淺談徑向槽對圓鋸片振動特性的影響

　　在鋸切加工中普遍存在著鋸片嚴峻的振動和噪聲問題，在鋸片上開適當的槽是操控鋸片振動和噪聲的有效途徑之一。為了給開槽鋸片的設計及有徑向齒根裂紋鋸片的重新修正運用供給數學依據，本文把徑向槽和徑向裂紋看作同一種事物，用有限單元法剖析了它們對鋸片振動特性的影響。

　　1　一般鋸片的振動特性

　　為比照起見，先剖析和了解一般鋸片的振動模態。取一個金屬熱切圓鋸片為剖析對象，其基本參數為：外直徑2a=1.0m，厚度h=0.006m，夾徑比（夾盤外徑與鋸片外徑的比）f=0.5，楊氏彈性模量E=2.058×1011N/m2，泊松比v=0.3，密度r=7.8×103kg/m3。依據鋸片的軸對稱性，可只取半片樹立有限元模型。將其區分為90個四邊形板單元，114個結點（徑向5等分，周向18等分），用有限單元法結構剖析程序SAP6核算。核算結束，用自編的專用后處理程序對SAP6的輸出文件進行二次處理，辨認鋸片的振型模式（m為節圓數，n為節直徑數），并作網格圖和各種振動型圖。

　　為了考察單元區分密度對核算結果的影響，再將半鋸片的單元區分分別加密為180單元、222結點（徑向5等分，周向36等分）及360單元、407結點（徑向10等分，周向36等分），重新核算。各種單元密度時鋸片固有頻率的有限單元法核算結果和準確解的比照?？梢娫谌N單元區分密度下，較低階固有頻率的核算結果基本共同且非常準確。因為一般只對較低階模態感興趣，例如0節圓、0～6節徑模態，因而單元區分密度取為90單元已經足夠。

　　2　有徑向槽的鋸片的振動特性

　　設鋸片的參數同前。在鋸片上分別開1～3個沿周向均布的槽寬不超越1mm的邊緣徑向槽。這些槽一起亦可代表徑向齒根疲憊裂紋。將一般鋸片整片區分為180單元，216結點，開槽鋸片的單元區分參照進行，開槽處以空白單元來替代。改變槽長，核算各種狀況下鋸片的振動模態并作各種振型圖。

　　振型是用自編的專用后處理程序來辨認的。這兒需指出，當有徑向槽時鋸片振型的節線不一定是嚴格的直徑，這取決于槽的散布方式，可是為了便利起見，依然用節直徑來近似描述。

　　槽可使本來重合的某些模態頻率發作別離，具體使哪些模態頻率發作別離取決于槽的數量和散布。當槽型不變時，跟著槽長的增大，各階頻率緩慢下降，當槽長與鋸片半徑之比不超越0.2時，頻率的下降不超越10%。當槽長不變時，跟著槽數的增多，頻率改變的總趨勢是緩慢下降（極個別狀況破例）。有徑向槽時鋸片振型的節半徑與鋸片的相對方位是固定的，這一點可防止在臨界轉速時靜止波的構成。

　　3 定論

　　鋸片開槽后使本來重疊的某些模態頻率發作別離，因而有槽鋸片受脈沖鼓勵而振動時能量愈加分散。有徑向槽的鋸片的振型取決于槽的數量和散布方式，其節半徑與鋸片的相對方位是固定的，而一般鋸片的節徑方位是任意的。

　　當徑向槽的數量和散布方式不變時，跟著槽長的增大各階固有頻率下降，不過當槽長與鋸片半徑之比不超越0.2時，頻率的降低幅度不大，因而不用擔心短槽對鋸片彎曲剛度的消弱。

　　當槽長不變時，跟著槽數的增多，各階頻率改變的總趨勢是緩慢下降。

　　當徑向齒根疲憊裂紋長度與鋸片半徑之比不超越0.2時，裂紋不會導致鋸片動態性能的下降。將裂紋頂端打孔消除應力集中并作適當動平衡后，鋸片可繼續運用。