圆锯片–花岗石切割系统仿真研究

基于ANSYS/LS-DYNA建立圆锯片–花岗石切割系统的仿真模型,动态模拟锯切过程,并通过LS-PREPOST后处理获得锯切力、应力、位移等数据,将时域Z-加速度曲线经过FFT变换进行频谱分析。研究表明:锯切过程中,锯齿冲击力主要集中在X和Y方向,且锯切分力中,径向力贡献最大,轴向力贡献最小,越接近激励点应力水平越高,但远离激励点的应力交替变化更频繁,更易产生疲劳裂纹;其中,锯片轴向位移按正弦规律变化,且振动能量主要集中在齿通频率fz与高次谐波频率N×fz处。     

基于ANSYS Workbench金刚石圆锯片的力学分析

建立了干切金刚石圆锯片有限元分析模型,利用有限元软件ANSYS Workbench对高速旋转切削金刚石圆锯片进行应力分析。得出圆锯片在受离心力、锯切力和热载荷作用下的应力大小及分布规律。结果表明:根据第三强度理论,锯片干切时产生的应力为535 MPa,已经超出其安全许用应力,所以影响锯片寿命的最大因素是锯切热引起的热应力。离心力与锯切力共同作用时,能使径向热应力减小约3%,同时也会使切向热应力的压应力增大约0.4%。      

铝合金建筑型材圆锯片锯切振动特性分析

在铝合金建筑型材圆锯片切削过程中，型材因受到圆锯片周期性冲击而产生振动和噪声，严重影响了加工效率以及加工质量。设计圆锯片锯切铝合金建筑型材单因素实验，研究不同进给速度下铝合金建筑型材的锯切振动特性。时域分析结果显示，振动信号会随着锯切位置的变化呈现出明显的分段特性，振动最剧烈阶段的振动加速度峰值是振动最平稳阶段的3倍以上，说明以横向翼板类结构为代表的典型型材结构会对振动信号产生显著影响。通过频谱分析，型材锯切振动的峰值频率与圆锯片转动频率不存在倍数关系，说明转动频率不是影响型材锯切振动的主要因素，并且振动能量会随着进给速度的提高逐渐由低频处向高频处转移。随着进给速度由25.0 mm/s提高到75.0 mm/s,进给方向振动加速度的峰值由1 669.91 m/s²逐渐增大至2 001.59 m/s²,提高了19.86%;垂直进给方向振动加速度的峰值由932.52 m/s²逐渐增大至1 097.30 m/s²,提高了17.67%。结果表明：铝合金建筑型材的各种组成结构对圆锯片锯切振动的影响远大于进给速度...     

金刚石圆锯片轴向变形测试系统的构建与实验研究

借助位移传感器、信号调理模块和数据采集卡等硬件,并应用NILabVIEW图形化编程软件构建了具有数据采集和分析处理等功能的金刚石圆锯片轴向变形在线监测虚拟仪器系统。利用该测试系统对锯切花岗石过程中金刚石圆锯片的轴向变形进行了实验研究,分析锯切参数对锯片轴向偏摆的影响。结果表明：锯切时,锯片的轴向偏摆随切深的增大而增大,随进给速度的增大而增大,且切深对轴向偏摆的影响较进给速度大。     

金刚石圆锯片干切素混凝土切削动态特征的多尺度分析

为分析金刚石圆锯片干切混凝土的切削动态特征,以自行设计的锯片进行切削实验并记录其动态测试信号。用合适的小波基函数及分解尺度对采集到的信号进行分析测试。研究发现:小波多尺度分析方法能有效地滤除信号中的低频噪声;不同锯切工艺参数下切削力与声发射信号具有较好的同步对应性,而振动信号和噪声电压信号跟锯切力具有实时延时对应性,通过研究各动态特征信号之间的关系可实现加工过程的可控性。     

带水槽金刚石节块圆锯片及其实验研究

本文针对现有金刚石圆锯片存在的排屑困难,冲洗性差,径向切削力大等问题,提出了一种带水槽的新型金刚石节块及圆锯片,与同规格锯片相比,它在径向切削力和切割寿命上都有显著的优越性,并通过工艺参数和建立锯切力经验公式,为其推广应用提供一些有用的参考依据。     

金刚石圆锯片的振动可靠性及灵敏度分析

金刚石圆锯片锯切过程中,普遍存在严重的振动问题。采用随机概率有限元法对金刚石圆锯片进行可靠性分析,选用Monte-Carlo概率设计方法对?350 mm的金刚石圆锯片进行1000次循环抽样,对金刚石圆锯片的可靠性及灵敏度进行研究。研究结果表明:金刚石圆锯片的不可靠度随着阀值的增大而增加,对金刚石圆锯片的振动灵敏度影响最大的是金刚石圆锯片的厚度。这对于优化金刚石圆锯片的结构,提高金刚石圆锯片的使用寿命和锯切质量有着重要意义。      

5种规格金刚石圆锯片的行波振动分析及优化

为降低金刚石圆锯片在石材切割时产生的锯切噪声,选取常规锯片、打孔锯片、切缝锯片以及在基体上开鼻型径向槽、开孔与夹层的5种典型金刚石圆锯片,利用Workbench软件对其模态、行波振动进行分析,研究其对行波振动的影响。结果表明：直径为180和230 mm的常规锯片出现行波共振,产生强烈噪声;直径为105、115和350 mm的常规锯片不出现行波共振。直径为180和230 mm的切缝锯片δ值偏大,有效避开了行波共振;直径为115和350 mm的切缝锯片δ值偏小,其降噪效果差;而直径为105 mm的夹层锯片δ值偏大,降噪效果好。5种直径锯片采用开鼻形径向槽、雨滴孔和阻尼夹层的设计方案,其δ值分别为8.13%、7.21%、6.01%、6.39%和7.00%,可进一步避开行波共振,其降噪效果更好。     

辅助控制器对金刚石圆锯片锯切噪声的影响实验研究

通过在线监测金刚石圆锯片锯切花岗石时的噪声,分析了锯片锯切时噪声的变化。研究了利用外加辅助控制降低锯切噪声的方法,并分析了控制器对锯片的控制力、导向轮涂层硬度和控制器安装位置对噪声的影响。实验研究表明,外加辅助控制降低了锯切噪声,合适的控制力、较低的导向轮涂层硬度可明显降低噪声,控制器安装于锯片切入端较安装于中间位置降噪效果更明显。     

硬脆材料的电镀金刚石线锯超声切割锯切力研究

基于冲量理论和振动加工理论,采用叠加原理建立了电镀金刚石线锯超声切割锯切力数学模型.从理论上分析了电镀金刚石线锯施加超声振动后锯切力与普通锯切力的区别,并进行了超声振动与普通锯切力对比试验研究.结果表明:锯切力的大小随线锯往复频率的提高而降低,随侧向压力的增加而增大.通过比较发现,超声振动锯切力比普通锯切力减小20%～30%.同时,对超声振动锯切过程中单颗金刚石磨粒切削运动轨迹进行了仿真分析,进一步解释了施加超声振动后锯切力减小的原因.     

烧结金刚石串珠绳锯切花岗石的锯切力研究

本文对烧结金刚石串珠绳在锯切花岗石过程中,锯切力及锯切后工件表面的轮廓进行了跟踪检测,研究了锯切过程中,锯切力随锯切参数的变化,以及锯切力与工件表面轮廓的相互关系。实验结果表明：锯切过程中,工件上所承受的锯切力Fh和Fv随着线速度Vs的提高而减低,随着进给速度吩的提高而增加。垂直力与水平力之间存在着良好的对应关系,垂直力与水平力比约为4．18。加工后工件轮廓偏差量随着工件所承受的垂直力的增加而增加,两者之间呈指数关系。     

基于统计能量法的组合式金刚石圆锯片声压级研究

组合式金刚石圆锯片在进行硬脆性材料加工时容易产生振动并辐射噪声,基于统计能量法(SEA)建立花岗石锯切模型,考虑系统实际工程中的模态密度、内损耗因子、约束、激励及辐射区等条件,对组合式金刚石圆锯片噪声辐射水平进行频域历程的定量估计,并与现场实测结果进行对比。结果表明:基体外径460 ～1584 mm、厚度4.0 mm的9片组合式金刚石圆锯片的高频区声压级范围为88.3～102.3 dB,其峰值在高频区4000 Hz处;且1～5片组合式金刚石圆锯片的高频区声压级范围为79.5～99.2 dB,声压级随组合片数增加而不断增大,但整体递增幅度随片数增加而减小;厚度3.5～5.5 mm的组合式金刚石圆锯片的高频区声压级范围为86.1～104.7 dB,声压级随组合片厚度增加而不断增大,且4000 Hz峰值处的声压级有5.7 dB的差值。试验和模型结果较为吻合,证明了所建立的统计能量分析模型对锯片高频噪声声压级计算的可信性。      

非均匀热处理对圆锯片辊压适张残余应力的影响研究

热处理的不均匀性会导致圆锯片的硬度不均匀并会产生"软点",这对圆锯片的使用性能有很大的影响。辊压适张作为增加圆锯片刚度的一种有效措施,在锯片制造业被广泛采用。本文通过有限元软件ANSYS分析研究了非均匀热处理对圆锯片环形和径向辊压适张处理下的径向和切向残余应力的影响规律。结果表明:两种辊压方式下,具有软点的辊压区内径向和切向残余应力都是压应力。在圆锯片边缘附近,无软点时切向残余应力为压应力,有软点时切向残余应力为拉应力。     

旋转超声锯切光学玻璃的表面形成机理研究

目的 探究不同物理性能光学玻璃锯切加工的表面形成机理,以及旋转超声锯切过程中径向振动冲击对其表面特性的影响。方法 首先通过显微压痕实验,对比K9与石英两种光学玻璃的硬度与断裂韧性,计算其各自的临界切削深度,并用LS-DYNA进行单颗磨粒切削的有限元仿真,分析不同物理性能光学玻璃的表面形成机理。然后对其进行旋转超声锯切（Rotary ultrasonic sawing RUS）和普通锯切（Conventional sawing CS）实验,分析径向超声振动对不同物理性能的光学玻璃表面特性的影响。结果 K9、石英玻璃的断裂韧性分别为5.232 MPa?m0.5和1.644 MPa?m0.5,临界切削深度为4.288 μm和0.012 μm。仿真结果表明,加工过程中,超声振动将单颗磨粒的最大切削厚度由1.1767 μm提高为8.001 μm。对石英与K9玻璃进行锯切试验的结果显示,对于K9玻璃,旋转超声锯切后,沟槽底部粗糙度Pa与峰谷值Pv相对普通锯切大幅降低,但石英玻璃下降幅度不大。结论 超声振动增大了单颗磨粒切削厚度,使得K9玻璃的材料去除方式由部分塑性去除转变为完全脆性断裂去除,致使表面层产生微破碎,避免了传统加工过程中产生的大面积破碎和裂纹,进而提高表面粗糙度。石英玻璃因为临界切深小,在普通锯切中即为脆性去除,超声振动的影响效果稍小,对加工后表面粗糙度的影响不大。     

基于多元非线性回归分析法的圆锯片锯切花岗岩锯切功率预测模型

根据φ350 mm金刚石圆锯片锯切花岗岩的实验数据,利用多元非线性回归分析法建立了金刚石圆锯片锯切花岗岩的锯切功率预测模型。通过实验数据与模型预测数据比较,验证了该预测模型的可行性。结果表明:多元非线性回归分析法预测模型的拟合效果较好,预测的锯切功率与实验锯切功率相比,相对误差绝对值的平均值仅为2.17%;影响圆锯片锯切功率的最主要因素为进给速度,其次为金刚石磨料的综合强度,最后为锯切深度。      

金刚石线切割单晶碳化硅锯切力的实验研究

从锯切力的角度对金刚石线锯锯切单晶SiC材料的加工过程进行了研究。得出了线速度、进给速度、线锯张紧力对锯切力的影响规律。从单位长度线锯材料去除量、锯切比能的角度讨论了锯切工艺对锯切力的影响机理。在金刚石线锯锯切单晶SiC过程中,锯切力随着线速度的增大而减小,随着进给速度的增大而增大,线速度与进给速度对锯切力的综合影响表现为:单位长度线锯材料去除量的增加会增大锯切力。单位长度线锯材料去除量对于金刚石线锯锯切单晶SiC材料的锯切比能具有显著的影响。     

龙门型石材数控复合锯切机床圆锯片的受力分析与优化

为了减小因切削区域垂向力作用使圆锯片基体产生的交变应力,改善和提高圆锯片性能,采用ANSYS有限元分析对圆锯片进行力学分析后,提出了一种圆弧型基体表面,在锯片锯齿厚度一定的情况下,较好地改善了平切圆锯片的垂向切削承受能力,圆锯片切削性能和使用寿命得到了显著的提高。实验结果表明:优化后的锯片质量只增加了200g,而切削区域垂向力产生的交变应力减小了30%以上,弯曲变形更是减少了40%以上,锯片的使用寿命和切削性能得到了较大的提高。     

基于ANSYS的组合结构金刚石圆锯片基体离心力效应的分析

提出一种切割幅面宽度达到其直径2/3的组合结构金刚石圆锯片基体.利用有限元软件ANSYS对φ1800mm的组合结构金刚石圆锯片进行了变形和应力分析,分析总结出了组合结构金刚石圆锯片在仅受离心力、锯切力、离心力和锯切力共同作用下的变形和应力分布的特点、规律和相互影响关系.通过正交表设置不同的加工工艺参数,经过多次有限元分析计算得出组合结构金刚石圆锯片二种最优参数组合:进给速度200 cm/min、线速度30 m/s时,切割深度2～2.5 cm为好;线速度30 m/s、切削深度1 cm时,进给速度500 cm/min为好.     

金刚石圆锯片横向变形控制的实验初探

本文通过在线监测金刚石锯片轴向位移和锯切轴向力,分析了锯片在靠近切削区三个位置的轴向变形特性.在此基础上,初步研究了利用外加辅助控制器抑制锯片轴向变形,提高锯切稳定性的方法.实验研究表明,锯片在切入的位置轴向变形最为明显,在该处外加辅助支撑控制器能很大程度上降低锯片轴向偏摆,同时减小轴向力.     

环形金刚石线锯加工参数优化

本文建立了环形金刚石线锯加工的振动方程,研究在锯切力作用下锯丝的随机振动,得出张紧力、锯丝速度对锯丝振动的影响规律。分析了锯丝加工时的受力,根据锯丝的强度,得出锯丝不被拉断时最大可承受的拉力。综合考虑锯丝的振动分析、锯丝强度和锯切力,优化了加工工艺参数。对于本实验应用的环形金刚石线锯,当加工碳化硅和硅晶体时,锯丝的最大张紧力为36N,恒进给压力小于7N,最大锯切速度为27m／s。由于机床精度的限制,实际试验中最高锯切速度为16m／s。