鷹勾齒形雙金屬帶鋸條參形數模擬優化

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為對象進行研究，重新設計該齒形參數、建立三維模型和模擬了鋸切過程，發現鷹勾齒形鋸切不同材料的鋸切效率、切面質量、鋸條使用壽命、鋸切應力、分齒回彈、鋸切溫度、鋸切時間和鋸屑形貌等的變化規律。通過對模擬結果和實際切削結果數據對比分析，確定了最優的齒形參數，并自主設計了新型鷹勾齒形雙金屬帶鋸條。

關鍵詞：雙金屬帶鋸條;齒形參數;仿真模擬;鋸切效率

1? ? 齒形參數

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

現有鷹勾齒形參數前角為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，鋸齒組合為中間導向齒、左分齒、右分齒、左分齒、右分齒、中間導向齒的5個齒為一組，下一組循環排列。

帶鋸條刀具圖主要可以體現出鋸條的尺寸，圖2是帶鋸條刀具和工件相對位置三維示意，帶鋸條鋸切工件，Y軸正向為進給方向，X軸正向為切削方向。

2? ? 模擬結果與分析

2.1? 原齒形鋸切模擬

鋸切304不銹鋼模擬結果如圖3所示。

從模擬數據分析發現，鋸切40 Cr合金鋼的X軸切削應力為1 000 N左右，最高切削溫度1 903 ℃;切304不銹鋼X軸的切削應力為1 100 N，最高切削溫度1 219 ℃;切GCr15軸承鋼X軸的切削應力為500 N，最高溫度為1 012 ℃，鋸切H13模具鋼X軸的切削應力為18 000 N，高溫度1 162 ℃，鋸切H13時分齒的壓應力比較大，分齒容易回彈而導致夾鋸。

根據以上4組模擬結果對比，得出該鷹勾齒帶鋸條在鋸切工件為304不銹鋼材料時，綜合鋸切性能較好。

2.2? 新齒形鋸切模擬

將齒形參數前角改為11°，分齒量為0.42 mm，其余參數不變。通過新型齒形對40 Cr，304不銹鋼、H13，GCr15等材料的模擬，同樣發現新型齒形切割304不銹鋼綜合性能最好，同時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? ? 結語

將鷹勾齒的前角角度降低后，降低了切削應力，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度，延長切削使用壽命，還能夠提高切面質量，增加分齒量，斷屑能力增強，有利于排屑降溫。