專利名稱：多切屑切割面的切割鋸條及相關(guān)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋸條，并且更具體地涉及諸如帶鋸條之類的鋸條，其包括具有切割表面的切割齒的重復(fù)圖案，所述切割表面由平坦上表面和相對(duì)于刀刃和/或各自齒的中心面以傾斜角定位的側(cè)面形成。
背景技術(shù)：
Kullman的美國(guó)專利No.5,477,763示出了具有以循環(huán)周期設(shè)置的多個(gè)不固定齒的帶鋸條，其中每個(gè)循環(huán)周期包括齒的第一和第二組，并且第二組的齒散布于第一組的齒之間。第一組中的齒從齒到齒的高度逐漸降低并且寬度逐漸增加。另一方面，第二組中的齒彼此相同，并且第二組中的每個(gè)齒的寬度大于第一組中的任何一個(gè)齒的寬度。Handschuh等人的美國(guó)專利No.6,276,249示出了具有以循環(huán)周期設(shè)置的多個(gè)不固定齒的帶鋸條，其中所述齒從齒到齒的高度增加而同時(shí)寬度減小。
與這些或類似現(xiàn)有技術(shù)的帶鋸條相關(guān)的一個(gè)缺點(diǎn)是切割表面由所述齒的相對(duì)寬闊平坦上表面所限定。因此，刀刃可能在切割過(guò)程中，特別是在切割諸如直徑或?qū)挾却笥?5或20英寸的條鋼之類的相對(duì)大直徑的工件時(shí)會(huì)橫向偏斜。這樣，刀刃可能提供歪斜的切口，或者不能提供如所希望的直切口或連續(xù)的直切口。與這些或類似現(xiàn)有技術(shù)的帶鋸條相關(guān)的另一個(gè)缺點(diǎn)是較寬或較向外的齒會(huì)比較向內(nèi)或較狹窄的齒承受更大的切割負(fù)載。另外，在較高的進(jìn)給速度下，較寬或較向外的齒會(huì)承受逐漸增大的切割負(fù)載。因此，齒負(fù)載可能相對(duì)失衡，其依次可能導(dǎo)致過(guò)早失效或比所希望的更短的磨損壽命。
氮化鋁鈦(AlTiN)涂層未被想到應(yīng)用于帶鋸條上。AlTiN涂層典型地通過(guò)物理氣相沉積施加到例如下方的鋼表面或基板上。如果應(yīng)用到刀具上的話，這些涂層要求刀具以較高的速度和溫度運(yùn)轉(zhuǎn)以實(shí)現(xiàn)希望的性能。另外，這些涂層要求在開(kāi)始使用時(shí)刀具以較高速度和溫度干運(yùn)轉(zhuǎn)(即沒(méi)有任何潤(rùn)滑劑)以便使涂層氧化并獲得其性能優(yōu)勢(shì)。另一方面，帶鋸條通常以比那些需要AlTiN涂層的鋸條更低的速度和進(jìn)給速度運(yùn)轉(zhuǎn)。此外，傳統(tǒng)的知識(shí)傾向于要求帶鋸條以相對(duì)較低帶速度和/或進(jìn)給速度運(yùn)轉(zhuǎn)以便改善磨損壽命和/或刀刃壽命。因此，傳統(tǒng)的帶鋸條典型地要求在較高的生產(chǎn)率(例如，較快的帶速度和/或進(jìn)給速度)和磨損壽命或刀刃壽命之間選擇其一。這樣，磨損壽命或刀刃壽命越長(zhǎng)，生產(chǎn)率越低，反之亦然。
因此，本發(fā)明的目的是克服一個(gè)或多個(gè)現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷和/或缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)方面是提供一種鋸條，其包括限定切割方向和重復(fù)的齒圖案的多個(gè)切割齒，所述重復(fù)的齒圖案包括(1)第一齒，其限定具有第一寬度W1和第一高度H1的第一橫向延伸上表面，和相對(duì)于第一上表面以第一銳角A1在第一上表面的相對(duì)側(cè)上相對(duì)于彼此橫向向下延伸的第一側(cè)表面；(2)第二齒，其相對(duì)于鋸條的切割方向定位于第一齒后面，并且包括限定第二寬度W2和第二高度H2的第二橫向延伸上表面，和相對(duì)于第二上表面以第二銳角A2在第二上表面的相對(duì)側(cè)上相對(duì)于彼此橫向向下延伸的第二側(cè)表面；和(3)第三齒，其相對(duì)于鋸條的切割方向定位于第一和第二齒后面，并且包括限定第三寬度W3和第三高度H3的第三橫向延伸上表面，和相對(duì)于第三上表面以第三銳角A3在第三上表面的相對(duì)側(cè)上相對(duì)于彼此橫向向下延伸的第三側(cè)表面。所述第一高度H1分別大于第二高度H2和第三高度H3，所述第一寬度W1分別小于第二寬度W2和第三寬度W3，并且所述第一銳角A1分別大于第二銳角A2和第三銳角A3。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，第一高度H1大于第二高度H2，并且第二高度H2大于第三高度H3。還是在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，第一角A1大于第二角A2，并且第二角A2大于第三角A3。還是在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，第二寬度W2和第三寬度W3彼此大致相等。
本發(fā)明的另一方面提供了一種用于切割工件的方法，包括下列步驟(i)提供包括限定切割方向、進(jìn)給方向和包括至少三個(gè)齒的重復(fù)的齒圖案的多個(gè)切割齒的鋸條，其中所述圖案的每個(gè)齒限定具有寬度和高度的橫向延伸的上表面，和相對(duì)于上表面以銳角在上表面的相對(duì)側(cè)上相對(duì)于彼此橫向向下延伸的側(cè)表面，并且在該圖案內(nèi)，第一齒的第一上表面的高度大于該圖案中相對(duì)于鋸條的切割方向的隨后齒的上表面高度，第一上表面的寬度小于隨后齒的寬度，并且第一齒的側(cè)表面的銳角大于隨后齒的側(cè)表面的銳角；(ii)基本同時(shí)地沿切割方向和進(jìn)給方向與工件相接合地移動(dòng)鋸條；(iii)使用由第一齒的第一上表面和鄰接的第一側(cè)表面的一部分所限定的第一切割表面從工件上切割至少一塊第一切屑；(iv)使用由相對(duì)于第一齒的第一切割表面橫向向外延伸的第二齒的側(cè)表面的一部分所限定的兩個(gè)第二切割表面從工件上切割至少兩塊第二切屑；(v)隨后使用由相對(duì)于第二齒的第二切割表面橫向向外延伸的第三齒的側(cè)表面的一部分所限定的兩個(gè)第三切割表面從工件上切割至少兩塊第三切屑；以及(iv)使用鋸條上的齒的每個(gè)重復(fù)的圖案重復(fù)步驟(iii)-(v)。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，工件為金屬工件，并且鋸條為帶鋸條。還是在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述方法還包括步驟在齒的至少切割表面上提供氮化鋁鈦(AlTiN)涂層；和最初不使用任何潤(rùn)滑劑運(yùn)轉(zhuǎn)帶鋸條持續(xù)(i)一段預(yù)定時(shí)間，和/或(ii)直到AlTiN涂層表面達(dá)到預(yù)定溫度為止，并隨后在切割期間將流體應(yīng)用到鋸條的至少切割表面上以使其潤(rùn)滑。
本發(fā)明鋸條的當(dāng)前優(yōu)選實(shí)施例的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它們提供了改進(jìn)的刀刃壽命和切口的直線度。另外，本發(fā)明當(dāng)前優(yōu)選的帶鋸條實(shí)施例與現(xiàn)有技術(shù)的帶鋸條相比，提供了以顯著提高的帶速度和進(jìn)給速度進(jìn)行切割的能力，和/或與現(xiàn)有技術(shù)的帶鋸條相比，允許在較高帶速度和/或進(jìn)給速度下顯著改進(jìn)磨損壽命和/或刀刃壽命。
由于下面當(dāng)前優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明和附圖，本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點(diǎn)將變得顯而易見(jiàn)。


圖1是體現(xiàn)本發(fā)明的帶鋸條的局部側(cè)部正視圖；圖2是圖1中的帶鋸條的第一齒的側(cè)部正視圖；圖3是圖2中的第一齒的正視圖；圖4是圖1中的帶鋸條的第二齒的側(cè)部正視圖；圖5是圖4中的第二齒的正視圖；圖6是圖1中的帶鋸條的第三齒的側(cè)部正視圖；圖7是圖6中的第三齒的正視圖；和圖8是圖1至7的第一、第二和第三齒的大致示意性正視圖，其示出了各齒的切除材料的大致橫截面面積以及齒相互之間的平衡切削負(fù)載。
具體實(shí)施例方式
在圖1中，體現(xiàn)本發(fā)明的帶鋸條整體由附圖標(biāo)記10表示。帶鋸條10限定了由箭頭“a”指示的切削方向，和由箭頭“b”指示的進(jìn)給方向。帶鋸條10包括齒的多個(gè)循環(huán)或重復(fù)的圖案。在圖解實(shí)施例中，每個(gè)圖案由附圖標(biāo)記12、14和16表示的三個(gè)連續(xù)齒的循環(huán)組所限定。每個(gè)齒限定各自的齒距，其可以在相鄰齒的齒尖之間測(cè)得，或者如果希望的話，也可以在相鄰齒間的任意多個(gè)其它相應(yīng)點(diǎn)之間測(cè)得。在本發(fā)明當(dāng)前優(yōu)選實(shí)施例中，重復(fù)的齒圖案包括大約3個(gè)到大約7個(gè)齒。然而，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)此處的教導(dǎo)可以認(rèn)識(shí)到，重復(fù)的齒圖案根據(jù)鋸條類型和/或刀刃的應(yīng)用可以包括不同數(shù)目的齒。在本發(fā)明的圖解實(shí)施例中，所述鋸條為金屬切割帶鋸條，齒為硬質(zhì)合金的，重復(fù)的齒圖案中的每個(gè)齒是不固定的，并且所述重復(fù)的齒圖案的第一、第二和第三齒連續(xù)定位在鋸條上，在它們之間沒(méi)有任何附加的或插入的齒。然而，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)此處的教導(dǎo)可以認(rèn)識(shí)到，這些特征只是示例性的，并且可以按所希望的進(jìn)行變化，或按所要求的滿足特定應(yīng)用的要求。
如圖2至7中典型示出的，帶鋸條10的每個(gè)齒包括由具有寬度(“W”)和高度(“H”)的橫向延伸的上表面18所限定的齒尖；第一側(cè)表面20相對(duì)于各自的上表面18以銳角(“A”)(或相對(duì)于各自的齒和/或刀刃的中心面“CP”以傾斜的角度)在上表面的相對(duì)側(cè)上相對(duì)于彼此橫向向下延伸；并且第二側(cè)表面22從各自的第一側(cè)表面20的外端向下延伸。在圖解的實(shí)施例中，所述第二側(cè)表面22相對(duì)于各自齒的中心面CP以銳角(“B”)(或相對(duì)于各自的上表面18以傾斜的角度)橫向向內(nèi)地定向。
在本發(fā)明當(dāng)前優(yōu)選實(shí)施例中，第一高度H1大于第二高度H2，并且第二高度H2大于第三高度H3。典型地，高度H相對(duì)于帶鋸條10(圖1)的后邊緣22測(cè)得；然而，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)此處的教導(dǎo)可以認(rèn)識(shí)到，高度H可以根據(jù)目前已知或使用，或者出于這個(gè)目的稍后變成已知或使用的任意多個(gè)不同的參考點(diǎn)測(cè)得。在圖解實(shí)施例中，H1大約為2.643英寸，H2大約為2.639英寸，并且H3大約為2.635英寸。然而，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)此處的教導(dǎo)可以認(rèn)識(shí)到，這些尺寸只是示例性的，并且可以按所希望的進(jìn)行變化，或根據(jù)需要滿足特定應(yīng)用的要求。根據(jù)本發(fā)明目前優(yōu)選的實(shí)施例，三個(gè)上表面18中的任意一個(gè)相對(duì)于其它任意兩個(gè)上表面18(或者在具有不同數(shù)目齒的重復(fù)的齒圖案中的其它上表面)的高度H的差值在大約0到大約0.045英寸的范圍內(nèi)。另外，每個(gè)重復(fù)的齒圖案中的齒的高度H優(yōu)選地在與鋸條的切割方向“a”相反的方向上相對(duì)于彼此逐漸降低。
如圖2至7所示出的，第一銳角A1大于第二銳角A2，并且第二銳角A2大于第三銳角A3。在本發(fā)明當(dāng)前優(yōu)選實(shí)施例中，每個(gè)角優(yōu)選地在大約5°到大約50°的范圍內(nèi)。更為優(yōu)選地，第一銳角A1在大約40°到大約50°的范圍內(nèi)，第二銳角A2在大約20°到大約30°的范圍內(nèi)，并且第三銳角A3在大約5°到大約15°的范圍內(nèi)。在圖解的實(shí)施例中，第一銳角A1大約為45°，第二銳角A2大約為24°，并且第三銳角A3大約為10°。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)此處的教導(dǎo)可以認(rèn)識(shí)到，這些角度只是示例性的，并且可以按所希望的進(jìn)行變化，或按特定應(yīng)用的要求進(jìn)行變化。然而，不管每個(gè)重復(fù)的齒圖案中的齒的數(shù)目，齒的第一側(cè)表面20的銳角優(yōu)選地在與鋸條的切割方向“a”相反的方向上相對(duì)于彼此逐漸減小，或者例如相對(duì)于中心面CP測(cè)得的傾斜角優(yōu)選地在與鋸條的切割方向“a”相反的方向上相對(duì)于彼此逐漸增加。
在圖解的實(shí)施例中，每個(gè)第二側(cè)表面22的每個(gè)銳角“B”優(yōu)選地在大約3°到大約10°的范圍內(nèi)。在圖解的實(shí)施例中，每個(gè)銳角B為大約5°。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)此處的教導(dǎo)可以認(rèn)識(shí)到，這些角度只是示例性的，并且可以按所希望的進(jìn)行變化，或按特定應(yīng)用的要求進(jìn)行變化。
如圖3、5和7中所示，在與鋸條的切割方向“a”相反的方向上，對(duì)于在重復(fù)的齒圖案中緊隨第一齒12的齒來(lái)說(shuō)，這些齒的上表面18的寬度“W”優(yōu)選地較大。在本發(fā)明當(dāng)前優(yōu)選實(shí)施例中，其中預(yù)定的齒圖案由(n)個(gè)齒限定并且鋸條限定了預(yù)定鋸縫(kerf)，第一上表面18的第一寬度W1小于預(yù)定鋸縫的大約(1/(n+1))，并且圖案中的其它齒的上表面18的寬度W2-Wn中的每一個(gè)都大致等于或大于預(yù)定鋸縫的大約(1/(n+1))。這樣，在圖解實(shí)施例中，其中重復(fù)的圖案包括三個(gè)齒，第一上表面18的第一寬度W1小于預(yù)定鋸縫的大約1/4，并且第二和第三上表面的第二寬度W2和第三寬度W3分別都大于預(yù)定鋸縫的大約1/3。這樣，第一齒12的寬度W1小于第二齒14的寬度W2和第三齒16的寬度W3。在圖解的實(shí)施例中，第二和第三齒14和16的寬度W2和W3彼此大致相等。還是在該圖解的實(shí)施例中，第一齒12的寬度W1大約為0.021英寸，第二齒14的寬度W2大約為0.029英寸，并且第三齒16的寬度W3大約為0.029英寸。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)此處的教導(dǎo)可以認(rèn)識(shí)到，這些尺寸只是示例性的，并且可以按所希望的進(jìn)行變化，或按特定應(yīng)用的要求進(jìn)行變化。
本發(fā)明圖解實(shí)施例的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于所述鋸條包括用于產(chǎn)生大致橫向向內(nèi)地指向中心面CP的切割力以及依次形成穿過(guò)工件的大致直切口的裝置。在本發(fā)明的圖解實(shí)施例中，該裝置采用相對(duì)于齒的第一、第二和第三上表面18分別以銳角A1-A3定向的第一、第二和第三側(cè)表面20的形式。特別是當(dāng)切割相對(duì)大直徑或?qū)挾鹊墓ぜr(shí)，就保持穿過(guò)工件的大致直切口而言，這個(gè)特征是非常有益的。在某些現(xiàn)有技術(shù)的金屬切割帶鋸條中，在工件切割過(guò)程中，特別是當(dāng)切割相對(duì)大直徑或?qū)挾鹊墓ぜ?例如直徑為20英寸及更大的工件)時(shí)，刀刃可能會(huì)橫向偏斜并且可以依次提供不如希望的直的切口。
本發(fā)明圖解實(shí)施例的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是鋸條包括用于平衡重復(fù)的齒圖案中的齒上的相互之間的切割負(fù)載的裝置。在本發(fā)明的圖解實(shí)施例中，該裝置采用彼此之間以逐漸降低的高度H定位的第一、第二和第三上表面18以及相對(duì)于各自的上表面18以逐漸變小的銳角A定向的第一、第二和第三側(cè)面20的形式。
如圖8中典型示出的，第一齒12限定了由相應(yīng)的齒從工件上切掉的材料的第一橫截面面積24，第二齒14限定了由相應(yīng)的齒從工件上切掉的材料的第二橫截面面積26，以及第三齒16限定了由相應(yīng)的齒從工件上切掉的材料的第三橫截面面積28。可以看出，每個(gè)齒切割各自的切屑，并且因此所述齒形提供了多切屑設(shè)計(jì)。每個(gè)切屑的體積大致等于所示的相應(yīng)的橫截面面積(24、26或28)乘以切屑在鋸條切割方向“a”上的長(zhǎng)度。如下列表格中指出的，在圖解實(shí)施例中，由各齒切掉的材料的橫截面面積和由此在重復(fù)的齒圖案中的齒上的切割負(fù)載彼此之間大致平衡。
齒# 切掉材料的橫截面面積
12橫截面面積24＝4.5×10-5in214橫截面面積26＝4.6×10-5in216截面面積28＝5.8×10-5in2與現(xiàn)有技術(shù)的金屬切割帶鋸條相比，該平衡齒負(fù)載的重要優(yōu)點(diǎn)就是其提供了改進(jìn)的磨損壽命。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是切割面或第一側(cè)表面20完成切割的主要部分，特別是與第二和第三齒相結(jié)合(或緊隨重復(fù)的齒圖案中的第一齒的其它數(shù)目的齒)。如上所指出的，這形成了橫向向內(nèi)地指向中心面CP的切割力，其依次使刀刃保持筆直切割，以便與現(xiàn)有技術(shù)的帶鋸條相比提供相對(duì)筆直的切口。
在本發(fā)明的圖解實(shí)施例中，齒優(yōu)選地通過(guò)物理氣相沉積涂敷有氮化鋁鈦(AlTiN)涂層。這種涂層的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是其允許本發(fā)明實(shí)施例的帶鋸條比現(xiàn)有技術(shù)的帶鋸條運(yùn)行更快更高速，從而獲得明顯更快的生產(chǎn)率(更高的帶速和進(jìn)給速度)。使用AlTiN涂層，刀刃最開(kāi)始進(jìn)行一段預(yù)定時(shí)間的干運(yùn)轉(zhuǎn)(即沒(méi)有任何潤(rùn)滑劑)以允許刀刃達(dá)到足夠高的預(yù)定溫度以滿足涂層的要求。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，帶鋸條持續(xù)干運(yùn)轉(zhuǎn)大約120秒直到達(dá)到800℃為止。然后，在工件切割過(guò)程中，刀刃以常見(jiàn)的方式潤(rùn)滑，諸如在其上噴水、油或其它潤(rùn)滑劑和/或冷卻劑。在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，干運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間在大約1分鐘到大約3分鐘的范圍內(nèi)，并且預(yù)定溫度在大約750℃到大約850℃的范圍內(nèi)。還是在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明的具有AlTiN涂層的帶鋸條被用于切割直徑大約為19.5英寸并且橫截面面積大約為298.65平方英寸的條鋼(標(biāo)準(zhǔn)鋼中的1073類型)。如上所指出的，帶速大約為190(SFM)，進(jìn)給速度大約為3.35或2.5(IPM)，每分鐘切割材料的平方英寸大約為33.18平方英寸/分鐘，切割時(shí)間根據(jù)進(jìn)給速度大約為6分鐘或大約8分鐘，并且每次切割的總平方英寸大約為298.65平方英寸。被測(cè)試的本發(fā)明的具有AlTiN涂層的帶鋸條實(shí)現(xiàn)了每刀平均大約36個(gè)切口，或者每刀大約總計(jì)10651.85平方英寸的工件切割量。以同樣的帶速度和進(jìn)給速度在同樣類型的工件上操作的具有現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)的帶鋸條獲得了顯著減少的磨損壽命。例如，一個(gè)現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)的帶鋸條實(shí)現(xiàn)了每刀平均大約13個(gè)切口，或者每刀大約總計(jì)3882.45平方英寸的材料切割量，并且另一個(gè)現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)的帶鋸條實(shí)現(xiàn)了每刀平均大約16個(gè)切口，或每刀大約總計(jì)4778.4平方英寸的材料切割量。刀刃在它們使用過(guò)長(zhǎng)的時(shí)間切割工件(例如大約20分鐘或更長(zhǎng))，或者它們不能提供直切口(即提供歪斜的切口)時(shí)就被認(rèn)為失效。這樣，本發(fā)明具有涂層的帶鋸條提供了顯著改進(jìn)的性能(就帶速度和進(jìn)給速度而言)，以及與現(xiàn)有技術(shù)的帶鋸條相比顯著改進(jìn)的磨損壽命。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)此處的教導(dǎo)可以認(rèn)識(shí)到，這些時(shí)間周期、溫度、進(jìn)給速度和帶速度只是示例性的，并且可以根據(jù)希望的或按要求進(jìn)行變化以滿足鋸條的特定涂層或應(yīng)用的要求。
如圖2、4和6所示，每個(gè)齒還包括形成于齒尖18一側(cè)上的前刀面30，和形成在相對(duì)于前刀面的齒尖的相對(duì)側(cè)上并且限定了相對(duì)于刀刃后邊緣22的銳角的主后角“C1”(圖6)的主留隙表面32。副留隙表面34形成于相對(duì)于齒尖18的主留隙表面32的相對(duì)側(cè)上，并且副留隙表面34限定了相對(duì)于刀刃后邊緣22的銳角的副后角“C2”，其小于銳角的主后角(圖4)。如果希望的話，第三后角表面可以形成在相對(duì)于主留隙表面32的副留隙表面34的相對(duì)側(cè)上，并且可以限定相對(duì)于刀刃后邊緣22的銳角的第三后角，其大于主、副后角中的每一個(gè)。
主后角C1相對(duì)于刀刃后邊緣22限定的平面在大約1°到大約40°的范圍內(nèi)，并且銳角的副后角C2相對(duì)于刀刃后邊緣22限定的平面在大約1°到大約40°的范圍內(nèi)。在圖解實(shí)施例中，銳角的主后角C1大約為12°，并且銳角的副后角C2大約為20°。如圖6典型示出的，每個(gè)前刀面30相對(duì)于垂直面(或后邊緣22的法線或在兩個(gè)同樣高度的不固定齒的齒尖之間延伸的平面)以銳角“D”定向。前角D優(yōu)選地在大約-5°到大約20°的范圍內(nèi)，在圖解實(shí)施例中，前角D大約為6°。然而，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)此處的教導(dǎo)可以認(rèn)識(shí)到，這些角度可以根據(jù)特定鋸條或應(yīng)用的要求按所希望的進(jìn)行調(diào)整。另外，本發(fā)明的帶鋸條的后邊緣22可以成臺(tái)階狀或者例如共同受讓的美國(guó)專利No.4,423,653中所教導(dǎo)的限定不規(guī)則形狀表面部分的其它形狀，該專利文獻(xiàn)在此以參考的方式特別結(jié)合作為本公開(kāi)的一部分。在這種情況下，在此相對(duì)于后邊緣所限定的角可以相對(duì)于這種改進(jìn)后邊緣的水平或平坦部分限定，或者可以相對(duì)于例如在不固定齒的齒尖之間延伸的平面限定。
在涉及延伸的重復(fù)圖案(例如大于5齒左右)的本發(fā)明的一些實(shí)施例中，根據(jù)名稱為“具有降低的噪音和均勻的齒負(fù)載特征的帶鋸條”的美國(guó)專利No.6,276,248的教導(dǎo)，在每個(gè)圖案內(nèi)相同設(shè)定方向的齒的齒距與累積齒距的比率可以在與鋸條切割方向“a”相反的方向上從一個(gè)齒到下一個(gè)齒增加以進(jìn)一步平衡鋸條的齒上的切屑負(fù)載，該專利文獻(xiàn)受讓給本發(fā)明的受讓人并且在此以參考的方式特別結(jié)合作為本公開(kāi)的一部分。
本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)此處的教導(dǎo)可以認(rèn)識(shí)到，在本發(fā)明的教導(dǎo)和范圍內(nèi)，根據(jù)鋸條的特定設(shè)計(jì)準(zhǔn)則或其它希望的特征，可以應(yīng)用許多不同的尺寸、齒距、累積齒距或其它尺寸。例如，每個(gè)齒的齒槽面積可以與該齒和相同設(shè)定方向的緊挨的前一齒之間的累積齒距成正比，如共同受讓的美國(guó)專利No.6,003,422所公開(kāi)的，該專利文獻(xiàn)在此以參考的方式特別結(jié)合作為本公開(kāi)的一部分。同樣地，可以采用許多不同的齒形，包括在美國(guó)專利No.6,167,792中公開(kāi)的一個(gè)或多個(gè)齒形或其它幾何形狀，該專利文獻(xiàn)受讓給本發(fā)明的受讓人并且在此以參考的方式特別結(jié)合作為本公開(kāi)的一部分。
另外，如果希望的話，每個(gè)齒可以限定與相應(yīng)重復(fù)圖案中的多個(gè)其它齒不同的齒距。該特征的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于在切割操作期間，進(jìn)入或離開(kāi)工件的每個(gè)齒產(chǎn)生與同時(shí)進(jìn)入或離開(kāi)工件的每個(gè)其它齒或連續(xù)進(jìn)入或離開(kāi)工件的其它齒不同的受迫振動(dòng)頻率，從而減小了切割操作期間的噪音和振動(dòng)，并且促進(jìn)了刀刃操作。每個(gè)齒的受迫振動(dòng)頻率(“f”)可以根據(jù)帶速度(“BS”)和齒距(“P”)按照下列公式確定f＝BS/5P，其中f為周期數(shù)/秒，BS為英尺/分鐘，并且P為英寸。這樣，通過(guò)提供具有與齒距圖案中的多個(gè)其它齒不同的齒距的每個(gè)齒，每個(gè)齒在切割工件時(shí)將產(chǎn)生不同的受迫振動(dòng)頻率。于是，進(jìn)入或離開(kāi)工件的每個(gè)齒在切割操作的過(guò)程中典型地產(chǎn)生與同時(shí)進(jìn)入或離開(kāi)工件和/或連續(xù)進(jìn)入或離開(kāi)工件的每個(gè)其它齒不同的受迫振動(dòng)頻率。
相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)此處的教導(dǎo)可以認(rèn)識(shí)到，在不脫離如所附的權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對(duì)本發(fā)明的上述和其它實(shí)施例進(jìn)行許多變化和修改。例如，盡管齒為硬質(zhì)合金的，但是這些齒可以限定當(dāng)前已知或稍后成為已知的許多不同的結(jié)構(gòu)，包括雙金屬或其它結(jié)構(gòu)。同樣地，盡管這些齒在每個(gè)重復(fù)圖案中是不固定的，但是這些齒中的一個(gè)或多個(gè)可以固定。另外，重復(fù)圖案可以包括所希望的任意數(shù)目的齒(例如至少兩個(gè)齒和大于兩個(gè)齒的任何可行的齒數(shù))，所述鋸條可以包括多于一個(gè)的重復(fù)圖案，或者附加的齒可以定位在重復(fù)圖案的齒之間。另外，盡管上面圖解的鋸條在與鋸條切割方向相反的方向上限定了逐漸降低的齒高，但是齒高可以被布置成非累進(jìn)的圖案。進(jìn)一步地，本發(fā)明的鋸條可以表面鍍有許多當(dāng)前或稍后成為已知的任何不同的涂層，諸如氮化鈦(TiN)涂層，或者鋸條可以根本不包括任何涂層。于是，對(duì)當(dāng)前優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明理解為說(shuō)明性的，與限制的意義相反。
權(quán)利要求
1.一種鋸條，包括限定切割方向和重復(fù)的齒圖案的多個(gè)切割齒，所述重復(fù)的齒圖案包括(1)第一齒，其限定具有第一寬度和第一高度的第一橫向延伸上表面，和相對(duì)于第一上表面以第一銳角在第一上表面的相對(duì)側(cè)上相對(duì)于彼此橫向向下延伸的第一側(cè)表面；(2)第二齒，其相對(duì)于鋸條的切割方向定位于第一齒后面，并且包括限定第二寬度和第二高度的第二橫向延伸上表面，和相對(duì)于第二上表面以第二銳角在第二上表面的相對(duì)側(cè)上相對(duì)于彼此橫向向下延伸的第二側(cè)表面；和(3)第三齒，其相對(duì)于鋸條的切割方向定位于第一和第二齒后面，并且包括限定第三寬度和第三高度的第三橫向延伸上表面，和相對(duì)于第三上表面以第三銳角在第三上表面的相對(duì)側(cè)上相對(duì)于彼此橫向向下延伸的第三側(cè)表面；其中第一高度大于第二和第三高度，第一寬度小于第二和第三寬度，并且第一銳角大于第二和第三銳角。
2.如權(quán)利要求1所述的鋸條，其中第一高度大于第二高度，并且第二高度大于第三高度。
3.如權(quán)利要求2所述的鋸條，其中第一角大于第二角，并且第二角大于第三角。
4.如權(quán)利要求3所述的鋸條，其中第二和第三寬度大致彼此相等。
5.如權(quán)利要求1所述的鋸條，其中鋸條為帶鋸條。
6.如權(quán)利要求1所述的鋸條，其中齒為硬質(zhì)合金的。
7.如權(quán)利要求1所述的鋸條，其中重復(fù)的齒圖案包括大約3到大約7個(gè)齒。
8.如權(quán)利要求1所述的鋸條，其中每個(gè)齒至少在其各自的上表面和側(cè)表面上包括氮化鋁鈦涂層。
9.如權(quán)利要求8所述的鋸條，其中氮化鋁鈦涂層為物理氣相沉積涂層。
10.如權(quán)利要求1所述的鋸條，其中第一、第二和第三齒依次地定位在鋸條上，而它們之間沒(méi)有任何附加的齒。
11.如權(quán)利要求1所述的鋸條，其中第一、第二和第三銳角各自在大約5°到大約50°的范圍內(nèi)。
12.如權(quán)利要求11所述的鋸條，其中第一角大約為45°。
13.如權(quán)利要求11所述的鋸條，其中第二角在大約20°到大約30°的范圍內(nèi)。
14.如權(quán)利要求11所述的鋸條，其中第三角在大約5°到大約15°的范圍內(nèi)。
15.如權(quán)利要求1所述的鋸條，其中第一、第二和第三齒每個(gè)都為不固定的。
16.如權(quán)利要求15所述的鋸條，其中重復(fù)的齒圖案中的每個(gè)齒都為不固定的。
17.如權(quán)利要求1所述的鋸條，其中三個(gè)上表面中的任意一個(gè)相對(duì)于任意其它兩個(gè)上表面的高度差在大約0到大約0.045英寸的范圍內(nèi)。
18.如權(quán)利要求17所述的鋸條，其中每個(gè)上表面的高度相對(duì)于鋸條的后邊緣測(cè)得。
19.如權(quán)利要求1所述的鋸條，其中重復(fù)的齒圖案中的齒的高度在與鋸條的切割方向相反的方向上逐漸減小。
20.如權(quán)利要求1所述的鋸條，其中重復(fù)的齒圖案由三個(gè)齒限定，鋸條限定預(yù)定鋸縫，第一上表面的第一寬度小于預(yù)定鋸縫的大約1/4，并且第二和第三上表面的第二和第三寬度分別都大于預(yù)定鋸縫的大約1/4。
21.如權(quán)利要求1所述的鋸條，其中預(yù)定的齒圖案由(n)齒限定，鋸條限定預(yù)定鋸縫，第一上表面的第一寬度小于預(yù)定鋸縫的大約(1/(n+1))，并且圖案中的其它齒的上表面的寬度分別都大致等于或大于預(yù)定鋸縫的大約(1/(n+1))。
22.如權(quán)利要求5所述的鋸條，其中鋸條為金屬切割帶鋸條。
23.一種鋸條，包括限定基本中心的面、切割方向和重復(fù)的齒圖案的多個(gè)切割齒，所述重復(fù)的齒圖案包括(1)第一齒，其限定具有第一寬度和第一高度的第一橫向延伸上表面，和在第一上表面的相對(duì)側(cè)上相對(duì)于彼此橫向向下延伸的第一側(cè)表面；(2)第二齒，其相對(duì)于鋸條的切割方向定位于第一齒后面，并且包括限定第二寬度和第二高度的第二橫向延伸上表面，和在第二上表面的相對(duì)側(cè)上相對(duì)于彼此橫向向下延伸的第二側(cè)表面；和(3)第三齒，其相對(duì)于鋸條的切割方向定位于第一和第二齒后面，并且包括限定第三寬度和第三高度的第三橫向延伸上表面，和在第三上表面的相對(duì)側(cè)上相對(duì)于彼此橫向向下延伸的第三側(cè)表面；和用于產(chǎn)生橫向向內(nèi)地基本指向中心面的切割力并依次形成穿過(guò)工件的基本直的切口的第一裝置。
24.如權(quán)利要求23所述的鋸條，其中第一裝置包括分別相對(duì)于第一、第二和第三上表面以銳角定向的第一、第二和第三側(cè)表面。
25.如權(quán)利要求24所述的鋸條，其中第一側(cè)表面各自相對(duì)于第一上表面以第一銳角定位，第二側(cè)表面各自相對(duì)于第二上表面以第二銳角定位，并且第三側(cè)表面各自相對(duì)于第三上表面以第三銳角定位。
26.如權(quán)利要求25所述的鋸條，其中第一角大于第二角，并且第二角大于第三角。
27.如權(quán)利要求23所述的鋸條，其中第一高度大于第二高度，并且第二高度大于第三高度。
28.如權(quán)利要求23所述的鋸條，其中第二和第三寬度大致彼此相等。
29.一種鋸條，包括限定基本中心的面、切割方向和重復(fù)的齒圖案的多個(gè)切割齒，所述重復(fù)的齒圖案包括(1)第一齒，其限定具有第一寬度和第一高度的第一橫向延伸上表面，和在第一上表面的相對(duì)側(cè)上相對(duì)于彼此橫向向下延伸的第一側(cè)表面；(2)第二齒，其相對(duì)于鋸條的切割方向定位于第一齒后面，并且包括限定第二寬度和第二高度的第二橫向延伸上表面，和在第二上表面的相對(duì)側(cè)上相對(duì)于彼此橫向向下延伸的第二側(cè)表面；和(3)第三齒，其相對(duì)于鋸條的切割方向定位于第一和第二齒后面，并且包括限定第三寬度和第三高度的第三橫向延伸上表面，和在第三上表面的相對(duì)側(cè)上相對(duì)于彼此橫向向下延伸的第三側(cè)表面；用于產(chǎn)生橫向向內(nèi)地基本指向中心面的切割力并依次形成穿過(guò)工件的基本直的切口的第一裝置；和用于平衡重復(fù)的齒圖案中的齒上的相對(duì)于彼此的切割負(fù)載的第二裝置。
30.如權(quán)利要求29所述的鋸條，其中第一裝置包括分別相對(duì)于第一、第二和第三上表面以銳角定向的第一、第二和第三側(cè)表面。
31.如權(quán)利要求29所述的鋸條，其中第二裝置包括相對(duì)于彼此以逐漸降低的高度定位的第一、第二和第三上表面，并且第一、第二和第三側(cè)表面相對(duì)于各自的上表面以逐漸減小的銳角定向。
32.一種用于切割工件的鋸條，包括限定切割方向和重復(fù)的齒圖案的多個(gè)切割齒，所述重復(fù)的齒圖案包括(1)第一齒，其限定具有第一寬度和第一高度的第一橫向延伸上表面，和相對(duì)于第一上表面以第一銳角在第一上表面的相對(duì)側(cè)上相對(duì)于彼此橫向向下延伸的第一側(cè)表面，其中第一上表面和鄰接第一上表面的第一側(cè)表面的一部分限定用于從工件上切割第一切屑的第一切割表面；(2)第二齒，其相對(duì)于鋸條的切割方向定位于第一齒后面，并且包括限定第二寬度和小于第一高度的第二高度的第二橫向延伸上表面，和相對(duì)于第二上表面以小于第一銳角的第二銳角在第二上表面的相對(duì)側(cè)上相對(duì)于彼此橫向向下延伸的第二側(cè)表面，其中相對(duì)于第一切割表面橫向向外延伸的第二側(cè)表面的一部分限定用于從工件上切割第二切屑的第二切割表面；和(3)第三齒，其相對(duì)于鋸條的切割方向定位于第一和第二齒后面，并且包括限定第三寬度和小于第一高度的第三高度的第三橫向延伸上表面，和相對(duì)于第三上表面以小于第一銳角的第三銳角在第三上表面的相對(duì)側(cè)上相對(duì)于彼此橫向向下延伸的第三側(cè)表面，其中相對(duì)于第二切割表面橫向向外延伸的第三側(cè)表面的一部分限定用于從工件上切割第三切屑的第三切割表面。
33.如權(quán)利要求32所述的鋸條，其中第一寬度小于第二和第三寬度。
34.如權(quán)利要求32所述的鋸條，其中第一高度大于第二高度，并且第二高度大于第三高度。
35.如權(quán)利要求32所述的鋸條，其中第一角大于第二角，并且第二角大于第三角。
36.如權(quán)利要求33所述的鋸條，其中第二和第三寬度大致彼此相等。
37.一種用于切割工件的方法，包括以下步驟(i)提供包括限定切割方向、進(jìn)給方向、和包括至少三個(gè)齒的重復(fù)的齒圖案的多個(gè)切割齒的鋸，其中所述圖案的每個(gè)齒限定具有寬度和高度的橫向延伸的上表面，和相對(duì)于上表面以銳角在上表面的相對(duì)側(cè)上相對(duì)于彼此橫向向下延伸的側(cè)表面，并且在該圖案內(nèi)，第一齒的第一上表面的高度大于相對(duì)于鋸條的切割方向的圖案的隨后齒的上表面高度，第一上表面的寬度小于隨后上表面的寬度，并且第一齒的側(cè)表面的銳角大于隨后齒的側(cè)表面的銳角；(ii)基本同時(shí)地沿切割方向和進(jìn)給方向與工件相接合地移動(dòng)鋸條；(iii)使用由第一齒的第一上表面和鄰接的第一側(cè)表面的一部分所限定的第一切割表面從工件上切割至少一塊第一切屑；(iv)使用由相對(duì)于第一齒的第一切割表面橫向向外延伸的第二齒的側(cè)表面的一部分所限定的兩個(gè)第二切割表面從工件上切割至少兩塊第二切屑；(v)隨后使用由相對(duì)于第二齒的第二切割表面橫向向外延伸的第三齒的側(cè)表面的一部分所限定的兩個(gè)第三切割表面從工件上切割至少兩塊第三切屑；和(iv)使用鋸條上的每個(gè)重復(fù)圖案重復(fù)步驟(iii)-(v)。
38.如權(quán)利要求37所述的方法，其中工件為金屬工件，并且鋸條為帶鋸條。
39.如權(quán)利要求38所述的方法，還包括以下步驟在齒的至少切割表面上提供氮化鋁鈦(AlTiN)涂層；最初不使用任何潤(rùn)滑劑運(yùn)轉(zhuǎn)帶鋸條持續(xù)至少一個(gè)(i)一段預(yù)定時(shí)間，和(ii)直到AlTiN涂層表面達(dá)到預(yù)定溫度為止，并隨后在切割期間將流體應(yīng)用到鋸條的至少切割表面上以使其潤(rùn)滑。
40.如權(quán)利要求39所述的方法，其中預(yù)定的一段時(shí)間在大約1分鐘到大約3分鐘的范圍內(nèi)。
41.如權(quán)利要求39所述的方法，其中預(yù)定的溫度在大約750℃到大約850℃的范圍內(nèi)。
42.如權(quán)利要求39所述的方法，其中帶速度為至少大約150英尺/分鐘(SFM)。
43.如權(quán)利要求42所述的方法，其中帶速度在大約150到大約250(SFM)的范圍內(nèi)。
44.如權(quán)利要求39所述的方法，其中進(jìn)給速度為至少大約2英寸/分鐘。
45.如權(quán)利要求44所述的方法，其中進(jìn)給速度在大約2到大約4英寸/分鐘的范圍內(nèi)。
全文摘要
一種金屬切割帶鋸條，具有多個(gè)限定切割方向和3到7個(gè)齒的重復(fù)的齒圖案的切割齒。每個(gè)齒限定相對(duì)于刀刃的后邊緣具有寬度和高度的橫向延伸的上表面，和相對(duì)于上表面以銳角在上表面的相對(duì)側(cè)上相對(duì)于彼此橫向向下延伸的側(cè)表面。相對(duì)于鋸條的切割方向定位于第一齒后面的齒限定側(cè)表面逐漸降低的高度和逐漸減小的銳角，并且這些齒的上表面寬度大于各自的第一齒的上表面寬度。
文檔編號(hào)B23D61/12GK1867431SQ200480030157
公開(kāi)日2006年11月22日 申請(qǐng)日期2004年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月16日
發(fā)明者肯尼思·霍爾, D·蘇卡德哈雷 申請(qǐng)人:歐文工業(yè)用具公司