CN 41-1243/TG ISSN 1006-852X

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锈蚀现象对金刚石圆锯片锯切稳定性的影响

孙钰虎 张进生 张恒 王凯达 郭安顺 牛平平

孙钰虎, 张进生, 张恒, 王凯达, 郭安顺, 牛平平. 锈蚀现象对金刚石圆锯片锯切稳定性的影响[J]. 金刚石与磨料磨具工程, 2024, 44(2): 259-266. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2023.0115
引用本文: 孙钰虎, 张进生, 张恒, 王凯达, 郭安顺, 牛平平. 锈蚀现象对金刚石圆锯片锯切稳定性的影响[J]. 金刚石与磨料磨具工程, 2024, 44(2): 259-266. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2023.0115
SUN Yuhu, ZHANG Jinsheng, ZHANG Heng, WANG Kaida, GUO Anshun, NIU Pingping. Effect of corrosion on sawing stability of diamond circular saw blade[J]. Diamond & Abrasives Engineering, 2024, 44(2): 259-266. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2023.0115
Citation: SUN Yuhu, ZHANG Jinsheng, ZHANG Heng, WANG Kaida, GUO Anshun, NIU Pingping. Effect of corrosion on sawing stability of diamond circular saw blade[J]. Diamond & Abrasives Engineering, 2024, 44(2): 259-266. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2023.0115

锈蚀现象对金刚石圆锯片锯切稳定性的影响

doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2023.0115
基金项目: 山东省科技型中小企业创新能力提升工程项目(2022TSGC2179);日照市自然科学基金项目(RZ2021ZR35)。
详细信息
    作者简介:

    孙钰虎, 男,1999年出生,硕士研究生。主要研究方向:石材制品高效绿色加工技术与装备。E-mail:sunyuhu624@163.com

    通讯作者:

    张进生,男,1962年生,教授、博士研究生导师。主要研究方向:石材制品高效绿色加工技术与装备。E-mail:zhangjs@sdu.edu.cn

  • 中图分类号: TG58; TG717; TH113

Effect of corrosion on sawing stability of diamond circular saw blade

  • 摘要: 针对锈蚀金刚石圆锯片锯切时出现锯切稳定性降低的问题,根据不同锈蚀程度锯片的结构参数建立模型,采用有限元法对锈蚀锯片进行模态分析,将锯切振动作为稳定性的参考指标,研究锈蚀对锯片锯切稳定性的影响,并通过实验验证理论分析的准确性。结果表明:在640~1 280 Hz频率范围内锈蚀锯片的振型模态比原锯片多6阶,并且相邻固有频率差值减小了8.56 %,随锈蚀程度的增加,锯片更容易出现共振现象;锯片轴孔位置处和1/3至2/3半径圆环范围的锈蚀对锯片的锯切稳定性影响较大,因此可以通过优化加工参数、减少表面缺陷的方式减小锈蚀程度,降低对锯片锯切稳定性的影响。该研究为金刚石圆锯片的实际使用和防锈工艺提供了指导依据。

     

  • 图  1  锈蚀金刚石圆锯片

    Figure  1.  Corroded diamond circular saw blade

    图  2  锯片锈蚀阶段

    Figure  2.  Saw blade corrosion stage

    图  3  锯片锈蚀现象

    Figure  3.  Saw blade corrosion phenomenon

    图  4  锯片基本结构模型

    Figure  4.  Basic structure model of saw blade

    图  5  锈蚀锯片模型

    Figure  5.  Finite element model of corroded saw blade

    图  6  锯片部分模态对比

    Figure  6.  Partial mode comparison of saw blade

    图  7  不同锈蚀程度下锯片固有频率

    Figure  7.  Natural frequency of saw blades with different corrosion

    图  8  相同转速下的圆锯片固有频率趋势

    Figure  8.  Natural frequency trend of circular saw blade at the same speed

    图  9  锯片临界载荷随锈蚀程度的变化趋势

    Figure  9.  Variation trend of critical load with corrosion degree

    图  10  不同表面粗糙度的锯片锈蚀程度

    Figure  10.  Corrosion degree of saw blades with different surface roughness

    图  11  模态实验原理

    Figure  11.  Principle of modal test

    图  12  金刚石圆锯片模态实验

    Figure  12.  Modal test of diamond circular saw blade

    图  13  锯片固有频率变化趋势

    Figure  13.  Natural frequency variation tendency of saw blade

    表  1  锈蚀蚀坑参数

    Table  1.   Corrosion pit parameters

    锈蚀蚀坑编号 直径d/mm 深度h/mm
    A 0.035
    B 0.084
    C 0.146
    D 0.323
    E 0.631
    F 2.600 0.32
    G 46.300 0.86
    H 107.600 0.97
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    表  2  ɸ1 070 mm金刚石圆锯片基本参数

    Table  2.   Basic parameters of ɸ1 070 mm diamond circular saw blade

    参数 取值
    锯片直径D/ mm 1 070
    基体直径D1/ mm 1 054
    基体厚度E/ mm 6
    内孔径H/ mm 100
    槽深A/ mm 22
    槽宽B/ mm 22
    齿数Z/ 个 96
    卡盘直径D2/ mm 250
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    表  3  金刚石圆锯片基体与锯齿的材料参数

    Table  3.   Material parameters of diamond circular saw blade matrix and saw tooth

    参数 基体 锯齿
    材料 75Cr1 Cu + Co + Ni
    密度ρ/(kg·$ {\mathrm{m}}^{-3}) $ 7 800 8 510
    弹性模量E/ GPa 209 560
    泊松比μ 0.30 0.25
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    表  4  锈蚀金刚石圆锯片模型参数

    Table  4.   Model parameters of corroded diamond circular saw blade

    锈蚀锯片方案 蚀坑直径
    d /mm
    蚀坑深度
    h /mm
    蚀坑数量
    n /个
    蚀坑分布
    金刚石圆锯片
    锈蚀锯片 方案一 1 0.3 1 000 随机分布
    方案二 10 0.6 500
    方案三 20 0.8 300
    方案四 50 0.9 100
    方案五 100 1.0 50
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    表  5  锯片在640~1 280 Hz下的固有频率对比

    Table  5.   Natural frequencies comparison of saw blades in the range of 640~1 280 Hz

    阶次 固有频率 f / Hz
    锯片 锈蚀锯片
    800 r/min 800 r/min 790 r/min 780 r/min
    1 9.177 6.990 7.450 7.710
    2 12.970 9.690 9.880 9.970
    3 22.270 18.350 18.550 18.950
    4 35.760 27.720 28.430 29.130
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    表  6  不同转速下的锈蚀锯片固有频率

    Table  6.   Natural frequencies of corroded saw blades at different speeds

    阶次 固有频率 f / Hz
    锯片 锈蚀锯片
    800 r/min 800 r/min 790 r/min 780 r/min
    1 9.177 6.990 7.450 7.710
    2 12.970 9.690 9.880 9.970
    3 22.270 18.350 18.550 18.950
    4 35.760 27.720 28.430 29.130
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    表  7  实验主要仪器

    Table  7.   Main experimental instruments

    仪器名称 型号 灵敏度
    信号采集器 INV3018A
    模态分析系统 DASP V10
    力锤 LC13 3.89 pC/N
    加速度传感器1 LC0402 24.2 pC/g
    加速度传感器2 LC0402 25.5 pC/g
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    表  8  固有频率数据对比

    Table  8.   Natural frequency data comparison

    阶次 锈蚀锯片1 锈蚀锯片2
    固有频率f /Hz 误差/% 固有频率f /Hz 误差/%
    模拟 实验 模拟 实验
    1 23.89 23.06 3.48 27.32 26.82 1.83
    2 39.09 38.16 2.38 46.50 48.48 4.26
    3 55.93 52.68 5.81 63.29 63.34 0.08
    4 90.78 87.17 3.98 105.36 104.25 1.05
    5 99.35 104.67 5.35 109.93 110.64 0.65
    6 145.82 137.64 5.61 166.79 169.27 1.49
    7 157.70 152.71 3.16 180.45 179.35 0.61
    8 171.80 175.67 2.25 197.90 195.80 1.06
    9 210.37 214.25 1.84 233.23 228.27 2.13
    10 235.78 237.49 0.73 272.06 271.86 0.07
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-05-18
  • 修回日期:  2023-06-29
  • 录用日期:  2023-07-18
  • 网络出版日期:  2023-11-06
  • 刊出日期:  2024-04-01

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