专利名称：激光切割双金属带锯齿无磨削一次成形方法
技术领域：
本发明涉及切割用的双金属锯条锯齿激光切割成形技术。
背景技术：
现有带锯齿均由原材料(双金属复合钢带)按齿型采用铣床铣削加工或激光切割 成型，其工艺流程是双金属复合钢带一激光切割(或铣削)齿形一热处理一磨削(铣齿 不磨)一分齿一成品；亦即，现有技术对于双金属带锯条齿形加工有两种加工路径，一种是 金属切削机床铣削加工，此法虽是传统工艺，但对于大齿形由于铣削量过大，使其加工时间 长、效率低且刀具使用寿命短，成本高等缺陷；另一种是激光切割加工，现有的激光切割工 艺在切割面均留有0. 1-0. 30mm深的热影响区，并在切割方向上呈现一定的锥度或圆弧。所 述热影响区破坏了金属材料固有的特性，影响到热处理后锯齿刃口物理性能；在切割方向 上的锥度和圆弧，则直接影响到齿形的精度。因此，必须通过磨削去除热影响区、锥度和圆 弧，才能保证产品的性能、精度等技术要求，这不仅增加了生产工序和成本，还延长生产周 期、降低生产效率等。本发明的技术方案是，所述激光切割双金属带锯齿无磨削一次成形方法包括(1)根据高速钢和弹簧钢复合材料的物理特性，选用合适功率的增益介质长、耦合 效率高、输出激光光束质量好且输出波长范围宽GOO 3400nm)的光钎激光器；(2)选用长焦距聚焦镜聚焦，以减小激光束的远场发散角，并获取大于材料厚度尺 寸的激光束焦深尺寸，消除切割方向上的锥度和圆弧；(3)调节切割速度和辅助气体压力，增强排渣能力和切割面的冷却速度，减小或消 除热影响区；(4)调节聚焦光斑至工件厚度方向距上平面1/3的位置，以改善切割效率，提高齿 形精度(参见图1)。以下对本发明做出进一步说明。本发明是在目前广泛使用的激光切割机基础上，根据被加工材料材质及厚度，调 整和选用针对性的光源系统、激光束特征和工艺方法，消除了切割面的热影响区和切割方 向的锥度、圆弧，使得齿形加工一次成形，免去了目前激光切割齿形需要的磨削工序；其工 艺流程为双金属复合钢带一激光切割齿形一分齿一热处理一成品。由以上可知，本发明为一种激光切割双金属带锯齿无磨削一次成形方法，它采用 激光切割一次成形锯齿，无需磨削，减少了工序流程，提高生产效率，降低机加工成本，同时 避免了机加工毛刺、倒齿等缺陷，提高了产品质量。
图1是激光切割示意图，亦是步骤(4)中，将聚焦光斑调至工件厚度H方向距上平 面1/3左右位置的示意图。在图中1-激光器，2-激光束，3-反射镜，
4-凸透镜，5-喷嘴。
具体实施例方式实施例1 按照所述锯齿齿形激光切割无磨削一次成形方法生产锯条，原材料是 背部为弹簧钢、齿部为高速钢M42的双金属复合钢带，切割工艺条件设定为(1)按锯条原材料双金属复合钢带的属性，通过试验确定最佳的光束波长为 1064nm、功率为2000W的光钎激光器；(2)选用190mm焦距聚焦镜聚焦，获得C 0. IOmm的光斑直径和大约为1. 6mm的焦 深；(3)切割速度为3m/min-8m/min ；辅助气体为氧气(O2)，压力为0. 3MPa_0. 8Mpa ；(4)聚焦光斑在工件上平面向下0. 5mm处(离焦量_0. 5mm)。以此工艺切割齿形，符合不磨削的技术要求。实施例2 按照所述锯齿齿形激光切割无磨削一次成形方法生产宽67mm、厚1. 6mm 的锯条，原材料是背部为弹簧钢、齿部为高速钢M42的双金属复合钢带，切割工艺条件为(1)对于1. 6mm厚的弹簧钢和高速钢M42复合钢带，选用光束波长为1064nm、功率 为2000W的光钎激光器；(2)聚焦镜焦距选用I9Omm ；(3)对于67mmX 1. 6mm规格的复合材，切割速度为3m/min-10m/min ；辅助气体为氧 气(O2)，辅助气体压力为0. 3MPa 0. 8Mpa ；(4)对于厚1. 6mm带材，离焦量为-0. 5_。本发明的优点在于消除了现行激光切割面的热影响区和切割方向的锥度、圆弧， 使得齿形加工一次成形，无需再次磨削加工。该工艺经过多次试切，试样的齿形精度、热影 响区经检验、分析，符合设计要求。
权利要求
1.一种激光切割双金属带锯齿无磨削一次成形方法，其特征是，它包括(1)根据高速钢和弹簧钢复合材料的物理特性，选用合适功率的增益介质长、耦合效率 高、输出激光光束质量好且输出波长范围为400nm 3400nm的光钎激光器；(2)选用长焦距聚焦镜聚焦，以减小激光束的远场发散角，并获取大于材料厚度尺寸的 激光束焦深尺寸，消除切割方向上的锥度和圆弧；(3)调节切割速度和辅助气体压力，以增强排渣能力和切割面的冷却速度，减小或消除 热影响区；(4)调整聚焦光斑至工件厚度方向距上平面1/3的位置，以改善切割效率，提高齿形精度。
2.根据权利要求1所述激光切割双金属带锯齿无磨削一次成形方法，其特征是，所述 光钎激光器光束波长为1064nm、功率为2000W。
3.根据权利要求1所述激光切割双金属带锯齿无磨削一次成形方法，其特征是，所述 聚焦镜的焦距为190mm。
4.根据权利要求1所述激光切割双金属带锯齿无磨削一次成形方法，其特征是，所述 聚焦光斑直径为Φ 0. 10mm。
5.根据权利要求1所述激光切割双金属带锯齿无磨削一次成形方法，其特征是，所述 激光束的焦深为1. 6mm。
6.根据权利要求1所述激光切割双金属带锯齿无磨削一次成形方法，其特征是，所述 切割速度为3m/min-an/min。
7.根据权利要求1所述激光切割双金属带锯齿无磨削一次成形方法，其特征是，所述 辅助气体为氧气，辅助气体压力为0. 3MPa-0. 8Mpa。
8.根据权利要求1所述激光切割双金属带锯齿无磨削一次成形方法，其特征是，所述 聚焦光斑在工件上平面向下0. 5mm处。
全文摘要
一种激光切割双金属带锯齿无磨削一次成形方法，包括根据高速钢和弹簧钢复合钢带的材料特性，选用合适功率、激光束波长的激光器和特定焦距的聚焦镜聚焦，以减小激光束的远场发散角，并获取大于材料厚度尺寸的激光束焦深尺寸，可消除切割方向上的锥度和圆弧；调节切割速度、辅助气体压力和离焦量，可提高排渣能力和切割面的冷却速度，减小或消除热影响区。它采用激光切割一次成形锯齿，无需磨削，缩短工序流程，提高生产效率，降低机加工成本，并提高了产品质量。
文档编号B23K26/04GK102145412SQ201110072170
公开日2011年8月10日 申请日期2011年3月24日 优先权日2011年3月24日
发明者刘刚, 孙实欢, 李辉 申请人:湖南泰嘉新材料科技股份有限公司