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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：
8 s  R" Y# G! z* n$ j$ C4 ~+ i有沒有仿形鋸床
http://bbs.cmiw.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=365135
! J; f/ |) M4 R& K
@樵薪  和 @fajue2000 總工 探討了一個有趣的話題：帶鋸斷面紋路
: h* X; Q$ r# ~8 p

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,。

1 h5 W! }# ~  K) S) N

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) R: [9 ?9 B4 J4 I

測量顯示,，這些紋路的高低差僅有0.25毫米而已。

[attach]327420[/attach]
$ }+ d- P. f: k; w7 z& ^
: B. j4 Y0 }9 R: H1 u0 `* W0 f+ T, r5 p

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(bǔ)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]

1 `: e% f& e2 A; h3 d7 @

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。,。,。
" b* a2 z4 U/ L. O& i

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]
- s& c, @: p4 f1 f, }

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(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 @) h) i9 a5 T0 X$ x

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）：
7 q4 `! H2 o7 h% T[attach]327426[/attach]
% v' f- s2 W! F: {8 j( o2 a1 T
/ D! c/ t/ G: ]. h[attach]327428[/attach]
9 l7 D) }7 R" j5 J& r' Z, N
, h5 v) `- z* t# @% b  [! j

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]
9 q* R) _. ^6 g3 W6 |4 i[attach]327440[/attach]

這張最清晰：
4 t+ c" G( d9 b3 F[attach]327430[/attach]
9 R7 s) g& a3 h! ?/ j( m
1 S( _. s' I' S' c9 ~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,。,。。
- T6 W: P% \/ q4 |: H[attach]327432[/attach]
4 |" a- q3 [2 C; L8 U8 e4 j[attach]327433[/attach]
' A5 o& ]+ d7 d& s& y6 N[attach]327434[/attach]
[attach]327435[/attach]
[attach]327436[/attach]
, m% i. d! d1 n( D9 y! L3 p& b# g/ y2 W[attach]327437[/attach]
[attach]327438[/attach]
' V3 E  K' F9 z+ D- C: r2 M[attach]327439[/attach]
[attach]327441[/attach]
& f* C7 ^7 x+ X( ?7 k1 M

, N% e" O3 d) G9 s' S  

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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。
! y- s  A1 d; \& N" q  P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）
# q" Q- @( s3 Q1 g9 U$ c1 y) Y7 C  \。,。,。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,。
7 c3 F9 b& M( r9 `2 Z此現(xiàn)象可認(rèn)為是鋸條鋸切區(qū)域剛性不足,。
8 F: {8 M7 r9 a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 ）
5 ^* M1 U6 o6 t) @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�電機(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,。。,。,。）
( G( C+ D0 z) ]  H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 w$ C" f% P2 @) W2 {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

/ l8 S6 L; Z5 s% ?6 b% [- w* {4 a

fajue2000 發(fā)表于 2014-8-6 10:32
( w& b- u3 G% s9 |' o* n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 ...

+ l, X8 x6 J& a9 B/ V6 T$ X回復(fù)朱總：
6 }5 [( J: ~: T. n! ]& Q2 l
) {8 V" v. C+ k- J+ r您客氣了,。
) U. h& |5 O- X0 {. M  X# v
# H* g. n. x- j3 F# y/ d1.
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
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
( I5 b+ J& p& u, g) _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
6 Y$ D3 j9 Z* d# ^6 D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(jìn)給壓力,、對稱性等原因共同造就了這種波紋。
. v! ^$ D& M+ p5 O. \- R
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(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
$ j+ }9 N, j3 C$ N5 m! t# ~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。
" a' r8 U  i$ s7 H- P（這仍然是俺的猜測,，如有謬誤,，還請海涵）
9 _2 z& ^  E+ Z
, u. L: ?' Z* w1 u; x6 O2 a再打個不太恰當(dāng)?shù)谋确剑�這三根用滾齒機(jī)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：
6 r- ]9 V6 C6 ~* ~2 [; b8 ~[attach]327510[/attach]

: t0 A4 g1 S( X) G% O: P) N& ]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。

, V7 e6 w' d; y8 z& F5 R2 p5 |. j欣賞一下不同頻率導(dǎo)致駐波圖案變化的精彩視頻唄
) \: A; w; j5 I0 S! A& chttp://www.56.com/u63/v_OTI4OTA2NTI.html
2 f" C8 v& z% L5 S
$ [5 z/ l& @  i) D  @# V& k
* E2 ^8 v6 D: R  p& J2 U" t8 u1 O

0 G7 V. t% f" t, }
% y" K: l9 ~' t

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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
4 G1 f& q9 @* a8 `0 h; T" j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 ...

9 N/ e' T4 T  ~- G  e感謝您跟蹤討論,。

根據(jù)您的指引,，找到AMADA資料。
+ o% O: T$ h. D8 }- s[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：
  j; m( s( o! K[attach]327518[/attach]

8 f# x0 o2 C# W6 c# C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）
4 t( o, |7 J$ o1 k7 @  J5 e7 p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。,。,。
4 V. B  Y, b- q/ ]; Z: a
這份資料是加拿大哥倫比亞大學(xué)的，值得一看：
[attach]327521[/attach]
" p+ T6 Q/ o0 A
- j4 h! M; w. G為省積分,，可以去此處下載：
' t% A. ~) r- F$ n5 `0 b5 Hhttps://circle.ubc.ca/bitstream/handle/2429/6068/ubc_1996-0610.pdf

詳細(xì)論述了影響鋸路走向和穩(wěn)定性的的各種因素
8 o9 c* I  [, Y& E$ t& N[attach]327519[/attach]
[attach]327522[/attach]
! y9 `2 f! ~# H8 w: I" ~[attach]327523[/attach]
[attach]327524[/attach]
2 S7 Y  Q/ O) B. Q( ?[attach]327525[/attach]
[attach]327526[/attach]
! ~( A9 o, b3 m2 H


3 C. O3 X( p: C" Y% ?

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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 k& ]/ n8 y4 T感謝您跟蹤討論,。
9 h, f. @7 o0 C8 ?
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,。,。。
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 ...

1 q9 u' f" f4 p: W  N7 Z% T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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