发明创造名称：一种盘形滚刀用整体式刀圈及其制造方法
外观设计名称：
决定号：181820
决定日：2019-06-24
委内编号：1F260663
优先权日：
申请（专利）号：201510975887.0
申请日：2015-12-23
复审请求人：洛阳九久科技股份有限公司
无效请求人：
授权公告日：
审定公告日：
专利权人：
主审员：王宏钧
合议组组长：张晋
参审员：梁磊
国际分类号：E21D9/08(2006.01),C22C38/18(2006.01),C22C38/02(2006.01),;C22C38/04(2006.01),C22C38/08(2006.01),C22C38/12(2006.01),;C22C38/16(2006.01),C21D9/22(2006.01),C21D1/773(2006.01)
外观设计分类号：
法律依据：专利法第22条第3款
决定要点
：权利要求相对于最接近的现有技术存在区别技术特征，如果现有技术没有给出对其进行改进的技术启示，也没有证据表明上述区别技术特征属于本领域的公知常识，且该区别技术特征为该权利要求所限定的技术方案带来了有益的技术效果，则应当认为该权利要求所限定的技术方案具有创造性。
全文：
本复审请求涉及申请号为201510975887.0，名称为“一种盘形滚刀用整体式刀圈及其制造方法”的发明专利申请（下称本申请）。申请人为洛阳九久科技股份有限公司。本申请的申请日为2015年12月23日，公开日为2016年03月30日。
经实质审查，国家知识产权局原审查部门于2018年06月06日以本申请权利要求1-3不具备专利法第22条第3款规定的创造性为由作出驳回决定，驳回决定所依据的文本为：2017年08月21日提交的权利要求第1-3项，2015年12月23日提交的说明书第1-17段（第1-4页）、说明书附图图1-图2（第1页）、说明书摘要、摘要附图 。驳回决定引用了如下对比文件：
对比文件1：CN203488184U，公告日为2014年03月19日；
对比文件2：“硬质材料与工具”，周书助，第145、190-196页，冶金工业出版社，2015年8月第1版；
对比文件3：CN102517502A，公开日为2012年06月27日；
对比文件4：“模具制造工艺与装备”，许发樾，第30-33页，机械工业出版社，2015年8月第2版。
驳回决定所针对的权利要求书如下：
“1. 一种盘形滚刀用整体式刀圈，包括刀圈本体，其特征是：刀圈本体由刀体部和刀圈部组成，刀体部呈中空的柱状结构，刀圈部呈环形结构，刀圈部套设在刀体部的外侧壁上，在刀圈部的外圆周侧壁上沿周向间隔均匀开设有若干齿孔，齿孔内嵌状有硬质合金球齿，在刀圈部的两侧端面上设有耐磨合金层；所述齿孔为沿径向的柱状孔结构，且齿孔的表面粗糙度轮廓的幅度参数≤3.2μm，圆柱度≤5μm。
2. 一种如权利要求1所述盘形滚刀用整体式刀圈的制造方法，其特征是：该整体式刀圈的化学成分质量百分含量为：C：:0.39-0.42、Si：0.25-0.28、Mn:0.63-0.69、Cr：0.74-0.78、Mo:0.16-0.19、Ni:1.38-1.44、W:0.12-0.16、Nb：0.15-0.18、Cu:0.04-0.09、S:0.005-0.009、P:0.01-0.015，余量为Fe；所述的制造方法具体包括以下步骤：
（1）预制的毛坯经模锻成型、粗加工成半成品；
（2）刀圈部的半精加工
步骤（1）完成后，按要求装夹找正，加工刀圈部的外圆、刃形和端面各部轮廓，并保证相应尺寸公差及粗糙度要求；
（3）在刀圈部的相应位置处用耐磨焊丝堆焊耐磨合金层；
（4）加工刀圈部上的齿孔
孔的表面粗糙度轮廓的幅度参数≤3.2μm，圆柱度≤5μm；
（5）刀体部的半精加工
分别以刀体部两端的内孔和端面为基准，按要求加工刀体部的内孔的各尺寸轮廓，并保证相应尺寸公差及粗糙度要求；
（6）热处理
淬火：步骤（5）完成后，经清洗然后装入真空热处理炉中，使炉温30min升高到600℃后保温1.5h，然后使炉温20min升高到850℃后保温40min；最后油淬20min，出炉；
回火：经淬火处理后，经清洗然后装入真空热处理炉中，使炉温30min升高到220℃后保温3h；最后随炉冷，出炉；
（7）镶硬质合金球齿
采取静压法完成硬质合金球齿的镶装；
（8）步骤（7）完成后，精加工成成品。
3. 根据权利要求2所述的盘形滚刀用整体式刀圈的制造方法，其特征是：在步骤（5）完成后进行步骤（6）之前，对刀体部的内孔及刀圈部的球齿孔的棱边进行倒钝处理。”
驳回决定指出：独立权利要求1与对比文件1的区别技术特征是：若干齿孔为间隔均匀分布，耐磨层选用耐磨合金材料；且齿孔的表面粗糙度轮廓的幅度参数≤3.2μm，圆柱度≤5μm。但是，由作为公知常识证据的对比文件2可知耐磨层选用耐磨合金材料是公知常识，由作为公知常识证据的对比文件4可知齿孔的表面粗糙度轮廓的幅度参数≤3.2μm、圆柱度≤5μm是常规选择，若干齿孔间隔均匀分布为本领域常规技术手段；因此权利要求1相对于对比文件1和本领域公知常识的结合不具备创造性。独立权利要求2与对比文件1的区别技术特征是：（1）若干齿孔为间隔均匀分布，耐磨层选用耐磨合金材料；（2）整体式刀圈的具体化学成分及质量百分含量，以及毛坯的模锻成型，半精加工时按要求装夹找正，耐磨层为合金层，孔的表面粗糙幅度参数、圆柱度，刀体部的半精加工时分别以刀体部两端的内孔和端面为基准按要求加工刀体部的内孔的各尺寸轮廓，热处理等具体步骤。但是，区别技术特征（1）中，由作为公知常识证据的对比文件2可知选用耐磨合金材料是公知常识，若干齿孔间隔均匀分布是本领域常规技术手段；关于区别技术特征（2），对比文件3公开了毛坯的模锻成型；整体式刀圈的具体化学成分及质量百分含量、热处理的具体步骤在对比文件3的基础上容易得到；关于半精加工时按要求装夹找正，刀体部的半精加工时分别以刀体部两端的内孔和端面为基准按要求加工刀体部的内孔的各尺寸轮廓等具体步骤，部分是由对比文件2所证明的公知常识，部分是由作为公知常识证据的对比文件4可知的常规选择，部分是本领域常规技术手段；因此权利要求2相对于对比文件1和对比文件3以及本领域公知常识的结合不具备创造性。从属权利要求3的附加技术特征是本领域公知常识，因此权利要求3不具备创造性。针对申请人的意见陈述，驳回决定进一步指出：（1）本领域技术人员有动机对具有高硬度耐磨损要求的滚刀刀圈材料添加相应的合金元素，从而改善材料的硬度、强度和冲击性能；至于其具体含量，本领域技术人员可以根据实际材料性能的需要进行调节，其技术效果可以预期。（2）对比文件3已经公开了对刀圈进行淬火和回火热处理的技术特征，而合金元素的含量会对Fe-C相图产生影响从而影响奥氏体、马氏体及贝氏体的形成温度，即合金元素的加入会影响淬火的保温温度、升温速度以及回火温度和次数，本领域技术人员可以根据刀圈材料硬度、韧性和耐磨性的需要确定合金元素含量，并且选择较低回火温度能够有效保证工件的硬度，减少回火温度升高后工件硬度下降的效应，通过有限次的试验确定相应的热处理工艺。
申请人（下称复审请求人）对上述驳回决定不服，于2018年09月08日向国家知识产权局提出了复审请求，同时修改了权利要求书，删除了原独立权利要求1，将原权利要求1中的特征加入原权利要求2形成新的独立权利要求1。修改后的权利要求书如下：
“1. 一种盘形滚刀用整体式刀圈的制造方法，其特征是：一种盘形滚刀用整体式刀圈，包括刀圈本体，刀圈本体由刀体部和刀圈部组成，刀体部呈中空的柱状结构，刀圈部呈环形结构，刀圈部套设在刀体部的外侧壁上，在刀圈部的外圆周侧壁上沿周向间隔均匀开设有若干齿孔，齿孔内嵌状有硬质合金球齿，在刀圈部的两侧端面上设有耐磨合金层；所述齿孔为沿径向的柱状孔结构，且齿孔的表面粗糙度轮廓的幅度参数≤3.2μm，圆柱度≤5μm；
该整体式刀圈的化学成分质量百分含量为：C：0.39-0.42、Si：0.25-0.28、Mn：0.63-0.69、Cr：0.74-0.78、Mo：0.16-0.19、Ni：1.38-1，44、W：0.12-0.16、Nb：0.15-0.18、Cu：0.04-0.09、S：0.005-0.009、P：0.01-0.015，余量为Fe；所述的制造方法具体包括以下步骤：
(1)预制的毛坯经模锻成型、粗加工成半成品；
(2)刀圈部的半精加工
步骤(1)完成后，按要求装夹找正，加工刀圈部的外圆、刃形和端面各部轮廓，并保证相应尺寸公差及粗糙度要求；
(3)在刀圈部的相应位置处用耐磨焊丝堆焊耐磨合金层；
(4)加工刀圈部上的齿孔
孔的表面粗糙度轮廓的幅度参数≤3.2μm，圆柱度≤5μm；
(5)刀体部的半精加工
分别以刀体部两端的内孔和端面为基准，按要求加工刀体部的内孔的各尺寸轮廓，并保证相应尺寸公差及粗糙度要求；
(6)热处理
淬火：步骤(5)完成后，经清洗然后装入真空热处理炉中，使炉温30min升高到600℃后保温1.5h，然后使炉温20min升高到850℃后保温40min；最后油淬20min，出炉；
回火：经淬火处理后，经清洗然后装入真空热处理炉中，使炉温30min 升高到220℃后保温3h；最后随炉冷，出炉；
(7)镶硬质合金球齿
采取静压法完成硬质合金球齿的镶装；
(8)步骤(7)完成后，精加工成成品。
2. 根据权利要求1所述的盘形滚刀用整体式刀圈的制造方法，其特征是：在步骤(5)完成后进行步骤(6)之前，对刀体部的内孔及刀圈部的球齿孔的棱边进行倒钝处理。”
复审请求人认为：（1）本申请对整体式刀圈的刀体、刀圈材质中元素的组成及百分含量进行了创新式改进，本申请具有对比文件3中没有的Ni、W、Nb、Cu四种成分，而且本申请中各元素的质量百分含量与对比文件3完全不同。不同材质的合金钢需要不同的合金元素进行配分协同作用才能实现相应的作用效果，如Cu可提高钢的强度和耐腐蚀性能，但是Cu钢在热轧过程中易产生铜脆现象，通过添加Ni元素，可防止铜脆产生，但含Ni、Cu合金元素的合金钢在加热时会产生很粘的氧化铁皮，因此必须通过合理调整Ni、Cu成分才能使其起到相应的作用效果。（2）对比文件1将毛坯进行粗车削加工后，下一步便直接进行预热并堆焊耐磨层，没有经过本申请半精加工步骤。本申请半精加工的目的，其一为精加工提供最佳的加工条件，其二为后面的堆焊处理提供一个良好的焊接环境。（3）不同的合金元素对钢热处理的影响是多方面的、复杂的。针对多种不同合金元素的搭配，必须确定不同的热处理方法及参数设置。本申请通过特殊的加工工艺、热处理工艺提高了材质的整体性能，使整体式刀圈的屈服强度≥1700MPa，热处理硬度≥56HRC，性能有非常突出的提高。因此，本申请的权利要求1-2具备创造性。
经形式审查合格，国家知识产权局于2018年09月25日依法受理了该复审请求，并将其转送至原审查部门进行前置审查。
原审查部门在前置审查意见书中认为：（1）对比文件3已经公开了制造盘形滚刀刀圈的材料主要成分为：C 0.5，Si 0.93，Mn 0.43，Cr 5.43，Mo 1.31，V 1.0，Fe余量；P 0.011，S 0.004，未包括的组份Ni、Cu、W和Nb属于合金钢中为了增高合金钢硬度、强度和耐磨性通常需要的合金元素，根据刀圈所需性质对组份进行调整是本领域常规设置。（2）对比文件1公开了双刃刀圈2与刀体1为一次性铸成毛坯，1）先将毛坯正火处理，正火后的毛坯进行粗车削加工，2）将粗车削加工后零件进行焊前预热；3）在双刃刀圈2外表面堆焊耐磨层3；由于步骤3）中要进行堆焊耐磨层处理，可以确定对比文件1步骤1）中的粗车削加工要保证相应尺寸公差及粗糙度要求，因此，对比文件1公开了刀圈部的半精加工步骤。（3）对比文件3公开了毛坯装入真空热处理炉中，分次以不同的速度升温后保温进行油淬，之后回火。而合金元素的含量会对Fe-C相图产生影响从而影响奥氏体、马氏体及贝氏体的形成温度。因此，本领域技术人员可以根据刀圈材料硬度、韧性和耐磨性的需要确定合金元素含量，并且选择相应的热处理工艺。因而坚持原驳回决定。
随后，国家知识产权局成立合议组对本案进行审理。
在上述程序的基础上，合议组经合议审查，认为本案事实已经清楚，可以作出审查决定。
二、决定的理由
审查文本的认定
经审查，复审请求人在2018年09月08日对申请文件的修改符合专利法第33条和专利法实施细则第61条第1款的规定，本复审请求审查决定所针对的文本如下，即：2018年09月08日提交的权利要求第1-2项，2015年12月23日提交的说明书第1-17段（第1-4页）、说明书附图图1-图2（第1页）、说明书摘要、摘要附图 。
关于专利法第22条第3款
专利法第22条第3款规定：创造性，是指与现有技术相比，该发明具有突出的实质性特点和显著的进步，该实用新型具有实质性特点和进步。
具体到本案，权利要求1-2具备专利法第22条第3款规定的创造性：
2.1权利要求1请求保护一种盘形滚刀用整体式刀圈的制造方法，对比文件1（CN 203488184U）公开了一种一体结构的双刃球齿刀圈，其实质公开了盘形滚刀用整体式刀圈的制造方法，并具体公开了如下技术特征（参见说明书第2段，第13至22段，图1）：一种盾构机一体结构的盘形滚刀双刃球齿刀圈（即盘形滚刀用整体式刀圈），刀体1（即刀体部）外部设置双刃刀圈2（即刀圈部，对比文件1的刀体1和双刃刀圈2共同构成刀圈本体，即对比文件1公开了由刀体部和刀圈部组成的刀圈本体），由图1可以确定刀体1呈中空的柱状结构，双刃刀圈2呈环形结构，双刃刀圈2设在刀体1的外侧壁上（本申请的刀圈部实质上是设在刀体部的外侧壁上，因此，对比文件1也相应公开了刀圈部套设在刀体部的外侧壁上）。双刃刀圈2的外周锥面（即外圆周侧壁）上钻有N个齿孔4，由图1可以确定齿孔4沿周向分布，齿孔4内镶有硬质合金球齿5（相当于公开了齿孔内嵌装有硬质合金球齿），双刃刀圈2外表面堆焊耐磨层3，从图1可以确定耐磨层3分布在双刃刀圈的两侧端面上；双刃刀圈2与刀体1为一次性铸成毛坯，制造方法包括以下步骤：（1）先将毛坯正火处理，正火后的毛坯进行粗车削加工；（2）将粗车削加工后零件进行焊前预热，预热温度300℃；（3）在双刃刀圈2外表面堆焊耐磨层3（可以直接地、毫无疑义地确定是利用耐磨焊丝进行堆焊，相当于公开了在刀圈部的相应位置处用耐磨焊丝堆焊耐磨层）；（4）在双刃刀圈2的外周锥面钻N个齿孔4（相当于公开了加工刀圈部上的齿孔）；（5）车削双刃刀圈顶端部位，按球齿斜面车成；（6）将一体结构的双刃球齿刀圈热处理，整体无氧化淬火硬度HRC48-52（相当于公开了热处理步骤和淬火工序）；（7）将硬质合金球齿5按一定方向镶嵌于刀圈部位相对应的孔中，镶齿过程中要保证球齿孔与球齿之间的过盈量，镶齿时采用静压法压入（相当于公开了镶硬质合金球齿，采取静压法完成硬质合金球齿的镶装）；（8）根据刀具轴向尺寸及刀体部位与轴承外圈的配合尺寸精车刀体部位各处尺寸和磨削刀体部位内孔（相当于公开了在步骤（7）完成后精加工成成品）。
由此可见，权利要求1所请求保护的技术方案与对比文件1公开的内容相比，区别技术特征为：（1）该整体式刀圈的化学成分质量百分含量为：C：0.39-0.42、Si：0.25-0.28、Mn:0.63-0.69、Cr：0.74-0.78、Mo:0.16-0.19、Ni:1.38-1.44、W:0.12-0.16、Nb：0.15-0.18、Cu:0.04-0.09、S:0.005-0.009、P:0.01-0.015，余量为Fe；热处理具体为：淬火时，刀体部经清洗然后装入真空热处理炉中，使炉温30min升高到600℃后保温1.5h，然后使炉温20min升高到850℃后保温40min；最后油淬20min，出炉；回火时，经淬火处理后，经清洗然后装入真空热处理炉中，使炉温30min升高到220℃后保温3h；最后随炉冷，出炉；（2）若干齿孔为间隔均匀开设，耐磨层为耐磨合金层；齿孔为沿径向的柱状孔结构；制造方法具体还包括：1）预制的毛坯经模锻成型、粗加工成半成品；2）刀圈部的半精加工，步骤1）完成后，按要求装夹找正，加工刀圈部的外圆、刃形和端面各部轮廓，并保证相应尺寸公差及粗糙度要求；3）半精加工后堆焊耐磨合金层；4）堆焊耐磨合金层后加工齿孔，且孔的表面粗糙度轮廓的幅度参数≤3.2μm，圆柱度≤5μm；5）刀体部的半精加工，分别以刀体部两端的内孔和端面为基准，按要求加工刀体部的内孔的各尺寸轮廓，并保证相应尺寸公差及粗糙度要求；6）刀体部半精加工后进行具体热处理。
基于上述区别技术特征可以确定，权利要求1实际解决的技术问题是：提高材质的整体性能，提高加工精度。
对于区别技术特征（1），对比文件1没有公开刀圈材质的具体成分及质量百分比。对比文件3（CN 102517502A）公开了一种滚刀刀圈的材质成分及质量百分比，但是其没有公开权利要求1中限定的组份Ni、Cu、W和Nb，且除了P之外，权利要求1中限定的其他组分的质量百分含量也并没有被对比文件3公开；对比文件2（“硬质材料与工具”，周书助，第145、190-196页，冶金工业出版社，2015年8月第1版）中公开了铬、钼、镍、铜、钨、铌等各种合金元素在合金钢中所起的主要作用；对比文件4（“模具制造工艺与装备”，许发樾，第30-33页，机械工业出版社，2015年8月第2版）没有涉及合金元素及热处理过程。合金元素对钢性能的影响主要是影响钢的组织和钢的热处理，合金元素在合金钢中质量百分含量要适度，且不同合金元素之间相互影响，需要彼此协同作用才能达到所期望的技术效果。为了达到所需性质对组分进行调整是本领域的常规方法，但是在没有明确指引方向的情况下，调整的具体过程及最终获得所需性能的产品往往需要付出创造性劳动。对比文件3除了没有公开权利要求1中Ni、Cu、W和Nb组分外，C、Si、Mn、Cr、Mo等组分百分含量与本申请权利要求1也相差较大；作为公知常识证据的对比文件2虽然公开了各种合金元素在合金钢中所起的作用，但是由于合金钢中各种合金元素之间彼此相互影响，各种合金元素质量百分比也要适度，本领域技术人员在不付出创造性劳动的情况下难以得到在对比文件3中添加Ni、Cu、W和Nb，再对除P之外的所有组分的质量百分含量进行较大幅度调整，从而得到本申请权利要求1限定的刀圈的化学成分及质量百分含量，再基于得到的刀圈的化学成分及质量百分含量采用权利要求1中限定的适当的热处理步骤。
本申请权利要求1通过在整体式刀圈中合理添加多种合金元素，调整各种合金元素的百分含量，使各种合金元素的含量彼此搭配，并通过适当的热处理工艺提高材质的整体性能。使得整体式刀圈的屈服强度≥1700MPa，热处理硬度≥56HRC，获得了有益的技术效果。此外，也没有证据表明上述区别技术特征（1）属于本领域的公知常识。
因此，基于对比文件1和对比文件3以及本领域公知常识，本领域技术人员不能显而易见地得到权利要求1请求保护的技术方案，权利要求1具有突出的实质性特点和显著的进步，具备专利法第22条第3款规定的创造性。
2.2相应地，引用权利要求1的从属权利要求2也具备专利法第22条第3款规定的创造性。
根据以上事实和理由，本案合议组依法作出以下审查决定。
三、决定
撤销国家知识产权局于2018年06 月06 日对本申请作出的驳回决定。由国家知识产权局原审查部门在本复审请求审查决定所针对的文本的基础上对本申请继续进行审查。
如对本复审请求审查决定不服，根据专利法第41条第2款的规定，复审请求人可以自收到本决定之日起三个月内向北京知识产权法院起诉。
郑重声明：本文版权归原作者所有，转载文章仅为传播更多信息之目的，如作者信息标记有误，请第一时间联系我们修改或删除，多谢。
