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機(jī)械社區(qū)

標(biāo)題: 帶鋸切斷面特征紋路成因猜想 [打印本頁]

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作者: 動靜之機(jī)    時間: 2014-8-5 23:39
標(biāo)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
  ]% f) d7 c) ?9 H% ?
@樵薪  和 @fajue2000 總工 探討了一個有趣的話題：帶鋸斷面紋路
* x" T/ L! ?, B/ W1 d3 @/ n

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。
3 v0 p2 t2 I3 K% I, l) b& d

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(xì)微的波浪顯得非常清晰。

[attach]327419[/attach]
/ Q/ q: [$ v1 f0 C$ y* r7 ]+ v( w

測量顯示，這些紋路的高低差僅有0.25毫米而已。

[attach]327420[/attach]
2 u0 e% A0 F) M2 T& [( X6 r
8 t' k/ L8 e# f) }

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(jìn)給

速度方向相關(guān)：

[attach]327421[/attach]

2 S' E, L% |- U( k4 T" K  z0 z

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]
, E: T; C! b7 L& n+ N' d% L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。。。
1 N( h: w6 q/ |' o. v1 O8 C

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(jìn)行，波紋-震動-波紋的循環(huán)周而復(fù)始。

一旦停止進(jìn)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]
- q3 a1 K6 k2 ?9 O$ r! }& s; Q

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。。。。

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好了，現(xiàn)在開始猜想帶鋸開金屬棒料斷面紋路的成因。

7 Z7 o) R! z7 ^3 P. K' t

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(yuǎn)，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]
7 D) x+ W" h, J8 m$ @

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)。

' _$ R; j6 _3 ?" J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
* T6 N" q- F0 F* {鋸齒間隔（不會太多）：
9 N* |; w0 z" J, }: E8 n2 S[attach]327426[/attach]
/ y( w& ]  m8 K8 q) q6 s# G: ]# T
[attach]327428[/attach]
1 A* S( c9 I* m

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]
4 W. y& O5 G9 }' K9 J1 g5 x# b[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。。。
( @  q* z3 ]! W; B: u[attach]327432[/attach]
[attach]327433[/attach]
[attach]327434[/attach]
[attach]327435[/attach]
[attach]327436[/attach]
6 ^5 h: F& ^5 r" M+ j2 {# Q! p[attach]327437[/attach]
) |) L/ U: m' J# g[attach]327438[/attach]
4 O6 N5 o( c+ }3 B) c[attach]327439[/attach]
[attach]327441[/attach]

$ ]) ^4 h5 y9 N
  

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

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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

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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)。

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作者: zsdwx    時間: 2014-8-6 08:10
圖文并茂，好！

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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

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

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作者: fajue2000    時間: 2014-8-6 10:32
看到樓主如此深入細(xì)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(xì)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(qiáng)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。

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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(jìn)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(jìn)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。
+ K* Q  M% [* ~8 l8 J( R此現(xiàn)象可認(rèn)為是鋸條鋸切區(qū)域剛性不足。
/ `0 p/ K3 l5 k: \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(dá)鋸床（本人認(rèn)為鋸床行業(yè)頂尖，比德國貝靈格，美國DOALL等都出眾 ）
) S% _2 [- J8 y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(jī)，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(jī)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(jìn)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。。。。）
9 I5 b5 A4 ?* B: A2 ]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。
$ _- ]5 V; X: [6 s+ k請高手們琢磨下，此法靠譜么？

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作者: 動靜之機(jī)    時間: 2014-8-6 11:37

- Q! c& }3 B7 F, y" O

fajue2000 發(fā)表于 2014-8-6 10:32
看到樓主如此深入細(xì)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：
: R" |, \1 T1 S8 y
您客氣了。

' V" Q" t5 K9 d9 e, H1.
7 C2 P- i4 s& n; B外文鏈接中對嘯叫的分析顯然還沒有達(dá)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
* l* L! p& a" M% B內(nèi)容，也都是關(guān)于自制帶鋸的一些DIY之作，估計遠(yuǎn)沒有達(dá)到您所
9 G% J" G" m2 T: h+ P: X3 \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，
' f# q% e# U( K- f- K& A% g" Y  S9 |張力、進(jìn)給壓力、對稱性等原因共同造就了這種波紋。
2 N" F, n0 t& C& h- H9 y
" E+ t; t1 j. K# X5 P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
& y5 N5 Y7 J0 {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(jī)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
5 U: `' I0 W0 v1 J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）
" F; T5 [0 p* O: o4 G( W0 h5 g
, ?3 Y% a; u8 ]# |' |( P, l$ z再打個不太恰當(dāng)?shù)谋确?，這三根用滾齒機(jī)加工的齒軸。
9 L. O  w9 V$ d7 b/ R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]
, h7 U+ _# j& N) ^% B  h6 W' t
* ^  q0 l$ a* f; d4 u: @* K! V% k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：
+ U: d0 l) {6 G+ l1 W% X鋸齒讓刀---鋸片偏移---切深有變   這個簡單的邏輯。
8 s8 G; {1 d  R  g
欣賞一下不同頻率導(dǎo)致駐波圖案變化的精彩視頻唄
' |2 e9 \$ Q4 v! K9 d7 }http://www.56.com/u63/v_OTI4OTA2NTI.html
1 @* t  P' n9 J

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作者: 動靜之機(jī)    時間: 2014-8-6 13:10

fajue2000 發(fā)表于 2014-8-6 10:59
. c* A/ o0 u( \順便再引個疑惑的問題，請高手辨證。
$ T6 @9 s8 e( X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 ...

+ R: s9 o% _! b+ _感謝您跟蹤討論。
* N! e0 t6 ~1 z# N* D
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(jìn)給兩個方面。如圖所示：
7 H' f+ l  z4 N* Y' [+ \[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）
$ E7 u% r- E4 ?# j8 B破壞了，振動變得隨機(jī)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(jìn)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。。。
$ S4 T. l2 \9 q' k* `: h: g" v: B+ i
這份資料是加拿大哥倫比亞大學(xué)的，值得一看：
7 i- k; z; k. S; X* F6 G[attach]327521[/attach]

為省積分，可以去此處下載：
# }/ L$ x% p' q$ O2 K/ ~https://circle.ubc.ca/bitstream/handle/2429/6068/ubc_1996-0610.pdf
% j' ?% o0 k9 j, e4 b3 Q8 H
+ P, S* v- X# m4 J" P$ c" n' k詳細(xì)論述了影響鋸路走向和穩(wěn)定性的的各種因素
) v& O( z$ j' U[attach]327519[/attach]
[attach]327522[/attach]
[attach]327523[/attach]
[attach]327524[/attach]
[attach]327525[/attach]
' W5 M: Y+ z! @- V' j; g[attach]327526[/attach]
7 B- g: d/ X# \! T
0 U4 n; E6 B6 W3 k5 a

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作者: fajue2000    時間: 2014-8-6 13:45

動靜之機(jī) 發(fā)表于 2014-8-6 13:10
9 A0 w& H( z" e* u. C; V感謝您跟蹤討論。
% N( A9 P" g, e8 V% z
0 Z; P6 A  s; P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(jī)，好多年前在上海展會上見過一次阿瑪達(dá)采用了此項技術(shù)的帶鋸床，記得那臺機(jī)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(dá)宣傳頁標(biāo)榜的切削效率是  切割304不銹鋼棒 達(dá)到220—260平方厘米/分鐘  （國內(nèi)鋸床切割此類材料能達(dá)到50平方厘米/分鐘就算逆天了。中國帶鋸床國家標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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。。。
/ Q7 ~5 I6 @% {- e' E+ N4 z( S2 o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(dá)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(jìn)一步深入去分析。。）

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作者: 冷水黃金    時間: 2014-8-8 11:38
強(qiáng)頂

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

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作者: 江雪寒橋    時間: 2014-8-9 21:16
不錯

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

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

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

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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
那個在鋸帶背部施加脈沖的目的另有玄機(jī)，好多年前在上海展會上見過一次阿瑪達(dá)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

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

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