鷹勾齒形雙金屬帶鋸條參形數(shù)模擬優(yōu)化

吳永儒 王宏鵬 李文月 李貴茂 柳艷

摘? ?要：文章以鷹勾齒形參數(shù)為對(duì)象進(jìn)行研究，重新設(shè)計(jì)該齒形參數(shù)、建立三維模型和模擬了鋸切過(guò)程，發(fā)現(xiàn)鷹勾齒形鋸切不同材料的鋸切效率、切面質(zhì)量、鋸條使用壽命、鋸切應(yīng)力、分齒回彈、鋸切溫度、鋸切時(shí)間和鋸屑形貌等的變化規(guī)律。通過(guò)對(duì)模擬結(jié)果和實(shí)際切削結(jié)果數(shù)據(jù)對(duì)比分析，確定了最優(yōu)的齒形參數(shù)，并自主設(shè)計(jì)了新型鷹勾齒形雙金屬帶鋸條。

關(guān)鍵詞：雙金屬帶鋸條;齒形參數(shù);仿真模擬;鋸切效率

1? ? 齒形參數(shù)

雙金屬帶鋸條齒形參數(shù)主要有：前角γ、后角α、齒尖圓弧r、分齒齒高h(yuǎn)及分齒組合，如圖1所示。

現(xiàn)有鷹勾齒形參數(shù)前角為13.3°，后角為25.0°，46.0°，分齒量為0.4 mm，厚度為0.9 mm，分齒高度為2.0 mm。鷹勾齒形為不同齒距和不同齒深的變齒型1.4/1.9 T雙金屬帶鋸條，其最大齒距17.7 mm，最小齒距15.0 mm，鋸齒組合為中間導(dǎo)向齒、左分齒、右分齒、左分齒、右分齒、中間導(dǎo)向齒的5個(gè)齒為一組，下一組循環(huán)排列。

帶鋸條刀具圖主要可以體現(xiàn)出鋸條的尺寸，圖2是帶鋸條刀具和工件相對(duì)位置三維示意，帶鋸條鋸切工件，Y軸正向?yàn)檫M(jìn)給方向，X軸正向?yàn)榍邢鞣较颉?/p>

2? ? 模擬結(jié)果與分析

2.1? 原齒形鋸切模擬

鋸切304不銹鋼模擬結(jié)果如圖3所示。

從模擬數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，鋸切40 Cr合金鋼的X軸切削應(yīng)力為1 000 N左右，最高切削溫度1 903 ℃;切304不銹鋼X軸的切削應(yīng)力為1 100 N，最高切削溫度1 219 ℃;切GCr15軸承鋼X軸的切削應(yīng)力為500 N，最高溫度為1 012 ℃，鋸切H13模具鋼X軸的切削應(yīng)力為18 000 N，高溫度1 162 ℃，鋸切H13時(shí)分齒的壓應(yīng)力比較大，分齒容易回彈而導(dǎo)致夾鋸。

根據(jù)以上4組模擬結(jié)果對(duì)比，得出該?dān)椆待X帶鋸條在鋸切工件為304不銹鋼材料時(shí)，綜合鋸切性能較好。

2.2? 新齒形鋸切模擬

將齒形參數(shù)前角改為11°，分齒量為0.42 mm，其余參數(shù)不變。通過(guò)新型齒形對(duì)40 Cr，304不銹鋼、H13，GCr15等材料的模擬，同樣發(fā)現(xiàn)新型齒形切割304不銹鋼綜合性能最好，同時(shí)比原有齒形的切削溫度更低，排屑效果更好，綜合性能大幅提高。

3? ? 結(jié)語(yǔ)

將鷹勾齒的前角角度降低后，降低了切削應(yīng)力，提高了切削效率，切削溫度也明顯降低，不但有利于保持齒尖強(qiáng)度，延長(zhǎng)切削使用壽命，還能夠提高切面質(zhì)量，增加分齒量，斷屑能力增強(qiáng)，有利于排屑降溫。