硬质合金圆锯片切削性能分析

2013-10-11孙世滨

哈尔滨轴承 2013年2期

关键词：高速钢锯片锯齿

孙世滨

（哈尔滨二工具科技有限责任公司，黑龙江哈尔滨 150078）

1 前言

硬质合金圆锯片切削钢材比高速钢镶片锯片的切削性能高，其原因是硬质合金材料的硬度、耐磨性比高速钢好。为合理选择硬质合金圆锯片刃部的几何形状、锯片尺寸和切削参数，对硬质合金圆锯片和高速钢镶片锯片的性能进行了对比试验，叙述如下。

2 圆锯片的切割过程

高速钢镶片锯片切割钢材时，按照被切材料的不同性能，切削速度范围选为0.08～0.6m/s，而硬质合金圆锯片的切削速度范围可以为1～3.3m/s。由于硬质合金圆锯片切削宽度和每齿进刀量近乎于一致，故切削速度与切削效率成比例的提高，单位时间里所切割的面积增加5～8倍。随着切削速度的提高，锯齿的切入频率也按比例地增加。此外，刀齿的形状对锯片的运转状态有较大的影响，硬质合金圆锯片刃部表面质量磨削得越好，锯片的运转就越平稳，耐用度、寿命和经济效益也就越高。

图1 具有粗切齿和精切齿的硬质合金圆锯片的刀刃形状和齿形

3 硬质合金圆锯片结构

3.1 锯片盘体

采用工具钢制成，其抗拉强度为1300 N/mm2～1500N/mm2，考虑到齿面重磨的可能性和防止盘体卡入工件中，选择小于切削齿宽度（an）的盘体厚度（ast）（见图1）。

实践证明，表1 所标出的齿数组是可靠的。当锯片直径确定后，以齿数决定齿距和容屑槽。当确定切削横截面时，锯片的齿数和齿距要认真选择，要有足够大的容屑槽，以获得最佳的切削效果。

表1 与齿数、锯片公称直径相关的齿距/mm

3.2 硬质合金刀片

3.2.1 硬质合金要求

锯切时，由于进行断续切削承受大的负荷，因此要求其具备足够的韧性，以不使刀刃和刃角发生崩裂为宜，选用高耐磨性和韧性理想的硬质合金,主要使用的硬质合金为YG8、PS30等。

3.2.2 刀片规格

硬质合金刀片的长、宽和厚度取决于锯片的直径和齿距（见表1）。

虽然刀片厚度可以提高锯齿的抗弯强度，但是，为了增加容屑槽空间和满足齿背强度的要求，刀片厚度不允许超出所规定的极限值，齿高h和容屑槽半径r将取决于齿距t和刀片长度lp。必须根据规定的切削用量，确定这硬质合金刀片的齿形和高度、长度、宽度数值。根据硬质合金锯片所需要加工的直径，在保证锯片加工的强度的基础上，先确定刀齿的宽度an和盘体的厚度ast，根据刀齿的厚度为齿宽的3/5，齿高为齿宽的2倍左右为宜（见图1）。

3.2.3 刀刃的几何形状

硬质合金圆锯片的主刃和副刃是由砂轮刃磨而成，切削齿的前面和后面也是由许多单一面所组成（见图1）。除了由主刃和副刃构成的切削刃角外，在一条主刃和一条副刃的多边形中还存在着其他的切削刃角，一个单一面所测得的角取符号为α、β和γ，其角度总和必须为90°，α+β+γ=90° 。切割钢材的硬质合金圆锯片的切削刃角大部分都是负角，按照切削钢材的硬度和强度的不同，切削角在-8°～-12°之间，相应的后角范围为5°～10°，后角大适宜于强度大的软性钢材，同样，刃倾角和主偏角将按工件强度及选择的切削宽度的分布面有所修正（见图1）。

3.2.4 圆锯片的重磨

与高速钢镶片锯片相比，硬质合金圆锯片的径向和端面圆跳动要求明显的小，与锯片直径大小相关的硬质合金圆锯片径向圆跳动在20μm～50μm，端面圆跳动不超过锯片端面跳动的50%。必须仔细地磨削每个前刃面、后面和副后面，接合面应尽可能对称地按锯片中心排列。

4 圆锯片的切削参数

4.1 切削速度

由于摩擦系数与切屑和前刃面之间的速度有关系，随着切削速度v的变化，切削力Fc和进给力Ff也起变化，切削速度的提高使切屑在切削面上的滑动速度成比例的提高，切屑面上的摩擦系数也将减小。此外，锯片切削时，提高切削速度会相应地降低耐用度。

为了利用硬质合金圆锯片切削钢材的经济性，必须按照切削加工任务选择速度，这中间不仅要考虑尽可能地提高切削效率，又要考虑到耐用度的高低。

4.2 锯齿进给量

锯齿进给量（SZN）可由进给速度v、转速n和齿数z，即由齿对数zN或者由切削速度v、进给速度v及齿距t中求得。

按照切削宽度的不同分配，必须将相适应的齿数z填入公式中，硬质合金圆锯片具有粗切齿和精切齿时，zN=Z/2，也就是说，每一个粗切齿和每一个精切齿构成了总的切削宽度。每个齿就是这个总的切削宽度，即zN=z，但是，这一事实还不能确定，带分屑槽的锯片能够达到双倍的进给速度和耐用度。实践证明：锯切整块材料时虽然获得较高的切削效率，但是耐用度没有相应的延长。在每齿进给和相关的切削力平均值之间存在一个函数关系，锯齿进给量的减小，按照双曲函数切削力的平均值会很快地增加，造成相同的切削效率情况下传动功率的急剧上升，相关切削力的平均值的确定：