CN1040535A - 锯 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种由一块锯片、一个或多个由硬质合金或含金刚石的材料制成的切割部分组成的锯。先有技术的锯片由钢制成，成本高，重量大。已知的用纤维增强合成材料制成的锯片不允许有较大的应力。本发明的锯可克服上述缺点，用碳纤维和石墨纤维作为纤维材料，以编织垫的形式置入锯片中，最好将它们设计成扇形并在其边缘部分相互搭接，构成圆盘形。切割部分的支架能浇注在锯片的合成材料中，支架腿也可以螺钉连接或铆接在锯片上。

Description

本发明涉及一种锯，其由锯片组成，在锯片外部边缘固定有一个或分成多个硬质合金的或含金刚石的切割部分。

把金属、石头或木材截割开的锯有下列类型，如圆锯，具有整圈封闭的切割部分或者分成段的切割部分;或者排锯，用来加工石头;还有截割薄片的内孔锯，一般来说，这些锯均具有用钢制成的锯片。

制作具有钢制锯片的锯，由于各种不同的原因，往往需要一笔可观的开支。

为制作锯片，首先要对薄钢板去毛边和进行铣加工。然后，必须把它磨光和进行热处理，并张紧和校准锯片。钢板必须置于较高的张力下，这样在用锯时才不会变形，因为当它处于弯曲的情况下，截割时产生偏摆。

锯片厚度太大是有缺点的，因为钢的比重较大，是7.5-8，因此，尤其当锯运行得快时，会产生较大的惯性力，这种力将促使锯片变形。

现有的钢制锯片的另一个缺点是由于共振而产生较高的噪声级。共振是钢材的均质性引起的。此外，尤其是锯的直径较大时，以锯的巨大重量来计算的运输费用是很可观的。

最后要提及的是，具有一个钢制锯片和一个含金刚石或立方形结晶体氮化硼（此处一般将它与金刚石同等看待）切割部分的锯极易生锈，因为采用这种切割片时，要使金刚石切割部分冷却，要连续地供入冷却水并喷洒在锯片上，因而在潮湿的条件下工作。虽然，从其它方面来看，将昂贵的金刚石切割体通过专用的支架与锯片相连接是合适的，但是，铁锈层将使昂贵的金刚石切割部分与锯片牢固的连接受到损害。

为了克服这些缺点，曾作过多次尝试，使用合成材料制造锯。

按照DE-OS2740891已知一种锯，它具有一个环状金属芯作为轮毂以及有一个安装有切割部分的金属外环。在轮毂和外环上，固定有沿径向延伸的线或金属丝，它们可以将这二部分相互连接起来。这些连接件根据制造的结构形式，置入合成材料中。这是可以理解的，即当合成材料注入或压入中间腔以前，必须确保外金属环与内环对中时，金属丝的排列、定向和张紧都要求一笔可观的支出。

生产一种已知的合成材料制的切割砂轮成本低廉，这时，磨粒直接埋在合成材料中，合成材料可采用碳纤维增强（DE-OS2829609）。在这种设计安排中，不象一般的锯，锯片并不是切割部分或者切割片的支承体。这种砂轮也不适合于使用金刚石磨粒，因为例如用来截割石头或金属的大直径锯中那样，它需要金属粘结剂。因此在这类已知的锯中，在锯的周围安置的切割颗粒不能如下面那种使用金刚石的情况那样，在消耗后用另外的来替换，即金刚石颗粒处于切割部分之中，切割部分则固定在锯片上。因含有高密度分布的金刚石而具有大功率的锯，不能用合成材料按已知的这种结构形式来制得，因为要使磨粒粘结得足够牢，并不是用于增强合成材料的数量较多的纤维部分所能做到的。此外，在这种切割砂轮和这种磨粒的情况下，与锯相比，磨片或锯片本身也要消耗，在这种锯上装有事后装在锯片外周边上的整圈或分段的切割部分，切割部分可以在消耗后被更换掉。

本发明的任务是，提供了一种含有金刚石的切割部分的锯，它的锯片有如钢制锯片一样的高强度，与同类的具有这种含金刚石的切割部分的锯相比，具有相当大的优点。

按照本发明的锯，其特征是，锯片是由一种合成材料制成，该合成材料用占30%至70%体积部分的碳纤维或石墨纤维的纤维材料来增强。本发明的这种类型的锯片，与碳纤维或石墨纤维的体积百分比相对应，有一个弹性模量（杨氏模量），它大于或大约等于钢的弹性模量，并有大体相同的高强度。此外，本发明的锯片重量比先有技术的锯片重量轻得多，所以在实际应用中带来了显著的优点。

由于有高的杨氏模量和提高了的强度，可以使锯的截割宽度减小。这种明显的重量减小导致了在作业时离心力相应减小，因此可以采用较高的旋转速度并从而得到较高的切割速度，由于锯片的材料是非均质的，所以减小了噪音，有利于环境保护。特别是重量的减小使得运输费用大大减小，这一点对于大尺寸的锯，远距离运输以及比如考察旅行或者在太空利用锯的情况下更是如此。最后一点，产生事故的危险减少了，在使用锯的过程中，这些事故迄今多次是由于其较大的重量引起的。

碳纤维和石墨纤维具有比钢更高的弹性模量。因此将其与合成材料结合起来，可以制成一种其弹性模量与钢的弹性模量在同一范围内的构件或锯片。为此，最好锯片中含碳纤维或石墨纤维的体积百分比为50%～60%就足够了，并且成本相宜。此外，市场上通常可以买到的合成材料如环氧树脂或聚酯树脂已被发现能用作纤维的粘合剂。此外，还可以通过附加地使用玻璃纤维来进一步提高强度，其结果同样可以降低成本。

按照本发明的这种用合成材料制成的锯片能通过浇注或压制制成，或者将一层层叠在一起而成为多层结构。

假如锯片仅仅由一种合成材料制成，那么就不可能有足够的方向稳定性，也就是说，这种锯片本身会发生偏移，并因而导致截割偏移。采用碳纤维或石墨纤维可以防止产生这种情况，纤维做成编织物状的垫，并且用合成树脂浸渍。可以将纤维垫切割或设计成扇形，再将它们旋转对称地排列，并在它们相邻的边缘部分互相搭接，因为一般来说，在纤维垫中一根根纤维基本上互成直角。在整块锯片中背离这种类型的纤维走向会导致可能承受的负载的不均匀性。

几个纤维垫能够通过上下重叠或相邻的多层构成夹层结构形式，它们并具有不同的特性。所以放在中间的纤维垫可用比外部的纤维垫更为柔软的纤维制成。此时，为提高强度，纤维垫可以采用蜂窝结构（honeycomb）。

本发明的其它特征构成了从属权利要求的内容，并参考附图结合对本发明实施例的描述在下面加以说明。附图所示为：

图1：具有圆环状切割部分的圆锯局部图;

图2：具有切割段的圆锯局部图;

图3：一种内孔锯;

图4：一种排锯的局部图;

图5：具有扇形段纤维垫的圆锯局部图;

图6：具有支架和锯片的切割段剖面图;

图7：支架另一种结构形式的剖面图;

图8：沿图7的线Ⅷ-Ⅷ作的剖面图;

图9：另一种结构形式的支架和切割段;

图10：具有一个T型支架的锯的剖面图;

图11：包括多个纤维垫的一个锯片剖面图。

图1所示的圆型锯片1外圆周上设有切割部分2，切割部分2沿圆周一圈，由含有金刚石用金属连结的材料制成。与之相对的，图2所示的另一实施例中，切割部分2分成一个个切割段3，它们被分别固定在锯片1上。这些切割段包含有金刚石颗粒，金刚石颗粒用金属连结起来。

与它们不同的是图3的实施例，它描述了一种内孔锯，在锯片1内孔4的孔边，设有沿内孔圆周一圈的切割部分2。

图4表示了一种排锯1的局部，其上设有一个个锯齿5，它们由含有金刚石的基体和一个支架组成，如下文还要加以解释的那样。

在所有这些锯的实施例中，锯片1是由含50%至70%体积百分比碳纤维或石墨纤维的环氧树脂或聚酯树脂制成。制造锯片时，所使用的纤维被织成一种浸渍人造树脂的编织垫6。最好采用按周5所示的那种扇形段编织垫7，以保证纤维主方向不会始终沿锯片同向保持不变。此外，使用多层相叠的纤维编织垫6以代替唯一的单层（粗）厚纤维编织垫，可以在纤维方向上获得另一种补偿作用。因此这种垫采用了一种具有特别高强度的夹层结构型式。这些纤维垫可以有不同的特性，以便有助于抑制噪音。

此外，若将各个扇形段7的边缘部分8互相搭接在一起是有好处的。

绕整个圆周的切割部分2，特别是单个切割段3在合成材料制成的锯片1上的固定可以采用中间支架，其作成U形支架9的形式。这样的U形支架有一个腿10，一个第二腿11和一个中梁12。因此，如图6中所示，可以形成一个比较大的粘附面，用以通过粘结的方式，将支架9固定在锯片1上。含金刚石的切割部分14是通过焊料层15钎焊在中梁12外侧面上的。支架与锯片1还可以通过螺栓或铆钉来连接，以代替粘结的方式。为此，如图7和图8所示，U形支架9上设有孔18，孔18要对准在制造锯片时已嵌入的衬套17的孔。

最后，图9展示了另一种可能性实施例，一个带有燕尾槽16的支架9，如果锯片是浇注或压制的，则在锯片1的制造过程中，可使人造树脂嵌入燕尾槽中。采用了这些槽，可以显著增大粘附面。此时，支架9可以是片状的。

图10所示的实施例表示了一种用纤维增强的合成材料制得的锯片1，它的每个切割部分14，均带有一个横截面为“T”型的支架9。一个支架9上也能安装多个切割部分。支架9上有中梁21，它比锯片1薄，所以在锯片1的制作过程中可将中梁21嵌入其中。为能更好的固定，提供孔20，在锯片浇注和压制过程中，在孔中填入合成树脂。

也可以不用孔20，而采用肋或其他的突出部来固定，如槽或突起22。

支架9和它的中梁21可以作成封闭的环状。其外侧表面上固定着一个或多个切割部分14的T型支架9上横梁，它的宽度大于锯片1的厚度，因此形成了一个自由面。

上述支架同样可由金属制成。但是原则上机械的方法或者通过化学反应将支架与锯片1的合成树脂连接起来。

图11示意表示了由合成材料制得的，带有许多层排列成夹层结构的纤维编织垫23、24、25的锯片1的剖面图。其中，中央的那层编织垫24有蜂窝结构，以便其在重量轻的蜂窝状结构的情况下，能增加强度。

Claims (14)

1、锯，由一块在其外周边固定有一个或分成多个的硬质合金或含金刚石的切割部分的锯片组成，其特征是：锯片(1)由一种合成材料制成，该合成材料由占体积为30%～70%的碳纤维或石墨纤维来增强。

2、按照权利要求1所述的锯，其特征是：锯片内碳纤维或石墨纤维的体积含量为50%至60%。

3、按照权利要求1所述的锯，其特征是：作为纤维材料要另加玻璃纤维。

4、按照权利要求1所述的锯，其特征是：纤维材料以编织垫（7）的形式，一层或多层地排列在锯片（1）中。

5、按照权利要求4所述的锯，其特征是：纤维垫（7）设计成扇形，它们旋转对称地排列，并在其边缘部分8互相搭接在一起。

6、按照权利要求1所述的锯，其特征是：切割部分（2）设有支架（9），其部分地嵌入锯片（1）的合成材料中。

7、按照权利要求6所述的锯，其特征是：支架（9）有燕尾槽（16）。

8、按照权利要求1所述的锯，其特征是：切割部分（2）被分成切割段（3），它们设有横截面为“U”形的支架（9），支架的腿（10、11）和中梁（12）粘结在合成材料制成的锯片（1）上。

9、按照权利要求1所述的锯，其特征是：切割部分（2）被分成切割段（3），切割段（3）设有横截面为U形的支架（9），支架的腿（10、11）与合成材料制成的锯片（1）用螺钉连接或通过铆接。

10、按照权利要求9所述的锯，其特征是：为固定支架（9）用的衬套（17）嵌入锯片（1）中。

11、按照权利要求6所述的锯，其特征是：为切割部分（2）设置的一个支架（9）设计成T型横截面，并通过其中梁埋入锯片（1）的合成材料中。

12、按照权利要求11所述的锯，其特征是：固定切割部分（2）的T型支架（9）的中梁的宽度比锯片（1）的厚度大。

13、按照权利要求12所述的锯，其特征是：T型支架（9）的中梁上设有孔（20）或肋或者突起（22）。

14、按照权利要求11所述的锯，其特征是：支架（9）的中梁制成环形。

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