0引言

雙金屬帶鋸條自20世紀(jì)60年代由美國DoAll公司發(fā)明以來, 由于其成本低、加工效率和精度高, 同時(shí)可以加工大尺寸材料等優(yōu)點(diǎn), 得到迅速發(fā)展推廣, 被廣泛用于機(jī)械加工各行業(yè)的備料工序。我國自20世紀(jì)80年代開始引進(jìn)德國技術(shù)生產(chǎn)雙金屬帶鋸條, 至目前為止, 國內(nèi)生產(chǎn)廠家已經(jīng)達(dá)到近40家, 年產(chǎn)銷超過5 000萬米。

國內(nèi)外對(duì)帶鋸條的研究主要集中在切削過程中鋸條的振動(dòng)機(jī)理、切削力模型、失效機(jī)理和熱處理工藝等方面, 但對(duì)帶鋸條設(shè)計(jì)及其應(yīng)用的研究則非常少。

切斜與斷帶是帶鋸條最為常見的失效形式, 其中切斜與帶鋸條的幾何尺寸、齒形和磨損狀態(tài)等相關(guān)。

1帶鋸條齒形與受力分析

1.1雙金屬帶鋸條齒形

雙金屬帶鋸條的齒尖為高速鋼（高度為1~2mm），背部基帶為彈簧鋼。相比于車刀、銑刀等傳統(tǒng)切削工具，雙金屬帶鋸條設(shè)計(jì)相對(duì)較為簡單，主要特征參數(shù)為前角、楔角、后角、齒溝深度以及齒距，帶鋸條齒形示意圖如圖1所示。其中，齒距指的是相鄰兩齒尖的距離。通過不同的齒距設(shè)計(jì)形成多個(gè)鋸齒為一組的循環(huán)，成為變齒型鋸條，一般用TPI來表征。即一組齒中“按最小齒距來計(jì)算的每英寸齒距/按最大齒距來計(jì)算的每英寸齒數(shù)”的表示方法。其含義為：在該種鋸條上，1 in范圍內(nèi)存在最少齒數(shù)與最多齒數(shù)。如TPI 3/4是指1 in中最少存在3個(gè)齒，最多有4個(gè)齒。

根據(jù)通用切削和振動(dòng)切削場合的不同，常見帶鋸條齒形分為通用齒形與抗拉齒形，如圖2所示。圖2a所示為通用齒形，常見的前角為7°、10°、12°、15°，楔角為45°~52°。不同廠家在通用齒形設(shè)計(jì)方案上大致類似，都采用固定前角、后刀面輪廓為直線以及單一分齒量的形式。

由于高速鋼齒尖與彈簧鋼基帶一般通過使用激光、電子束等高能焊接方式結(jié)合，屬于異種金屬焊接。在承受過大切削力或沖擊能量時(shí)，焊縫容易被拉裂，而導(dǎo)致鋸齒從鋸帶上剝落（業(yè)內(nèi)稱之為拉齒）。為了增強(qiáng)鋸齒抗沖擊性以及焊縫強(qiáng)度，設(shè)計(jì)了抗拉齒形，如圖2b所示。其主要特點(diǎn)是采用大楔角，并延長焊縫長度。不同廠家在防止拉齒的齒形上具有多種設(shè)計(jì)，如泰嘉公司采用抗拉齒形設(shè)計(jì)，歐洲廠家采用龜背齒形設(shè)計(jì)較多，而日本Amada公司以及美國Lenox公司則設(shè)計(jì)了斷屑槽齒形。

綜合多個(gè)公司的產(chǎn)品來看，在同一個(gè)應(yīng)用場合均存在一個(gè)產(chǎn)品系列，而該產(chǎn)品系列中其齒形設(shè)計(jì)大致基本相同。

如WIKUS公司的MARTHON系列，應(yīng)用對(duì)象為通用材料（碳鋼、工具鋼和軸承鋼等實(shí)心材料），TPI 4/6及以上產(chǎn)品，前角皆為10°，楔角為50°左右。也就是講，對(duì)于統(tǒng)一廠家同系列齒形或者同一應(yīng)用場合不同廠家的齒形，齒距TPI值是產(chǎn)品選型唯一參數(shù)。因此，在實(shí)際帶鋸條的設(shè)計(jì)和應(yīng)用中，齒距的合理設(shè)計(jì)與選擇是獲得良好鋸切效果的關(guān)鍵因素。