СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ РЕЖУЩИХ ИНСТРУМЕНТОВ Российский патент 1997 года по МПК B21H7/10 

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к способу изготовления лезвий режущих инструментов, и может быть использовано при изготовлении лезвий клинковых ножей для мясной промышленности.

Известен способ производства профилей переменного сечения путем продольной прокатки в калиброванных валках с изменяющимся углом наклона осей, обеспечивающий перемещение в процессе прокатки заготовки параллельно осям валков /а. с. N 707668, кл. B 21 H 7/10, опубл. 5.01.80, Бюл. N 1/.

Известный способ не обеспечивает возможности получения поперечной накаткой переменного по ширине профиля клинкового ножа из пластинчатой заготовки.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ изготовления лезвий режущих инструментов, преимущественно медицинских скальпелей, при котором заготовку подают в рабочие инструменты и прокатывают между валками и подвижным относительно валков рабочим инструментом. Заготовку подают в рабочие инструменты перпендикулярно направлению вальцовки, и деформирование ее осуществляют за несколько проходов вальцовки с кантовкой между ними /а.с. N 1602599, кл. B 21 H 7/10, опубл. 30.10.90. Бюл. N 40 прототип/.

Известный способ не обеспечивает получения формы клина ножа в продольном его направлении в связи с ограниченностью технических возможностей, обуславливаемых необходимостью деформации больших плоских заготовок в отличие от используемых заготовок круглых или овальных сечений, а также наличием в технологическом процессе дополнительных операций предварительного профилирования, кантования, калибровки и заводки лезвия. В связи с этим для осуществления известного способа необходимо устройство сложной конструкции.

Технической задачей изобретения является упрощение процесса с одновременным уменьшением расхода металла и повышением качества готового изделия.

Поставленная задача достигается тем, что в способе изготовления лезвий режущих инструментов, преимущественно клинковых ножей, при котором заготовку подают в рабочие инструменты и прокатывают между валками перпендикулярно направлению вальцовки, деформирующие поверхности валков изготавливают, исходя из условий смещения координат центра окружности деформирующей поверхности относительно оси вращения валка на величины, пропорциональные окончательным габаритным размерам клинка ножа в поперечном его сечении, причем участок деформирующей поверхности валка выполняют с его ограниченной длиной дуги, равной переменной по длине ширине режущей части клинка, а в процессе прокатки изменяют угол между осями валков в зависимости от угла конусности валков пропорционально длине лезвия ножа и толщине заготовки клинка.

Наличие в предлагаемом способе изобретения доказывается тем, что в существующих способах изготовления клинковых ножей, использующихся для разделки мяса, обработка лезвия производится трудоемкими операциями длительного шлифования, имеющими низкий коэффициент использования металла, сопровождающимися тепловыми и силовыми воздействиями на обрабатываемую поверхность, приводящими к структурным превращениям и ухудшениям физико-механических характеристик поверхностных слоев материала заготовки, что приводит к снижению упругости клинка и недолговечности режущих показателей ножа. Использование же известного способа изготовления скальпелей применительно к изготовлению клинковых ножей невозможно из-за значительной разности в размерах и связанного с этим увеличения степени деформации и усилия прокатки.

Оригинальность предлагаемого способа заключается в поперечной прокатке лезвия ножа между валками с непараллельным расположением осей и со смещенным центром деформирующей поверхности, обеспечивающих одновременное получение клина лезвия ножа как в продольном, так и в поперечном его направлениях.

На фиг. 1 показана схема изготовления лезвия ножа в начальной и конечной стадиях прокатки; на фиг. 2 показано расположение осей накатных валков; на фиг. 3 схема для расчета координат и углов смещения центра деформирующей поверхности валка.

Способ осуществляется следующим образом.

Предварительно нагретую до температуры пластической деформации заготовку 1 устанавливают перпендикулярно направлению вальцовки между деформирующими инструментами 2, 3, закрепленными на валках 4, 5. При встречном перемещении валков 3, 4 начинается деформирование рабочими поверхностями 6, 7 поверхности заготовки 1. Деформирование производят за один проход. При этом происходит формообразование из плоской заготовки 1 клина ножа 8 с созданием углов клиновидности одновременно как в поперечном, так и в продольном направлениях /фиг. 1/.

Для осуществления процесса образования острой режущей кромки у клинка при накатке осуществляется смещение центров окружности О₁ /рис. 3/ деформирующих поверхностей 6, 7 относительно центров вращения 0 валков 4, 5. Данное смещение обеспечивает постепенное нарастание усилия и степени деформации от нуля в начальный момент до максимальной величины в конце процесса прокатки, когда создается острая режущая часть клинка.

Координаты X₀, Y₀ смещенного центра О₁ в системе координат X,Y находятся из системы уравнений

Откуда

где R радиус окружности деформирующих поверхностей 6, 7;

X_A, Y_A координаты точки А окончания процесса деформирования лезвия;

X_B, Y_B координаты точки В начала процесса деформирования лезвия ножа;

h толщина заготовки клинка ножа;

l₁ длина дуги, равная ширине клинка ножа;
l₂ длина дуги, равная ширине скоса режущей части клинка ножа.

Стабильное протекание процесса формообразования клинка в продольном направлении /фиг. 2/ обеспечивается углом наклона α осей 9, 10 валков 4, 5 относительно друг друга и созданием при изготовлении угла клиновидности по длине, равного a у деформирующих поверхностей 6, 7, причем угол a обратно пропорционален длине L лезвия ножа, прямо пропорционален толщине h клинка ножа и определяется по формуле

Указанный расчет и изготовленная по его результатам деформирующая оснастка обеспечивают получение заготовки клинка ножа с минимальными и равномерными по всем поверхностям припусками на последующую механическую финишную обработку, способствуя также максимальному упрочнению режущих кромок ножа.

Пример конкретного выполнения способа изготовления лезвий режущих инструментов проведен для получения клинков обвалочных ножей для разделки мяса Л23-ФНО-11, Л23-ФНО-12, Л23-ФНО-13 из листовой стали 40х13 толщиной 3 мм с размерами лезвия l₁ 30 мм, L 150 мм.

Деформирование предварительно нагретой ТВЧ до температуры 1100^oC заготовки прямоугольного сечения осуществляли на накатной установке цехового изготовления с гидравлическим приводом за один проход путем прокатки двумя валками диаметром ⊘ 320 мм.

Качество получаемого лезвия оценивали измерением размеров и твердости. В результате пластического деформирования горячей заготовки холодными валками происходило упрочнение режущей кромки ножа до твердости HRC 55.58. Коэффициент использования ножа до твердости изготовления лезвий ножей предлагаемым способом составляет порядка 95 98%
Таким образом, использование позволяет достичь следующих результатов:
1. Способ изготовления лезвий клинковых ножей прокаткой благодаря смещению центра окружности рабочего профиля деформирующих вставок при их изготовлении относительно оси вращения валков на величину, пропорциональную окончательным габаритным размерам клинка ножа в поперечном его сечении, а также благодаря наличию угла конусности у деформирующих поверхностей вставок и непараллельному расположению осей валков под регулируемым углом наклона в процессе прокатки, обеспечивает одновременное клинообразование формы режущей части ножа как в продольном, так и в поперечном его направлениях.

2. Способ также обеспечивает постоянное нарастание степени деформации при обжатии режущей части клинка перпендикулярно направлению вальцовки до достижения максимальной величины в момент формирования острой режущей кромки ножа это способствует упрочнению материала в зоне рабочей режущей части ножа по сравнению с нерабочим торцем, что в конечном итоге приводит к увеличению показателей его долговечности.

3. Предлагаемый способ изготовления режущего инструмента профилирующей прокаткой позволяет избежать трудоемких финишных операций механической обработки клина лезвия ножа как в поперечном, так и в продольном направлениях, ухудшающих структуру и нарушающих естественное расположение волокон в листовом прокате, а также способствует созданию минимальных и равномерных припусков на полирование.

Реализация потенций предлагаемого изобретения позволяет упростить процесс изготовления ножей за счет сокращения числа технологических операций, повысить их качество за счет создания при прокатке стабильной волокнистой структуры и упрочнения при прокатке, а также уменьшить расход металла за счет повышения коэффициента его использования до 95 98%

Использование: обработка металлов давлением, в частности изготовление лезвий режущих инструментов, и может быть использовано при изготовлении лезвий клинковых ножей для мясной промышленности. Сущность изобретения: заготовку перемещают между валками с ограниченной длиной дуги деформирующих поверхностей перпендикулярно направлению вальцовки. При этом берут валки, у которых деформирующие поверхности располагают со смещением координат центра окружности дуги деформирующих поверхностей относительно оси вращения валка на величину, пропорциональную окончательным габаритам режущего инструмента в поперечном сечении. Длину дуги каждой деформирующей поверхности выбирают равной ширине режущей части инструмента. В процессе вальцовки изменяют угол между осями валков в зависимости от угла конусности последних и пропорционально длине лезвия и толщине режущего инструмента. 3 ил.

Способ изготовления режущих инструментов, преимущественно клинковых ножей, при котором заготовку перемещают между валками с ограниченной длиной дуги деформирующих поверхностей перпендикулярно направлению вальцовки, отличающийся тем, что берут валки, у которых деформирующие поверхности располагают со смешением координат центра окружности дуги деформирующей поверхности относительно оси вращения валка на величину, пропорциональную окончательным габаритам режущего инструмента в поперечном сечении, при этом длину дуги каждой деформирующей поверхности выбирают равной ширине режущей части инструмента, а в процессе вальцовки изменяют угол между осями валков в зависимости от угла конусности последних и пропорционально длине лезвия и толщине режущего инструмента.