铝锭高速切割过程中锯带的振动分析

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1、铝材料高速切割过程中锯带的振动分析摘要：铝材料岛速锯切技术在近20年来取得了长足的进步，尤其被关注的是在锯切过程屮锯带振动问题。本文分析了带锯速度、锯带张紧力、锯带儿何尺、r来分析这些参数对锯带一阶横向频率和扭转频率的影响。结果表明锯带一阶横叫频率随着张紧力增加而增加，随着切割速度和有效切割宽度增加而减小，随锯带儿何尺补参数增加儿乎不受影响；一阶扭转频率随张紧力和锯带厚度增加而增加，随有效切割宽度和锯带宽度增加而减小。根据分析给出了锯切表而质:k形成原因是巾横向振动频率发生变化引起的。关键词：带锯；铝材

2、料切割；振动；表而质MThesawbladevibrationsinthehigh-speedcuttingaluminummaterialsAbstract:Highspeedband-sawingtechnologyforthealuminummaterialshaveprogressedgreatlyinthepast20years,especiallythesawbladevibrationinthesawingprocess.Inthisstudy，theeffectsofsawingspee

3、d,tension，andsawbladegeometricalparametersonthefirstlateralnaturalfrequencyandthetorsionalnaturalfrequencyareanalyzedindetail.Itisshownthatthefirstlateralfrequencyincreasesastheincreaseofthetension，decreasesastheincreaseofthesawingspeedandtheeffectivesaw

4、ingwidth,andislittleaffectedbysawbladegeometricalparameters;whilehetorsionalnaturalfrequencyincreasesastheincreaseofthetensionandthesawbladethickness，anddecreasesastheincreaseoftheeffectivesawingwidthandthesawbladewidth.Inaddition，thewavephenomenononthes

5、awedsurfaceisproducedduetothevariationofthelateralvibrationduringsawing.Keywords:bandsaw，aluminum-cutting,vibration,surfacequalityo引言带锯锯切中的振动分析一直被被密切关注，尤其是在木材加工中众所周知，锯带的振动会破坏表面质量和尺寸精度，导致原材料的浪费，甚至会减少铟带寿命。因此能够预测锯带的自然频率就会避免发生共振现象，至少可保持振动在一个可接受的范围rt。在近20年来，高

6、速带锯锯切工艺由于其具有高效率、切口宽度小、高精度高效率和噪音低等特点被逐步应用于切割金属材料，特别是切割铝材料

7、4'51。铝锭切割在金属切割行业中占有极其重要的地位，研宄铝切割工艺中振动问题不仅可改善零件表面形貌和尺寸精度，也可提高后续加工性能，如铝板、铝锭、发动机缸体和缸盖等。和木材加工相比较，切割速度在同一范围内，因此一些结果和模型很容易拓展到铝材料切割工艺中。然而，它们之间确实也存在着一些差异，如加工尺寸不同，会造成特有的“波纹型”切割表面形貌。尽管它们的很相似，但幅值却有很大的差别。锯带振动是

8、造成铝材料加工零件表面质量、尺寸精度、加工效率、锯带寿命关键的影响因素之一，所以研究加工过程中加工工艺参数、锯带儿何尺寸及张紧力对锯带振动的影响非常重要。1带锯锯切工艺参数和振动模型1.1锯切工艺参数图1描述了两轮带锯锯切工艺工程中锯切工艺过程。锯切过程中锯带切割时锯带可翻转90(),也可使用三轮或多轮进行切割，或进行水平切割。锯带进给运动可通过锯带本身运动获得，也可通过工作台运动获得。切割速度依赖于被切割材料。一般来说，对于钢材料，切割速度约为10-200m/min；对于相对软的铝材料可边3000m/

9、min，甚至更高。.T.艺参数如表1所示。表1带锯切割工艺参数符号符号含义b锯带宽度e铟带厚度横向切削力Fn法向切削力厂t切向切削力h零件髙度L两导向间距Zch扭转长度p齿距Vc切削速度Vi进给速度图1带锯锯切工艺示意图1.2锯带振动模型早期研究锯带振动问题吋，把锯带假设成为一个轴向运动的梁l6j。这些研究屮人部分仅考虑了锯带横向振动，其运动方程是应用Hamilton原理推导得到的，公式如下:id2z9d4z式屮，々是描述锯带张紧系统的常