本發(fā)明涉及刀具加工技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種碎邊剪加工方法。

背景技術(shù)：

碎邊刀具又稱碎邊剪，是中厚板軋制生產(chǎn)線的核心設(shè)備，在中厚板生產(chǎn)線中可以替代滾切式雙邊剪。對于中小型鋼鐵企業(yè)的中厚板生產(chǎn)線，使用碎邊剪可為企業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益。碎邊剪在中厚板生產(chǎn)線中位于圓盤剪之后，用于剪切圓盤剪剪下的廢邊，有利于廢邊收集和回收。

碎邊剪刀片是碎邊剪的核心部分，一般成對使用，它能完成鋼板的剪切工作。剪刀片安裝于刀盤上，刀盤裝于刀盤軸上，刀盤軸由主電機(jī)帶動減速機(jī)通過聯(lián)軸器驅(qū)動，從而實(shí)現(xiàn)刀盤的旋轉(zhuǎn)剪切動作。碎邊剪在實(shí)際使用過程中有一些常見的問題，最主要的問題是剪刃壽命比較短，其主要原因在于碎邊剪的加工質(zhì)量。傳統(tǒng)碎邊剪刀片多是采用矩形體結(jié)構(gòu)，并在刃口處切出斜面刃口，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不夠，受力得不到有效分散而導(dǎo)致刃口崩刃，此時只能停機(jī)處理。頻繁停機(jī)嚴(yán)重影響生產(chǎn)節(jié)奏。此外，造成碎邊剪剪刃刃口剝落、崩刃的原因還受到早期疲勞影響，導(dǎo)致碎邊剪刀刃使用壽命短。由此可知，對于同樣材質(zhì)的碎邊剪，其結(jié)構(gòu)和加工工藝都會影響使用壽命，而且在剪切時對加工工件的約束能力差，因此，如何通過結(jié)構(gòu)或工藝的改進(jìn)來提高碎邊剪的綜合性能顯得尤為重要。

中國專利申請?zhí)枺?01110089792.0，申請日：2013年4月10日，發(fā)明創(chuàng)造名稱為：一種碎邊剪刀片的生產(chǎn)方法，該申請案公開了了一種碎邊剪刀片生產(chǎn)方法，其步驟為：選擇H13鋼材，切割出平行六邊體的毛坯，通過鍛造、熱處理工藝使工件硬度達(dá)到HRC＝52-55，使用車床和銑床加工工件的頂面、側(cè)面和底面，使工件外徑＝成品外徑+25±2mm，在工件中心鉆孔，留余量磨削，通過弧形砂輪，正反雙向精磨工作刃面，對刀片的中心孔精磨，達(dá)到圖紙要求的尺寸和表面粗糙度，最后檢驗(yàn)、入庫。

上述專利方案主要給出了碎邊剪的鍛造及熱處理工藝，對其溫度做了限制，從而提高其耐疲勞強(qiáng)度，而對于機(jī)加工工藝并沒有給出具體過程。對于傳統(tǒng)的六面體碎邊剪刀具，該方法已經(jīng)足夠提高其性能，但傳統(tǒng)刀具結(jié)構(gòu)難以有效克服剪刃受力的問題，還需要進(jìn)一步改進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

1.發(fā)明要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中碎邊刀具使用壽命短的不足，提供了一種碎邊剪加工方法，本發(fā)明從碎邊刀具的材質(zhì)和加工工藝兩方面進(jìn)行了改進(jìn)，提高了剪刃內(nèi)部的韌性，使得剪刃能夠承受較大的剪切力，不易剝落，延長了使用壽命。

2.技術(shù)方案

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：

本發(fā)明的一種碎邊剪加工方法，碎邊剪中各組分按重量所占百分比為：C:1.0％，W：0.8～1.2％，Mn：0.32％，Cr：4～6％，Mo：2.0％，V：1.0～1.2％，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)，所要加工的碎邊剪的形狀為：剪刃本體上表面為弧面，剪刃本體的刃口面為螺旋弧面，剪刃底面與剪刃側(cè)面連接有剪刃凸塊；其加工工藝為：

1)下毛坯料，對材料進(jìn)行三墩三拔的鍛打處理，始鍛溫度為1100℃，終端溫度為900℃，鍛打后在850～870℃進(jìn)行退火處理；

2)對鍛打后的毛坯進(jìn)行初加工，銑平面，銑側(cè)面，銑端面，同時矯正相鄰兩個面夾角為90°；粗磨毛坯底面和側(cè)面，保證垂直度；對端面進(jìn)行銑削、磨削加工，矯正相鄰兩個面夾角為90°；

3)對待加工的剪刃螺栓孔和絲孔劃線，并預(yù)留磨量；劃線后加工絲孔，然后加工剪刃螺栓孔；

4)對毛坯進(jìn)行淬火處理：加熱到1080～1100℃，保溫40～60min，油冷，24h后進(jìn)行三次回火處理；

5)精磨毛坯平面和單側(cè)面，然后線切割加工剪刃凸塊，磨削處理；

6)線切割加工剪刃弧面，然后利用磨床工裝把毛坯放置在外圓磨床上進(jìn)行弧面磨削加工；

7)刃口固定工裝把毛坯固定，在數(shù)控加工中心加工出刃口面；

8)進(jìn)行第低溫回火處理，去除加工后的內(nèi)部應(yīng)力；

9)磨端面到要求尺寸，進(jìn)行后續(xù)加工處理，完成剪刃本體的加工。

作為本發(fā)明更進(jìn)一步的改進(jìn)，步驟3)中劃線時，以側(cè)面為基準(zhǔn)，預(yù)留0.8～1mm余量劃線；以端面為基準(zhǔn)，預(yù)留0.2～0.3mm劃線；

作為本發(fā)明更進(jìn)一步的改進(jìn)，步驟使4)中的三次回火過程為：第一次回火，溫度530～545℃，保溫2.5～3h，回火后硬度62～63HRC；第二次回火，溫度530～550℃，保溫3h，回火后硬度60～62HRC；第三次回火，溫度530～550℃，保溫3h，回火后硬度58～59HRC。

作為本發(fā)明更進(jìn)一步的改進(jìn)，步驟6)中的磨床工裝的外壁等間隔分布有3個基準(zhǔn)面，3個基準(zhǔn)面平行于磨床工裝軸線，且與軸線的距離相等，基準(zhǔn)面上設(shè)置有磨削固定螺紋孔，基準(zhǔn)面的一側(cè)連接有磨削剪刃卡槽；在磨床工裝的兩端設(shè)置有與磨床工裝同心的連接軸，連接軸的外端面中心設(shè)置有錐形口。

作為本發(fā)明更進(jìn)一步的改進(jìn)，磨床工裝的一個連接軸上套裝有調(diào)節(jié)環(huán)，調(diào)節(jié)環(huán)上間隔分布有徑向的調(diào)節(jié)螺栓，所述調(diào)節(jié)螺栓的內(nèi)端頂住連接軸側(cè)壁，使調(diào)節(jié)環(huán)被固定。

作為本發(fā)明更進(jìn)一步的改進(jìn)，步驟7)中的刃口固定工裝用于把剪刃毛坯固定在數(shù)控加工中心的工作臺上，刃口固定工裝一側(cè)設(shè)置有車削剪刃卡槽，用于與剪刃凸塊配合；刃口固定工裝上的三角臺的側(cè)面設(shè)置有緊固螺紋孔，該緊固螺紋孔與車削剪刃卡槽位于刃口固定工裝的同一側(cè)；在該刃口固定工裝底部中心設(shè)置有長度方向的卡接塊，沿刃口固定工裝豎直方向設(shè)置有兩個車削固定螺孔。

作為本發(fā)明更進(jìn)一步的改進(jìn)，三角臺上設(shè)置緊固螺紋孔的一側(cè)還垂直設(shè)置有基準(zhǔn)桿，該基準(zhǔn)桿位于三角臺的中部。

作為本發(fā)明更進(jìn)一步的改進(jìn)，所述三角臺相對于支撐臺的高度低于同一截面上刃口面的尺寸高度。

作為本發(fā)明更進(jìn)一步的改進(jìn)，步驟8)中低溫回火溫度為180～200℃。

3.有益效果

采用本發(fā)明提供的技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下有益效果：

(1)本發(fā)明的一種碎邊剪加工方法，刃本體上表面為弧面，剪刃本體的刃口面為螺旋弧面，使用時把刀具按照螺旋方向安裝在刀盤上，把傳統(tǒng)的平切方式改為旋斜切，更容易剪切；剪刃本體上的弧面相對于平面對所受到的切削阻力的分散效果更好，具有更高的承載能力，可防止崩刃；在刀具材質(zhì)中鎢的含量較好，使刀具具有較好的耐磨性，鉻的含量相對于普通材質(zhì)較低，可避免刀具硬裂；釩的含量較高，能夠提高刃口的鋒刃度。此外，把材料在900～1100℃進(jìn)行鍛造，并在860℃左右退火處理，淬火后經(jīng)過三次高溫回火，參與奧氏體變少，碳化細(xì)小并分布均勻，切削性和磨削性得到改善；

(2)本發(fā)明的一種碎邊剪加工方法，在銑削、磨削時都進(jìn)行角度矯正，保證了垂直度，確保尺寸的精確性；通過三次回火改善淬火后的性能，在進(jìn)行機(jī)加工后再次低溫回火處理，使內(nèi)部應(yīng)力分布均勻，提高剪刃的韌性；

(3)本發(fā)明的一種碎邊剪加工方法，所使用的磨床工裝設(shè)置有3個同心的基準(zhǔn)面，一方面提高了加工效率，另一方面能夠保證磨削后的剪刃弧面尺寸相同，保證加工精度；

(4)本發(fā)明的一種碎邊剪加工方法，刃口固定工裝能夠同時把兩個成對的剪刃固定在數(shù)控加工中心的工作臺上，雖然設(shè)計的尺寸相同，但由于每次加工存在的誤差量難以控制，那么不同批次加工的剪刃之間難以配對，而本發(fā)明中把兩個組對的剪刃同時固定在一起，能夠減少同組剪刃間的加工誤差；而且該固定工裝結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，原理簡單，便于推廣使用。

附圖說明

圖1為本發(fā)明中弧形刃口的碎邊刀具的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明中弧形刃口的碎邊刀具的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明中弧形刃口的碎邊刀具的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明中剪刃刀具的加工流程示意圖；

圖5為本發(fā)明中磨床工裝的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明中磨床工裝的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為本發(fā)明中刃口固定工裝的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為本發(fā)明中刃口固定工裝的主視結(jié)構(gòu)示意圖。

示意圖中的標(biāo)號說明：11、剪刃側(cè)面；12、剪刃弧面；13、刃口面；14、剪刃底面；15、剪刃螺栓孔；16、絲孔；17、剪刃凸塊；21、連接軸；22、磨削剪刃卡槽；23、基準(zhǔn)面；24、調(diào)節(jié)環(huán)；25、調(diào)節(jié)螺栓；26、錐形口；27、磨削固定螺紋孔；31、卡接塊；32、支撐臺；33、三角臺；34、車削固定螺孔；35、緊固螺紋孔；36、基準(zhǔn)桿；37、車削剪刃卡槽。

具體實(shí)施方式

為進(jìn)一步了解本發(fā)明的內(nèi)容，結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作詳細(xì)描述。

實(shí)施例1

結(jié)合圖1、圖2和圖3，本實(shí)施例的一種弧形刃口的碎邊刀具，刀具中各組分按重量所占百分比為：C:1.0％，W：0.8～1.2％，Mn：0.32％，Cr：4～6％，Mo：2.0％，V：1.0～1.2％，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。所要加工的碎邊剪刀具包括剪刃本體，如圖1中所示，該剪刃本體上表面為弧面，可以加工為圓弧面，剪刃本體的刃口面13為螺旋弧面，即刃口面13為弧面光滑過渡，由于刃口面13的兩側(cè)邊不在同一切面內(nèi)，形成一定的螺旋角度，構(gòu)成螺旋弧面。如圖2、圖3中所示，剪刃底面14與剪刃側(cè)面11連接有剪刃凸塊17，該剪刃凸塊17在安裝時便于卡入安裝槽，限制剪刃本體移位，固定更可靠；在剪刃凸塊17與剪刃底面14的連接處設(shè)置有矩形槽或圓弧槽，若為矩形槽，則矩形槽側(cè)壁與剪刃底面14夾角為45°；若為圓弧槽，其半徑可選為1.5mm。碎邊剪在加工時會產(chǎn)生碎屑，更換刀具時碎屑易落入兩個面的鉸接處，通過毛刷難以有效清除干凈，而設(shè)置的槽體能夠有效避免鐵屑藏積，使剪刃本體的地面能夠完全與刀盤上的安裝面貼合，精度更高，穩(wěn)定性更好。

此外，一般的剪刃本體多為較為規(guī)則的六面體結(jié)構(gòu)，而本實(shí)施例中把剪刃本體上表面設(shè)為圓弧面，能夠有效增加刀具結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。刃口面13為螺旋弧面，即能夠得到需要的刃口前角角度，又不會使刃口處厚度較小，避免淬火后硬度過大而在加工時崩刃。所設(shè)置的剪刃凸塊17能夠與剪刃螺栓孔15配合，一個螺栓便能較好的固定，并在端面絲孔16內(nèi)安裝螺栓限位。

實(shí)施例2

本實(shí)施例的一種碎邊剪加工方法，參看圖4，其加工工藝為：

1)下毛坯料，各組分按重量所占百分比為：C:1.0％，W：1.0％，Mn：0.32％，Cr：4％，Mo：2.0％，V：1.0％，對材料進(jìn)行三墩三拔的鍛打處理，始鍛溫度為1100℃，終端溫度為900℃，鍛打后在850℃進(jìn)行退火處理；

2)下料，銑平面，留2.5～3nn余量；銑側(cè)面，留2.5～2.8mm余量；在銑削加工時，矯正上下平面與側(cè)面之間夾角為90°。

粗磨毛坯平面和側(cè)面，平面余量2.0～2.5mm，側(cè)面余量1.5～2.0mm，矯正垂直度；對端面進(jìn)行銑削、磨削加工，矯正端面與平面、側(cè)面間的夾角為90°，留1mm余量。

3)對待加工的剪刃螺栓孔15和絲孔16劃線，并預(yù)留磨量，距離側(cè)面可預(yù)留1mm余量，端面預(yù)留0.25mm余量，劃線后確定鉆孔中心點(diǎn)；同理，對絲孔16劃線定位，絲孔到側(cè)面和平面的距離可預(yù)留1mm余量；劃線后加工絲孔16，然后加工剪刃螺栓孔15。在加工剪刃螺栓孔15時，由于其為沉頭螺栓孔，先鉆通孔，然后加工平底沉頭孔。

4)對毛坯進(jìn)行淬火處理：先在200℃對毛坯預(yù)熱，然后加熱到980～1060℃，保溫40～60min，油冷，在油液中冷卻24h，然后進(jìn)行三次回火處理；

第一次回火，溫度為530℃，保溫2.8h，回火后磨削擦亮剪刃毛坯表面，檢測硬度達(dá)62～63HRC；第二次回火，溫度為540℃，保溫3h，回火后磨削擦亮剪刃毛坯表面，檢測硬度達(dá)58～60HRC；第三次回火，溫度為545℃，保溫3h，回火后磨削擦亮剪刃毛坯表面，檢測硬度達(dá)58～60HRC。

5)先粗磨毛坯平面，預(yù)留1.5～1.8mm作為精磨余量；粗磨側(cè)面，留0.6～0.8mm余量，保證側(cè)面與平面的垂直度。

精磨平面，預(yù)留1.0～1.2mm余量，以保證有足夠的剪刃凸塊17和剪刃弧面12的精磨余量，同時要注意剪刃螺栓孔15和絲孔16的位置的確定；精磨側(cè)面，預(yù)留0.3～0.6mm余量，便于刃口加工，同時要注意剪刃螺栓孔15和絲孔16的位置尺寸；精磨端面，留0.05mm余量，確保垂直度。

以磨削后的側(cè)面和平面為基準(zhǔn)定位，線切割加工剪刃凸塊17，即切除底部的矩形塊，然后切割圓弧槽，半徑1.5mm。然后精磨剪刃凸塊17，剪刃凸塊17底面與剪刃底面14均留有0.8mm余量，同時確保絲孔距離底面尺寸。

6)線切割加工剪刃弧面12，剪刃弧面12為圓弧面，加工時留0.1mm精磨余量，然后利用磨床工裝把毛坯放置在外圓磨床上進(jìn)行弧面磨削加工。

如圖5、圖6中所示，磨床工裝是由圓柱體切割加工而成，磨床工裝的外壁等間隔分布有3個基準(zhǔn)面23，3個基準(zhǔn)面23平行于磨床工裝軸線，且與軸線的距離相等，確保安裝后的剪刃毛坯同心放置，加工的外圓弧面相同?；鶞?zhǔn)面23上設(shè)置有磨削固定螺紋孔27，磨削固定螺紋孔27可設(shè)置兩個，剪刃在安裝時多是配對使用，源自同一料塊的兩個剪刃毛坯作為一對，設(shè)置兩個螺紋孔，可以在同一位置處依次加工成對的剪刃毛坯，減少操作上的誤差。

基準(zhǔn)面23的一側(cè)連接有磨削剪刃卡槽22，該磨削剪刃卡槽22的側(cè)壁可作為定位基準(zhǔn)。在磨床工裝的兩端設(shè)置有與磨床工裝同心的連接軸21，連接軸21的外端面中心設(shè)置有錐形口26，方便在磨床安裝。

磨床工裝其中一端的一個連接軸21上套裝有調(diào)節(jié)環(huán)24，調(diào)節(jié)環(huán)24上間隔分布有徑向的調(diào)節(jié)螺栓25，所述調(diào)節(jié)螺栓25與調(diào)節(jié)環(huán)24螺紋連接，調(diào)節(jié)螺栓25的內(nèi)端頂住連接軸21側(cè)壁，使調(diào)節(jié)環(huán)24被固定。雖然基準(zhǔn)面等間隔分布，但難以保證不存在偏心量，所設(shè)置的調(diào)節(jié)環(huán)24能夠?qū)ρb置的偏心量進(jìn)行調(diào)節(jié)，使其達(dá)到靜平衡，從而保證磨削時的精度。

使用時，按如下步驟進(jìn)行磨削加工：

步驟1、在三個基準(zhǔn)面上分別同向安裝剪刃毛坯，使其剪刃凸塊17卡入磨削剪刃卡槽22，剪刃底面14與基準(zhǔn)面23貼合，然后從剪刃螺栓孔15插入螺栓，并擰入磨削固定螺紋孔27，使剪刃毛坯被固定在磨床工裝上；

步驟2、把磨床工裝的兩端用機(jī)床頂針頂住，頂針卡在錐形口26內(nèi)；

步驟3、調(diào)整調(diào)節(jié)環(huán)24位置，轉(zhuǎn)動機(jī)床主軸進(jìn)行靜平衡調(diào)試；

步驟4、啟動磨床進(jìn)行磨削加工。

7)用刃口固定工裝把毛坯固定，在數(shù)控加工中心加工出刃口面13。

刃口固定工裝用于把剪刃毛坯固定在數(shù)控加工中心的工作臺上，如圖7、圖8所示，刃口固定工裝一側(cè)設(shè)置有車削剪刃卡槽37，用于與剪刃凸塊17配合；刃口固定工裝上的三角臺33的側(cè)面設(shè)置有緊固螺紋孔35，該緊固螺紋孔35與車削剪刃卡槽37位于刃口固定工裝的同一側(cè)；在該刃口固定工裝底部中心設(shè)置有長度方向的卡接塊31，沿刃口固定工裝豎直方向設(shè)置有兩個車削固定螺孔34，車削固定螺孔34的軸線與卡接塊31長度方向的中截面重合，卡接塊31與車削固定螺孔34對應(yīng)部分開設(shè)有缺口，便于螺栓與工作臺上的螺紋孔連接。

三角臺33上設(shè)置緊固螺紋孔35的一側(cè)還垂直設(shè)置有基準(zhǔn)桿36，該基準(zhǔn)桿36位于三角臺33的中部，刃口固定工裝關(guān)于基準(zhǔn)桿36所在的豎直截面對稱，三角臺33相對于支撐臺32的高度低于同一截面上刃口面13的尺寸高度，防止加工時與加工刀具干涉。

使用時，同時把兩塊相配合的剪刃毛坯的剪刃凸塊17卡入車削剪刃卡槽37內(nèi)，剪刃毛坯的端面頂住圓柱形的基準(zhǔn)桿36，然后從剪刃螺栓孔15中插入螺栓，并擰入緊固螺紋孔35，使兩塊成對的剪刃毛坯固定在刃口固定工裝上；把刃口固定工裝的卡接塊31插入數(shù)控加工中心工作臺上對應(yīng)的槽中，從車削固定螺孔34中插入螺栓，把刃口固定工裝安裝在工作臺上，完成安裝，可按照設(shè)定的程度進(jìn)行刃口面13的加工。

該工裝能夠?qū)Τ蓪κ褂玫募羧械毒哌M(jìn)行加工，減少中間操作誤差，有助于加工精度的提高。

8)進(jìn)行第四次回火處理，回火溫度為180～200℃，保溫2h，回火后的硬度為58～59HRC，通過第四次回火可去除加工后的內(nèi)部應(yīng)力。

9)手工磨刃口，表面粗糙度為12.5，磨端面到要求尺寸，進(jìn)行后續(xù)去毛刺、復(fù)絲處理，復(fù)查尺寸，若合格則進(jìn)行標(biāo)記，完成剪刃本體的加工。

所加工的剪刃對所受到的切削阻力的分散效果更好，具有更高的承載能力，而且實(shí)用過程中不易出現(xiàn)崩刃、疲勞現(xiàn)象，實(shí)用效果好。

實(shí)施例3

本實(shí)施例的一種碎邊剪加工方法，其基本過程與實(shí)施例2相同，其不同之處在于：步驟1)中毛坯的各組分按重量所占百分比為：C:1.0％，W：0.8％，Mn：0.32％，Cr：6％，Mo：2.0％，V：1.2％，對材料進(jìn)行三墩三拔的鍛打處理，始鍛溫度為1100℃，終端溫度為900℃，鍛打后在870℃進(jìn)行退火處理。

步驟使4)中的三次回火過程為：第一次回火，溫度540℃，保溫2.5h，回火后硬度62～63HRC；第二次回火，溫度550℃，保溫2.5h，回火后硬度60～62HRC；第三次回火，溫度540℃，保溫3h，回火后硬度58～59HRC。

以上示意性的對本發(fā)明及其實(shí)施方式進(jìn)行了描述，該描述沒有限制性，附圖中所示的也只是本發(fā)明的實(shí)施方式之一，實(shí)際的結(jié)構(gòu)并不局限于此。所以，如果本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員受其啟示，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造宗旨的情況下，不經(jīng)創(chuàng)造性的設(shè)計出與該技術(shù)方案相似的結(jié)構(gòu)方式及實(shí)施例，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。