專利名稱：鋸的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋸，其由鋸片組成，在鋸片外部邊緣固定有一個(gè)或分成多個(gè)硬質(zhì)合金的或含金剛石的切割部分。
把金屬、石頭或木材截割開的鋸有下列類型，如圓鋸，具有整圈封閉的切割部分或者分成段的切割部分;或者排鋸，用來加工石頭;還有截割薄片的內(nèi)孔鋸，一般來說，這些鋸均具有用鋼制成的鋸片。
制作具有鋼制鋸片的鋸，由于各種不同的原因，往往需要一筆可觀的開支。
為制作鋸片，首先要對(duì)薄鋼板去毛邊和進(jìn)行銑加工。然后，必須把它磨光和進(jìn)行熱處理，并張緊和校準(zhǔn)鋸片。鋼板必須置于較高的張力下，這樣在用鋸時(shí)才不會(huì)變形，因?yàn)楫?dāng)它處于彎曲的情況下，截割時(shí)產(chǎn)生偏擺。
鋸片厚度太大是有缺點(diǎn)的，因?yàn)殇摰谋戎剌^大，是7.5-8，因此，尤其當(dāng)鋸運(yùn)行得快時(shí)，會(huì)產(chǎn)生較大的慣性力，這種力將促使鋸片變形。
現(xiàn)有的鋼制鋸片的另一個(gè)缺點(diǎn)是由于共振而產(chǎn)生較高的噪聲級(jí)。共振是鋼材的均質(zhì)性引起的。此外，尤其是鋸的直徑較大時(shí)，以鋸的巨大重量來計(jì)算的運(yùn)輸費(fèi)用是很可觀的。
最后要提及的是，具有一個(gè)鋼制鋸片和一個(gè)含金剛石或立方形結(jié)晶體氮化硼(此處一般將它與金剛石同等看待)切割部分的鋸極易生銹，因?yàn)椴捎眠@種切割片時(shí)，要使金剛石切割部分冷卻，要連續(xù)地供入冷卻水并噴灑在鋸片上，因而在潮濕的條件下工作。雖然，從其它方面來看，將昂貴的金剛石切割體通過專用的支架與鋸片相連接是合適的，但是，鐵銹層將使昂貴的金剛石切割部分與鋸片牢固的連接受到損害。
為了克服這些缺點(diǎn)，曾作過多次嘗試，使用合成材料制造鋸。
按照DE-OS2740891已知一種鋸，它具有一個(gè)環(huán)狀金屬芯作為輪轂以及有一個(gè)安裝有切割部分的金屬外環(huán)。在輪轂和外環(huán)上，固定有沿徑向延伸的線或金屬絲，它們可以將這二部分相互連接起來。這些連接件根據(jù)制造的結(jié)構(gòu)形式，置入合成材料中。這是可以理解的，即當(dāng)合成材料注入或壓入中間腔以前，必須確保外金屬環(huán)與內(nèi)環(huán)對(duì)中時(shí)，金屬絲的排列、定向和張緊都要求一筆可觀的支出。
生產(chǎn)一種已知的合成材料制的切割砂輪成本低廉，這時(shí)，磨粒直接埋在合成材料中，合成材料可采用碳纖維增強(qiáng)(DE-OS2829609)。在這種設(shè)計(jì)安排中，不象一般的鋸，鋸片并不是切割部分或者切割片的支承體。這種砂輪也不適合于使用金剛石磨粒，因?yàn)槔缬脕斫馗钍^或金屬的大直徑鋸中那樣，它需要金屬粘結(jié)劑。因此在這類已知的鋸中，在鋸的周圍安置的切割顆粒不能如下面那種使用金剛石的情況那樣，在消耗后用另外的來替換，即金剛石顆粒處于切割部分之中，切割部分則固定在鋸片上。因含有高密度分布的金剛石而具有大功率的鋸，不能用合成材料按已知的這種結(jié)構(gòu)形式來制得，因?yàn)橐鼓チＵ辰Y(jié)得足夠牢，并不是用于增強(qiáng)合成材料的數(shù)量較多的纖維部分所能做到的。此外，在這種切割砂輪和這種磨粒的情況下，與鋸相比，磨片或鋸片本身也要消耗，在這種鋸上裝有事后裝在鋸片外周邊上的整圈或分段的切割部分，切割部分可以在消耗后被更換掉。
本發(fā)明的任務(wù)是，提供了一種含有金剛石的切割部分的鋸，它的鋸片有如鋼制鋸片一樣的高強(qiáng)度，與同類的具有這種含金剛石的切割部分的鋸相比，具有相當(dāng)大的優(yōu)點(diǎn)。
按照本發(fā)明的鋸，其特征是，鋸片是由一種合成材料制成，該合成材料用占30%至70%體積部分的碳纖維或石墨纖維的纖維材料來增強(qiáng)。本發(fā)明的這種類型的鋸片，與碳纖維或石墨纖維的體積百分比相對(duì)應(yīng)，有一個(gè)彈性模量(楊氏模量)，它大于或大約等于鋼的彈性模量，并有大體相同的高強(qiáng)度。此外，本發(fā)明的鋸片重量比先有技術(shù)的鋸片重量輕得多，所以在實(shí)際應(yīng)用中帶來了顯著的優(yōu)點(diǎn)。
由于有高的楊氏模量和提高了的強(qiáng)度，可以使鋸的截割寬度減小。這種明顯的重量減小導(dǎo)致了在作業(yè)時(shí)離心力相應(yīng)減小，因此可以采用較高的旋轉(zhuǎn)速度并從而得到較高的切割速度，由于鋸片的材料是非均質(zhì)的，所以減小了噪音，有利于環(huán)境保護(hù)。特別是重量的減小使得運(yùn)輸費(fèi)用大大減小，這一點(diǎn)對(duì)于大尺寸的鋸，遠(yuǎn)距離運(yùn)輸以及比如考察旅行或者在太空利用鋸的情況下更是如此。最后一點(diǎn)，產(chǎn)生事故的危險(xiǎn)減少了，在使用鋸的過程中，這些事故迄今多次是由于其較大的重量引起的。
碳纖維和石墨纖維具有比鋼更高的彈性模量。因此將其與合成材料結(jié)合起來，可以制成一種其彈性模量與鋼的彈性模量在同一范圍內(nèi)的構(gòu)件或鋸片。為此，最好鋸片中含碳纖維或石墨纖維的體積百分比為50%～60%就足夠了，并且成本相宜。此外，市場上通常可以買到的合成材料如環(huán)氧樹脂或聚酯樹脂已被發(fā)現(xiàn)能用作纖維的粘合劑。此外，還可以通過附加地使用玻璃纖維來進(jìn)一步提高強(qiáng)度，其結(jié)果同樣可以降低成本。
按照本發(fā)明的這種用合成材料制成的鋸片能通過澆注或壓制制成，或者將一層層疊在一起而成為多層結(jié)構(gòu)。
假如鋸片僅僅由一種合成材料制成，那么就不可能有足夠的方向穩(wěn)定性，也就是說，這種鋸片本身會(huì)發(fā)生偏移，并因而導(dǎo)致截割偏移。采用碳纖維或石墨纖維可以防止產(chǎn)生這種情況，纖維做成編織物狀的墊，并且用合成樹脂浸漬。可以將纖維墊切割或設(shè)計(jì)成扇形，再將它們旋轉(zhuǎn)對(duì)稱地排列，并在它們相鄰的邊緣部分互相搭接，因?yàn)橐话銇碚f，在纖維墊中一根根纖維基本上互成直角。在整塊鋸片中背離這種類型的纖維走向會(huì)導(dǎo)致可能承受的負(fù)載的不均勻性。
幾個(gè)纖維墊能夠通過上下重疊或相鄰的多層構(gòu)成夾層結(jié)構(gòu)形式，它們并具有不同的特性。所以放在中間的纖維墊可用比外部的纖維墊更為柔軟的纖維制成。此時(shí)，為提高強(qiáng)度，纖維墊可以采用蜂窩結(jié)構(gòu)(honeycomb)。
本發(fā)明的其它特征構(gòu)成了從屬權(quán)利要求的內(nèi)容，并參考附圖結(jié)合對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的描述在下面加以說明。附圖所示為

圖1具有圓環(huán)狀切割部分的圓鋸局部圖;
圖2具有切割段的圓鋸局部圖;
圖3一種內(nèi)孔鋸;
圖4一種排鋸的局部圖;
圖5具有扇形段纖維墊的圓鋸局部圖;
圖6具有支架和鋸片的切割段剖面圖;
圖7支架另一種結(jié)構(gòu)形式的剖面圖;
圖8沿圖7的線Ⅷ-Ⅷ作的剖面圖;
圖9另一種結(jié)構(gòu)形式的支架和切割段;
圖10具有一個(gè)T型支架的鋸的剖面圖;
圖11包括多個(gè)纖維墊的一個(gè)鋸片剖面圖。
圖1所示的圓型鋸片1外圓周上設(shè)有切割部分2，切割部分2沿圓周一圈，由含有金剛石用金屬連結(jié)的材料制成。與之相對(duì)的，圖2所示的另一實(shí)施例中，切割部分2分成一個(gè)個(gè)切割段3，它們被分別固定在鋸片1上。這些切割段包含有金剛石顆粒，金剛石顆粒用金屬連結(jié)起來。
與它們不同的是圖3的實(shí)施例，它描述了一種內(nèi)孔鋸，在鋸片1內(nèi)孔4的孔邊，設(shè)有沿內(nèi)孔圓周一圈的切割部分2。
圖4表示了一種排鋸1的局部，其上設(shè)有一個(gè)個(gè)鋸齒5，它們由含有金剛石的基體和一個(gè)支架組成，如下文還要加以解釋的那樣。
在所有這些鋸的實(shí)施例中，鋸片1是由含50%至70%體積百分比碳纖維或石墨纖維的環(huán)氧樹脂或聚酯樹脂制成。制造鋸片時(shí)，所使用的纖維被織成一種浸漬人造樹脂的編織墊6。最好采用按周5所示的那種扇形段編織墊7，以保證纖維主方向不會(huì)始終沿鋸片同向保持不變。此外，使用多層相疊的纖維編織墊6以代替唯一的單層(粗)厚纖維編織墊，可以在纖維方向上獲得另一種補(bǔ)償作用。因此這種墊采用了一種具有特別高強(qiáng)度的夾層結(jié)構(gòu)型式。這些纖維墊可以有不同的特性，以便有助于抑制噪音。
此外，若將各個(gè)扇形段7的邊緣部分8互相搭接在一起是有好處的。
繞整個(gè)圓周的切割部分2，特別是單個(gè)切割段3在合成材料制成的鋸片1上的固定可以采用中間支架，其作成U形支架9的形式。這樣的U形支架有一個(gè)腿10，一個(gè)第二腿11和一個(gè)中梁12。因此，如圖6中所示，可以形成一個(gè)比較大的粘附面，用以通過粘結(jié)的方式，將支架9固定在鋸片1上。含金剛石的切割部分14是通過焊料層15釬焊在中梁12外側(cè)面上的。支架與鋸片1還可以通過螺栓或鉚釘來連接，以代替粘結(jié)的方式。為此，如圖7和圖8所示，U形支架9上設(shè)有孔18，孔18要對(duì)準(zhǔn)在制造鋸片時(shí)已嵌入的襯套17的孔。
最后，圖9展示了另一種可能性實(shí)施例，一個(gè)帶有燕尾槽16的支架9，如果鋸片是澆注或壓制的，則在鋸片1的制造過程中，可使人造樹脂嵌入燕尾槽中。采用了這些槽，可以顯著增大粘附面。此時(shí)，支架9可以是片狀的。
圖10所示的實(shí)施例表示了一種用纖維增強(qiáng)的合成材料制得的鋸片1，它的每個(gè)切割部分14，均帶有一個(gè)橫截面為“T”型的支架9。一個(gè)支架9上也能安裝多個(gè)切割部分。支架9上有中梁21，它比鋸片1薄，所以在鋸片1的制作過程中可將中梁21嵌入其中。為能更好的固定，提供孔20，在鋸片澆注和壓制過程中，在孔中填入合成樹脂。
也可以不用孔20，而采用肋或其他的突出部來固定，如槽或突起22。
支架9和它的中梁21可以作成封閉的環(huán)狀。其外側(cè)表面上固定著一個(gè)或多個(gè)切割部分14的T型支架9上橫梁，它的寬度大于鋸片1的厚度，因此形成了一個(gè)自由面。
上述支架同樣可由金屬制成。但是原則上機(jī)械的方法或者通過化學(xué)反應(yīng)將支架與鋸片1的合成樹脂連接起來。
圖11示意表示了由合成材料制得的，帶有許多層排列成夾層結(jié)構(gòu)的纖維編織墊23、24、25的鋸片1的剖面圖。其中，中央的那層編織墊24有蜂窩結(jié)構(gòu)，以便其在重量輕的蜂窩狀結(jié)構(gòu)的情況下，能增加強(qiáng)度。
權(quán)利要求
1.鋸，由一塊在其外周邊固定有一個(gè)或分成多個(gè)的硬質(zhì)合金或含金剛石的切割部分的鋸片組成，其特征是鋸片(1)由一種合成材料制成，該合成材料由占體積為30%～70%的碳纖維或石墨纖維來增強(qiáng)。
2.按照權(quán)利要求1所述的鋸，其特征是鋸片內(nèi)碳纖維或石墨纖維的體積含量為50%至60%。
3.按照權(quán)利要求1所述的鋸，其特征是作為纖維材料要另加玻璃纖維。
4.按照權(quán)利要求1所述的鋸，其特征是纖維材料以編織墊(7)的形式，一層或多層地排列在鋸片(1)中。
5.按照權(quán)利要求4所述的鋸，其特征是纖維墊(7)設(shè)計(jì)成扇形，它們旋轉(zhuǎn)對(duì)稱地排列，并在其邊緣部分8互相搭接在一起。
6.按照權(quán)利要求1所述的鋸，其特征是切割部分(2)設(shè)有支架(9)，其部分地嵌入鋸片(1)的合成材料中。
7.按照權(quán)利要求6所述的鋸，其特征是支架(9)有燕尾槽(16)。
8.按照權(quán)利要求1所述的鋸，其特征是切割部分(2)被分成切割段(3)，它們?cè)O(shè)有橫截面為“U”形的支架(9)，支架的腿(10、11)和中梁(12)粘結(jié)在合成材料制成的鋸片(1)上。
9.按照權(quán)利要求1所述的鋸，其特征是切割部分(2)被分成切割段(3)，切割段(3)設(shè)有橫截面為U形的支架(9)，支架的腿(10、11)與合成材料制成的鋸片(1)用螺釘連接或通過鉚接。
10.按照權(quán)利要求9所述的鋸，其特征是為固定支架(9)用的襯套(17)嵌入鋸片(1)中。
11.按照權(quán)利要求6所述的鋸，其特征是為切割部分(2)設(shè)置的一個(gè)支架(9)設(shè)計(jì)成T型橫截面，并通過其中梁埋入鋸片(1)的合成材料中。
12.按照權(quán)利要求11所述的鋸，其特征是固定切割部分(2)的T型支架(9)的中梁的寬度比鋸片(1)的厚度大。
13.按照權(quán)利要求12所述的鋸，其特征是T型支架(9)的中梁上設(shè)有孔(20)或肋或者突起(22)。
14.按照權(quán)利要求11所述的鋸，其特征是支架(9)的中梁制成環(huán)形。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種由一塊鋸片、一個(gè)或多個(gè)由硬質(zhì)合金或含金剛石的材料制成的切割部分組成的鋸。先有技術(shù)的鋸片由鋼制成，成本高，重量大。已知的用纖維增強(qiáng)合成材料制成的鋸片不允許有較大的應(yīng)力。本發(fā)明的鋸可克服上述缺點(diǎn)，用碳纖維和石墨纖維作為纖維材料，以編織墊的形式置入鋸片中，最好將它們?cè)O(shè)計(jì)成扇形并在其邊緣部分相互搭接，構(gòu)成圓盤形。切割部分的支架能澆注在鋸片的合成材料中，支架腿也可以螺釘連接或鉚接在鋸片上。
文檔編號(hào)B24D3/00GK1040535SQ8910666
公開日1990年3月21日 申請(qǐng)日期1989年8月26日 優(yōu)先權(quán)日1988年8月27日
發(fā)明者符勞特茨米爾茨·沙烏魯克 申請(qǐng)人:厄恩斯特·溫特和索恩有限公司