CN109311107B - 一种带锯条及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种带锯条及其制造方法，带锯条包括锯条体和锯齿；锯齿按照多个主循环重复排列，每个主循环由多个分齿子循环排列而成，同时该主循环还遵循多个几何子循环的排列规律；每个分齿子循环包括至少三个分齿，相邻两个分齿子循环中的分齿顺序不同；每个几何子循环包括多个分齿，同一个几何子循环中的齿沟的各齿间距不同，该带锯条延长了使用寿命，降低了噪音，减少了振动，并且使切削后的工件表面光滑平整。

Description

一种带锯条及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种带锯条及其制造方法，属于带锯设计与制造领域。

背景技术

带锯条一直用于难切削材料的加工，如工具钢、模具钢和轴承钢。与圆盘锯相比，其主要优点是比圆盘锯更薄，因此更加节省材料。但是当切削刃的进给阻力较大时，带锯条将会损失其扭转刚度，这个缺点限制了带锯条的应用。这种情况将会造成带锯条的挠曲，如将其视作一个横梁，在锯齿一侧的边缘将会承受压应力。当这个压应力与锯条张紧时形成的拉应力相抵消时，锯条扭转刚性将会大大降低。这就是说齿形排列设计是为减少进给力和其他造成带锯条扭曲的分力。像这样设计的包括一些直齿比带锯条侧倾的分齿要高，并且齿的高度和宽度不相等，即所谓的“三屑”齿形。

有效减少带锯条锯齿边横向力影响的方法是让左分齿和右分齿成对出现，从而让较大的横向力相互抵消。如果它们之间的距离足够小，处于切削状态时，它们之间的横向力可以相互制约。然而，小距离也就意味着在切割工件时，将会有更多的齿同时切割，从而产生更大的进给力，这并不是所期望的。另外，每个齿上只有小的进给力也是不可取的，这意味着更低的切削效率，同时加剧齿尖的磨损。

另一个问题是当许多进给力同时一致的工作时，因截面刚度较低，在相等的距离同时切割时就会产生极高的振动风险，这会造成振动、噪声、切断面粗糙，并且降低带锯条寿命。带锯条寿命的降低是振动引起齿尖的损伤造成的。如果只有少数的齿同时切削，侧向力将不会平衡，导致已经切削完的工件表面呈波纹状。为此有一个经验：至少有3个参与切削的锯齿同时与工件接触。

上述问题导致设计一种适用于锯切不同厚度、硬度和形状的工件的理想带锯条是比较困难的。这种情形建议采用很长的齿形周期。高低齿形不仅能够用于引导侧向力，而且锯切难切材料时能够在更少的高齿参与锯切时仍然能够保持合理的切削效率，而锯切软材料时有更多的锯齿参与锯切。

变齿距可以用来避免共振现象的发生，其左分齿和右分齿成对出现而且是等高的。变分齿量能够将锯缝宽度分成更多的切屑，从而改善切屑成形，使切屑厚度增加。传统的分齿为“左分齿-不分齿-右分齿”三个锯齿为一周期，但5个或更多锯齿为一周期的分齿方式同样存在，其低齿的分齿量大于高齿的分齿量。

对于常规生产，锯齿按一定规律循环排列，与磨削、铣削、冲压和分齿模具的循环周期相对应。长周期的循环需要更大的工具和机械设备，这些设备都是昂贵的，并且难以获得。有一个特例，在美国专利US2004/0255749 A1中发明一种带锯条，其分齿循环和齿沟几何循环的周期是不同的。

在大多数的专利中，许多的分齿方式包括变分齿量的分齿本身是没有提及的，但是也包含在专利里面，作为特定分齿几何形状的一部分。这些所申明的齿形通过不同齿高、齿距和分齿的组合，获得一组锯齿数量有限的主循环，其长度受锯齿成形和分齿设备的限制。在美国专利US4727788的第19项权利描述和US5410935专利中，一组齿只有5个锯齿。对于齿距很大的带锯条来说，这限制了其锯齿循环的最大长度约只有5英寸。

发明内容

本发明旨在提供一种带锯条及其制造方法，该带锯条在铣齿和分齿时不受传统工艺的限制，它的目的只是提高带锯条寿命，降低噪音，减少振动，并且使切削后的工件表面光滑平整。尤其在锯切外形尺寸为500mm或者500mm以上的大工件时具有显著优势。

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，包括锯条体和锯齿；其结构特点是，所述锯齿按照多个主循环重复排列，每个主循环由多个分齿子循环排列而成，同时该主循环还遵循多个几何子循环的排列规律；每个分齿子循环包括至少三个分齿，相邻两个分齿子循环中的分齿顺序不同，相对锯条体外侧的齿的分齿量大于靠近内侧的齿的分齿量；每个几何子循环包括多个分齿，同一个几何子循环中的齿沟的各齿间距不同；所述几何子循环中的齿数与分齿子循环中的齿数之间不构成整数倍。

由此，本发明的带锯条的锯齿在一个主循环内以一定顺序排列和循环。每一个主循环周期中都包括多个几何子循环和分齿子循环，即主循环既可以看作是由多个几何子循环排列而成，也可以看作是由多个分齿子循环排列而成。同时，几何子循环中的齿数与分齿子循环中的齿数之间不构成整数倍，也就是说几何（指齿沟的几何尺寸）子循环和分齿（包括分齿量和锯齿高度）子循环的重复数量不同。本发明降低了切削力，使锯条始终保持张紧，避免了切斜。

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：

根据本发明的实施例，所述主循环中的某一分齿子循环中为五齿一组，分齿顺序为：不分齿、半分齿量左分齿，半分齿量右分齿，标准左分齿和标准右分齿，或不分齿、半分齿量右分齿、半分齿量左分齿，标准右分齿和标准左分齿；所述标准左分齿和标准右分齿的分齿量均大于半分齿量左分齿和半分齿量右分齿的分齿量；优选标准左分齿和标准右分齿的扭转角为5.5°—6.5°，标准左分齿和标准右分齿的刃倾角为6.5°—7.5°。更优选地，所述不分齿、半分齿量左分齿，半分齿量右分齿的齿尖高度相同，且均高于标准左分齿和标准右分齿的齿尖高度。

根据本发明的实施例，所述主循环中的某一分齿子循环中为六齿一组，分齿顺序为：第一不分齿、半分齿量左分齿、半分齿量右分齿、第二不分齿、标准左分齿和标准右分齿，或第一不分齿、半分齿量右分齿、半分齿量左分齿、第二不分齿、标准右分齿和标准左分齿；所述标准左分齿和标准右分齿的分齿量均大于半分齿量左分齿和半分齿量右分齿的分齿量；优选标准左分齿和标准右分齿的扭转角为5.5°—6.5°，标准左分齿和标准右分齿的刃倾角为6.5°—7.5°。更优选地，所述第一不分齿、半分齿量左分齿、半分齿量右分齿和第二不分齿的齿尖高度相同，且均高于标准左分齿和标准右分齿的齿尖高度。

根据本发明的实施例，所述主循环中的某一分齿子循环中为七齿一组，分齿顺序为：不分齿、小分齿量左分齿、小分齿量右分齿、半分齿量左分齿、半分齿量右分齿、标准左分齿和标准右分齿，或不分齿、小分齿量右分齿、小分齿量左分齿、半分齿量右分齿、半分齿量左分齿、标准右分齿和标准左分齿；所述标准左分齿和标准右分齿的分齿量均大于半分齿量左分齿和半分齿量右分齿的分齿量，所述半分齿量左分齿和半分齿量右分齿的分齿量均大于小分齿量左分齿和小分齿量右分齿的分齿量；优选标准左分齿和标准右分齿的扭转角为5.5°—6.5°，标准左分齿和标准右分齿的刃倾角为6.5°—7.5°。更优选地，所述不分齿、小分齿量左分齿、小分齿量右分齿、半分齿量左分齿和半分齿量右分齿的齿尖高度相同，且均高于标准左分齿和标准右分齿的齿尖高度。

本发明中，所述标准左分齿和标准右分齿是指分齿量与标准双金属带锯条的分齿量相同或相近。

基于同一个发明构思，本发明还提供了一种所述的带锯条的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

a）将带锯条加工成几何子循环的锯齿；

b)将加工后的带锯条进行淬火和回火处理；

c)将淬火和回火处理后的带锯条进修磨锯齿的前刀面，加工所形成的锯齿锯刃前角为0°-20°；

d)修磨锯齿后刀面，即顶磨，磨削后的锯齿锯刃后角为25°-35°；

e)按照锯齿按照分齿子循环的规律对单个锯齿进行分齿，即形成所述的带锯条。

本发明的制造方法中，淬火和回火处理采用标准工艺进行，不再赘述。

所述带锯条为双金属带锯条。

所述带锯条的锯齿由激光切割或铣削加工而成。由此，本发明的进一步的独特之处在于带锯条的锯齿是由激光切割或铣齿加工而成，然后分别进行面磨和顶磨，再进行分齿。每个齿的分齿方向和分齿量与传统分齿相比具有更大的刃倾角。

优选地，所述带锯条的长度至少为150米。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的独特之处在于带锯条的锯齿是由激光切割或铣齿加工而成，然后分别进行面磨和顶磨，再进行分齿。每个齿的分齿方向和分齿量与传统分齿相比具有更大的刃倾角。

本发明的另外一个优势是能改善分齿的几何尺寸。本发明中采用单个锯齿分齿，分齿后锯齿的扭转角和刃倾角更大（如图4），从而减小锯刃尖角位置的横向力，保证锯切时带锯条保持在锯缝中心线上。本发明带锯条的标准分齿的扭转角达到6±0.5°，而传统带锯条的扭转角为4±0.5°。本发明带锯条的标准分齿的刃倾角为7±0.5°，而传统带锯条的刃倾角为5±0.5°。这两个角度的增大减少了齿的侧面磨损，并且减小了有效横向力，进而提高带锯条寿命。

磨削后锯刃前刀面的光洁度显著提高，这极大地减少了锯切时前刀面的“粘屑”现象，即形成“积屑瘤”。如果形成积屑瘤，将会造成切断面的表面粗糙。

本发明的进一步的优势在实施例中体现。

附图说明

图1是本发明一个实施例的结构原理图；

图2是图1的局部俯视图；

图3是本发明一组分齿子循环中的分齿示意图；

图4是本发明的扭转角和刃切角的示意图。

具体实施方式

以下将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。为叙述方便，下文中如出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用。

本发明带锯条由钢带和锯齿组成。如图1所示，这些齿按照一定规律的主循环重复排列，每组主循环包含重复的几何子循环和分齿子循环。几何子循环由3个或3个以上的不同锯齿和不同齿沟组成。每组分齿子循环至少包含5种类型，即标准左分齿，半分齿量左分齿，不分齿，半分齿量右分齿和标准右分齿，并在一个循环内重复上述的分齿方式。不分齿和半分齿的齿尖高度是相同的，并且均高于标准分齿的齿尖高度（如图2和图3）。5齿一组或6齿一组的分齿方式都包含了两种齿尖高度的5种分齿类型的分齿。7齿一组的分齿方式包含了7种类型的分齿，即标准左分齿，半分齿量左分齿，小分齿量左分齿，不分齿，小分齿量右分齿，半分齿量右分齿，标准右分齿。标准分齿实际上是相同的分齿量，半分齿的分齿量要小于标准分齿，小分齿的分齿量要小于半分齿。

每一组主循环都由几何子循环和分齿子循环组成，而且两个子循环重复数量不可为倍数关系，即5齿一组的分齿子循环，几何子循环可能会包含4，6，7，8，9个，但不能为5个或10个。5齿一组的分齿子循环和6齿一组的几何子循环所组成的主循环包含30个齿（如图1），相应的，5齿一组的分齿子循环和7齿一组的几何子循环所组成的主循环包含35个齿。

对于5齿一组的分齿子循环，第一个齿为不分齿，再按如下顺序分齿：半分齿量左分齿，半分齿量右分齿，标准左分齿和标准右分齿。而6齿一组分齿子循环的顺序为：第一个不分齿，半分齿量左分齿，半分齿量右分齿，第二个不分齿，标准左分齿，标准右分齿。7齿一组的分齿顺序为：第一个不分齿，小分齿量左分齿，小分齿量右分齿，半分齿量左分齿，半分齿量右分齿，标准左分齿，标准右分齿。一般来说，齿的数量越多，高齿的数量越多。齿高和分齿量的大小呈相反的关系，即齿越低，分齿量越大。分齿的分齿方向可以变化，如上述左分齿变为右分齿，相应的右分齿变为左分齿。

在图1-图3中，前两位数字代表分齿子循环，其中第一个数字代表分齿子循环的序列，如2代表第二个分齿子循环；第二个数字代表在该子循环中的锯齿序列，其中1表示不分齿、高齿，2表示半分齿量左分齿、高齿，3表示半分齿量右分齿、高齿，4表示标准左分齿、低齿，5表示标准右分齿、低齿。后两位字母代表几何子循环，其中第一个字母代表几何子循环的序列，第二个字母代表在该子循环中的锯齿序列，如cd代表第三个几何子循环中的第四个锯齿。例如51dc表示第五个分齿子循环的不分齿、高齿，同时为第四个几何子循环中的第三个锯齿，又例如32bf表示第三个分齿子循环的半分齿量左分齿、高齿，同时为第二个几何子循环中的第五个锯齿，余此类推，不再赘述。

本发明的带锯条的生产过程包含以下操作：

a）通过激光切割或铣削加工成初步的几何子循环，所加工的双金属带锯条长度可达150米。

b)将加工后的双金属带锯条进行淬火和回火处理。

c)将淬火和回火处理后的双金属带锯条采用CBN砂轮进修磨锯齿前刀面，加工所形成的前角为0°-20°。

d)用CBN砂轮修磨锯齿后刀面，即顶磨，磨削后后角为25°-35°。

e)按照分齿子循环的规律对单个锯齿进行分齿。

除了表面处理和包装以外，上述步骤基本完成了生产过程。

与传统的铣削工艺相比，磨齿的第一个优势是精度更高。铣削的精度只能达到±0.025mm，而磨削的精度可以达到±0.005mm。并且磨削的表面光洁度更高，而且分齿后锯刃靠外侧的尖角更锋利，从而减小了切削时的横向力，提高了切削性能。横向力的减小能够保证锯切时带锯条始终在锯缝中间位置，从而减小切斜的发生。

带锯条的宽度远远大于其厚度，但是仍然遵循横梁挠曲规律。当切削力增加时，带锯条将如横梁一般产生挠曲，造成锯齿边产生压缩应力。然而，由于锯轮的张紧力，带锯条将形成拉伸应力。拉伸应力将始终保持，直至压缩应力超过拉伸应力。当压缩应力超过拉伸应力后，锯齿边将会失去张紧，无法保持在锯缝中心线位置，从而导致容易切斜。

因此本发明的主要目的是尽可能降低切削力，使锯条始终保持张紧，避免切斜。

另外一个优势是能改善分齿的几何尺寸。本发明中采用单个锯齿分齿，分齿后锯齿的扭转角和刃倾角更大（如图4），从而减小锯刃尖角位置的横向力，保证锯切时带锯条保持在锯缝中心线上。本发明传统带的标准分齿的扭转角达到6±0.5°，而传统带锯条的扭转角为4±0.5°。本发明传统带的标准分齿的刃倾角为7±0.5°，而传统带锯条的刃倾角为5±0.5°。这两个角度的增大减少了齿的侧面磨损，并且减小了有效横向力，进而提高带锯条寿命。

磨削后锯刃前刀面的光洁度显著提高，这减少了锯切时前刀面的“粘屑”现象，即形成“积屑瘤”。如果形成积屑瘤，将会造成切断面的表面粗糙。

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 (13)

1.一种带锯条，包括锯条体和锯齿；其特征在于，所述锯齿按照多个主循环重复排列，每个主循环由多个分齿子循环排列而成，同时该主循环还遵循多个几何子循环的排列规律；

每个分齿子循环包括至少三个分齿，相邻两个分齿子循环中的分齿顺序不同，相对锯条体外侧的齿的分齿量大于靠近内侧的齿的分齿量；

每个几何子循环包括多个分齿，同一个几何子循环中的齿沟的各齿间距不同；

所述几何子循环中的齿数与分齿子循环中的齿数之间不构成整数倍。

2.根据权利要求1所述的带锯条，其特征在于，所述主循环中的某一分齿子循环中为五齿一组，分齿顺序为：不分齿、半分齿量左分齿，半分齿量右分齿，标准左分齿和标准右分齿，或不分齿、半分齿量右分齿、半分齿量左分齿，标准右分齿和标准左分齿；所述标准左分齿和标准右分齿的分齿量均大于半分齿量左分齿和半分齿量右分齿的分齿量。

3.根据权利要求2所述的带锯条，其特征在于，所述标准左分齿和标准右分齿的扭转角为5.5°—6.5°，标准左分齿和标准右分齿的刃倾角为6.5°—7.5°。

4.根据权利要求2所述的带锯条，其特征在于，所述不分齿、半分齿量左分齿，半分齿量右分齿的齿尖高度相同，且均高于标准左分齿和标准右分齿的齿尖高度。

5.根据权利要求1所述的带锯条，其特征在于，所述主循环中的某一分齿子循环中为六齿一组，分齿顺序为：第一不分齿、半分齿量左分齿、半分齿量右分齿、第二不分齿、标准左分齿和标准右分齿，或第一不分齿、半分齿量右分齿、半分齿量左分齿、第二不分齿、标准右分齿和标准左分齿；所述标准左分齿和标准右分齿的分齿量均大于半分齿量左分齿和半分齿量右分齿的分齿量。

6.根据权利要求5所述的带锯条，其特征在于，所述标准左分齿和标准右分齿的扭转角为5.5°—6.5°，标准左分齿和标准右分齿的刃倾角为6.5°—7.5°。

7.根据权利要求5所述的带锯条，其特征在于，所述第一不分齿、半分齿量左分齿、半分齿量右分齿和第二不分齿的齿尖高度相同，且均高于标准左分齿和标准右分齿的齿尖高度。

8.根据权利要求1所述的带锯条，其特征在于，所述主循环中的某一分齿子循环中为七齿一组，分齿顺序为：不分齿、小分齿量左分齿、小分齿量右分齿、半分齿量左分齿、半分齿量右分齿、标准左分齿和标准右分齿，或不分齿、小分齿量右分齿、小分齿量左分齿、半分齿量右分齿、半分齿量左分齿、标准右分齿和标准左分齿；所述标准左分齿和标准右分齿的分齿量均大于半分齿量左分齿和半分齿量右分齿的分齿量，所述半分齿量左分齿和半分齿量右分齿的分齿量均大于小分齿量左分齿和小分齿量右分齿的分齿量。

9.根据权利要求8所述的带锯条，其特征在于，所述标准左分齿和标准右分齿的扭转角为5.5°—6.5°，标准左分齿和标准右分齿的刃倾角为6.5°—7.5°。

10.根据权利要求8所述的带锯条，其特征在于，所述不分齿、小分齿量左分齿、小分齿量右分齿、半分齿量左分齿和半分齿量右分齿的齿尖高度相同，且均高于标准左分齿和标准右分齿的齿尖高度。

11.一种如权利要求1-10中任一项所述的带锯条的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

a）将带锯条加工成几何子循环的锯齿；

b)将加工后的带锯条进行淬火和回火处理；

c)将淬火和回火处理后的带锯条进修磨锯齿的前刀面，加工所形成的锯齿锯刃前角为0°-20°；

d)修磨锯齿后刀面，即顶磨，磨削后的锯齿锯刃后角为25°-35°；

e)按照锯齿按照分齿子循环的规律对单个锯齿进行分齿，即形成权利要求1-10中任一项所述的带锯条。

12.根据权利要求11所述的带锯条的制造方法，其特征在于，所述带锯条为双金属带锯条。

13.根据权利要求11所述的带锯条的制造方法，其特征在于，所述带锯条的锯齿由激光切割或铣削加工而成。