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金属带锯床作为“工业母机”之一,极为普遍地应用在各类工业中。金属带锯床的先进程度一定上反映了一个国家制造业的发达程度。为了不断提高金属带锯床的切削性能,对于锯切负载的研究是很重要也是迫切需要的。 但在锯切负载的研究领域,国内外仍然存在一些不足。主要体现在:忽略了对带锯床运动过程的研究,特别是锯切进给运动的研究,习惯性的将其当作匀速运动处理;忽略了带锯条的多齿切削特性,对于锯切过程中参与锯切齿数的研究欠缺,尤其是变齿距锯切工况;多为稳态特性模型,无法预测动态特性。针对此,本文进行了以下研究: 研究了金属带锯床的基本结构组成,通过液压系统原理图分析了带锯床各个运动的实现,并基于此搭建了锯切负载实验系统。针对金属带锯床液压驱动锯切进给系统,提出了金属带锯床锯切进给过程的非线性动力学模型。通过三种进给速度下的Simulink仿真,揭示了带锯床锯切进给过程的间歇特性。 提出了金属带锯床锯切动态负载理论模型。将锯切负载特性分为稳态特性和动态特性进行研究。考虑单齿锯切状态以及斜锯齿等效原理,提出单齿锯切负载稳态模型;之后考虑锯切进给过程的间歇特性,优化了单齿锯切负载模型;最后对锯切过程中参与锯切的齿数进行了分析计算,引入单齿锯切周期、套齿锯切周期和锯带传动周期,建立了变齿距工况下多齿锯切动态负载模型。 通过将多种工况下的锯切实验与仿真结果对比,分析表明: (1)带锯床的进给运动是一种非线性间歇运动,这种间歇特性会直接影响到锯切负载,特别是锯切力的突变; (2)锯切负载的动态特性主要取决于接触工件的齿数、进给机构的间歇特性和齿距的变化。不论是单齿还是多齿锯切过程中,均体现出单齿周期特性、套齿周期特性和整条锯带传动的周期特性; (3)多齿锯切工况下锯切力的大小与参与锯切的齿数近似成正比; (4)本文所提出的模型不仅在周期特性方面与实验结果吻合,而且在锯切力的大小、变化方面也较为吻合。所建立的锯切负载特性模型能够较为准确地反映实际锯切负载,这可为实际加工中锯切工艺参数优化和锯条选用提供良好的理论支持。