一裝置由焊接到所述第二裝置上的一種工具鋼絲形成，且對所述工具鋼絲進(jìn)行熱處理以使其硬度在大約60Rc至大約75Rc的范圍內(nèi)。
25.如權(quán)利要求20所限定的組合式實用刀片，其特征在于，所述第二裝置由焊接到所述第一裝置上的一種合金鋼條形成，且對所述合金鋼條進(jìn)行熱處理以使其硬度在大約38Rc至大約52Rc的范圍內(nèi)。
26.一種制造組合式實用刀片的方法，其中，每個刀片都包括第一邊緣、位于所述刀片的與所述第一邊緣相對側(cè)上的至少一個切割緣、第二邊緣、位于所述刀片的與所述第二邊緣相對側(cè)上的第三邊緣；第一和第二金屬部，其中，所述第一金屬部形成一種彈簧狀背襯，所述背襯在所述第一邊緣與所述第一金屬部之間延伸且還在所述第二邊緣與所述第三邊緣之間延伸，所述第二金屬部限定了所述切割緣且在所述第二邊緣與所述第三邊緣之間延伸；以及一焊接區(qū)域，所述焊接區(qū)域連接所述第一和第二金屬部且近似自所述刀片的第二邊緣延伸至第三邊緣，所述方法包括步驟提供由耐磨鋼制成的一種細(xì)長鋼絲以及由一種鋼制成的細(xì)長背襯條，所述背襯條限定了第一面、第二面以及在所述第一和第二面之間延伸的相對橫向邊緣；使所述鋼絲與所述背襯條的橫向邊緣接觸；向所述鋼絲與所述背襯條之間的界面施加熱能以將所述鋼絲焊接到所述背襯條上，從而形成一種組合條，所述組合條限定了由所述鋼背襯條形成的第一金屬部、由所述耐磨鋼絲形成的第二金屬部、以及連接所述第一和第二金屬部的一焊接區(qū)域；對所述組合條進(jìn)行熱處理；在所述第二金屬部內(nèi)形成至少一個切割面，從而沿著所述組合條的側(cè)面形成一種近似直線的耐磨鋼切割緣；以及在軸向相互隔開的位置對所述組合條進(jìn)行劃線，以形成多條劃線，所述多條劃線限定了多個刀片部和位于所述刀片部之間的廢料部；以及在一條對應(yīng)劃線的一側(cè)上相對于所述組合條平面向外彎曲所述至少一個廢料部；以及在所述對應(yīng)劃線的另一側(cè)上向所述組合條施壓，從而沿著所述對應(yīng)劃線折離所述刀片部與所述被彎曲的廢料部。
27.如權(quán)利要求26所限定的組合式實用刀片的制造方法，其特征在于，所述熱處理包括對所述組合條進(jìn)行退火；硬化所述經(jīng)退火的組合條；對所述硬化的組合條進(jìn)行回火；以及對所述硬化的組合條進(jìn)行淬火。
28.如權(quán)利要求27所限定的組合式實用刀片的制造方法，還包括步驟矯直所述經(jīng)退火的組合條。
29.如權(quán)利要求26所限定的組合式實用刀片的制造方法，其特征在于，對所述多條劃線重復(fù)所述在劃線一側(cè)上彎曲所述組合條的步驟、在所述劃線的另一側(cè)上向所述組合條施壓的步驟、以及沿著所述劃線折斷所述組合條的步驟，從而自所述組合條中形成多個刀片。
30.如權(quán)利要求26所限定的組合式實用刀片的制造方法，其特征在于，所述刀片部近似為梯形，每個所述廢料部近似為三角形。
31.如權(quán)利要求26所限定的組合式實用刀片的制造方法，其特征在于，所述對組合條進(jìn)行劃線的步驟包括對所述組合條進(jìn)行劃線至所述劃線的深度為所述組合條厚度的大約40％至大約50％。
32.如權(quán)利要求31所限定的組合式實用刀片的制造方法，其特征在于，所述對組合條進(jìn)行劃線的步驟包括對所述組合條進(jìn)行劃線至所述劃線的深度為所述組合條厚度的大約45％至大約48％。
33.如權(quán)利要求27所限定的組合式實用刀片的制造方法，還包括至少重復(fù)一次以下步驟(i)對所述硬化的組合條進(jìn)行回火的步驟，(ii)對所述硬化的組合條進(jìn)行淬火的步驟。
34.如權(quán)利要求26所限定的組合式實用刀片的制造方法，其特征在于，對所述鋼絲與所述背襯條之間的界面施加熱能的步驟包括將所述銅線電子束焊接到所述背襯條上。
35.如權(quán)利要求26所限定的組合式實用刀片的制造方法，還包括步驟形成多個貫穿所述第一金屬部且相互軸向隔開的定位孔；以及通過將一種定位裝置插入至少一個所述孔內(nèi)以相對于一種彎曲和折斷裝置定位所述組合條，從而比照所述定位孔彎曲并折斷所述第一和第二金屬部中至少一個。
36.如權(quán)利要求26所限定的組合式實用刀片的制造方法，其特征在于，硬化所述第一金屬部以使其表面硬度在大約38Rc至大約52Rc的范圍內(nèi)。
37.如權(quán)利要求26所限定的組合式實用刀片的制造方法，其特征在于，硬化所述第二金屬部以使其表面硬度在大約60Rc至大約75Rc的范圍內(nèi)。
38.如權(quán)利要求26所限定的組合式實用刀片的制造方法，還包括步驟使第二耐磨鋼絲與所述背襯條的另一邊緣對接；向所述第二鋼絲與所述背襯條之間的界面施加熱能，以將所述第二鋼絲焊接到所述背襯條上；以及在由所述第二鋼絲形成的耐磨鋼邊緣內(nèi)形成至少一個切割面，從而沿著與另一切割緣相對的所述組合條一側(cè)形成近似為直線的第二耐磨鋼切割緣。
39.如權(quán)利要求26所限定的組合式實用刀片的制造方法，其特征在于，所述對組合條進(jìn)行劃線的步驟包括形成這樣一種劃線，所述劃線限定了范圍在大約50°至大約60°之間的夾角。
40.如權(quán)利要求26所限定的組合式實用刀片的制造方法，還包括步驟在所述組合條的第二金屬部內(nèi)形成多個相互軸向隔開的槽口，所述多個槽口中每個都形成在對應(yīng)劃線與所述第二金屬部的連接處。
全文摘要
一種組合式實用刀片(10)以及制造這種刀片的方法，涉及使一工具鋼絲(44)與一合金鋼背襯條(34)的前邊緣對接。該鋼絲(44)電子束焊接到背襯條(34)上以形成一組合條(46)，該組合條(46)限定了由合金鋼背襯條(34)形成的第一金屬部(20)、由工具鋼絲(44)形成的第二金屬部(22)、以及連接該第一和第二金屬部(20，22)的焊接區(qū)域(28)。然后，對該組合條(46)進(jìn)行退火，并伸直經(jīng)退火的組合條以消除其內(nèi)存在的任何彎度。然后，硬化該經(jīng)退火的組合條(46)，從而使第一金屬部(20)的表面硬度在大約38Rc至大約52Rc的范圍內(nèi)，以及第二金屬部(22)的表面硬度在大約60Rc至大約75Rc的范圍內(nèi)。
文檔編號B21D53/64GK1549759SQ02817090
公開日2004年11月24日 申請日期2002年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月26日
發(fā)明者威廉·B·科布, 布賴恩·K·道格拉斯, 馬塞羅·奧利韋拉, K 道格拉斯, 奧利韋拉, 威廉 B 科布 申請人:美國制鋸有限公司