专利名称：复合锯片的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种锯片，具体涉及复合锯片，该锯片用在切割机上可切割各种材料，例如切割石材，金属，塑料等等。
背景技术：
有关锯片的申请很多，例如CN2410098，2168672，2419025，2400253，2477342，2468703，2267146等，其内容本文结合引用。锯片一般包括园片状金属基体和锯齿，锯齿有或没有金刚石镀层和/或金刚石压结层。有的申请中锯齿包括刀头和刀座，利用各种方式将刀头与锯片基体连接，例如CN2168672。但是涉及塑料的锯片尚未发现；只有CN2410098公开一种切割木材的锯片，其中使用塑料层将金属锯片基体覆盖，目的仅仅是防止树胶粘覆在刀头上。
发明内容
本发明一个目的是提供一种复合锯片，不但能减轻锯片重量以节省能耗，而且还能避免金属锯片的锈蚀问题以及焊接刀头时的变形问题。
本发明另一个目的是提供一种可更换刀头的复合锯片，在刀头磨损的情况下，只更换刀头而保留锯片基体，以便节约材料。
本发明通过改变锯片材质来实现的。本发明复合锯片包括锯片基体，刀头和刀座，其中锯片基体由一种复合塑料组成，刀座与基体连成一体。刀座可进一步包括上刀座和下刀座，下刀座埋入复合塑料锯片基体，而上刀座可在焊接刀头后再与下刀座结合，以便避免焊接变形。
构成本发明复合锯片的复合塑料包括增强性的热固性或热塑性塑料。所述增强性塑料意指塑料中加入纤维、填料等常规添加剂材料，使得机械强度增加，能够承受切割加工。也可使用改性塑料，只要其机械强度能承受切割加工就行。在一个实施方案中，使用环氧树脂和纤维等材料作锯片基体；纤维包括玻璃纤维和碳纤维材料来强化塑料，以及包括其他常规固化添加剂和/或填料。为进一步增强机械强度，在碳纤维中可包括纳米碳管。
复合锯片的刀座是在浇注或注塑制造锯片基体时，通过在模具中预先埋在预定位置，以此使刀座与基体连成一体；可将刀座和中心定位环轴套等金属件叫做预埋件。所述预定位置是让各个刀座中心线与锯片中心所形成的夹角即圆心角θ为4-12°。
还可将塑料锯片圆周边镶嵌一圈金属包边，金属包边的外部中央边缘事先按照预定位置已连接刀座。也可使用类似车轮的条幅状金属件镶嵌在锯片中间进行热压，条幅头连接刀座；或将该金属件镶嵌在锯片基体的单面或双面上。某些塑料比较柔软，除采用上述措施外，还可在锯片基体中间加入金属网。也可让金属包边不连接刀座，而是预先在金属包边外部中间镀一条金刚石层。金刚石层的形成方式可选自加热和/或加压的压结，化学气相沉积，等离子沉积或等离子镀。
本发明关键在于使用复合塑料作锯片基体，为的是减轻重量节省能源。再者，使用刀头连接刀座，以便在刀头磨损时只更换刀头而保留锯片基体，以使用户降低成本。
本文术语复合塑料或增强性塑料是指塑料本身的机械强度被强化，能够经受锯片在作业时不变形，不碎裂。只要达到这个目标，任何增强性塑料都可使用。塑料例如包括芳烃的聚烯烃树脂类，聚酯树脂类，环氧树脂类等等。其中树脂可有取代基，例如卤代基，烷基，羟基，链烯基，芳基，氨基等等。象卤代烯烃、卤代芳烃树脂如聚四氟乙烯，聚氯乙烯；取代或未取代的聚苯乙烯、聚氨酯、聚碳酸酯、酚醛树脂、苯二甲酸树脂等等。其中优选环氧树脂，因为对一般中小企业而言，其原料易从市场得到，制造工艺简单易行。
事先将模具涂覆脱模剂并定位预埋连接刀头的刀座预埋件和金属轴套的预埋件，根据所选择的热固性塑料性质，与适当固化剂和辅料如填料粘结剂各种公知添加剂和增强用的纤维材料混和，模具可选地加入浸润剂，然后将混和物注入模具，热压固化，脱模，适当的后加工处理而得到产品。
热塑性塑料一般选用颗粒状，与各种公知辅料和增强用的纤维材料混和，填入事先涂覆脱模剂并预先定位妥当预埋件的模具中进行热压粘结固化，脱模，适当的后处理而得到产品。
纤维材料可以是玻璃纤维，金属纤维，碳纤维等。玻璃纤维一般增加柔韧性，碳纤维一般增加机械强度。根据所选择的塑料不同，纤维的种类和尺寸各有不同。例如聚碳酸酯塑料的机械强度较高，碳纤维的数量可适当减少。而环氧树脂类比较柔软，碳纤维就要添加得多一些。根据环氧树脂的类型，可加入不同长度不同比例的玻璃纤维甚至玻璃纤维布。其具体配比关系都是本领域技术人员公知的，或者完全可以通过常规优选试验得到的，无需赘述。对于强度较差的塑料材质，在添加纤维材料时另外加入纳米碳管后，虽然加入数量不多，发现得到优异的强度。当然，由于纳米碳管价格昂贵，要进行成本核算。以锯片总重量计，纳米碳管加入量为0-20wt％，优选1-10wt％，更优选0.5-5wt％。
甚至可以向塑料加工厂定制具有一定机械强度的改性塑料板材，经剪裁后以热压或其他方式镶嵌刀座和轴套等金属件来制备锯片基体。例如事先在金属条的预定位置连接好刀座，然后将该金属条对园片状的锯片基体进行包边热压。还可采用无锯齿形式的园片状锯片，金属条中间镀一条金刚石，两边适当剪裁成锯齿状以便将园片状锯片基体包边，然后经热压固定金属条和锯片基体中央的金属轴套。
对预埋的刀座形状没有严格限制，埋入塑料的部分其截面一般优选梯形或矩形，方形和圆形或椭圆形皆可。预埋部分的表面还可有沟槽或凹槽，以便更好地结合锯片基体。可选地使用铆钉或螺钉进一步固定。刀头和刀座的连接同样没有严格限制，可焊接或铆接，优选焊接例如铜焊或银焊。某些塑料不能承受焊接的温度，在这种情况下，可将刀座分为上、下刀座，下刀座预埋，上刀座焊接刀头，上下刀座的连接采用铆接，柳接或机械学紧配合式的横向楔入。
对刀头或刀座的数量和尺寸没有严格限制，当然，刀头的宽度必须大于锯片的宽度，不能让锯片基体在切割时接触被切割的材料。根据用户的使用要求，锯片尺寸不同可有差异。锯片大，刀座尺寸相对小且数量相对多。刀座之间的距离，以圆心角θ计，刀座与刀座之间的θ角一般优选4-12°。在一个实施方案中，锯片基体直径为1600mm，刀座长度35mm，共连接90个刀座。在另一个实施方案中，锯片基体直径2500mm，刀座长度不变，数量为139-141个。再一个实施方案中，锯片基体直径4000mm，刀座长度不变，数量为224-225个。当然，刀座长度完全可以改变，直径越大，刀座长度可变小而数量变多。至于刀座、刀头和轴套的材质和轴套的尺寸大小，更是没有严格限制，完全可以采用公知材料，例如一般45#钢材，市售的LH-BJQ等等；轴套尺寸则按照用户要求锯片的尺寸来决定，这些都是本领域公知的。
图1是本发明复合锯片中一个实施方案的示意图，其中1代表复合塑料基体，2代表下刀座，3代表上刀座，4代表刀头，5代表中心定位环，6代表定位环埋入基体部分；图2是本发明复合锯片中上、下刀座即图1中数字2和3的正视、仰视和侧视图，其中(A)，(C)和(E)是下刀座，而(B)，(D)和(F)是上刀座的示意图；图3是本发明复合锯片部件的示意图，其中(G)是锯片基体1的正视图，(J)是上、下刀座2、3和刀头4的连接示意图，(H)是复合锯片总体断面示意图，(W)是中心定位环5的正视图，(Z)是刀头4的立体正面示意图。
所有附图中，相同数字代表相同部件。
下面用优选实施方案结合附图进一步详述本发明。
实施方案在第一个实施方案中，按总重量计玻璃纤维布是20-35wt％，碳纤维是2-10wt％，环氧树脂是30-60wt％，其他为常规固化剂，填料，稀释剂，浸润剂等。具体步骤如下将碳纤维和玻璃纤维布按所需要的尺寸裁剪成形，制备多个，先将一个放入清洗后涂覆脱模剂的模具中，摸具使用的侵润剂为碱类如氢氧化钠，碳酸钠，氢氧化钾等。然后在预定位置放入预埋件(刀座或下刀座和中心定位环(轴套)等金属件)；在另一个容器内搅拌混和环氧树脂，石英砂等填料常规促进剂稀释剂(如环氧丙烷)等，将部分该混和物与固化剂如间苯二胺的胺类混和均匀倒入模具刮平。重复放入纤维和倒入混和物的操作，直至厚度达到锯片基体所要求的厚度，例如8-8.5mm。如果需要，可在厚度为3.5-4mm时加入一层金属网支撑，市售的用来制筛的金属网即可。之后连同模具一起放入压机进行热压固化，压力50-20吨，温度40-80℃，大约0.5-1.5小时后取出脱模，修整而得到产品。
在第二个实施方案中，使用大网格玻璃纤维布和碳纤维布(皆市售产品)，同样是一层布一层混和好的环氧树脂放入有预埋件的模具，直至所要求的厚度；然后热压成形，自然冷却后脱模修整。
第三个实施方案基本与第一个相同，不同之处是使用苯二甲酸酯树脂代替环氧树脂并使用不锈钢金属网支撑。其中邻苯二甲酸树脂(商品代号191)20-40wt％，间苯二甲酸树脂(代号199)为10-20wt％，并使用苯二甲酸树脂类的常规填料和固化剂添加剂。
第四个实施方案基本同于第一个实施方案，不同之处在于使用玻璃纤维和碳纤维而没有纤维布。将玻璃纤维短切原丝40-60wt％和碳纤维短切丝5-10wt％与20-40wt％的环氧树脂及其常规固化剂填料添加剂等混和，同时混和填料10-20wt％(石墨和石英砂各占一半)，倒入放有预埋件的模具，在一半厚度时放入金属支撑网，然后热压固化，冷却脱模。还制作不用金属网的同样材料锯片基体，填料和纤维材料相对多一些，效果相同。
第五个实施方案中使用金属条幅和聚烯烃塑料如聚乙烯，将90条直径1-1.5mm的钢条与中心定位环固定，制成直径1600mm的锯片骨架，金属条幅头插入下刀座，下刀座事先打孔，然后放入涂覆脱模剂的模具，填充颗粒状聚乙烯塑料及其常规填料添加剂等，纤维材料大约占50wt％，然后热压固化，冷却脱模。同样条件下使用聚氯乙烯代替聚乙烯，用金属网代替金属条幅，效果一样。
第六个实施方案与第四个实施方案基本相同，不同的是使用聚碳酸酯及其添加剂代替环氧树脂及其添加剂，其中碳纤维是2-7wt％。辉绿岩填料为5wt％左右。
第七个实施方案同第一个实施方案，不同的是其中没有刀座预埋件只有中心预埋件，另作一个金属条，长度为1600×πmm，宽度为10+8+10mm，厚度1-2mm。在金属条中间宽度为8mm之处按照长度等分焊接90个刀座或下刀座，然后在金属条两边宽度为10mm处等分裁剪三角形缺口且缺口尖端向锯片基体内弯曲以便包边；然后用该金属条对脱模的锯片基体包边再热压得到产品。
第八个实施方案与第七个实施方案基本相同，不同之处在于金属条并不焊接刀座，金属条宽度为10+9+10mm，厚度为1+2+1mm即中间厚两边薄且在金属条中间宽度为9且厚度为2mm之处已镀金刚石层，然后再包边。
另外，还进行各种配方的试验，例如填料使用石英砂和石墨各占一半，总量仍为10-20wt％，然后改变玻璃纤维和碳纤维的长度和比例，并改变环氧树脂为其他不饱和树脂类，都取得良好效果。还对其他颗粒塑料进行试验，其中使用过聚丙烯，聚苯乙烯等，同样有效。
以上实施方案仅供说明绝非限制本发明，本领域技术人员完全可以在本发明精神范围内作出各种修改和替代，例如加入颜料制备有色锯片等，仍然在本发明范围内。
权利要求
1.一种复合锯片，包括锯片基体，刀头和刀座，其中锯片基体由塑料组成，刀座与基体连成一体。
2.根据权利要求1的锯片，其中所述塑料包括增强性热固性或热塑性塑料。
3.根据权利要求1的锯片，其中所述塑料包括环氧树脂，玻璃纤维和碳纤维材料。
4.根据权利要求1的锯片，其中所述塑料包括聚碳酸酯和碳纤维及其常规固化添加剂。
5.根据权利要求3或4的锯片，其中所述碳纤维包括纳米碳管。
6.根据权利要求3的锯片，其中进一步包括固化环氧树脂的其他常规添加剂和/或填料。
7.根据权利要求3的锯片，其中玻璃纤维是20-35wt％，碳纤维是2-10wt％，环氧树脂是30-60wt％，其他为常规固化剂，填料，稀释剂，浸润剂。
8.根据权利要求6或7的锯片，其中填料包括辉绿岩，石英岩，石英砂或其混和物。
9.根据权利要求1的锯片，其中复合锯片的刀座是在浇注制造锯片基体时通过在模具中预先埋在预定位置，以此使刀座与基体连成一体，在刀座进一步包括上刀座和下刀座时仅预埋下刀座。
10.根据权利要求9的锯片，其中所述预定位置是让各个刀座中心线与锯片中心所形成的夹角θ为4-12°。
11.根据权利要求9的锯片，其中刀头是焊接在上刀座上的。
12.根据权利要求9的锯片，1其中刀头是铆接在刀座上的。
13.根据权利要求1的锯片，其中塑料锯片圆周边镶嵌一圈金属包边，金属包边外部中间事先按照预定位置连接刀座。
14.根据权利要求1的锯片，其中金属包边没有连接刀座，而是预先在金属包边外部中间镀好金刚石层。
15.根据上述任一权利要求的锯片，其中锯片基体中间有金属条幅，金属条幅头连接刀座或下刀座。
全文摘要
一种复合锯片,不但能减轻锯片重量,以便节省能耗,而且还能避免金属锯片的锈蚀问题。该复合锯片可更换刀头,在刀头磨损的情况下,只更换刀头而保留锯片基体,以便节约材料。本发明复合锯片包括锯片基体,刀头和刀座,其中锯片基体由塑料组成,刀座与基体连成一体,刀座可进一步包括上刀座和下刀座。构成本发明复合锯片的塑料包括热固性或热塑性的增强性塑料。在一个实施方案中,使用环氧树脂和纤维等材料作锯片基体;纤维包括玻璃纤维和碳纤维材料来强化塑料,以及包括其他常规固化添加剂和/或填料。在另一个实施方案中,碳纤维包括纳米碳管。
文档编号B23D61/06GK1381329SQ0212124
公开日2002年11月27日 申请日期2002年6月11日 优先权日2002年6月11日
发明者李敏, 刘海 申请人:李敏