一种打叶刀及其制作方法与流程

本发明涉及一种用于烟叶加工的打叶器具，属于刀具技术领域，具体公开了一种打叶刀及其制作方法。

背景技术：

在烟草工业的打叶复烤生产中，采用打叶机把烟叶中的片烟和烟梗(叶脉)撕扯分离开来。烟叶在通过打叶机中高速旋转部件打叶辊与固定部件动刀排以及框栏过程中的拖拽和撕扯，实现叶梗分离。这其中，打叶辊上的动刀齿和定刀排上的定刀齿统称为打叶刀，打叶刀是执行撕叶工作的首要部件。打叶刀的两侧面为打叶工作面。

传统打叶刀的工作面是采用硬质合金颗粒物堆焊的工艺制成的，叶梗分离主要是依靠打叶工作面上多点分布的硬质合金颗粒对烟叶的有效拖挂和撕扯作用来完成，打叶工作面上硬质合金颗粒的凸起高度和锋锐度是决定打叶刀撕叶效果的关键因数。虽然硬质合金颗粒不易磨损，但其属于脆性材料，在基材上的凸起高度一般都不会高于1mm。在撕叶过程中，打叶刀的工作面承受着烟叶的反作用力，硬质合金颗粒会发生折断或脱落，导致硬质合金颗粒物的凸起高度下降和数量减少，撕叶作用衰减。此外，在打叶过程中，烟油对工作面的粘附和覆盖又会进一步导致硬质合金颗粒的撕叶作用减弱甚至失效。

技术实现要素：

针对现有打叶刀在应用中存在的技术问题，本发明的申请人经过多年的观察验证，发现打叶刀工作面上的硬质合金颗粒凸起高度和锋锐度的保持性不理想，是导致打叶机撕叶效率普遍偏低的重要原因。本发明提供一种打叶刀及其制作方法，即采用具有高强度和高韧性的工具钢或模具钢作为基材，一体加工成型工艺制作的打叶刀，打叶刀刀体具备很高的硬度和足够的韧性，在工作面上一体成型的四棱锥形尖齿，凸起高度可控且不易磨损，能够长期保持撕叶作用的稳定，实现打叶刀撕叶性能的可靠提升。

本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是：

一种打叶刀，包括打叶刀的刀体1，刀体1的上部两侧面为打叶工作面2，打叶工作面2上设置有四棱锥形尖齿6，四棱锥形尖齿6按线性阵列分布。

所述打叶刀刀体1的底部中轴线上开设有用于固定打叶刀的销轴孔3和安全销孔4，安全销孔4位于销轴孔3的正上方，刀体1的顶部中轴线上开设有加工定位销孔5。

所述打叶工作面2的长度为打叶刀的刀体1长度的1/2～4/7，打叶工作面2的宽度与刀体1的厚度一致。

所述四棱锥形尖齿6的相对斜面成型线段夹角为30～45°，相邻尖齿底部轮廓线型为圆弧形，四棱锥形尖齿6的四棱锥锥顶至圆弧形底部高度为1.5～2.0mm，阵列纵向间距为2.0～3.0mm，阵列横向间距为1.5～2.5mm。

所述打叶工作面2上的四棱锥形尖齿6与刀体1一体成型。

所述打叶刀的刀体1材质为经过热处理强化的工具钢或模具钢，硬度值不小于hrc61，冲击韧性值ak不小于35j/cm²。

优选的，打叶刀底面为矩形面或打叶刀底面为半圆弧形面。

打叶刀的制作方法，具体步骤如下：

(1)选择厚度比预设打叶刀的成型厚度大0.5mm以上的工具钢或模具钢板材；

(2)按照预设打叶刀的平面轮廓，在待加工工作面9区段预留单边1～2mm的加工余量以确定打叶刀刀坯8的外形轮廓，按刀坯8的外形轮廓下料，在刀坯8的底部中轴线上开设用于固定打叶刀的销轴孔3和安全销孔4，安全销孔4位于销轴孔3的正上方，在刀坯8的顶部中轴线上开设加工定位销孔，制成打叶刀刀坯8；

(3)对刀坯8进行淬火加回火的热处理，使刀坯硬度值不小于hrc61，冲击韧性值不小于ak35j/cm²；

(4)对刀坯8的上下表面进行磨削加工，使其达到预设厚度，厚度公差范围为：0/-0.03mm；

(5)在电火花线切割机床上，以磨平待成型的刀坯8上下平面、定位销孔5和安全销孔4作为加工基准，定位并固定刀坯8；按照打叶工作面2上四棱锥形尖齿6的轮廓线型轨迹，在待加工工作面9上进行正交电火花线切割，切除刀体轮廓以外的材料，完成打叶工作面2上线性阵列分布的四棱锥形尖齿6的加工成型，即制成打叶刀。

优选的，工具钢或模具钢选用冷作模具钢dc53，按照dc53钢材标准热处理强化工艺，实施淬火加回火热处理，可在达到较高的硬度时，仍保持良好的韧性。

模具钢dc53热处理工艺参数范围：

淬火工艺温度范围：1030～1050°，空气冷却；

回火工艺温度范围：180～530°，空气冷却；

材料机械力学性能范围：

硬度值：hrc61-64，冲击韧性值：ak＞36j/cm²。

本发明的有益效果：

(1)本发明的打叶刀工作面上一体加工成型，呈线性阵列分布的四棱锥形尖齿，与以往打叶刀工作面上采用硬质合金颗粒物堆焊工艺制成的碳化钨颗粒相比，具有尖齿不会脱落，不会折断的优点，尖齿达到足够的凸起高度，能完全消除烟油粘附和覆盖的影响，全面改善打叶刀工作面的撕叶性能；

(2)本发明的打叶刀刀体材料经过合格的热处理强化，具备很高的硬度以及优异的耐磨特性，工作面上一体成型的尖齿不易磨损，能够长期保持撕叶性能的稳定。

附图说明

图1为打叶刀结构示意图；

图2为打叶刀的打叶工作面局部结构示意图；

图3为打叶刀平面轮廓主视图；

图4为打叶工作面的四棱锥形尖齿纵向轮廓线型参数示意图；

图5为打叶刀顶面轮廓俯视图；

图6为打叶工作面的四棱锥形尖齿横向轮廓线型参数示意图；

图7为打叶刀结构示意图(打叶刀底面为半圆弧形面)；

图8为打叶刀刀坯结构示意图(打叶刀底面为矩形面)；

图9为打叶刀刀坯结构示意图(打叶刀底面为半圆弧形面)；

图中：1-刀体、2-打叶工作面、3-销轴孔、4-安全销孔、5-定位销孔、6-四棱锥形尖齿、7-半圆弧形面、8-刀坯、9-待加工工作面、10-纵向工作面轮廓线、11-横向工作面轮廓线。

具体实施方式：

下面结合具体实施方式，对本发明作进一步说明。

实施例1：如图1～6所示，一种打叶刀，包括打叶刀的刀体1，刀体1的上部两侧面为打叶工作面2，打叶工作面2上设置有四棱锥形尖齿6，四棱锥形尖齿6按线性阵列分布；

打叶刀刀体1的底部中轴线上开设有用于固定打叶刀的销轴孔3和安全销孔4，安全销孔4位于销轴孔3的正上方，刀体1的顶部中轴线上开设有加工定位销孔5；

打叶工作面2的长度为打叶刀的刀体1长度的1/2～4/7，打叶工作面2的宽度与刀体1的厚度一致；

四棱锥形尖齿6的相对斜面成型线段夹角为30～45°，相邻尖齿底部轮廓线型为圆弧形，四棱锥形尖齿6的四棱锥锥顶至圆弧形底部高度为1.5～2.0mm，阵列纵向间距为2.0～3.0mm，阵列横向间距为1.5～2.5mm；

打叶工作面2上的四棱锥形尖齿6与刀体1一体成型；

打叶刀的制作方法，具体步骤如下：

(1)选择厚度比预设打叶刀的成型厚度大0.5mm以上的工具钢或模具钢板材；

(2)按照预设打叶刀的平面轮廓，在待加工工作面9区段预留单边1～2mm的加工余量以确定打叶刀刀坯8的外形轮廓，按刀坯8的外形轮廓下料，在刀坯8的底部中轴线上开设用于固定打叶刀的销轴孔3和安全销孔4，安全销孔4位于销轴孔3的正上方，在刀坯8的顶部中轴线上开设加工定位销孔，制成打叶刀刀坯8(见图8)；

(3)对刀坯8进行淬火加回火的热处理，使刀坯硬度值不小于hrc61，冲击韧性值不小于ak35j/cm²；

(4)对刀坯8的上下表面进行磨削加工，使其达到预设厚度，厚度公差范围为：0/-0.03mm；

(5)在数控电火花线切割机床上，以磨平待成型刀坯8的上下平面、定位销孔5和安全销孔4座为加工基准，定位并固定刀坯8，按照打叶工作面上四棱锥形尖齿的轮廓线型轨迹，即打叶刀的主视图的纵向工作面轮廓线10(见图3和图4)，四棱锥相对斜面的成型线段夹角角度为30～45°，相邻尖齿底部轮廓线型呈圆弧过渡，锥顶到圆弧底部高度为1.5～2.0mm，阵列间距为2.0～3.0mm；打叶刀的主视图的横向工作面轮廓线11(见图5和图6)，四棱锥相对斜面的成型线段夹角角度为30～45°，相邻尖齿底部轮廓线型呈圆弧过渡，锥顶到圆弧底部高度为1.5～2.0mm，阵列间距为1.5～2.5mm，在待加工打叶工作面进行正交电火花线切割，切除刀体轮廓以外的材料，完成打叶工作面上线性阵列分布的四棱锥形尖齿的加工成型，即制成打叶刀。

实施例2：如图1～6所示，一种打叶刀，包括打叶刀的刀体1，刀体1的上部两侧面为打叶工作面2，打叶工作面2上设置有四棱锥形尖齿6，四棱锥形尖齿6按线性阵列分布；

刀体1的底部中轴线上开设有用于固定打叶刀的销轴孔3和安全销孔4，安全销孔4位于销轴孔3的正上方，刀体1的顶部中轴线上开设有加工定位销孔5；

打叶工作面2的长度约为打叶刀刀体1长度(刀体长度为177.8mm)的1/2，即打叶工作面2的长度为90mm，打叶工作面2的宽度与刀体厚度(6.00mm)一致；

四棱锥形尖齿6的相对斜面成型线段夹角为30°，相邻尖齿底部轮廓线型为圆弧形，四棱锥形尖齿6的四棱锥锥顶至圆弧形底部高度为1.5mm，阵列纵向间距为2.0mm，阵列横向间距为1.5mm；

打叶工作面2上的四棱锥形尖齿6与刀体1一体成型；

打叶刀的制作方法，具体步骤如下：

(1)选择厚度比预设打叶刀刀体的成型厚度大0.5mm以上的模具钢(冷作模具钢dc53)板材；

(2)按照预设打叶刀的平面轮廓，在待加工工作面9区段预留单边1～2mm加工余量以确定打叶刀刀坯8的外形轮廓，按刀坯8的外形轮廓，采用激光切割下料，并在数控铣床上，在刀坯8的底部中轴线上开设销轴孔3和安全销孔4，安全销孔4位于销轴孔3的正上方，在刀坯的顶部中轴线上开设定位销孔5，制成打叶刀刀坯8(见图8)；

(3)对刀坯8进行淬火加回火的热处理强化，其中淬火的温度为1030～1050℃，保温时间2小时，冷却方式为空气冷却；回火2次，回火的温度为200℃，保温时间2小时，冷却方式为空气冷却；热处理后的刀坯的硬度值达到hrc61～62，冲击韧性值ak大于60j/cm²；淬火和回火冷却过程中，在刀坯的温度低于200℃时，对其进行平整度校正；

(4)采用平面磨床对刀坯8的上下表面进行磨削加工，使其达到预设厚度6.00mm，厚度公差范围为：0/-0.03mm；

(5)在数控电火花线切割机床上，以磨平待成型刀坯8的上下平面、定位销孔5和安全销孔4座为加工基准，定位并固定刀坯8；按照打叶工作面2上四棱锥形尖齿6的轮廓线型轨迹，即打叶刀主视图的纵向工作面轮廓线10(见图3和图4)，四棱锥相对斜面成型线段夹角角度为30°，相邻尖齿底部轮廓线型呈圆弧过渡，锥顶到圆弧底部的高度为1.5mm，阵列间距为2.0mm；打叶刀俯视图的横向工作面轮廓线11(见图5和图6)，四棱锥相对斜面成型线段夹角角度为30°，相邻尖齿底部轮廓线型呈圆弧过渡，锥顶到圆弧底部的高度为1.5mm，阵列间距为1.5mm；在待加工工作面上进行正交电火花线切割，切除刀体轮廓以外的材料，完成打叶工作面2上线性阵列分布的四棱锥形尖齿6的加工成型，即制成打叶刀。

实施例3：本实施例的打叶刀与实施例1的打叶刀结构基本一致，不同之处在于：打叶刀底面为半圆弧形面(见图7)；打叶工作面2的长度约为打叶刀的刀体1长度(刀体长度为177.8mm)的4/7，即打叶工作面2的长度为100mm，打叶工作面2的宽度与刀体厚度(6.35mm)一致；四棱锥形尖齿6的四棱锥相对斜面成型线段夹角为36°，相邻尖齿底部轮廓线型为圆弧形，四棱锥形尖齿6的四棱锥锥顶至圆弧形底部高度为1.5mm，阵列纵向间距为2.0mm，阵列横向间距为1.8mm；

打叶刀的制作方法，具体步骤如下：

(1)选择厚度比预设打叶刀刀体的成型厚度大0.5mm以上的模具钢(冷作模具钢dc53)板材；

(2)按照预设打叶刀的平面轮廓，在待加工工作面9区段预留单边1～2mm加工余量以确定打叶刀刀坯8的外形轮廓，按刀坯8的外形轮廓，采用水刀切割下料，并在数控铣床上，在刀坯8的底部中轴线上开设销轴孔3和安全销孔4，安全销孔4位于销轴孔3的正上方，在刀坯的顶部中轴线上开设定位销孔5，制成打叶刀刀坯8(见图9)；

(3)对刀坯8进行淬火加回火的热处理强化，其中淬火的温度为1030～1050℃，保温时间2小时，冷却方式为空气冷却；回火2次，回火的温度为520℃，保温时间2小时，冷却方式为空气冷却；热处理后的刀坯的硬度值达到hrc63～64，冲击韧性值ak大于40j/cm²；淬火和回火冷却过程中，在刀坯的温度低于200℃时，对其进行平整度校正；

(4)采用平面磨床对刀坯8的上下表面进行磨削加工，使其达到预设厚度6.35mm，厚度公差范围为：0/-0.03mm；

(5)在数控电火花线切割机床上，以磨平待成型刀坯8的上下平面、定位销孔5和安全销孔4座为加工基准，定位并固定刀坯8；按照打叶工作面2上四棱锥形尖齿6的轮廓线型轨迹，即打叶刀主视图的纵向工作面轮廓线10(参见图3和图4)，四棱锥相对斜面成型线段夹角角度为36°，相邻尖齿底部轮廓线型呈圆弧过渡，从锥顶到圆弧底部的高度为1.5mm，阵列间距为2.0mm；打叶刀俯视图的横向工作面轮廓线11(见图5和图6)，四棱锥相对斜面成型线段夹角角度为36°，相邻尖齿底部轮廓线型呈圆弧过渡，锥顶到圆弧底部的高度为1.5mm，阵列间距为1.8mm；在待加工工作面上进行正交电火花线切割，切除刀体轮廓以外的材料，完成打叶工作面2上线性阵列分布的四棱锥形尖齿6的加工成型，即制成打叶刀。

实施例4：本实施例的打叶刀与实施例1的打叶刀结构基本一致，不同之处在于：打叶刀底面为半圆弧形面(见图7)；打叶工作面2的长度约为打叶刀的刀体1长度(刀体长度为177.8mm)的4/7，即打叶工作面2的长度为100mm，打叶工作面2的宽度与刀体厚度(7.00mm)一致；四棱锥形尖齿6的四棱锥相对斜面成型线段夹角为40°，相邻尖齿底部轮廓线型为圆弧形，四棱锥形尖齿6的四棱锥锥顶至圆弧形底部高度为2.0mm，阵列纵向间距为2.5mm，阵列横向间距为2mm；

打叶刀的制作方法，具体步骤如下：

(1)选择厚度比预设打叶刀刀体的成型厚度大0.5mm以上的模具钢(冷作模具钢dc53)板材；

(2)按照预设打叶刀的平面轮廓，在待加工工作面9区段预留单边1～2mm加工余量以确定打叶刀刀坯8的外形轮廓，按刀坯8的外形轮廓，采用水刀切割下料，并在数控铣床上，在刀坯8的底部中轴线上开设销轴孔3和安全销孔4，安全销孔4位于销轴孔3的正上方，在刀坯的顶部中轴线上开设定位销孔5，制成打叶刀刀坯；

(3)对刀坯进行淬火加回火的热处理强化，其中淬火的温度为1030～1050℃，保温时间2小时，冷却方式为空气冷却；回火2次，回火的温度为520℃，保温时间2小时，冷却方式为空气冷却；热处理后的刀坯的硬度值达到hrc63～64，冲击韧性值ak大于40j/cm²；淬火和回火冷却过程中，在刀坯的温度低于200℃时，对其进行平整度校正；

(4)采用平面磨床对刀坯8的上下表面进行磨削加工，使其达到预设厚度7.00mm，厚度公差范围为：0/-0.03mm；

(5)在数控电火花线切割机床上，以磨平待成型刀坯8的上下平面、定位销孔5和安全销孔4座为加工基准，定位并固定刀坯8；按照打叶工作面2上四棱锥形尖齿6的轮廓线型轨迹，即打叶刀主视图的纵向工作面轮廓线10(参见图3和图4)，四棱锥相对斜面成型线段夹角角度为40°，相邻尖齿底部轮廓线型呈圆弧过渡，锥顶到圆弧底部的高度为2.0mm，阵列间距为2.5mm；打叶刀俯视图的横向工作面轮廓线11(见图5和图6)，四棱锥相对斜面成型线段夹角角度为40°，相邻尖齿底部轮廓线型呈圆弧过渡，锥顶到圆弧底部的高度为2.0mm，阵列间距为2.0mm；在待加工工作面上进行正交电火花线切割，切除刀体轮廓以外的材料，完成打叶工作面2上线性阵列分布的四棱锥形尖齿6的加工成型，即制成打叶刀。

实施例5:本实施例的打叶刀与实施例1的打叶刀结构基本一致，不同之处在于：打叶刀底面为半圆弧形面(见图7)；打叶工作面2的长度约为打叶刀的刀体1长度(刀体长度为177.8mm)的4/7，即打叶工作面2的长度为100mm，打叶工作面2的宽度与刀体厚度(6.35mm)一致；四棱锥形尖齿6的四棱锥相对斜面成型线段夹角为45°，相邻尖齿底部轮廓线型为圆弧形，四棱锥形尖齿6的四棱锥锥顶至圆弧形底部高度为2.0mm，阵列纵向间距为3.0mm，阵列横向间距为2.5mm；

打叶刀的制作方法，具体步骤如下：

(1)选择厚度比预设打叶刀刀体的成型厚度大0.5mm以上的模具钢(冷作模具钢dc53)板材；

(2)按照预设打叶刀的平面轮廓，在待加工工作面9区段预留单边1～2mm加工余量以确定打叶刀刀坯8的外形轮廓，按刀坯8的外形轮廓，采用水刀切割下料，并在数控铣床上，在刀坯8的底部中轴线上开设销轴孔3和安全销孔4，安全销孔4位于销轴孔3的正上方，在刀坯的顶部中轴线上开设定位销孔5，制成打叶刀刀坯；

(3)对刀坯进行淬火加回火的热处理强化，其中淬火的温度为1030～1050℃，保温时间2小时，冷却方式为空气冷却；回火2次，回火的温度为520℃，保温时间2小时，冷却方式为空气冷却；热处理后的刀坯的硬度值达到hrc63～64，冲击韧性值ak大于40j/cm²；淬火和回火冷却过程中，在刀坯的温度低于200℃时，对其进行平整度校正；

(4)采用平面磨床对刀坯8的上下表面进行磨削加工，使其达到预设厚度6.35mm，厚度公差范围为：0/-0.03mm；

(5)在数控电火花线切割机床上，以磨平待成型刀坯8的上下平面、定位销孔5和安全销孔4座为加工基准，定位并固定刀坯8；按照打叶工作面2上四棱锥形尖齿6的轮廓线型轨迹，即打叶刀主视图的纵向工作面轮廓线10(参见图3和图4)，四棱锥相对斜面成型线段夹角角度为45°，相邻尖齿底部轮廓线型呈圆弧过渡，锥顶到圆弧底部的高度为2.0mm，阵列间距为3.0mm；打叶刀俯视图的横向工作面轮廓线11(见图5和图6)，四棱锥相对斜面成型线段夹角角度为45°，相邻尖齿底部轮廓线型呈圆弧过渡，锥顶到圆弧底部的高度为2.0mm，阵列间距为2.5mm；在待加工工作面上进行正交电火花线切割，切除刀体轮廓以外的材料，完成打叶工作面2上线性阵列分布的四棱锥形尖齿6的加工成型，即制成打叶刀。

本发明所述打叶刀的打叶工作面上一体加工成型呈线性阵列分布的四棱锥形尖齿，与以往打叶刀工作面上采用硬质合金颗粒物堆焊工艺制成的碳化钨颗粒相比，具有尖齿不会脱落，不会折断的优点，尖齿达到足够的凸起高度，能完全消除烟油粘附和覆盖的影响，全面改善打叶刀工作面的撕叶性能；经过合格热处理强化的打叶刀刀体材料，具备很高的硬度以及优异的耐磨特性，工作面上一体成型的尖齿不易磨损，能够长期保持撕叶性能的稳定。

上面结合附图对本发明的具体实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。