專利名稱：帶驅(qū)動(dòng)突緣的切割帶的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及切割裝置，特別涉及一種具有用于切割石材(包括地層中的石材)的連續(xù)的、可彎曲的帶的裝置，以及制造和使用這種切割裝置的方法。
背景技術(shù)：
已知的可以以機(jī)械方式去除硬質(zhì)材料的可更換復(fù)合刀具(例如含有多晶金剛石成分或金剛石顆粒的刀具)，可用于在采石場(chǎng)中切割石材，在礦山或油田中鉆探巖石，采煤或開(kāi)采其它天然材料，以及加工金屬材料等。石材切割裝置常常包含壓縮的復(fù)合磨料作為切削面。壓縮復(fù)合磨料通常包含粘結(jié) 為硬質(zhì)團(tuán)塊的一團(tuán)磨粒，通常為金剛石或立方氮化硼。這些磨料在高溫和高壓條件下制造，可用于各種切割、鉆孔、碾磨和其它作業(yè)。一段壓縮磨料上的金剛石尖端完成所需的研磨工作。這些年來(lái)，人們開(kāi)發(fā)了用于切割從地層中開(kāi)采出的石材和其它硬質(zhì)材料的各種裝置。例如，費(fèi)什(Fish)的美國(guó)專利第5，749，775號(hào)中描述了一種用于切割從地層中開(kāi)采出的石材的金剛石帶。這種切割帶包括沿著帶的長(zhǎng)度延伸并通過(guò)驅(qū)動(dòng)塊中的孔的連續(xù)纜索、由彈性材料制成的主體、以及多個(gè)剛性段。剛性段和電纜通過(guò)注模工藝嵌入在主體中，剛性段具有稍稍從切割帶主體上方探出的金剛石表面。人們還開(kāi)發(fā)了用于在采石場(chǎng)中切割和去除硬質(zhì)天然石材的其它裝置。費(fèi)什(Fish)的美國(guó)專利第5，305，730號(hào)描述了一種帶有軟性、連續(xù)主體的石材切割帶。該切割帶具有多個(gè)切割段。每個(gè)切割段具有驅(qū)動(dòng)塊以及安裝在驅(qū)動(dòng)塊頂端的承載塊。承載塊包括用于多晶金剛石刀具的齒槽，在該齒槽中一個(gè)切削齒通過(guò)例如銀焊等方式被安裝在齒槽上。連續(xù)電纜沿帶的整個(gè)長(zhǎng)度延伸，并通過(guò)驅(qū)動(dòng)塊中的孔。主體由彈性材料制成，切割段和電纜通過(guò)注模工藝嵌入在主體中。研磨元件有時(shí)被使用在用于研磨光學(xué)部件(例如由塑料或玻璃構(gòu)成的光學(xué)部件)的工具中。例如，愛(ài)林遜(Ellingson)的美國(guó)專利第5，891，206號(hào)描述了由金屬粘結(jié)的研磨工具，該研磨工具帶有結(jié)合到中央芯材部分的金屬粘結(jié)超級(jí)研磨材料環(huán)形外緣，而芯材部分由不同于外緣材料的金屬材料制成。該工具通過(guò)一次性燒結(jié)工藝制成，通過(guò)該工藝產(chǎn)生一種近似網(wǎng)狀的研磨工具。同樣已知的還有線型切割工具。貝格蘭德(Beglund)的美國(guó)專利第6，283，112號(hào)描述了一種具有一根絲和連接并支撐在絲上的多個(gè)切削件的連續(xù)切割鋸組件。切削件在安裝后連接到一個(gè)導(dǎo)向架，從而與鋸結(jié)合。切削件浮動(dòng)支撐在絲上，與驅(qū)動(dòng)件結(jié)合工作。另外，斯萬(wàn)森(Svensson)的美國(guó)專利第6，021，773號(hào)揭示了一種線切割鋸，這種線切割鋸具有多個(gè)沿一條連續(xù)絲并間隔布置的切削件。奧爾森(Olson)的美國(guó)專利第4，097, 246號(hào)中講授了一種制造鋸石用研磨絲的方法。其改進(jìn)的一個(gè)步驟在于通過(guò)使一個(gè)支撐構(gòu)件的下部較小直徑部分的向軸向探出的活動(dòng)端發(fā)生變形，使該活動(dòng)端擴(kuò)大到與支撐構(gòu)件的另一端相同的直徑，從而把一塊實(shí)心磨料附接到該支撐構(gòu)件上，并由此把這塊磨料夾住并鎖固在兩端中間。用于精密研磨陶瓷和陶瓷復(fù)合材料的工具可能采用研磨元件。例如，拉瑪納斯(Ramanath)等人的美國(guó)專利第6，102，789號(hào)中描述了一種工具，該工具由附接到金屬粘結(jié)磨料段的研磨外緣上的輪芯構(gòu)成。研磨段和輪芯通過(guò)具有良好熱穩(wěn)定性的粘合劑彼此粘結(jié)到一起。索科(Sowko)的美國(guó)專利第3，672，881號(hào)描述了一種制造粉末復(fù)合材料的方法。首先對(duì)一種金屬粉末進(jìn)行施壓，與另一種預(yù)成型的已燒結(jié)金屬成分接觸并成形。然后把硬金屬成分和金剛石段熱壓到一起，產(chǎn)生的成品的尺寸幾乎沒(méi)有變化。侯納爾(Hoerner)等人的美國(guó)專利第6，112，739號(hào)揭示了一種高速切割帶,該切割帶在其聚合物內(nèi)緣上具有斷續(xù)的缺口。缺口是很淺、很窄的切口，用于去除顆粒材料而不是驅(qū)動(dòng)切割帶。 切割帶驅(qū)動(dòng)裝置可以在帶的外部，或者至少是與帶分離的部件。發(fā)明人為貝德(Bade)的美國(guó)專利申請(qǐng)公告第2010/0071681A1號(hào)揭示了一種石材切割裝置的實(shí)施方式以及制造這種裝置的方法，該石材切割裝置包括至少一個(gè)與石材切割帶結(jié)合的導(dǎo)輪，導(dǎo)輪與石材切割帶結(jié)合并驅(qū)動(dòng)石材切割帶。發(fā)明人為馬德瑞加里(Madrigali)的歐洲專利公告第0358112號(hào)揭示了一種切割帶，該切割帶在切削件之間有內(nèi)部空間，切削件與驅(qū)動(dòng)輪上的齒結(jié)合，并且每個(gè)切削件被獨(dú)立限定并栓接到切割帶上。在其它現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)皮帶驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)。薩凱(Sakai)的美國(guó)專利第4，758，107號(hào)揭示了打印機(jī)用卷筒紙進(jìn)紙器中的一種皮帶驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，該進(jìn)紙器具有防止同步皮帶發(fā)生彎曲變形的裝置。即，同步皮帶由皮帶外表面上與卷筒紙進(jìn)紙器進(jìn)給的卷筒紙的邊緣穿孔嚙合的針?shù)N驅(qū)動(dòng)?？等鸬?Conrad)的美國(guó)專利第5，630，500號(hào)講授了一種用于可逆式皮帶機(jī)系統(tǒng)的主動(dòng)嚙合軌道輪和皮帶，皮帶的至少一個(gè)表面具有多個(gè)不對(duì)稱凸出行和凸出列，形成能夠與粘合到軌道輪的偏置配合軌道面結(jié)合的矩陣。在現(xiàn)有技術(shù)中還包括使用一種連續(xù)槽，切割帶在該連續(xù)槽中移動(dòng)。例如，發(fā)明人為威森納(Weisner)的歐洲專利申請(qǐng)第0527344號(hào)講授了一種硬質(zhì)石材切割機(jī)器的截盤(pán),該截盤(pán)利用導(dǎo)槽和卷筒與金剛石片切割帶結(jié)合。今天，需要采石和/或切割混凝土的民用土建工程項(xiàng)目仍很重要。但是，現(xiàn)有技術(shù)中的石材切割裝置不能良好地解決切割帶在驅(qū)動(dòng)輪上滑動(dòng)的問(wèn)題，這個(gè)一直存在的問(wèn)題影響了效率，并因而影響了切割固體材料的任何商業(yè)作業(yè)的基本經(jīng)濟(jì)效益。切割帶本身可能很昂貴，其滑動(dòng)以及隨后發(fā)生的卡住現(xiàn)象可能使切割帶和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)上的塑料件熔化，從而造成損壞。皮帶滑動(dòng)當(dāng)然還存在安全問(wèn)題，不論用戶是雇員還是私營(yíng)個(gè)體，這都是一個(gè)需要考慮的重要問(wèn)題。因此，需要一種穩(wěn)定、耐用的石材切割帶，這種切割帶應(yīng)能夠處理仍在地層中的石材，其工作速度應(yīng)高于現(xiàn)有技術(shù)中的石材切割帶的速度，并且具有更好的動(dòng)力傳遞性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明包括一種用于切割致密聚合材料(包括硬質(zhì)和軟質(zhì)石材)的切割帶的實(shí)施方式，以及制造和使用該切割帶的方法。該切割帶在制成圈狀之后，在其內(nèi)表面上包含向內(nèi)部探出的突緣，并具有通常與切割帶的主體呈橫向布置的切割帶驅(qū)動(dòng)面。多個(gè)磨料段部分地嵌入切割帶主體中，從而形成外表面。更具體地說(shuō)，該切割帶由柔性材料制成，包括具有寬度和內(nèi)外圈表面的切割帶主體，以及從內(nèi)圈表面向圈的內(nèi)部探出的多個(gè)驅(qū)動(dòng)突緣。每個(gè)驅(qū)動(dòng)突緣包含用于驅(qū)動(dòng)皮帶的表面，該驅(qū)動(dòng)表面基本上沿切割帶主體的寬度布置。驅(qū)動(dòng)突緣的寬度可以(但不一定必須)小于切割帶的寬度。部分地嵌入切割帶主體中的多個(gè)磨料段可包括金剛石顆粒，并探出切割帶主體。一條或多條纜索可以基本上嵌入切割帶主體中，以保持切割帶的完整性和使切割帶在繞一個(gè)輪(例如驅(qū)動(dòng)輪或?qū)л?彎曲時(shí)保持彈性。在每個(gè)磨料段中可切出一個(gè)或多個(gè)孔，用于容納纜索。柔性材料可覆在纜索上，并延伸到磨料段中和磨料段之間。切割帶在其磨料段之間可具有斷續(xù)凹槽，用于減小張力和提高柔韌性。采用這種切割帶的一個(gè)示范性系統(tǒng)包括與石材切割帶結(jié)合的至少一個(gè)導(dǎo)輪。導(dǎo)輪的外圓周上包括能夠接納切割帶驅(qū)動(dòng)突緣的多個(gè)驅(qū)動(dòng)凹槽，以便在導(dǎo)輪旋轉(zhuǎn)時(shí)驅(qū)動(dòng)切割帶。導(dǎo)輪的外圓周可由彈性材料制成?？梢酝ㄟ^(guò)加襯層的方式對(duì)現(xiàn)有導(dǎo)輪進(jìn)行改造，以適應(yīng)本發(fā)明。這種突緣-凹槽型驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)能夠提高切割性能，因?yàn)樗_(dá)到一定的切割速度所、需的電流較小，并且允許采用更高的電流，而不會(huì)發(fā)生切割帶打滑或損壞，因而導(dǎo)致了切割速度的提高。用于制造這種切割帶的一個(gè)示范性方法包括把一種金屬粉末與金剛石顆?；旌?，形成均一的混合物；對(duì)該混合物進(jìn)行冷壓，形成一個(gè)或多個(gè)磨料段；使用一種定義出外圈表面和內(nèi)圈表面的圈狀模具；把磨料段置入該模具中，使每段的一部分與該模具的外圈齊平或高出外圈；把磨料段的一部分封入一種柔性材料中，從而產(chǎn)生切割帶。該模具可定義出從內(nèi)圈表面向圈的內(nèi)部探出的多個(gè)驅(qū)動(dòng)突緣，每個(gè)驅(qū)動(dòng)突緣被模具定義為具有基本上沿切割帶的寬度方向延伸的切割帶驅(qū)動(dòng)表面。另外，在一種實(shí)施方式中，一條或多條纜索被置入模具中，并且封裝在柔性材料內(nèi)。切割帶可通過(guò)同時(shí)模鑄和封裝磨料段來(lái)制造，也可通過(guò)把各個(gè)磨料段串在一條或多條纜索上來(lái)制造。一種使用這種切割帶切割石材的示范性方法包括按如上所述方式形成切割帶，在驅(qū)動(dòng)凸緣上施力，使切割帶運(yùn)動(dòng)，從而使部分嵌入在切割帶主體中的磨料段切割石材。


圖I是一種現(xiàn)有技術(shù)的截盤(pán)的側(cè)視圖，該截盤(pán)包括切割帶系統(tǒng)的一種實(shí)施例的一部分；圖2是本發(fā)明所揭示的切割帶的俯視透視圖；圖3是圖2中的切割帶的仰視透視圖；圖4是本發(fā)明所揭示的切割帶的另一種實(shí)施例的俯視透視圖；圖5是圖4中的切割帶的仰視透視圖；圖6是圖2和圖3中的切割帶部分地與導(dǎo)輪或驅(qū)動(dòng)輪結(jié)合的透視圖；圖7是用于與本發(fā)明所揭示的切割帶結(jié)合的導(dǎo)輪襯層輪的透視圖；圖8是圖2和圖3中的切割帶的一段內(nèi)圈表面的放大透視圖；圖9是圖2和圖3的切割帶的一段內(nèi)圈表面的放大透視圖，其中，驅(qū)動(dòng)突緣具有另一種替換性的幾何形狀；圖10是圖2和圖3的切割帶的一段內(nèi)圈表面的放大透視圖，其中，驅(qū)動(dòng)突緣具有另一種替換性的幾何形狀；以及圖11是切割帶的一段內(nèi)圈表面的放大透視圖，其中，傳動(dòng)帶表面與帶主體的寬度不是“基本上呈橫向布置”。
具體實(shí)施例方式為了有助于更好地理解本發(fā)明的原理，下面將參照附圖中所示的實(shí)施方式并使用特定語(yǔ)言來(lái)說(shuō)明本發(fā)明。但業(yè)界技術(shù)人員應(yīng)理解，對(duì)所示裝置的修改和修飾以及本發(fā)明所揭示的原理的進(jìn)一步應(yīng)用不應(yīng)限制權(quán)利要求中所定義的本發(fā)明的范圍。
本發(fā)明揭示的內(nèi)容涉及一種磨料切割帶以及制造和使用該磨料切割帶的方法。高磨蝕性帶可用于切割石材，例如石灰石、大理石板、花崗石和珊瑚石、以及合成石材、浙青和混凝土(預(yù)制混凝土或鋼筋混凝土)等。在權(quán)力要求中所用的石材一詞包含上述的全部材料類型。在本發(fā)明的一個(gè)應(yīng)用中，本發(fā)明作為一個(gè)系統(tǒng)，包括一個(gè)用于在石材中開(kāi)槽的截盤(pán)裝置，如美國(guó)專利第4679541號(hào)和美國(guó)專利申請(qǐng)公告第2010/0071681A1號(hào)中所述。如圖I所示，截盤(pán)10樞裝在車輛主架上，在截盤(pán)10的兩端安裝有一對(duì)導(dǎo)輪11和12。截盤(pán)架13在兩端支撐導(dǎo)輪11和12。通常，導(dǎo)輪11處于地上，并由安裝在車輛中的適當(dāng)裝置驅(qū)動(dòng)。與本發(fā)明相結(jié)合，導(dǎo)輪11和12中的一個(gè)或兩個(gè)輪具有外圓周15，外圓周15帶有多個(gè)驅(qū)動(dòng)凹槽14。切割帶20繞導(dǎo)輪11和12連續(xù)延伸，緊挨驅(qū)動(dòng)凹槽14并與之結(jié)合，如下所述。切割帶20是連續(xù)柔性帶，繞導(dǎo)輪11和12延伸，并由導(dǎo)輪11和12中的一個(gè)或兩個(gè)驅(qū)動(dòng)。如圖2和圖3所示，切割帶20包括由聚氨酯或其它適當(dāng)?shù)乃芰匣蛉嵝圆牧现瞥傻娜嵝郧懈顜е黧w22。切割帶20的主體22包括寬度23、外圈表面24和內(nèi)圈表面26。多個(gè)驅(qū)動(dòng)突緣25從內(nèi)圈表面26朝圈狀切割帶20的內(nèi)部探出。每個(gè)驅(qū)動(dòng)突緣25具有一個(gè)切割帶驅(qū)動(dòng)表面28，該表面28基本上沿切割帶主體22的寬度23方向布置。驅(qū)動(dòng)突緣25與導(dǎo)輪驅(qū)動(dòng)凹槽14結(jié)合，從而使一個(gè)或兩個(gè)導(dǎo)輪在旋轉(zhuǎn)時(shí)驅(qū)動(dòng)切割帶。在本發(fā)明的一個(gè)示范性實(shí)施方式中，驅(qū)動(dòng)突緣25的寬度小于切割帶20的寬度，但在其它實(shí)施方式中不是這樣。如下文詳述，驅(qū)動(dòng)突緣25和驅(qū)動(dòng)凹槽14的形狀可為各種幾何形狀，但不是包含連續(xù)槽的形狀。在一個(gè)實(shí)施方式中，貫穿切割帶主體22的長(zhǎng)度的一條或多條纜索27基本上嵌入在切割帶20的主體22中。例如，如圖2和圖3所示，纜索27排成一排，至少部分地占據(jù)切割帶主體22的寬度23。在一個(gè)示意性實(shí)施方式中，切割帶20包括一條纜索27，該纜索在切割帶20的長(zhǎng)度方向纏繞多圈，從而形成多排。或者，多條纜索27也可以并排布置，每條纜索27貫穿切割帶20的長(zhǎng)度。纜索27可由高強(qiáng)度金屬絲制成，例如鍍鋅鋼或不銹鋼航空鋼索，但也可由適當(dāng)?shù)乃芰?、尼龍或其它材料制成。每條纜索27沿切割帶20的整個(gè)長(zhǎng)度連續(xù)延伸。在另一種方式中，纜索的自由端可以與相鄰纜索的另一個(gè)自由端接合起來(lái)，從而形成由多條纜索構(gòu)成的一條連續(xù)纜索27。纜索27可具有統(tǒng)一的形狀和截面，例如圓圈形狀和截面。在某些情況下，異型纜索27可能更好。例如，在纜索的某個(gè)部分可能需要增大半徑。在本發(fā)明中也考慮到了不連續(xù)形式的纜索(如果切割帶有足夠的工作強(qiáng)度)以及具有非圓形截面或不規(guī)則形狀的纜索。多個(gè)剛性磨料段30部分地嵌入在切割帶20的主體22中。每個(gè)磨料段30可包含一個(gè)或多個(gè)孔32，纜索27可從這些孔穿過(guò)，從而把磨料段30與主體22連接起來(lái)。磨料段30可以按等距分布，并通過(guò)柔性主體22彼此連接且與纜索27連接，柔性主體22填充到磨料段30的孔32和各個(gè)剛性段30之間的間隔區(qū)域中。柔性主體22可以圍繞纜索27，從而把纜索27與孔壁隔開(kāi)，以防止纜索在切割帶繞導(dǎo)輪運(yùn)動(dòng)并彎曲時(shí)發(fā)生磨損。切割帶20的主體22上的磨料段30的具體尺寸可能與圖中所示的有所差異。切割帶20可包括斷續(xù)的切口或凹槽35，以便有效地向切割地點(diǎn)抽水，并在切割過(guò)程中幫助排出泥漿或其它碎屑。即使是在向切割場(chǎng)地抽水的情況下，切割帶20也不會(huì)出現(xiàn)打滑現(xiàn)象。在此示意性實(shí)施方式中，在主體22的外圈表面24、主體22的側(cè)面29、或同時(shí)在這兩個(gè)面上可以切出凹槽35。對(duì)凹槽35和其尺寸的要求可能有所不同，這取決于具體應(yīng)用以及被切割材料的類型。在一個(gè)實(shí)施方式中，凹槽35的形狀為直線形，但是可以設(shè)想的是，它也可以是X形、人字形、或任何其它形狀，或者這些形狀的組合。在切割地層中石材的大型采石場(chǎng)中，較大的原石塊常常通過(guò)較大尺寸的切割帶來(lái)切割，如圖2和圖3所示的切割帶。 這些原石塊的長(zhǎng)度可達(dá)150英尺。可以使用圖4和圖5所示的較窄切割帶40來(lái)把原石塊切割為小塊或石板。在一個(gè)示范性實(shí)施方式中，窄切割帶40的橫截面通常為倒V字形，切割帶40上部的較大表面與被切割的石材或其它材料接觸，在切割帶內(nèi)部貫穿有一條整體纜索27。與驅(qū)動(dòng)突緣25的精確幾何形狀對(duì)應(yīng)，如圖8中詳示，切割帶主體具有寬度101，由柔性材料制成，并具有外圈表面(未示出)和內(nèi)圈表面102。多個(gè)驅(qū)動(dòng)突緣103從內(nèi)圈表面102朝切割帶20的圈內(nèi)探出。每個(gè)驅(qū)動(dòng)突緣103有切割帶驅(qū)動(dòng)表面104，該表面基本上沿切割帶主體102的寬度橫向布置。這里和權(quán)利要求中所指的切割帶驅(qū)動(dòng)表面104 “基本上橫向”布置是指其幾何形狀使得當(dāng)驅(qū)動(dòng)表面受力時(shí)會(huì)導(dǎo)致切割帶20沿回環(huán)方向連續(xù)運(yùn)動(dòng)。該回環(huán)方向由箭頭105示出。雖然圖8所示的切割帶驅(qū)動(dòng)表面104為平面，但也可采用其它表面幾何形狀。特定幾何形狀的選擇或突緣之間的間距可按美觀原則確定。例如，圖9和圖10分別示出了 V字形切割帶驅(qū)動(dòng)表面111和倒V字形切割帶驅(qū)動(dòng)表面121，但是它們?nèi)匝厍懈顜е黧w102 “基本上橫向”布置，因?yàn)樵谘厮枰苿?dòng)方向105對(duì)它們進(jìn)行施力時(shí)，會(huì)使切割帶20沿回環(huán)方向連續(xù)運(yùn)動(dòng)。與之相反的是，圖11示出了相對(duì)于切割帶的寬度不是“基本上橫向”布置的表面131，因?yàn)樵谙蛟摫砻媸┘訅毫?32時(shí)，會(huì)把切割帶朝側(cè)向推動(dòng)，或者垂直于回環(huán)方向推動(dòng)切割帶。當(dāng)把所揭示的切割帶作為一個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)時(shí)，需要使用至少一個(gè)導(dǎo)輪或驅(qū)動(dòng)輪，該導(dǎo)輪或驅(qū)動(dòng)輪帶有可接納切割帶的驅(qū)動(dòng)突緣的驅(qū)動(dòng)凹槽(如圖6所示)，另外，還需要突緣25。對(duì)于不具有接納驅(qū)動(dòng)突緣的凹槽的導(dǎo)輪，可以進(jìn)行改造，以便與這種帶突緣的切割帶結(jié)合使用。進(jìn)行這種改造的一個(gè)方法是使用圖7所示的襯層60。襯層60的內(nèi)側(cè)探出突緣可與驅(qū)動(dòng)輪(未示出)中的凹槽配合。如果使用的是較窄的切割帶40，那么襯層60的截面寬度可以較小。出于保持完整性目的，襯層60可在其內(nèi)部帶有纜索，例如與切割帶20中的纜索類似的纜索。本發(fā)明可用在任何類型的帶鋸上，包括用于切割木料的改型鏈鋸等手持裝置。下面說(shuō)明制造本文中所揭示的切割帶20的方法。首先說(shuō)明如何形成磨料段30。磨料段30沿主體22按一定間隔布置。如圖2和圖3所示，主體22的外表面24占據(jù)磨料段30之間的間隙。在一個(gè)示意性實(shí)施方式中，磨料段30之間的間隔為三英寸?？梢韵胍?jiàn)，在某些用途中，可能需要磨料段30之間的間隔更小，雖然這可能導(dǎo)致切割帶20繞導(dǎo)輪11和12彎曲時(shí)比較困難；而在某些用途中，可以需要磨料段30之間的間隔較大。這些變化在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。在一個(gè)示范性實(shí)施方式中，從圖2中的切割帶的角度看，磨料段30稍稍探出主體22的側(cè)面29和/或外圈表面24。磨料段30的這個(gè)外伸部分31 (或者更準(zhǔn)確地說(shuō)，是探出磨料段30的交錯(cuò)布置)有助于在切割作業(yè)中消除切割帶20的振動(dòng)，并能平衡切割帶20的部件的磨損。在某些實(shí)施方式中，外伸部分31可在磨料段30之間的不同側(cè)面交替布置。還可以想見(jiàn)，磨料段30也可以具有僅探出切割帶20的一側(cè)的外伸部分31，外伸部分31也可以按不同的方式(對(duì)稱或不對(duì)稱)在切割帶20的側(cè)面交替布置。在一個(gè)實(shí)施方式中，磨料段30從切割帶主體22的表面伸出1/16英寸。還可以想見(jiàn)，磨料段30可以是任何形狀，包括但不僅限于L形或C形，并且每條切割帶20可帶有形狀不同的磨料段30。窄帶40的 一個(gè)示范性實(shí)施方式采用O. 406英寸寬的切割帶，切割帶上的磨料段30的寬度為O. 530英寸；這些磨料段的高度為O. 188英寸，磨料段高于窄帶40主體頂端外表面O. 092英寸。磨料段30通過(guò)此項(xiàng)技術(shù)中已知的方法制造，例如通過(guò)把大量小金剛石顆?；蚱渌操|(zhì)切削材料與一種金屬粉末(通常為軟金屬，用作填料)混合來(lái)制造。合適的硬質(zhì)顆粒包括碳顆粒(例如金剛石，即天然、合成和多晶金剛石)、氮化物(即立方氮化硼)、碳化物和硼化物顆粒。至少一部分硬質(zhì)顆粒是團(tuán)狀。金屬粉末可以是鈷、銅或錫粉等。硬質(zhì)金剛石顆粒具有研磨功能，可均勻或不均勻地分布在磨料段30中。使用可沿多個(gè)軸混合物料的轉(zhuǎn)筒，能夠獲得更均一的混合效果。每個(gè)磨料段30中，硬質(zhì)顆粒的體積含量通常為70 %，更常見(jiàn)的是80 %到90 %，但是也有體積含量較低的應(yīng)用，例如60 %、50%、或40%等。在一個(gè)具體實(shí)施方式
中，使用青銅作為填料，在磨料段30中均布金剛石(美國(guó)16-20目規(guī)格)顆粒。然后，對(duì)這種硬質(zhì)顆粒和填料混合物進(jìn)行冷壓(例如，采用80到200千牛壓力)，達(dá)到精確的重量和大致尺寸。在一個(gè)示范性實(shí)施方式中，在冷壓后，把混合物置入具有能夠容納一根或多根纜索27的網(wǎng)孔尺寸的模具(例如碳模具或石墨模具)中，在磨料段30中形成孔32。然后把模具和混合物置于高溫高壓下進(jìn)行熱壓，但不使其熔化，從而形成磨料段30。熱壓可在500°C到700°C左右溫度范圍和15MPa到48MPa壓力范圍內(nèi)完成。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)可知，在對(duì)模具中的材料進(jìn)行加壓前，可以逐漸提高溫度。在熱壓后，從磨料段30上拆除模具，然后使磨料段30冷卻。通過(guò)常規(guī)技術(shù)把磨料段30加工到所需尺寸，包括打磨和噴砂成型?？梢栽谀チ隙紊险辰Y(jié)構(gòu)成切割帶20的主體22的材料，例如聚氨酯。磨料段30可以通過(guò)孔32 “穿”到纜索27上。如果使用單條纜索27，可以通過(guò)磨料段30中的孔把纜索繞多圈?；蛘?，如果纜索27有足夠的強(qiáng)度，也可以使用多條纜索27，在這種情況中，纜索僅需在磨料段30的孔32中穿過(guò)一次。纜索27不必預(yù)張緊，但是也可以對(duì)其進(jìn)行預(yù)張緊，例如采用1000磅左右的張緊力。纜索還可以涂有底涂層，以便使主體22的塑料材料粘結(jié)到纜索27上。在一個(gè)示范性實(shí)施方式中，利用現(xiàn)有技術(shù)中已知的多段金屬鑲嵌材料把磨料段30安裝到切割帶20上。特別是，為了減少金剛石的用量，可以在磨料段30和切割帶本體22之間采用多段非金剛石鑲嵌材料。這種鑲嵌材料可以是金屬材料，也可以是非金屬材料。一種示范性的多段鑲嵌材料由硬質(zhì)合金構(gòu)成，例如燒結(jié)碳化鎢、燒結(jié)碳化鉭、燒結(jié)碳化鈦、或它們的混合物。磨料段30和鑲嵌段分別進(jìn)行冷壓，并一起置入模具中，然后進(jìn)行熱壓，從而形成此實(shí)施方式中的成品磨料段30。在利用多段鑲嵌材料的另一個(gè)實(shí)施方式中，磨料段30的制造方式可以不包括母材的熔融。在切割帶20的最終制造過(guò)程中，使用注塑模具(在一個(gè)實(shí)施方式中為鋁制模具)，一部分磨料段30和所有內(nèi)部纜索27被封裝到一種柔性材料中，從而形成切割帶20。更具體地說(shuō)，該模具為圈狀，它定義出外圈表面和內(nèi)圈表面。該模具進(jìn)一步定義出從內(nèi)圈表面向圈狀模具內(nèi)部探出的多個(gè)驅(qū)動(dòng)突緣25。每個(gè)驅(qū)動(dòng)突緣25被模具限定為具有一個(gè)切割帶驅(qū)動(dòng)表面104，該表面基本上沿切割帶20的寬度方向布置。該模具優(yōu)選具有多個(gè)孔，過(guò)多聚氨酯可通過(guò)這些孔流出，以便拆模。纜索27和磨料段30在模具中的布置方式保證每個(gè)磨料段30的一部分與模具的外圈表面平齊。當(dāng)磨料段30和纜索27被置入模具中后，模具的溫度可以是150° F左右。、然后，向模具填注用于制造切割帶主體22的液體熱固化聚氨酯或其它材料，以封裝磨料段30和纜索27。柔性材料裹住纜索27并伸入磨料段30之內(nèi)和之間。在注模過(guò)程中，聚氨酯可以滲入磨料段30中的孔32中，包住纜索27，并把磨料段30牢固地固定到纜索27上。然后可在280° F左右使切割帶20固化。采用這種方式，磨料段30和纜索27被嵌入到主體22中。在向模具注入彈性材料之后，該材料中的任何空氣會(huì)以氣泡的形式上浮到模具頂部，在該處，可以從切割帶20上去除多余材料。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)可知，可使用計(jì)算機(jī)來(lái)控制此制造過(guò)程的各個(gè)環(huán)節(jié)?？梢砸淮涡灾圃斐稣麠l切割帶20，在制造時(shí)不施加預(yù)張力。或者，也可以按每次一段的方式制造切割帶20，并把每段“穿”到纜索27上，在制造時(shí)施加預(yù)張力。而且，如果內(nèi)部纜索27未發(fā)生損壞，還可以對(duì)切割帶進(jìn)行修補(bǔ)。如果纜索27發(fā)生損壞，那么可通過(guò)首先燒掉聚氨酯然后進(jìn)行必要修補(bǔ)的方式來(lái)完成修理。由于切割帶部件的壽命很長(zhǎng)，因此修理是值得的。用于切割帶主體22的材料可以是柔性材料，例如高彈性優(yōu)質(zhì)硫化橡膠材料，在使用曼尼希堿性固化劑固化后材料的硬度為80，具有良好撕裂強(qiáng)度、良好的抗磨性和優(yōu)異的彎曲疲勞壽命。例如，某種彈性材料在低溫時(shí)很軟，-800C (-620C )時(shí)的扭轉(zhuǎn)模量為10，OOOpsi (703公斤/平方厘米)，脆性溫度為-130° F(_90°C )。該彈性材料優(yōu)選具有以下數(shù)值范圍內(nèi)的特性
特性數(shù)值
Brookfield 粘度，poise@30°C120-220
硬度，durometer A80
~100%模量，psi(MPa)400(28)
300% 模量，psi(MPa)625(44)
權(quán)利要求
1.一種石材切割帶，包括 圈狀切割帶本體，具有一定寬度，由柔性材料制成，并具有外圈表面和內(nèi)圈表面； 多個(gè)驅(qū)動(dòng)突緣,所述驅(qū)動(dòng)突緣從內(nèi)圈表面朝切割帶主體的內(nèi)部探出； 每個(gè)驅(qū)動(dòng)突緣具有一個(gè)切割帶驅(qū)動(dòng)表面，所述表面基本上沿切割帶主體的寬度布置； 部分地嵌入在切割帶主體中的多個(gè)磨料段，其中 每個(gè)磨料段構(gòu)成切割帶主體的外表面的一部分。
2.如權(quán)利要求I所示的石材切割帶，其中切割帶主體和多個(gè)驅(qū)動(dòng)突緣分別具有寬度，且驅(qū)動(dòng)突緣的寬度小于傳動(dòng)帶的寬度。
3.如權(quán)利要求I所示的石材切割帶，進(jìn)一步包括基本上嵌入在切割帶主體中的一條或多條纜索。
4.如權(quán)利要求I所示的石材切割帶，其中，所述磨料段包括金剛石顆粒。
5.—種石材切割帶系統(tǒng),包括 與石材切割帶結(jié)合的至少一個(gè)導(dǎo)輪，所述石材切割帶包括 圈狀切割帶本體，具有一定寬度，由柔性材料制成，并具有外圈表面和內(nèi)圈表面； 多個(gè)驅(qū)動(dòng)突緣,所述驅(qū)動(dòng)突緣從內(nèi)圈表面朝切割帶主體的內(nèi)部探出； 每個(gè)驅(qū)動(dòng)突緣具有一個(gè)切割帶驅(qū)動(dòng)表面，所述表面基本上沿切割帶主體的寬度布置； 多個(gè)部分地嵌入在切割帶主體中的磨料段，其中 每個(gè)磨料段包含金剛石顆粒，以及 每個(gè)磨料段構(gòu)成切割帶主體的外表面的一部分； 導(dǎo)輪具有一個(gè)外圓周，外圓周具有能夠接納驅(qū)動(dòng)突緣的多個(gè)驅(qū)動(dòng)凹槽，從而在導(dǎo)輪旋轉(zhuǎn)時(shí)驅(qū)動(dòng)石材切割帶。
6.如權(quán)利要求5所示的石材切割帶系統(tǒng)，其中導(dǎo)輪的外圓周由彈性材料制成。
7.如權(quán)利要求5所示的石材切割帶系統(tǒng)，進(jìn)一步包括基本上嵌入在切割帶主體中的一條或多條纜索。
8.—種制造石材切割帶的方法，包括以下步驟 把第一種金屬粉末與金剛石顆?；旌?，以形成混合物，并對(duì)該混合物進(jìn)行冷壓，以形成多個(gè)磨料段； 準(zhǔn)備用于制造圈狀切割帶的模具； 模具限定出切割帶的外圈表面和內(nèi)圈表面； 模具限定出從內(nèi)圈表面朝圈狀切割帶的內(nèi)部探出的多個(gè)驅(qū)動(dòng)突緣； 每個(gè)驅(qū)動(dòng)突緣具有一個(gè)切割帶驅(qū)動(dòng)表面，所述表面基本上沿切割帶的寬度布置； 把磨料段置入模具中，使每個(gè)磨料段的一部分與模具的外圈表面平齊；以及 把磨料段和纜索封入一種柔性材料中，從而產(chǎn)生石材切割帶。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，進(jìn)一步包括下列步驟 把一條或多條圈狀纜索置入模具中；以及 把纜索封入柔性材料中。
10.一種石材切割方法，包括 提供一種石材切割帶，包括 圈狀切割帶本體，具有一定寬度，由柔性材料制成，并具有外圈表面和內(nèi)圈表面；多個(gè)驅(qū)動(dòng)突緣,所述驅(qū)動(dòng)突緣從內(nèi)圈表面朝切割帶主體的內(nèi)部探出； 每個(gè)驅(qū)動(dòng)突緣具有一個(gè)切割帶驅(qū)動(dòng)表面，所述表面基本上沿切割帶主體的寬度布置； 多個(gè)部分地嵌入在切割帶主體中的磨料段，其中 每個(gè)磨料段包含金剛石顆粒，以及 每個(gè)磨料段構(gòu)成切割帶主體的外表面的一部分； 把石材切割帶的外圈表面的一部分放到待切割的石材上；以及 對(duì)驅(qū)動(dòng)突緣施加壓力，使切割帶運(yùn)動(dòng)，從而使磨料段切割石材。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中切割帶主體具有基本上嵌入其中的一條或多條纜索。
全文摘要
本發(fā)明揭示了一種用于切割致密聚合材料(例如天然或合成石材)的切割帶，包括由柔性材料制成并具有內(nèi)外圈表面的切割帶主體。多個(gè)驅(qū)動(dòng)突緣從內(nèi)圈表面朝圈內(nèi)方向探出，每個(gè)突緣具有一個(gè)切割帶驅(qū)動(dòng)表面，該驅(qū)動(dòng)表面通常沿切割帶主體的寬度布置。包含金剛石顆粒的多個(gè)磨料段部分地嵌入在切割帶主體中，從而構(gòu)成切割帶主體的外表面的一部分。本發(fā)明了揭示了一種制造和使用所述切割帶的方法。
文檔編號(hào)B28D1/08GK102717443SQ20111040577
公開(kāi)日2012年10月10日 申請(qǐng)日期2011年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月3日
發(fā)明者拉瑞·李, 肯·巴恩斯 申請(qǐng)人:阿爾薩有限責(zé)任公司