翁霏霏?黃國欽?黃輝?徐西鵬?華僑大學(xué)機(jī)電及自動化學(xué)院

摘要：本文對燒結(jié)金剛石串珠繩在鋸切花崗石過程中，鋸切力及鋸切后工件表而的輪廓進(jìn)行了跟蹤檢測.研究了鋸切過程中，鋸切力隨鋸切參數(shù)的變化.以及鋸切力與工件表而輪廓的相互關(guān)系實驗結(jié)果表明:鋸切過程中.工件上所承受的鋸切力Fh和Fv隨著線速度Vs的提高而減低，隨著進(jìn)給速度Vf的提高而增加垂自力與水平力之間存在著良好的對應(yīng)關(guān)系.垂自力與水平力比約為4.18。加工后工件輪廓偏差錄隨著工件所承受的垂自力的增加而增加.兩者之間呈指數(shù)關(guān)系。

關(guān)鍵詞：金剛石串珠繩現(xiàn)出鋸切　花崗石

１引言

金剛石串珠繩集金剛石的高硬度和鋼絲繩的高柔性為一體，具有“剛?cè)嵯酀?jì)”的特性，尤其適用于條件苛刻工程領(lǐng)域的切割需要。近年來，串珠繩鋸以其切割前準(zhǔn)備快，切割時靈活、低噪音、低粉塵、低污染、節(jié)能等特點，在礦山開采，石材鋸切以及大型建筑的構(gòu)件拆遷工程中得到成功應(yīng)用和推廣，使其成為21世紀(jì)“綠色”拆遷工具的首選。

但是隨著串珠繩鋸技術(shù)日益推廣應(yīng)用，繩鋸加工所而臨的各種問題也隨之相繼攀，特別在鋸切硬質(zhì)花崗石材時，加工效率低，串珠錐度化磨損嚴(yán)重，斷繩頻繁等己經(jīng)嚴(yán)重限制了繩鋸技術(shù)的推廣。究其根本原因是山于目前國內(nèi)外缺乏對繩鋸加工機(jī)理的深入研究。切削力是包括磨削、切削以及鋸切在內(nèi)的幾乎所有加工過程研究中最常用的一個過程參量。本文監(jiān)測燒結(jié)式金剛石串珠繩在鋸切硬質(zhì)花崗石材過程中鋸切力隨加工參數(shù)的變化，以及鋸切后工件表而的輪廓變化，分析了鋸切力與加工參數(shù)之間的關(guān)系，以及鋸切力對工件表而輪廓的影響。

２實驗條件及方案

實驗在自制的金剛石繩鋸機(jī)上進(jìn)行。實驗所用工具為燒結(jié)式金剛石串珠繩，主要參數(shù)見表1所示。鋸切過程中串珠繩的張力T0為1500n。

鋸切所用工件為G?614花崗石表2所示。其基本性能指標(biāo)見表２所示。工件尺寸為:400?mm?X?200?mm?X?300?mm,鋸切長度為400?mm。

實驗中主要變化的鋸切工藝參數(shù)為線速度及下降進(jìn)給速度，見表3所示。

鋸切過程中，鋸切力是利用壓電品體式測力儀K?istler?9257BA進(jìn)行采集，經(jīng)電荷放大器后送至DEWE一2010信號采集系統(tǒng)，采樣頻率為3?kHz數(shù)據(jù)山DEWE一2010系統(tǒng)采集Jl存儲于PC機(jī)進(jìn)行后續(xù)分析。整個鋸切參數(shù)檢測系統(tǒng)如圖1所示。

鋸切后工件表而輪廓是利用深度游標(biāo)卡尺進(jìn)行測量，工件沿鋸切方向等間距測量5點，如圖2所示。其中H1為串珠繩入口端，工件輪廓的偏差值山所測量的5點的最小值與H1之間的差值。

2實驗結(jié)果及討論

實驗中測得的典型信號經(jīng)濾波后如圖3所示，計算時采用各信號的凈增值的平均值。

2.1串珠繩線速度對鋸切力的影響

圖4是鋸切力隨串珠繩線速度的變化曲線。從圖4可以看出，隨著線速度的增大，水平鋸切、垂直鋸切力均呈下降趨勢。這是因為隨著繩鋸的線速度的增大，中一位時間內(nèi)進(jìn)入弧區(qū)的有效工作磨粒的顆數(shù)增多。在切削相同材料的情況下，中一顆磨粒的切削厚度減小，單磨粒所需要切向力和法向力也相應(yīng)的減小，而接觸弧區(qū)內(nèi)的有效參與切削磨?？偭坎蛔?，故總的鋸切力Fh和Fv均呈下降趨勢。

2.2進(jìn)給速度對鋸切力的影響

圖5是鋸切力隨串珠繩下降進(jìn)給速度的變化曲線。從圖5可以看出，在固定的鋸繩線速度下，隨著進(jìn)給速度的增大，F(xiàn)h和Fv都有所增大，而Fv增加的幅度明顯大于Fh。這是因為在線速度不變情況下，單位時間內(nèi)進(jìn)入弧區(qū)內(nèi)的有效磨粒數(shù)不變，隨著進(jìn)給率的增大，單顆磨粒的切削厚度隨之增加，也即單顆磨粒的切削量增大，于是鋸切力也就隨之增大。

2.3鋸切力比的分析

圖6是鋸切過程中垂直力與水平力關(guān)系。從圖6可以看出，鋸切過程中，水平力與垂直力之間存在著良好的對應(yīng)關(guān)系。說明燒結(jié)式金剛石串珠繩與花崗石之間運動符合Coukmb定律描述的滑動摩擦方式。垂直力與水平力比約為4.18。

2.4鋸切力與工件輪廓偏差量的關(guān)系

金剛石串珠繩的鋸切傳動是基于帶輪傳動原理。鋸切時，首尾封閉式對接的串珠繩張緊于繩鋸機(jī)的輪系上，并在馭動輪的驅(qū)動下做高速單向循環(huán)運動。固定于串珠繩上的金剛石串珠節(jié)塊，在串珠繩的內(nèi)力作用下緊壓于被鋸切表而并在串珠繩帶動下實現(xiàn)高速鋸切運動。在串珠繩內(nèi)力及工件鋸切抗力的共同作用下，串珠繩在實際加工過程中無法保持水平，而變成有一定弧度的形狀，見圖2所示。一般以工件輪廓的偏差量來評價串珠繩彎曲程度。

工件的輪廓偏差量增加，說明串珠繩的彎曲程度增加，即串珠繩產(chǎn)生了史大的變形。當(dāng)張緊力一定時，要使串珠繩產(chǎn)生越大的變形，則要求對串珠繩有史大的作用力，即表現(xiàn)在加工時的垂直力也隨之增大。圖7顯示了工件輪廓偏差量與工件所承受垂直力之間的關(guān)系。從圖7可以看出，隨著垂直力的增加，工件的輪廓偏差量也隨之增加，兩者之間呈現(xiàn)指數(shù)對應(yīng)關(guān)系。

3結(jié)論

(1)鋸切過程中，工件上所承受的鋸切力Fh和Fv隨著線速度Vs的提高而減低，隨著進(jìn)給速度Vf的提高而增加。

(?2)在繩鋸加工中，垂直力與水平力之間存在著良好的對應(yīng)關(guān)系，垂直力與水平力比約為4.18。

(?3)繩鋸加工中，加工后工件輪廓偏差量隨著工件所承受的垂直力的增加而增加，兩都之間呈指數(shù)關(guān)系。

致謝

本文研究所用的金剛石串珠繩山國家特種礦物材料工程技術(shù)研究中心提供，在此向該研究中心及郭樺主仟表示真摯的感謝。?

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