带锯切断面特征纹路成因猜想

动静之机 · 发表于 2014-8-5 23:39:18

这个帖子中：
有没有仿形锯床
http://bbs.cmiw.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=365135

@樵薪和 @fajue2000 总工探讨了一个有趣的话题：带锯断面纹路

上网查询了一番，然而木有找到相关中文资料。但是这里：

http://woodgears.ca/bandsaw/squeal.html

有个颇为值得借鉴的文章，解释了为何带锯会啸叫。

作者说，当切割厚料或复切时，带锯条往往发生啸叫，这虽然很烦人但是并不意外。

当啸叫发生时，就会产生这样的断面纹路。这张照片的拍摄需要一点技巧，就是把

断面侧向阳光一个很小的角度，因此这些细微的波浪显得非常清晰。

测量显示，这些纹路的高低差仅有0.25毫米而已。

他说，这些波纹和啸叫是直接关联的，一旦波纹开始形成，就会导致后续的锯切

产生震荡而继续产生新的波纹。补充说明：这个后续的波纹和锯切速度以及进给

速度方向相关：

为了说明产生啸叫的根源，这哥们特意做了一套模型：

为嘛锯路的节距和锯齿相同？这个嘛，嘿嘿，每个槽不都是每个锯齿开出来的么。。。

左图中，破损的锯齿位于锯路左侧的波峰因而整体偏右。

右图中，破损的锯齿位于锯路左侧的波谷因而整体偏左。

这忽左忽右的变化，就是震动的源头。随着锯切的进行，波纹-震动-波纹的循环周而复始。

一旦停止进给，这些波纹就会被后续的锯齿磨平（见第一张图），啸叫消失。

作者还指出，这种左、右、中的锯齿分布比左、右、左、右、中的排布更容易产生噪音。

作者还提到焊接有钨钢牙的带锯条应该更好，因为每牙都是满切，无需左右歪斜，但是太贵而且不易复磨所以不感冒。。。。

好了，现在开始猜想带锯开金属棒料断面纹路的成因。

为了降低啸叫，所以有的锯条的锯牙做成非均匀的，但为了不夹锯条，大家还是

把锯牙左右掰开。因此上述的现象理应在金属锯切中体现。然而金属比木头难切

多了，因此那种显著的波纹不会出现。

正因为难切，因此后续锯齿的突然切入，会导致锯条产生一个轻微的让刀，从而

锯片有所歪斜，这会让正在切削的锯齿发生“过切”（异向歪斜的锯齿）或者

“浅切”（同向歪斜的锯齿），在下一个锯齿到来前，状态持续，产生一小段痕迹。

然而这个影响不会很远，因为锯条的柔性很快就吸收了这种让刀，因此不会在棒

材的中部产生足够的影响。

俯视图（从锯缝顶端看下去，入口处）:

出口处恰恰相反，突然失去一个锯齿的切削平衡，锯片再次歪斜，导致局部过切和浅切。

这两幅图似乎还说明了一个情况：入口出口处都有有让刀，因此锯缝略窄(有待验证)。

因而，如果是方料，会产生等宽条纹（自上而下都是一样的情况），条纹的间隔就是
锯齿间隔（不会太多）：

如果是圆料，就会产生这样的条纹（也是等宽排列哦，只不过是圆形的等距排列）：

这张最清晰：

至于为何有的不是这样，恐怕是锯条尚锋利，让刀作用不明显吧。。。

liujiaoce · 发表于 2014-8-6 06:35:30

楼主研究的透彻，顶一下。

健将 · 发表于 2014-8-6 07:34:50

分析的很透彻,就象慢走丝线割,第一刀很粗糙,要靠修几刀才光滑

东海fyh126 · 发表于 2014-8-6 07:52:24

在个帖子还可以挖深，，，，，楼主继续。

zsdwx · 发表于 2014-8-6 08:10:50

图文并茂，好！

小白丶经典 · 发表于 2014-8-6 08:20:16

圆锯锯塑料也有纹路啊

shaokuang · 发表于 2014-8-6 10:12:41

一篇论文中的话

fajue2000 · 发表于 2014-8-6 10:32:50

看到楼主如此深入细致研究这个锯切问题，做过5年锯床产品设计的我深感惭愧！我反复看了楼主的图和文字，可能是自身领悟能力有限，实在没觉得能看明白。就光说那锯切模型，真辨不出具体区别和差异。。。。。
所以，本人鉴于自己经验提几个反向问题还请楼主再帮忙细致点分析。。
1，关于图中的“啸叫”的原因分析太片面。在锯切木头类硬度低，抗拉强度低的材料时，带速普遍很高，（提高生产效率 600米—2000米/分）高线速度状态下会出现两个更实际，更容易引起所谓“啸叫”的诱因，一是锯条固有频率共振问题，二是高速下离心力导致锯条与锯轮摩擦力减小问题。
2，据我个人经验，金属材料锯切时产生此类对称性波纹的最主要原因是锯齿变齿距问题。我曾采用市场上极少的等齿距的锯条试切割，发现并未出现此类波纹。这与楼主所述刀具锋利和钝化无关系，全新锯条（变距齿）同样有这个现象。

fajue2000 · 发表于 2014-8-6 10:59:11

顺便再引个疑惑的问题，请高手辨证。
当锯切宽度比较大时（这里的大小只能是根据锯条刚性而论，本人曾设计过一台可锯切直径2.2米钢锭的卧式带锯床，也能顺畅工作。）由于锯条是一薄片状钢带类刀具，（其进刀量和锯切精度与锯带张紧力成线性关系，同时锯条疲劳寿命和张紧力亦呈线性关系。）在切割宽料时，会出现切口的左右两端低，中段高的现象（锯切进给力与线速度不匹配或说是锯切力过低）
。。。理想状态下一整个锯切截面应该是各点高低相等，但实际状态下总存在锯条挠曲。
此现象可认为是锯条锯切区域刚性不足。
由于刚性不足导致 1锯切效率低下，2 锯切振动，噪音。3，失稳造成锯切精度无法保证。
而日本的阿玛达锯床（本人认为锯床行业顶尖，比德国贝灵格，美国DOALL等都出众）
其中有一款所谓脉冲消振的锯床异常优秀（此锯床左右带轮都装有伺服驱动电机，传统锯床都是一个主动轮，一个从动轮结构。。其大致原理是由左右带轮的伺服电机产生速度差，从而导致锯带出现振动，这人为的振动的波形恰好与锯切时出现的进切震动波形刚好是镜像关系，由此来消除锯切震动和噪音。。。。）
根据日本人所描述，用此法，能大幅度降低噪音和提高锯切时锯带刚性从而提高生产率和切割精度。
请高手们琢磨下，此法靠谱么？

动静之机 · 发表于 2014-8-6 11:37:47

本帖最后由动静之机于 2014-8-6 13:14 编辑

fajue2000 发表于 2014-8-6 10:32 1 T. d8 C: [, k
看到楼主如此深入细致研究这个锯切问题，做过5年锯床产品设计的我深感惭愧！我反复看了楼主的图和文字，可 ...

回复朱总：

您客气了。

1.
外文链接中对啸叫的分析显然还没有达到登堂入室的水平，但该文
对锯齿波纹正反馈导致啸叫的分析是值得肯定的。看了该网站其它
内容，也都是关于自制带锯的一些DIY之作，估计远没有达到您所
提及的每分钟数千米的高速状态。显然其所提及的啸叫和您所指的
应该不同。您所指的啸叫已经接近于琴弦发声和橡胶VS钢带打滑音。。。

2. 该外文内容对于锯条震动缘由的描述，导致了俺对金属棒料锯切
断面纹路来由的联想，这是仅有的一点联系。正如7楼资料所述，
张力、进给压力、对称性等原因共同造就了这种波纹。

俺因此觉得，无论是等齿锯还是变齿锯都会产生波纹，只不过产生的条
件可能会有差异（上述条件的非线性组合）。如果使用同一台机器，所有
条件不变，仅仅将变齿锯替换成等齿锯，由于相同特征的齿跨度比变距
齿要小得多，因此波纹会理论上应该比变齿锯的窄得多，视觉上就会更平整。
（这仍然是俺的猜测，如有谬误，还请海涵）

再打个不太恰当的比方，这三根用滚齿机加工的齿轴。
一般地，就可以说最后一个没有波纹了，其实还是有的，只不过小多了：

水平有限，俺只能从纹路与齿距几乎相当这个事实出发，推测出：
锯齿让刀---锯片偏移---切深有变这个简单的逻辑。

欣赏一下不同频率导致驻波图案变化的精彩视频呗

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