切削工具的切削段和切削工具的製作方法
2023-04-30 04:45:26 3
專利名稱：切削工具的切削段和切削工具的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於切削或鑽削脆性工件例如石頭、磚塊、混凝土和瀝青的切削工具的切削段，以及具有切削段的切削工具。更具體地，本發明涉及一種能夠通過適當地設置磨料顆粒而提高磨料顆粒的切削效率的切削段，以及具有該切削段的切削工具。
背景技術：
為了切削或鑽削脆性工件例如石頭、磚塊、混凝土和瀝青，必須提供硬度高於工件硬度的磨料。
磨料包括人造金剛石顆粒、天然金剛石顆粒、氮化硼顆粒和超硬質顆粒，在這些材料中人造金剛石顆粒應用最廣泛。
人造金剛石(在下面被稱為「金剛石」)在二十世紀50年代發明。金剛石被公知為是在地球上所有材料中最硬的材料，由於該特性，所以金剛石已經用於切削工具和磨削工具。
特別地，金剛石已經被廣泛應用在切削和磨削各種石頭例如花崗石和大理石的石頭加工領域以及切削和磨削混凝土結構的建築領域中。
現在將基於採用作為磨料的金剛石顆粒的切削段和切削工具進行說明。
典型地，金剛石工具包括具有金剛石顆粒分布於其上的段(Segments)，和具有該段固定於其上的金屬芯。
圖1示出段式金剛石工具的一個例子。
如圖1所示，該段式金剛石工具包括固定到盤形金屬芯2的多個段11，12，在每個段11，12上具有隨機分布的金剛石顆粒5。
所述段利用將金屬粉末混合後採用粘結、模製和然後燒結的粉末冶金工藝製成。
當將金剛石顆粒與金屬粉末混合時，金剛石顆粒沒有均勻地分布在金屬粉末中而是隨機分布在所述段中。
對於在其上具有所述段的切削工具，切削速度和使用壽命之間的關係是相互矛盾的。即，若採用低抗磨損的金屬粉末來提高切削速度，由於金剛石顆粒之間作用力弱的原因，則使用壽命縮短。相反，若採用高抗磨損的金屬粉末來增加使用壽命，由於在切削過程中變鈍的金剛石顆粒不易脫落，則使在某些情況下降低了切削速度。
同樣，在將金剛石顆粒與金屬粉末混合併粘合在一起時，由於顆粒大小和重量的差異，則產生金剛石顆粒在金屬粉末中不均勻分布。結果，如圖1所示，根據切削表面，金剛石顆粒可以以不同的濃度分布切削表面3可分布有非常多的金剛石顆粒，而切削表面4上可分布有非常少的金剛石顆粒。
如剛剛所描述的，當金剛石顆粒根據切削表面以不同的濃度分布時，不僅切削工具的切削速度降低，而且切削工具的使用壽命減少。即，在切削過程中，金剛石顆粒的效率下降。
正如美國專利5,518,443所公開的內容，為了解決上述問題發明者已經進行了無數次的嘗試。
美國專利5,518,443公開了一種技術，該技術能夠通過將金剛石顆粒隨機分布在切削段上並且朝著切削方向連續設置高濃度區和低濃度區而提高切削速度和使用壽命。
正如美國專利5,518,443所公開的，當將金剛石顆粒的高濃度區和低濃度區連接設置時，在高濃度區內，許多金剛石顆粒露在切削表面上，因此，對於每個金剛石顆粒所承受的負載變低，延遲了金剛石顆粒的磨損，並且增加了使用壽命。在沒有或幾乎沒有金剛石顆粒的區域內，金剛石顆粒容易磨耗掉，從而由於金屬粉末的快速磨損使切削速度增加。
但是，對於前述的美國專利5,518,443，金剛石顆粒在高濃度區內隨機分布並且沒有適當地分隔開，導致產生不均勻濃度。因此，對提高切削速度和使用壽命形成限制。
為了解決金剛石顆粒的隔離問題，提出了一種金剛石顆粒圖案工藝，如圖2所示。
圖2示出了形成有金剛石顆粒圖案的段式金剛石工具20的一個實例。
如圖2所示，金剛石顆粒在每個段21，22內形成圖案或在每個段21，22內規則地分布。
如果工件利用所述段進行切削，金剛石顆粒在切削表面上均勻分布且均勻間隔，使金剛石顆形成普遍均勻。因此，所有的金剛石顆粒在切削加工中持續地參與了切削，從而提高了切削加工的效率。
但是，如果上述提到的圖案工藝應用到具有金剛石顆粒的低濃度區的切削段上時(在段的每單位體積上的金剛石顆粒數)，則對提高切削速度和使用壽命形成限制。
美國專利6,110,031提供了一種技術，該技術通過在兩側上形成高抗磨損的外層和在外層之間形成內層來提高切削速度和使用壽命。內層設置成在切削方向和在垂直於切削方向的方向規則地分布有高抗磨損部分和相對低的抗磨損部分。
但是，在美國專利6,110,031中，在內層中的高濃度區和低濃度區在切削方向或在垂直於切削方向的方向上橫跨所述段均勻地分布。結果，在低濃度區，使用壽命不能被提高，而在高濃度區，由於相鄰於低抗磨損區，所以金剛石顆粒的突出高度不能最大化。因此，形成好的切削速度的效果就變得沒有意義。
發明內容
技術問題已經做出本發明，以解決現有技術中的前述問題，並且因此本發明的目的是提供一種能夠通過充分地設置磨料顆粒而提高切削速度和使用壽命的切削段並能夠提高其切削效率的切削段，以及提供一種具有該切削段的切削工具。
技術方案下面，將對本發明進行解釋。
為了實現目的，根據本發明的一個方面，提供一種用於在切削表面上切削工件的切削工具的切削段，所述切削段包括設置在沿切削方向延伸的多列內的若干磨料顆粒，所述磨料列橫跨切削方向相互並排放置並且從切削表面豎直地層疊，其中每個磨料列包括在切削表面上沿著切削方向的高濃度部分和低濃度部分，所述高濃度部分顯示的濃度高於每個磨料列的平均濃度，並且低濃度部分顯示的濃度低於平均濃度，並且其中所述高濃度部分在切削表面上聚在一起形成高濃度區，並且低濃度部分在切削表面上聚在一起形成低濃度區，並且高濃度區和低濃度區分別延伸到所述段的兩側，其中低濃度區在切削表面上具有多邊形輪廓，並且其中沿著切削方向，高濃度區和低濃度區交替出現。
為了實現目的，根據本發明的另一個方面，提供一種其上具有切削段的切削工具。
一種用於在切削表面上切削工件的切削工具的切削段，所述切削段包括設置在沿切削方向延伸的多列內的若干磨料顆粒，所述磨料列橫跨切削方向相互並排放置並且從切削表面豎直地層疊，其中磨料列包括設置在所述段的兩側的外磨料列和設置在所述外列之間的多個內磨料列，其中外列中的至少一個外列以均勻的濃度設置磨料顆粒，其中每個內列包括在切削表面上沿著切削方向的高濃度部分和低濃度部分，所述高濃度部分顯示的濃度高於每個磨料列的平均濃度，並且低濃度部分顯示的濃度低於平均濃度，其中所述高濃度部分在切削表面上聚在一起形成高濃度區，並且低濃度部分在切削表面上聚在一起形成低濃度區，其中低濃度區在切削表面上具有多邊形輪廓，並且其中沿著切削方向，高濃度區和低濃度區交替出現。
為了實現目的，仍根據本發明的另一個方面，提供一種其上具有切削段的切削工具。
本發明應用於切削或鑽削脆性工件例如石頭、磚塊、混凝土和瀝青的切削工具的切削段。
切削工具的切削段包括在切削工件中執行切削工作的磨料顆粒和用於固定磨料顆粒的金屬粘合劑。
為了實現目的，仍根據本發明的另一個方面，提供了磨料顆粒的設置。
例如，對於本發明的切削段，所述切削段包括設置在沿切削方向延伸的多列內的若干磨料顆粒，所述磨料列橫跨切削方向相互並排放置並且從切削表面豎直地層疊。
設置在所述段兩側上的外列中的一個外列和相鄰內磨料列之間的距離小於等於磨料顆粒的平均直徑的2.0倍，並且放置在外列之間的內列間的距離小於等於磨料顆粒的平均直徑的4.0倍，且更優選地，是磨料顆粒的平均直徑的1.5至2.5倍。
所述磨料列從切削表面豎直地層疊。
優選地，磨料列在切削工件時以預定圖案連續地從切削表面突出。
磨料列包括從切削表面沿著切削方向的高濃度部分和低濃度部分，所述高濃度部分顯示的濃度高於每列的平均濃度，而低濃度部分顯示的濃度低於平均濃度。
低濃度部分可不具有磨料顆粒。
高濃度部分在切削表面上聚在一起形成高濃度區，並且低濃度部分聚在一起形成低濃度區。
正如剛描述的，若低濃度部分沒有任何磨料顆粒，則低濃度區也會沒有任何磨料顆粒。
低濃度區在切削表面上具有由形成多邊形的線所構成的輪廓。
優選地，高濃度區的平均長度與低濃度區的平均長度之比是0.3至2.0。
高濃度區和低濃度區延伸到所述段的兩側。
沿著切削方向，高濃度區和低濃度區交替出現。
提供本發明切削段的另一個實例，所述切削段包括設置在沿切削方向延伸的多列內的若干磨料顆粒，所述磨料列橫跨切削方向相互並排放置並且從切削表面豎直地層疊。
優選地，磨料列在切削工件時以預定圖案連續地從切削表面突出。
每個列包括設置在所述段兩側上的外列和設置在外列之間的多個內列。
優選地，設置在所述段兩側上的外列中的一個外列和相鄰內列之間的距離小於等於磨料顆粒的平均直徑的2.0倍。同樣，優選地，設置在外列之間的內列間的距離小於等於磨料顆粒的平均直徑的4.0倍，且更優選地，是磨料顆粒的平均直徑的1.3至2.5倍。
所述外列中的至少一個外列以均勻濃度設置磨料顆粒。
即，在外列之中，一個外列以均勻濃度設置磨料顆粒，並且另一個外列以與內列相同的方式設置磨料顆粒，或者所有的列可採用均勻濃度設置。
每個內列包括從切削表面朝著切削方向的高濃度部分和低濃度部分，所述高濃度部分顯示的濃度高於每列的平均濃度，而低濃度部分顯示的濃度低於平均濃度。
低濃度部分可不具有磨料顆粒。
低濃度區在切削表面上具有由形成多邊形的線所構成的輪廓。
高濃度區的平均長度與低濃度區的平均長度之比是0.3至2.0。
內列採用以下方式設置高濃度部分在切削表面上聚在一起形成高濃度區，並且低濃度部分在切削表面上聚在一起形成低濃度區。
正如剛描述的，若低濃度部分沒有任何磨料顆粒，則低濃度區也會沒有任何磨料顆粒。
此外，優選地，內列採用以下方式設置相等數目的磨料顆粒朝著切削方向以均勻濃度均勻間隔突出。
根據本發明，鄰近外列的內列可具有以均勻濃度設置的磨料顆粒，並且允許以均勻濃度設置磨料顆粒的內列數應小於總的內列數的1/2。
沿著切削方向，高濃度區和低濃度區交替出現。
結合附圖，從以下詳細說明中將更加清楚地理解本發明的上述和其它目的、特徵和其它優點圖1示出了具有隨機分布在切削段的切削表面上的金剛石顆粒的金剛石工具的一實例；圖2示出了具有規則分布在切削段的切削表面上的金剛石顆粒的金剛石工具的一實例；圖3是一示意圖，顯示出根據本發明切削段的切削表面，其中(a)示出了具有兩側垂直於切削方向的輪廓的低濃度區；和(b)示出了具有兩側傾斜於切削方向的輪廓的低濃度區；圖4是一示意圖，顯示出在切削時切削段側看到的從切削表面突出的磨料顆粒設置，其中(a)示出了常規切削段的設置，和(b)示出了本發明切削段的設置；圖5示出了根據本發明磨料列從切削表面豎直地層疊的磨料顆粒的設置圖；圖6是一示意圖，示出了根據本發明切削段的另一實例，其中(a)示出了從切削表面豎直地層疊的磨料顆粒，(b)示出了分布在上面的磨料顆粒的設置；和(c)示出了分布在下面的磨料顆粒的設置；圖7是一示意圖，示出了仍為根據本發明切削段的另一實例，其中(a)示出了切削段的磨料顆粒的設置，(b)示出了切削表面上的磨料顆粒的設置；圖8是沿圖3中的線A-A的切削段的截面圖；圖9是根據本發明的切削段的構形圖；圖10是根據本發明的切削段的構形圖。
發明內容參照附圖，現在將對本發明的優選實例進行詳細說明。
圖3示出了本發明的切削段的一實例。
如圖3所示，本發明的切削段100包括多列磨料顆粒101，其中磨料顆粒105朝切削方向設置。根據本發明的切削段100包括設置在沿切削方向延伸的多列內的若干磨料顆粒。磨料列101橫跨切削方向相互並排放置並且相對於切削方向豎直地層疊。
優選地，磨料列101的數目至少是4。
在切削過程中，高濃度區110a承受大的切削負載。因此，若設置在一側的外列101a中的一列和相鄰內列101b之間的距離Dout太大，則外磨料列在切削過程中朝著切削段的側邊脫落，從而使磨料列101的外部不可能繼續進行切削。結果，優選地，外列101a中的一列和相鄰內列之間的距離Dout小於等於磨料顆粒平均直徑的2.0倍。
反之，若設置在外列101a之間的內列101b間的距離Din太大，則位於磨料列中間的無磨料顆粒的切削段的部分會深深地凹下，從而磨料顆粒易於脫落，會降低切削工具的使用壽命。因此，位於外列101a之間的內列101b間的距離Din優選地小於等於磨料顆粒平均直徑的4.0倍，或更優選地是磨料顆粒平均直徑的1.3至2.5倍。
磨料列從切削表面111豎直地層疊。
磨料列101包括從切削表面111沿著切削方向的高濃度部分1011a、1011b，和低濃度部分1012a、1012b。高濃度部分顯示的濃度高於每個磨料列的平均濃度，而低濃度部分顯示的濃度低於平均濃度。
低濃度部分1012a、1012b可不具有磨料顆粒。
磨料列101以下面方式設置高濃度部分1011a、1011b在切削表面上聚在一起形成高濃度區110a和低濃度部分1012a、1012b聚在一起形成低濃度區110b。
正如剛說明的一樣，若低濃度部分1012a、1012b沒有任何磨料顆粒，則低濃度區110b也會沒有任何磨料顆粒。
高濃度區110a和低濃度區110b分別延伸到所述段的兩側112處。
沿著切削方向，高濃度區110a和低濃度區110b交替出現。
如圖3a所示，在切削表面上，低濃度區110b為多邊形，具體地為矩形輪廓120a，以及如圖3b所示，低濃度區110b為多邊形，具體地為平行四邊形輪廓120b。
優選地，高濃度區110a的長度L與低濃度區110b長度A的比L/A是0.3至2.0。
沿著切削方向，高濃度區110a和低濃度區110b交替出現。
應分別有至少一個高濃度區110a和一個低濃度區110b。
根據本發明，切削段的切削表面上的高濃度區110a和低濃度區110b允許在低負載條件下進行切削。從而，在切削過程中，切削工具受到低衝擊，而使受到較小振動和噪聲。特別是，如果切削段的切削表面上的高濃度區110a和低濃度區110b具有適當的長度和數目，則本發明將提高切削速度，此種情形將在下文中進行解釋。
圖4示出了利用其上規則地設置有磨料顆粒的切削段切削工件時，從切削段側所看到的磨料顆粒的突出情形。圖4(a)示出了濃度區沒有變化的切削段，而圖4(b)示出了濃度區有變化的切削段。
如圖4(a)所示，對於具有規則設置的金剛石顆粒但在濃度區內沒有任何變化的切削段，其所有的磨料顆粒均以幾乎相等的高度突出。
在此情形中，在切削方向上，位於切削段後部處的突出的磨料顆粒受到前面磨料顆粒的尾部埋蓋，並承受較小的切削負載。結果，磨料顆粒的鋒利邊緣變得光滑，降低了切削速度。
同時，如圖4(b)所示，對於根據本發明包含有相互交替的高濃度區和低濃度區的切削段，位於濃度區前面的磨料顆粒A、B、C顯示有突出的基本高度h。
這是由於在低濃度或沒有金剛石顆粒的區域內磨損相對嚴重，使得在高濃度區前面的磨料顆粒成為高的突出。
同樣，在切削方向上，位於高濃度區後部的磨料顆粒受到位於前面的磨料顆粒的尾部埋蓋較少，從而提高了每個磨料顆粒的切削速度。
即，在相同直徑的切削工具中，切削速度是隨著切削段的數目成比例增加。本發明通過實現如同切削段有多個子切削段的效果而提高切削速度。
此外，對於低濃度區110b的多邊輪廓，該輪廓可具有至少一側朝垂直於切削方向的方向傾斜。該結構減少了由於相互交替的高濃度區110a和低濃度區110b引起的可能的嚴重間斷而產生的衝擊。
同樣，對於高濃度區和低濃度區的設計對切削速度影響將在下文中進行解釋。
典型地，設想當利用大功率機器以加速的切削速度切削硬工件時，磨料顆粒為大顆粒磨料顆粒。在此情況下，切削速度和使用壽命可通過降低高濃度區的比率和增加高濃度區數目來提高。
此外，優選地，應增加層疊在段內的磨料列的數目，從而縮小外列和內列之間的距離Dout，以及縮小內列之間的距離Din，以使凹槽不會太深。
因此，切削段的磨料顆粒和平均濃度應根據工作狀況、機器和工件來確定，然後應對磨料列數目、高濃度區和低濃度區的數目和長度、以及局部濃度進行確定。
圖5示出了切削段的磨料顆粒從切削表面豎直地層疊的實例。
如圖5所示，在本發明中的切削段200中，設置在沿切削方向延伸的多個列內的若干磨料顆粒和磨料列從切削表面豎直地層疊。
優選地，磨料列採用以下述方式層疊在切削工件過程中，新磨料顆粒205b可在最初的已突出的磨料顆粒205a中突出。
在圖5中，數字210a指的是高濃度區，而數字210b指的是低濃度區。
如圖5所示，磨料列從切削表面豎直地層疊，從而磨料顆粒可在切削工件時以均勻間隔並帶有預定圖案地連續地突出。
圖6示出了本發明切削段的另一個實例。
在本發明中，如圖6(a)所示，磨料列採用以下述方式層疊下沉磨料列的低濃度部分在垂直於切削表面的方向對應於上覆磨料列的高濃度部分放置。
在如剛所描述的層疊的情形中，上覆磨料列和下沉磨料列之間的距離d應為磨料顆粒大小的1/2到2/3。
在如剛所描述的層疊的情形中，如果在上切削表面上的磨料顆粒具有如圖6(b)所示的在垂直於切削表面的方向突出的第一區域和第三區域，則在下切削表面上的磨料顆粒將具有如圖6(c)所示的突出的第二區域和第四區域。
圖7(a)和(b)示出了本發明的另一個實例。
如圖7(a)和(b)所示，切削段300上的磨料顆粒305設置在多列內。在切削表面311上，多個磨料列在垂直於切削方向的方向設置。
磨料顆粒列301從切削表面311豎直地層疊。
在確定表面上的磨料列301包括設置在所述段兩側的外列301a和設置在外列301a之間的多個內列301b。
優選地，外列301a中的一個外列和相鄰內列301b之間的距離小於等於磨料顆粒的平均直徑的2.0倍。優選地，內列301b之間的距離小於等於磨料顆粒的平均直徑的4.0倍，且更優選地，是磨料顆粒的平均直徑的1.3至2.5倍。
外列301a中的至少一個外列具有均勻濃度設置的磨料顆粒。
即，外列301a中的一個外列可具有均勻濃度設置的磨料顆粒，並且另一個外列可具有與內列301b相同方式設置的磨料顆粒。選擇地，兩個外列301a可均設置成均勻濃度。
內列301b包括在切削表面311上朝著切削方向的高濃度部分3011b和低濃度部分3012b，其中高濃度部分3011b顯示的濃度高於每列的平均濃度，並且低濃度部分顯示的濃度低於平均濃度。
內列301b以下述方式設置高濃度部分3011b在切削表面311上聚在一起形成高濃度區310a和低濃度部分3012b在切削表面311上聚在一起形成低濃度區310b。
低濃度區310b為多邊形，具體地為矩形輪廓320。
每個內列301b的高濃度部分3011b聚在一起形成高濃度區310a。優選地，高濃度區310a的長度L與低濃度區310b的長度A的比L/A是0.3至2.0。
如圖7所示，低濃度部分3012b可不具有磨料顆粒。
若內列301b的低濃度部分3012b沒有任何磨料顆粒，則低濃度區301b也會沒有任何磨料顆粒。
優選地，內列301b以下述方式設置磨料顆粒可朝切削方向以均勻間隔和均勻濃度突出。
沿著切削方向，高濃度區310a和低濃度區310b交替出現。
設置在高濃度區310a內的磨料顆粒具有預定圖案。
本發明所採用的磨料沒有特別限定，但優選地採用金剛石顆粒。
如圖8所示，根據本發明，在切削工件過程中，在磨料列之間的沒有磨料顆粒的部分在切削過程中受到適當深度磨損，形成朝切削方向從切削段的前面到其後端的凹槽。該結構使切屑易於沿著深凹槽排出並且增加了設置在凹槽之間的磨料列的突出高度h，從而提高了切削速度。
此外，對於本發明的切削段，從切削表面突出的磨料顆粒朝著切削方向在確定區域內聚合併且以無濃度差異的方式分布在列內。因此，每個磨料顆粒均分擔工作負載，從而延遲了磨料顆粒的磨損周期，並且延長了其使用壽命。
圖9示出了根據本發明的包含有多個低濃度區的切削段的實例。
參見圖9(a)，每個低濃度區具有平行四邊形輪廓，並且所述平行四邊形輪廓設置成相互平行。參見圖9(b)，每個低濃度區具有平行四邊形輪廓，並且所述平行四邊形輪廓設置成相互非平行關係。
同樣，如圖9(c)所示，每個低濃度區具有V形輪廓，並且所述V形輪廓被定向為彼此面對。如圖9(d)，每個低濃度區具有兩端朝向相反方向的箭頭形輪廓。
本發明提供了一種切削工具，具有如上所述製造的切削段。
鋸片、鑽心和砂輪均可用作該切削工具。
下面將參考下述實例對本發明進行更詳細的說明。
實例1採用根據本發明製成的鋸片(發明產品1)和根據常規方法製成的鋸片(常規產品1-3)進行實驗，以測試在切削工件過程中的切削速度和使用壽命，並且該結果顯示在下面的表2中。
發明產品1是利用金剛石顆粒作為磨料的切削段並且其長度L為40，厚度T為3.2，寬度W為10.0，直徑為168R(14英寸)和平均濃度為0.75Conc.。對於金剛石顆粒的外列和內列，高濃度區的數目n為3。每列具有以預定速率分布在其上的金剛石顆粒的平均濃度。因此，每個高濃度區具有局部濃度為1.33Conc.。
金剛石顆粒的列包括2個外列和4個內列。全部的列所採用的金剛石顆粒是由美國的GE公司生產的MBS-955，並且其具有平均顆粒直徑為290□的美國標準50/60粒度。
對於列之間的距離，Dout為0.64mm，Din為0.64mm。
發明產品1的形狀是如圖10(a)中的形狀，其詳細的尺寸列在表1中。在發明產品1中，低濃度區具有平行四邊形輪廓，且該輪廓的兩側相對於切削表面的垂直線傾斜51.34度。
常規產品1是採用長度為40L、厚度為3.2T、且平均濃度為0.75Conc.和金剛石顆粒隨機分布的切削段的鋸片。該金剛石顆粒是MBS-955，具有平均顆粒直徑為290□的美國標準50/60粒度。
常規產品2除了具有平均濃度為0.9Conc.外，其與常規產品1在切削段的形狀、金剛石類型和顆粒直徑方面均相同。
在常規產品3中，將切削段朝著切削方向以相等間隔分成四等份，並且金剛石顆粒以下述方式隨機分布朝著切削方向，第一部分和第三部分的濃度為1.5Conc.。
常規產品3與常規產品1在切削段的形狀、金剛石類型和顆粒直徑方面均相同。
採用由PEDRINI公司生產的轉速為1800rpm的14英寸橋式切割機。
產品切成深30mm、切削長度為288m。
發明產品1、常規產品1、常規產品2和常規產品3是以相同組分的作為金屬粉末的鈷、鐵和銅混合粉末而製成(粘結物)。
表2顯示了在切削1□的工件時所需的功率切削指數(kWh)。切削指數越小意味著切削性能越好。另外，由於使用壽命的指數表示切削段磨損1mm所作的工作量(□)，所以使用壽命的指數越大意味著使用壽命越長，表1
表2
如表2所示，在切削速度和使用壽命方面，發明產品1優於常規產品1，2，3。根據本發明的發明產品1具有設置在多列內的金剛石顆粒並且包括高濃度區和低濃度區。常規產品1，2具有隨機設置的金剛石顆粒，而常規產品3具有隨機設置的金剛石顆粒的高濃度區和低濃度區。
實例2設置在切削段上的金剛石列的距離，或者外列和內列之間的距離Dout和內列之間的距離Din被調整成表3中的數據，以採用該數據製成切削段和加工成鋸片。然後測試切削速度和使用壽命。表5中顯示了切削速度測試的結果，並且表6顯示了使用壽命結果。
切削段的形狀如圖10(b)中的形狀。低濃度區具有朝切削方向相對於切削表面中心對稱的輪廓。低濃度區具有箭頭形的六邊形輪廓，其尺寸在表4中列出。
在此實例中使用的金剛石顆粒由美國G.E公司生產的美國標準40/50粒度，具有平均直徑為370□。切削段長度40L、厚度3.6T、寬度8.5W和168R(14英寸)。金剛石列的數目和列之間的距離在表3中示出。
對於切削段，金剛石的平均濃度是0.9Conc.。當高濃度區具有90％的平均度和低濃度區具有10％平均濃度時，高濃度區的局部濃度為1.62Conc.和低濃度區的局部濃度為0.18Conc.。高濃度區的數目n是4。低濃度區具有相對於切削段的垂直線傾斜51.34度的兩側的輪廓。
該輪廓由於其結構對稱於切削段的中心，所以輪廓的兩側傾斜相同。
所採用的切削工具是由STHIL公司生產的型號為6.5HP,4200RPM的手動切割工具(Handcut)，採用的工件是花崗巖。該工件被切成深20mm和切削長度240m。
同時，檢測了鋸片(常規產品4)的切削速度和使用壽命，所述鋸片除了金剛石顆粒隨機設置以外採用與表3實例相同的條件製成。切削速度為660.3□/min和使用壽命為7.22□/mm。
對於下面表5和表6中的切削速度和使用壽命，所顯示的常規產品4的切削速度和使用壽命的測量值為100％。
表3
*Dout與平均金剛石直徑的比**Din與平均金剛石直徑的比表4
表5
表6
如表5和表6所示，根據本發明的實例1至實例6優於常規產品4。但是，在切削速度和使用壽命方面，實例3，4，5優於實例1，2，6。對於實例3，4，5，外列和內列之間的距離Dout與平均金剛石直徑的比小於2.0，並且內列之間的距離Din與平均金剛石直徑的比為1.3至2.5。對於實例1，外列和內列之間的距離Dout與平均金剛石直徑的比大於2.0。對於實例2，內列之間的距離Din與平均金剛石直徑的比大於2.5。對於實例6，內列之間的距離Din與平均金剛石直徑的比小於1.3。
實例3通過改變高濃度區的平均長度L和低濃度區的平均長度A製成切削段。將金剛石顆粒僅局部地分布在高濃度區上，而不分布在低濃度區上。切削段製成鋸片，並對其切削速度和使用壽命進行檢測。該結果在表9和表10中顯示。
表9和表10所顯示的實例7，9，10的形狀如圖10(a)中的形狀。同樣，實例8的形狀如圖10(b)中的形狀，和實例11的形狀如圖10(c)中的形狀。表7和表8顯示了詳細的尺寸、高濃度區數目、局部濃度、高濃度區的平均長度與低濃度區平均長度之比。
低濃度區具有平行四邊行輪廓並且該輪廓的兩側相對於切削段的垂直線傾斜32度。
所採用的機器是由EDCO公司生產的型號為6.5馬力，3500RPM的發動機驅動的臺式切割機，並且採用的工件是花崗巖和混凝土。
花崗巖工件被切成深20mm和切削長度240m，而混凝土工件被切成深30mm和切削長度240m。
通過前述切削測試，對切削速度和使用壽命進行了檢測。切削速度和使用壽命的結果分別顯示在表9和表10中。
表7
表8
表9
表10
如表9和表10所示，當高濃度區的平均長度L與低濃度區的平均長度A的比L/A為0.3至2.0時，切削速度和使用壽命是優異的。
工業實用性正如上述所闡述的，根據本發明磨料顆粒的切削效率可通過對磨料顆粒恰當的設置而得到提高。結果，對於需求高濃度的切削段、良好的切削速度和較長使用壽命可以在低成本的情況下得到保證。同樣，對於需要低濃度的切削段、良好的切削速度和較長使用壽命可如需求高濃度的切削段一樣能夠獲得。
儘管本發明是利用優選實施例示出和描述的，但是顯示而見的是，本領域技術人員將在不脫離如所附權利要求界定的本發明的範圍和精神的情況下能夠進行各種修改和變化。
權利要求
1.一種用於在切削表面上切削工件的切削工具的切削段，所述切削段包括設置在沿切削方向延伸的多列內的若干磨料顆粒，所述磨料列橫跨所述切削方向相互並排放置並且從所述切削表面豎直地層疊，其中每個所述磨料列包括在切削表面上沿著切削方向的高濃度部分和低濃度部分，所述高濃度部分顯示的濃度高於所述每個磨料列的平均濃度，並且所述低濃度部分顯示的濃度低於所述平均濃度，並且其中所述高濃度部分在所述切削表面上聚在一起形成高濃度區，並且所述低濃度部分在所述切削表面上聚在一起形成低濃度區，並且所述高濃度區和所述低濃度區分別延伸到所述段的兩側，其中所述低濃度區在所述切削表面上具有多邊形輪廓，並且其中，沿著所述切削方向，所述高濃度區和所述低濃度區交替出現。
2.根據權利要求1所述的切削工具的切削段，其中所述多邊形輪廓的至少一側在垂直於所述切削方向的方向傾斜。
3.根據權利要求1所述的切削工具的切削段，包括多個所述低濃度區，每個所述低濃度區具有平行四邊形輪廓，其中所述平行四邊形輪廓設置成相互平行。
4.根據權利要求1所述的切削工具的切削段，包括多個所述低濃度區，每個所述低濃度區具有平行四邊形輪廓，其中所述平行四邊形輪廓設置成相互非平行關係。
5.根據權利要求1所述的切削工具的切削段，包括多個所述低濃度區，每個所述低濃度區具有V形輪廓，其中所述V形輪廓被定向為彼此面對。
6.根據權利要求1所述的切削工具的切削段，包括多個所述低濃度區，每個所述低濃度區具有兩端朝向相反方向的箭頭形輪廓。
7.根據權利要求1所述的切削工具的切削段，其中所述低濃度區具有箭頭形輪廓。
8.根據前述權利要求1至7中任一所述的切削工具的切削段，其中所述磨料列採用這樣的方式層疊所述磨料顆粒在切削工件時以預定圖案連續地從所述切削表面突出。
9.根據前述權利要求1至7中任一所述的切削工具的切削段，其中，設置在所述段兩側上的外列中的一個外列和相鄰內磨料列之間的距離小於等於所述磨料顆粒的平均直徑的2.0倍，並且放置在所述外列之間的內列間的距離小於等於所述磨料顆粒的平均直徑的4.0倍。
10.根據權利要求8所述的切削工具的切削段，其中，設置在所述段兩側上的外列中的一個外列和相鄰內列之間的距離小於等於所述磨料顆粒的平均直徑的2.0倍，並且放置在所述外列之間的內列間的距離小於等於所述磨料顆粒的平均直徑的4.0倍。
11.根據前述權利要求1至7中任一所述的切削工具的切削段，其中所述低濃度區不具有磨料顆粒。
12.根據權利要求8所述的切削工具的切削段，其中所述低濃度區不具有磨料顆粒。
13.根據前述權利要求1至7中任一所述的切削工具的切削段，其中所述高濃度區的平均長度與所述低濃度區的平均長度之比是0.3至2.0。
14.根據權利要求8所述的切削工具的切削段，其中所述高濃度區的平均長度與所述低濃度區的平均長度之比是0.3至2.0。
15.根據前述權利要求1至7中任一所述的切削工具的切削段，其中所述磨料列以這樣的方式層疊在垂直於所述切削表面的方向上所述低濃度部分與所述高濃度部分交替出現。
16.一種用於在切削表面上切削工件的切削工具的切削段，所述切削段包括設置在沿切削方向延伸的多列內的若干磨料顆粒，所述磨料列橫跨所述切削方向相互並排放置並且從所述切削表面豎直地層疊，其中所述磨料列包括設置在所述段的兩側的外磨料列和設置在所述外列之間的多個內磨料列，其中所述外列中的至少一個外列具有以均勻的濃度設置的磨料顆粒，其中每個所述內列包括在所述切削表面上沿著所述切削方向的高濃度部分和低濃度部分，所述高濃度部分顯示的濃度高於所述每個磨料列的平均濃度，並且所述低濃度部分顯示的濃度低於所述平均濃度，其中所述高濃度部分在所述切削表面上聚在一起形成高濃度區，並且所述低濃度部分在所述切削表面上聚在一起形成低濃度區，其中所述低濃度區在切削表面上具有多邊形輪廓，並且其中，沿著所述切削方向，所述高濃度區和所述低濃度區交替出現。
17.根據權利要求16所述的切削工具的切削段，其中所述多邊形輪廓的至少一側在垂直於所述切削方向的方向傾斜。
18.根據權利要求16所述的切削工具的切削段，包括多個所述低濃度區，每個所述低濃度區具有平行四邊形輪廓，其中所述平行四邊形輪廓設置成相互平行。
19.根據權利要求16所述的切削工具的切削段，其中所述低濃度區具有平行四邊形輪廓，包括具有平行四邊形輪廓的多個所述低濃度區，其中所述平行四邊形輪廓設置成相互非平行關係。
20.根據權利要求16所述的切削工具的切削段，包括多個所述低濃度區，每個所述低濃度區具有V形輪廓，其中所述V形輪廓被定向為彼此面對。
21.根據權利要求16所述的切削工具的切削段，包括多個所述低濃度區，每個所述低濃度區具有兩端朝向相反方向的箭頭形輪廓。
22.根據權利要求16所述的切削工具的切削段，其中所述低濃度區具有箭頭形輪廓。
23.根據前述權利要求16至22中任一所述的切削工具的切削段，其中所述磨料列採用這樣的方式層疊所述磨料顆粒在切削工件時以預定圖案連續地從所述切削表面突出。
24.根據前述權利要求16至22中任一所述的切削工具的切削段，其中，設置在所述段兩側上的外列中的一個外列和相鄰內磨料列之間的距離小於等於所述磨料顆粒的平均直徑的2.0倍，並且放置在所述外列之間的內列間的距離小於等於所述磨料顆粒的平均直徑的4.0倍。
25.根據權利要求23所述的切削工具的切削段，其中，設置在所述段兩側上的外列中的一個外列和相鄰內列之間的距離小於等於所述磨料顆粒的平均直徑的2.0倍，並且放置在所述外列之間的內列間的距離小於等於所述磨料顆粒的平均直徑的4.0倍。
26.根據前述權利要求16至22中任一所述的切削工具的切削段，其中所述低濃度區不具有磨料顆粒。
27.根據前述權利要求16至22中任一所述的切削工具的切削段，其中所述低濃度區不具有磨料顆粒。
28.根據前述權利要求16至22中任一所述的切削工具的切削段，其中所述高濃度區的平均長度與所述低濃度區的平均長度之比是0.3至2.0。
29.根據權利要求23所述的切削工具的切削段，其中所述高濃度區的平均長度與所述低濃度區的平均長度之比是0.3至2.0。
30.根據前述權利要求16至22中任一所述的切削工具的切削段，其中所述磨料列採用這樣的方式層疊在垂直於所述切削表面的方向上，低濃度部分與高濃度部分交替出現。
31.一種具有如權利要求1至30任一所述的切削段的切削工具。
全文摘要
本發明提供了一種用於切削或鑽削脆性工件例如石頭、磚塊、混凝土和瀝青的切削工具的切削段，以及切削工具。該切削段包括用於切削工件的切削表面和設置在多個列內的若干個磨料顆粒。每個磨料列包括高濃度部分和低濃度部分。高濃度部分在切削表面上聚在一起形成高濃度區和低濃度部分在切削表面上聚在一起形成低濃度區。本發明提供了能夠提高切削速度和使用壽命的切削段和切削工具。
文檔編號B23D61/02GK101094742SQ200580045664
公開日2007年12月26日 申請日期2005年12月28日 優先權日2004年12月30日
發明者金秀光, 張峻豪, 樸熹東, 金鐘虎 申請人:二和金剛石工業株式會社, 通用工具公司