郭繼富，張艷龍，韓會(huì)杰

（唐山冶金鋸片有限公司，河北 063020）

0 引言

硬質(zhì)合金齒圓鋸片是冶金行業(yè)、機(jī)械行業(yè)的重要切斷工具，尤其是在鋼管、鋼坯、鋼軌、型鋼等產(chǎn)品的在線及離線鋸切中廣范應(yīng)用，主要用于軋鋼廠、鍛造廠、機(jī)械加工廠等，其特點(diǎn)是具有很好的切割質(zhì)量、快捷的加工效率。傳統(tǒng)的硬質(zhì)合金齒圓鋸片采用合金鋼板制作基體、硬質(zhì)合金刀塊制作鋸齒，兩者通過(guò)釬焊工藝進(jìn)行連接，鋸齒經(jīng)過(guò)精密刃磨得到不同的齒型角度，以適應(yīng)不同工件的加工[1]。由于鋸片在使用過(guò)程中總會(huì)產(chǎn)生一些異常損壞[2]，因此鋸片修復(fù)是一項(xiàng)重要工作。焊接式硬質(zhì)合金齒圓鋸片的修復(fù)需要多種輔助設(shè)備和較多的操作人員，修復(fù)成本較高。為了方便現(xiàn)場(chǎng)鋸片替換使用、提升鋸片性能，近年來(lái)開(kāi)發(fā)出一種鋸齒機(jī)夾式的硬質(zhì)合金齒圓鋸片，用螺絲以機(jī)械夾持鋸齒的方式代替鋸齒焊接、刃磨，可省去修復(fù)設(shè)備、減少換片時(shí)間。另外，因?yàn)闄C(jī)夾式鋸齒采用高精度設(shè)備磨削、刃口經(jīng)過(guò)PVD涂層處理,鋸切性能大幅提升。

由于機(jī)夾式硬質(zhì)合金齒圓鋸片采用機(jī)械夾緊的方式把鋸齒固定在片體的齒座上[3]，鋸齒定位的系統(tǒng)必須保證足夠的精度，需要使用數(shù)控加工中心加工，造成鋸片片體的制造成本比較高。在鋸片使用中，鋸齒使用一次就全部更換，不需要修復(fù)；片體出現(xiàn)輕微的損傷可以通過(guò)焊補(bǔ)、修整的方式給予修復(fù)；當(dāng)出現(xiàn)個(gè)別鋸齒整體損壞、螺絲孔被打掉，鋸片只能報(bào)廢，這是一個(gè)很大的損失。本文針對(duì)片體鋸齒部分嚴(yán)重?fù)p傷問(wèn)題，給出一種鑲塊替換的修復(fù)方法，可以低成本修復(fù)片體、恢復(fù)片體使用功能。

1 機(jī)夾式硬質(zhì)合金齒圓鋸片的工作情況

1.1 鋸切設(shè)備

機(jī)夾式硬質(zhì)合金齒圓鋸片配套的圓鋸機(jī)（見(jiàn)圖1）與常規(guī)鋸片的配套設(shè)備一樣，因此兩者是可以通用的。圓鋸機(jī)的主要結(jié)構(gòu)包括：底座、機(jī)體、主軸箱、鋸片夾持裝置、鋸片進(jìn)給裝置、工件夾緊裝置、液壓系統(tǒng)、電控系統(tǒng)、鋸片冷卻和潤(rùn)滑系統(tǒng)。圓鋸機(jī)工作時(shí)，工件被夾緊裝置固定，防止其在鋸切過(guò)程中出現(xiàn)串動(dòng)，保護(hù)鋸齒不被損壞；圓鋸片安裝在兩個(gè)夾盤之間，通過(guò)夾盤端跳、主軸徑跳的高精度控制，保證工作中的圓鋸片具有良好的端面圓跳動(dòng)和齒尖的徑向圓跳動(dòng)精度，并且牢固的鎖緊在夾盤內(nèi)，工作時(shí)不松動(dòng)；旋轉(zhuǎn)的圓鋸片通過(guò)主軸箱驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)進(jìn)給和退鋸，完成鋸切循環(huán)，進(jìn)給導(dǎo)軌的配合精度要求保證鋸片平面始終垂直于工件母線。

圖1 圓鋸機(jī)

因?yàn)闄C(jī)夾式硬質(zhì)合金齒圓鋸片采用了PVD 涂層鋸齒，增強(qiáng)了鋸齒刃口的表面硬度、耐熱性，降低了摩擦系數(shù)和發(fā)熱量，因此可以使用較高的鋸切參數(shù)進(jìn)行鋸切，可以大幅提升鋸切效率，并延長(zhǎng)鋸切壽命。

1.2 鋸片情況

機(jī)夾式硬質(zhì)合金齒圓鋸片與常規(guī)鋸片的主要區(qū)別在鋸齒部分，從片體的角度看，專門設(shè)置了鋸齒定位、緊固的齒座結(jié)構(gòu)和螺絲孔，可以實(shí)現(xiàn)鋸齒與片體之間準(zhǔn)確定位、快速更換；從鋸齒的角度來(lái)看，鋸齒是預(yù)先加工并且給予PVD涂層的標(biāo)準(zhǔn)化刀片，不僅具備了前角、后角、刃傾角、斷屑槽等功能要素，而且加工精度高、一致性好，在刀片中間帶有一個(gè)螺絲孔，用來(lái)將其壓緊于片體上，可直接使用、更換，無(wú)需再加工，節(jié)省了傳統(tǒng)圓鋸片維修所需的修復(fù)設(shè)備、維修人員，簡(jiǎn)化現(xiàn)場(chǎng)管理

1.2.1 成品鋸片情況

圖2 是機(jī)夾刀片組裝到片體上齒座的情形，可以用于工件的鋸切。在刀片組裝時(shí)，刀片需要完好無(wú)破損，刀塊上的斷屑槽應(yīng)該一左一右交叉分布；刀片上的定位臺(tái)一定要與齒座的定位槽緊密配合，刀片在徑向、軸向、切向三個(gè)方向都要與齒座貼合嚴(yán)密，不能偏斜；緊固螺絲需要使用4～6N.m 的扭矩加以鎖緊，防止在鋸切時(shí)產(chǎn)生松動(dòng)。刀片組裝后的主要的檢測(cè)項(xiàng)目包括：每個(gè)鋸齒與片體側(cè)面的對(duì)稱度應(yīng)小于0.1 毫米，全部鋸齒齒尖徑向圓跳動(dòng)值應(yīng)小于0.1毫米。

圖2 機(jī)夾鋸片成品的狀態(tài)

1.2.2 片體齒座部分的情況

齒座主要由后支撐面、定位槽、螺絲孔等組成，其中后支撐面、定位槽底面、定位槽兩側(cè)邊內(nèi)測(cè)是刀塊的定位要素，每個(gè)鋸齒的定位槽部位需要很高加工精度和一致性，以此保證鋸齒的位置精度和一致性。這是鋸片切削效果的重要保障因素和技術(shù)關(guān)鍵之一。鋸片齒座結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 齒座結(jié)構(gòu)

1.2.3 鋸齒

機(jī)夾刀片由P 系列的超細(xì)晶粒硬質(zhì)合金材料制作，主要經(jīng)過(guò)混料、壓接、燒結(jié)、檢驗(yàn)等工序制成毛坯；再經(jīng)過(guò)表面磨削、周邊磨削等工序，獲得應(yīng)有的齒形角度和良好精度；最后使用物理氣相沉積涂層設(shè)備對(duì)刀片進(jìn)行表面涂層，滿足鋸切時(shí)用要求。刀片的內(nèi)在性能、幾何精度、涂層性能是機(jī)夾式鋸片的另外一個(gè)關(guān)鍵因素，直接決定了鋸片的鋸切壽命和質(zhì)量。機(jī)夾式鋸齒刀片結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4 機(jī)夾式鋸齒刀片

2 機(jī)夾式硬質(zhì)合金齒圓鋸片的損壞形式

2.1 齒尖破損

鋸切時(shí)，因?yàn)榈镀霈F(xiàn)損壞，片體上齒尖部的后支撐面部分失去保護(hù)，進(jìn)而被磨損，出現(xiàn)齒尖不完整的形態(tài)，同時(shí)也讓鋸片失去鋸切能力。修復(fù)時(shí)，可以將齒尖部破損部分焊補(bǔ)修復(fù)并加工出原有形狀，即可恢復(fù)使用功能。片體齒尖破損狀況如圖5所示。

圖5 片體齒尖破損狀況

2.2 粘屑

在鋸切時(shí)，鋸齒可能受到損壞，鋸屑失去了正常形狀，形成加厚切屑，堆積在齒槽內(nèi)不能正常排出，還可能粘結(jié)、堆積在鋸齒齒座上，形成粘屑的情況，影響了鋸齒的鋸切能力。修復(fù)時(shí)，需要采用手工剔除的方法，將粘屑清理干凈、將破損刀片拆掉，清理齒座更換新刀塊。鋸齒齒槽粘屑的狀況如圖6所示。

圖6 鋸齒齒槽粘屑的狀況

2.3 螺絲折斷

當(dāng)?shù)镀淮蛩闀r(shí)，鋸齒的碎塊會(huì)裹挾著螺絲一起脫落，片體的螺絲孔內(nèi)經(jīng)常遺留下來(lái)部分螺絲，影響刀片的更換。這時(shí)，需要清除干凈剩余刀塊，露出螺絲斷頭，如果斷頭能夠使用鉗子擰出來(lái)，是比較省事的處理方法；如果螺絲極少露頭，只能采用電火花機(jī)器將其打碎，再用手工給與剔出，在操作時(shí)，需要注意選擇直徑小于螺絲底徑的銅管做電極，對(duì)準(zhǔn)螺絲中心進(jìn)行清理，不能傷到螺紋。鋸齒螺絲折斷的狀況如圖7所示。

圖7 鋸齒螺絲折斷的狀況

2.4 鋸齒折斷

如果在鋸切時(shí)，鋸齒受到了非常大的負(fù)荷和阻力，導(dǎo)致一個(gè)或者若干個(gè)鋸齒打掉尖部、螺絲孔損壞。這時(shí)，采用上述簡(jiǎn)單的修復(fù)方法就不能解決問(wèn)題，而之前的處理方法就是報(bào)廢鋸片，產(chǎn)生較大損失。

現(xiàn)在，我們給出的鑲塊替換修復(fù)方法，借鑒了傳統(tǒng)的鑲片圓鋸的制作原理[4]，可以采用低成本的處理方法恢復(fù)片體功能，節(jié)省鋸片成本。本文著重介紹第4 種鋸齒折斷損壞形式的修復(fù)方法，前3 種簡(jiǎn)單修復(fù)方式不再詳述。

圖8 鋸齒折斷

3 機(jī)夾片片體鋸齒折斷問(wèn)題的修復(fù)方法

為了減少鋸片損失，就要對(duì)于鋸齒產(chǎn)生嚴(yán)重?fù)p傷片體進(jìn)行合理修復(fù)，以下按照修復(fù)工藝的不同步驟進(jìn)行介紹。

3.1 折斷鋸齒的切除

針對(duì)片體上出現(xiàn)的個(gè)別斷齒，沿著鋸齒輪廓進(jìn)行切除（如圖9 所示），切割方法可以是激光切割或者水刀切割。切割部分的起點(diǎn)和終點(diǎn)都要位于鋸齒圓弧的最低點(diǎn)，以便使鑲塊形狀成為一個(gè)完整的鋸齒，提高其結(jié)合強(qiáng)度。

圖9 折斷鋸齒切割示意圖

3.2 片體缺口部分的加工

為了鑲嵌新的鋸齒，需要加工片體上的連接部分，包括定位凸肩、鉚釘孔、結(jié)合孔，這些要素參考了鑲片圓鋸的刀片組裝結(jié)構(gòu)。加工的凸肩是用來(lái)定位新的鑲塊鋸齒，其上的鉚釘孔對(duì)鑲塊加以緊固；結(jié)合孔用來(lái)固定片體和鑲塊，使其成為一體。圖10為片體缺口部分的加工示意圖

圖10 片體缺口加工示意圖

3.3 鑲塊的制作

圖11 為鑲塊加工示意圖。鑲塊選用和片體相同的材料加工，厚度略大于片體，按照?qǐng)D11 的要求，采用線切割的方法切出毛坯，再用銑削的方法加工鉗口槽，鉆出鉚釘孔并倒出沉孔。

圖11 鑲塊加工示意圖

3.4 鑲塊與片體的組裝

磨削鑲塊的兩個(gè)斜面，使其與片體缺口的三個(gè)結(jié)合面實(shí)現(xiàn)緊配合，然后將鉚釘鉚入鉚釘孔，將結(jié)合孔倒出沉孔，也將鉚釘鉚入。打磨鉚釘頭部，使之與片體平齊，然后再整體磨削片體，使鑲塊與片體厚度相同。鑲塊和片體組裝結(jié)構(gòu)如圖12所示。

圖12 鑲塊和片體組裝結(jié)構(gòu)

3.5 鋸齒齒座的加工

以相鄰的完好鋸齒為參照，同時(shí)按照齒座圖紙要求，使用臥式加工中心加工出新的齒座后支撐面、定位槽、螺絲孔等，如圖13 所示。新加工的鋸齒齒座精度要求與原有鋸齒的精度相同，這樣，片體使用功能得以恢復(fù)。

圖13 齒座定位槽、螺絲孔加工圖

一般來(lái)說(shuō)，為了不影響鋸片性能，連續(xù)1～2 個(gè)鋸齒可以同時(shí)替換，每個(gè)鋸片可以更換5 個(gè)及以下的鋸齒。

4 結(jié)語(yǔ)

本文介紹了機(jī)夾式硬質(zhì)合金齒圓鋸片的材質(zhì)、結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)，對(duì)其在使用過(guò)程中的損壞原因和形式進(jìn)行了分析，重點(diǎn)對(duì)片體鋸齒部分嚴(yán)重?fù)p傷問(wèn)題給出了修復(fù)建議。

（1）機(jī)夾式硬質(zhì)合金齒圓鋸片采用了涂層鋸齒，提升了鋸切性能；通過(guò)機(jī)械裝夾鋸齒的方式代替鋸齒毛坯焊接、刃磨的工藝，實(shí)現(xiàn)了鋸齒的現(xiàn)場(chǎng)快速更換，節(jié)省修復(fù)設(shè)備和人員，具有良好的技術(shù)先進(jìn)性和操作便捷性。

（2）由于機(jī)夾鋸片的片體加工精度要求高、制作成本高，如果出現(xiàn)損壞，損失也比較大，為了保證該產(chǎn)品的順利推廣，需要有一套完善的片體修復(fù)方法給予支撐。簡(jiǎn)單的損壞形式，可采用焊補(bǔ)、修磨、清理、電火花加工等常規(guī)方法進(jìn)行修理。

（3）針對(duì)斷齒、螺絲孔損壞等問(wèn)題，我們借鑒鑲片圓鋸的制作原理，設(shè)計(jì)了一套鑲塊替換式修復(fù)方法，可以低成本修復(fù)報(bào)廢片體，節(jié)省鋸片成本，具有很好的應(yīng)用價(jià)值。