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硬质合金齿圆锯片的寿命如何?

文章出处:未知 人气:发表时间:2019-10-12
  硬质合金齿圆锯片广泛应用于轧钢企业、锻造企业和机械加工企业的定长切割、下料等方面。传统的硬质合金齿圆锯片直接将合金刀块焊接在从锯片外缘切出的齿座上,根据需要打磨相应的齿角,配合各种形式的圆锯机完成锯切工作。随着管坯、钢管、钢轨等被加工工件的性能越来越高,焊接硬质合金齿圆锯片的使用寿命已不能满足用户的要求。其缺点是叶片块直接焊接到叶片体上,叶片边缘磨损或碎裂后需要更换叶片块。重复加热将影响叶片体的刚度、强度和硬度,并减少叶片体重复使用的次数。此外,硬质合金刀具块的切削能力有限,难以满足高钢级工件的正常锯切。为了提高锯片的锯切能力,理想的选择是涂覆锯片。该涂层具有高硬度、化学惰性、低热扩散率和抗循环疲劳性能,对延长锯片使用寿命有非常明显的效果。
 
  为了提高锯片的性能,延长锯片基体的使用寿命,我们在传统硬质合金圆锯片生产工艺的基础上,参考各种数控工具的结构类型和硬质合金圆锯片卡的制造经验,研制了可转位的硬质合金圆锯片。其特征在于锯片以机械夹紧的方式安装在锯片本体的齿座上,通过在齿座上的两个锯片定位面加工合适的角度,锯片具有径向间隙角和切向间隙角两个关键要素;该锯片可加工成四个可转位的切削刃,涂覆后夹紧在锯片本体上,在锯切过程中,当部分锯齿刃损坏时,通过调整锯片的切削刃位置,可以实现锯齿刃的多种用途,从而显著缩短锯片的修复时间,降低锯片的锯切成本,提高锯片的重复利用率,延长锯片的使用寿命。
 
  这样,不仅可以提高锯切效率,而且可以在很大程度上降低操作人员的劳动强度,减少锯片库存,为用户节约锯切成本。
 
  锯条的设计
 
  2.1锯片的材料选择
 
  2.1.1锯片本体材料
 
  可转位刀片的卡式硬质合金齿圆锯刀身材料为75Cr1或8CrV,刀身热处理硬度为35-37 HRC。75Cr1和8CrV是锯片专用钢,其成分如表1所示。
 
  表1单件原材料的化学成分
 
  2.1.2锯片锯齿锯片材料
 
  叶片材料采用品牌P25——P40系列超细晶粒硬质合金。超细晶粒硬质合金的碳化钨晶粒尺寸小于0.5μm,是普通硬质合金[1]碳化钨晶粒尺寸的一个分数。晶粒细化后,合金叶片的硬度、耐磨性、抗弯强度和抗塌韧性显著提高。
 
  2.2锯片本体的结构设计
 
  2.2.1带斜底齿的薄板结构
 
  锯片结构如下。底面倾斜的板齿座。锯片本体中心孔周围均匀分布有六个传动孔,用于安装和定位锯片,安装时用螺栓固定在锯机上。对带中心孔、传动孔和齿座平面的坯料进行激光切割,通过热处理、整平、内孔磨削、齿座磨削和板材双面磨削等加工工序检测和控制端面跳动、直径跳动和平整度等硬指标,完成板材的初步加工。然后在数控加工机床上加工两个片体齿间距相同的定位斜面F、N和一个定位斜面M垂直于两个斜面F、N的齿座定位凸台,在片体齿座的斜面F上沿垂直于定位斜面F的方向加工定位螺纹孔
 
  2.2.2带平底齿的薄板结构
 
  底面平坦的齿座和底面倾斜的齿座的区别如下:①定位面f相对于锯片的轴向没有倾斜;(2)定位凸台m垂直于定位面f;(3)径向间隙角的倾斜度是通过增加具有相应倾斜度的定位垫片和定位通孔形成的。板材的初步加工工艺与底部齿座倾斜的板材相同。初步加工完成后,在数控加工机床上加工板体等间距齿的定位斜面n和垂直于斜面n的齿座定位凸台m,并在平底面上垂直于齿座f的方向加工定位螺纹孔。定位垫片在专用磨床上加工,保证尺寸和精度符合要求。
 
  2.3可转位锯齿刀片的结构设计
 
  其中刀片上设有安装机夹螺钉的两个对称面的安装沉孔;刀片整体设计成长方体形状,便于加工制造,具有四个形状和尺寸相同的切割刃,便于互换。叶片通过压坯、烧结、研磨、涂覆等工艺进行加工。
 
  当叶片安装在叶片本体上时,叶片的侧面与齿座的定位斜面紧密配合,并通过高强度螺钉与叶片本体压在一起。锯片齿形的径向间隙角和切向间隙角的值根据锯切要求由定位斜面的加工角度决定。磨削时加工刀片的前角,后角由刀片体齿座底面的斜度自然形成,后刀面可根据需要加工切屑槽。
 
  装配后显示了带有倾斜底齿座的部分叶片。除了倾斜底面的倾斜度由定位垫圈形成之外,具有平底座的叶片装配图在结构上类似于具有倾斜底面的叶片装配图。根据锯切工件的类型和材料,相应的齿形将发生变化,给出的齿形为普通高强度钢的齿形。
 
  2.4锯片规格和主要参数
 
  锯片本体已开发出厚度为9毫米的ф1000毫米、ф1250毫米和ф1500毫米三种规格,锯片本体的平面度指标严格控制在0.1毫米以内,端面圆跳动要求在0.15毫米以内,装配好的齿尖径向圆跳动要求在0.08毫米以内,锯齿边相对于锯片本体的对称度在0.08毫米以内
 
  锯齿刀片是根据刀片本体齿座的结构尺寸制作而成,锯齿刀片的尺寸和形状自行设计和标准化,然后通过联系硬质合金制造商进行定制和加工。目前,优化后的刀块尺寸为15毫米(长)×9毫米(宽)×6毫米(厚)。
 
硬质合金圆刀片
 
  2.5锯齿叶片涂层材料和参数
 
  锯齿涂层的组成根据锯片的涂层性能和锯切要求进行综合选择。TiAlN涂层是目前广泛用于硬质合金刀块涂层的涂层材料。硬度为3400 HV —— 3600 HV,抗氧化温度可达800℃。[2】。TiAlN在切割过程中可以氧化形成Al2O3,从而形成一层坚硬的惰性保护膜,起到抗氧化和抗扩散磨损的作用[3],是加工高合金钢、不锈钢、钛合金等难切割金属材料的首选涂层。AlCrN涂层是继TiAlN之后发展起来的另一种新型涂层材料。其独特的立方晶格结构使其具有高红色硬度和高耐磨性[4],硬度为2800 HV —— 3200 HV。当温度达到1100℃时仍能保持高硬度[5],韧性优于TiAlN,更适合间歇切削。可应用于各种硬质合金工具,包括齿轮滚刀、立铣刀等,切割不锈钢时具有良好的切屑卷绕和破碎性能。
 
  本发明成功解决了大型锯片不能涂层的问题,具有重复使用的优点。锯片磨削齿元件后,根据实际锯切要求对锯片进行涂层,可以显著提高锯片的切削寿命。叶片涂层采用真空离子涂层方法,其加工原理是:真空室抽真空至真空度达到10-4Pa后,通过充气系统向室内通入氩气,使室内压力达到1-10-1 Pa,然后当叶片相对于蒸发源施加负压时,叶片与蒸发源之间形成等离子体区域。由于在负高压下的叶片被等离子体包围并持续受到等离子体中离子的冲击,因此它可以有效地消除吸附在叶片表面上的气体和油污,并在整个成膜过程中保持膜层的表面处于清洁状态。同时,由于等离子体中正离子和电子的碰撞,薄膜材料的一些蒸汽粒子电离成正离子,正离子在负高压电场的作用下被吸引到叶片上形成薄膜。在涂装过程中,涂层厚度应合理控制在3微米—— 5 μ m,如果涂层太薄,锯片耐磨性差,锯片使用寿命没有明显提高。如果太厚,涂层容易开裂和损坏,也会影响锯齿的使用寿命。
 
  结论
 
  1)可转位刀片卡式硬质合金齿圆锯片设计成分体结构,实现大直径锯片的锯片涂层处理,可明显延长锯片锯切寿命,降低锯切成本。
 
  2)片体齿座加工的斜面自然形成齿形的径向间隙角和切向间隙角,从而省去磨削间隙角的工序。
 
  3)锯齿刀片设计为四面刀片结构,可提高锯齿利用率,减少刀块库存,节约用户购买成本。

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