浅谈径向槽对圆锯片振动特性的影响

　　在锯切加工中普遍存在着锯片严峻的振动和噪声问题，在锯片上开适当的槽是操控锯片振动和噪声的有效途径之一。为了给开槽锯片的设计及有径向齿根裂纹锯片的重新修正运用供给数学依据，本文把径向槽和径向裂纹看作同一种事物，用有限单元法剖析了它们对锯片振动特性的影响。

　　1　一般锯片的振动特性

　　为比照起见，先剖析和了解一般锯片的振动模态。取一个金属热切圆锯片为剖析对象，其基本参数为：外直径2a=1.0m，厚度h=0.006m，夹径比（夹盘外径与锯片外径的比）f=0.5，杨氏弹性模量E=2.058×1011N/m2，泊松比v=0.3，密度r=7.8×103kg/m3。依据锯片的轴对称性，可只取半片树立有限元模型。将其区分为90个四边形板单元，114个结点（径向5等分，周向18等分），用有限单元法结构剖析程序SAP6核算。核算结束，用自编的专用后处理程序对SAP6的输出文件进行二次处理，辨认锯片的振型模式（m为节圆数，n为节直径数），并作网格图和各种振动型图。

　　为了考察单元区分密度对核算结果的影响，再将半锯片的单元区分分别加密为180单元、222结点（径向5等分，周向36等分）及360单元、407结点（径向10等分，周向36等分），重新核算。各种单元密度时锯片固有频率的有限单元法核算结果和准确解的比照。可见在三种单元区分密度下，较低阶固有频率的核算结果基本共同且非常准确。因为一般只对较低阶模态感兴趣，例如0节圆、0～6节径模态，因而单元区分密度取为90单元已经足够。

　　2　有径向槽的锯片的振动特性

　　设锯片的参数同前。在锯片上分别开1～3个沿周向均布的槽宽不超越1mm的边缘径向槽。这些槽一起亦可代表径向齿根疲惫裂纹。将一般锯片整片区分为180单元，216结点，开槽锯片的单元区分参照进行，开槽处以空白单元来替代。改变槽长，核算各种状况下锯片的振动模态并作各种振型图。

　　振型是用自编的专用后处理程序来辨认的。这儿需指出，当有径向槽时锯片振型的节线不一定是严格的直径，这取决于槽的散布方式，可是为了便利起见，依然用节直径来近似描述。

　　槽可使本来重合的某些模态频率发作别离，具体使哪些模态频率发作别离取决于槽的数量和散布。当槽型不变时，跟着槽长的增大，各阶频率缓慢下降，当槽长与锯片半径之比不超越0.2时，频率的下降不超越10%。当槽长不变时，跟着槽数的增多，频率改变的总趋势是缓慢下降（极个别状况破例）。有径向槽时锯片振型的节半径与锯片的相对方位是固定的，这一点可防止在临界转速时静止波的构成。

　　3 定论

　　锯片开槽后使本来重叠的某些模态频率发作别离，因而有槽锯片受脉冲鼓励而振动时能量愈加分散。有径向槽的锯片的振型取决于槽的数量和散布方式，其节半径与锯片的相对方位是固定的，而一般锯片的节径方位是任意的。

　　当径向槽的数量和散布方式不变时，跟着槽长的增大各阶固有频率下降，不过当槽长与锯片半径之比不超越0.2时，频率的降低幅度不大，因而不用担心短槽对锯片弯曲刚度的消弱。

　　当槽长不变时，跟着槽数的增多，各阶频率改变的总趋势是缓慢下降。

　　当径向齿根疲惫裂纹长度与锯片半径之比不超越0.2时，裂纹不会导致锯片动态性能的下降。将裂纹顶端打孔消除应力集中并作适当动平衡后，锯片可继续运用。