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改善应力状态、摩擦冷却条件的金刚石锯片基体和锯齿结构

发布时间:2013.12.25 新闻来源:丹阳世纪美景工具有限公司 浏览次数:

通过分析锯片的应力状态和摩擦冷却条件,合理改进基体及锯齿结构,可有效改善基体的受力变形和锯齿的摩擦冷却条件,延缓基体失效期限,提高锯片的耐磨性和锋利性,节省刀具材料,降低加工成本。 

1) H. D. Jerro采用有限元法对普通节块的单齿锯切、一齿锯切下一齿刚进入锯切、二齿同时锯切三种状态进行了应力分析。当锯片直径为Ø200mm、切深2mm、锯片厚度1.8mm、槽宽7mm、水槽底孔到锯片外圆周距离Sh=8.5mm 时,设计了如图6 所示具有较佳综合加工效果的水槽结构。水槽结构参数为:γ=10°,r=3.5mm,ψ=5°,Ø=5°。该文揭示了应用有限元法分析锯片受力状态的可行性,但受力分析的广度和深度还有待进一步提高。

2) 为改善锯切过程中锯片的热应力状态,可在基体上按均匀间隔增加径向延伸槽(见图7),以满足基体的热胀冷缩需要,减少基体因热应力引起的变形。

3) 为改善锯齿齿顶和齿侧的摩擦条件和受力状况,可在齿顶面形成有中凹磨损的“回”形齿、“H”形齿、“凹”形齿(见图8)及类似的两端形状各异的节块(见图9)、“非匀质夹层”齿(见图10)以及目前应用广泛的三明治齿等。由于减少了齿顶与加工材料的接触面积,改善了齿侧压力状态,可使摩擦及发热现象明显减少,刀头锋利性增加。同时由于节块中凹部分所对应的岩石往往薄而脆,岩石在周围冲击能量的作用下易自然破碎,从而可节省节块工作层材料。

可减小齿侧摩擦接触面积的齿型还有“L”型齿、阶梯型齿、侧面开槽齿等(见图11)。美国NED公司、日本大阪金刚石公司、德国WihelmLeiritz公司等已将这些齿形运用于Ø1000~5000 mm的大直径锯片上。对于小直径锯片,则可采用图12所示的螺旋齿型,该类齿型有利于冷却介质的导入,节块切入切出长度的渐变可减缓其所受冲击力。该方法成功应用的技术关键是合理选用螺旋角、齿形以及冷压成型工艺的控制。

4) 为增加冷却槽的密度,而又不至于因钢基体水槽过多而造成锯片刚性不足,可采用多重细齿节块(见图13)。该节块外缘层齿槽比内层齿槽略低,当外层齿磨耗完后,内层齿又可如新齿一样进行切削。由于齿长度缩短及分层,可达到改善摩擦冷却条件、避免锯齿打滑、增加锯片锋利性和切割平稳性、充分利用刀具材料的效果,该效果与国内学者研究的“节块长度越小,则锯片切削时的功率总消耗量越小”的结论一致。但此类节块需采用冷压成型制作,会增加模具制作成本和焊接难度。

 

 

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