论文部分内容阅读
该文采用实验方法在圆锯片上模拟切销加工时温度场,通过理论分析和实验测试求得其引发的热应力和热变形,以及它们与圆锯片各阶固有频率、临界速度的关系.通过理论分析和实验测试研究了机械辊压适张引入的适张应力在锯片径向和切向的分布.以及锯片回转时,锯片上的回转应力分布等.在此基础上建立起圆锯总的残余应力与其动态稳定性的数学、物理学模型.通过的理论分析和计算,在等速回转条件下,锯片材料在弹性和弹塑性范围内,回转引发的锯片径向和切向的应力呈如下的分布:切向应力是拉应力,呈内高外低的分布,对于提高圆锯片的动态稳定性是有利的.径向应力也是拉应力,在环形圆盘的内孔和外边缘处,径向应力为零,在半径r=√(ab)处的径向应力最大.在锯片外边缘采用机械磨擦或对锯片直接加热,模拟切削热对锯片的影响,通过实验测试和理论分析得到以下结论:锯片沿着半径方向上的温度场呈外高内低的趋势分布,热应力在切向的绝对值呈几高外低的趋势分布,锯片内部为拉应力,锯片外边缘为压应力.径向应力在夹持盘边缘和锯片外边缘为零,在半径中部最大,为压应力.锯片在回转离心力和该温度场的作用下,锯片或圆环盘产生的位移可以计算,这个位移在锯片工作运行时是有害的,对锯片进行适张处理就是要抵消或减小这个位移.对类似圆锯片、过度适张而呈碟形圆盘的外边缘进行模拟加热实验,探讨圆盘发生热变形的机理和变形过程,随着温度差的不断增大,圆盘内产生了热应力,当温度差达到一定程度以后,圆盘开始从碟形逐渐向平面转变.圆盘n≥2的各阶固有频率降低,n=0,n=1两阶模态的固有频率提高.圆盘在热应力的作用下达到平面状态后又回复到碟形状态,圆盘不能蓄积更多的热应力,发生热应力释放,在N=3,N=5和N=2的变形模态时,变形量急剧增加,产生热压曲.最大的热压曲变形发生在N=3时,N=3即为最低的热压曲模态.热压曲发生后,温度差继续增加,热压曲的变形量增加不大或几乎不增加,但振动的振幅增大很快.在温度差较小时,适张造成的碟形变形不能变成平面状态,可以认为是圆盘内的残余应力或适张应力对圆盘外缘的拉紧作用抵抗着热应力,这就是适张的意义和作用.理论分析和X射线衍射法测量辊压适张后锯片上切线方向的残余应力,在圆锯片辊压带内侧适张应力表现为压应力,在辊压带外侧为拉应力.径向的残余应力在辊压带内外侧均为压应力.圆锯片外边缘上切割等间距径向槽后,实验结果表明锯片受热后外边缘的热变形明显减小,锯片发生热压曲现象的温度差明显提高,变形的减小与槽的长度和槽的形状关系密切,槽的宽度影响不大.振动实验结果表明槽数为奇数的锯片振幅小于槽数为偶数锯片,槽数同为奇数或同为偶数锯片之间相比,槽数多锯片的振幅小于槽数少锯片.此结论与有限元分析方法得出的结论一致.因此圆锯片的径向槽在消除锯片切削热应力的同时,也可以降低锯片的振动振幅,综合锯片的热变形,空转振动和加工效果,槽数为5的锯片效果最佳.不同转速,进给速度和加热条件下,各种锯片的锯切加工效果表明:当锯片外边缘受热,发生热压曲变形后,锯切效果和锯切质量下降.圆锯片外边缘上切割径向槽和适张处理,可以减小锯片横向振动的振幅,降低锯片在锯切加工表面残留的锯痕高度,提高表面加工质量.