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金刚石圆锯片横向振动控制的实验研究

作　者: 杨庆斌
导　师: 李远
学　校: 华侨大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 金刚石圆锯片控制器轴向振动轴向偏摆轴向力
分类号: TG717
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

金刚石圆锯片广泛应用于花岗石的切削加工,是花岗石板材生产过程中最主要的切削工具。因其径厚比大,是一种典型的薄板类工具。为了节约石材,减小对环境的污染,金刚石圆锯片正向薄型方向发展,这使得在锯切加工过程中,因横向刚度不足而使锯片变形严重,振动加剧,从而导致了花岗石板材质量变差、节块磨损加剧、锯片寿命降低等问题。如何控制锯片轴向变形,提高锯切稳定性,是现今必须面对的一个重要的课题。本论文采用电涡流位移传感器和压电晶片测力仪,跟踪测量了锯切花岗石过程中锯片的轴向变形和锯切力。研究了锯片在切入端、中心正下方和切出端的轴向偏摆和轴向振动。设计了用来提高锯片横向刚度的辅助支撑控制器,将控制器依次安装在前述三个位置。在不同锯切参数(锯切深度、进给速度和锯片圆周线速度)组合下,研究控制器对锯片轴向振动和轴向偏摆的影响。初步探索了利用外加辅助支撑装置提高锯片横向刚度的方式。论文主要研究结果概括如下:1、设计的金刚石圆锯片横向振动控制器结构稳定,可调节作用在锯片上的位置和支撑力大小。2、无控制器情况下,锯片不同位置的轴向偏摆大小为:切入端>切出端>中心正下方。对比各自在空转时的轴向振动,切入端和切出端在锯片切入工件后增大,中心正下方在锯片切入工件后减小。3、合适的支撑力能有效够抑制锯片轴向变形,对Vs=30m/s适合用14N左右的控制力,对Vs=40m/s适合用7N左右的控制力。4、控制器作用于切入端较好的抑制了锯片轴向偏摆。对比无控制器,平均轴向偏摆大小只有前者的17%,轴向力大小也仅为前者的37%。在该处外加辅助支撑控制器,能提高锯切稳定性和工作效率。5、控制器作用于锯片中心正下方在抑制了轴向偏摆的同时也增大了锯切轴向力;控制器作用于锯片切出端,未能起到抑制轴向变形的作用,轴向力呈略微增大。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-11
第一章绪论  11-17
  1.1 石材加工过程及存在的问题  11-12
  1.2 国内外对圆盘锯片振动控制的研究现状  12-16
    1.2.1 圆盘锯片固有频率及临界转速动态稳定性机的研究  12
    1.2.2 平面应力及适张处理的研究  12-13
    1.2.3 锯片开槽对振动的影响  13
    1.2.4 导向锯的研究  13-14
    1.2.5 振动主动控制的研究  14-16
  1.3 课题研究思路  16-17
第二章实验条件与方法  17-29
  2.1 实验设备与条件  17-18
  2.2 横向振动控制器设计  18-22
    2.2.1 接触导向轮  18-19
    2.2.2 控制力调节装置  19-20
    2.2.3 控制器夹具设计  20-21
    2.2.4 机床振动分析  21-22
  2.3 Ansys 仿真分析控制器的作用效果  22-26
    2.3.1 静力分析几何模型  22-23
    2.3.2 约束及力的加载  23-24
    2.3.3 求解结果分析  24-26
  2.4 数据采集与实验内容  26-29
    2.4.1 实验数据采集  26-27
    2.4.2 锯切实验参数  27-29
第三章锯片横向变形分析  29-41
  3.1 振动信号处理方法  29-34
    3.1.1 信号的采集与保存  29-30
    3.1.2 信号预处理分析方法  30-31
    3.1.3 轴向偏摆分析方法  31-33
    3.1.4 向振动信号分析方法  33-34
  3.2 不同位置轴向变形特性  34-36
    3.2.1 轴向偏摆特性  34-35
    3.2.2 轴向振动特性  35-36
  3.3 振动信号的功率谱分析  36-39
    3.3.1 功率谱密度  36-37
    3.3.2 加窗平均周期图法（WELCH 法）  37
    3.3.3 振动信号功率谱分析  37-39
  3.4 花岗石初始状态对轴向变形的影响  39-40
    3.4.1 不同角度对轴向振动的影响  39
    3.4.2 不同角度对轴向偏摆的影响  39-40
  3.5 本章小结  40-41
第四章控制器对轴向变形的影响  41-61
  4.1 支撑力对轴向变形的影响  41-45
    4.1.1 支撑力对轴向偏摆的影响  41-43
    4.1.2 支撑力对轴向振动的影响  43-45
  4.2 控制器作用于切入端对轴向变形的影响  45-51
    4.2.1 对轴向偏摆的影响  45-47
    4.2.2 对轴向振动的影响  47-49
    4.2.3 对轴向力的影响  49-51
  4.3 控制器作用于锯片中心正下方对轴向变形的影响  51-56
    4.3.1 对轴向偏摆的影响  51-53
    4.3.2 对轴向振动的影响  53-54
    4.3.3 对轴向力的影响  54-56
  4.4 控制器作用于锯片切出端对轴向变形的影响  56-60
    4.4.1 对轴向偏摆的影响  56-57
    4.4.2 对轴向振幅的影响  57-59
    4.4.3 对轴向力的影响  59-60
  4.5 不同控制点作用效果分析  60
  4.6 本章小结  60-61
第五章结论与展望  61-63
  5.1 结论  61-62
  5.2 展望  62-63
参考文献  63-66
攻读硕士期间发表的论文  66-67
致谢  67

金刚石圆锯片横向振动控制的实验研究

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