CN105798387B - 圆锯片 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种切割锯设备，包括至少一片圆锯片，由以下部分组成：盘状锯片(1)；锯片(1)周围嵌入n(n>1)个锯齿(2)，每个锯齿(2)会使加工材料产生切屑；排出切屑的槽口(6)位于锯片(1)周围的锯齿(2)边并与焊接锯齿(2)的底座连接。其特性是，对于至少一个锯齿，上述槽口(6)产生的切屑排出体积(VDGC)小于该锯齿(2)产生的毛体积。
Description
技术领域
本发明为木头、金属或塑料等材质的切割锯设备。该切割锯设备包括至少一片圆锯片。该锯片的特点是比传统圆锯片产生的噪声更低。
背景技术
实际上，无论是固定机(台锯或横切锯)或便携机，无论是空转还是切割，传统锯片会在旋转时产生震耳欲聋的噪声。噪声可达90至100分贝，使操作机器的工人或附近的人群产生不适感。在发布新的章程之前，制造商应优先设法减小噪声。
噪声主要由锯片锯齿前方中空空间内流动的空气所引起。空气涌入锯齿间，锯片旋转时产生令人不快的噪声。更糟糕的情况是，锯片本身也可能产生共振并成为噪声源。
为了减少锯片本身产生的噪声，已知的方法是使用激光开槽。这些凹槽分布在锯片的特定位置，其目的是为了局部减少锯片振幅。可以使用避震器粘弹性材料填充凹槽，作用是在锯片运动时限制震动并轻微减少噪声。
另一种解决方案，通常结合第一种方案，去除每个锯齿前方的空间，以至于锯齿间的空气可以直线通过。该解决方案最为有效，可大大减少噪声至75分贝以下。缺点是锯切时形成的切屑无法及时从锯齿间隙中排出，会产生过热、机器堵塞以及锯齿脱落的风险。为了弥补这些缺陷，操作者必须降低锯片的速度以避免产生过多的切屑。因此，无法再实现某些槽口。
发明内容
有鉴于此，有必要针对上述问题，提供一种圆锯片，减少圆锯片产生的噪声至70分贝以下，这样可以全速运行机器并最优化切屑的排出。该锯片是为了提高机器的使用舒适性。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种圆锯片，切割锯设备包括至少一片圆锯片，由以下部分组成：
盘状锯片(1)；
锯片(1)周围嵌入n(n>1)个锯齿(2)，每个锯齿(2)会使加工材料产生切屑；
排出切屑的槽口(6)位于锯片(1)周围的锯齿(2)旁并与焊接锯齿(2)的底座连接，其特性是，对于至少一个锯齿，上述槽口(6)产生的切屑排出体积(VDGC)小于该锯齿(2)产生的毛体积。
作为优选的，所述锯片(1)周围包括至少一个凹槽(5’)，每个凹槽替换了k(k≥1)个锯齿，每个凹槽(5’)产生的切屑排出体积(VDGC)小于k个锯齿(2)产生的毛体积(V)。
作为优选的，所述切屑排出体积(VDGC)等于槽口(6)限定的切屑排出面积(SDGC)乘以锯片切削宽度(ab)。
作为优选的，所述切屑毛体积(V)等于一个锯齿(2)产生的切屑体积(Vs)乘以加工材料的膨胀系数(R)。
作为优选的，所述膨胀系数(R)介于2和4之间。
作为优选的，所述锯片(1)周围包括两组锯齿(2)，第一组锯齿(2)与第二组锯齿(2)方向相反。
作为优选的，所述槽口(6)由两条平行直线的部分(I,L)限定，并通过圆弧线(J)和底座直线(K)连接，其中一条直线部分(L)构成了底座的第二条直线，底座的两部分(K,L)互相垂直。
作为优选的，两个相邻槽口(6)间的锯片周围构成了与锯片(1)盘最初确定的圆为同心圆的圆弧区域(3)。
作为优选的，锯齿(2)后方的锯片拱背(3)上方留有空隙(4)并与相应底座并列。
进一步的，两个相邻槽口(6)间的锯片周围构成了直线区域。
进一步的，包含两片相同的锯片并根据其旋转轴两两排列，每片锯片包含多个凹槽(5)，位于相邻的两个槽口(6)之间，上述锯片的每个锯齿(2)对应另一片锯片的凹槽(5)。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：锯片周围锯齿的定位不受限，即无论分布是否均匀。假设分布不均匀，则锯齿并非按角度排列。无论所选的设置，上述特性继续适用，包括可变角度的假设：至少部分锯齿排出切屑的体积比这些锯齿生成的切屑毛体积更小；锯片周围可留出至少一个凹槽替换k(k≥1)个锯齿，每个凹槽确定排出切屑的体积比k个锯齿生成的切屑毛体积更小；无论锯齿数Z多少，制造的锯片依然具有良好性能。到目前为止，排出切屑的槽口形状取决于锯齿数量和相邻锯齿间距。
附图说明
图1显示了圆锯片切割木板的示意图；
图2显示了锯齿产生的切屑；
图3a显示了仅有一片锯片的切割设备的锯齿的剖面图；
图3b显示了双锯片可扩展系统的双锯齿的剖面图；
图4显示了现有技术锯片局部的放大图；
图5显示了本发明第一种可行性设置中的锯片周围的局部图，包括两个槽口间的周边直线区域；
图6和图7显示了本发明第二种可行性设置中的锯片，区域分割了两个圆弧形槽口；
图8和图9显示了可扩展系统中使用的锯片；
图10显示了图8和图9中两片锯片组成的可扩展系统的透视图；
图11和图12显示了图10中可扩展系统的正面和放大图；
图13显示了本发明的异形锯片，周围不对称分布凹槽。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型所述的圆锯片作进一步说明。
以下是本实用新型所述的圆锯片的最佳实例，并不因此限定本实用新型的保护范围。
使用传统方法的切割锯设备包括：
盘状锯片；
锯片周围嵌入多个锯齿，每个锯齿会使加工材料产生切屑。
锯片周围的每个锯齿边都留有排出切屑的槽口，每个锯齿都牢牢地焊接固定在底座上。
该设备的主要特点是：对于至少一个锯齿而言，上述槽口排出的切屑体积比一个锯齿产生的切屑毛体积小。
上述最新技术提倡去除排出切屑的槽口以减少噪声，而本发明采取相反策略，使用排出切屑的槽口，且较传统锯片具有更良好的特性。
到目前为止，传统锯片中槽口排出的切屑体积应比一个锯齿产生的切屑毛体积大。因此需要为切屑预留更多的空间，尤其是当切屑卷曲后形成逗号形状甚至螺旋形时，但该理论从未受到质疑。
本发明的主要思想是改变这种技术偏见。实际上，已证实逐渐生成的切屑能从比其毛体积更小的空间中完美排出，不会堵塞机器。
锯片周围锯齿的定位不受限，即无论分布是否均匀。假设分布不均匀，则锯齿并非按角度排列。无论所选的设置，上述特性继续适用，包括可变角度的假设：至少部分锯齿排出切屑的体积比这些锯齿生成的切屑毛体积更小。
同样，锯片周围可留出至少一个凹槽替换k(k≥1)个锯齿，每个凹槽确定排出切屑的体积比k个锯齿生成的切屑毛体积更小。
实际上，排出的切屑体积等于槽口限定的切屑排出面积乘以锯片切削宽度。槽口两端的间距，即槽口的开口，应足以让焊接机能够进入该区域并将锯齿固定在底座上。锯片切削宽度与锯齿宽度相等。
切屑毛体积等于锯齿产生的实际切屑体积乘以加工材料膨胀系数R。具体而言，切屑毛体积即为卷曲切屑的外层，因此可能包含中空区域，切屑体积完全等于切割材料生成的切屑。膨胀系数可用于计算切屑体积Vs和切屑毛体积V，V等于Vs乘以膨胀系数：V＝Vs xR。
在现有技术中，不同材料具有不同的膨胀系数R，通常为3至7。这是一个历史经典参数，在圆锯领域从未被质疑。本发明采取与此历史技术偏见相反的策略，取R值2至4。
本发明也适用于安装两组锯齿的锯片中，第一组锯齿与第二组锯齿方向相反。锯片可从两个方向进行切割。
本发明的优点之一是：无论锯齿数Z多少，制造的锯片依然具有良好性能。到目前为止，排出切屑的槽口形状取决于锯齿数量和相邻锯齿间距。本发明的锯片与锯齿数Z无关，因为排出切屑的槽口形状是基于切屑毛体积V，同时考量新的膨胀系数估值R。
更具体地说，在圆形锯片的设计中，槽口需通过计算切屑毛体积V来确定，需要参考下表中的数据进行计算。
| 输入参数 | 符号 | 单位 |
| 锯片：外径 | D | mm |
| 锯片：切削宽度 | ab | mm |
| 机器：转速 | N | Tr/min |
| 机器：进给速度 | Vf | m/min |
| 机器：切削高度 | ae | mm |
| 机器：锯片/材料超出部分 | u | mm |
| 切屑：膨胀系数 | R | - |
为了获取用于计算切屑实际体积的单位数值，即传统意义上的平均长度、宽度和厚度，有必要进行初步计算，如锯齿进给速度(fz)的计算，即锯齿旋转时通过的直线距离：
然后，计算啮合角(Φe)，即切割时锯齿形成的角度：
接着我们计算由一个锯齿形成逗号形状的切屑的平均厚度(hm)：
然后计算由一个锯齿形成的并取决于啮合锯齿数量的切屑的平均长度(Ib)：
最后计算一个锯齿形成的切屑体积(Vs)：
Vs＝hm*lb*ab
最终计算一个锯齿形成的切屑毛体积(V)如下所示：
V＝Vs*R
以本发明的主要特征为基础，可确定排出切屑的槽口形状，即切屑排出体积(VDGC)应小于切屑毛体积(V)：VDGC≤V
然而，切屑排出体积(VDGC)等于切屑排出面积(SDGC)乘以切削宽度(ab)：
VDGC＝SDGC*ab
因此，选择小于切屑毛体积(V)除以切削宽度(ab)的切屑排出面积(SDGC)已然足够：
已通过现有技术大大减少了切屑排出面积。排出切屑的槽口形状实际上取决于是否能够在底座前提供足够的空间以快速方便地固定并打磨锯齿，如有必要，在使用时引导生成的切屑。因此排出切屑的槽口形状取决于所选择的锯齿大小和切削角度。
根据本发明，槽口由两条平行直线部分限定，并通过圆弧线和底座直线连接，其中一条直线部分构成了底座的第二条直线，底座的两部分互相垂直。
根据一种可行性设置，两个相邻槽口间的锯片周围构成了与锯片盘最初确定的圆为同心圆的圆弧区域。在这种情况下，优化锯片的轮廓使最初锯片盘损失最小的材料。事实上，锯片形状越接近圆形则越能减少噪声，几乎不再会形成中空区域，空气可被吞噬。
然而，在这种设置中，每个锯齿附近留有一小块空间。更确切地说，每个锯齿后方的锯片拱背上方留有空隙并与相应底座并列。该空隙是为了避免锯片在切削区域内过热，以致锯片损坏。
根据另一种可行性设置，两个相邻槽口间的锯片周围构成了直线区域。这样锯片的轮廓得到了优化，为的是相对于初始锯片盘的形状，材料的磨损最小。上述设置中的噪声并未得到减少，但工具较容易恢复原状。
较为有利的是，在使用可扩展系统时，为了提高切削宽度，本发明的切割锯设备包含两片相同的锯片并根据其旋转轴两两排列，每片锯片包含多个凹槽，位于相邻的两个槽口之间，上述锯片的每个锯齿对应另一片锯片的凹槽。这意味着第一片锯片的两个相邻锯齿间总存在一个凹槽，凹槽的对面是第二片锯片的锯齿和切屑排出槽口。在现有技术中，切屑排出槽口的开口足够宽，可以看见第二片锯片的锯齿，以至于无需增加凹槽。然而，这个宽大的槽口会引起巨大的噪声。用较小的槽口加上凹槽替代这个宽大的槽口可以在切割锯设备运行时大量减少噪声。
参考图1，锯片正在切割一块木板。锯片包括锯片本身(1)和多个锯齿(2)。详见以下锯片和木板参数：
D：锯片直径
N：锯片转速
vf：锯片进给速度
ae：锯片切削高度，与木板厚度相等
u：锯片超出木板部分
fz：锯齿进给速度
Φe：啮合角
切割木板时，明显有切屑产生。这些切屑最初如逗号形状，如图2中所示，接着卷曲呈螺旋形。
逗号形状的切屑体积等于其长度(Ib)乘以宽度(ab)乘以厚度(hm)。同时考虑锯齿进给速度(fz)为了将切屑体积想象成长方形而非逗号形状。
切屑宽度(ab)等于切割锯设备的切削宽度(ab)。如果设备只包括一片锯片，则切削宽度(ab)等于锯齿宽度(2)，如图3a中所示，如设备包括两片平行锯片，则切削宽度(ab)等于两片锯片锯齿间(2)的宽度，如图3b所示。这些图显示了锯齿的特例，但并不仅限于如此。
一般而言，一片锯片包括多个锯齿(2)，嵌入锯片周围(1)。图4为现有技术锯片周围的局部放大图。每个锯齿(2)前方都有一个槽口(6)用于排出切屑，后方有一斜坡(7)，直至下一个相邻锯齿(2)的槽口(6)。为了排出切屑，每个锯齿(2)通常使用焊接固定在槽口(6)内的基座中。
在现有技术中，如图4所示，槽口(6)的几何形状取决于齿距以及锯片的锯齿数(2)。
接着，为了显示本发明的不同技术方法，在此举例计算槽口(6)几何形状的传统方法。
在这种情况下，输入参数如下：
Z＝锯片锯齿数；
D＝锯片直径；
P＝齿距＝(π*D)/Z；
PA＝锯齿角度＝360°/Z；
h＝齿高(2)；
α＝锯齿攻角(2)。
下列参数用于计算槽口几何形状(6)：
r＝排出半径；
d＝基座底部和排出半径r中心的间距；
δ＝齿尖(2)和槽口(6)起点的间距。
根据以往的经验，不同的设置假设符合输入参数给出的预定区间：
如P≥16且α>0则：
r＝P/6
d＝r*0.08
δ＝PA*0.4
如P≥16且α≤0则：
r＝P/6
d＝0
δ＝PA*0.4
如P<16且h<10.5则：
r＝P/6.5
d＝0
δ＝PA*0.40
如P<16且h≥10.5则：
r＝P/6.5
d＝0
δ＝PA*0.45
从这些几何数字能够得出，在任何情况下，切屑排出面积相对较大且宽敞，当锯片空转和切割时会产生大量噪声。
如图5至7所示，本发明中锯片的每个锯齿(2)都包含一个切屑槽口(6)，其几何形状不取决于锯片周围的锯齿数(2)。槽口(6)设计与锯齿(2)融为一体，外轮廓在相邻两锯齿(2)间，填充后会接近如锯片(1)本身的盘状。
如上所述，槽口面积SDGC不应超过一个阈值，该阈值仅取决于锯片切削直径和宽度、机器参数以及膨胀系数，正如上述计算结果。最后获得的槽口面积SDGC比现有技术的小得多，但依然能使锯片良好运作并同样使切屑通过。
如图5所示，槽口(6)包括：
第一部分I为直线；
第二部分J为圆弧形，是半径r圆心O的圆的一部分。
第三部分K为直线，等于安装锯齿(2)的底座的深度；
第四部分L为直线，等于底座高度，并于I平行。
两个相邻槽口(6)通过斜坡M连接。此斜坡M确定了斜角β，与锯片锯齿确定了圆C。T为齿尖(2)形成的圆C的切线，与斜坡M形成的斜角为β至β+2°。
槽口(6)的开口N等于I和L的间距。
此开口N根据锯齿厚度(2)变化。I和锯齿(2)间始终需要足够的空间用于将锯齿(2)焊接在底座上，以及，如有需要，对攻角进行打磨。该空间只能小于2.0mm，通过技术方法固定。该空间在未来可能会通过新技术变得更小。
例如碳化钨厚齿(2)，开口N在4.5mm和8mm之间。
金刚石锯齿(2)比碳锯齿(2)薄，开口N可降至3.5mm。
一旦开口N和底座深度K确定，圆弧形部分J即能确定。它连接了I和K。圆弧形J的圆心O位于通过齿尖(2)的锯片圆盘半径位置。
锯齿(2)长度可变，通常在2.5mm和15mm之间。
锯齿(2)攻角α可在-10°至+30°间变化。
图6为本发明特例中的一种锯片的完整图。图7更详细地显示了技术细节，与图5中的略微不同。
用于排出切屑的槽口形状与图5中所示相同。仅M不同，斜坡被与圆C为同心圆的圆弧形拱背(3)替代，C最初由锯片(1)盘体确定。锯齿(2)后方的拱背(3)上方留有空隙(4)。拱背(3)和圆C的间距P约为0.8mm。
当然可以有其它不同的设置，如图5至7中所示不同的排出切屑的槽口形状，也包括本发明中的其它特性。
图8至12为所谓的可扩展系统，即可在切割锯设备上组装两个锯片，以扩大切削宽度。
此类锯片示于图8内。除了上述特性，该锯片周围包括多个凹槽(5)，每两个相邻锯齿(2)间就有一个凹槽(5)。该凹槽(5)的开口Q至少等于排出切屑的槽口开口N。其实，目的是按角度安装两片相同的锯片，锯片的每个锯齿(2)对应另一片锯片的凹槽(5)，如图10至12所示。因此凹槽(5)的开口Q需足够宽以显示另一片锯片上的相应槽口和锯齿(2)，但对于是否产生噪声并无太大影响。
图8和9中的例子显示，凹槽的开口为5.4mm，它位于距离后方相邻槽口I9.49mm距离的位置。
图10和11中，安装了两片锯片，锯片(1a,1b)错开一定角度。因此，在图12中，我们能看见第一片锯片(1b)的锯齿(2b)和一小部分能从第二片锯片(1a)周围的凹槽(5a)中看见。第一片锯片(1b)的凹槽(5b)位于第二片锯片(1a)的锯齿(2a)后方。
参考图13为异形锯片(1)包括分布不均匀的凹槽(5’)，且部分位置没有锯齿。在这种情况下，根据本发明，凹槽的数量为6时，每个凹槽(5’)产生的切屑排出体积(VDGC)小于锯齿(2)产生的毛体积。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (11)
1.一种圆锯片，其特征在于，切割锯设备包括至少一片圆锯片，由以下部分组成：
盘状锯片(1)；
锯片(1)周围嵌入n(n>1)个锯齿(2)，每个锯齿(2)会使加工材料产生切屑；
排出切屑的槽口(6)位于锯片(1)周围的锯齿(2)旁并与焊接锯齿(2)的底座连接，其特性是，对于至少一个锯齿，上述槽口(6)产生的切屑排出体积(VDGC)小于该锯齿(2)产生的毛体积。
2.根据权利要求1所述的圆锯片，其特征在于，所述锯片(1)周围包括至少一个凹槽(5’)，每个凹槽替换了k(k≥1)个锯齿，每个凹槽(5’)产生的切屑排出体积(VDGC)小于k个锯齿(2)产生的毛体积(V)。
3.根据权利要求1所述的圆锯片，其特征在于，所述切屑排出体积(VDGC)等于槽口(6)限定的切屑排出面积(SDGC)乘以锯片切削宽度(ab)。
4.根据权利要求1所述的圆锯片，其特征在于，所述切屑毛体积(V)等于一个锯齿(2)产生的切屑体积(Vs)乘以加工材料的膨胀系数(R)。
5.根据权利要求4所述的圆锯片，其特征在于，所述膨胀系数(R)介于2和4之间。
6.根据权利要求1所述的圆锯片，其特征在于，所述锯片(1)周围包括两组锯齿(2)，第一组锯齿(2)与第二组锯齿(2)方向相反。
7.根据权利要求1所述的圆锯片，其特征在于，所述槽口(6)由两条平行直线的部分(I,L)限定，并通过圆弧线(J)和底座直线(K)连接，其中一条直线部分(L)构成了底座的第二条直线，底座的两部分(K,L)互相垂直。
8.根据权利要求1所述的圆锯片，其特征在于，两个相邻槽口(6)间的锯片周围构成了与锯片(1)盘最初确定的圆为同心圆的圆弧区域。
9.根据权利要求1所述的圆锯片，其特征在于，锯齿(2)后方的锯片拱背(3)上方留有空隙(4)并与相应底座并列。
10.根据权利要求1至7任一所述的圆锯片，其特征在于，两个相邻槽口(6)间的锯片周围构成了直线区域。
11.根据权利要求10所述的圆锯片，其特征在于，包含两片相同的锯片并根据其旋转轴两两排列，每片锯片包含多个凹槽(5)，位于相邻的两个槽口(6)之间，上述锯片的每个锯齿(2)对应另一片锯片的凹槽(5)。
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