CN1572451A - 波形锯片 - Google Patents
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Abstract
这里披露了一种用于切削诸如混凝土或者石头的硬工件的锯片，其特征在于通过改进锯片刀柄的形状给锯片的多个切削刀片提供一个转动力，而切削刀片牢固地连接于刀柄。该锯片包括：圆盘形刀柄，该刀柄在其中心形成有插入孔，电动力工具的旋转轴通过插入孔插入；设置在圆盘形刀柄半径的预定部分的波形部分；和多个连接于刀柄外圆周用以切削工件的切削刀片。该波形部分彼此间隔一预定的距离，并且交替排列在圆盘形刀柄的前表面和后表面。圆盘形刀柄半径的预定部分在距插入孔中心的一定距离处。切削刀片包含有高硬度颗粒。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于切削诸如混凝土或者石头的坚硬工件的锯片，更具体地说，本发明涉及一种包括刀柄和多个连接于刀柄外圆周的切削刀片的锯片，其特征在于通过改进锯片刀柄的形状给锯片的切削刀片提供一个转动力，而切削刀片牢固地连接于刀柄。
背景技术
用于切削工件的锯片一般包括预定直径的刀柄和多个连接于刀柄外圆周的切削刀片，这对于本领域的普通技术人员是公知的。通常，每个切削刀片由诸如金刚石或者立方体氮化硼(CBN)等具有非常高硬度的超级研磨材料制成。切削刀片可以根据切削刀片连接于刀柄外圆周的形状分为镶齿式切削刀片或者轮缘式切削刀片。镶齿式或者轮缘式切削刀片可以具有预定的棱纹部分，该棱纹部分分别形成于切削刀片与工件接触的前表面，和垂直于切削刀片前表面的切削刀片的侧表面。包括具有前述的形成于切削刀片上的凹凸不平部分的锯片通常称为涡轮锯片。
切削装置一般包括用于切削工件的切削工具、把功率传递给切削工具的电机、和连接于电机的电的和机械的装置。锯片是一种切削工具。锯片包括刀柄，刀柄由以规定的合金钢制成的圆盘形主体组成；和多个连接于刀柄外圆周的切削刀片。
切削刀片是用于切削工件的锯片部分。每个切削刀片由超级研磨材料和粘合剂的混合物制成，该混合物通过具有压力或者不具有压力的高温处理成为高级抗磨损材料，这样使切削刀片极其致密。超级研磨材料是具有高硬度的材料，诸如金刚石或者立方体氮化硼(CBN)。粘合剂由用于保持超级研磨材料粘附于切削刀片的金属粉末组成，并且在切削工件的过程中帮助超级研磨材料连续再生。
切削刀片可以分为镶齿式切削刀片或者轮缘式切削刀片。镶齿式切削刀片由具有预定长度、宽度和高度的扇形件组成，该扇形件连接于刀柄的外圆周。轮缘式切削刀片由具有预定宽度和高度的环形件组成，该环形件也连接于刀柄的外圆周。
图1是传统锯片10的顶视图。如图1所示，锯片10一般包括刀柄11和多个切削刀片14。刀柄11在其中心设置有一预定直径的孔19，通过该孔19插入动力工具(未示出)的转动轴以便将来自动力工具的旋转力通过动力工具的转动轴传递给到刀柄11。刀柄11在其外圆周也设置有多个间隔的窄缝17，该窄缝17由连接于刀柄11外圆周的弧形切削刀片14的长度单位彼此均匀地间隔分开，以便预定数量的切削刀片14均匀地连接于刀柄11的外圆周。窄缝17用作通道，当工件以湿切削方式由锯片切削时，冷却水通过该通道提供给锯片。
具有上述构造的锯片10以如下方法制造：诸如金刚石或者立方体氮化硼(CBN)的超级研磨材料和诸如金属粉末的粘合剂均匀地混合以提供一种超级研磨材料和粘合剂的混合物。该混合物灌注在一预定的铸模内，在铸模内该混合物被压缩致密并烧结以得到一镶齿式或者轮缘式的切削刀片。该切削刀片通过银焊、焊接和烧结处理连接于具有预定直径的刀柄的外圆周，从而最终制造成用于切削工件的锯片。
现在将描述具有上述构造的锯片的操作。锯片以这样的方式连接于动力工具(未示出)的转动轴：动力工具的转动轴插入设置在锯片10的刀柄11的中心的孔19内。当动力工具运转时，现在牢固连接于动力工具的转动轴的锯片10的刀柄11转动。来自锯片10的刀柄11的旋转力传递到连接于锯片10的刀柄11的外圆周的切削刀片14。当锯片10的切削刀片14转动时，超级研磨材料颗粒和粘合剂产生切削力和摩擦力。当锯片10的切削刀片14转动时切削力切削诸如石头或者混凝土的工件。
在锯片10的切削刀片14和工件之间产生的切削力和摩擦力直接传递给锯片10的刀柄11。锯片10的刀柄11由于传递到锯片10的刀柄11的这些力而沿着垂直于锯片10切削方向的方向振动。当在切削工件的过程中产生的切削力沿着切削工件的方向传送时，不产生振动。然而，当在切削工件的过程中当锯片10的刀柄11沿着垂直于锯片10的切削方向的方向运动或者振动时，切削力沿着垂直于锯片10切削方向的方向直接传递到锯片10的刀柄11，从而造成巨大的振动。
当锯片10以数千RPM的高速不停地转动以干燥切削方式切削工件时，锯片10的刀柄11被加热至数百度的温度。当锯片10的刀柄11如上所述瞬间地加热时，即便刀柄由合金钢制成，刀柄的强度也会降低。因此，锯片10的刀柄11从一侧到另一侧振动。当锯片10的刀柄11大幅振动时，刀柄11可能会断裂，或者连接于刀柄11外圆周的切削刀片14可能会从锯片10的刀柄11上脱落，结果可能会造成意外事故，例如，锯片的操作人员可能在切削工件的过程中受伤。
为了解决上述问题，一种可以承受在锯片切削工件时所传递的力的改进的锯片在图3和图4中示出。图3的锯片具有在锯片的刀柄上形成的棱纹部分。棱纹部分从刀柄中心的附近到刀柄的外圆周呈波形放射状径向地形成。
从图3可看出，锯片20具有从其中心到其外圆周呈放射状形成的棱纹部分。锯片20包括刀柄21和多个连接于刀柄21外圆周的切削刀片24。如图4所示，锯片20具有上棱纹部分26和下棱纹部分27，这两部分26、27从刀柄21的中心到锯片20的切削刀片24呈放射状设置。
当锯片20切削工件时，接触工件的切削刀片24吸收造成锯片20的刀柄21振动的切削力。当这种冲击作用于锯片的光面(straightshank)刀柄时，刀柄会剧烈振动。然而，当这种冲击作用于如图4所示的在其上设置有棱纹部分的锯片的刀柄时，刀柄的振动降低。
如上所述，在使用如图3所示的锯片20切削工件的过程中切削力被分散了。然而，在锯片20刀柄21的外圆周的端部没设置间隙，造成了刀柄21与工件之间的摩擦。因此，可能会导致摩擦载荷。当锯片连接于手握工具时，锯片20的振动更严重，可能导致的摩擦载荷会更高。而且，当锯片的刀柄很小时，例如直径在9英寸以下，刀柄的振动可以忽略。随着锯片刀柄的直径不断增加，由于刀柄的振动，在工件和刀柄之间将产生摩擦载荷的可能性就会增加。
当如上所述造成摩擦载荷时，在小型工具中最重要的因素—锯片的切削速度降低。而且，由于刀柄与工件之间的不断摩擦，刀柄被磨损并且加热，从而由于在进行切削工作过程中产生的力可以使得刀柄变形。结果可能发生意外事故。
发明内容
因此，鉴于上述存在的问题提出了本发明，本发明的一个目的是提供一种锯片，该锯片可以承受在切削工件过程中产生的切削力，减少在切削工件过程中产生的振动，并且通过增加锯片刀柄的机械强度和刚度防止锯片疲劳度的增加。
本发明的另一个目的是提供一种锯片，该锯片可以防止锯片的刀柄和工件之间的直接接触以减少刀柄和工件之间的摩擦，从而增加了锯片的切削速度。
根据本发明，本发明的上述和其它的目的可以通过提供一种包括如下部件的锯片来实现：圆盘形刀柄，该刀柄在其中心形成有插入孔，以便动力工具的旋转轴通过刀柄的插入孔插入；形成在圆盘形刀柄半径的预定部分的波形部分，该波形部分彼此间隔一预定距离，并且交替排列在圆盘形刀柄的前表面和后表面，圆盘形刀柄半径的预定部分在距插入孔中心的一定距离处；以及多个连接于刀柄外圆周用以切削工件的切削刀片，该切削刀片包含高硬度颗粒。
优选地，圆盘形刀柄半径的预定部分比插入孔的半径大，并且比由切削刀片连接于刀柄形成的锯片外圆周部分的半径小。
优选地，刀柄波形部分的每个凸出物的高度比每个切削刀片的前凸出物或者后凸出物的高度小。
优选地，刀柄的波形部分包括多个形成的环，使该多个环设置成交替排列在圆盘形刀柄的前表面和后表面。可选择地，刀柄的波形部分可以以螺旋方式形成。
附图说明
本发明上述的和其它的目的、特点和其它优点将在下文参照附图的详细描述中变得更加清楚易懂。其中：
图1是传统锯片的顶视图，具有多个连接于锯片光面刀柄的锯片的切削刀片；
图2是沿图1的A-A’线截取的传统锯片的横截面图；
图3是另一传统锯片的顶视图，具有多个连接于锯片的波形刀柄的锯片的切削刀片；
图4是沿图3的B-B’线截取的传统锯片的横截面图；
图5是根据本发明一个优选实施例的锯片的顶视图，具有多个连接于锯片环形的波形刀柄的锯片的切削刀片；
图6是根据本发明该优选实施例的沿图5的C-C’线截取的锯片的横截面图；以及
图7示出了用于拉伸测试的一个样品的各种尺寸。
具体实施方式
图5是根据本发明一个优选实施例的锯片的顶视图，具有多个连接于锯片环形的波形刀柄的锯片的切削刀片，图6是根据本发明优选实施例沿图5的C-C’线截取的锯片的横截面图。
如图5所示，本发明的锯片100包括在其上形成有波形部分的刀柄101，和多个连接于刀柄101的外圆周用于切削工件(未示出)的切削刀片104。刀柄101为具有预定转动半径和预定厚度的圆盘形刀柄。刀柄101由规定的合金钢制成。在刀柄的中心设置有插入孔109，动力工具(未示出)的旋转轴通过插入孔109插入。
在刀柄101的外圆周还设置有多个间隔的窄缝107，该窄缝107从刀柄101的外圆周以预定的深度形成，并且由连接于刀柄101的外圆周的弧形的切削刀片104的长度单位彼此均匀地间隔开，以便使预定数量的切削刀片104均匀地连接于刀柄101的外圆周。切削刀片104牢固地连接于由窄缝107分开的刀柄的外圆周。
每个切削刀片104由具有高硬度的诸如金刚石或者立方体氮化硼(CBN)等超级研磨材料和粘合剂的混合物制成。超级研磨材料和粘合剂的混合物在铸模内被压缩、压成致密并烧结，从而最终得到切削刀片104。切削刀片104可以如上所述形成镶齿式切削刀片或者轮缘式切削刀片。如上所述制成的切削刀片104可以进行银焊、焊接和烧结处理，以便切削刀片104连接于锯片100的刀柄101的外圆周。
波形部分110根据本发明形成在锯片100的刀柄101上。波形部分110形成在刀柄101半径的整个预定部分，并且彼此以预定的距离间隔开，交替排列在刀柄101的前表面和后表面。前述的刀柄101半径的预定部分距插入孔109的中心一定的距离。
刀柄101的波形部分110在图6中最清楚地示出，图6是沿图5的C-C’线截取的刀柄101的横截面图。锯片100的刀柄101以这样的方式设置，刀柄101的波形部分110交替排列在刀柄101的前表面和后表面。具体地说，刀柄101的波形部分110包括前凸出物116和后凸出物117，这样锯片100的刀柄101就以波浪的形状弯曲。
应该注意，刀柄101的波形部分110形成在刀柄101半径的整个预定部分，距插入孔109的中心一定的距离。刀柄101半径的预定部分比插入孔109的半径大，并且比由切削刀片104连接于刀柄101形成的锯片100的外圆周部分的半径小。优选地，波形部分110距刀柄101的外部间隔一预定距离h，在刀柄101的外部处，切削刀片104连接于刀柄101，当锯片100的切削刀片104切削工件时，特别用来防止刀柄101与工件之间的任何摩擦。
优选地，刀柄101的波形部分110的每个前凸出物116或者后凸出物的高度1比每个切削刀片104的前凸出物或者后凸出物的高度小，这要求以防止在切削工件的过程中刀柄101和工件的工作表面之间的任何摩擦。
可选择地，刀柄101的波形部分110可以包括多个形成在刀柄101上的环，以使这些环交替排列在锯片100的刀柄101的前表面和后表面。也就是说，多个同心圆交替设置在刀柄101的前表面和后表面上以形成刀柄101的波形部分110。而且，刀柄101的波形部分110可以从靠近刀柄101的中心到刀柄101的外圆周以螺旋方式形成。也就是说，前凸出物和后凸出物螺旋地形成，同时彼此间隔一预定距离，且相互平行。
刀柄波形部分的上述构造具有以下效果：在切削工件的过程中刀柄和工件之间的摩擦区域最小化，并且由于刀柄的波形部分分散地吸收作用于刀柄的力，所以没有切削载荷被直接传递。因此，刀柄的变形最小化，并且甚至当进行连续切削时或者进行干燥切削时，分散切削的冲击。
锯片以数千RPM的速度转动。因此，由于当刀柄的侧表面摩擦工件时产生高温，所以锯片的刀柄可以很容易变形或者损坏。尤其当以干燥切削方式切削工件时或者锯片的操作人员手握锯片切削工件时，由于刀柄振动，所以增加了刀柄变形或者损坏的可能性。
因此，本发明提供了一种结构改进的刀柄，通过此改进的刀柄，在包含超级研磨材料的切削刀片和工件之间的力和摩擦所产生的切削力和摩擦力在切削工件的过程中最小化。
当前述的波形部分110如图5所示形成在锯片100的刀柄101上时，波形部分110沿着刀柄101的径向分散和吸收作用于刀柄101的切削力。也就是说，作用于锯片100的刀柄101的力被刀柄101的波形部分110分为水平分力和垂直分力，并且由于刀柄101的波形部分110在刀柄101的前表面和后表面上对称，所以来回作用的水平分力被抵消，从而依靠刀柄101的波形部分110冲击力被吸收。
当锯片100不停地被用来切削工件时，由于反复作用于刀柄101的应力造成的切削载荷，使刀柄101的疲劳度增加。结果，甚至在载荷比机械力小的情况下，刀柄101变形。因此，刀柄101变形或者损坏，或者切削刀片104从刀柄101分离。然而，通过提供前述的锯片100的刀柄101的波形部分110使得这种可能性最小化。
而且，提供的前述的锯片100的刀柄101的波形部分110具有一种效果：在切削工件的过程中冷却水高度有效地提供给锯片100。当冷却水没有充分提供给锯片时，由于刀柄101和工件之间的摩擦产生的高温，使刀柄的机械强度降低。然而，在其上形成有波形部分110的刀柄101中，冷却水沿着刀柄101的波形部分110充分提供给切削刀片。因此，有效地防止了刀柄101的任何变形或者损坏，或者切削刀片104从刀柄101分离。
此外，本发明的锯片提供了优选的结构，在此结构中，提高了抵抗在切削工件的过程中产生的振动和冲击的机械强度，并且刀柄和工件之间的摩擦最小化。
本发明的波形锯片的特征在于在切削工件的过程中工件碰着刀柄的切削力所造成的刀柄的左右振动不会发生。因此，刀柄和工件之间的直接摩擦最小化，甚至在不停地切削工件或者干燥切削工件的过程中防止了由于冲击载荷或者高温造成的刀柄的任何变形，并且在切削工件的过程中造成的冲击被吸收。
为了检验根据前述结构所述材料的属性，进行了对传统锯片和本发明波形锯片的拉伸测试。张力测试的结果如下：传统锯片的拉伸强度为570N/mm2，本发明波形锯片的拉伸强度为610N/mm2，比传统锯片的张力高出近7％。
用具有图7所示尺寸的样品进行拉伸测试。该样品的具体尺寸如下：
| 宽度(W) | 记号长度(L) | 平行部分的长度(P) | 肩部半径(R) |
| 25 | 50 | 大约60 | 大于15 |
所进行的前述拉伸测试采用德国Zwick GmbH & Co.KG制造的拉伸测试仪，其具有10吨的载荷量。一载荷以5mm/sec的载荷速度施加于该样品。
而且，通过实验进行检测在该样品实际被切削时产生的导致该样品颤动的切削力。冲击振动实验如下：使用装有广泛使用的具有5000RPM和2200W规格的博施角砂轮机(Bosch angle grinder)的台锯进行冲击振动实验。使用一个外直径为350mm的锯片，冲击瞬间地作用于厚度为20mm的花岗岩样品。此时，进给速度为1.5～2.0m/min。瞬间的冲击作用于花岗岩样品之后，锯片从花岗岩样品分开以使用透明的刻度尺测量锯片的振幅。表格1给出了锯片振幅的测量结果。
[表格1]
| 类型 | 传统锯片 | 波形锯片 | ||
| 热处理的 | 未处理的 | 热处理的 | 未处理的 | |
| 振幅 | ±3 | ±5 | ±1 | ±1 |
传统的锯片一接触花岗岩样品之后就以高达5mm的振幅从一侧到另一侧振动。另一方面，本发明的波形锯片以大约1mm的振幅从一侧到另一侧振动，比传统锯片的振幅小。前述实验的结果表明本发明波形锯片与传统锯片相比，其从一侧到另一侧的振动可以忽略。作为参考，每个热处理过的锯片的刀柄的硬度为大约HRC33～39，并且每个未处理过的锯片的刀柄的硬度为HRB85～105。用于每个锯片的刀柄的材料为低碳钢SCM3。
而且，进行了具有光面刀柄的传统锯片和本发明的波形锯片的切削测试。每个测试锯片的规格如下：切削刀片的厚度为3.2mm，切削刀片的长度为40mm。使用100％的钴作为粘合剂，由韩国ILJIN金刚石有限责任公司以ISD-1650商标制造和出售的颗粒尺寸为40/50、浓度为23的50％的金刚石产品和与ISD-1650金刚石产品等级相同的颗粒尺寸为30/40、浓度为23的另外50％的金刚石产品的混合物用作超级研磨材料。切削刀片通过激光焊接连接于刀柄的外圆周。具有大约300kgf/cm2的压缩强度的混凝土样品用作工件。锯片以35mm横向进给通过手工移动。以30cm单位长度切削工件，并且切削过程重复50次以便工件的切削长度达到15m。切削测试的结果显示传统锯片的切削速度为733cm2/min，本发明的具有环形波形刀柄的波形锯片的切削速度为896cm2/min。从切削测试的结果可以看出，本发明波形锯片的切削速度比传统锯片的切削速度快22％。
本发明的波形锯片能够防止刀柄沿着切削方向和垂直于切削方向的方向振动的发生以提高切削速度，并且精细地切削工件以便工件被精确地切削。因此，甚至在切削其切削表面的粗糙度要求极高的高硬度的花岗岩或者大理石产品时也不产生碎屑，这样可以获得高质量的最终产品。
就传统的锯片而言，在湿切削工件的过程中，因为锯片以数千RPM的转速转动产生涡流，所以冷却水不能充分提供给切削刀片。冷却水在锯片的外部相当容易挥发。然而，就具有本发明前述的波形刀柄的锯片而言，给冷却水一转动力以便冷却水均匀地提供给切削刀片。因此，可以使用少量冷却水有效地去除工件的碎屑，并且可以有效地改善切削。
从以上描述明显可看出本发明提供了一种在切削工件的过程中可以防止冲击力直接传递给锯片刀柄的锯片，从而分散和吸收冲击力。
本发明也提供了一种机械强度显著提高的锯片。因此，即使刀柄经受高速转动的刀柄与锯片之间摩擦所产生的数百度的温度，刀柄也不会从一侧到另一侧振动，并且防止锯片疲劳度的增加。
就本发明的锯片而言，它可以在切削工件时使锯片的刀柄保持平直，甚至当其以干燥切削方式不停地使用时也是为此，从而锯片的切削速度更快。而且，防止了锯片的刀柄从一侧到另一侧振动，从而连接于锯片刀柄的外圆周的切削刀片不会从锯片的刀柄脱离，不会导致意外事故的发生。
而且，本发明锯片的刀柄不直接接触工件的切削表面，从而锯片的刀柄和工件之间的摩擦减少了。也防止了在刀柄处产生冲击和高温，从而增加了锯片的使用寿命，并且提高了锯片的切削效率。在产品的切削表面的粗糙度要求极高的情况下，不产生碎屑，这样可以得到高质量的最终产品。
尽管本发明披露了只起说明作用的优选实施例，但是本领域的普通技术人员将理解，在不背离本发明所附权利要求所披露的范围和精神的情况下，各种改进、增添和替代是可能的。
Claims (5)
1.一种锯片包括：
圆盘形刀柄，该刀柄在其中心形成有插入孔，以便动力工具的旋转轴通过刀柄的插入孔插入；形成在圆盘形刀柄半径的预定部分的波形部分，该波形部分彼此间隔一预定距离，并且交替排列在圆盘形刀柄的前表面和后表面，该圆盘形刀柄半径的预定部分在距插入孔中心一定距离处；和
多个连接于刀柄外圆周用以切削工件的切削刀片，该切削刀片包含有高硬度颗粒。
2.根据权利要求1所述的锯片，其特征在于圆盘形刀柄半径的预定部分比插入孔的半径大，并且比由切削刀片连接于刀柄所形成的锯片外圆周部分的半径小。
3.根据权利要求1所述的锯片，其特征在于刀柄波形部分的每个凸出物的高度比每个切削刀片的前凸出物或者后凸出物的高度小。
4.根据权利要求1所述的锯片，其特征在于刀柄的波形部分包括多个形成在刀柄上的环，以便该多个环交替排列在圆盘形刀柄的前表面和后表面。
5.根据权利要求1所述的锯片，其特征在于刀柄的波形部分以螺旋方式形成。
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