[发明专利]一种金刚石圆锯片设计及锯切工艺参数的制定方法有效
申请号: | 201710014068.9 | 申请日: | 2017-01-09 |
公开(公告)号: | CN106777773B | 公开(公告)日: | 2019-12-10 |
发明(设计)人: | 李波;范勇;张萌;徐凯;丁腾飞;杨洋 | 申请(专利权)人: | 中国地质大学(武汉) |
主分类号: | G06F17/50 | 分类号: | G06F17/50 |
代理公司: | 42214 武汉华旭知识产权事务所 | 代理人: | 江钊芳 |
地址: | 430074 湖*** | 国省代码: | 湖北;42 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 金刚石 圆锯 设计 工艺 参数 制定 方法 | ||
本发明涉及一种金刚石圆锯片设计及锯切工艺参数的制定方法,先运用模态实验来验证模态仿真分析方法的可靠性;选择不同型号的金刚石圆锯片以其直径和厚度为自变量进行约束模态分析,得到金刚石圆锯片前6阶共振频率与直径和厚度的函数关系;由所加工材料的大小和硬度,确定金刚石圆锯片的直径、线切削速度,加工转速,及各阶共振频率与其直径和厚度的关系,并获得加工时产生的激振频率与金刚石圆锯片的转速和齿数的关系,最后以避免共振和工作转速小于临界转速为条件,制定合适的金刚石圆锯片的厚度和齿数,建立金刚石圆锯片的设计和锯切工艺参数的约束模型。本方法通用性强,适用于各种金刚石圆锯片的设计及锯切工艺参数的优化。
技术领域
本发明属于工程技术领域,具体地说是涉及一种金刚石圆锯片设计及锯切工艺参数的制定方法。
背景技术
金刚石圆锯片已经广泛应用于石材、玻璃、陶瓷、晶体、宝石等材料的加工以及房屋、道路、桥梁等工程施工中。金刚石圆锯片为圆形薄板结构,其横向刚度较小,易发生弯曲变形。模态分析是研究机械结构的固有振动特性,结构的各阶模态频率对应于其各阶固有频率(即共振频率)。根据临界转速理论,圆锯片工作转速必须要远小于其临界转速才能保证其旋转状态的稳定性,而临界转速是指金刚石圆锯片的第3阶(0,2)阶模态频率所对应的转速,其中(m,n)是指节圆数为m,节径数为n的模态。并且如果外部激励频率接近或等于圆锯片的各阶固有频率,则会使圆锯片产生共振,导致锯缝偏斜、锯片磨损、表面加工质量降低、石材原料崩裂,甚至是金刚石圆锯片的损坏。目前,圆锯片的设计和锯切工艺参数的制定大都根据经验设计,相关理论研究没有转化成可实际操作的依据和指导方法。
发明内容
本发明的目的是为圆锯片结构的设计和优化提供技术依据,为锯切工艺参数的制定提供方法,而提出一种金刚石圆锯片的设计及锯切工艺参数的制定方法,该方法包括提出金刚石圆锯片的前6阶共振频率与其直径和厚度的函数关系,及金刚石圆锯片设计和锯切工艺参数的约束模型。
为了实现上述目的,本发明采取的技术方案是:提出一种金刚石圆锯片设计及锯切工艺参数的制定方法,先运用模态实验来验证模态仿真分析方法的可靠性,采用以一片普通的金刚石圆锯片为试件进行模态实验,对其进行约束模态实验,并进一步对模态实验数据进行分析,得到试件的模态频率;运用三维建模软件对该试件进行三维实体建模,然后导入到模态分析软件中,附加对应的材料属性,设置与模态实验相同的约束条件,然后进行模态仿真分析,得到仿真结构的模态频率;对模态实验和模态仿真两种方法得到的前7阶模态频率的结果进行误差分析,若两种模态分析结果的误差在10%以内,则验证模态实验和模态仿真的结果是正确可靠的;再按如下步骤操作:
步骤一、选择不同型号金刚石圆锯片进行约束模态分析,以其直径D和厚度H为自变量,通过数据分析,得到金刚石圆锯片的前6阶共振频率与其直径和厚度的函数关系:
①、根据金刚石圆锯片的国内标准GB11270-1989和国外标准ISO-6105-1988,均匀选取N种不同规格尺寸和厚度的金刚石圆锯片,运用三维建模软件建立所选取的金刚石圆锯片的模型,分别进行约束模态仿真分析,得到所述N种型号的金刚石圆锯片的模态频率;
②、取前6阶模态频率,即前6阶共振频率,运用金刚石圆锯片直径D和厚度H为自变量的函数进行拟合,得到金刚石圆锯片的各阶共振频率与金刚石圆锯片的直径和厚度的函数关系;
步骤二、提出金刚石圆锯片设计及锯切工艺参数的约束模型:
i、根据所加工材料的大小和硬度,确定金刚石圆锯片的直径和线切削速度,进而得出金刚石圆锯片的加工转速;
ii、提出金刚石圆锯片工作时激振频率、转速和齿数的函数关系;得出金刚石圆锯片的临界转速频率与其厚度的关系;
iii、以避免共振为条件,联合上述得出的关系式,提出金刚石圆锯片及锯切工艺参数的约束模型;
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