0引言

双金属带锯条自20世纪60年代由美国DoAll公司发明以来, 由于其成本低、加工效率和精度高, 同时可以加工大尺寸材料等优点, 得到迅速发展推广, 被广泛用于机械加工各行业的备料工序。我国自20世纪80年代开始引进德国技术生产双金属带锯条, 至目前为止, 国内生产厂家已经达到近40家, 年产销超过5 000万米。

国内外对带锯条的研究主要集中在切削过程中锯条的振动机理、切削力模型、失效机理和热处理工艺等方面, 但对带锯条设计及其应用的研究则非常少。

切斜与断带是带锯条最为常见的失效形式, 其中切斜与带锯条的几何尺寸、齿形和磨损状态等相关。

1带锯条齿形与受力分析

1.1双金属带锯条齿形

双金属带锯条的齿尖为高速钢（高度为1~2mm），背部基带为弹簧钢。相比于车刀、铣刀等传统切削工具，双金属带锯条设计相对较为简单，主要特征参数为前角、楔角、后角、齿沟深度以及齿距，带锯条齿形示意图如图1所示。其中，齿距指的是相邻两齿尖的距离。通过不同的齿距设计形成多个锯齿为一组的循环，成为变齿型锯条，一般用TPI来表征。即一组齿中“按最小齿距来计算的每英寸齿距/按最大齿距来计算的每英寸齿数”的表示方法。其含义为：在该种锯条上，1 in范围内存在最少齿数与最多齿数。如TPI 3/4是指1 in中最少存在3个齿，最多有4个齿。

根据通用切削和振动切削场合的不同，常见带锯条齿形分为通用齿形与抗拉齿形，如图2所示。图2a所示为通用齿形，常见的前角为7°、10°、12°、15°，楔角为45°~52°。不同厂家在通用齿形设计方案上大致类似，都采用固定前角、后刀面轮廓为直线以及单一分齿量的形式。

由于高速钢齿尖与弹簧钢基带一般通过使用激光、电子束等高能焊接方式结合，属于异种金属焊接。在承受过大切削力或冲击能量时，焊缝容易被拉裂，而导致锯齿从锯带上剥落（业内称之为拉齿）。为了增强锯齿抗冲击性以及焊缝强度，设计了抗拉齿形，如图2b所示。其主要特点是采用大楔角，并延长焊缝长度。不同厂家在防止拉齿的齿形上具有多种设计，如泰嘉公司采用抗拉齿形设计，欧洲厂家采用龟背齿形设计较多，而日本Amada公司以及美国Lenox公司则设计了断屑槽齿形。

综合多个公司的产品来看，在同一个应用场合均存在一个产品系列，而该产品系列中其齿形设计大致基本相同。

如WIKUS公司的MARTHON系列，应用对象为通用材料（碳钢、工具钢和轴承钢等实心材料），TPI 4/6及以上产品，前角皆为10°，楔角为50°左右。也就是讲，对于统一厂家同系列齿形或者同一应用场合不同厂家的齿形，齿距TPI值是产品选型唯一参数。因此，在实际带锯条的设计和应用中，齿距的合理设计与选择是获得良好锯切效果的关键因素。