CN101925430A - 具有偏置齿槽的圆形锯片 - Google Patents

Abstract

一种锯片包括一个圆形芯材，该芯材具有沿其圆周的多个切割元件、以及一个中心轴孔。一个或多个偏置齿槽从该芯材的周边向内径向延伸。每个偏置齿槽包括在该芯材的一侧的一个第一开口以及在该芯材的另一侧中的一个第二开口。这些第一和第二开口是相邻的但是至少部分地彼此偏置，这样该偏置齿槽的至少一部分不是可看穿的。

Description

具有偏置齿槽的圆形锯片

相关申请

本申请根据35USC119(e)要求2008年1月22日提交的美国临时申请号61/011,805的权益，该申请通过引用全文结合在此。

技术领域

本发明涉及锯片、并且更具体地涉及具有被设计用来减少疲劳并且增加锯片寿命的多个齿槽的圆形锯片。

背景技术

常规的圆形锯片典型地包括一个圆形钢质芯材，该芯材具有沿其周边间隔开的一系列切割器或齿。从锯片的周边向内延伸的切口形式的多个齿槽通常是在这些切割器之间间隔开的以便通过减轻锯片中的应力并且移除切屑来帮助切割。可以使用多种齿槽构型。用于特定锯片的实际齿槽构型是基于所期望的使用锯片的切割应用。

已经发现在用便携式电锯来锯开建筑材料中、以及在固定式机器上的其他砖石切割应用中具有相对窄的齿槽的锯片是有用的，这里希望平滑的切割作用。已经发现当这些切割器被放置为彼此相对接近(如通过使用相对窄的齿槽提供的)时，增强了切割作用的平滑度。然而，从这些齿槽的紧的切成圆角的端部裂纹易于扩展，特别是如果将锯片暴露于高径向压力。这个问题在已经超越疲劳关卡的锯片上变得恶化。可替代地，可以使用具有相对宽齿槽的锯片。这些齿槽在它们的内端典型地具有相对大的半径，这已经发现给锯片提供了相对高的疲劳强度。因此这些齿槽在相对高应力的切割环境(如沥青或混凝土的地面锯)中可能是有益的，其中其他锯片类型由于应力裂纹从这些齿槽扩展而易于失败。

锁眼形状的齿槽试图将窄的和宽的齿槽二者的益处结合起来。这些齿槽能够使锯片的这些切割器被放置得彼此相对接近(例如，以便提供一种平滑的切割作用)，同时还给每个齿槽在其径向内端提供相对大的半径(例如，以便帮助减少裂纹形成)。虽然锁眼齿槽在某些应用中可以呈现出优于窄的和宽的齿槽的改进特性，它们不是没有缺点的。例如，用锁眼齿槽在涉及难于切割的材料(如钢)或相对不均匀混合的工件材料(如钢筋混凝土)的应用中实现的结果是不太理想的。在这些情况下，已经发现裂纹从这些齿槽的末端或侧边扩展，这可以危及使用者的安全和锯的性能。

因此，对于适合于圆形锯片的改进的齿槽存在一种需要。

发明内容

本发明的一个实施方案提供了一种圆形锯片。该锯片包括一个圆形芯材，该芯材具有一个第一平面侧和一个第二平面侧、一个中心轴孔、以及一个外圆周。多个切割元件在该芯材的外周上。此外，存在一个或多个偏置齿槽，这些齿槽从该芯材的圆周向内径向延伸。每个偏置齿槽包括在该芯材的第一平面侧中的一个第一开口以及在该芯材的第二平面侧中的一个第二开口。这些第一和第二开口是相邻的但至少部分地是彼此偏置的，这样该偏置齿槽的至少一部分是不能看穿的(即，这些第一和第二开口的至少一部分不彼此重叠)。在一个这样的实施方案中，在这些第一和第二开口之间没在重叠，这样该偏置齿槽没有能看穿的部分。这些第一和第二开口可以例如以一种对称的方式被定向，这样该第一开口的至少一部分是该第二开口的一部分的一个镜像(然而，并不要求这样的对称)。在一个特别的例子中，该芯材是一个夹层型芯材，该芯材进一步包括在该第一与第二平面侧之间的一个消音材料(例如，软木、环氧树脂、胶、树脂、铜、以及软铁中的至少之一)的中间层。例如，这些第一和第二平面侧可以是分离的片，这些分离的片操作性地连接在一起(例如，通过一种适合的粘结材料和一个机械紧固件中的至少一种)以形成该芯材。例如，该芯材可以是由钢和/或非金属材料制成的。例如，这些切割元件可以包括粘结的磨料区段、一个单一的磨料层、和/或多个齿。在一个具体的构型中，在邻近的切割元件之间存在至少一个偏置齿槽。在另一个具体构型中，每个偏置齿槽在其形状上包括椭圆的特征。

在此描述的特征和优点并非一览无遗的，具体地讲，本领域的普通技术人员将通过阅读附图、说明书以及权利要求书而清楚许多另外的特征和优点。此外，应指出在本说明书中使用的语言主要是为可读性和指导性目的而进行选择的，而不是为了限制本发明主题的范围。

附图说明

在这些附图中，贯穿不同视图的参考符号是指相同部分。这些图不一定是按比例的；而是着重于展示本发明的原则。在附图中：

图1a和图1b展示了根据本发明的一个实施方案的配置有偏置齿槽的一种圆形锯片。

图1c和图1d展示了根据本发明的一个实施方案的与图1a所示的偏置齿槽相关的细节。

图1e展示了根据本发明的一个实施方案的与图1a所示的磨料区段相关的细节。

图2a、图2b和图2c各自展示了根据本发明的一个实施方案配置有多个偏置齿槽的圆形锯片的透视图。

具体实施方式

在此披露了用于圆形锯片的一种改进齿槽。根据锯片的应用，该齿槽可以被配置有基本上任何适当形状(例如，窄的、宽的、锁孔、字母数字式、以及图示的设计)。该齿槽包括相对的开口(在锯片的每一侧中)，这些开口彼此偏置，以便不重叠或仅部分重叠，并且该齿槽是抗裂的并且大幅度地减少了典型的常规齿槽设计的啸声噪音。

概述

常规的夹层型锯片典型地包括两个外部钢层和一个不同的更有弹性的材料(例如，软木、环氧树脂、胶、树脂、铜、或软铁)的中间或“夹在中间的”层。这种夹层型锯片的目的是为了减少操作时的噪音。如以上讨论的，现有的锯片(包括夹层型锯片)具有从该锯片的圆周向内延伸的缝隙形式的多个齿槽。这些齿槽通常在这些切割器之间留有空隙，并且帮助切割并且减轻切割操作过程中连同制造过程中的应力。在常规的夹层型锯片上，在两个外部钢芯材上的这些齿槽是完全对齐的。这样一种设计使刃口长度最大化并且当该锯片在使用中时允许最大气流通过这些齿槽。

相比之下，本发明的多个实施方案采用了偏置齿槽。每个偏置齿槽包括在该锯片一侧中的一个开口，该开口从在该锯片的另一侧上的一个对应开口上是偏置的。以此方式，在这种锯片中不存在能看穿的齿槽开口，或可替代地，在该锯片中仅存在一个部分地能看穿的齿槽开口(在此这些偏置齿槽开口的一个有限部分重叠)。此外，这些齿槽开口可以足够接近以便允许用于这些切割器的足够的刃口长度。因此，当该锯片在转动时存在减少的通过这些齿槽的气流，或根本没有气流(取决于否存在部分重叠的齿槽开口)。具有完全能看穿的常规齿槽的锯片上的这种气流在切割时并且甚至在空转速度下引起一种啸声噪音。这种啸声是高频噪音并且对人耳来说是不愉快的。如在此说明的偏置齿槽可以被用来实质性地减少或者另外完全抵消这种噪音。此外，当锯片中的能看穿齿槽孔被消除或者另外被减小时，在这些齿槽区域中锯片的刚度被增加。这种增加的刚度进而帮助避免开始裂纹并且帮助延长锯片寿命。

如以上所指出的，这种偏置齿槽并不与任何特定齿槽形状相联系。相反，所有齿槽形状和设计都可以使用，只要该刃口长度足够按希望放置这些切割器。此外，这种偏置齿槽可以与夹层型锯片(例如，两个外层和一个中间层)、或与将允许有偏置齿槽开口的任何其他锯片设计一起使用。例如，该锯片设计可以包括两个被直接连接在一起(没有中间层)的分离的外层、或一个单个的整体芯材的两个外层。锯片的这些切割元件可以通过多个齿(如用于切割木头或塑料)或多个磨料区段(如用于切割砖石或其他非常硬的材料)来实施。

锯片和齿槽实例

图1a至图1d展示了根据本发明的一个实施方案的配置有偏置齿槽的一种圆形锯片。如可以看到，圆形锯片10具有由一系列偏置齿槽16分开的多个外周的切割元件12。

在所示的实施方案中，锯片10包括一个芯材21，该芯材具有一个轴孔14，锯片10通过该轴孔可以如常规进行的方式(例如，用一个有螺纹的紧固件)被安装并且紧固到一个圆形锯或其他适合的机床的转轴上。在某些实施方案中，锯片10可以进一步包括一个轴衬，如在美国专利申请公开号2006/0185492中所描述的，和/或一个用于容纳多种孔径尺寸的组件，如美国专利申请公开号2006/0266176中所描述的。这些专利申请各自通过引用以其全文结合在此。

根据本发明的实施方案配置的锯片可以被用在任何数目的应用中。例如，锯片10可以被安装在一个汽油动力的手锯(例如，由AndreasStihl AG制造的STIHL TS760)上，并且用来对钢板进行干切割。同样，锯片10可以被安装在一个地板锯(例如，由Saint-Gobain SA制造的Clipper CSB1 P13)上，并且用来湿切割混凝土。同样，锯片10可以被安装在一个自动的、14HP(10.3kW)的切割锯床(例如，由HUARD制造的HUARD 30V53)上，并且用来切割钢管或塑料管。鉴于本披露，许多适当的机床和应用将是清楚的。

如图所示，芯材21的形状基本上是圆形的。在一个举例的实施方案中，该芯材包括两个分离的外层，这两个分离的外层被机械地直接彼此紧固(例如，通过焊接、铆钉、和/或螺母和螺栓安排)。可替代地，芯材21可以是一个夹层型芯材，在此两个分离的外层夹着一个噪音衰减材料(如软木、胶、环氧树脂)或其他适合的消音材料(例如，树脂、铜、以及软铁)的内层。可替代地，芯材21可以是通过一个适合的计量或成型过程(例如，金属铸造、注塑模制、热压、冷压等等)而整体形成，只要可以提供(例如，在原位通过压力模制、机加工、或以其他方式来形成)这些偏置齿槽16。芯材21的这些外层(无论它们实际上是分离的还是整体的)可以由基本上任何材料制成，该材料对于切割应用或在手头的应用具有足够强度。适合的材料的实例包括钢、铝、钛、青铜、它们的复合材料和合金、以及它们的组合(例如，ANSI4130钢和铝合金2024、6065和7178)。可替代地，对于某些应用，增强塑料或非金属复合材料可以用来构造芯材21。

除了切割元件12和偏置齿槽16之外，芯材21可以具有其他特征。例如，并且在一个具体的实施方案中，芯材21包括一个或多个穿孔，这些穿孔沿着一个与轴孔14与锯片10同中心并且在它们之间安置的圆周而延伸通过中心芯材区域。这些穿孔被安排为形成通过芯材21的一个环形窗口，该窗口对应于锯片10的旋转操作过程中的一个预定切割深度。例如，在美国申请号7,210,474(将其通过引用全文结合在此)中提供了具有一个或多个切割深度规格的圆形锯片的补充细节。还可以使用其他功能性特征，如用于平衡锯片、指示锯片的来源、减少锯片操作噪音、并且指示锯片的正确安装。

如在图1c和图1d中最清楚示出的，这个举例的实施方案的每个齿槽16包括两个泪珠形的开口(在图1c中示作开口25和27)。具体地讲，开口25是在芯材21的一侧上而开口27是在芯材21的另一侧上。这两个开口25和27彼此是偏置的并且关于一个平面31(假想的，在图1c中由虚线所示)定位，该平面以一种对称的方式将它们分开，这样开口25是开口27的镜像。齿槽16的每个开口25和27包括一个由平行的侧壁限定的颈部分18，这些平行的侧壁从该圆形锯片的圆周向内径向延伸。在颈部分18的径向向内端处，这些侧壁之一与另一个相偏离(大约45°)并且然后形成一个弧形基底20。如图所示，基底20在其形状上包括椭圆的特征(在侧面和/或底部)，这已经被选择用于进一步改进抗裂性。然而，应注意，在此说明的这些偏置齿槽16能够以如以上解释的任何适合的设计(形状、样式、等等)使用，并且本发明无意限制任何具体设计或形状或一组形状。应进一步注意，在多个替代实施方案中，开口25和27可以部分地重叠。在开口25与27之间的重叠程度可以变化，并且在某些这类实施方案中，范围是从1％至75％(例如，其中开口25的25％或更多不与开口27重叠)。在开口25与27之间的重叠程度可以是更高的(例如，接近99％)，这种更高程度的重叠导致更高程度的操作噪音。如将是清楚的，关于开口25和27以一种对称的方式定向(这样，开口25是开口27的一个镜像)的讨论可以被同样应用到这种部分偏置齿槽的设计中。在此类情况下，这些镜像将总体上对应于开口25和27的非重叠部分。

在这个举例的实施方案中，这些切割元件12采用沿芯材21的圆周间隔开的含磨料区段的形式。图1e示出了与这些实例区段相关的附加的尺寸细节。这些区段可以包括，例如，悬浮在一种金属粘合剂中的超级磨料颗粒，该金属粘合剂是铜焊的或以其他方式被固定在芯材21的圆周上。例如，一种超级磨料工具可以是由混合超级磨料颗粒制成，如金刚石和立方氮化硼(cBN)与一种合适的金属粘合剂，如铁、铜、和锡。然后在一个模具中压缩该混合物以形成所希望的形状(例如，具有所希望的宽度、长度、和曲率的区段)。然后在一个适合的温度下将该“生坯”形式进行烧结以形成一个粘结的区段，该区段具有安置在其中的多个超级磨料颗粒。这种区段被附接(例如，通过铜焊、电镀、或激光焊接)在芯材21的周边上。

例如，在美国专利号5,518,443(具有磨料颗粒的交替的体积百分比的磨料区段)、美国专利号6,033,295(磨料区段的部分是硬化的)、以及美国专利号5,868,125(钝锯齿形的磨料区段)中提供了根据本发明的实施方案构造的并且具有适合的用于切割元件12的磨料区段设计的圆形锯片的附加细节，这些专利各自通过引用将其全文结合在此。此外，这些磨料区段可以按锯片直径的比例被加长，以减少区段的数目，改进抗破裂/弯曲性，并且减少制造成本。在一个这样的实施方案中，磨料区段长度与锯片直径之比是最小0.2。如以上提到的，磨料区段可以用于相对困难的切割操作(例如，用于切割混凝土、沥青、石料、以及其他硬质材料)。

可替代地，锯片10可以配备有多齿形式的多个切割元件12，如旨在用于切割相对软的材料(如，木头、塑料、以及类似物)的典型的宽范围的圆形锯片。如已知的，这些齿可以具有任何尺寸和形状。此外，这些齿可以配备有常规的硬化的尖端(如由碳化钨制成的)、和/或可以配备有粘结在其上的研磨颗粒。在一个这样实例的实施方案中，锯片10配备有多个齿，这些齿具有一个单一的磨料颗粒层，这些磨料颗粒被化学地粘结在每个齿的至少一部分上，如在美国专利号6,817,936和6,935,940中描述的，它们各自通过引用全文结合在此。

可替代地，锯片10可以配备有一个单一磨料颗粒层形式的多个切割元件12，该单一磨料颗粒层是铜焊、电镀、或以其他方式附接在芯材21的圆周上(如与在周边附接粘结区段或提供齿相反)。许多切割元件12的构型和材料都可以被用在本发明的多个实施方案中，根据本披露这将是清楚的。本发明无意限制任何具体的切割元件构型或方案。

在图1a至图1d中还示出了实例尺寸(毫米，mm)。提供的这些实施方案仅作为一个可以制作的特别举例的实施方案。然而，根据本披露将容易地看清楚的是，许多尺寸连同偏置齿槽构型可以被用来实现根据本发明的实施方案的锯片。本发明并非旨在限制于任何具体的锯片尺寸或构型的设置或范围。相反，本发明的实施方案旨在涵盖任何锯片，该锯片可以被用于其所打算的目的并且被配置有如在此说明的偏置齿槽。

图2a、图2b和图2c展示了根据本发明的另一个实施方案构造的偏置齿槽的透视图。如图中可以看到，圆形锯片10具有一个芯材21，该芯材具有由一系列偏置齿槽216分开的多个圆周的切割元件12。参见图1a至图1d的以上的讨论，包括关于多个切割元件12和芯材21的讨论在此同样可应用，正如关于偏置齿槽16和锯片10的总的讨论。图2a至图2c所示的实施方案的主要差异是偏置齿槽216的设计。

更详细地讲，这个举例的实施方案的每个偏置齿槽216包括两个音符形的开口(作为开口225和227示出)。具体地讲，并且通过图2c最清楚地示出，开口225是在芯材21的侧面211上而开口227是在芯材21的侧面210上。这个实例中的芯材21被示出为一种夹层型的芯材并且进一步包括中间层212，该中间层被夹在平面侧210与211之间。这两个开口225和227是彼此偏置的并且关于一个平面(假想的)定位，该平面以一种对称的方式将它们分开，这样开口225是开口227的镜像。齿槽216的每个开口225和227包括一个由平行的侧壁限定的颈部分218，这些平行的侧壁从该圆形锯片的圆周向内径向延伸。在颈部分218的径向向内端处，这些侧壁之一通向一个圆形基底220。

回顾在多个替代实施方案中，开口225和227可以部分地相重叠，如以上所解释。此外，其他开口设计可以被用来实现偏置齿槽216(例如，仅具有一个颈部分218的窄的开口，或仅具有一个“颈”部分的宽的开口，该颈部分具有圆形基底220的宽度，或如示出的锁孔开口、或“J”形开口、或问号或螺旋形开口)。在一个举例的实施方案中，这些偏置齿槽216是使用字母数字、图示、和/或商标标记形式的开口形状而实现，如在美国专利号6,878,051中说明的。在另一个举例的实施方案中，这些偏置齿槽216是使用箭形开口实现的，这些箭形开口径向延伸得比直的锁孔开口深，并且点缀着直的锁孔开口，如在美国设计专利号458,948、459,375、459,376、和459,740中所示。在另一个举例的实施方案中，这些偏置齿槽216是使用被设计为减少疲劳和裂纹的开口而实现的，例如在美国专利申请号2006/0236838中所示。这些专利和申请各自通过引用以其全文结合在此。在一个更普遍的意义上，用于特定锯片的这些偏置齿槽216的开口设计的选择可以总体上基于该锯片所期望被使用的一种或多种切割应用。

此外，应注意这些开口225和227被示出为以一种对称的方式定向，这样开口225是开口227的镜像。这种对称的、镜像关系不是本发明的所有实施方案所要求的。例如，在多个替代实施方案中，开口227可以具有一种设计而开口225可以具有另一种设计，这样存在很小的对称或不存在对称并且不存在镜像特征(例如，这里偏置齿槽216是由两个不同形状的紧邻的并且彼此偏置的开口构成，但是各自在其对应的芯材21的侧面上)。同样，开口225和227可以具有相同的设计，但是在相同的方向上定向，以便不提供镜像特征(例如，在此符号形的开口225和227各自面向相同的方向)。一般而言，构成偏置齿槽216的开口225和227可以具有任何数目的形状和构型，如对于一个给定应用所希望的。

为了解说和描述的目的已经给出了以上对本发明的实施方案的说明。它并非旨在是穷尽性的或者将本发明限制在所披露的确切形式上。根据本披露可进行许多修改和变化。此处的意图是使本发明的范围不受本详细说明的限制，而是受所附的权利要求书的限制。

Claims (20)

1.一种圆形锯片，包括：

一个圆形芯材，该芯材具有一个第一平面侧和一个第二平面侧、一个中心轴孔、以及一个外圆周；

在该芯材的外周上的多个切割元件；以及

一个或多个偏置齿槽，这些偏置齿槽从该芯材的圆周向内径向地延伸，每个偏置齿槽包括在该芯材的第一平面侧中的一个第一开口以及在该芯材的第二平面侧中的一个第二开口，其中这些第一和第二开口是相邻的但是彼此至少部分地偏置，这样，该偏置齿槽的至少一部分是不能看穿的。

2.如权利要求1所述的圆形锯片，其中在该第一与第二开口之间不存在重叠，这样该偏置齿槽没有能看穿的部分。

3.如权利要求1所述的圆形锯片，其中这些第一和第二开口是以一种对称的方式定向，这样该第一开口的至少一部分是该第二开口的一部分的一个镜像。

4.如权利要求1所述的圆形锯片，其中这些第一和第二平面侧是分离的片，这些分离的片被操作性地连接在一起以形成该芯材。

5.如权利要求4所述的圆形锯片，其中这些第一和第二平面侧是通过一种粘结材料和一个机械紧固件中的至少一个被操作性地连接。

6.如权利要求4所述的圆形锯片，其中该芯材是一个夹层型芯材，该芯材进一步包括在该第一与第二平面侧之间的一个消音材料的中间层。

7.如权利要求6所述的圆形锯片，其中该消音材料包括软木、环氧树脂、胶、树脂、铜、以及软铁中的至少一种。

8.如权利要求1所述的圆形锯片，其中该芯材是由非金属材料制成。

9.如权利要求1所述的圆形锯片，其中该芯材是由钢制成。

10.如权利要求1所述的圆形锯片，其中这些切割元件包括粘结的磨料区段、一个单一的磨料层、或多个齿中的一种。

11.如权利要求1所述的圆形锯片，其中在这些邻近的切割元件之间存在至少一个偏置齿槽。

12.如权利要求1所述的圆形锯片，其中每个偏置齿槽在其形状上包括椭圆的特征。

13.一种圆形锯片，包括：

一个圆形芯材，该芯材具有一个第一平面侧和一个第二平面侧、一个中心轴孔、一个夹在该第一与第二平面侧之间的消音材料的中间层、以及一个外圆周；

在该芯材的外周上的多个切割元件；以及

一个或多个偏置齿槽，这些偏置齿槽从该芯材的圆周向内径向地延伸，每个偏置齿槽包括在该芯材的第一平面侧中的一个第一开口以及在该芯材的第二平面侧中的一个第二开口，其中这些第一和第二开口是相邻的但是彼此至少部分地偏置，这样使该偏置齿槽的至少一部分是不能看穿的；

其中这些第一和第二开口是以一种对称的方式定向，这样该第一开口的至少一部分是该第二开口的一部分的一个镜像。

14.如权利要求13所述的圆形锯片，其中在该第一与第二开口之间不存在重叠，这样该偏置齿槽没有能看穿的部分。

15.如权利要求13所述的圆形锯片，其中这些第一和第二平面侧是分离的片，这些分离的片被操作性地连接在一起以形成该芯材。

16.如权利要求13所述的圆形锯片，其中该消音材料包括软木、环氧树脂、胶、树脂、铜、以及软铁中的至少一种。

17.如权利要求13所述的圆形锯片，其中这些切割元件包括粘结的磨料区段、一种单一的磨料层、或多个齿中的一种。

18.一种圆形锯片，包括：

一个圆形芯材，该芯材具有一个第一平面侧和一个第二平面侧、一个中心轴孔、以及一个外圆周，其中这些第一和第二平面侧通过一种粘结材料和一个机械紧固件中的至少之一被操作性地连接；

在该芯材的外周上的多个切割元件，其中这些切割元件包括粘结的磨料区段、一种单一的磨料层、或多个齿中的一种；以及

一个或多个偏置齿槽，这些偏置齿槽从该芯材的圆周向内径向地延伸，每个偏置齿槽包括在该芯材的第一平面侧中的一个第一开口以及在该芯材的第二平面侧中的一个第二开口，其中这些第一和第二开口是相邻的但是彼此至少部分地偏置，这样，该偏置齿槽的至少一部分是不能看穿的。

19.如权利要求18所述的圆形锯片，其中在该第一与第二开口之间不存在重叠，这样该偏置齿槽没有能看穿的部分。

20.如权利要求18所述的圆形锯片，其中这些第一和第二开口是以一种对称的方式定向，这样该第一开口的至少一部分是该第二开口的一部分的镜像。

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