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木材切削原理与木工刀具(77)一一圆锯片稳定性机理!

发布者: 长相有问题 | 发布时间: 2018-11-6 07:51| 查看数: 108| 评论数: 0|帖子模式

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4.5.2.1振动分析


锯片的振动是指圆锯片在其平衡位置附近的往复横向运动。振动是由外界干扰引起的,并总是表现为某种“等级”。

锯片的振动在锯切过程中是无法补偿的,振动会增大锯路损失,降低锯切精度,提高噪声水平,缩短圆锯片使用寿命。

大多数普通圆锯片的振动都可以被看做是一些单独振动模态的总和。每一个单独的振动模态都具有一个特定的振形,并按一定的频率振动。每个振动模态都包含一个整数的波节圆数m和波节直径数n。

如图4-35,每个特定模态下的振动频率被称之为固有频率ωm,它与锯片的几何尺寸、夹持比、材料性质和圆锯片的应力状态有关。这些应力主要包括适张应力、切削热应力、初始应力和回转应力等,对圆锯片进行不同的处理可以改变圆锯片的应力状态和固有频率。

一个圆锯片振动模态的阶数,理论上并无限制但是木材切削用圆锯片并没有特别高频的振动模态。目前木材加工工业用圆锯片常见的振动模态是m=0,n=0、1、2.......6。

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在圆锯片噪声分析时,圆端片的频率可能高达10-15kH,但是此时圆锯片的振幅非常小。对于一个具体的圆锯片,振动模态阶次越高,n越大,对应的固有频率越高。每一个振动模态的振幅都小于圆锯片的厚度,是相对应振动模态振幅的代数和。

切削加工时,可观察到的圆锯片振动的变化只是相对的振幅、节径方向和时间。这些因素也是由激振力的性质决定的。激振力主要来自于工件与圆锯片之间的相互作用,如锯齿上作用的空气动力、轴和锯片的不平衡、驱动电动机的振动。圆锯片对以上这些因素的响应决定了圆锯片的振动模态。

共振的概念在圆锯片振动问题中非常重要,简单地说是当激振力与圆锯片自身某阶固有频率重合时,圆锯片即会发生共振。此时,圆锯片的振动变成以激振频率为振动频率的单一振动模态,振幅急剧增大。

实际上激振力是变化的,有周期力,如锯齿受到的空气阻力,也有随机力,如锯片与工件作用产生的横向力等。激振力的频率分布可能覆盖圆锯片的整个频率范围,因此圆锯片各阶振动模态可能被激发.

改变圆锯片的振动模态或改变圆锯片的激振力都会改变圆锯片的振动状况,这些技术已经应用于目前的工业生产,如改变圆锯齿尺寸与构形、改变圆锯片温度场以改变其热应力状态,用不同的方法适张圆锯片,改变进料速度和回转速度等,但仍有很大的空间有待研究开发。总之,圆锯片振动模态的改变与外部环境条件相关。


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