CN117086401B - 一种模具钢加工设备及加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种模具钢加工设备及加工方法，采用卧式数控锯床，钢卧式数控锯床的锯条包括带体和设置在带体上的锯齿，带体由左带体、右带体和中间带体构成，左带体与右带体的厚度之和不大于中间带体厚度，锯齿设置在中间带体下部且与中间带体一体成型。加工方法步骤包括开启卧式数控锯床，使油液加注系统、冷却液加注系统和锯条同时运行。采用本发明的方案，不仅对锯缝较浅的工件能够顺利实现排屑，而且对厚大型工件也能够顺利排屑，有效地避免了锯切大型工件时出现卡锯的情况，能够防止长条状废屑产生卡在锯缝中，能够有效防止小块状废屑卡在锯条背棱上而导致的卡锯。

Description

一种模具钢加工设备及加工方法

技术领域

本发明涉及模具钢加工技术领域，具体涉及一种模具钢加工设备及加工方法。

背景技术

模具钢加工主要分为粗加工和精加工两步工序，粗加工过程又分为下料(锯切下料)、铣磨(平面、侧面)、钻孔等步骤，粗加工时应尽可能快的把工件的余量去除，尽可能获得较高的表面粗糙度和尺寸精度；精加工通常是采用线切割进行加工。在对模具钢坯料(工件)进行锯切下料时，目前主要是采用的设备是专用模具钢卧式数控锯床，如卡特森数控带锯床。使用时，将模具钢坯料放置在锯床平台后夹紧定位，然后利用循环运行的锯条进行锯切，此过程中，锯床的工具端也随着锯缝向下作适应性移动，当其中一个部位锯切结束后，调整锯条位置或工件位置后对下一部位进行锯切，直到锯切成仅保留铣磨余量的模具钢中间坯料。

在模具钢锯切下料过程中，最容易出现的问题是打齿/卡锯和排屑不畅。对此，早在2015年，杭州西姆森机械有限公司就开发了一种高性能快速排屑的带锯条，包括锯片体、固定于锯片体上的锯条，锯条是沿该锯片体的长度方向成组排列，各组中的对应锯条具有相同的形状和排布顺序，第三锯齿R的前角θ为7-10°，后角α为32-35°；圆弧r为2.5-4.5；本溪工具股份有限公司则在2019年推出了种具有3/4T七变齿变分齿量齿形的双金属带锯条，包括锯条齿部和锯条本体，七个连续排列的锯齿为一组锯齿，一组锯齿重复并连续排列构成锯条齿部，分齿高度B为1.8～2.1mm，第二齿的左分齿量F2为0.38～0.41mm，第四齿的左分齿量F4为0.23～0.26mm，齿前角α为9°～10°30'，第一齿后角β1为25°～26°30'，第二齿后角β2为35°～36°30'，最大齿深为5.2mm，最小齿深为4.1mm，最大齿槽半径为3.8mm，最小齿槽半径为2.2mm，最大齿距为8.2～8.5mm，最小齿距为6.2～6.5mm。由于常用锯条的前角γ通常为0,后角α通常为40°～50°,楔角通常为45°～50°，锯齿按一定形状左右错开,排列成一定形状且有交叉、波浪等不同排列形状的锯路，该锯路的作用是使锯缝宽度大于锯条背部的厚度,防止锯割时锯条卡在锯缝中,使锯切产生的废屑从锯缝中排出。可见，前述两种锯条都是通过对锯齿的排列方式、前角、后角和楔角进行优化来提高了排屑能力。

尽管前述具有3/4T七变齿变分齿量齿形的双金属带锯条在锯切模具钢和不锈钢等硬度、粘度较大的材料时具有较高的使用寿命和效率，但其针对锯缝深度中等及中等偏下(锯缝深度不超过175mm)锯缝的工件(钢圆棒)才具有排屑通畅的性能。实际加工过程中，锯切产生的废屑主要有三种，第一种是弯曲的小块状废屑(类似于月牙状)，第二种是颗粒状废屑，第三种是长条状废屑。对于厚大型(规则性的锯缝深度大于200mm、长度大于500mm)工件，锯缝越深、越长，产生的小块状废屑和长条状废屑越难排出甚至无法排出，特别是小块状废屑容易卡在锯条背棱上，进而导致卡锯，长条状废屑容易以曲形方式卡在锯缝中。更关键地是，在锯切厚大型工件时且锯缝宽度不大于3mm的情况下，一旦锯缝深度超过约200mm，就需要操作人员定时清理锯缝中的废屑，通常每半小时需清理一次，清理过程费时费力。

发明内容

至少针对背景技术中提到的技术问题，本发明目的在于提供一种模具钢加工设备及加工方法。

本发明采用了如下技术方案。

一种模具钢加工设备，采用卧式数控锯床，钢卧式数控锯床的锯条包括带体和设置在带体上的锯齿，锯齿的前角为8-11°、后角α为32-40°，分齿高度不大3mm，左分齿量和右分齿量均不大于0.3mm，锯齿厚度不大于2.5mm；其中，带体由左带体、右带体和中间带体构成，由左带体、右带体和中间带体共同构成“Y”形结构，左带体与右带体的厚度之和不大于中间带体厚度，锯齿设置在中间带体下部且与中间带体一体成型。

为了能够更顺利地进行排屑，左带体与右带体高度相同，左带体高度为中间带体高度的1.5-2倍。

进一步地，在左带体与右带体上设置有若干个阵列布置的通孔，通孔的孔径为1-1.5mm。

进一步地，左带体、右带体均由竖直段和斜向段组成。

进一步地，还包括与控制器相连的油液加注系统和冷却液加注系统，油液加注系统的多个喷嘴均匀布置在锯缝的正上方，冷却液加注系统的喷嘴布置在锯缝的正侧方且针对中间带体(当同一位置采用单个喷嘴时，喷嘴的孔径为3mm；当采用多个喷嘴时，喷嘴的孔径为1mm)。

一种采用前述模具钢加工设备的模具钢加工方法，步骤包括：

步骤1，将模具钢坯料放置在卧式数控锯床的锯床平台后夹紧定位；

步骤2，调节锯条位置，使锯条的锯齿针对加工区域的加工轮廓线；

步骤3，开启卧式数控锯床，使油液加注系统、冷却液加注系统和锯条同时运行，其中，油液加注系统的油液压力控制为0.3～0.35Mpa，冷却液加注系统的液体压力控制为0.25-0.3Mpa，锯条循环运行的同时匀速下移，锯条线速度控制为15m/min；采用这样的压力参数配合前述左带体与右带体上特定规格的通孔，使得油液加注系统喷嘴刚喷出的油液能够以微细射流顺利进入锯条下方流动的冷却液中，同时不会影响锯条下方冷却液的流动；

步骤4，同一个部位锯切结束后，先关闭油液加注系统和冷却液加注系统，然后控制锯条复位；

步骤5，对下一部位实施步骤1至步骤4。

进一步地，每当锯条匀速下移15mm时，控制锯条先回升5mm再继续匀速下移。

有益效果：采用本发明的方案，不仅对锯缝较浅(锯缝深度不超过200mm)的工件能够顺利实现排屑，而且对厚大型(锯缝深度大于200mm、长度大于500mm)工件也能够顺利排屑，有效地避免了锯切大型工件时出现卡锯的情况，在锯切厚大型工件时，能够在将锯缝宽度控制在3mm以内的情况下无需人工清理锯缝内的废屑，还能够快速实现退锯(将锯条取出)；更重要地是，采用本发明的方案，能够防止长条状废屑产生卡在锯缝中，所产生的废屑长度不大于20mm，同时能够有效防止小块状废屑卡在锯条背棱上而导致的卡锯。

附图说明

图1为实施例中锯条侧向示意图；

图2为实施例中锯条使用状态示意图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

实施例1

一种模具钢加工设备，结合图1所示，采用卧式数控锯床(卡特森数控带锯床)，钢卧式数控锯床的锯条包括带体和设置在带体上的锯齿1。其中，带体由一体成型的左带体4、右带体3和中间带体2构成，由左带体4、右带体3和中间带体2共同构成“Y”形结构，左带体4与右带体3的厚度之和不大于中间带体2厚度，锯齿1设置在中间带体2下端且与中间带体2一体成型，且在自由状态下的左带体4与右带体3之间的夹角为37°。其中，左带体4、右带体3均由竖直段5和斜向段7组成，左带体4与右带体3高度相同，左带体4高度为中间带体2高度的1.8倍；在左带体4与右带体3的斜向段7上均设置有若干个阵列布置的通孔6(通过激光而成)，通孔6的孔径为1.5mm，相邻通孔6的间距为50-70mm。还包括与控制器(控制系统)相连的油液加注系统和冷却液加注系统，油液加注系统的多个喷嘴均匀布置在锯缝11的正上方，油液加注系统的其中一个喷嘴靠近冷却液加注系统的喷嘴，油液加注系统上相邻喷嘴的间距为100mm，冷却液加注系统的喷嘴布置在锯缝11的正侧方(其中一端侧)且针对中间带体2。本实施例中，左带体4、右带体3厚度均为1.2mm，锯齿1厚度为2.5mm，左带体4、右带体3高度均为27mm，中间带体2高度为为15mm。本实施例中，锯齿1采用文献CN109807395B实施例1中的相同结构的锯齿1，具体为：分齿高度B为1.8mm，第二齿的左分齿量F2、第三齿的右分齿量F3、第六齿的左分齿量F6、第七齿的右分齿量F7均为0.38mm，第四齿的左分齿量F4、第五齿的右分齿量F5均为0.23mm。齿前角α为9°，第一齿后角β1为26°30'，第二齿后角β2为36°30'，第一齿形角γ1＝90°-α-β1＝54°30'，第二齿形角γ2＝90°-α-β2＝44°30'，最大齿深为5.2mm，最小齿深为4.1mm最大齿槽半径为3.8mm，最小齿槽半径为2.2mm，最大齿距为8.2mm，最小齿距为6.2mm。

一种采用前述模具钢加工设备的模具钢加工方法，用于锯切规格为300mm厚*600mm长*500mm宽的模具钢(4CrMnSiMoV)，结合图2所示，步骤包括：

步骤1，将模具钢坯料10放置在卧式数控锯床的锯床平台后夹紧定位；

步骤2，调节锯条位置，使锯条的锯齿1针对加工区域的加工轮廓线；

步骤3，开启卧式数控锯床，使油液加注系统、冷却液加注系统和锯条同时运行，其中，油液加注系统的油液压力控制为0.32Mpa，油液注入方向如图2中箭头所示方向，冷却液加注系统的液体压力控制为0.28Mpa，锯条循环运行的同时匀速下移，锯条线速度控制为15m/min；且每当锯条匀速下移15mm时，控制锯条先回升5mm再继续匀速下移，其作用之一是对刚产生的长条状废屑进行二次锯切，防止长条状废屑产生卡在锯缝中；

步骤4，同一个部位锯切结束后，先关闭油液加注系统和冷却液加注系统，然后控制锯条复位；

步骤5，对下一部位实施步骤1至步骤4。

对比实施例

采用文献CN109807395B的实施例1中的相同结构的锯齿1，锯条总高约45mm，锯床使用卡特森数控带锯床，对规格为300mm厚*600mm长*500mm宽的模具钢(4CrMnSiMoV)进行锯切，冷却液加注系统位于锯缝正上方。锯切过程中，当锯切深度(即工件顶面距锯齿底端的高度)达到175mm时出现首次卡锯，约220mm长的废屑卡在锯缝中，每次经人工清理后在锯切深度分别达到203mm、210mm、222mm、245mm、273mm、289mm时均出现卡锯。

本实施例的加工方案中，全程未出现任何卡锯的情况，在锯条顶沿低于工件顶面(即锯条深入锯缝11之后)，所有废屑都是从锯缝11侧端排出，且所产生的废屑最大长度不大于20mm。

本实施例的加工过程中，由左带体4和右带体3之间的空间8以及带体以上的锯缝空间作为暂存油液的腔室，左带体4与右带体3的竖直段5均贴靠在贴靠在锯缝11两侧壁，由锯缝11侧壁和带体共同围合成非密封的闭式空间9。随着带压油液的加注，部分油液先进入暂存油液的腔室(主要在空间8中)，然后通过通孔6进入闭式空间9中，锯切过程中，油液加注系统喷嘴刚喷出的油液以微细射流快速、顺利进入锯条下方流动的冷却液中，位于带体上方且除油液加注系统喷嘴之外的部分油液会缓慢进入闭式空间9中；随着带压冷却液的横向注入(从锯缝11的其中一侧注入)，冷却液横向进入闭式空间9中并横向流动；由于在锯切过程中产生的废屑12会上移，当这些废屑12受到左带体4、右带体3的阻挡后不再上移，此时借助于横向进入的带压冷却液即可快速将废屑12顺利带走。

本实施例中，采用了前述特定结构的锯条配合加注的带压油液，主要有三个作用，一是对锯缝11两侧壁进行润滑，利于左带体4与右带体3上下活动，二是防止产生的废屑12从左带体4与锯缝11侧壁之间、右带体3与锯缝11侧壁之间上串，三是通过进入闭式空间9中的油液连同冷却液共同冲走废屑12。

本实施例中，前述特定结构的锯条配合加注的带压油液和冷却液，能够自适应不同宽度的锯缝，能够始终确保产生的废屑12从闭式空间9中冲走，能够防止长条状废屑产生卡在锯缝中，能够有效防止小块状废屑卡在锯条背棱上而导致的卡锯。

本发明中，巧妙地利用前述特定结构的锯条与锯缝11两侧壁共同形成“竖向堵住锯缝、横向导通锯缝”的结构(而常规技术路线，必须要尽可能扩宽锯缝并始终保持锯缝在竖向区域敞开)，开创了一种全新的锯切排屑结构和方法，并配合前述特定的锯切方式，实现了对锯缝较浅(锯缝深度不超过200mm)的工件能够顺利实现排屑，对厚大型(锯缝深度大于200mm、长度大于500mm)工件也能够顺利排屑，有效地避免了锯切大型工件时出现卡锯的情况，在锯切厚大型工件时，能够在将锯缝宽度控制在3mm以内的情况下无需人工清理锯缝内的废屑。

实施例2

一种模具钢加工设备，参照实施例1，其与实施例1的主要区别在于：左带体4与右带体3焊接连接，且在自由状态下的左带体4与右带体3之间的夹角为39°。

一种采用前述模具钢加工设备的模具钢加工方法，用于锯切规格为180mm厚*500mm长*500mm宽的模具钢(414L)，步骤包括：

步骤1，将模具钢坯料10放置在卧式数控锯床的锯床平台后夹紧定位；

步骤2，调节锯条位置，使锯条的锯齿1针对加工区域的加工轮廓线；

步骤3，开启卧式数控锯床，使油液加注系统、冷却液加注系统和锯条同时运行，其中，油液加注系统的油液压力控制为0.3Mpa，油液注入方向如图2中箭头所示方向，冷却液加注系统的液体压力控制为0.25Mpa，锯条循环运行的同时匀速下移，锯条线速度控制为8m/min；且每当锯条匀速下移15mm时，控制锯条先回升5mm再继续匀速下移；

步骤4，同一个部位锯切结束后，先关闭油液加注系统和冷却液加注系统，然后控制锯条复位；

步骤5，对下一部位实施步骤1至步骤4。

本实施例的加工方案中，全程未出现任何卡锯的情况，在锯条顶沿低于工件顶面(即锯条深入锯缝11之后)，所有废屑都是从锯缝11侧端排出，且所产生的废屑最大长度不大于15mm。

Claims (5)

1.一种模具钢加工设备，采用卧式数控锯床，钢卧式数控锯床的锯条包括带体和设置在带体上的锯齿，锯齿的前角为8-11°、后角α为32-40°，分齿高度不大3mm，左分齿量和右分齿量均不大于0.3mm，锯齿厚度不大于2.5mm；其特征在于：带体由左带体、右带体和中间带体构成，由左带体、右带体和中间带体共同构成“Y”形结构，左带体与右带体的厚度之和不大于中间带体厚度，锯齿设置在中间带体下部且与中间带体一体成型；左带体、右带体均由竖直段和斜向段组成；还包括与控制器相连的油液加注系统和冷却液加注系统，油液加注系统的多个喷嘴均匀布置在锯缝的正上方，冷却液加注系统的喷嘴布置在锯缝的正侧方且针对中间带体。

2.根据权利要求1所述的模具钢加工设备，其特征在于：左带体与右带体高度相同，左带体高度为中间带体高度的1.5-2倍。

3.根据权利要求2所述的模具钢加工设备，其特征在于：在左带体与右带体上设置有若干个阵列布置的通孔，通孔的孔径为1-1.5mm。

4.一种采用权利要求3所述模具钢加工设备的模具钢加工方法，其特征在于：步骤包括：

步骤1，将模具钢坯料放置在卧式数控锯床的锯床平台后夹紧定位；

步骤2，调节锯条位置，使锯条的锯齿针对加工区域的加工轮廓线；

步骤3，开启卧式数控锯床，使油液加注系统、冷却液加注系统和锯条同时运行，其中，油液加注系统的油液压力控制为0.3~0.35Mpa，冷却液加注系统的液体压力控制为0.25-0.3Mpa，锯条循环运行的同时匀速下移，锯条线速度控制为15m/min；

步骤4，同一个部位锯切结束后，先关闭油液加注系统和冷却液加注系统，然后控制锯条复位；

步骤5，对下一部位实施步骤1至步骤4。

5.根据权利要求4所述的模具钢加工方法，其特征在于：每当锯条匀速下移15mm时，控制锯条先回升5mm再继续匀速下移。