[0002] 本申请要求2008年7月9日提交的、名称为“锯片(SAW BLADE)”的美国临时申请第61/079,300号的优先权。
技术领域
[0003] 本
发明整体上涉及用于切割木材和其他材料的锯片的技术领域。
背景技术
[0004] 带锯锯片的齿可以用作微小的刨削齿，碎屑在
齿槽中收集和去除。通常，因为齿磨损、应
力或一些其它性能限制问题而更换带锯锯片。齿磨损可以由于锯片尖端的
过热而导致，所述过热使得尖端失去硬度。磨损的锯片，诸如带有磨损齿的锯片，导致效率的不可接受降低，会使得锯片由于增大的
应力而破损。此外，磨损的锯片会对拉动所述锯片的带锯主体产生损害。磨损的锯片也增大功率需求，由此增加锯切操作的
能量消耗。
附图说明
[0005] 结合附图，通过下面的详细说明，将清楚本发明的
实施例的特征和优点，在下述附图中相同的标号表示相同的部分。其中，
[0006] 图1A是
现有技术锯片的切割齿的局部放大视图；
[0007] 图1B是现有技术锯片的切割齿的另一局部放大视图；
[0008] 图2A是本发明的锯片的一实施例的侧视图；
[0009] 图2B是图2A中所示锯片的俯视图；
[0010] 图2C是图2A中所示锯片的齿的齿几何结构的详细视图；
[0011] 图2D是图2C中所示齿的尖端部分的详细视图；
[0012] 图2E是图2C中所示齿的尖端部分的详细视图，且部分1、2和3从齿的尖端部分被磨去；
[0013] 图3A是本发明的锯片的另一实施例的侧视图；
[0014] 图3B是图3A中所示锯片的俯视图；
[0015] 图3C是图3A中所示锯片的齿的齿几何结构的详细视图；
[0016] 图3D是图3C中所示齿的尖端部分的详细视图；
[0017] 图4A是本发明的锯片的再一实施例的侧视图；
[0018] 图4B是图4A中所示锯片的俯视图；
[0019] 图4C是图4A中所示锯片的齿的齿几何结构的详细视图；
[0020] 图4D是图4C中所示齿的尖端部分的详细视图；
[0021] 图5A是本发明的锯片的又一实施例的侧视图；
[0022] 图5B是图5A中所示锯片的俯视图；
[0023] 图5C是图5A中所示锯片的齿的齿几何结构的详细视图；
[0024] 图5D是图5C中所示齿的尖端部分的详细视图；
[0025] 图6A是本发明的锯片的又一实施例的侧视图；
[0026] 图6B是图6A中所示锯片的俯视图；
[0027] 图6C是图6A中所示锯片的齿的齿几何结构的详细视图；
[0028] 图6D是图6C中所示齿的尖端部分的详细视图；
[0029] 图7是包括根据本发明的锯片的带锯的示意图；
[0030] 图8是具有大致圆形基部构造的锯片的又一实施例的侧视图；
[0031] 图9是具有大致细长形、直线型基部构造的锯片的再一实施例的侧视图；
[0032] 图10是示出用于形成锯片的方法的一个实施例的
流程图。
[0033] 尽管将结合图示的实施例进行下面的详细说明，但是本领域的技术人员将清楚多种替代、
修改和变例。因此，应该以更宽泛的范围来看本发明的主题。
具体实施方式
[0034] 结合图1A-1B中示出的现有技术锯片讨论对典型锯片术语和特征的限定。然后结合图2-7讨论本发明锯片的实施例。尽管文中所提供的说明是结合各种示例性带锯锯片实施例进行的，但是应该理解文中所说明的实施例是以示例的方式给出的，而不是作为限定而给出的。根据本发明的锯片可以用于带锯之外的其它锯。此外，根据本发明的锯片可以用于各种系统中而不脱离本发明的主旨和范围。
[0035] 现在参见图1A，常规锯片10示出为具有用于将材料从
工件(未示出)去除的多个齿12。所述工件可以是金属、塑料、合成材料、石头、木材或任何可以用锯片来切割的材料。锯片10沿着x方向运动并且工件沿着负y方向运动。基准齿12R邻近引导齿12L(其在x方向上远离基准齿12R
定位)。在基准齿12R
接触工件之前，引导齿12L将一些材料从工件去除。后齿12T也邻近基准齿12R并且在负x方向上远离基准齿12R定位，在基准齿12R已经接触工件之后一定时间与工件接触。如同本领域普通技术人员所理解的那样，带锯锯片形成环形带，从而每个齿重复地将材料从工件去除。
[0036] 图1A中的锯片10的齿12具有刃表面17(齿的点)，刃表面17通过切入并去除材料而切割所述工件。从刃表面17沿着负x方向略微朝下(负y方向)延伸的是齿12的背侧或背面20。锯片10的前侧22通常称为齿12的前面。前侧22的下部通常称为齿12的齿槽15。锯片10的沿y方向位于基准线18上方的区域称为锯片10的齿区并具有高度68。在负y方向上位于基准线18之下的锯片10区域是锯片10的基部55，基部55具有高度64。沿着x方向测量的齿12之间的距离称为齿间距62，如图1A中所示。齿12的锯片背面20与锯片前面22相交以形成刃17。每个齿具有后
角45——其定义为背面20在刃17处的延长部与平行于基准线并从刃17延伸的线之间的角度，如图1A中所示。
[0037] 除了具有后角45之外，每个齿12还具有前角46(有时称为
齿面角或倾角)——其是在从齿刃17沿y方向向上延伸的竖直线和前面22的向上延长部之间测量的。前角46如图1A中所示是大约10度的正角度(从所述竖直线沿着顺
时针方向测量)。常规锯片的每个齿12还具有齿角47——其定义为齿12的背面20和前面22之间的角度。锯的每个齿12具有位于齿刃17下方的齿槽15，如图1A中所示，齿槽15大体为凹形。
[0038] 带锯锯片10具有带左侧表面74的左侧和带右侧表面76的右侧。所述侧(左侧或右侧)限定和定义为在观察者面朝齿12的前面22时位于观察者的左侧(负z方向)和右侧(z方向)。当向下(负y方向)看时，能够看到齿刃17的顶部。常规锯片10具有在左侧表面74和右侧表面76之间测量的厚度。
[0039] 尽管各齿12的左、右侧大体上平行于基部55的左、右侧，但是齿12可以设置弯曲型的或其它的构造以提供稍微大于锯片厚度的锯缝(由切割产生的空间)。锯缝提供加宽的路径以使锯片10的主体经过被切割的材料。此外，所述锯缝用作去除材料废屑的通道，例如在工业化木材切割操作中的锯末。常规锯片10的齿槽15用作或凹穴或收集部位，用于将木屑从工件带走并且使木屑通过由齿12的刃17的刨削效应所形成的锯缝。
[0040] 现在参见图1B，该图大体上示出与图1A所示常规锯片10相对应的齿12之一的分解视图。从图中可以看到，齿12包括从齿刃17朝基部55延伸的区域70，基部55具有初始斜度46(即齿12在锯片第一次使用之前的前角46)，初始斜度46是正的(从所述竖直线沿顺时针方向测量)并且为大约10度。齿12的区域70具有大致笔直或直线形的外表面(即切割面)。结果，随着齿刃17在使用期间磨损，齿12的后角46在整个区域70上保持基本恒定，因此基本上与齿12的初始前角46相同。可以理解的是，一旦锯片的齿刃17被磨损到低于区域70，则锯片10可以大体上被看做不再是可用的。然而，能够理解的是，区域70之下的区域(即更接近基部55的区域)将具有从正的前角向负的前角过渡的前角。
[0041] 通常，齿的切割面的前角影响切割速度(即随着前角增大，锯片切割得更快)，这大体上被看做一个有利的特征。然而，前角的增加会对齿的耐破损性能具有负面影响。具体地，前角的增加通常会导致齿变得更容易破损。这样，常规的锯片通常以基于切割速度和耐破损性能之间的折中的基本上恒定的前角构造。
[0042] 与上面的理解相反，根据本发明的锯片可以构造成具有高的齿耐破损性能且不会过多地牺牲切割速度。例如，进行了测试来将本发明的锯片与现有技术的锯片进行对比。一部分这些测试的结果如下：
[0043]
[0044] 根据本发明的锯片的锯片几何形状可以构造为不仅提供未磨损锯片或新锯片中的初始前角，而且还提供随着锯片磨损而增大的前角。因此，一开始，所述锯片具有相当小或接近零的前角，是较缺乏侵入性的，这减小了过热并增加了齿的强度。然而，随着齿磨损，所述锯片会具有较大的侵入性(与初始前角相比增大的前角)。在一个实施例中，例如，所述锯片前角可以最小，例如小于2度，但是其随着锯片的尖端磨损而增大，例如增加至大约5-10度或更大。
[0045] 图2A-2E示出根据本发明的锯片的一个示例实施例。如图2A中所示，所述锯片可以包括具有不同的齿间距的多个齿。所述齿可以设置为用于形成如图2B所示的锯缝。图2C示出图2A中所示的齿的几何结构，在示出的齿上具有带编号的点，所述点对应于表1中的
位置编号以及坐标：
[0046] 表1
[0047]
[0048] 如图2D中所示，所述齿可以一开始仅具有最小的锯片前角，例如大约零度的前角46i。但是，随着锯片磨损，(例如所述尖端的包括位置1、2和3的部分如图2E中所示从所述尖端被磨掉)，位置4、5和6可以限定新的前角46w——其大于初始前角46i。在此使用的术语“大于”意指向正的方向运动。
[0049] 根据文中至少一个实施例的锯片从而可以随着磨损而更加具有侵入性。此外，能够看出所述锯片的齿(特别是所述齿的切割尖端和/或锯片前面)的几何形状可以为基本上连续的弓形构造。例如，所述齿(特别是所述齿的切割尖端和/或锯片前面)的几何形状可以基本上不具有笔直的或直线形的部分。此种几何形状可以减小和/或消除有害的应力集中——这种应力集中会在急剧过渡(例如两个临近的直线形部分之间的急剧过渡)处出现。所述几何形状还可以增加和/或平滑锯片工作期间的碎屑流动。文中所使用的术语“直线形部分”或类似用语是指齿(具体是齿的切割尖端和/或锯片前面)在至少0.049mm(例如至少0.064mm、至少0.086mm、至少0.132mm或至少0.189mm)的距离上是直线形的。
[0050] 图3A-3E示出根据本发明的锯片的另一示例实施例。图3C示出图3A中所示齿的几何形状，在示出的齿上带有编了号的点，所述点与下面表2中的位置编号和坐标相对应。
[0051] 表2
[0052]
[0053] 图4A-4E示出根据本发明的锯片的再一示例实施例。图4C示出图4A中所示齿的几何形状，在示出的齿上带有编了号的点，所述点与下面表3中的位置编号和坐标对应。
[0054] 表3
[0055]
[0056] 图5A-5E示出根据本发明的锯片的又一示例实施例。图5C示出图5A中所示齿的几何形状，在示出的齿上带有编了号的点，所述点与下面表4中的位置编号和坐标对应。
[0057] 表4
[0058]
[0059] 图6A-6E示出根据本发明的锯片的又一示例实施例。图5C示出图5A中所示齿的几何形状，在示出的齿上带有编了号的点，所述点与下面表5中的位置编号和坐标对应。
[0060] 表5
[0061]
[0062] 现在参见图7，根据本发明的锯片700示出为隶属于一典型带锯706，所述带锯处在锯切通过材料
块的动作中。可以理解的是，锯片700可以包括限定连续环的主体755，所述连续环具有多个沿着至少一个外边缘设置的齿712。在操作时，所述
马达704可以被激励以使锯片700沿着单一方向作连续的运动/旋转。随着锯片700抵靠材料702而运动，齿712可以从顶表面朝下锯切材料702(即锯片700可以顺时针旋转)。
[0063] 现在参见图8和图9，整体上示出了根据本发明的锯片的其它构造。例如，锯片800在图8中整体上示出为具有限定大体圆形构造的基部855。基部855可以包括安装特征870(诸如，但是不限于，开口、槽等等)，所述安装特征构造成将锯片800耦连至未示出的锯(例如，但不限于，圆形锯等等)。基部855还可以包括沿着基部855的外周设置的多个齿812。根据至少一个实施例，所述这些齿812中的一个或多个可以包括第一和第二部分，其中所述第一部分包括具有初始前角的切割尖端，所述第二部分包括具有如文中所大体说明地比所述初始前角大的第二前角的切割尖端。
[0064] 现在参见图9，锯片900可以包括限定大致细长形的直线形部分960的基部955，直线形部分960具有大致彼此相对地设置的第一端962和第二端964。如文中所使用的术语“大致细长形的直线形部分”意指在第一端962和第二端964之间沿着纵向轴线设置的长度，所述长度大于宽度(即垂直于所述纵向轴线且垂直于图9中所述示出的平面的方向)。例如，部分960的长度可以比所述宽度大至少五倍，至少十倍或更多。
[0065] 第一端962可以包括安装特征970(例如，但不限于，凸起或类似物)，安装特征970构造成耦连至锯(未示出)——诸如，但不限于，往复运动的锯等等。基部955可以包括沿着至少一个边缘966设置的多个齿912。根据至少一个实施例，这些齿912中的一个或更多个可以包括第一和第二部分，其中所述第一部分包括具有初始前角的切割尖端，所述第二部分包括具有如文中所大体说明地比所述初始前角大的第二前角的切割尖端。
[0066] 在图2-9中示出的锯片几何形状可以通过使用非均匀有理B样条(NURBS)来连接在相关表中示出的坐标点而形成。例如，形成根据本发明的锯片的方法100的一个实施例大体上在图10中示出。方法100可以包括：提供第一锯片构造，其中所述第一锯片构造具有至少一个包括第一切割尖端的齿(参见方框102)。例如，方法100可以包括：提供与第一锯片构造的第一切割尖端相对应的多个数据点。第一锯片构造的第一切割尖端可以包括一个或更多个直线形部分。例如，所述第一切割尖端可以包括至少邻近的直线形部分。
[0067] 方法100还可以包括基于所述第一构造形成第二锯片构造。例如，方法100可以包括：从所述第一锯片构造的第一切割尖端去除所有的直线形部分，以形成第二锯片构造，其中所述第二锯片构造包括具有连续弓形形状的第二切割尖端(参见方框104)。根据至少一个实施例，方法100可以包括：使用样条命令(spline command)来连接与第一锯片构造相对应的多个数据点，以去除所有直线形部分而形成所述第二切割尖端。例如，所述多个数据点可以使用非均匀有理B样条(N.U.R.B.S.)几何方法结合而形成第二切割尖端。
[0068] 所述第二锯片构造可以包括基部和多个从所述基部大体上朝
外延伸的齿，其中所述多个齿中的至少一个包括所述第二切割尖端。例如，所述第二锯片构造可以包括第一和第二部分。所述第一部分可以包括具有初始前角的切割尖端，所述第二部分可以包括在所述第一部分的材料从尖端磨去时具有比所述初始前角大的第二前角的切割尖端。所述初始前角可以为大约零度，而所述第二前角可以随着第二部分被磨损而逐渐向正向地变化。
[0069] 根据本发明的一个方面，提供了一种锯片，其具有基部和从所述基部大体上朝外延伸的多个齿。所述多个齿中的至少一个可以包括第一和第二部分。所述第一部分可以包括具有初始前角的切割尖端，而所述第二部分可以包括具有比所述初始前角大的第二前角的切割尖端。与第一部分相比，所述第二部分可以设置为更加靠近所述基部。
[0070] 根据本发明的另一方面，提供一种了系统，所述系统包括锯片和构造成使得所述锯片运动的马达。所述锯片可以包括基部和从所述基部大体上朝外延伸的多个齿。所述多个齿中的至少一个可以包括第一和第二部分。所述第一部分可以包括具有初始前角的切割尖端，而所述第二部分可以包括具有比所述初始前角大的第二前角的切割尖端。与所述第一部分相比，所述第二部分可以设置为更加靠近所述基部。
[0071] 根据本发明的再一方面，提供一种用于形成锯片的方法。所述方法可以包括：提供第一锯片构造，其中所述第一锯片构造具有至少一个包括第一切割尖端的齿。所述方法还可以包括：从所述第一锯片构造的第一切割尖端去除所有的直线形部分，以形成第二锯片构造，其中所述第二锯片构造包括具有连续弓形形状的第二切割尖端。可选地，所述方法可以包括：提供与第一锯片构造的第一切割尖端相对应的多个数据点，以及使用样条命令来结合所述多个数据点，以去除所有直线形部分而形成所述第二切割尖端。可选地，所述多个数据点可以使用非均匀有理B样条(N.U.R.B.S.)几何方法结合而形成所述第二切割尖端。
[0072] 在文中已经以示例而限制的方式阐述了文中说明的实施例。对于本领域的普通技术人员来说非常清楚的是，在不本质上脱离本发明主旨和范围的情况下，可以得到许多其它实施例。
