CN117139732A - 一种带锯条 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种带锯条，所述带锯条的锯齿按照多个锯齿循环单元重复排列，其特征在于：每个锯齿循环单元包括依次排列的12个锯齿；所述12个锯齿中：第3n+1个锯齿为中齿，相邻的两个中齿之间为一个左分齿、一个右分齿；n=0,1,……,3；每个中齿的齿高大于任一个分齿的齿高；第4个锯齿为两侧未设置倒角的中齿，其他中齿两侧均设置有倒角；在任意相同高度上，第10个锯齿的齿宽、第1个锯齿的齿宽均小于第7个锯齿的齿宽，第7个锯齿的齿宽小于第4个锯齿的齿宽；H₁＞H₁₀＞H₇＞H₄；H₁、H₄、H₇、H₁₀分别为第1个锯齿、第4个锯齿、第7个锯齿、第10个锯齿的齿高；H₁‑H₁₀的取值为2/d；d的取值范围为[0.05mm，0.15mm]。

Description

一种带锯条

技术领域

本发明涉及一种锯切金属刀具，具体涉及一种分齿型带锯条，尤其涉及针对超大截面、内应力大、难加工材料的工件切削的带锯条的齿形设计，尤其是用于高温合金、沉淀不锈钢、无磁钢等特钢的切削的分齿型带锯条。

背景技术

锯条用于钛及钛合金、高温合金、无磁钢等的粗加工，尤其是硬质合金带锯条在粗加工中的切削寿命、切削效率非常重要。对于难切材料的锯切，主要受刀具的局限，由于齿尖快速磨损，导致被切工件的垂直度得不到保障。

从硬质合金产品发展来看，目前主要有分齿型和不分齿型硬质合金带锯条两大类。对于难切材料的锯切，主要采用分齿型的硬质合金锯条。分齿型硬质合金锯条从齿形设计上来看，主要有三屑标准型(例如型号为Bichamp CB MP)以及多屑型(例如型号为Bichamp CB Pro)，其中多屑型又有7屑型、11屑型(例如型号为Bichamp CB X925)。

采用三屑标准型和多屑型分齿型硬质合金带锯条对难切材料进行锯切时，常出现齿尖刃口磨损过快的问题，影响带锯条的锯切寿命。而且，当锯条齿尖刃口磨损严重后，容易出现切斜、挖心(即被锯切工件切断面垂直度或者平面度超差)的现象，影响锯切效果。

发明内容

本发明要解决的问题是针对现有带锯条对难切材料进行锯切时常出现齿尖刃口磨损过快的问题，影响带锯条的锯切寿命、锯切效果的问题，提供一种带锯条。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种带锯条，所述带锯条的锯齿按照多个锯齿循环单元重复排列，每个锯齿循环单元包括依次排列的12个锯齿；

所述12个锯齿中：

第3n+1个锯齿为中齿，相邻的两个中齿之间为一个左分齿、一个右分齿；n＝0,1,……,3；每个中齿的齿高大于任一个分齿的齿高；

第4个锯齿为两侧未设置倒角的中齿，其他中齿两侧均设置有倒角；

在任意相同高度上，第10个锯齿的齿宽、第1个锯齿的齿宽均小于第7个锯齿的齿宽，第7个锯齿的齿宽小于第4个锯齿的齿宽；

H₁＞H₁₀＞H₇＞H₄；H₁、H₄、H₇、H₁₀分别为第1个锯齿、第4个锯齿、第7个锯齿、第10个锯齿的齿高；H₁-H₁₀的取值为2/d；d的取值范围为[0.05mm，0.15mm]。

本发明中，通过上述设置，由于第1个锯齿的齿高最高、且顶部的宽度较小，从而便于切入待锯切的材料。由于在相同高度上，第10个锯齿的齿宽、第1个锯齿的齿宽均小于第7个锯齿的齿宽，第7个锯齿的齿宽小于第4个锯齿的齿宽，使得1个锯齿、第10个锯齿各形成一个切屑，第7个锯齿、第4个锯齿可分别形成两个切屑(即分屑)，从而形成了多于锯齿个数的切屑，即4个中齿可形成6个切屑，从而使得每个切屑承担的锯切力减小，减少了锯齿磨损。另外，当第1个锯齿磨损到与第10个锯齿顶部所在高度相同后，第1个锯齿、第10个锯齿共同参与切削工件，而当第1个锯齿磨损更加严重时，第10个锯齿将承担更多的切削力。因此，第10个锯齿作为第1个锯齿的补偿齿，增加了切深，增强了齿尖刃口的切入性，减小了带锯条的振动，而且通过与第1个锯齿共同切削，延长了第1个锯齿的抗磨损时间，延长了整个带锯条的切削寿命。

上述技术方案中，在任意相同高度上，第10个锯齿的齿宽不大于第1个锯齿的齿宽。申请人研究发现，若在相同高度上，第10个锯齿的齿宽大于第1个锯齿的齿宽，则可形成更多分屑，但由于每个分屑需承担相等或近似的切削力，使得各个分屑在宽度方向上需均布，因此，若第10个锯齿的齿宽大于第1个锯齿的齿宽形成更多分屑，则第1个锯齿顶部的宽度需设置为非常小，增加加工难度。考虑到加工难度，本申请中，在相同高度上，令第10个锯齿的齿宽小于第1个锯齿的齿宽。

上述技术方案中，所述第1个锯齿和第10个锯齿具有相同的顶部齿宽、且具有相同的倒角角度。本发明中，通过上述设置，从而便于对锯齿进行加工。

上述技术方案中，各个中齿的倒角的角度相同。本发明中，通过上述设置，从而便于对锯齿进行加工。

上述技术方案中，H₁-H₇的取值、H₇-H₄的取值均为d。本发明中，通过设置各个中齿具有不同齿高，使得各个锯齿依次进行切削，避免了每次切削都需要所有锯齿参与而造成的锯齿较快磨损。

上述技术方案中，d＝0.07mm。

上述技术方案中，所述12个锯齿中：第3n+2个锯齿、第3n+3个锯齿具有相等齿高；各个左分齿具有不同齿高，各个分齿的分齿量相等。本发明中，通过上述设置，使得相邻的左分齿、右分齿对称设置。通过设置各个左分齿具有不同齿高、各个右分齿具有不同齿高，使得各个锯齿依次进行切削，避免了每次切削都需要所有锯齿参与而造成的锯齿较快磨损。

上述技术方案中，H₈＞H₁₁＞H₅＞H₂；H₂、H₅、H₈、H₁₂分别为第2个锯齿、第5个锯齿、第8个锯齿、第12个锯齿的齿高；H₄-H₈的取值为d/2；H₈-H₁₂的取值为d/2。

本发明中，通过设置各个左分齿具有不同齿高、各个右分齿具有不同齿高，使得各个锯齿依次进行切削，避免了每次切削都需要所有锯齿参与而造成的锯齿较快磨损。通过上述设置，当第8/9个锯齿磨损到与第11/12个锯齿顶部所在高度相同后，第8/9个锯齿、第11/12个锯齿共同参与切削工件，而当第8/9个锯齿磨损更加严重时，第11/12个锯齿将承担更多的切削力。因此，第11/12个锯齿作为第8/9个锯齿的补偿齿，增加了切深，增强了齿尖刃口的切入性，减小了带锯条的振动，而且通过与第8/9个锯齿共同切削，延长了第8/9个锯齿的抗磨损时间，延长了整个带锯条的切削寿命。

上述技术方案中，H₁₂-H₅的取值、H₅-H₂的取值均为d。

上述技术方案中，所述12个锯齿中：第5个锯齿、第6个锯齿外侧设置有倒角。

本发明中，通过上述设置，从而增加第5个锯齿、第6个锯齿的切入性。

上述技术方案中，所述锯齿的前角的取值范围为[10°，20°]。

一般前角越大，锯齿在切削过程中所受切削力越小。但锯切难切材料时，前角过小则对齿尖磨损较快。通过对切削力、齿尖磨损的综合考虑，本申请将前角的取值范围设置为[10°，20°]。

上述技术方案中，所述锯齿的后角的取值范围为[10°，30°]；优选地，所述后角的取值为25°。

本申请中，由于锯切难切材料时在进给方向上所受切削力比较大，为了保护齿尖刃口、降低齿尖刃口的磨损，本申请中将后角的取值范围设置为[10°，30°]，优选为25°。

本发明具有的优点和积极效果是：

(1)分屑数量的增加对于难切材料能够有效降低单齿切削力；

(2)通过设置锯齿之间齿高的高度差，能够降低带锯条在锯切过程中的振动，同时也能降低单齿切削力；

(3)通过对中齿(不向左右两侧分齿的齿)增加相应的补偿齿(例如第10个锯齿作为第1个锯齿的补偿齿，第11个锯齿/第12个锯齿作为第8个锯齿/第9个锯齿的补偿齿)，能够更好地实现锯条切入难切材料，并且具有高度差的中齿能够进行交替切削，增强其齿尖抗磨损的能力，延长锯条的使用寿命；

(4)左分齿、右分齿采用统一分齿量设计，并且按照一定的顺序切入工件，降低齿尖所受冲击载荷，降低了崩刃、拉齿、掉齿的风险；通过齿高的高度差设计，降低偏齿(即分齿)所受的切削力，而且通过交替补偿切削，不仅增强其齿尖抗磨损的能力，延长锯条使用寿命，而且还能降低由于材料内应力导致夹锯的风险。

本发明经过现场的试切试验，验证可行，效果良好。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例的带锯条的齿型的横截面示意图；

图2(a)为本发明实施例的带锯条的主视图；

图2(b)为本发明实施例的带锯条的俯视图。

具体实施方式

下面将结合本申请的附图，对本申请实施例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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

如图1、图2(a)、图2(b)所示，本发明提供一种带锯条，所述带锯条的锯齿按照多个锯齿循环单元重复排列，其特征在于：每个锯齿循环单元包括依次排列的12个锯齿；

所述12个锯齿中：

第3n+1个锯齿为中齿，相邻的两个中齿之间为一个左分齿、一个右分齿；n＝0,1,……,3；每个中齿的齿高大于任一个分齿的齿高；

第4个锯齿为两侧未设置倒角的中齿，其他中齿两侧均设置有倒角；

在任意相同高度上，第10个锯齿的齿宽、第1个锯齿的齿宽均小于第7个锯齿的齿宽，第7个锯齿的齿宽小于第4个锯齿的齿宽；

H₁＞H₁₀＞H₇＞H₄；H₁、H₄、H₇、H₁₀分别为第1个锯齿、第4个锯齿、第7个锯齿、第10个锯齿的齿高；H₁-H₁₀的取值为2/d；d的取值范围为[0.05mm，0.15mm]。

在任意相同高度上，第10个锯齿的齿宽不大于第1个锯齿的齿宽。优选地，所述第1个锯齿和第10个锯齿具有相同的顶部齿宽、且具有相同的倒角角度。更优选地，各个中齿的倒角的角度相同。

H₁-H₇的取值、H₇-H₄的取值均为d。

所述12个锯齿中：第3n+2个锯齿、第3n+3个锯齿具有相等齿高；各个左分齿具有不同齿高，各个分齿的分齿量相等。

H₈＞H₁₁＞H₅＞H₂；H₂、H₅、H₈、H₁₂分别为第2个锯齿、第5个锯齿、第8个锯齿、第12个锯齿的齿高；H₄-H₈的取值为d/2；H₈-H₁₂的取值为d/2。

H₁₂-H₅的取值、H₅-H₂的取值均为d。

所述12个锯齿中：第5个锯齿、第6个锯齿外侧设置有倒角。

所述锯齿的前角的取值范围为[10°，20°]。所述锯齿的后角的取值范围为[10°，30°]。优选地，所述后角的取值为25°。

以下对本发明进一步详细描述。本发明针对分齿型硬质合金带锯条进行齿形设计，提出了创新的齿形设计方案，主要针对难切材料的锯切加工，开发出一种适合于锯切该类材料的硬质合金带锯条。本发明主要是解决在锯切难切材料时，首先降低锯切在切削过程中的单齿切削力；其次，通过交叉补偿的方式，降低刃口的磨损率，延长锯切的使用寿命。

针对难切材料，对锯切效率要求高且锯条使用寿命长的工况，采用分齿型硬质合金带锯条，其具体设计如下图1、图2(a)、图2(b)所示：

(1)齿形为每12齿/组，切屑为每14屑/组，一组即为一个锯齿循环单元；

(2)左、右两侧齿采用交替补偿方式，增强其抗磨损性能，延长锯条使用寿命；

(3)采用阶梯高度差设计，降低切削力(如图2(b)所示)

(4)切入齿采用磨损补偿方式(例如10号齿作为1号齿的补偿齿)，增强其切入性和抗磨损性能，延长锯条使用寿命；

本实施例中，可令H₁＞H₁₀＞H₇＞H₄＞H₈＝H₉＞H₁₁＝H₁₂＞H₅＝H₆＞H₂＝H₃。

所述锯齿的刃口可采用硬质合金。本申请中，齿高是指锯齿的齿尖高度

锯齿前角α的设计：锯齿前角在切削过程中主要是对工件的切入性，一般地前角越大，切入性越好；前角的大小能够改善切削力，前角越大，锯齿在切削过程中，所受切削力越小。α的范围一般在-5°-20°，在本实施案例中，由于被切工件是难切材料，因此在考虑锯切时必须要考虑对齿尖的磨损。因此前角α为10°—20°，优选为10°。

锯齿后角β的设计：锯齿后角在切削过程中主要是抗振动能力以及进给方向的切削力。一般地后角越大，抗振动能力越差，进给方向所受切削力越小；另外，后角越大，后刀面与工件之间的摩擦就越小，锯切时切削液能够更好的进入到齿尖与工件之间，散热效果更好，能够更好的降低齿尖的温度，减缓齿尖刃口的磨损。后角β的范围一般在1°-30°，在本实施案例中，由于在进给方向上所受切削力比较大，为了更好保护齿尖刃口，降低磨损，因此后角β为10°-30°，优选25°。

齿尖形状如图1所示。齿形设计由12齿/组组成，每组齿中包含4个中齿，即1号齿、4号齿、7号齿、10号齿，4号齿不倒角，其他中齿两侧进行倒角；每组齿中包含8个偏齿，偏齿为分齿模向左/右打击带体所致。偏齿中，5号齿和6号齿为一侧倒角，2号齿、3号齿、8号齿、9号齿、11号齿和12偏齿为不倒角齿。

图1、图2(a)、图2(b)中，附图标记1、2、……、12分别代表1号齿(即第1个锯齿)、2号齿(即第2个锯齿)、……、12号齿(即第12个锯齿)。图中，2号齿、3号齿可相互调换，5号齿、6号齿可相互调换，8号齿、9号齿可相互调换，11号齿、12号齿可相互调换。附图标记1、4、7、10分别指示的是对应锯齿的齿顶(锯齿顶部)位置。

齿形设计中，锯齿高度可采用6个大梯度和2个小梯度进行设计，每个大等高差梯度(即d)为0.07mm，小等高差梯度(即d/2)为0.035mm，其中1号齿为最高齿，2号齿、3号齿为最低齿，10号齿为次高齿，7号齿、4号齿分别为第三、第四高齿，8号齿、9号齿为第五高齿，11号齿、12号齿高度仅次于8号齿、9号齿，为倒数第三高齿，5号齿、6号齿为次低齿。

1号齿与10号齿的齿高差、10号齿与7号齿的齿高差、4号齿与8号齿的齿高差、8号齿和11号齿的齿高差均为d/2。7号齿与4号齿的齿高差、11号齿与5号齿的齿高差、5号齿与2号齿的齿高差均为d。

2号齿、3号齿、8号齿、9号齿、11号齿和12偏齿均采用相同的分齿量设计。在锯切难切材料过程中，材料会有相应的弹塑性变形，材料在内应力作用下，会恢复形变，从而对锯条带体进行夹压，从而会增大带体与工件之间的摩擦，而带体的驱动是由锯床的锯轮进行驱动，带体与工件之间的摩擦力增大，从而带体在锯轮上会打滑，从而带体产生夹锯的现象。偏齿都采用相同分齿量，能够抵抗材料的弹塑性变形，避免夹锯。

切削力计算：根据M.Sarwar，H.Hellbergh，A.R.Doraisingam，M.Persson等人发表的论文“Simulation of the Intermittent Cutting Action of a Bandsaw Blade”，可以建立相应的锯切过程中，切屑厚度与切削力之间的关系。

根据切削力与切屑厚度关系，将硬质合金常见齿形的切削力进行计算，并得出各个齿形的切削力，见下表1所示：

表1.硬质合金常见齿形的切削力

型号(系列)	切削力	类型	齿数/组	切屑数/组
					平齿	2.6	不分齿	1	1
Wikus：542系列	1.776	不分齿	4	7
					Bacho：THQ系列	1.516	分齿	6	6
Triple Chip	2.08	不分齿	2	3
					Lenox TriMaster	1.82	不分齿	3	7
Bichamp：CB MP	1.82	分齿	3	3
					本实施例	1.34	分齿	12	16

从上表格中可以看出，本发明实施例的齿型设计所受切削力是最低的，从整体齿型设计来看，不仅齿部所受切削力最低，而且通过增加中齿和偏齿(左分齿和右分齿)，达到抗磨损性能的提升。

本发明的交替齿抗磨损原理：从图2(b)可以看出，沿切削方向，1号齿由于是最高齿，因此它最先接触工件，因此其切深非常大，反映到切屑上面则是切屑比较窄但是比较厚；10号齿由于其高度方向比1号齿低，在1号齿未磨损严重前，10号齿是不参与切削，当1号齿磨损到与10号齿高度一致时，1号齿与10号齿共同参与切削工件，分担切削方向的切削力，当1号齿磨损非常严重时，10号齿将承担更多的切削力，所以，通过10号齿的增加，增加了1号齿的切深，增强了齿尖刃口的切入性，减小了锯带的振动，与此同时，10号齿在特定时间段会与1号齿共同参与切削，降低了切削力，延长1号齿的抗磨损时间，对1号齿的切削进行保护，最后当1号齿磨损加剧时，10号齿完全承担切削主力，延长整个带锯的切削时间。

对于左右分齿的偏齿2号齿、3号齿、5号齿、6号齿、8号齿、9号齿、11号齿和12号齿来说，沿切削方向看，8号齿、9号齿、11号齿和12号齿分别为左右分齿的两组齿，首先8号齿、9号齿的高度要高于11号齿和12号齿，因此在切削时，8号齿、9号齿先参与切削，形成一定的锯路宽度，由于锯切过程中是伴随着一定的进给，因此当11号齿、12号齿进行切削时，也会形成一定的切屑和锯路，随之5号齿、6号齿进行切削，最后11和12号齿进行切削，也就是说2号齿、3号齿、5号齿、6号齿、8号齿、9号齿、11号齿和12号齿是按照一定的顺序交替进行切削，当前一个齿的磨损增大，刃口不再锋利，不能进行切削时，其切削的工作会转移到下一个齿进行工作，一方面一定程度上降低了由于高度差过大导致的冲击载荷，保护硬质合金齿尖不受冲击载荷的影响，避免产生崩刃、拉齿、掉齿的情况；另一方面也延长了锯条的使用寿命。本发明中，由于1号齿与10号齿的齿高相差较小，因此可以减小对锯齿的冲击载荷。

带锯条在切削过程中同时进给(即向下运动)，进给(向下的深度)一般是0.14mm，因4号齿与1号齿高度差相差不大，因此进给后当需要4号齿进行锯切时，4号齿也会切到被锯切材料，8号齿、9号齿也可能切到被锯切材料。

随着带锯条的进给，1号齿先切中间部分、4号齿负责锯切7号齿左侧边、右侧边范围外未被7号齿锯切的部分)、7号齿负责锯切1号齿的左侧边、右侧边范围外被1号齿锯切到的部分。

本发明经过了现场的试切试验，验证可行。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本申请涵盖范围之内。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。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。

Claims (10)

1.一种带锯条，所述带锯条的锯齿按照多个锯齿循环单元重复排列，其特征在于：每个锯齿循环单元包括依次排列的12个锯齿；

所述12个锯齿中：

第3n+1个锯齿为中齿，相邻的两个中齿之间为一个左分齿、一个右分齿；n=0,1,……,3；每个中齿的齿高大于任一个分齿的齿高；

第4个锯齿为两侧未设置倒角的中齿，其他中齿两侧均设置有倒角；

在任意相同高度上，第10个锯齿的齿宽、第1个锯齿的齿宽均小于第7个锯齿的齿宽，第7个锯齿的齿宽小于第4个锯齿的齿宽；

H₁＞H₁₀＞H₇＞H₄；H₁、H₄、H₇、H₁₀分别为第1个锯齿、第4个锯齿、第7个锯齿、第10个锯齿的齿高；H₁-H₁₀的取值为2/d；d的取值范围为[0.05mm，0.15mm]。

2.根据权利要求1所述的带锯条，其特征在于：在任意相同高度上，第10个锯齿的齿宽不大于第1个锯齿的齿宽。

3.根据权利要求2所述的带锯条，其特征在于：所述第1个锯齿和第10个锯齿具有相同的顶部齿宽、且具有相同的倒角角度。

4.根据权利要求1所述的带锯条，其特征在于：H₁-H₇的取值、H₇-H₄的取值均为d。

5.根据权利要求1所述的带锯条，其特征在于：d=0.07mm。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的带锯条，其特征在于：所述12个锯齿中：第3n+2个锯齿、第3n+3个锯齿具有相等齿高；各个左分齿具有不同齿高，各个分齿的分齿量相等。

7.根据权利要求6所述的带锯条，其特征在于：H₈＞H₁₁＞H₅＞H₂；H₂、H₅、H₈、H₁₂分别为第2个锯齿、第5个锯齿、第8个锯齿、第12个锯齿的齿高；H₄-H₈的取值为d/2；H₈-H₁₂的取值为d/2；

优选地，H₁₂-H₅的取值、H₅-H₂的取值均为d。

8.根据权利要求1-5中任一项所述的带锯条，其特征在于：所述12个锯齿中：第5个锯齿、第6个锯齿外侧设置有倒角。

9.根据权利要求1-5中任一项所述的带锯条，其特征在于：所述锯齿的前角的取值范围为[10°，20°]。

10.根据权利要求1-5中任一项所述的带锯条，其特征在于：所述锯齿的后角的取值范围为[10°，30°]；

优选地，所述后角的取值为25°。