專利名稱：用于制作旋轉刀具的方法和旋轉刀具的制作方法
技術領域：
本發明涉及用于制作旋轉刀具的方法，該旋轉刀具用于在諸如紙頁，塑料片，金屬片或類似的片材上加工橫向切縫，以及通過該方法制作的旋轉刀具。
旋轉刀具用來加工刀刃全部切透或穿過一種片材的全透切縫，或者加工刀刃部分地切透該片材，即切開深度小于被切片材的厚度的部分切透切縫。在片材上加工的切縫可以在多種場合使用。例如，這種片材可以在連續或斷續的切縫處很容易分離開或者折迭。若以交錯形式加工切縫，然后將片材縱向張開便得到一種具有網狀結構的片材，或者在可拉伸塑料片上形成切縫，然后橫向拉伸此塑料片從而得到具有橫向上有高強度的網狀結構的片材。在切縫為全透切縫而且縱向相鄰排的切縫之間的間隔相對大些時可以使用剪切刀。但是，在切縫為部分切透切縫而且縱向相鄰排的切縫之間的間隔相對小些、又須有效地加工許多切縫時，就要用一種準確精密的旋轉刀具，再在旋轉刀具和支承輥之間引送片材。
例如，有一種眾所周知的無紡織物，它包括的分層為具有橫帶的第一片和具有縱帶的第二片，它們排列成使得橫帶和縱帶互相交叉好象是機織織物的經緯。第一片用一張塑料膜制成，用帶刀片的旋轉刀具在該塑料片上加工出橫切縫，然后側向拉伸該塑料片。第二片也用一張塑料膜制成，縱向拉伸該片，用另一旋轉刀具切開該塑料片構成縱長切縫，然后側向張開該片。這里“縱長”指的是連續片材的縱長方向，或該連續片材的輸送方向。本發明涉及用于加工具有橫切縫的第一片的旋轉刀具，盡管它不僅限于說明例子。
為加工帶許多橫切縫的片材而制作旋轉刀具相當困難，因為要在旋轉刀具的外圓周面上以小周節排列大量刀片。比如，旋轉刀具包括在該旋轉刀具的外圓周面上以3.0毫米或更小的周節排列的刀片。
已知的用于加工帶橫切縫片材的旋轉刀具有兩種(類型)。一種旋轉刀具包括一個圓柱體和與該圓柱體成一體的刀片。就是說，這些刀片是通過對圓柱體的外周部分機械加工或切削而一片一片制成的。旋轉刀具被粗加工后，硬化處理，如，滲碳處理應用于旋轉刀具，通過顯微鏡觀察刀片時進行手工精加工。為制作這種刀具，技工必須具有足夠的經驗和高超的技藝，而且還需花大量時間才能完成一件旋轉刀具。另外，旋轉刀具的材料不得太硬由于它需要被機械加工，而且這種材料不能保證旋轉刀具的刀片的長期使用壽命。
另一種旋轉刀具包括一個圓柱體，它具有配置在外圓周面上大體平行于該圓柱體軸線的切槽，刀片固定在切槽中。這種情形下，要求刀片的刃口精確地排列在一個繞圓柱體軸線的圓上，但實際上，刀片的刃口不是準確排列在繞圓柱體軸線的圓上。刃口高度距圓柱體軸線有一偏差，這一偏差大于允許程度。就是說，圓柱體的切槽由機械加工而且切槽底面距圓柱體軸線有一偏差，但由于對于窄而密的切槽難以保證精確的機加工這種偏差必然是大的。刀片本身含有一定偏差，當刀片安裝到圓柱體的切槽中時刀片刃口的偏差便加到切槽的偏差上了。為了解決這一問題，分別測量切槽深度和刀片高度，對具體的切槽選擇適當的刀片，使得這些刀片裝入切槽時刀片高度上的偏差變小，但這種刀片高度上的偏差仍然大于允許的程度。要想調節刀片高度上的偏差，假設這些刀片被可調地裝入切槽，可采用調節裝置，調整螺釘等。然而，在旋轉刀具具有在小周節排列許多刀片的情況下，不可能安排和使用調整螺釘，因為每個切槽的區域和空間非常小。當切縫為部分切透切縫且片材為薄材時，不用說刀片的刃口必須精確地相對于旋轉刀具的軸線安排。當切縫為全透切縫或切縫是以相對大的節距安排時刀片的刃口也必須精確地配置。如果刀片的刃口配置不精確，就不能準確形成切縫，而且就須增加旋轉刀具與支承輥之間所施加的壓力。但是，若施用了過載便減低了刀片和支承輥的使用壽命。因此，切縫為全透切縫時，刀片的刃口必須精確地配置。
如上所述，當旋轉刀具是整體型的那種時，其刀片與圓柱體成一整體并且通過對圓柱體外圓周部進行機械加工而成形，需要高超的技藝和大量勞動。另外，在旋轉刀具的制作或使用過程中如果只有一部分刀片損壞，根據損壞程度有時很難重新配置或重新機加工這些刀片，因此必須制作一個新旋轉刀具。具體地說，當片材是一種熱塑塑料片時，切縫在該片材上成形后在受熱狀態下拉伸該塑料片，拉伸過程中若切縫成形時加工的切縫有缺陷，那么這種帶切縫的材料片就會斷裂。為避免這一問題在切縫成形時往往要將刀片加熱到塑料片材的熔點之上。然而，刀片還受到熱變形，因此在加熱狀態下難以保持要求的刀片精度。在加熱條件下要想讓刃口保持高精度，也是完成刀具的困難。
本發明的目的是提供一種用于制作旋轉刀具的方法和通過這一方法制作的旋轉刀具，用此方法可在短時間內而且無需特殊經驗和技藝就能制造該旋轉刀具。
本發明的另一目的是提供一種用于制作旋轉刀具的方法和用這一方法制連的旋轉刀具，據此，旋轉刀具具有精確配置了刃口的刀片。
根據本發明，提供了制作旋轉刀具的方法，該刀具用于在片材上形成橫切縫，該方法包括的步驟有制備一個帶軸線的圓柱體，外圓周面和配置在該外圓周面上的切槽大體上平行于該軸線，切槽有底面，制備各有刃口和與刃口相對的基面的刀片；將刀片裝入切槽，使刃口安置于切槽的底面上；用一工具加工刀片的基面；從切槽取出刀片；再次將刀片裝入起初裝過的切槽中使基面安置于切槽的底面。
此方法中，刀片被暫時裝入切槽，使刃口安置于切槽的底面上而且其基面伸出切槽，當圓柱體繞其軸線旋轉時用一工具加工刀片的基面。因此，刀片的底面被機加工使得該底面精確處于一個繞圓柱體軸線的圓上。然后從切槽取下刀片，最后裝入起初裝過的切槽使基面安置于切槽的底面而且其刃口伸出切槽。因此，刀片的刃口便準確地處在與機加工基面時基面所處的圓相應的一個圓上。結果，旋轉刀具的刀片便具有精確配置的刃口了，就可以在短時間很容易制作旋轉刀具，而且無需特殊的經驗和技藝。
更可取地講，將刀片裝入切槽之后進而提供把刀片固定在切槽中的工序。這種情況下，將刀片固定在切槽的工序最好包括使圓柱體材料變形以便切槽的壁強壓住刀片，接觸點最好在縱向間隔開的位置。或者將刀片固定在切槽的工序最好包括將刀片粘附于切槽中。
更可取的是，將刀片先裝入切槽后而且在機械加工該刀片之前進而提供把刀片固定在切槽中的工序。在這一情形下，將刀片暫時固定在切槽中的工序最好也包括使圓柱體材料變形以便切槽的壁強壓住刀片，接觸點最好在縱向間隔開的位置。或者將刀片暫時固定在切槽中的工序最好包括將刀片粘附于切槽中。
更可取地講，該工具包括一個可轉動的磨砂輪，它的軸線與圓柱體的軸線相平行。
本發明還提供了一種用于在片材上形成橫切縫的旋轉刀具，該旋轉刀具包括一個帶軸的圓柱體，外圓周面和配置在外圓周面上基本與該軸相平行的切槽，切槽有底面刀片各具有刃口和與刃口相反的基面；刀片裝在切槽中其基面安置在切槽的底面上，而刃口伸出切槽；切槽帶有在刃口置于切槽底面時指示刀片暫時裝入切槽痕跡。
因此，這種旋轉刀具可以按上述方法制作，并且包括切槽上的帶有在刃口置于切槽底面上時指示刀片暫時裝入切槽痕跡。
所述痕跡可以設置在切槽的底面并通過刃口在切槽的劃痕形成。或者刀片通過圓柱體材料的變形而固定在切槽中，使得切槽的壁強壓住刀片至少抵在第一位置，所說痕跡可以包括切槽的壁的變形，它強壓住刀片從而暫時將刀片至少固定在一個第二位置而不是所述第一位置。
更可取地說，切槽的底面安排成距離圓柱體的軸線有一第一偏差的地方，而刀片的刃口安排成距離圓柱體軸線有一第二偏差的地方，該第二偏差比第一偏差小。
最好，切槽安排成一個圓周節小于5毫米，更可取地，周節小于3毫米。
最好，切槽相對于圓柱體軸線以小角度延伸。
最好，圓柱體包括加熱機構。
最好，圓柱體由銅合金組成，而刀片由高速鋼組成。
最好，提供一個止動機構來限制刀片切透(進)片料。
參閱附圖，由以下對最佳實施例的說明將會更明確本發明，附圖中
圖1是按照本發明的第一實施例的一種橫切縫成形機的主視圖；圖2是圖1的橫切縫成形機的示意側視圖；圖3是圖1和圖2所示的旋轉刀具的旋轉體的透視圖；圖4是圖1和圖2所示的旋轉刀具的刀具的透視圖；圖5A至5E圖示說明了圖1至圖4所示的旋轉刀具的制作方法；圖6是按本發明第二實施例的橫切縫成形機的主視圖；圖7是按本發明第三實施例的橫切縫成形機的主視圖；圖8是橫切縫成形機的透視圖，圖示說明了機器的運作；圖9是一帶有橫帶的橫片材被側向拉伸后的俯視圖；圖10是一包含圖9的橫片的無紡織物的俯視圖。
圖1和圖2表示一種橫切縫成形機10用于在一種片材上加工橫切縫。此機器10包括一個旋轉刀具12和一個支承輥(背輥)14。通過輸送輥18和20把一種片材16送入和引出旋轉刀具12。旋轉刀具12有一根軸22通過軸承24可轉動支承，而軸承由機架部分固定支承。支承輥14有一根由軸承28可轉動支承的軸26，該軸承連接到液壓缸32的活塞桿30上。因此，支承輥14彈性推頂著旋轉刀具12。旋轉刀具12由一未示出的驅動源驅使轉動。
如圖1至圖4中所示，旋轉刀具12包括一個有軸線36的圓柱體34，一個外圓周面和安排在該外圓周面上基本平行于軸線36的若于切槽38。切槽38可相對于圓柱體34的軸線36以小角度延伸。刀片40裝入切槽38。每條刀片40有一刃口40a和一個與刃口40a相對的基面40b。基面40b安置于切槽38的底面而刃口40a伸出切槽38。因此，片材16在旋轉刀12和支承輥14之間被壓緊，這樣通過刃口40a在片材16上形成橫切縫17。每條刀片40在刃口40a上還有若干缺口40c。旋轉刀具12還具有電加熱器42。
在此實施例中，圓柱體34的直徑是120毫米，長度為400毫米，切槽38數目和刀片40的數目均為240。因此，切槽38(和刀片40)以大約1.6毫米的外圓周節安排在圓柱體34的外圓周面上。每條刀片40具有0.4到0.6毫米的寬度范圍和約7毫米的高度。每條切槽38約5毫米深，其寬度大體等于或略大于刀片40的寬度，使得刀片40與切槽38的側壁之間產生0.01到0.02毫米的公差。圓柱體34由銅合金制成，刀片40由高速鋼制成。
圖5A到圖5E圖示了用于制作圖1至4的旋轉刀具12的方法。
如圖3和4中所示，制備圓柱體34和刀片40。將刀片40裝入切槽38使得刃口40a安置于切槽38的底面38a，而基面40b伸出切槽38，如圖5A中所示。用一錘頭可以把刀片40打入切槽38而且刃口38a略撞擊到切槽38的底面38a。結果，指示刀片40暫時裝入切槽38的痕跡可以保持在切槽38的底面38a上。
每條刀片40沿其長度最好是直的，而沿其長度也可以略微撓曲。這樣，當刀片40裝入切槽38時可以摩擦地固定在切槽38內。另外，更可取的是暫時把刀片40固定在切槽38內。為此，鄰接切槽38的圓柱體34的材料變形使得切槽38的槽壁38b在縱向間隔開的接觸點強壓住刀片40，如圖5B中所示。這一變形通過一個微弱的力產生，比如，用一打入工具敲擊。換句話說，在刀片40和切槽38之間的間隙填入一種膠粘劑可以進行將刀片40暫時固定在切槽38中。當從切槽38取走刀片40時，用一種溶劑使膠粘劑溶解。
然后，如圖5C中所示，當圓柱體34繞其軸線36轉動時用一工具50機加工刀片40的基面40b，工具50最好是一個磨砂輪，它的軸線與圓柱體34的軸線36相平行。磨砂輪也繞其軸線轉動并沿其軸線運動。因此，刀片40的基面40b被機械加工，使得基面40b準確處于繞圓柱體34的軸線36的一個圓上，即使繞圓柱體34的軸線36的切槽38在深度上有相當的偏差。
然后，從切槽38取下刀片40，再次裝入起初裝過的切槽38，使得基面40b安置于切槽38的底面38a而刃口40a伸出切槽38，如圖5D和5E中所示。這樣，刀片40的刃口40a便精確處于與基面40b被機加工時所處的圓相對應的圓上。這種情形下，刃口40a和基面40b顛倒，保持左-左和右-右的關系。相應地，旋轉刀具12具有了帶有精確排列的刃口40a的刀片40，并可以容易短時間以高精度制作旋轉刀具12，而且無需特殊經驗和技藝。
切槽38的底面38a配置成距離圓柱體34的軸線36有第一偏差，而刀片40的刃口40a配置成距離圓柱體34的軸線有第二偏差。可以清楚看到第二偏差比第一偏差更小。比如，刀片40的刃口40a配置成距離圓柱體34的軸線36有±2.5/1000mm的偏差，而切槽38的底面38a配置成距離圓柱體34的軸線36有±1.0/10mm的偏差。這就是說，在安裝前可以完全扣減掉第二偏差，不會有第一偏差和刃口40之高(度)的精度的影響。
還需將刀片40固定在切槽38中。為此，使圓柱體34鄰接切槽38的材料變形，這樣，切槽38的壁38C在縱向隔開的接觸點強壓住刀片40，如圖5E中所示。變形38C恰恰是在暫時固定時的位置處產生的，因此在暫時固定期間保留了初始變形38b的痕跡。或者刀片40最后固定在切槽中可以在刀片40和切槽38之間的間隔中填入粘結劑來實現。
旋轉刀具12包括用銅合金制成的圓柱體34和用高速鋼制成的刀片40，可用通常的機床和磨床在一周內制造出，并且可以在厚度為200μm的聚乙烯膜的片材16上正常工作五千小時用以加工出橫切縫17。根據一個比較試驗，一種通用的旋轉刀具包括一個圓柱體和與圓柱體成整體的刀片，它是用經過滲碳硬化處理過的鎳鉻鋼制成。由一名有特殊經驗和技藝的技工制作一件通用的整體式旋轉刀具大約需要6個月，其運作壽命約是本發明的旋轉刀具12運作壽命的五分之一到十分之一。另一種通常的旋轉刀具包括帶切槽的圓柱體和裝入切槽的刀片沒有用本方法制作，制作這樣一件通常的整件旋轉刀具需要大約一個月時間。為了制造這種通常的旋轉刀具，需要制備許多昂貴的刀片，比如需要花費在三倍以上那么多的刀片，而且必須在制備好的刀片組中選出好的，再將選出的刀片裝入切槽。刃口高度的偏差在±1.0/1.00mm，這是令人失望的水平。
圖6表示按本發明第二實施例的橫切縫成形機10。此實施例包括的部件與圖1中的部件相似。也就是說，一種片材16在旋轉刀具12與支承輥14之間通過，這樣由旋轉刀具12在片材16上形成橫切縫17。該旋轉刀具12包括一個帶切槽的圓柱體34，切槽內裝有刀片40。旋轉刀具12按上述方法制成。旋轉刀具12有一根通過軸承24轉動支承的軸22，支承輥14有一根軸26，該軸由軸承28可轉動支承，而軸承連接到液壓缸32的活塞桿30上。因此，支承輥14彈性推頂著旋轉刀具12。
圓柱體34有一個加工有切槽的中心部分34a，兩端部分34b和34c未加工出切槽。端部34b和34c的直徑略大于中心部分34a的直徑，這樣就限制刀片40(穿)透過在旋轉刀具12和支承輥14之間通過的片材16。因此，刀片40不全部透過片材16，刀片40的刃口部分地刺穿片材16從而在片材16上形成橫切縫17。
圖7表示按本發明第三實施例的橫切縫成形機。此實施例包括的部件與圖1中的部件相似。也就是說，一種片材16在旋轉刀具12和支承輥14之間通過，這樣由旋轉刀具12在片材16上加工出橫切縫17。旋轉刀具12包括一個帶有切槽的圓柱體34，切槽內裝有刀片40。旋轉刀具12按上述方法制成。旋轉刀具12有一根通過軸承23可轉動支承的軸22，而支承輥14有一根軸26，該軸由軸承28轉動支承，軸承連接到液壓缸32的活塞桿30上。因此，支承輥14彈性推頂著旋轉刀具12。
止動器48設置在軸承28的上方以限制軸承28向上移動，使得限制了刀片40穿透過在旋轉刀具12與支承輥14間通過的片材16。因此，切刀片40不會全部穿透片材16，而刀片40的刀口部分刺穿片材16從而形成片材16上的橫切縫17，對片材16無損。
圖8圖示了橫切縫成形機10的運作。由于刀片40上缺口40C的設置，在片材16上形成橫切縫17的陣列，該橫切縫17安排成交錯排列。
圖9示出一種有橫帶16b的橫片16a。具有圖8的橫切縫17的片材16隨后被側向拉伸，橫切縫17間的片材16的材料收窄而成為橫帶16b。
圖10表示了一種包含圖9的橫片16a的無紡織物60。該無紡織物60包括分層設置成具有橫帶16b的橫片16a和具有縱帶62b的縱片62a使得橫帶16b與縱帶62b互相交錯，好象是機織織物的經緯。縱片62a可以用一種塑料膜片制成，通過縱向拉伸該膜片，用另一旋轉刀具切開該膜片以便形成縱向切縫或切縫，然后側向展開膜片。不難理解，橫帶16b安排得彼此緊密，切槽38和刀片40應當相應以小圓周節安排。切槽38最好配置成圓周節小于5毫米，小于3毫米更可取。因此，通常的旋轉刀具難以制作，而本發明的旋轉刀具12可容易制作。
權利要求
1.一種用于制作在片材上形成橫切縫的旋轉刀具的方法，該方法的特征在于包括的步驟是制備一個圓柱體，它具有一條軸線，一個外圓周面和配置在該外圓周面上基本與該軸線相平行的若干切槽，該切槽有底面，制備若干刀片每條刀片有一刃口和與刃口相反的基面；將刀片裝入切槽，使刃口安置于切槽的底面；用工具機械加工刀片的基面；從切槽取下刀片；再次將刀片裝入起初裝過的切槽，使基面安置于切槽的底面。
2.按權利要求1所述的方法，其特征是還包括的步驟是，在刀片最后裝入切槽后，將刀片固定在切槽中。
3.按權利要求2所述的方法，其特征是將刀片固定在切槽中的步驟包括使圓柱體的材料變形，以便讓切槽壁強壓住刀片。
4.按權利要求3所述的方法，其特征是其中，圓柱體材料在縱向隔開的位置處變形。
5.按權利要求2所述的方法，其特征是，其中將刀片固定在切槽中的步驟包括將刀片粘在切槽中。
6.按權利要求1所述的方法，其特征是還包括的步驟是在刀片首次裝入切槽之后而且又在被機械加工之前暫時將刀片固定在切槽中。
7.按權利要求6所述的方法，其特征是其中將刀片暫時裝入切槽的步驟包括使得圓柱體的材料變形，以便讓切槽壁強壓住刀片。
8.按權利要求7所述的方法，其特征是圓柱體材料在縱向隔開的位置處變形。
9.按權利要求6所述的方法，其特征在是，暫時將刀片固定在切槽中的步驟包括把刀片粘結在切槽中。
10.按權利要求1所述的方法，其特征是，所述工具包括一種軸線與圓柱體的軸線相平行的可轉動磨砂輪。
11.按權利要求1所述的方法，其特征是，該切槽相對于圓柱體軸線以小角度延伸。
12.按權利要求1所述的方法，其特征是，對刀片加熱。
13.按權利要求1所述的方法，其特征是，該圓柱體由銅合金制成，刀片由高速鋼制成。
14.一種用于在片材上形成橫切縫的旋轉刀具，其特征在于，包括一個圓柱體，它具有一條軸線，一個外圓周面和配置在該外周面上基本與該軸線相平行的若干切槽，該切槽有底面；若干刀片，各具有刃口和與刃口相反的基面；該刀片被裝入切槽，使其基面安置于切槽的底面，而刃口伸出切槽；以及該切槽具有指明刀片以其刃口安置于切槽的底面而暫時裝入切槽的痕跡。
15.按權利要求14所述的旋轉刀具，其特征是，該痕跡位于切槽的底面并由受驅動進入切槽的刃口的劃痕形成。
16.按權利要求14所述的旋轉工具，其特征是，切槽的底面配置成距離圓柱體的軸線有第一偏差，刀片的刃口配置成距離圓柱體的軸線有第二偏差，第二偏差小于第一偏差。
17.按權利要求14所述的旋轉刀具，其特征是，該切槽配置成周節小于5毫米。
18.按權利要求17所述的旋轉刀具，其特征是，該切槽配置成周節小于3.0毫米。
19.按權利要求14所述的旋轉工具，其特征是，該切槽相對于圓柱體軸線以小角度延伸。
20.按權利要求14所述的旋轉刀具，其特征是，對刀片加熱。
21.按權利要求14所述的旋轉刀具，其特征是，該圓柱體由銅合金制成，該刀片由高速鋼制成。
22.按權利要求14所述的旋轉刀具，其特征是，還包括止動機構以便限制刀片穿透進入片材。
全文摘要
一種用于制作在片材上加工出橫切縫的旋轉刀具的方法。該旋轉刀具有一圓柱體其上帶有大體縱向延伸的切槽和刀片。先將刀片裝入切槽使其刃口置于切槽底面,刀片基面伸出切槽并在圓柱體轉動時用一轉動磨砂輪進行機加工。然后從切槽中取下刀片并最后裝入相同的切槽。刀片的刃口可精確地配置在繞圓柱體軸線的一個圓上,該旋轉刀具可容易地制作出。
文檔編號B23D65/00GK1191787SQ9710255
公開日1998年9月2日 申請日期1997年2月26日 優先權日1997年2月26日
發明者相原金太郎 申請人:日本石油化學株式會社