CN100469501C - 圆锯 - Google Patents

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Abstract

圆锯(10)在圆周方向上连续设有多个虚拟区域(13)，该虚拟区域(13)由从基体件(11)旋转中心开始延伸的2根半径线和与旋转中心同心的基体件上的2个同心圆围成。2根半径线所成的中心角为90°以下，虚拟区域的数目为4至24个。位于形成虚拟区域的2个同心圆的间隔的中心的中央同心圆，在基体件的最大齿底半径为r时，相对于基体件的旋转中心在0.6r～0.8r的范围内。连续相邻的虚拟区域的重叠部分处于0°～12°。相邻的狭缝的最小接近距离为0.05r以上。中央同心圆的在虚拟区域内的圆弧长度相对于各虚拟区域的2个同心圆的间隔的比为3～6。

Description

圆锯
技术领域
本发明涉及一种用于对木材、木质类材料、塑料、钢铁材料、非铁金属等，材质没有限制的加工的圆锯，特别是涉及难以产生切削震动或压曲的圆锯。
背景技术
以往，这种圆锯，例如对于作为形成在圆锯基体件上的细长孔的狭缝具有各种形状。例如，按照特公昭46-21356号公报、实公平5-18010号公报、欧洲专利第0640422A1号说明书、西德国专利第19648129A1号说明书所示情况。可以知道，通过设置这样的狭缝，圆锯的临界转速增大、并且狭缝上堵有树脂，因此不易产生噪音和对截面品质产生坏影响的振动。另外，所谓临界转速是圆锯产生压曲的转速，一般情况下圆锯是在不到临界转速的情况下被使用的。但是，关于这样的狭缝的设置位置及其整体形状与圆锯的刚度和临界转速有何关系，乃至对耐久性和抑制振动有何影响，并没有被充分的明确，因此，是否在合适的位置上形成了合适形状的狭缝也不明确。在上述西德国专利第19648129A1号说明书中公开了如下技术：在圆周方向上延伸的多个狭缝重叠并在圆锯基体件的圆周方向上连续配置。通过在圆周方向上延伸的多个狭缝可以抑制该基体件的振动。但是在该基体件还不能构成充分的振动抑制，没有充分考虑提高临界转速的效果。
本案的发明者们对圆锯上形成的狭缝的设置位置及其整体形状对圆锯的刚度和临界转速以及振动有何影响进行了详细的解析，并通过具体试验来确认解析结果，由此说明这些问题，根据其结果达到本发明。
本发明是为了解决上述问题，目的在于提供一种通过具体地特定狭缝的设置位置及设置状态，提供具有高刚度和临界转速的、耐久性高的、不易产生切削振动的圆锯为目的的。
发明内容
为了达到上述目的，本发明提供一种圆锯，在圆盘形状的基体件上，在圆周方向上连续配置多个虚拟区域，该虚拟区域由从该基体件的旋转中心开始延伸的2根半径线和与该旋转中心同心的该基体件上的2个同心圆围成，各个该虚拟区域中均设有一个与上述2根半径线和2个同心圆全部接触的狭缝，上述2根半径线所成的中心角为90°以下，上述虚拟区域的数目为4至24个，位于形成该虚拟区域的2个同心圆的间隔的中央的中央同心圆，在上述基体件的最大齿底半径为r时，相对于该基体件的旋转中心，处于0.6r～0.8r的范围内，该圆锯的特征在于，连续相邻的虚拟区域的重叠部分，处于以上述旋转中心为中心的中心角为0°～12°的范围内，相邻的狭缝的最小接近距离为0.05r以上，上述中央同心圆的在该虚拟区域内的圆弧长度相对于各虚拟区域的2个同心圆的间隔的比为3～6。
在本发明中，作为圆锯，将例如具有图1所示狭缝14的圆锯作为对象，当基体件11的最大齿底半径为r时位于形成虚拟区域的2个同心圆间隔的中心的中央同心圆的半径位置，利用计算机通过有限要素法(FEM)解析求出圆锯的刚度值R(kgf/mm)与临界转速值min-Ncr(rpm)的关系。使用ANSYS(アンシスジヤンパン株式会社制)作为FEM解析软件。另外，作为刚度值R和临界转速值的基准值，设为图8所示现有基体件中没有狭缝的圆锯(外周侧有4根狭缝)的值，即刚度值R＝0.59kgf/mm、临界转速值＝4430rpm以上。其结果是，如图3所示，中央同心圆位置为0.6r以上，则刚度值R比基准值高，为0.8r以下，则临界转速值比基准值高。因此，作为中央同心圆位置，被限定为0.6r～0.8r的范围。
其次，在中央同心圆位置为0.8r和0.6r的情况下，求出上述中央同心圆的虚拟区域内的圆弧长度相对于各虚拟区域的2个同心圆的间隔的比。在中央同心圆位置为0.8r的情况下，如图4所示，刚度值R没有问题，但在临界转速值时，比需要为3以上。在中央同心圆位置为0.6r的情况下，如图5所示，刚度值R需要比为6以下，临界转速值没有问题。其结果是，圆弧长度相对于同心圆的间隔的比被规定在3～6的范围内。
其次，求出连续相邻的虚拟区域的重叠范围。在中央同心圆位置为0.7r的情况下，如图6所示，刚度值R在重叠角为12°以下、临界转速值在重叠角为-1°以上就没有问题。并且，考虑到中央同心圆位置为0.6r、0.8r的情况下的解析结果，重叠角被规定为0～12°的范围。
另外，由于两根半径线所成的中心角比90°大时，圆锯的刚度降低，因此虚拟区域的数目需要4个以上。并且，虚拟区域的数目比24个多时，特性也很少变化，形成狭缝的成本变高。而且，相邻狭缝的最小接近距离小于0.05r，在特定的严格条件下小于0.08r时，会有狭缝间容易产生短路，圆锯容易破损的危险。
并且，在本发明中，可以将多个虚拟区域形成为相同形状。通过使多个虚拟区域形状相同，能够确保圆锯旋转方向的对称性，提高生产性，并提高视觉上的美感。
而且，在本发明中，还可以在使多个虚拟区域形成为相同形状的基础上，使形成在多个虚拟区域内的狭缝形成为相同形状。这样，通过在使多个虚拟区域形状相同的基础上，使形成在多个虚拟区域内的狭缝形成为相同形状，能够确保圆锯的旋转方向的对称性，还可以提高生产性和视觉上的美感。
根据本发明，通过具体地特定设在圆锯上的狭缝的设置位置和设置状态，可以维持与未在基体件上设有狭缝的现有圆锯相同或更高的刚度和临界转速特性，并提高耐久性，抑制噪音或对截面品质产生坏影响的振动的发生。并且，通过使多个虚拟区域形状相同，且形成于各虚拟区域内的狭缝为相同形状，可以确保圆锯的旋转方向的对称性，还可以提高生产性和视觉上的美感。
附图说明
图1是表示作为本发明的一个实施例的圆锯的侧视图。
图2是表示放大圆锯的主要部分的一部分放大侧视图。
图3表示位于形成该圆锯的虚拟区域的2个同心圆的间隔中心的中央同心圆的半径方向位置与圆锯的刚度值R(kgf/mm)以及临界转速值min-Ncr(rpm)之间的关系的图表。
图4是表示中央同心圆在虚拟区域内的圆弧长(中央同心圆位置为0.8r)相对于各虚拟区域的2个同心圆的间隔的比、与圆锯的刚度值R及临界转速值min-Ncrd的关系的图表。
图5是表示中央同心圆的虚拟区域内的圆弧长(中央同心圆位置为0.6r)相对于各虚拟区域的2个同心圆的间隔的比、与圆锯的刚度值R及临界转速值min-Ncrd的关系的图表。
图6是表示连续相邻的虚拟区域的重叠角度与圆锯的刚度值R以及临界转速值min-Ncr的关系的图表。
图7是表示作为变形例的圆锯的侧视图。
图8是表示作为现有例的圆锯的侧视图。
具体实施方式
以下，利用附图对本发明的一个实施例进行说明。图1是通过侧视图表示该实施例涉及的铝切断用圆锯的图。图2是通过一部分放大侧视图将该圆锯的主要部分放大表示的图。圆锯10设有圆盘形状的基体件11、和从基体件11外周的连续的等间隔的多处开始向半径方向的外方向突出形成的齿12。基体件11具有中心轴孔11a，并且具有外周狭缝11b，该外周狭缝11b在圆周方向上的等间隔的6处，从齿底外周开始向着旋转中心稍稍延伸，在内侧卷成圆弧状。基体件11在旋转中心周围连续设有14个虚拟区域13，该虚拟区域13是由从该旋转中心开始延伸的2根半径线13a、13b和与旋转中心同心的基体件上的2个同心圆13c、13d围成的虚拟的范围。在各虚拟区域13内设有通过激光加工等形成的与2根半径线13a、13b以及2个同心圆13c、13d全部接触的各1个狭缝14。
对于狭缝14，2根半径线所成的以旋转中心为中心的中心角约为34°，且从旋转前方侧观察，分成将中心角分为三份的连续的前侧小径部14a、中央倾斜部14b、后侧大径部14c的三个部分。前侧小径部14a的半径约为0.64r，后侧大径部14c的半径约为0.76r。在此，r表示基体件11的最大齿底半径，即从基体件中心开始至齿12的根部的半径。中央倾斜部14b在前侧小径部14a和后侧大径部14c间倾斜配置，作为前侧小径部14a和后侧大径部14c的边界的连接部分为圆弧状。由此，位于形成虚拟区域13的2个同心圆13c、13d的间隔的中心的中央同心圆13e的半径方向位置(半径位置)为0.7r。
并且，连续相邻虚拟区域13的重叠部分，其以旋转中心为中心的中心角θs约为8.29°。并且，相邻的狭缝14的最小接近距离约为0.1r。而且，中央同心圆13e的在虚拟区域13内的圆弧长度0.415r相对于各虚拟区域13的2个同心圆的间隔0.104r的比(狭缝纵横比)约为3.99。
在上述结构的实施例中，通过将设在圆锯10上的狭缝14的设置位置和设置状态规定在上述具体的数值范围，可以维持与未在基体件上设有狭缝的现有圆锯相同或更高的刚度和临界转速特性，并提高耐久性，抑制噪音或对截面品质产生坏影响的振动的发生。并且，通过使多个虚拟区域13形状相同，且形成于各虚拟区域13内的狭缝14为相同形状，可以确保圆锯10的旋转方向的对称性，还可以提高生产性和视觉上的美感。但是，并不一定必须使多个虚拟区域形状相同，并且狭缝的形状相同也不是必须的。
其次，对上述实施例的变形例进行说明。
变形例涉及的圆锯20如图7所示，在圆盘形状的基体件21的外周上，以连续的1间距的等间隔配置的4个齿22和由此错开1.5间距的齿23组合，从多处向半径方向的外方向突出形成。等间隔的多个齿22的个数优选为4个，也可以是3个或者5个。形成于基体件21的狭缝24和虚拟区域(未图示)的结构与上述实施例的狭缝14和虚拟区域13相同。
通过在变形例的圆锯20中设置预定的狭缝24，能够得到与上述实施例相同的效果，并且在等间距的多个齿22中含有一个错开了间距的齿23，由此切断钢管等金属管时非常有效这一点是明确的。
其次，对上述实施例和变形例的具体试验例进行说明。
作为试验品，准备实施例的铝材切断用试验品1、变形例的钢管切断用的试验品2。试验品1如下述表1所示，是具有上述狭缝结构的①～③的三种规格(外径×齿厚×基体件厚×中心孔径×齿数)的锯刃，有6个从外周向旋转中心延伸10mm的外周狭缝。切断条件是相对于各锯刃不同的转速N和进给速度F。被削材料是铝模压材料A6063。
试验品2如下述表1所示，是具有上述狭缝结构的①、②两种规格(外径×齿厚×基体件厚×中心孔径×齿数)的锯刃，没有外周狭缝。切断条件是相同的转速N和进给速度F。被削材料是各种钢管STKM13C、15A、15B。
表1
 
试验品1(铝用) 试验品2(管子用)
半径位置0.6～0.8 刃底半径的0.7 刃底半径的0.7
重叠角度0°～12° 6.29° 6.29°
狭缝纵横比3～6倍 3.76倍 3.76倍
锯刃规格 ①φ405×T2.0×t1.5×φ25.4×144Z②φ610×T3.3×t2.7×φ40×138Z③φ650×T3.5×t3.0×φ40×138Z※外周狭缝10mm×6个 ①φ285×T2.0×t1.75×φ40×80Z②φ285×T1.6×t1.3×φ40×80Z※没有外周狭缝
切断条件 ①N＝4.500rpm、F＝5m/min②N＝3.000rpm、F＝5m/min③N＝2.830rpm、F＝5m/min ①、②均为N＝130rpm、F＝0.52m/min
耐久性(比现有锯刃) 约1.5倍 约1.5倍
被削材料 铝模压材料A6063各种形状 STKM13Cφ20.38×t3STKM15Aφ22.38×t2STKM15Bφ51.2×t1
试验的结果是，试验品1、2都比图8所示现有的圆锯的耐久性提高约1.5倍。即，其结果是试验品与现有产品相比，刚性和临界转速变高。并且，通过提高临界转速，与现有产品相比，能够抑制切削时的振动的发生，抑制随之而来的噪音，并提高切削面的加工精度。
另外，在上述实施例中，圆锯的齿底相等，但也可以是齿底不相等，这种情况下，r的值使用最大齿底半径。并且，在上述实施例中，通过特定设在圆锯上的狭缝，可以适当地维持刚度和临界转速，抑制振动的产生，但这种狭缝特定条件并不仅限于圆锯，也同样适用于其他圆盘状的旋转切削工具、例如圆形切断砂轮、圆形纵剪机刀片等。
工业实用性
本发明规定形成于圆锯的狭缝的配置位置及其整体形状，提高圆锯的刚度和临界转速，抑制振动的发生，由此在圆锯的设计等方面非常有用。

Claims (3)

1.一种圆锯，在圆盘形状的基体件上，在圆周方向上连续配置多个虚拟区域，该虚拟区域由从该基体件的旋转中心开始延伸的2根半径线和与该旋转中心同心的该基体件上的2个同心圆围成，各个该虚拟区域中均设有一个与所述2根半径线和2个同心圆全部接触的狭缝，
所述2根半径线所成的中心角为90°以下，
所述虚拟区域的数目为4至24个，
位于形成该虚拟区域的2个同心圆的间隔的中央的中央同心圆，在所述基体件的最大齿底半径为r时，相对于该基体件的旋转中心，处于0.6r～0.8r的范围内，
所述圆锯的特征在于，
连续相邻的虚拟区域的重叠部分，处于以所述旋转中心为中心的中心角为0°～12°的范围内，
相邻的所述狭缝的最小接近距离为0.05r以上，
所述中央同心圆的在该虚拟区域内的圆弧长度相对于各虚拟区域的2个同心圆的间隔的比为3～6。
2.根据权利要求1所述的圆锯，其特征在于，多个所述虚拟区域为相同形状。
3.根据权利要求2所述的圆锯，其特征在于，形成于多个所述虚拟区域内的所述狭缝为相同形状。
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