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標題: 帶鋸切斷面特征紋路成因猜想 [打印本頁]

作者: 動靜之機 時間: 2014-8-5 23:39
標題: 帶鋸切斷面特征紋路成因猜想
這個帖子中：
有沒有仿形鋸床
http://bbs.cmiw.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=365135

@樵薪和 @fajue2000 總工探討了一個有趣的話題：帶鋸斷面紋路

上網(wǎng)查詢了一番，然而木有找到相關(guān)中文資料。但是這里：

http://woodgears.ca/bandsaw/squeal.html

有個頗為值得借鑒的文章，解釋了為何帶鋸會嘯叫。

作者說，當(dāng)切割厚料或復(fù)切時，帶鋸條往往發(fā)生嘯叫，這雖然很煩人但是并不意外。

當(dāng)嘯叫發(fā)生時，就會產(chǎn)生這樣的斷面紋路。這張照片的拍攝需要一點技巧，就是把

斷面?zhèn)认蜿柟庖粋€很小的角度，因此這些細微的波浪顯得非常清晰。

[attach]327419[/attach]

測量顯示，這些紋路的高低差僅有0.25毫米而已。

[attach]327420[/attach]

他說，這些波紋和嘯叫是直接關(guān)聯(lián)的，一旦波紋開始形成，就會導(dǎo)致后續(xù)的鋸切

產(chǎn)生震蕩而繼續(xù)產(chǎn)生新的波紋。補充說明：這個后續(xù)的波紋和鋸切速度以及進給

速度方向相關(guān)：

[attach]327421[/attach]

為了說明產(chǎn)生嘯叫的根源，這哥們特意做了一套模型：

[attach]327422[/attach]
為嘛鋸路的節(jié)距和鋸齒相同？這個嘛，嘿嘿，每個槽不都是每個鋸齒開出來的么。。。

左圖中，破損的鋸齒位于鋸路左側(cè)的波峰因而整體偏右。

右圖中，破損的鋸齒位于鋸路左側(cè)的波谷因而整體偏左。

這忽左忽右的變化，就是震動的源頭。隨著鋸切的進行，波紋-震動-波紋的循環(huán)周而復(fù)始。

一旦停止進給，這些波紋就會被后續(xù)的鋸齒磨平（見第一張圖），嘯叫消失。

作者還指出，這種左、右、中的鋸齒分布比左、右、左、右、中的排布更容易產(chǎn)生噪音。

[attach]327423[/attach]

作者還提到焊接有鎢鋼牙的帶鋸條應(yīng)該更好，因為每牙都是滿切，無需左右歪斜，但是太貴而且不易復(fù)磨所以不感冒。。。。

好了，現(xiàn)在開始猜想帶鋸開金屬棒料斷面紋路的成因。

為了降低嘯叫，所以有的鋸條的鋸牙做成非均勻的，但為了不夾鋸條，大家還是

把鋸牙左右掰開。因此上述的現(xiàn)象理應(yīng)在金屬鋸切中體現(xiàn)。然而金屬比木頭難切

多了，因此那種顯著的波紋不會出現(xiàn)。

正因為難切，因此后續(xù)鋸齒的突然切入，會導(dǎo)致鋸條產(chǎn)生一個輕微的讓刀，從而

鋸片有所歪斜，這會讓正在切削的鋸齒發(fā)生“過切”（異向歪斜的鋸齒）或者

“淺切”（同向歪斜的鋸齒），在下一個鋸齒到來前，狀態(tài)持續(xù)，產(chǎn)生一小段痕跡。

然而這個影響不會很遠，因為鋸條的柔性很快就吸收了這種讓刀，因此不會在棒

材的中部產(chǎn)生足夠的影響。

俯視圖（從鋸縫頂端看下去，入口處）:

[attach]327442[/attach]

出口處恰恰相反，突然失去一個鋸齒的切削平衡，鋸片再次歪斜，導(dǎo)致局部過切和淺切。

[attach]327425[/attach]

這兩幅圖似乎還說明了一個情況：入口出口處都有有讓刀，因此鋸縫略窄(有待驗證)。

因而，如果是方料，會產(chǎn)生等寬條紋（自上而下都是一樣的情況），條紋的間隔就是
鋸齒間隔（不會太多）：
[attach]327426[/attach]

[attach]327428[/attach]

如果是圓料，就會產(chǎn)生這樣的條紋（也是等寬排列哦，只不過是圓形的等距排列）：

[attach]327427[/attach]
[attach]327429[/attach]
[attach]327440[/attach]

這張最清晰：
[attach]327430[/attach]

至于為何有的不是這樣，恐怕是鋸條尚鋒利，讓刀作用不明顯吧。。。
[attach]327432[/attach]
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[attach]327441[/attach]

作者: liujiaoce 時間: 2014-8-6 06:35
樓主研究的透徹，頂一下。

作者: 健將 時間: 2014-8-6 07:34
分析的很透徹,就象慢走絲線割,第一刀很粗糙,要靠修幾刀才光滑

作者: 東海fyh126 時間: 2014-8-6 07:52
在個帖子還可以挖深，，，，，樓主繼續(xù)。

作者: zsdwx 時間: 2014-8-6 08:10
圖文并茂，好！

作者: 小白丶經(jīng)典 時間: 2014-8-6 08:20
圓鋸鋸塑料也有紋路啊

作者: shaokuang 時間: 2014-8-6 10:12
一篇論文中的話

作者: fajue2000 時間: 2014-8-6 10:32
看到樓主如此深入細致研究這個鋸切問題，做過5年鋸床產(chǎn)品設(shè)計的我深感慚愧！我反復(fù)看了樓主的圖和文字，可能是自身領(lǐng)悟能力有限，實在沒覺得能看明白。就光說那鋸切模型，真辨不出具體區(qū)別和差異。。。。。
所以，本人鑒于自己經(jīng)驗提幾個反向問題還請樓主再幫忙細致點分析。。
1，關(guān)于圖中的“嘯叫”的原因分析太片面。在鋸切木頭類硬度低，抗拉強度低的材料時，帶速普遍很高，（提高生產(chǎn)效率 600米—2000米/分）高線速度狀態(tài)下會出現(xiàn)兩個更實際，更容易引起所謂“嘯叫”的誘因，一是鋸條固有頻率共振問題，二是高速下離心力導(dǎo)致鋸條與鋸輪摩擦力減小問題。
2，據(jù)我個人經(jīng)驗，金屬材料鋸切時產(chǎn)生此類對稱性波紋的最主要原因是鋸齒變齒距問題。我曾采用市場上極少的等齒距的鋸條試切割，發(fā)現(xiàn)并未出現(xiàn)此類波紋。這與樓主所述刀具鋒利和鈍化無關(guān)系，全新鋸條（變距齒）同樣有這個現(xiàn)象。

作者: fajue2000 時間: 2014-8-6 10:59
順便再引個疑惑的問題，請高手辨證。
當(dāng)鋸切寬度比較大時（這里的大小只能是根據(jù)鋸條剛性而論，本人曾設(shè)計過一臺可鋸切直徑2.2米鋼錠的臥式帶鋸床，也能順暢工作。）由于鋸條是一薄片狀鋼帶類刀具，（其進刀量和鋸切精度與鋸帶張緊力成線性關(guān)系，同時鋸條疲勞壽命和張緊力亦呈線性關(guān)系。）在切割寬料時，會出現(xiàn)切口的左右兩端低，中段高的現(xiàn)象（鋸切進給力與線速度不匹配或說是鋸切力過低）
。。。理想狀態(tài)下一整個鋸切截面應(yīng)該是各點高低相等，但實際狀態(tài)下總存在鋸條撓曲。
此現(xiàn)象可認為是鋸條鋸切區(qū)域剛性不足。
由于剛性不足導(dǎo)致 1鋸切效率低下，2 鋸切振動，噪音。3，失穩(wěn)造成鋸切精度無法保證。
而日本的阿瑪達鋸床（本人認為鋸床行業(yè)頂尖，比德國貝靈格，美國DOALL等都出眾）
其中有一款所謂脈沖消振的鋸床異常優(yōu)秀（此鋸床左右?guī)л喍佳b有伺服驅(qū)動電機，傳統(tǒng)鋸床都是一個主動輪，一個從動輪結(jié)構(gòu)。。其大致原理是由左右?guī)л喌乃欧姍C產(chǎn)生速度差，從而導(dǎo)致鋸帶出現(xiàn)振動，這人為的振動的波形恰好與鋸切時出現(xiàn)的進切震動波形剛好是鏡像關(guān)系，由此來消除鋸切震動和噪音。。。。）
根據(jù)日本人所描述，用此法，能大幅度降低噪音和提高鋸切時鋸帶剛性從而提高生產(chǎn)率和切割精度。
請高手們琢磨下，此法靠譜么？

作者: 動靜之機 時間: 2014-8-6 11:37
本帖最后由動靜之機于 2014-8-6 13:14 編輯

fajue2000 發(fā)表于 2014-8-6 10:32 " j% ]( l1 `7 k, r- R" Q, ^
看到樓主如此深入細致研究這個鋸切問題，做過5年鋸床產(chǎn)品設(shè)計的我深感慚愧！我反復(fù)看了樓主的圖和文字，可 ...

回復(fù)朱總：

您客氣了。

1.
外文鏈接中對嘯叫的分析顯然還沒有達到登堂入室的水平，但該文
對鋸齒波紋正反饋導(dǎo)致嘯叫的分析是值得肯定的。看了該網(wǎng)站其它
內(nèi)容，也都是關(guān)于自制帶鋸的一些DIY之作，估計遠沒有達到您所
提及的每分鐘數(shù)千米的高速狀態(tài)。顯然其所提及的嘯叫和您所指的
應(yīng)該不同。您所指的嘯叫已經(jīng)接近于琴弦發(fā)聲和橡膠VS鋼帶打滑音。。。

2. 該外文內(nèi)容對于鋸條震動緣由的描述，導(dǎo)致了俺對金屬棒料鋸切
斷面紋路來由的聯(lián)想，這是僅有的一點聯(lián)系。正如7樓資料所述，
張力、進給壓力、對稱性等原因共同造就了這種波紋。

俺因此覺得，無論是等齒鋸還是變齒鋸都會產(chǎn)生波紋，只不過產(chǎn)生的條
件可能會有差異（上述條件的非線性組合）。如果使用同一臺機器，所有
條件不變，僅僅將變齒鋸替換成等齒鋸，由于相同特征的齒跨度比變距
齒要小得多，因此波紋會理論上應(yīng)該比變齒鋸的窄得多，視覺上就會更平整。
（這仍然是俺的猜測，如有謬誤，還請海涵）

再打個不太恰當(dāng)?shù)谋确剑@三根用滾齒機加工的齒軸。
一般地，就可以說最后一個沒有波紋了，其實還是有的，只不過小多了：
[attach]327510[/attach]

水平有限，俺只能從紋路與齒距幾乎相當(dāng)這個事實出發(fā)，推測出：
鋸齒讓刀---鋸片偏移---切深有變這個簡單的邏輯。

欣賞一下不同頻率導(dǎo)致駐波圖案變化的精彩視頻唄
http://www.56.com/u63/v_OTI4OTA2NTI.html

作者: 動靜之機 時間: 2014-8-6 13:10

fajue2000 發(fā)表于 2014-8-6 10:59 ! v6 d* K+ C2 |0 a' V {
順便再引個疑惑的問題，請高手辨證。
- W* C* A$ e$ z/ w) v4 q當(dāng)鋸切寬度比較大時（這里的大小只能是根據(jù)鋸條剛性而論，本人曾設(shè)計 ...

感謝您跟蹤討論。

根據(jù)您的指引，找到AMADA資料。
[attach]327517[/attach]

資料顯示脈沖動作作用于切削和進給兩個方面。如圖所示：
[attach]327518[/attach]

從除顫角度而言，此舉把穩(wěn)定振動的條件（穩(wěn)定的速度和壓力）
破壞了，振動變得隨機因而幅度比以前（穩(wěn)定的）振動要小。
所以（理論上）切削變得穩(wěn)定、高效。

進給壓力脈動好辦，至于怎么實現(xiàn)速度脈動，俺倒是愿意兩邊
帶輪同步加減速。。。

這份資料是加拿大哥倫比亞大學(xué)的，值得一看：
[attach]327521[/attach]

為省積分，可以去此處下載：
https://circle.ubc.ca/bitstream/handle/2429/6068/ubc_1996-0610.pdf

詳細論述了影響鋸路走向和穩(wěn)定性的的各種因素
[attach]327519[/attach]
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[attach]327523[/attach]
[attach]327524[/attach]
[attach]327525[/attach]
[attach]327526[/attach]

作者: fajue2000 時間: 2014-8-6 13:45

動靜之機發(fā)表于 2014-8-6 13:10
# v( O( ^' b3 e) P1 N感謝您跟蹤討論。
2 Y, ?9 G5 j% p; e6 f$ W3 s+ s( u1 g1 _% W1 H
根據(jù)您的指引，找到AMADA資料。

那個在鋸帶背部施加脈沖的目的另有玄機，好多年前在上海展會上見過一次阿瑪達采用了此項技術(shù)的帶鋸床，記得那臺機器加工能力是最大直徑400毫米，售價接近300萬人民幣。（同等加工能力的國產(chǎn)鋸床市場售價是1.6萬人民幣。）
阿瑪達宣傳頁標榜的切削效率是切割304不銹鋼棒達到220—260平方厘米/分鐘（國內(nèi)鋸床切割此類材料能達到50平方厘米/分鐘就算逆天了。中國帶鋸床國家標準規(guī)定切割45號碳鋼棒效率為不低于80平方厘米/分鐘，這還只是針對切割能力300或以下的鋸床，更大型號的鋸床切割效率標準更低。）
之后，我陸續(xù)都有參加國內(nèi)的知名展會，從沒再見過采用這項背部施加脈沖的鋸床在中國參展過。。。
打字實在太麻煩，那個在背部施加脈沖的技術(shù)的目的性一時半會說不完，感興趣的可以和我電話聯(lián)系。（當(dāng)年離開鋸床行業(yè)后自己做了個高頻低幅的氣壓沖擊裝置，最高也只能達到35HZ的沖擊頻率，與自己切合日本人技術(shù)下的計算模型所要求的頻率至少還差一半，。。。當(dāng)時因為離開了鋸床行業(yè)所以這個課題一直擱置到現(xiàn)在也沒進一步深入去分析。。）

作者: 冷水黃金 時間: 2014-8-8 11:38
強頂

作者: Miles_chen 時間: 2014-8-8 16:36
……佩服

作者: 江雪寒橋 時間: 2014-8-9 21:16
不錯

作者: on027 時間: 2016-12-8 09:05
高人，認真態(tài)度太佩服了！

作者: ltzian 時間: 2016-12-8 13:36
學(xué)習(xí)了。！

作者: 品茶論劍 時間: 2020-4-10 03:13
學(xué)習(xí)了。！

作者: 超聲振動切削 時間: 2020-12-23 10:29

fajue2000 發(fā)表于 2014-8-6 13:45
( ~1 `7 X4 u. v" u3 |# c那個在鋸帶背部施加脈沖的目的另有玄機，好多年前在上海展會上見過一次阿瑪達采用了此項技術(shù)的帶鋸床，記 ...

想向您請教鋸切震動鋸背方面的知識

作者: 蘇州萬坤信息 時間: 2021-6-30 13:52
感謝樓主分享，很不錯！

歡迎光臨機械社區(qū) (http://www.whclglass.com.cn/)

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