CN114747380A - 刀具装置、切割工具、以及用于制造刀具装置的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了刀具装置、切割工具、以及用于制造刀具装置的方法。刀具装置包括第一刀片和第二刀片，第一刀片和第二刀片设置成可操作地相对运动，第一刀片具有第一硬度，第二刀片具有与第一硬度不同的第二硬度。本发明还公开了切割工具、以及用于制造刀具装置的方法。根据本发明实施例的刀具装置和切割工具具有更好的抗磨损性和使用效能、更低的功耗和更长的使用寿命。

Description

刀具装置、切割工具、以及用于制造刀具装置的方法

技术领域

本发明涉及切割工具领域，更具体而言涉及刀具装置、切割工具、以及用于制造刀具装置的方法。

背景技术

在一些场合，存在对一些对象，例如树枝、树叶、灌木等进行修剪的需要。这往往会用到带有刀片的切割工具。切割工具在操作过程中，刀片会因为与需要处理的对象之间的相互作用而受到磨损，切割工具自身也要消耗功率。

现有的此类切割工具，存在诸多问题，例如刀片易于磨损、失效、功耗大、使用寿命短、成本高等。这些都是不期望的。

发明内容

针对现有技术的一个或多个技术缺点，本发明提供刀具装置、切割工具、以及用于制造刀具装置的方法。

根据本发明的一方面，提供一种刀具装置，其特征在于，包括第一刀片和第二刀片，第一刀片和第二刀片设置成能操作地相对运动，第一刀片具有第一硬度，第二刀片具有与第一硬度不同的第二硬度。

备选地或额外地，第一硬度在HRC 45至HRC 50范围，第二硬度在HRC 40至HRC 45范围，优选地，第一硬度不小于HRC 48且不大于HRC 50，第二硬度不小于HRC 40且不大于HRC 42。

备选地或额外地，第一硬度与第二硬度的比大于1且不超过1.25，优选地，第一硬度与第二硬度的比大于1.14且不超过1.25。

备选地或额外地，第一刀片具有第一表面粗糙度，第二刀片具有与第一表面粗糙度不同的第二表面粗糙度。

备选地或额外地，第一刀片通过热切割加工制成，第二刀片通过剪切式加工制成，例如，热切割加工是激光加工，剪切式加工是冲压加工。

备选地或额外地，第一刀片和第二刀片包括铁碳合金。第一刀片和第二刀片设置成能操作地沿着一轴线方向进行相对往复运动。

备选地或额外地，第一刀片包括具有切割刃的锐齿，第二刀片包括没有切割刃的钝齿，锐齿和钝齿组合进行切割操作。可选地，第一刀片和第二刀片具有不同的构型或标记，以区分第一刀片和第二刀片。

根据本发明的另一方面，提供一种切割工具。切割工具包括壳体、电源腔室、动力装置以及刀具装置。电源腔室设置成与壳体附接或作为壳体的一部分并且用于容纳电源装置，动力装置设置在壳体中，刀具装置的至少一部分设置在壳体中并且用于接收动力装置提供的动力。切割工具例如是绿篱机。可选地，第一刀片是动刀片，第二刀片是静刀片。

根据本发明的又一方面，提供一种用于制造刀具装置的方法。该方法包括提供第一刀片，第一刀片具有第一硬度；以及提供第二刀片，第二刀片具有第二硬度，第二硬度与第一硬度不同。

备选地或额外地，提供第一刀片的步骤包括：提供第一基材；以及对第一基材进行热切割加工以制成第一刀片，例如，可以对第一基材进行激光切割以制成第一刀片。提供第二刀片的步骤包括：提供第二基材；以及对第二基材进行剪切式加工以制成第二刀片，例如，可以对第二基材进行冲压加工以制成第二刀片。

备选地或额外地，该方法还包括将第一刀片和第二刀片配合，以使得第一刀片和第二刀片能操作地沿一轴线方向相对往复运动。

根据本发明的一个或多个实施例的刀具装置、切割工具、以及用于刀具装置的制造方法具有多个技术优点。例如，根据本发明一个或多个实施例的刀具装置具有更好的抗磨损性和使用效能以及更低的成本。再例如，根据本发明一个或多个实施例的切割工具具有降低的功耗和更长的使用寿命。

本发明的更多实施例以及有益技术效果将在下文详述。

附图说明

图1A示出根据本发明的一些实施例的刀具装置的示意图。

图1B示出图1A的刀具装置的***示意图。

图2A示出本发明的一些实施例的切割工具的示意图。

图2B示出图2A的切割工具移除部分壳体之后的示意图。

图3示出根据本发明的一些实施例的用于制造刀具装置的方法流程图。

图4示出根据本发明的一些实施例的激光切割***的示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，以下将结合相关附图描述多个示例性实施例。

根据本发明的一方面，图1A和1B示出根据本发明的一些实施例的刀具装置的示意图。刀具装置例如可用于一种或多种切割工具，例如作为切割工具的操作装置(例如切割部件)，用于对一些操作对象，例如树枝、树叶、灌木等进行操作，例如修剪、切割、切削等。

如图例示，刀具装置包括第一端1和第二端2。第一端1例如是安装端或驱动端，可用于耦合或安装在切割工具的一部分上。第二端2例如是自由端，可远离切割工具的壳体设置。

在部分实施例中，根据本发明的切割工具为往复式切割工具，例如树篱修剪机。刀具装置中的刀片作往复式切割运动。

刀具装置包括第一刀片12和第二刀片14。第一刀片12和第二刀片14设置成能操作地相对运动，例如沿着轴线L的方向进行相对往复运动。在图1A中，作为示例，第一刀片12是下刀片，第二刀片14是上刀片，上刀片设置在下刀片之上，上下刀片二者通过适当的耦合机构耦合或配合在一起，可以在操作时相对运动，以进行操作。

刀片的其他配置方式也是可以的，例如在部分实施例中，第一刀片设置为上刀片，第二刀片设置为下刀片。“上”与“下”只是为了便于叙述之目的，用于表达刀片的相对方位。例如当刀具装置被置于特定方位时，上刀片也可以是位于下刀片左侧的左刀片，下刀片也可以是位于上刀片右侧的右刀片。

刀片12、14可采用适当的材料制成，例如具有耐磨、耐冲击的特性的合适材料。刀片12、14例如可包括铁碳合金。此外，根据实际需要，刀片12、14的几何构型(例如长度、宽度、齿的几何形状及尺寸、相邻齿的间距等)可完全相同，可部分相同，也可完全不同或部分不同。

第一刀片12具有第一硬度，第二刀片14具有第二硬度，第一硬度与第二硬度不同。在部分实施例中，第一硬度在HRC 45至HRC 50范围。第一硬度例如在HRC 45至HRC 47范围。第一硬度例如在HRC 46至HRC 48范围。第一硬度例如在HRC 47至HRC 49范围。第一硬度例如是HRC 45、HRC 46、HRC 47、HRC 48、HRC 49、HRC 50。

在部分实施例中，第二硬度在HRC 40至HRC 45范围。第二硬度例如在HRC 40至HRC44范围。第二硬度例如在HRC 41至HRC 43范围。第二硬度例如在HRC 42至HRC 45范围。第二硬度例如是HRC 40、HRC 41、HRC 42、HRC 43、HRC 44、HRC 45。

在部分实施例中，第一硬度与第二硬度的比大于1且不超过1.25。第一硬度与第二硬度的比例如大于1且不超过1.2。第一硬度与第二硬度的比例如大于1.05且不超过1.15。第一硬度与第二硬度的比例如大于1.1且不超过1.25。第一硬度与第二硬度的比例如是1.05、1.1、1.15、1.2、1.25。

在部分实施例中，发现当第一硬度不小于HRC 48且不大于HRC 50，第二硬度不小于HRC 40且不大于HRC 42时，具有这样的第一硬度的第一刀片和具有这样第二硬度的第二刀片组装成的刀具装置具有显著更优的性能，例如显著改善的切割效果和显著提高的寿命。这可能归因于二者更好的协同作用。

在部分实施例中，发现当第一硬度与第二硬度的比大于1.14且不超过1.25时，具有这样硬度比例的的第一刀片和第二刀片组装成的刀具装置具有显著更优的性能，例如显著改善的切割效果和显著提高的寿命。这可能归因于二者更好的协同作用。

在部分实施例中，第一刀片12包括多个齿，所述多个齿的至少一部分包括切割刃，称之为锐齿。第二刀片14包括多个齿，所述多个齿的至少一部分不包括切割刃，称之为钝齿。在部分实施例中，第一刀片12的锐齿和第二刀片14的钝齿组合进行切割操作。这样的配置在一些场合下对于切割效果是有利的。

在部分实施例中，第一刀片12和第二刀片14的外形或构型是不同的，或者它们可具有不同的标记，以便于使用者区分第一刀片12和第二刀片14。构型例如可包括刀片的几何形状、尺寸等。标记可包括点标记、线标记、以及其他合适的图形标记或非图形标记。标记例如可以是刻痕。标记可以通过合适的方法(例如激光标记)制成。

在现有技术中，通常刀片的特性(例如硬度、粗糙度等)是大致相同的。本发明的发明人认识到，现有技术的设计存在许多缺点。例如，在刀片硬度均较低的情况下，切割效果常常不佳，例如树枝的切割面会较粗糙，这通常是不期望的。此外，刀片的刃口易于翻边或卷边，这在面临硬度较大的对象(例如较粗的树枝)时尤其严重。在刀片硬度均较高的情况下，在切削硬度较大的对象时，刀刃的刃口容易崩角。这是因为，刀尖或刀刃通常是刀片切削部分最脆弱的，在操作过程中，要承受大部分的冲击力，冲击力会把刃口撞至变形甚至碎裂。

不论是翻边还是崩角甚至碎裂，都会显著降低刀片的性能，使刀片丧失至少部分切削能力。在继续操作的过程中，刃区损坏部分可能迅速扩大，导致更大的破损，甚至使得整个刀片完全失效。同时，由于部分切削能力的丧失，切削同样的对象，需要消耗更多的功率。由此，不但降低刀片本身的性能和寿命，而且还会降低整个切割工具的性能和寿命。

根据本发明实施例的刀片设置成硬度不同，可解决或显著缓和一个或多个这些现有技术中存在的技术问题。例如，由于一个刀片硬度大(可称之为硬刀片)，另一个刀片硬度小(可称之为软刀片)，在面临较硬或者较大的操作对象(例如较粗的树枝)时，硬刀片的刃口会承受更大的冲击，从而避免或缓和软刀片的刃口卷边。同时，与两个均是硬度相同的刀片相比，软刀片又可缓冲硬刀片受到的冲击，从而避免或缓和硬刀片的刃口崩角。由此，根据本发明上述实施例的刀具设置具有更好的抗磨损性，能够降低刀片在操作过程中的受损，从而延长刀具设置的使用寿命，并且具有成本效益。此外，这种硬度设置也提供了一种对刀片的保护机制，由此，可获得针对操作对象的更好操作效果，提高了刀具装置的使用效能。

此外，在现有技术中，通常的观念是，对两个刀片采用相同的设置(硬度也因此相同)是最简单的做法，否则会需要增加额外的工艺制程和成本。而从数学观念上讲，两个刀片设置相同，具有对称性，对称性通常也意味着性能的优化。

在这些观念上和技术上的偏见下，通常看到的是，在现有技术中，为了节约成本，人们采用具有相同较低硬度的刀片的工具，然而这种工具不适宜处理硬度较高的操作对象。因此，对于一些需要处理硬度高的操作对象的场合，人们采用有相同较高硬度的刀片的工具，然而这通常意味着显著增加的成本，并且也存在如上所述的崩角现象。这同时也意味着，在处理硬度高的对象时，需要更换特定的工具，这会带来不便。

对此，本发明的发明人认识到只需要将刀片设置成硬度不同，即可大幅度节省成本，同时又可提高适用性。此外也如上所述，令人十分意外地，本发明人发现这种设置还在操作上带来了出乎意料的效果。软硬两种刀片相互协作，一刀片为另一刀片提供辅助和保护，提高了总体的装置性能和寿命。

在部分实施例中，第一刀片12通过热切割加工制成，第二刀片14通过剪切式加工制成。例如，第一刀片12通过激光加工制成，第二刀片14通过冲压加工制成。例如，第一刀片12可具有更高的硬度，第二刀片14可具有更好的韧性。由于第二刀片14的韧性更好，在操作过程中，可进一步为第一刀片12提供缓冲力，从而保护第一刀片12。

在部分实施例中，第一刀片12具有第一表面粗糙度，第二刀片14具有第二表面粗糙度，第一表面粗糙度与第二表面粗糙度不同。例如，与第二刀片14相比，第一刀片12的表面和刃口可以更平滑，具有较低的粗糙度。对于特定的操作对象而言，特定范围的表面粗糙度可能是有利的。由于两个刀片的表面粗糙度不同，可进一步提升刀具装置的适用范围或场合。

根据本发明的另一方面，图2A和2B示出本发明的一些实施例的切割工具的示意图。为了清楚起见，图2B中，切割工具的壳体的一部分被移除。在图2A和2B中，切割工具例示为绿篱机。其他合适类型的切割工具也是可能的。

如图例示，切割工具包括壳体30、电源腔室40、动力装置50、以及刀具装置20。

壳体30由合适材料做成，例如塑料、合金、或其结合。壳体30可一体成型，也可由多个单体组合成型。壳体30上还可设置第一手柄72、第二手柄74、以及保护机构80(例如保护盖板)。

电源腔室40设置成与壳体30附接或作为壳体30的一部分。电源腔室40用于容纳电源装置，电源装置例如是电池包或电池组等。

动力装置50设置在壳体30中。动力装置50例如包括电机。动力装置50接收电源装置的电力，并且产生动力输出以驱动刀具装置20。

刀具装置20用于对操作对象(例如树枝等)进行操作。刀具装置20可采用合适的方式构造。刀具装置20例如是图1A和1B中例示的刀具装置。刀具装置20的一部分28设置在壳体30中(图2B)，并且通过传动机构60与动力装置50耦合，以接收动力装置50的动力输出。

作为例示，刀具装置20包括刀片22和刀片24，刀片22和刀片24的硬度不同。刀片22例如可以是图1A中示出的第一刀片12，刀片24例如可以是图1A中示出的第二刀片14。刀片22和刀片24通过耦合机构26耦合或配合在一起。刀片22和刀片24能够沿着一轴线的方向进行相对往复运动，从而对操作对象进行操作。

在部分实施例中，刀片22是动刀片，刀片24是静刀片。也即在切割过程中，静刀片保持不动，动刀片相对于静刀片运动，从而产生刀片的相对运动。通常，以剪切式加工制成具有更好的韧性的静刀片是有利的。通常，以热切割加工制成具有更高的硬度的动刀片是有利的。

根据本发明一个或多个实施例的切割工具具有多个优点。例如，由于采用的刀具装置的刀片硬度不同，刀片不易磨损、性能不易下降，由此可节省切割工具的功率消耗。例如，相对于两个刀片硬度相同的切割工具，根据本发明的一个或多个实施例的切割工具的电机电流可降低10％至20％，而且电流更平稳。这对于电机以及切割工具的寿命是有利的。根据本发明的一个或多个实施例的切割工具具有更好的使用效能、更低的功耗、以及更长的使用寿命。

根据本发明的又一方面，图3示出根据本发明的一些实施例的用于制造刀具装置的方法的流程图。该方法例如可用来制造图1A和1B所例示的刀具装置。

在框32，提供第一刀片，第一刀片具有第一硬度。第一刀片例如是图1A例示的第一刀片12或图2A例示的刀片22。在一些实施例中，首先提供第一基材，例如包括预硬钢，然后对第一基材进行热切割加工以制成第一刀片。热切割是利用集中热能使材料熔化或者燃烧并分离的方法。

在部分实施例中，采用激光切割的方法来加工第一刀片。激光切割例如可通过图4例示的激光切割***来完成。激光光束401入射到管腔420，照射在镜面430并且被镜面430反射至透镜440。透镜440将激光光束401汇聚，并且将其通过喷口450入射到刀片412上。此外，切割气体460通过另一入口进入***，切割气体460的流量可通过压力计470监控。管腔420的位置可通过调高机构480来调节。

激光光束401可通过适当的激光源(例如二氧化碳激光器等)产生。激光光束401照射到412上，使被照射的位置的材料迅速熔化、汽化、烧蚀或达到燃点，同时借助高速气流吹除熔融物质，从而实现将刀片412割开切口414。此外，可对刀片412进行淬火处理。经此激光切割加工的刀片具有较高的硬度。

由于激光切割的切割质量好、效率高、速度快，这对于刀片加工也是有利的。另外，激光切割作为非接触式加工方法，也不会对刀片产生不期望的机械性影响。

在部分实施例中，还可能对热切割加工之后的刀片进行进一步处理，例如磨刃、平面加工、去毛刺、整平、清洗防锈等中的一者或多者。

在框34，提供第二刀片，第二刀片具有第二硬度，第二硬度不同于第一硬度。第二刀片例如是图1A例示的第二刀片14或图2A例示的刀片24。在一些实施例中，首先提供第二基材，第二基材可与第一基材相同，也可以不同。第二基材例如包括预硬钢。然后对第二基材进行剪切式加工以制成第二刀片。例如，可以通过对第二基材进行冲压加工以制成第二刀片。例如可对第二基材进行冲压成形、数控磨刀开刃、热处理等工艺，以制成第二刀片。

在部分实施例中，还可能对剪切式加工之后的刀片进行进一步处理，例如磨刃、平面加工、去毛刺、整平、清洗防锈等中的一者或多者。

在部分实施例中，还将第一刀片和第二刀片配合，例如通过耦合机构将二者耦合装配，以使得第一刀片和第二刀片能操作地沿一轴线方向相对往复运动。

本领域技术人员要理解的是，本文上述实施例仅出于例示本发明的目的，而决非对本发明的限制。本领域技术人员还要理解的是，以上实施例试图从不同方面例示本发明的一个或多个思想，它们并非是孤立的；而是，本领域技术人员可根据上述示例，将不同实施例进行适当的组合，以得到其他的技术方案示例。

除非另外限定，本文所使用的技术和科学术语具有作为本发明所属领域的普通技术人员通常所理解的相同的含义。在非限定性实施例中例示了本发明的实施方式。在上述公开的实施例的基础上，本领域技术人员能想到的各种变型，都落入本发明的范围。

Claims (15)

1.一种刀具装置，其特征在于，包括第一刀片和第二刀片，第一刀片和第二刀片设置成可操作地相对运动，第一刀片具有第一硬度，第二刀片具有与第一硬度不同的第二硬度。

2.根据权利要求1所述的刀具装置，其特征在于，第一硬度在HRC 45至HRC 50范围，第二硬度在HRC 40至HRC 45范围，优选地，第一硬度不小于HRC 48且不大于HRC 50，第二硬度不小于HRC 40且不大于HRC 42。

3.根据权利要求1或2所述的刀具装置，其特征在于，第一硬度与第二硬度的比大于1且不超过1.25，优选地，第一硬度与第二硬度的比大于1.14且不超过1.25。

4.根据前述任一权利要求所述的刀具装置，其特征在于，第一刀片具有第一表面粗糙度，第二刀片具有与第一表面粗糙度不同的第二表面粗糙度。

5.根据前述任一权利要求所述的刀具装置，其特征在于，第一刀片通过热切割加工制成，第二刀片通过剪切式加工制成，优选地，热切割加工是激光加工，剪切式加工是冲压加工。

6.根据前述任一权利要求所述的刀具装置，其特征在于，第一刀片和第二刀片包括铁碳合金，第一刀片和第二刀片设置成能操作地沿着一轴线方向进行相对往复运动。

7.根据前述任一权利要求所述的刀具装置，其特征在于，所述第一刀片包括具有切割刃的锐齿，所述第二刀片包括没有切割刃的钝齿，所述锐齿和所述钝齿组合进行切割操作。

8.根据前述任一权利要求所述的刀具装置，其特征在于，所述第一刀片和所述第二刀片具有不同的构型或标记，以区分所述第一刀片和所述第二刀片。

9.一种切割工具，其特征在于，包括：

壳体；

电源腔室，设置成与壳体附接或作为壳体的一部分并且用于容纳电源装置；

动力装置，设置在壳体中；以及

根据权利要求1至8中任一项所述刀具装置，所述刀具装置的至少一部分设置在壳体中并且用于接收动力装置提供的动力。

10.根据权利要求9所述的切割工具，其特征在于，所述切割工具是绿篱机。

11.根据权利要求9或10所述的切割工具，其特征在于，所述第一刀片是动刀片，所述第二刀片是静刀片。

12.一种用于制造刀具装置的方法，其特征在于，包括：

提供第一刀片，第一刀片具有第一硬度；以及

提供第二刀片，第二刀片具有第二硬度，第二硬度与第一硬度不同。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，提供第一刀片的步骤包括：

提供第一基材；以及

对第一基材进行热切割加工以制成第一刀片，优选地，对第一基材进行激光切割以制成第一刀片。

14.根据权利要求12或13所述的方法，其特征在于，提供第二刀片的步骤包括：

提供第二基材；以及

对第二基材进行剪切式加工以制成第二刀片，优选地，对第二基材进行冲压加工以制成第二刀片。

15.根据权利要求12至14中任一项所述的方法，其特征在于，还包括将第一刀片和第二刀片配合，以使得第一刀片和第二刀片能操作地沿一轴线方向进行相对往复运动。

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