锯切参数对圆锯片消音的影响及优化

锯切参数对圆锯片消音的影响及优化

摘要：通过有限元法和正交试验法相结合来分析在不同锯切参数下圆锯片的消音降噪效果。分析结果表明

锯片夹紧比、厚度的减小可以消音，回转速度对其影响较小；夹紧比增加可减小锯片的径向和切向最大应力，回转速度减小可减小径向和切向最大应力，而圆锯片厚度对其影响较小。三因素对锯片应力影响的主次顺序为：回转速度>夹紧比>基体厚度。最优消音效果的锯切参数为夹紧比为0.3，回转速度为180rad/s，基体厚度为2.0mm。

关键词：圆锯片；正交试验；有限元分析；固有频率；消音

引言

金刚石圆锯片加工质量好、生产效率高、切削性能优越而被广泛应用。圆锯片在锯切过程中产生巨大噪声污染，工作噪音达110分贝左右。因此，金刚石圆锯片的消音问题引起国内外研究人员的高度重视。锯片在进行锯切加工过程中的固有频率以及其应力状态两个因素是用来衡量锯片稳定性的关键技术指标，然而，对于圆锯片来讲，其动态稳定性将直接决定其噪音的大小。通常情况下影响和制约锯片的动态稳定性的主要技术参数包括以下几个方面：锯片厚度、夹紧比、切削力、回转速度以及锯片材料等多个因素，其中对锯片的动态稳定性影响最大的三个因素主要是：锯片厚度、夹紧比以及回转速度。因此，采用有限元分析法再结合正交试验法，研究圆锯片在不同的厚度、夹紧比以及回转速度条件下的固有频率，进而分析他们对圆锯片的动态稳定性的影响，从而找到最优的锯切参数；最终，为实际锯切消音提供重要的理论依据.

1 有限元分析模型

圆锯片在工作时由夹盘夹紧，被夹的中心部分可看成全自由度约束状态，同时锯片与中心轴的联接为固定约束。故圆锯片的有限元分析模型可简化为一个由夹盘半径处紧固、材质均匀的圆环薄板。实际工作中金刚石结块尺寸相对片体非常小，对圆锯片整体的动态特性影响不大并且为了简化模型，故结块可以忽略不计。查《石材机械与工具实用手册》取黑旋风锯业用于高频焊接的钥匙孔金刚石圆锯片，基体参数取锯片基体直径为400mm。

2 正交试验设计

夹紧比、回转速度和基体厚度对锯片的影响颇大，是生产中着重考虑的因素。锯片减振降噪的效果和锯片的固有频率有关：相同阶次固有频率越小，则噪声辐射效率降低。金刚石圆锯片的切削加工速度通常在30～55m/s.对于直径为364mm的锯片，其回转速度在165～302rad/s，故回转速度选取180rad/s、230rad/s和280rad/s 3个水平。锯片的夹紧比选取0.2、0.3和0.4三个水平；锯片的基体厚

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