带锯使用寿命的提升

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发布者：保定胜策自动化科技有限公司发布时间：2018-01-17

保定胜策商贸有限公司—何宝光

带锯成为金属切断工具之初的上世纪90年代初，胜策公司技术团队就参与到机床制造和带锯推广工作中。随着带锯加工手段在中厚金属材料切割中的优点得到市场的进一步认同。目前，胜策公司已经成为带锯产品（囊括：双金属带锯、硬质合金带锯、金刚砂带锯、绳锯）的集成供应商、带锯机床制造商，并在25的实践中，为广大客户积累了丰富的产品经验，并和国外同行一起，针对中国锯切加工特点，设计出“中国齿”，得到广大客户认同。如何提升带锯使用寿命是很大的课题，下面的讲解，是我公司发表在机械工人杂志上的文章，仅供同行和用户参考。

一、用户的困惑：

带锯有规律的断裂？带锯为什么断齿？带锯为什么会切斜？不同材质金属为什么选择不同加工参数？为什么新锯条需要磨合？机床状态对带锯寿命影响究竟有多大？为什么不同齿形，针对同一种材料表现会有极大的差异？等等系列问题。

回答上述问题，需要从国内机床市场竞争格局、质量状态、锯床工作原理；带锯工作状态受力分析；被加工材料加工特性；带锯条设计原理及制造工艺等诸方面分析

二、国内机床市场

带锯床因其机床结构简单，机床制造门坎较低，可实现低成本制造、低价格销售。同样一款带锯设备，高端产品的价格是普通设备的3-4倍，而其市场占有率只近10%。设备制造厂家顺应市场需求，设备结构件多采用焊接工艺，且新机床，并未做去应力处理，往往交机之后，结构件发生变形。

而带锯床用户在机床采购初期，未充分考虑不同质量状态的设备在刀具消耗上的差

异，而关注设备采购价格。根据我们长时间的工作调查，两种不同质量状态的机床

的刀具消耗差别是非常大的。

鱼龙混杂的机床质量状态，给锯条的良好发挥造成压力。在具有中国特点的带锯加工市场中，几乎所有进口带锯条品牌，在进入中国之初都不同程度的出现过“水

土不服”。所以根据客户设备状况，针对性的制定工艺方案是我们有效提高带锯使用

寿命必须考虑的问题。

三、对带锯床的通俗理解

如果将带锯循环锯切，理解成无限直径的锯片铣刀，那么其加工原理和工艺策略将会被

大多数同行理解，其和锯片铣刀的区别是：需要将锯切加工的受力，控制在机床结构件、

动力系统、执行机构、刀具导向系统所能够承受的极限范围内，且能保持平稳、顺畅的

加工状态要求。那我们需要导出以下问题：

在锯切效率达到生产需求条件下，锯切系统是否能控制在合理受力状态；锯条是否顺畅

排屑；带锯条是否处于合力受力状态。

四、对锯条的通俗理解

附图1：为两款不同性能锯条齿形设计方案

1、绿色的刀具前后刀面夹角较小，好比厨房中切黄瓜的刀，其优缺点：

优点：穿透性好（锋利）、切割力小，产生切削热低；

缺点：齿尖合金与背材结合部位焊口尺寸小，焊口强度降低。

该产品多用于切割硬度偏高、抗拉强度较高、易产生加工硬化（塑料模具钢）的材料。

2、灰色的刀，前后刀面夹角大，好比是剁排骨的刀，其优缺点是：

优点：双金属结合部位的焊口强度高，刀齿抗冲击能力强。

缺点：易生成切削热，易生成切削镏。

该产品多用于各种材料混切或有断续切割的场合。

五、锯条工作状态各部位受力分析

附图2为卧室带锯床原理模型，通过将工作状态下的锯带进行分解，来理解各部位受

力。

锯带部位	主要功能	受力分析	需要注意事项
粉色区域	传递动力（处于带传动的松边）	承受长度方向拉力，是工作中的锯条得以“休息”的区域。	可以通过观察其是否抖动来判断锯带张紧力是否得当。原则上，允许抖动的最大幅度为1mm。
灰色区域	通过静摩擦力实现主、从动轮联动	承受折弯力。以带锯厚度中线为界，贴紧锯轮的一侧受到挤压，另一侧受拉伸。	1、理想状态应和锯轮全接触，否则带体截面受力是不均匀的，有将锯条撕裂的倾向。 2、张紧力过大，会使折弯力加大，会使背材过早疲劳。
红色区域	带体变向，实现工作部分与工作台的垂直	该区域受力最为复杂，承受轴向拉力同时还需扭曲变形	1、我们希望该区域越长越好，因为其单位扭曲幅度会降低，所以导向臂应尽量靠近被切零件。 2、扭力轴承要和该区域接触的越紧密越好，尽量避免带体和夹持合金块的线接触。 3、张紧力过大，会使扭曲力加大，会使背材过早疲劳。
蓝色区域	切割金属，实现机床“锯”的功能	受被切材料的反抗和下压合金块的合力	1、希望合金块的间距越近越好，因为其间距越大，在张紧力不足的情况下，导臂中间部分的下压力将小于材料抗力，锯条发生无规则变形，是产生挖心、切斜的“罪魁祸首”。 2、张紧力不足的情况下，带锯将没有刚性。（就如车刀杆偏软一样，无论使用何种刀头，都会让刀） 3、锯条分齿精度不佳，使两面齿尖距离中线的力矩不等，会产生使锯条切斜的推力。更应避免或减少单面切割，其将会产生不对称齿尖磨损，使径向推力产生。

六、解决带锯效率与寿命矛盾的思路

综上：和车、铣加工刀具相较，锯条属多刃刀具，众多锯齿的尺寸控制工艺难度大。需要控制切割过程中的两侧面锯齿对称受力、带锯拉力（锯条直线度）、切割阻力、平稳性。国内锯床生产水平普遍偏低的状态下，而被切材料不断升级，多数客户期待利用锯条的优良性能弥补机床不足。

通常我们根据客户的个性化要求，制定工艺方案。其原则是：明确取舍，找到效率和寿命的折中切割参数。

因客户需求和被切材料的排列组合数量庞大，所以我总结了几点规律供参考

切割参数	规律	理由
张紧力	被切零件越大，张力越大	零件越大，导向臂间距越大，进给压块间距越大，相同张紧力的条件下，工作部分刚性越差。
	被切材料越硬，张力越大	材料硬度越高，材料抗力越大，刀具相对刚性越差
	带锯背材越软，张力越大	背材越软，刚性越差。（Bahco带锯为背材与齿尖为等寿命设计，硬度为HB490，较其他进口品牌偏软，所以张力应适当大一些。）
	锯齿前后刀面夹角越大，张力越大	（见附图1）齿尖夹角越小，刀具穿透性越好，切割力越小，相对刚性越好。如图所示的两种锯条（绿色的是3854产品，灰色的是3851产品，所以3854张力应小于3851）
进给率主要关联因素为控制切削热	被切零件抗拉强度越小，进给率越大	材料的抗拉强度决定了，切割力的大小，所以在刀具受力的允许范围，应适当提高效率。
	被切材料铁素体含量越高，进给率越小	由于铁素体的加工特性---对刀具的粘附性强、易产生切削热，所以应适当降低进给率。（同样的45#锻件，铁素体含量高的，对刀具磨损程度会很高）
	带锯背材刚性（或者张紧力越大），进给率越大	刀具刚性好，受力变形小，可以适当提高效率。
	锯齿排削槽越大，进给率越高	容满屑的刀槽，使切割屑与被切表面发生摩擦，产生高热。铝材加工，完全按排削槽的容积，来制定进给率参数。
带速	被切零件抗拉强度越小，带速越高	抗拉强度小，刀具受力小，可适当提高带速。
	冷却润滑环境越好，带速越高	高速钢齿尖的红硬性差，应使其工作在较低温度下，所以在较好的冷却环境下，带速可适当提高。
	带锯背材的柔韧性越好，带速越高	高带速，带锯受力变形的频率和幅度会加大，易疲劳。柔韧性好的材料，带速可适当提高。（Bahco带锯将背材硬度设定在HB490，是充分考虑到此因素）
	锯齿穿透性越好，带速越高	穿透性好的刀具，切削力小、切削热量产生少，所以可适当提速。
	被切材料粘性物质越少，带速越高	微碳材料、铁素体含量高材料、粘性元素（Ni、Mn、Si）含量高的材料，应适当降低带速。