圓鋸片動(dòng)態(tài)穩(wěn)定

1、圓鋸片的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性 圓鋸片的動(dòng)態(tài)工作穩(wěn)定性是指圓鋸片在鋸切加工時(shí)，保持其固有形狀和剛度的性質(zhì)。 圓鋸片的工作穩(wěn)定性較差，主要是因?yàn)閳A鋸片直徑與厚度比很大而且只依靠其中心固緊的夾持圓盤夾持在主軸上，并高速旋轉(zhuǎn)；鋸齒部分只是依靠鋸身金屬材料自身的結(jié)合力，才保持著一定的剛性。當(dāng)圓鋸片高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，在離心力的作用下，鋸身齒緣部分開始松弛。另外，圓鋸片鋸切木材，鋸身齒緣部分的溫度急劇升高，鋸身齒緣部分的體積膨脹，而圓鋸片又受材料的限制不可能隨意伸縮，圓鋸片上發(fā)生的變形呈外部大而內(nèi)部小的狀態(tài)。此時(shí)鋸片就會(huì)向兩側(cè)游動(dòng)，呈“蛇行”狀態(tài)，造成鋸材材面上的波浪不平。 事實(shí)上，圓鋸片工作時(shí)總是存在著一定的振動(dòng)，但不一

2、定失穩(wěn)。但在臨界失穩(wěn)條件下，即使非常小的一個(gè)橫向力都會(huì)引起圓鋸片非常大的橫向位移，因鋸片失穩(wěn)加劇了圓鋸片的振動(dòng)。 圓鋸片的振動(dòng)是指圓鋸片在其平衡位置附近的往復(fù)橫向運(yùn)動(dòng)。這是由外界干擾引起的，并總是表現(xiàn)為某種“等級(jí)”。鋸片的振動(dòng)在鋸切過程中時(shí)無法補(bǔ)償?shù)模駝?dòng)會(huì)增大鋸路損失，降低鋸切精度，提高噪聲水平，縮短圓鋸片使用壽命。大多數(shù)普通圓鋸片的振動(dòng)都可以被看做是一些單獨(dú)振動(dòng)模態(tài)的總和。每個(gè)振動(dòng)單獨(dú)的振動(dòng)模態(tài)都具有一個(gè)特定的振形，并按一定的頻率振動(dòng)。每個(gè)振動(dòng)模態(tài)都包含一個(gè)整數(shù)的波節(jié)圓數(shù)m和波節(jié)直徑數(shù)n。圓鋸片的不穩(wěn)定性機(jī)制1）靜態(tài)彎曲失穩(wěn) 當(dāng)圓鋸片靜態(tài)失穩(wěn)時(shí)，圓鋸片上的高點(diǎn)與被切削加工的木材工件劇烈地摩

3、擦發(fā)熱，當(dāng)摩擦發(fā)熱的溫度超過250時(shí)，圓鋸片表面將產(chǎn)生藍(lán)斑（燒痕）。圓鋸片當(dāng)其某階固有頻率mn趨于零時(shí)，圓鋸片即會(huì)發(fā)生彎曲。2）臨界轉(zhuǎn)速失穩(wěn) 這是圓鋸片一種特定的共振狀態(tài)，此時(shí)圓鋸片達(dá)到其臨界轉(zhuǎn)速。crit=min(min/n) m=0,1,2;n=0,1,2 （m、n分別指圓鋸片振動(dòng)模態(tài)的波節(jié)圓數(shù)和波節(jié)直徑數(shù)）一般圓鋸片的最高運(yùn)行轉(zhuǎn)速應(yīng)在其最低臨界轉(zhuǎn)速的85%以下，否則圓鋸片將可能失穩(wěn)。臨界轉(zhuǎn)速理論 圓鋸片在轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)的固有頻率mn可以表示為如下公 式 2mn=（ （0）mn）2+K2rot ，式中： （0）mn圓鋸片靜態(tài)固有頻率（Hz）； rot圓鋸片轉(zhuǎn)速（r/s); K圓鋸片轉(zhuǎn)動(dòng)影響的鋼

4、化系數(shù)。 一般情況下K值不大，通常rot提高圓鋸片的靜態(tài)固有頻率，但在靜態(tài)固有頻率的基礎(chǔ)上提高的幅度一般不會(huì)超過5%。站在地面上的人觀察到相對應(yīng)的單一模態(tài)的正向形波頻率（F）mn和反向形波頻率（B）mn如下 （F）mn= mn + nrot （B）mn =mn - nrot 模態(tài)（m, n）可能通過頻率（F）mn和（B）mn 被激發(fā)，隨著rot 的增加， （B）mn 逐漸減少，當(dāng)（B）mn 0時(shí)，一個(gè)靜力即可以激發(fā)圓鋸片的共振，這時(shí)圓鋸片的轉(zhuǎn)速即為臨界轉(zhuǎn)速。圓鋸片切削時(shí)靜力或低頻的力總是存在的，因此圓鋸片失穩(wěn)的可能性總是存在的。 對所有模態(tài)而言， （B）mn 并不能同時(shí)接近零，當(dāng)圓鋸片轉(zhuǎn)速由低

5、到高增大時(shí)（B）mn 最先等于零的模態(tài)稱為最低臨界轉(zhuǎn)速模態(tài)，此時(shí)的轉(zhuǎn)速被稱為最低臨界轉(zhuǎn)速。當(dāng)圓鋸片轉(zhuǎn)速繼續(xù)增加時(shí)，更高階的臨界轉(zhuǎn)速會(huì)依次出現(xiàn)。因此，一個(gè)圓鋸片有多階臨界轉(zhuǎn)速，使圓鋸片的運(yùn)行速度遠(yuǎn)離臨界轉(zhuǎn)速就可以提高圓鋸片的鋸切精度。提高圓鋸片動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性的方法 1）適張：適張是通過輥壓、錘擊或局部加熱等方法，在圓鋸片上造成一定的塑性變形，有意地引入一定殘余應(yīng)力來提高圓鋸片的穩(wěn)定性。 適張的目的是通過引入適當(dāng)?shù)膽?yīng)力使圓鋸片的臨界轉(zhuǎn)速提高。它可以提高圓鋸片的動(dòng)態(tài)剛度和臨界轉(zhuǎn)速大約30%。 2）鋸身開槽：鋸身開槽或開孔的目的之一是為了減少由于圓鋸片溫度差而引起的圓周上的壓應(yīng)力，圓鋸片上開的槽允許圓鋸片

6、膨脹而不增加圓鋸片的內(nèi)應(yīng)力，圓鋸片上開的孔可以起到散熱的作用。鋸身開槽或開孔的結(jié)構(gòu)、位置、數(shù)量取決于圓鋸片承受平面應(yīng)力的幾何平面剛度和圓鋸片的彈性剛度。 如果圓鋸片的幾何尺寸是接近軸對稱的，那么圓鋸片的任意直徑都有可能是圓鋸片振動(dòng)模態(tài)的節(jié)徑，節(jié)徑在鋸片上可以移動(dòng)，共振臨界轉(zhuǎn)速模態(tài)的節(jié)徑在空間上是固定的，振動(dòng)波在空間上也是相對靜止的。這就是駐波共振。 理論分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證表明，開了槽孔的圓鋸片，幾何形狀成為不對稱，不能形成臨界轉(zhuǎn)速時(shí)的駐波，因?yàn)殚_槽引起的頻率分離現(xiàn)象，共振頻率數(shù)是兩個(gè)，并且每一個(gè)頻率都可以發(fā)生共振。在相同的激振條件下，開槽圓鋸片發(fā)生共振時(shí)的振幅比不開槽對稱圓鋸片小，振幅減少的原因是因?yàn)閳A鋸片的響應(yīng)能量在整個(gè)頻譜內(nèi)有更均勻的分布。 3）熱應(yīng)力控制：因?yàn)闊釕?yīng)力是圓鋸片失穩(wěn)的主要原因，減少或修正熱應(yīng)力是最好的控制圓鋸片振動(dòng)的方法。 這種方法關(guān)鍵在于如何控制在圓鋸片實(shí)際運(yùn)行時(shí)我們要求圓鋸片上的溫度分布。 通過對鋸切期