烧结金刚石串珠绳锯切花岗石的锯切力研究

发布时间：2007-06-25 00:00:00 编辑：石材网

翁霏霏黄国钦黄辉徐西鹏华侨大学机电及自动化学院

摘要：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而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而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Vf的提高而增加垂自力与水平力之间存在着良好的对应关系.垂自力与水平力比约为4.18。加工后工件轮廓偏差录随着工件所承受的垂自力的增加而增加.两者之间呈指数关系。

关键词：金刚石串珠绳现出锯切　花岗石

１引言

金刚石串珠绳集金刚石的高硬度和钢丝绳的高柔性为一体，具有“刚柔相济”的特性，尤其适用于条件苛刻工程领域的切割需要。近年来，串珠绳锯以其切割前准备快，切割时灵活、低噪音、低粉尘、低污染、节能等特点，在矿山开采，石材锯切以及大型建筑的构件拆迁工程中得到成功应用和推广，使其成为21世纪“绿色”拆迁工具的首选。

但是随着串珠绳锯技术日益推广应用，绳锯加工所而临的各种问题也随之相继攀，特别在锯切硬质花岗石材时，加工效率低，串珠锥度化磨损严重，断绳频繁等己经严重限制了绳锯技术的推广。究其根本原因是山于目前国内外缺乏对绳锯加工机理的深入研究。切削力是包括磨削、切削以及锯切在内的几乎所有加工过程研究中最常用的一个过程参量。本文监测烧结式金刚石串珠绳在锯切硬质花岗石材过程中锯切力随加工参数的变化，以及锯切后工件表而的轮廓变化，分析了锯切力与加工参数之间的关系，以及锯切力对工件表而轮廓的影响。

２实验条件及方案

实验在自制的金刚石绳锯机上进行。实验所用工具为烧结式金刚石串珠绳，主要参数见表1所示。锯切过程中串珠绳的张力T0为1500n。

锯切所用工件为G 614花岗石表2所示。其基本性能指标见表２所示。工件尺寸为:400 mm X 200 mm X 300 mm,锯切长度为400 mm。

实验中主要变化的锯切工艺参数为线速度及下降进给速度，见表3所示。

锯切过程中，锯切力是利用压电品体式测力仪K istler 9257BA进行采集，经电荷放大器后送至DEWE一2010信号采集系统，采样频率为3 kHz数据山DEWE一2010系统采集Jl存储于PC机进行后续分析。整个锯切参数检测系统如图1所示。

锯切后工件表而轮廓是利用深度游标卡尺进行测量，工件沿锯切方向等间距测量5点，如图2所示。其中H1为串珠绳入口端，工件轮廓的偏差值山所测量的5点的最小值与H1之间的差值。

2实验结果及讨论

实验中测得的典型信号经滤波后如图3所示，计算时采用各信号的净增值的平均值。

2.1串珠绳线速度对锯切力的影响

图4是锯切力随串珠绳线速度的变化曲线。从图4可以看出，随着线速度的增大，水平锯切、垂直锯切力均呈下降趋势。这是因为随着绳锯的线速度的增大，中一位时间内进入弧区的有效工作磨粒的颗数增多。在切削相同材料的情况下，中一颗磨粒的切削厚度减小，单磨粒所需要切向力和法向力也相应的减小，而接触弧区内的有效参与切削磨粒总量不变，故总的锯切力Fh和Fv均呈下降趋势。

2.2进给速度对锯切力的影响

图5是锯切力随串珠绳下降进给速度的变化曲线。从图5可以看出，在固定的锯绳线速度下，随着进给速度的增大，Fh和Fv都有所增大，而Fv增加的幅度明显大于Fh。这是因为在线速度不变情况下，单位时间内进入弧区内的有效磨粒数不变，随着进给率的增大，单颗磨粒的切削厚度随之增加，也即单颗磨粒的切削量增大，于是锯切力也就随之增大。

2.3锯切力比的分析

图6是锯切过程中垂直力与水平力关系。从图6可以看出，锯切过程中，水平力与垂直力之间存在着良好的对应关系。说明烧结式金刚石串珠绳与花岗石之间运动符合Coukmb定律描述的滑动摩擦方式。垂直力与水平力比约为4.18。

2.4锯切力与工件轮廓偏差量的关系

金刚石串珠绳的锯切传动是基于带轮传动原理。锯切时，首尾封闭式对接的串珠绳张紧于绳锯机的轮系上，并在驭动轮的驱动下做高速单向循环运动。固定于串珠绳上的金刚石串珠节块，在串珠绳的内力作用下紧压于被锯切表而并在串珠绳带动下实现高速锯切运动。在串珠绳内力及工件锯切抗力的共同作用下，串珠绳在实际加工过程中无法保持水平，而变成有一定弧度的形状，见图2所示。一般以工件轮廓的偏差量来评价串珠绳弯曲程度。

工件的轮廓偏差量增加，说明串珠绳的弯曲程度增加，即串珠绳产生了史大的变形。当张紧力一定时，要使串珠绳产生越大的变形，则要求对串珠绳有史大的作用力，即表现在加工时的垂直力也随之增大。图7显示了工件轮廓偏差量与工件所承受垂直力之间的关系。从图7可以看出，随着垂直力的增加，工件的轮廓偏差量也随之增加，两者之间呈现指数对应关系。