CN114800630A - 用于锯切纤维复合材料的锯片及切割设备 - Google Patents

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CN114800630A CN202210471124.2A CN202210471124A CN114800630A CN 114800630 A CN114800630 A CN 114800630A CN 202210471124 A CN202210471124 A CN 202210471124A CN 114800630 A CN114800630 A CN 114800630A
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Abstract

本发明涉及切割设备技术领域，提供一种用于锯切纤维复合材料的锯片及切割设备。该用于锯切纤维复合材料的锯片包括：多齿锯片，多齿锯片包括平齿、左齿和右齿其中的至少两种锯齿，且锯齿按照种类沿多齿锯片的周向交替设置；平齿、左齿和右齿的主刃、副刃和侧刃分别形成斜磨角，使得前刀面由外侧至内侧的宽度依次增加。本发明通过对平齿和左右齿的副刃和侧刃进行斜磨形成斜磨角，可以使刀齿切入材料过程中的切削力渐进式增加，减小切削冲击力，可用于纤维复合材料直线锯切，能够提升锯切动态稳定性和锯切速度，延长锯片使用寿命；并且通过平齿和左右齿的交替布置，发挥两种锯齿的优点，在过渡切削方向进行切削时效果更好，适用范围更广。

Description

用于锯切纤维复合材料的锯片及切割设备
技术领域
本发明涉及切割设备技术领域，尤其涉及一种用于锯切纤维复合材料的锯片及切割设备。
背景技术
由于纤维复合材料具有各向异性、非均一性，在具体切削过程中，不管何种方向切削，刀齿的切削刃应主要体现为垂直于或尽可能垂直于纤维切削，这样纤维更趋向于剪断，切削效率更高，切削力更小，刀具寿命更长。纤维复合材料中的树脂具有一定弹性，因此在切削后容易出现弹性恢复，如果刀具锯路小于或者等于锯身厚度，容易出现夹刀现象。纤维复合材料锯切过程中升温，树脂融化或软化后容易出现黏刀，所以应尽可能减小刀具与材料的接触面，还应具有较大的容屑空间。此外，纤维复合材料强度较高，纤维也是硬质点，刀具磨损较快；而且各向异性、非均质，对刀具动态稳定性要求较高，否则容易崩齿。
现有技术中，纤维复合材料切削刀具包括金刚石砂轮、金刚石锯片。金刚石砂轮为磨削，绝大多数刀齿以负前角切削，去除效率极低；砂轮组织较密，容屑空间小，树脂融化或软化后极易堵塞容屑空间，使刀具发热严重和切削失效，并有可能造成砂轮崩裂。此外，金刚石砂轮由于锯路小于或者等于锯身宽度，极易造成夹锯现象，这种刀具不适用于自动化切割，刀具使用寿命短。金刚石锯片有两种，一种是无齿锯，切削机理类似于砂轮，同样不适用于纤维复合材料切削；还有一种金刚石锯片是多齿锯，该类型锯片的锯齿有多种类型，根据材料类型不同可进行选择，如平行于纤维方向纵剖可以选择平齿，横截可以选择左右齿。锯路大于锯身厚度，不易造成夹锯，且容屑空间较大，有利于排屑，锯切温度不高。因此从刀具整体设计角度来说多齿锯的结构是较为合理的一种解决方案。
但在实际使用中，现有金刚石多齿锯寿命短，切削过程动态稳定性较差，容易崩齿和磨损，其主要原因是现有多齿锯片的齿形设计不合理，包括以下几个方面：
1)锯齿通常为上宽下窄或者上下等宽，刀齿初入材料时冲击力过大，而金刚石是脆性材料，受冲击后极易破碎。
2)锯齿侧刃后刀面不进行斜磨(侧刃不具备后角)，会使刀齿后刀面与已加工表面发生摩擦，侧刃后刀面磨损加快，而且会产生震动和摩擦热，使刀具寿命及动态稳定性下降。
3)切削刃不具备副刃时，刀齿存在尖锐切削刃，易造成应力集中，切削刃尖锐部分易破碎或快速磨损，使刀具寿命下降。
4)切削刃具备副刃时，副刃后刀面不经斜磨，副刃后刀面与材料发生摩擦，副刃后刀面磨损加快，而且会产生震动和摩擦热，使刀具寿命及动态稳定性下降。
发明内容
本发明提供一种用于锯切纤维复合材料的锯片及切割设备，用以解决现有技术中金刚石多齿锯由于齿形设计不合理导致的稳定性较差，容易崩齿和磨损，寿命短的缺陷。
本发明提供一种用于锯切纤维复合材料的锯片，包括：多齿锯片，所述多齿锯片包括平齿、左齿和右齿其中的至少两种锯齿，且所述锯齿按照种类沿所述多齿锯片的周向交替设置；其中，
所述平齿包括在前刀面外侧形成的第一主刃、第一副刃和第一侧刃，所述第一主刃、所述第一副刃和所述第一侧刃之间依次形成斜磨角，使得所述平齿的前刀面由外侧至内侧的宽度依次增加；
所述左齿包括在前刀面外侧形成的第二主刃、第二副刃和第二侧刃，所述第二主刃、所述第二副刃和所述第二侧刃之间依次形成斜磨角，使得所述左齿的前刀面由外侧至内侧的宽度依次增加；
所述右齿包括在前刀面外侧形成的第三主刃、第三副刃和第三侧刃，所述第三主刃、所述第三副刃和所述第三侧刃之间依次形成斜磨角，使得所述右齿的前刀面由外侧至内侧的宽度依次增加。
根据本发明提供的一种用于锯切纤维复合材料的锯片，所述第一主刃、所述第一副刃和所述第一侧刃的法向后角均大于零。
根据本发明提供的一种用于锯切纤维复合材料的锯片，所述第二主刃、所述第二副刃、所述第二侧刃、所述第三主刃、所述第三副刃和所述第三侧刃的法向后角均大于零。
根据本发明提供的一种用于锯切纤维复合材料的锯片，位于所述第一主刃两侧的所述第一副刃的斜磨角相等。
根据本发明提供的一种用于锯切纤维复合材料的锯片，位于所述第二主刃两侧的所述第二副刃的斜磨角不相等；位于所述第三主刃两侧的所述第三副刃的斜磨角不相等。
根据本发明提供的一种用于锯切纤维复合材料的锯片，位于所述第一主刃两侧的所述第一侧刃的斜磨角相等。
根据本发明提供的一种用于锯切纤维复合材料的锯片，位于所述第二主刃两侧的所述第二侧刃的斜磨角相等；位于所述第三主刃两侧的所述第三侧刃的斜磨角相等。
根据本发明提供的一种用于锯切纤维复合材料的锯片，所述平齿的前刀面、所述左齿的前刀面和所述右齿的前刀面分别形成前角。
根据本发明提供的一种用于锯切纤维复合材料的锯片，所述多齿锯片还包括用于安装所述平齿的第一锯身、用于安装所述左齿的第二锯身和用于安装所述右齿的第三锯身，所述平齿的最大宽度大于所述第一锯身的宽度，所述左齿的最大宽度大于所述第二锯身的宽度，所述右齿的最大宽度大于所述第三锯身的宽度。
本发明还提供一种切割设备，包括本发明实施例的用于锯切纤维复合材料的锯片。
本发明提供的一种用于锯切纤维复合材料的锯片，通过对平齿和左右齿的副刃和侧刃进行斜磨形成斜磨角，从而使得整体齿形为上窄下宽的双梯形结构，可以使刀齿切入材料过程中的切削力渐进式增加，减小切削冲击力，避免金刚石刀齿受冲击而碎裂，充分发挥金刚石刀齿耐磨特性，可用于纤维复合材料直线锯切，能够提升锯切动态稳定性和锯切速度，延长锯片使用寿命；并且通过平齿和左右齿的交替布置，发挥两种锯齿的优点，在过渡切削方向进行切削时效果更好，适用范围更广。
进一步地，本发明还提供一种切割设备，其包括上述实施例的用于锯切纤维复合材料的锯片，因此具有上述同样的优势。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的用于锯切纤维复合材料的锯片的结构示意图；
图2是本发明提供的用于锯切纤维复合材料的锯片的中平齿、左齿和右齿的局部示意图；
图3是本发明提供的平齿的第一视角结构示意图；
图4是本发明提供的平齿的第二视角结构示意图；
图5是本发明提供的平齿的主视图；
图6是本发明提供的平齿的右视图；
图7是本发明提供的平齿的左视图；
图8是本发明提供的左齿的第一视角结构示意图；
图9是本发明提供的左齿的第二视角结构示意图；
图10是本发明提供的左齿的主视图；
图11是本发明提供的左齿的左视图
图12是本发明提供的左齿的俯视图。
附图标记：
100：平齿；200：左齿；300：右齿。
110：第一主刃；111：第一主刃后刀面；120：第一副刃；121：第一副刃后刀面；130：第一侧刃；131：第一侧刃后刀面；140：第一锯身；
210：第二主刃；211：第二主刃后刀面；220：第二副刃；221：第二副刃后刀面；230：第二侧刃；231：第二侧刃后刀面；240：第二锯身。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合图1-图12描述本发明的一种用于锯切纤维复合材料的锯片，包括：多齿锯片，多齿锯片包括平齿100、左齿200和右齿300其中的至少两种锯齿，且锯齿按照种类(即指的是平齿100、左齿200和右齿300三个种类的齿形)沿多齿锯片的周向交替设置。
其中，平齿100包括在前刀面外侧形成的第一主刃110、第一副刃120和第一侧刃130，第一主刃110、第一副刃120和第一侧刃130之间依次形成斜磨角，使得平齿100的前刀面由外侧至内侧的宽度依次增加；
左齿200包括在前刀面外侧形成的第二主刃210、第二副刃220和第二侧刃230，第二主刃210、第二副刃220和第二侧刃230之间依次形成斜磨角，使得左齿200的前刀面由外侧至内侧的宽度依次增加；
右齿300包括在前刀面外侧形成的第三主刃、第三副刃和第三侧刃，第三主刃、第三副刃和第三侧刃之间依次形成斜磨角，使得右齿300的前刀面由外侧至内侧的宽度依次增加。可以理解的是，右齿的结构与左齿类似，只是主刃的偏向方向不同。
其中，第一主刃110位于平齿100外侧的中部，第二主刃210位于左齿200外侧的左部，第三主刃位于右齿300外侧的右部，由于左齿200和右齿300在构造上相同，只是主刃的偏向位置为对称设计，因此左齿200和右齿300(以下统称为左右齿)可以统一预制，只是安装方向不同，以下的左右齿举例均以左齿200进行展开。
具体来说，本实施例的平齿100、左齿200和右齿300分别由主刃、副刃和侧刃三部分组成，其中副刃位于主刃两侧并形成斜磨角，使得主刃与两侧的副刃之间形成梯形结构，位于两侧的副刃分别与对应侧的侧刃形成斜磨角，使得两侧的侧刃形成梯形结构，因此，主刃、副刃和侧刃在前刀面上形成了在高度方向上上窄下宽的双梯形结构。在图6中，平齿100中的侧刃的斜磨角为ε，平齿100中的副刃的斜磨角为σ。其中，ε和σ角度可依据实际情况进行斜磨，本实施例中，1°≤ε≤10°，20°≤σ≤70°；在图11中，左右齿中的侧刃的斜磨角为ε1和ε2，左右齿中的副刃的斜磨角为σ1和σ2。其中，ε1、ε2、σ1和σ2角度可依据实际情况进行斜磨，本实施例中，1°≤ε1≤10°，1°≤ε2≤10°，20°≤σ1≤70°，20°≤σ2≤70°。
进一步地，本实施例中的平齿100和左右齿在制作过程中，在齿尖两侧位置进行梯形倒角，倒角后主切削刃由三部分组成，主刃和两个斜角副刃，主刃主要用于切割垂直于主刃的纤维，斜角副刃主要用于切割平行于主刃的纤维，这样的刀齿设计可使纤维产生剪切破坏，而避免纤维拉断，从而减小切削力，提升切削速度。在纵向锯切时(刀具进给方向和纤维方向垂直)，该锯片主刃锯切垂直于纤维方向，且先于侧刃接触到材料，因此主刃可充分发挥剪切作用，因此在纵向锯切时效果更好。
另外，对第一主刃110进行斜磨倒角后，形成第一副刃120，可以进一步降低刀齿冲击力，提升切削稳定性和刀具寿命；对主刃进行斜磨倒角后，整体刀刃无尖锐齿尖，可以避免齿尖由于冲击力过大而导致破碎或磨损严重。对第二主刃210(和第三主刃)进行斜磨倒角后，可以进一步降低刀齿冲击力，提升切削稳定性和刀具寿命；第二副刃220(和第三副刃)斜磨为不等边斜磨，使第二主刃210(和第三主刃)偏向一侧，这样第二副刃220(和第三副刃)就可更有效切断横向纤维，而且根据第二主刃210(和第三主刃)偏向位置分别形成左齿200和右齿300，主刃在左齿200和右齿300的位置为对称设置；另外，左齿200、右齿300和平齿100在锯齿排列中进行交替排列，即如图2所示，这种组合式锯齿在锯切过程中可以发挥两种锯齿(即平齿100和左右齿)的优点，在过渡切削方向进行切削时效果更好，适用范围更广。
进一步地，平齿100中的第一侧刃130设置两个，且在第一主刃110的两侧分别布置一个第一侧刃130，二者进行斜磨形成如图6中的ε斜磨角。进一步地，位于第一主刃110两侧的第一侧刃130的斜磨角相等，即如图6中所示，两个第一侧刃130的ε角相等。第一副刃120设置两个，第一副刃120为第一主刃110与第一侧刃130之间形成的倒角。在本实施例中，分别在第一主刃110的两侧切削倒角，从而形成两个第一副刃120，通过对第一主刃110两侧进行斜磨形成第一副刃120，可以进一步降低刀齿冲击力，提升切削稳定性和刀具寿命；整体刀刃无尖锐齿尖，可以避免齿尖由于冲击力过大而导致破碎或磨损严重。进一步地，两个第一副刃120的斜磨角相等，即如图6中所示，位于第一主刃110两侧的第一副刃120的斜磨角σ相等。
进一步地，左右齿中的第二侧刃230(第三侧刃)包括设置两个，且在第二主刃210(第三主刃)的两侧分别布置一个第二侧刃230(第三侧刃)，二者进行斜磨形成如图11中的ε1和ε2斜磨角。进一步地，位于第二主刃210两侧的第二侧刃230的斜磨角相等；位于第三主刃两侧的第三侧刃的斜磨角相等，即如图11中所示，以左齿200为例，第二侧刃230的ε1角与另一侧的第二侧刃230的ε2角相等，当然二者也可以不相等，根据实际使用条件可以相应设计ε1和ε2的角度大小。第二副刃220(第三副刃)设置两个，第二副刃220为第二主刃210与第二侧刃230之间形成的倒角，第三副刃为第三主刃与第三侧刃之间形成的倒角。在本实施例中，以左齿200为例，分别在第二主刃210的两侧切削倒角，从而形成两个第二副刃220，通过对第二主刃210两侧进行斜磨形成第二副刃220，可以进一步降低刀齿冲击力，提升切削稳定性和刀具寿命；整体刀刃无尖锐齿尖，可以避免齿尖由于冲击力过大而导致破碎或磨损严重；右齿300同理。进一步地，位于第二主刃210两侧的第二副刃220的斜磨角不相等；位于第三主刃两侧的第三副刃的斜磨角不相等，以左齿200为例，即如图11中所示，位于一侧的第二副刃220的σ1角与位于另一侧的第二副刃220的σ2角不相等。
本发明提供的一种用于锯切纤维复合材料的锯片，通过对平齿100和左右齿的副刃和侧刃进行斜磨形成斜磨角，从而使得整体齿形为上窄下宽的双梯形结构，可以使刀齿切入材料过程中的切削力渐进式增加，减小切削冲击力，避免金刚石刀齿受冲击而碎裂，充分发挥金刚石刀齿耐磨特性，可用于纤维复合材料直线锯切，能够提升锯切动态稳定性和锯切速度，延长锯片使用寿命；并且通过平齿100和左右齿的交替布置，发挥两种锯齿的优点，在过渡切削方向进行切削时效果更好，适用范围更广。
在本发明的其中一个实施例中，第一主刃110、第一副刃120和第一侧刃130的法向后角均大于零；第二主刃210、第二副刃220、第二侧刃230、第三主刃、第三副刃和第三侧刃的法向后角均大于零。在本实施例中，对平齿100和左右齿的主刃、副刃和侧刃的后刀面均进行斜磨，使其具有法向后角，避免锯切过程中后刀面与材料发生摩擦和冲击，提升切削稳定性，延长金刚石锯齿使用寿命，降低切削阻力。如图5所示，以第一主刃110为例，第一主刃后刀面111进行斜磨后会具有法向后角α，优选地，10°≤α≤30°；如图10所示，第二主刃后刀面211进行斜磨后会具有法向后角α1，优选地，10°≤α1≤30°；如图7和图12所示，第一副刃后刀面121进行斜磨后存在法向后角，第二副刃后刀面221进行斜磨后存在法向后角，第一侧刃后刀面131进行斜磨后存在法向后角，第二侧刃后刀面231进行斜磨后存在法向后角。在图12中，由于通过后刀面斜磨，使得第二副刃后刀面221的宽度逐渐减小，第二副刃220的外端与水平线之间的角度形成如图12所示的τ角。
在本发明的其中一个实施例中，平齿100的前刀面、左齿200的前刀面和右齿300的前刀面分别形成前角。具体来说，平齿100的前刀面可以形成正角度前角，也可以形成负角度前角；而左齿200和右齿300的前刀面可以形成负角度前角，正角度前角切削时更有利于纵剖，负角度前角切削时更利于横截。如图5所示，平齿100的前刀面具有前角γ，优选地，10°≤γ≤30°；如图10所示，左齿200的前刀面具有负角度前角γ1，优选地，10°≤γ1≤30°。
在本发明的其中一个实施例中，多齿锯片还包括用于安装平齿100的第一锯身140、用于安装左齿200的第二锯身240和用于安装右齿300的第三锯身，平齿100的最大宽度大于第一锯身140的宽度，左齿200的最大宽度大于第二锯身240的宽度，右齿300的最大宽度大于第三锯身的宽度。一般地，平齿100的第一侧刃130内端的宽度大于第一锯身140的宽度，也即图6中第一侧刃130下端的宽度大于第一锯身140的宽度；左齿200的第二侧刃230内端的宽度大于其第二锯身240的宽度，也即图11中第二侧刃230下端的宽度大于第二锯身240的宽度，右齿300的第三侧刃同理。
本发明还提供一种切割设备。该切割设备包括上述实施例的用于锯切纤维复合材料的锯片，其具有上述实施例同样的优势。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种用于锯切纤维复合材料的锯片，其特征在于，包括：多齿锯片，所述多齿锯片包括平齿、左齿和右齿其中的至少两种锯齿，且所述锯齿按照种类沿所述多齿锯片的周向交替设置；其中，
所述平齿包括在前刀面外侧形成的第一主刃、第一副刃和第一侧刃，所述第一主刃、所述第一副刃和所述第一侧刃之间依次形成斜磨角，使得所述平齿的前刀面由外侧至内侧的宽度依次增加；
所述左齿包括在前刀面外侧形成的第二主刃、第二副刃和第二侧刃，所述第二主刃、所述第二副刃和所述第二侧刃之间依次形成斜磨角，使得所述左齿的前刀面由外侧至内侧的宽度依次增加；
所述右齿包括在前刀面外侧形成的第三主刃、第三副刃和第三侧刃，所述第三主刃、所述第三副刃和所述第三侧刃之间依次形成斜磨角，使得所述右齿的前刀面由外侧至内侧的宽度依次增加。
2.根据权利要求1所述的用于锯切纤维复合材料的锯片，其特征在于，所述第一主刃、所述第一副刃和所述第一侧刃的法向后角均大于零。
3.根据权利要求1所述的用于锯切纤维复合材料的锯片，其特征在于，所述第二主刃、所述第二副刃、所述第二侧刃、所述第三主刃、所述第三副刃和所述第三侧刃的法向后角均大于零。
4.根据权利要求1所述的用于锯切纤维复合材料的锯片，其特征在于，位于所述第一主刃两侧的所述第一副刃的斜磨角相等。
5.根据权利要求1所述的用于锯切纤维复合材料的锯片，其特征在于，位于所述第二主刃两侧的所述第二副刃的斜磨角不相等；位于所述第三主刃两侧的所述第三副刃的斜磨角不相等。
6.根据权利要求1所述的用于锯切纤维复合材料的锯片，其特征在于，位于所述第一主刃两侧的所述第一侧刃的斜磨角相等。
7.根据权利要求1所述的用于锯切纤维复合材料的锯片，其特征在于，位于所述第二主刃两侧的所述第二侧刃的斜磨角相等；位于所述第三主刃两侧的所述第三侧刃的斜磨角相等。
8.根据权利要求1所述的用于锯切纤维复合材料的锯片，其特征在于，所述平齿的前刀面、所述左齿的前刀面和所述右齿的前刀面分别形成前角。
9.根据权利要求1至8中任意一项所述的用于锯切纤维复合材料的锯片，其特征在于，所述多齿锯片还包括用于安装所述平齿的第一锯身、用于安装所述左齿的第二锯身和用于安装所述右齿的第三锯身，所述平齿的最大宽度大于所述第一锯身的宽度，所述左齿的最大宽度大于所述第二锯身的宽度，所述右齿的最大宽度大于所述第三锯身的宽度。
10.一种切割设备，其特征在于，包括权利要求1至9中任意一项所述的用于锯切纤维复合材料的锯片。
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