CN106270777A - 一种带锯条制造方法及带锯条 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种带锯条制造方法及带锯条。所述带锯条制造方法包括如下步骤：S1将钢带进行齿部成形处理；S2对齿部成形的钢带进行热处理；S3将热处理后的带锯条的前刀面和后刀面进行磨削，使前刀面和后刀面的Ra＜0.8μm；S4对磨削后的带锯条进行齿部钝化处理，去除齿尖毛刺，并在齿尖处形成圆角或平台；S5将钝化处理后的带锯条进行分齿，制得免磨合带锯条。本发明实现了不经过磨合而直接进入常规锯切阶段，省去了低效率的磨合步骤。
Description
技术领域
本发明涉及一种带锯条制造方法及带锯条，属于带锯条制造领域。
背景技术
如专利CN103357958A；US7908954B2的锯切加工中，目前主要存在下述几个方面的问题：
1）带锯条在锯切的早期阶段，需要先将进给速度和带锯条运转速度调至低于常规锯切阶段的参数进行锯切（约低50%左右），即所谓的磨合阶段。通过磨合，可以减少带锯条齿尖的崩刃，从而减少锯切过程的振动，延长带锯条的使用寿命。经过一定时间的磨合后再将进给速度和带锯条运转速度调整至常规锯切阶段的参数进行锯切。由于磨合阶段的锯切速度非常慢，一根带锯条的磨合时间甚至长达5个小时，这一方面给工人的操作带来不便，尤其大大降低了生产效率。而如果不经过磨合阶段而直接进入常规锯切阶段，带锯条寿命会大大降低，这又增加了成本。
可见，需要进行磨合的主要原因就是带锯条在早期锯切阶段非常容易崩刃。因此，如果能够减少齿尖的崩刃，就能够实现免磨合锯切。
2）目前带锯条的制造工艺存在如下几个缺陷：
①前刀面粗糙度大。目前带锯条的齿部成形通常采用铣削方式，这种工艺生产的带锯条其前刀面粗糙度很难达到采用磨削方式的水平。
根据断裂力学基本原理，即Griffith（格列菲斯）原理，材料的断裂强度与缺陷尺寸的算数平方根成反比，即σ∝d-1/2，其中σ表示断裂韧性，d表示缺陷尺寸。可见缺陷越小，材料的断裂韧性越高。这里的缺陷即包括内部缺陷，如夹杂、气孔，也包括表面缺陷，如表面划痕，等等。材料表面粗糙，即表示表面的凹凸越大，而这种凹凸就是由大量的表面缺陷所组成。根据断裂力学基本原理，粗糙度越大，即表面缺陷越大，那么材料的韧性越低。实际上，已有大量学术报道了材料表面粗糙度与材料韧性的关系与上述阐述一致。而对于高速钢这类韧性较低的材料，表面粗糙度的影响则会更加明显。因此，如果能够降低材料表面粗糙度（或者说，提高材料表面光洁度），则必然能够增加材料韧性，从而降低锯切过程中崩刃的风险。
②宽度（即等高）变化大。通用的齿部成形方式为铣削成形，其宽度变化远远大于采用磨削方式的水平。
由于带锯条每个锯刃的锯切深度很小，根据不同锯切工况和材料，通常为5-30μm，如果单根带锯条的宽度变化大，则会造成宽度较小的锯刃未切削工件，而宽度较大的锯刃则切削过深。切削过深的锯刃由于切削力过大，很可能造成这些锯刃产生崩刃。这个影响在锯切早期会更加明显。如果能够减小带锯条的宽度变化，则每个锯刃能够平均的分担切深，这样每个锯刃都承受一定的切削力，但切削力不会过大，有利于减少带锯条的崩刃。
③齿尖毛刺大。铣削以后齿尖有明显毛刺，而后续的工序又无法去除齿尖的毛刺。
如图1所示，齿尖非常尖锐，并伴有轻微倾倒，这就是一类非常明显的毛刺。如果齿尖有毛刺，由于齿尖过于尖锐，一方面其尺寸过小，不能承受很大的力，另一方面热处理时该部分集中受热，导致热处理后脆性很大，因此很容易崩刃。如果对齿尖进行处理，使其呈现图2所示，齿尖没有毛刺，并且呈一定大小的圆角，这样齿尖崩刃的风险也会大大降低。
上述这些缺陷是造成带锯条锯切早期需要先经过磨合阶段的主要原因。
3）国外有报道在带锯条锯刃部分增加一层涂层，如TiN、TiAlN，等等，由于这一层很薄很硬的涂层，能够不经过磨合阶段直接进行常规锯切。但这个方案成本很高，造成产品价格很高，通常客户很难接受。
发明内容
本发明旨在提供一种带锯条制造方法，不仅能够实现不经过磨合而直接进入常规锯切阶段，省去了低效率的磨合步骤，缩短了带锯条从被制造到投入实际生产的磨合时间，而且在相同条件下能够延长带锯条的使用寿命。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种带锯条制造方法，其特点是，包括如下步骤：
S1将钢带进行齿部成形处理，将钢带一侧加工成所需要的齿形；
S2对齿部成形的钢带进行热处理，得热处理后带锯条；
S3将热处理后带锯条的前刀面和后刀面进行磨削，使前刀面和后刀面的Ra＜0.8μm；
S4对磨削后的带锯条进行齿部钝化处理，去除齿尖毛刺，并在齿尖处形成圆角或平台；
S5将钝化处理后的带锯条进行分齿，制得免磨合带锯条。
由此，本发明通过磨削和钝化处理，极大地降低了带锯条的崩齿率，实现了带锯条的免磨合，出厂交付客户直接正常使用，带锯条在客户使用时不需要经历磨合阶段。
根据本发明的实施例，还可以对本发明作进一步的优化，以下为优化后形成的技术方案：
将钢带进行齿部成形处理采用铣削成形、磨削成形、冲剪成形、激光切割或线切割。
优选地，对齿部成形的钢带进行热处理的步骤如下： 1）将已齿部成形的钢带清洗去除表面油污，然后在1100℃-1250℃下保温0.5-5min，再淬火至室温；2）再经过520-650℃、5min-120min回火，回火后冷却至室温，并重复3-6次回火。
热处理后的钢带若存在镰刀弯，则在热处理后通过滚轧校直进行调整；若存在表面缺陷则进行喷砂或抛丸处理。
对齿部成形的钢带进行热处理后，得热处理后带锯条；采用砂轮磨削带锯条的前刀面，砂轮目数为100-600目，磨削后的前刀面粗糙度Ra＜0.8μm，然后采用砂轮磨削带锯条的后刀面，磨削后的后刀面粗糙度Ra＜0.8μm，带锯条宽度变化小于0.05mm。
齿部钝化处理为采用喷砂或抛丸处理，或采用齿尖预磨处理。
作为一种具体的实施方式，根据本发明的实施例，所述齿部钝化处理采用喷砂或抛丸处理为采用至少一把喷枪置于锯带上方或两侧；若采用一把，则喷枪位于带锯条垂直上方；若采用二把，则喷枪左右交替对称的置于带锯条两侧；若采用多于两把，则一部分喷枪位于带锯条垂直上方，另一部分喷枪左右交替对称的置于带锯条两侧；位于带锯条垂直上方的喷枪的喷射方向与带锯条的长度方向之间的夹角α为：10°≤α≤170°，置于带锯条两侧的喷枪的喷射方向与带锯条的长度方向之间的夹角β为：10°≤β≤170°；喷砂或抛丸的气压压力为1.5bar-7bar，带锯条的运行速度为1m/min-10m/min；
所述齿部钝化处理采用齿尖预磨处理为在齿尖上方置一砂轮片以4.9N-49N的作用力压于齿尖之上，带锯条以1m/min-10m/min的速度运行，砂轮片倾斜布置，且砂轮片的倾斜方向与带锯条的长度方向之间的夹角θ为：1°≤θ≤10°，砂轮片粒径目数为200目-2000目。优选地，10°≤α≤70°，10°≤β≤70°；喷砂或抛丸的气压压力为2bar-5bar 。优选地，喷砂或抛丸的砂粒为棕刚玉、钢砂或石英砂，粒径目数为50目-500目。
采用喷砂或抛丸进行齿部钝化处理后带锯条齿尖的圆角半径为5μm-40μm，采用齿尖预磨进行齿部钝化处理后齿尖平台宽度为5μm-40μm。
基于同一个发明构思，本发明还提供了一种带锯条，其采用上述的带锯条制造方法制成；所述带锯条的齿尖处为圆角或平台，该带锯条的宽度变化范围小于0.05mm，锯齿前刀面和后刀面粗糙度Ra＜0.8μm。优选地，圆角的半径或平台的宽度范围均为5μm-40μm。
较目前传统带锯条产品生产方法，本发明的有益效果是：
1）本发明工艺制造出来的带锯条，具有前刀面粗糙度小、宽度变化小、齿尖无毛刺并呈圆角或平台状的特点。
2）本发明的这类带锯条不仅能够实现不经过磨合而直接进入常规锯切阶段，省去了低效率的磨合步骤，而且在相同条件下能够延长带锯条的使用寿命。
2）经过试验验证，经过上述处理后，同样锯切一刀直径80mm、硬度为35-42HRC的GCr15圆棒，锯切速度为35m/min，控制3分钟锯切一刀。带锯条齿部崩齿率仅7.5%，而未采用本发明的工艺，采用常用工艺（如US3315548A）的带锯条齿部崩齿率高达23.1%。在相同条件下，经过上述处理后的带锯条使用寿命能够延长10%以上。
以下结合附图和实施例对本发明作进一步阐述。
附图说明
图1是带锯条齿尖具有毛刺的金相图；
图2是带锯条齿尖去除毛刺后的金相图；
图3是采用喷砂或抛丸处理的示意图（喷枪在带锯条上方）；
图4是采用喷砂或抛丸处理齿尖的示意图（喷枪在带锯条两侧）；
图5是一种采用预磨处理齿尖的示意图；
图6是另一种采用预磨处理齿尖的示意图；
图7是齿部钝化处理齿尖具有圆角的金相图；
图8是齿部钝化处理齿尖具有平台角的金相图。
在图中
1-带锯条； 2-喷枪； 3-砂轮片。
具体实施方式
一种带锯条制造方法，其具体过程如下：
1）将钢带进行齿部成形处理，在钢带一侧加工成所需要的齿形。这种加工方式可以采用铣削成形、磨削成形、冲剪成形或其他数控成形方式，如：激光切割、线切割等。
2）将已经过齿部成形的带锯条经过清洗去除表面油污，然后经过1100℃-1250℃，保温0.5-5min，再淬火至室温。然后经过520-650℃，5min-120min回火后冷却至室温，并重复3-6次回火。热处理后的钢带若存在镰刀弯，可在热处理后通过滚轧校直进行调整。若存在表面缺陷，或需要处理表面使其美观，可以进行喷砂或抛丸处理。
3）将上述处理过的带锯条，通过数控磨床，采用砂轮磨削前刀面，并且控制锯齿前角获得所需要的角度。砂轮目数为100-600目通过磨削后的前刀面粗糙度能够达到Ra＜0.8μm。
4）将上述处理过的带锯条，再通过数控磨床，采用砂轮磨削后刀面，并控制锯刃后角与齿部成形时后角保持一致。通过磨削后的后刀面粗糙度能够从Ra＜3.2μm降低至Ra＜0.8μm，并且带锯条宽度变化从＜0.10mm降低至＜0.05mm。
5）将上述处理过的带锯条，进行齿部钝化处理。钝化的方式可以采用喷砂或抛丸处理（图3和4），也可以采用齿尖预磨处理（图5和6，附设备和工艺的简单说明）。
喷砂或抛丸处理方法如图3和4所示，为采用若干把喷枪置于锯带上方或两侧。若采用1把，则喷枪位于带锯条垂直上方；若采用2把，则喷枪左右交替对称的置于带锯条两侧；若采用多于2把，则可以采用上述方式的组合。图中角度α为：10°≤α≤170°，最优为10°≤α≤70°；图中角度β为：10°≤β≤170°，最优为10°≤β≤70°。气压压力为1.5bar-7bar，最优为2bar-5bar。带锯条运行速度为：1m/min-10m/min。砂粒可以采用棕刚玉、钢砂、石英砂或其他砂粒，粒径目数为50目-500目。通过上述处理，获得没有毛刺的齿尖，并在齿尖形成圆角（如图7和8所示），圆角半径为5-40μm。
齿尖预磨处理方法如图5和图6所示，为在齿尖上方置一砂轮片，以一定大小的力压于齿尖之上，然后带锯条以一定的速度运行，从而起到倒钝的作用。可以采用图5的方式，也可采用图6的方式。其中角度θ为：1°≤θ≤10°。砂轮片与带锯条的作用力大小为4.9N-49N，带锯条运行速度为1m/min-10m/min。砂轮片粒径目数为200目-2000目，若采用多个砂轮片，也可采用不同目数砂轮的组合。通过上述处理，齿尖无毛刺且呈现一个小平台（如图7所示），平台宽度约5μm-40μm。
6）将上述处理过的带锯条，将锯刃按照一定的规则向左或者向右倾倒，即所谓的分齿。分齿规则根据产品或客户要求可以采取左-右-中，或左-右-左-右-中，或依次类推的方式。
7）经过上述处理后的带锯条不仅能够实现免磨合锯切，而且在相同条件下能够延长带锯条的使用寿命。
一种带锯条，其采用上述的带锯条制造方法制成，带锯条的齿尖处为圆角或平台，圆角半径为5-40μm，平台宽度约5μm-40μm，该带锯条的宽度变化范围小于0.05mm。
上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围。
Claims (10)
1.一种带锯条制造方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1将钢带进行齿部成形处理，将钢带一侧加工成所需要的齿形；
S2对齿部成形的钢带进行热处理，得热处理后带锯条；
S3将热处理后带锯条的前刀面和后刀面进行磨削，使前刀面和后刀面的Ra＜0.8μm；
S4对磨削后的带锯条进行齿部钝化处理，去除齿尖毛刺，并在齿尖处形成圆角或平台；
S5将钝化处理后的带锯条进行分齿，制得免磨合带锯条。
2.根据权利要求1所述的带锯条制造方法，其特征在于，将钢带进行齿部成形处理采用铣削成形、磨削成形、冲剪成形、激光切割或线切割。
3.根据权利要求1所述的带锯条制造方法，其特征在于，对齿部成形的钢带进行热处理的步骤如下：
1）将已齿部成形的钢带清洗去除表面油污，然后在1100℃-1250℃下保温0.5-5min，再淬火至室温；
2）再经过520-650℃、5min-120min回火，回火后冷却至室温，并重复3-6次回火。
4.根据权利要求3所述的带锯条制造方法，其特征在于，热处理后的钢带若存在镰刀弯，则在热处理后通过滚轧校直进行调整；若存在表面缺陷则进行喷砂或抛丸处理。
5.根据权利要求1-4之一所述的带锯条制造方法，其特征在于，对齿部成形的钢带进行热处理后，得热处理后带锯条；采用砂轮磨削带锯条的前刀面，砂轮目数为100-600目，磨削后的前刀面粗糙度Ra＜0.8μm，然后采用砂轮磨削带锯条的后刀面，磨削后的后刀面粗糙度Ra＜0.8μm，带锯条宽度变化小于0.05mm。
6.根据权利要求1-4之一所述的带锯条制造方法，其特征在于，齿部钝化处理为采用喷砂或抛丸处理，或采用齿尖预磨处理。
7.根据权利要求6所述的带锯条制造方法，其特征在于，所述齿部钝化处理采用喷砂或抛丸处理为采用至少一把喷枪置于锯带上方或两侧；若采用一把，则喷枪位于带锯条垂直上方；若采用二把，则喷枪左右交替对称的置于带锯条两侧；若采用多于两把，则一部分喷枪位于带锯条垂直上方，另一部分喷枪左右交替对称的置于带锯条两侧；位于带锯条垂直上方的喷枪的喷射方向与带锯条的长度方向之间的夹角α为：10°≤α≤170°，置于带锯条两侧的喷枪的喷射方向与带锯条的长度方向之间的夹角β为：10°≤β≤170°；喷砂或抛丸的气压压力为1.5bar-7bar，带锯条的运行速度为1m/min-10m/min；
所述齿部钝化处理采用齿尖预磨处理为在齿尖上方置一砂轮片以4.9N-49N的作用力压于齿尖之上，带锯条以1m/min-10m/min的速度运行，砂轮片倾斜布置，且砂轮片的倾斜方向与带锯条的长度方向之间的夹角θ为：1°≤θ≤10°，砂轮片粒径目数为200目-2000目。
8. 根据权利要求7所述的带锯条制造方法，其特征在于，10°≤α≤70°，10°≤β≤70°；喷砂或抛丸的气压压力为2bar-5bar 。
9.根据权利要求6所述的带锯条制造方法，其特征在于，采用喷砂或抛丸进行齿部钝化处理后带锯条齿尖的圆角半径为5μm-40μm，采用齿尖预磨进行齿部钝化处理后齿尖平台宽度为5μm-40μm。
10.一种带锯条，其特征在于，其采用权利要求1-9之一所述的带锯条制造方法制成，所述带锯条的齿尖处为圆角或平台，该带锯条的宽度变化范围小于0.05mm，锯齿前刀面和后刀面粗糙度Ra＜0.8μm。
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