帶鋸

1808 年英國人紐伯里(W·Newberry)發明了帶鋸機，由於當時鋸齒的製作和焊接技術不過關，沒有被採用。經過50 年後，法國最先成功地製作了生產用的木工帶鋸機，並被普遍推廣應用。他從出現至今已有 170 多年的歷史。雖然帶鋸機比圓鋸機和框鋸機出現的晚，但使用最為廣泛。

帶鋸機主要優點是，可以鋸切特大徑級原木和採用特殊下鋸法鋸切珍貴樹種原木；通常鋸屑損失比圓鋸機減少 1 /2 ～ 2 /3，比框鋸機減少 1 /3 ～1 /2，有助於減少鋸屑損失，而且它的進料速度比框鋸機高。

但帶鋸機也存在很多缺陷：加工精度低；操作危險，工作環境差振動；環境雜訊高，大多數制材車間的環境雜訊都超過了工業企業雜訊標準。

隨著科技的發展，針對帶鋸機的上述缺點，帶鋸機在結構和性能上發生了很大的變化。

按工藝要求分為原木帶鋸機和剖分帶鋸機兩種。原木帶鋸機是帶鋸制材廠的主鋸，用於原木剖料兼鋸割板方材。通常採用跑車帶鋸機或雙聯原木帶鋸機。鋸輪直徑多為1067～1829毫米，最大可達3 658毫米。在通常單面鋸齒鋸機上跑車載原木作間歇式鋸割，而雙面鋸齒的鋸機往複鋸割，可提高工作效率30%。跑車的傳動，主要有摩擦輪繩索捲筒，可控硅整流直流電機、液壓馬達等3種無級變速傳動方式。雙聯帶鋸機採用鏈式運輸機、卡木臂等連續進料機構。

剖分帶鋸機又分為將毛方剖分為板方材的主力帶鋸機和將板皮剖分為薄板的板皮帶鋸機。

另外帶鋸機還有其他幾種分類：①按鋸輪直徑及進料機構分為鋸輪直徑自1 524毫米以上重型跑車大帶鋸;1 067～1 372毫米輕型跑車大帶鋸;1 067～1 219毫米剖分帶鋸機;400～800毫米細木工帶鋸機。②按鋸輪旋轉方向分為順時針方向旋轉，木料從右側進鋸的右手式帶鋸機；逆時針方向旋轉，木料從左側進鋸的左手式帶鋸機。③按鋸條張緊裝置分為雙柱槓桿式普通張緊裝置帶鋸機；液氣壓高張緊懸臂式帶鋸機，其張緊力為前者的2～3倍。④按兩鋸輪的相對位置方向分為立式帶鋸機；卧式帶鋸機；傾斜式帶鋸機。卧式帶鋸機在中國只用於將板皮剖分為毛邊板，其他國家也用於鋸剖珍貴闊葉樹原木。⑤按鋸機的組合分為單帶鋸機；雙聯帶鋸機；四聯或多聯帶鋸機。雙聯帶鋸機又分為原木用雙聯帶鋸機和毛方剖分板材用台式雙聯帶鋸機。它們多是左右手式各一台組合的對聯帶鋸機，但也有兩台都是右手式的串聯帶鋸機，而四聯帶鋸機均為對聯帶鋸機。⑥按有無削片刀頭可分為無削片刀頭普通帶鋸機；裝有單削片刀頭的跑車帶鋸機；裝有雙圓盤削片刀頭的雙聯和四聯帶鋸機。

帶鋸機的鋸機主體由機體、兩個鋸輪、張緊裝置及鋸輪升降俯仰裝置、鋸卡、安全罩等構成(見圖)。帶鋸機的跑車由上原木裝置、翻木裝置、軌道及傳動行走裝置、跑車車體卡木裝置、搖尺裝置、車樁微調裝置、車擺、卸料及接板裝置等構成。小帶鋸的進料機構主要有側向靠料輥筒、雙上壓輥、驅動輥台等。帶鋸機高速切削產量高，機動靈活、適應性強，鋸口小出材率高，下鋸靈活，制材質量高。中國制材常用帶鋸機主要技術參數：鋸輪直徑為1067～1 524毫米，鋸帶切削速度通常為2300～3000米/分，進料速度為15～60米/分，最大鋸割原木直徑為鋸輪直徑的0.71～0.83倍，跑車帶鋸平均產量15～20立方米/台班，電機功率跑車帶鋸30～80千瓦，台式帶鋸20～30千瓦。

鋸輪是實現安裝帶鋸機的一對輪子，是實現主運動的主要部件。帶鋸機的下鋸輪是主動輪，要具有較大的轉動慣量，工作中能起到飛輪作用。上鋸輪是被動的，由鋸條帶動，要求做的輕些，能與鋸條儘可能保持同步，以便減少因啟動制動和鋸切阻力變化而引起的鋸輪鋸條之間劇烈的摩擦打滑，以防止鋸條過分伸縮而斷裂。

(1)對帶鋸輪表面進行淬火處理和冷作硬化處理以提高鋸輪表面的強度，減少鋸輪與鋸條之間的摩擦。

(2)在鋸輪表面覆貼 3－ 5mm 厚度的橡膠，能後有效地較低噪音。這種方法多用於傢具廠的小型帶鋸機上。

(3)將上鋸輪結構由輻條式改為輻板式，使其不易受激振動。輻板式上鋸輪採用整體鑄造結構，消除或降低了輻條式上鋸輪轉動產生的氣流旋轉雜訊和渦流雜訊，整機雜訊降低 3d B(A)左右。

當前帶鋸機主要特點為進料速度大，鋸機規格大，鋸條穩定性差。鋸解準確度低，而鋸條穩定性取決於鋸條張緊度、鋸條外露長度、進料方向及導向裝置等因素。鋸卡是帶鋸機的導向裝置，其作用在於縮短鋸條工作邊的自由長度，提高鋸條的剛度，減小鋸條橫向振動的振幅，從而保持鋸路平直。鋸卡的安裝位置應接近鋸割的木材。鋸卡有上鋸卡和下鋸卡。下鋸卡固定於機座上，上鋸卡安裝於機身專設的導軌上，可隨鋸路高低不同而隨時調節。

傳統鋸機中的鋸卡一般採用雙耐鋸卡，它由兩塊硬木製成，與鋸條留有一定間隙(一般控制在0.1～0.15mm，過緊則摩擦過大，鋸條發熱易產生彎曲，過松則會失去鋸卡的作用) ，這種結構型式不能充分保證鋸條在工作中不竄動，穩定性差。

為了解決鋸卡內襯與鋸條之間又有間隙又希望鋸卡能起到一定的張緊鋸條的作用，對鋸卡做了如下的改進:

①壓力鋸卡：其工作原理是將鋸條的工作邊通過鋸卡的側向壓力向外擠壓，使鋸條的工作邊超過鋸輪輪緣外側一段距離(一般約 6—15mm) ，從而將鋸條強制拉直。採用氣動或液壓缸式壓力鋸卡，可實現鋸條自動退避，用它代替目前用的跑車自動退避裝置，有利於搖尺精度的提高。

②將傳統的鋸卡改進為滾動式鋸卡：鋸條有一邊抵住滾柱，降低了鋸卡與鋸條之間的摩擦。

為使鋸條適應木材的切削應力及其自身熱應力變化，防止鋸條竄動，達到穩定工作的目的，普通帶鋸機上的鋸條須經常進行適張度處理，而適張度處理技術技術性較強，依賴經驗及傳統，技術保守，常會出現問題． 致使鋸切不暢，鋸解精度低，鋸機操作工與修鋸工之間產生矛盾等。因此許多國家都在研製各種能自動處理適張度的鋸機。

①南京林業大學研製的適用於普通帶鋸機的適張度自動處理鋸輪形式。經在生產中使用，無論是原來有適張度或新用的鋸條都不需另作適張度處理，而能直接使用，且鋸條工作平穩，鋸背及鋸齒齒根處摹本上不產生裂睬，鋸材加工質量良好。由於該項技術對原有帶鋸機的基率結構不變，只進行鋸輪輪轅面的車削加工，便於推廣使用。

②輪緣上加工出凸棱歐洲一些現代化帶鋸機上普遍在輪緣上磨削出凸棱，主要有兩種形式。一種把輪緣面加共成二個圓弧形，並使它們在離工作邊沿約 1 /3 輪寬處形成凸棱；另一種輪緣面的前沿和背部均為直線，中間加工成圓弧並在靠近前沿處形成凸棱。

③鋸輪輪緣表面開有環形槽這些槽可以順利地排除鋸條與輪緣表面之間由於擠入空氣而可能形成的氣墊，使鋸條與鋸輪更緊密地接觸，以提高鋸條的工作穩定性。同時這些槽使鋸條表面在寬度方向形成多支撐點，有利於阻止鋸條向後滑移。

④鋸輪靜軸結構鋸輪軸在張緊力作用下的彎曲，會使鋸輪迴轉時產生過大的徑向跳動，引起鋸條周期性伸縮、應力陡變和不穩定。為了解決這一問題，現代帶鋸機普遍採取靜軸結構，這種結構剛度好，不易產生彎曲，有利於提高鋸輪鋸條運轉的穩定性，能適應高張力帶鋸機的需要。同時靜軸結構還可做成單支撐形式，便於在各種聯鋸上應用。

鋸條裂口是鋸條在使用中難以避免的常見現象。但它卻給制材生產帶來不良的影響。當鋸條裂口超過規定長度時，就會造成事故，並威脅著操作人員的人身安全。所以修鋸工人在修鋸的同時儘管採取了不同的措施，鋸條裂口雖避免了，往往因措施不當，又帶來了鋸條不好用，壽命短的弊病，而且鋸出的木材質量明顯下降。以前僅從滿足使用要求出發，作了三項機械性能指標規定，即抗拉強度，伸長率及硬度，但從安全形度出發不夠全面，特別是細木工帶鋸條的韌性指標，疲勞性能反映不明顯。應用反覆彎曲試驗法為一項有效檢測法，它具有試驗裝置簡單、缺陷反映敏感、操作方便、試驗周期短的優點。方法可參考國標GB235 － 33 金屬反覆彎曲試驗機(型號 GWJ － 5)經適當改裝，更換部分零件即可應用帶材試驗。可檢測三方面缺陷:

a． 鋼材內部缺陷(如細裂紋、夾尾等)。

b． 鋼材含有的有害雜質 (如過量非金屬夾雜物，有害元素的晶界富集等)。

c． 熱處理缺陷 (如晶粒粗大、淬火裂紋、網狀碳化物，回火脆性)。

經實踐表明，能同時發現冷熱加工出現缺陷，同拉伸、硬度試驗配合使用，可反映良好的經濟效果，較大程度上減少了帶鋸斷裂事故發生率、促使帶鋸質量的提高。

木工帶鋸機是制材車間的主要雜訊源。特別是鋸輪直徑在 l000mm 的木工帶鋸機雜訊更高，達95 到105d B(A)。這嚴重地危害著操作工人的身心健康，影響生產效率，成為世界範圍內迫切需要解決的公害之一。木工帶鋸機雜訊產生的主要原因：輻條式上鋸輪高速迴轉產生的空氣動力性雜訊，即輻條攪動空氣產生的氣流旋轉雜訊、渦流雜訊和排氣雜訊；鋸條與鋸輪的接觸、摩擦、衝擊產生的摩擦雜訊；鋸條緊(工作邊)、松邊受力不均產生的鋸條振動雜訊。降低木工帶鋸機的雜訊除了上文提到的將上鋸輪有輻條式結構改為輻板式結構外可以採取以下措施:

1)在上鋸輪側表面粘貼或噴塗一層彈性阻尼材料(合成樹脂等) ，使輪緣及輻板的振動衰減，可抑制雜訊 5 ～ 6d B(A) ;

2)在鋸輪上加工排氣槽，減小排氣速度，排氣槽形狀、深度、面積影響雜訊;

3)在上鋸輪進出氣口安裝小孔共振器，孔的大小與空氣振波相應，藉助共振吸聲，消耗聲能，減少低頻雜訊 2 ～ 3d B(A)。

將帶鋸機阻力邊普遍使用的夾板導向式硬木鋸卡更換為阻尼鋸卡—毛氈、氣力、磁力等形式的鋸卡和運動導板，以使鋸條上各點受力均勻，抑制鋸條在激振力及彈性力下的振動，降低雜訊 2 ～ 4d B(A) ;同時可使鋸條與鋸輪間滑動大大降低，提高鋸機效率，節約動力。

1)在鋸片外側底部用環氧樹脂粘貼一層鋼或鋁箔，不僅能減弱鋸片振動，且可保證振動快速衰減。

2)修整鋸條焊縫，修銼齒形，改進鋸條弓背度和適張度，降低鋸條切削雜訊 3 ～ 5d B(A)

隨著科技的發展，帶鋸機的形式和性能有了很大的變化，針對帶鋸機的鋸切精度低、帶鋸條的自由長度大、穩定性差的問題、易產生振動、引起跑鋸等影響鋸解質量的缺點，很多學者致力於提高帶鋸機鋸條的剛性，研究生產新型鋸卡、張緊裝置等，我們還應該看到:

1)鋸條的剛性隨著鋸條張緊力增加而增加，但隨著鋸條的厚度增加則剛好相反。主要原因是隨著鋸條的厚度增加，鋸條在通過鋸輪時的彎曲應力增加。在相同的鋸條許用應力情況下，張緊力得不到應有的增加，影響到鋸條的剛性增加。因此，適當減小鋸條的厚度有利於增加鋸條的剛性，從而提高鋸條穩定性。

2)帶鋸條的受力極其複雜，工作時易產生橫向抖動和扭振，並且當干擾頻率與其固有頻率相耦合時，會發生共振現象。因此，帶鋸條振動對鋸木過程作用很大，將嚴重影響鋸材表面質量和尺寸精度、原材料節約和帶鋸條壽命。