金刚石圆锯片金刚石类工具消耗量最大刀具，优化金刚石圆锯片基体及锯齿结构改善锯切效果重要途径。下面综合介绍了国内外优化金刚石圆锯片基体及锯齿结构有关成果，分析了各种防侧面磨损、防应力变形、改善冷却性能锯片基体及锯齿结构特点、生产价值及存问题。

　　1 引言

　　金刚石圆锯片金刚石类工具消耗量最大刀具，约占金刚石刀具材料消耗总量95%以上。近年来，我国优化金刚石圆锯片节块配方方面进行了大量研究，使金刚石圆锯片锯切性能显著提高，刀头成本大大降低，提高了国产锯片国内外市场竞争力。随着金刚石圆锯片应用范围日趋广泛，加工对象日益复杂，目前对锯片除有一般耐磨性、锋利性等性能要求外，还对其适应被加工材料（如各种大理石、花岗岩、钢筋混凝土、沥青路面等）、加工条件（如干切、湿切、锯切超薄板、高精度板等）以及环保要求（如噪音、排污等）能力提出了更高要求，这些都对金刚石圆锯片设计与制造提出了新挑战，仅仅通过优化节块配方来提高锯片性能已远远不够，还必须改善锯片结构方面取得更多进展突破。近年来，国内外开发使用各种新型锯片基体及锯齿结构（如锯片基体开气流孔槽或镶阻尼材料、形成锯齿凹磨损三明治夹层齿、多重细齿、径向延伸齿、硬质合金护齿等）对改善锯切摩擦及冷却条件、提高锯片锋利性及切割平稳性、防止锯齿打滑、防止侧面磨损、适应软硬混合材料加工、避免掉齿、节省刀具材料、充分利用锯齿材料、降低锯切噪音等起到了重要作用，由此证明改善锯片基体及锯齿结构提高锯切效果重要途径之一。

　　但，目前对各种基体及锯齿结构对锯片受力、刚性、变形、应力分布、摩擦、噪音等影响还缺乏深入系统理论分析，因而提出改善基体锯齿结构技术方案理论依据尚不充分。本文综合介绍了国内外改善锯片基体及锯齿结构研究及应用成果，分析了各种锯齿结构特点、生产价值及存问题，并提出了研究锯片基体及锯齿结构涉及理论问题及技术前景。

　　2 锯片基体及锯齿结构特性分析

　　2.1防侧面磨损基体及锯齿结构锯切过程，锯片高速运转，锯片基体与岩屑流产生摩擦磨损。由于节块径向磨损与侧向磨损不一致，当节块工作层将消耗完时，锯片基体与岩屑摩擦加大，造成“夹锯”，这将引起锯片基体磨损变形，降低基体可重复使用次数。为此，可采取以下保护基体措施。1）采用电焊方法锯片基体上按圆周方向均匀分布及径向方向交错分布方式焊接硬质颗粒。该方法可减少岩屑流对基体侧面磨损，但将增加基体制造成本及基体变形校正难度。

　　采用低温熔射法锯片基体侧面喷涂一层以WC-Co为主要成分熔射层。该方法既可防止侧面磨损，又可提高锯片刚性。如用外径?323mm金刚石圆锯片锯切混凝土路面（锯片转速2400r/min，切深60mm，进给速度3m/min），喷涂熔射层后锯片使用寿命可由2899m提高到4500m。选用最佳熔射层喷涂工艺、层厚、喷涂面积等应用该技术关键。5）节块采用交错分布水槽，水槽深度为节块厚度2/3，径向深度达到焊接层。锯切加工时接触面为连续分割图形。该技术有利于冷却润滑，可提高排屑能力，减少节块对基体摩擦扭曲变形。

　　2.2改善应力状态、摩擦冷却条件基体锯齿结构通过分析锯片应力状态摩擦冷却条件，合理改进基体及锯齿结构，可有效改善基体受力变形锯齿摩擦冷却条件，延缓基体失效期限，提高锯片耐磨性锋利性，节省刀具材料，降低加工成本。

　　1）H.D.Jerro采用有限元法对普通节块单齿锯切、一齿锯切下一齿刚进入锯切、二齿同时锯切三种状态进行了应力分析。当锯片直径为?200mm、切深2mm、锯片厚度1.8mm、槽宽7mm、水槽底孔到锯片外圆周距离Sh=8.5mm时，设计了如图6所示具有较佳综合加工效果水槽结构。水槽结构参数为：γ=10°，r=3.5mm，ψ=5°，?=5°。该文揭示了应用有限元法分析锯片受力状态可行性，但受力分析广度深度还有待进一步提高。

　　2）为改善锯切过程锯片热应力状态，可基体上按均匀间隔增加径向延伸槽，以满足基体热胀冷缩需要，减少基体因热应力引起变形。

　　3）为改善锯齿齿顶齿侧摩擦条件受力状况，可齿顶面形成有凹磨损“回”形齿、“H”形齿、“凹”形齿及类似两端形状各异节块匀质夹层”齿以及目前应用广泛三明治齿等。

　　齿顶面形成凹磨损“回”形、“H”形及“凹”形齿由于减少了齿顶与加工材料接触面积，改善了齿侧压力状态，可使摩擦及发热现象明显减少，刀头锋利性增加。同时由于节块凹部分所对应岩石往往薄而脆，岩石周围冲击能量作用下易自然破碎，从而可节省节块工作层材料。

　　非匀质夹层齿示意图可减小齿侧摩擦接触面积齿型还有“L”型齿、阶梯型齿、侧面开槽齿等美国NED公司、日本大阪金刚石公司、德国WihelmLeiritz公司等已将这些齿形运用于?1000～5000mm大直径锯片上。对于小直径锯片，则可采用图12所示螺旋齿型，该类齿型有利于冷却介质导入，节块切入切出长度渐变可减缓其所受冲击力。该方法成功应用技术关键合理选用螺旋角、齿形以及冷压成型工艺控制。

　　4）为增加冷却槽密度，而又不至于因钢基体水槽过多而造成锯片刚性不足，可采用多重细齿节块。该节块外缘层齿槽比内层齿槽略低，当外层齿磨耗完后，内层齿又可如新齿一样进行切削。由于齿长度缩短及分层，可达到改善摩擦冷却条件、避免锯齿打滑、增加锯片锋利性切割平稳性、充分利用刀具材料效果，该效果与国内学者研究“节块长度越小，则锯片切削时功率总消耗量越小”结论一致。但此类节块需采用冷压成型制作，会增加模具制作成本焊接难度。

　　3 结语

　　标牌制作本文对国内外各种防侧面磨损、防应力变形、改善冷却性能锯片结构基体及锯齿结构特点、生产价值、存问题等进行了综合介绍。后续文章，还将对干切削、抗冲击、低噪音锯片结构特点、生产价值及存问题进行分析讨论，并将提出研究锯片基体及锯齿结构时所涉及技术问题及相应理论方法。