CN1500601A - 复合圆形切片机刀片 - Google Patents

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Abstract

提供了一种具有用第一材料制造的内底座部分和用第二材料制造的外边缘部分的基本圆形切片机刀片。外边缘部分冶金粘结至内底座部分上。

Description

复合圆形切片机刀片
技术领域
本应用一般说涉及诸如应用于商用食品切片机的旋转、圆形切片机刀片，更具体说，涉及一种复合圆形切片机刀片，其中，第一材料形成刀片的内部部分，第二材料形成切片机刀片的连续切割刀刃。
背景技术
圆形切片机刀片常用于肉类及其他食品的切片作业。使用时，切片机刀片安装在商用食品切片装置上并可旋转，而放在往复运动的盘子或平台上的食品则因盘子或平台运动经过刀片而与旋转的刀片接触。当切片机刀片的旋转切割刃接触食品时，食品的一部分被切下以供消费或包装。在美国专利No.6,119,566和No.5,970,840中公开了示例性食品切片机。
目前可得到的切片机刀片通常都是用一种材料制成的，它有适宜的坚韧性和抗锈蚀性，可提供很好的切割刃，这是刀片承受最大负荷和最多磨损的地方。相反，切片机刀片内体的作用主要是作为将刀片与切片机连接在一起的连接件，因此，与切割刃相比，它所承受的冲击负荷和磨损较小，所以刀片本体部分的坚韧性不必与切割刃一样强。随着坚韧性的增强，成形和加工会更困难。因此，目前可得到的用一种材料形成切片机刀片切割刃和切片机刀片内体的切片机刀片只能在使用适合于切割刃的材料和使用仍能以商品化可行和经济的方式制造的材料之间寻找折衷方案。使用一种高性能材料来形成切片机刀片的切割刃和内体会使加工成本增高。例如，很多制造商用高碳钢生产圆形刀片，淬硬并电镀以提高抗锈蚀性。整个过程可包括实质上是刀片整个半径范围的加工，以获得理想的形状。
在荷兰专利No.75570中描述的一种已知的双材料刀片示例中，刀片包括一个切割环，它是靠对刀片载体的刀座部分的张力而固定。这种二件式刀片结构存在的问题是，在切片作业时切割环会从刀片载体上脱落和刀片两部分接口处的卫生和可清洗性。
发明内容
因此，若能提供一种改进的切片机刀片，是很有益的。
一方面，提供的切片机刀片包括由第一材料构成的内底座部分和由第二材料构成并形成切片机刀片切割刃的外边缘部分。外边缘部分用冶金技术粘结到内底座部分上。与第一材料相比，第二材料可具有适合于刀片刃口的极佳性质。
另一方面，制造切片机刀片的方法包括提供第一材料的刀片底座，通过焊接过程将第二材料加到刀片底座上，使第二材料以冶金技术粘结在刀片底座上，形成刀片坯件；和加工刀片坯件，形成由第二材料界定的连续切割刃。
再一方面，制造基本上是圆形的切片机刀片的方法包括提供第一材料的刀片底座部分；提供第二材料的刀片边缘部分；和用冶金技术将刀片边缘部分粘结到刀片底座部分上，使刀片边缘部分持久固定在刀片底座部分上。
又一方面，可用来制造圆形切片机刀片的复合刀片坯件包括用第一材料制造并有一紧随底座部分的基本圆形边缘的连续凹槽的底座部分，和在连续凹槽内并用冶金技术粘结到第一材料上的第二材料。
附图说明
图1是复合切片机刀片一种实施方案的顶视图；
图2是图1的复合切片机刀片沿2-2线的侧视剖面图；
图3是图2上面部分的放大图；
图4是用来制造复合切片机刀片的刀片坯件一种实施方案的顶视图；
图5是图4的刀片坯件沿5-5线的侧视剖面图；
图6是图5上面部分的放大图；
图7表示加到图6的凹槽上的第二材料；
图8是刀片坯件的侧视剖面图，其中，第二材料已按图7加到凹槽上，其中，刀片坯件已形成为盘状；
图9是图8上面部分的放大图；
图10是图8刀片坯件的顶视图，其中，刀片坯件的周边区域已经加工而暴露出刀片坯件外边缘处的第二材料；
图11是图10刀片坯件沿10-10线的侧视剖面图；和
图12是图11上面部分的放大图。
具体实施方式
参见图1-3，给出了基本上是圆形的切片机刀片10。切片机刀片10包括用第一材料制造的内部底座部分12和用第二材料制造的，可以是环形的外部边缘部分14。外部边缘部分14用冶金技术粘结在内部底座部分12上。边缘部分14不仅仅是一个涂层，它沿半径范围有足够的宽度，使在刃磨条件眄可使用很长时间。在一种实施方案中，刀刃部分的半径宽度至少有1/4时。
底座部分的第一材料可以是300系列的不锈钢，如304LSST。这种材料有很好的防锈性，而且切割、成形和加工也较方便。当然，也可以用其他材料制造底座部分12。第二材料可以是具有比第一材料更好刀刃性质或特性，例如坚韧性的抗磨损性(化学与机械的)的材料。满意的材料的一个示例是密苏里州，圣路易斯市的Deloro StelliteInc.公司以商标STELLITE出售的以钴为基本组分的合金，特别是Stellite合金6，也被简称为Stelllite 6，它是具有表1中所示化学组分的一种适合于作为第二材料的合金。
                             表1
                   重量％
  名称   C   Co   Cr   Fe   Mn   Mo   Ni   Si   W
 Stellite 6   1.15   余额   27.75   3.0*   1.0*   1.0*   3.0*   1.15   4.5
                                                                      *重量最大百分率
Stellite 6有较高的抗拉强度(121KSI)，高硬度(HRC38-50)，和极佳的抗锈蚀性。当然，其他材料(如果这种材料的性质是食品切片应用或使用该刀具的其他应用可接受的)也可用于形成切片机刀片10的实际上是圆形切割刃16的外边缘部分14。各种STELLITE合金的一种替代品是，也是Dolero Stellite Inc.公司的产品的各种TRIBALOY合金。
一般说，可以理解，用具有强度、硬度和坚韧性综合质量比第一材料好的第二材料形成外边缘部分14可提供更为适用的刀片结构。材料的“坚韧性”可定义为材料吸收机械能量而不断裂或裂缝的能力，也可定义为直到断裂所消耗的单位体积能量。可以理解，使用抗拉强度和硬度比第一材料高的第二材料通常能提供更适用的结构。在一种结构中，第二材料的坚韧性大于或等于15×106J/m3，抗拉强度大于或等于100KSI和硬度大于或等于38HRC。
切片机刀片10的内底座部分12的面积可以比外边缘部分14大得多，它可以用容易处理和加工的第一材料制造。形成切割刃16的切片机刀片10的外边缘部分14可以用具有强度和耐用性比第一材料为高的第二材料制造。通过组合两种材料来制造切片机刀片10，并通过将强度较高和较耐用的第二材料局限在靠近切片机刀片10的切割刃16的地方，这样的切刀机刀片10可以有比用一种材料制造的切片机刀片更好的质量，生产成本也更有效。
现在详细讨论一种示例性刀片的制造方法。为制造复合切片机刀片10，可以从第一材料的片材上切割出一个图4-6所示的刀片底座18。可用冲压，激光切割，或其他切割方法来完成这一切割工序。刀片底座18可切割成基本上是圆形或盘形的，也可以切割成包括一中心孔20。中心孔20可用来使刀片底座18可以为附加的机加工作业而固定在一个轴上或可以为切片作业之用而安装在普通的食品切片装置上。可以理解，刀片底座的形状也可以不是圆的，但圆形或盘形可能是最方便的。
在刀片底座18的基本圆形边缘附近可形成一个连续的焊接接受槽，如凹槽22。凹槽可以是环形的，并可用冲压，切割，或其他加工方法形成。在图6中表现得最清楚，在所示实施方案中，凹槽22的侧壁24，26可从凹槽22的基础或底部28向外倾斜，使凹槽22顶部处的敞开开口的宽度大于凹槽22的底部28的宽度。在一种实施方案中，凹槽22的每个侧壁24，26和凹槽22的底表面28之间的角θ可大约等于135°±10°(约125°至约145°)。相应地，限定于凹槽22的每个侧壁24，26之间的角φ可大约为90°±20°(约70°至约110°)。在另一种实施方案中，凹槽22的底部28不是平的，凹槽22的每个侧壁24，26可形成在大约125°和145°之间范围内的相对于由连续凹槽22底部所限定的平面的角θ。采用凹槽22和上面所描述的形状的目的将在下文中说明。
参见图7，第二材料15被加到凹槽22上，以在最后形成的刀片的内部底座部分12和边缘部分14之间形成冶金技术粘合。这样，所得刀片的外边缘14不再需要用传统的紧固件机械固定到刀片底座18上。第二材料可用任一种适用的焊接工艺加到凹槽22上。例如，可采用诸如等离子体传导电弧或带熔化热喷射的喷镀焊接工艺，这样，第二材料就冶金结合到第一材料上了。其他焊接技术可以包括使用第三种材料来冶金粘合刀片底座部分12和刀片边缘部分14。对于等离子体传导电弧喷镀焊接的情况，第二材料可通过围绕连续凹槽的单一路径加到凹槽22上，或者可利用围绕凹槽的多条路径，此时，第二种材料可以在凹槽22中形成多层。在图示示例中，第二材料15在加料后稍稍高出刀片底座的表面。
为了减少粉末状第二材料和凹槽22之间的空隙，以改善第二材料和刀片底座18之间的粘合，凹槽22的形状可以像上面所描述的那样是有从凹槽22的底部28向外倾斜的不平行侧壁24，26。通过消除侧壁24，26和凹槽22的底部28之间的尖角，第二材料可以在喷涂焊接作业时，更完全地沉积入凹槽22内，因而减少了空隙或气穴。但是，其他凹槽或槽窝形状也是可用的。例如，提供一系列径向切口或任何其他构造可以增加所得刀片底座12和刀片边缘部分14之间的表面面积或粘结。参见图7，将第二材料加到刀片底座18的凹槽22上就形成了复合刀片坯件29。
参见图8和9，刀片坯件29可以成形为具有内侧面30和外侧面32的盘状。将刀片坯件成形为图8和9中所示的几何形状可以增强所得切片机刀片的强度，还可减少靠近刀片坯件周边所需加工的材料量。
参见图10-12，第二材料加到凹槽22上之后，可对刀片坯件进行加工，使在切片机刀片10的基本圆形边缘处暴露出第二材料。在一个示例中，可以用绕其中心轴旋转刀片坯件和沿刀片坯件的表面从刀片坯件的外半径向刀片坯件的内半径移动切削工具的方法来完成加工工序。加工过程可以对刀片坯件的内侧面30和外侧面32重复实施。随着材料因机加工而从刀片坯件上切除，刀片坯件的外半径将减小，直至凹槽22内的第二材料最终暴露在切片机刀片10的边缘处。然后，刀片两侧在刀片边缘部分和刀片底座部分之间冶金粘结区内的机加工程序可用来形成刀片侧面30范围内的连续过渡表面部分51和刀片侧面32范围内的连续过渡表面部分53。这些连续的过渡表面部分虽然不一定要是平面的，但最好是光滑的，没有可触摸辨别的缝隙或裂口，以形成从刀片底座部分至刀片边缘部分的光滑过渡。从卫生和可清洁性角度看，这种连续的过渡表面构造是有好处的。
此外，在刀片坯件的中心孔20附近可以钻一个销钉接受孔34，以便将切片机刀片10旋转联接至食品加工设备。但是，可以理解，取决于用来连接所得刀片与食品切片机的技术，销钉接受孔也不是必不可少的。例如，如果中心孔20不是圆形的，则孔20的各个边缘可以与食品切片机的旋转件耦合，而将旋转运动传递至所得的刀片。
在一种实施方案中，所得刀片不是沿其整个半径加工，而是只沿周边区36和中心区38加工。周边区36可以是从刀片的外边缘向内延伸到大于或等于切片机刀片10最后加工完成半径的大约60％的内半径的一个区域，中心区38可以是从刀片中心向外延伸到小于或等于切片机刀片最后加工完成半径的大约25％外半径的一个区域。在另一种变形中，周边区36可以是从刀片的外边缘向内延伸到大于或等于切片机刀片10最后加工完成半径的大约70％内半径的一个区域和中心区38可以是从刀片中心向外延伸到小于或等于切片机刀片最后加工完成半径的大约20％外半径的一个区域。在这些实施方案中，减少的刀片加工量可导致节省制造成本。
因机加工工序而暴露在切片机刀片10圆周边缘的第二材料随后可以磨刃以形成切片机刀片10的基本圆形切割刃16。
在另一种方法中，在将第二材料加到凹槽22上之前，可以再增加一道加热凹槽22的工序，将凹槽加热至大约450°F至大约550°F范围内的温度。这种加热可以在凹槽22的各选中部分，即第二材料将加在其上的部分每处加热一次。这样，当凹槽22的每个部分在第二材料被加到其中之前都会被加热，凹槽的加热和加进第二材料的工序可以对凹槽22的不同部分同时进行。
在另一种方法中，在刀片坯件成形为盘状后，可以增加一道加热刀片坯件18周边边缘的工序。这一加热工序可以释放形成刀片坯件时在刀片坯件周边边缘中形成的应力。在用304LSST作为第一材料和Stellite 6作为第二材料的一种实施方案中，为达到合适的应力释放，刀片坯件18的周边边缘可加热到大约700°F到大约800°F范围之内的温度。
在所得到的刀片10中，刀片的外边缘部分14可被说成是永久性固定在刀片内底座部分12上的，因为如果不破坏刀片，则不能将该两部分分开。
可以理解，上述说明仅仅是一种示例性的描述，并无作为限制的意图。可以作出其他变更和修改，包括对所附权利要求作出收缩性或扩张性的变异和修改。
例如，虽然所描述的主要制造技术利用了第二材料加入其内的凹槽，但可以理解，在径向外边缘的厚度适合于第二材料通过，例如，喷镀焊接工艺聚集起来的情况下，第二材料也可以直接加到盘形底座的径向外边缘上。作为第二个示例，第二材料可以先在整体环状件上形成，然后，环状件的内边缘可以焊接到第一材料盘形底座的外边缘上。在上述二个示例中，随后可采用合适的机加工，在刀片的两侧冶金粘结区内形成连续的表面部分。

Claims (12)

1、一种基本圆形的切片机刀片，包括：
由第一材料制成的内底座部分；和
由第二材料制成并形成切片机刀片切割刃的外边缘部分，其中，外边缘部分用冶金技术粘结到内底座上。
2、按权利要求1的切片机刀片，其中，切片机刀片包括第一侧面和第二侧面，其中，外边缘部分和内底座部分之间的冶金粘结区包括在第一侧面上的第一连续过渡表面部分和在第二侧面上的第二连续过渡表面部分。
3、按权利要求2的切片机刀片，其中，第一连续过渡表面部分是光滑的，没有可触摸辨别的缝隙或裂缝。
4、按权利要求3的切片机刀片，其中，第二连续过渡表面部分是光滑的，没有可触摸辨别的缝隙或裂缝。
5、按权利要求1的切片机刀片，其中，第二材料的坚韧性要好于第一材料的坚韧性。
6、按权利要求1的切片机刀片，其中，第二材料的硬度要高于第一材料的硬度。
7、按权利要求6的切片机刀片，其中，第二材料的强度要高于第一材料的强度。
8、按权利要求1的切片机刀片，其中，第一材料是不锈钢和第二材料是钴为基本组分的合金。
9、按权利要求8的切片机刀片，其中，钴为基本组分的合金是Stellite或Tribaloy材料。
10、按权利要求1的切片机刀片，其中，内底座部分包括成形的盘形体并且外边缘部分是环形的。
11、按权利要求1的切片机刀片，其中，只有切片机刀片的周边区和中心区是经机加工的，该周边区从切片机刀片的外半径延伸到大于或等于切片机刀片外半径大约60％的内半径，该中心区从切片机刀片的中心延伸到小于或等于切刀机刀片外半径大约25％的外半径。
12、按权利要求11的切片机刀片，其中，周边区从切片机刀片的外半径延伸到大于或等于切片机刀片外半径大约70％的内半径，该中心区从切片机刀片的中心延伸到小于或等于切片机刀片外半径大约20％的外半径。
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