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                                  帶鋸床如何消除震動和鋸切不穩定因素
                                  時間:2015-11-05

                                  帶鋸床振動是影響帶鋸床鋸切質量和效率的關鍵問題。振動較大將影響鋸帶的壽命和帶鋸床運行的穩定性,對鋸切質量也有較大影響,如據切面的平面度和鋸切精度等。因此在帶鋸床設計階段對其動態性能分析,并進行振動控制是非常重要的。帶鋸床結構的動態特性分析是評價設計結果動態特性的重要手段。

                                  鋸帶振動是由生產環境中法向擾動引起的,且總是存在。帶鋸的激勵來源于切割力,鋸帶側面和工件之間的作用力,帶輪偏心或形狀不規則,帶鋸剛度變化,導向引起的擾動。那么這些激勵可以分成兩類:直接激勵和參數激勵。在切削過程中,有直接的周期力,如按照鋸齒進給頻率產生的切削力;也存在直接的隨機力,如鋸帶表面和工件之間的作用力。直接力使得鋸帶產生橫向扭轉運動。當有足夠的直接激勵能產生振動時,且頻率和鋸帶基頻相同或接近時,就鋸帶會產生極大的振動。

                                  另一方面,振動帶來導致帶鋸床控制的難度,影響數控的穩健性。帶鋸床系統的控制變量主要是鋸切力,振動將導致鋸切力大幅度波動,增加濾波的難度,對控制系統的穩健性產生嚴重影響。

                                  盡管眾多學者研究了帶鋸扭轉-彎曲振動和邊部屈曲問題,但是研究深度尚顯不足,也沒有進行試驗驗證。鋸帶表面和工件之間的作用力也是非常重要的一個研究方向,但是這也是一個有難度的課題。

                                  當張緊力變化頻率是鋸帶任何自然頻率的2倍時,尤其是基頻的2倍時,帶鋸張緊力周期性變化可能引起橫向的不穩定性。這被命名為參數振動,由于鋸帶振動是由一個振蕩剛度引起的,而不是外載荷直接作用在鋸帶上激發的。許多學者研究表明參數振動引起的振動幅值可能超過直接激勵引起的振動幅值。張緊力周期性變化來源于帶輪偏心或形狀不規則,或鋸帶不規則。鋸帶的軸向拉力可由下式給出:

                                                   (4)

                                  R0(t)是由帶輪位置和形狀決定的張力;η是描述帶鋸張力的一個常數,κ=1-η。初始為靜態拉伸,c=0,對于旋轉偏心或非圓帶輪它是一個時間的周期函數。公式1中的第二項,涉及到η,這項主要來源于帶輪上鋸帶的法向加速度。鋸帶張緊的一部分,指動力學部分,需要用來加速帶輪周邊上的帶鋸。動態張緊分量并不引起帶和接觸帶輪之間相互作用。靜態拉伸分量是由帶和帶輪相互作用引起的。那么動態張緊就不在輪軸方向上產生作用。使用杠桿系統加載的帶輪,從機械上來說相當于使用彈簧來施加張力,這樣動態張緊就和初始靜態張緊疊加在一起。張緊力隨速度增加,并在κ=0η=1時最大。一般來講,對于通過彈簧施加的拉力,靜態張緊力分量可以參考圖3中在0<κ<1范圍內所描述的,這里0對應的是無線軟的彈簧和1對應的是剛性彈簧。杠桿張緊系統在實踐中能夠成功是因為它能產生最大張緊力,并有依據的最大化帶鋸自然頻率。

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