JC35導讀：在鋸切加工中普遍存在著鋸片嚴重的振動和噪聲問題，在鋸片上開適當?shù)牟凼强刂其徠駝雍驮肼暤挠行緩街弧榱私o開槽鋸片的設(shè)計及有徑向齒根裂紋鋸片的重新修復使用提供數(shù)學依據(jù)，本文把徑向槽和徑向裂紋看作同一種事物，用有限單元法分析了它們對鋸片振動特性的影響。
　　
　　1普通鋸片的振動特性
　　
　　為對比起見，先分析和了解普通鋸片的振動模態(tài)。取一個金屬熱切圓鋸片為分析對象，其基本參數(shù)為：外直徑2a=1.0m，厚度h=0.006m，夾徑比（夾盤外徑與鋸片外徑的比）f=0.5，楊氏彈性模量E=2.058×1011N/m2，泊松比v=0.3，密度r=7.8×103kg/m3。根據(jù)鋸片的軸對稱性，可只取半片建立有限元模型。將其劃分為90個四邊形板單元，114個結(jié)點（徑向5等分，周向18等分），用有限單元法結(jié)構(gòu)分析程序SAP6計算。計算完畢，用自編的后處理程序?qū)AP6的輸出文件進行二次處理，識別鋸片的振型模式（m為節(jié)圓數(shù)，n為節(jié)直徑數(shù)），并作網(wǎng)格圖和各種振動型圖。
　　
　　為了考查單元劃分密度對計算結(jié)果的影響，再將半鋸片的單元劃分分別加密為180單元、222結(jié)點（徑向5等分，周向36等分）及360單元、407結(jié)點（徑向10等分，周向36等分），重新計算。各種單元密度時鋸片固有頻率的有限單元法計算結(jié)果和解的對比如表1所示。可見在三種單元劃分密度下，較低階固有頻率的計算結(jié)果基本一致且十分。由于一般只對較低階模態(tài)感興趣，例如0節(jié)圓、0～6節(jié)徑模態(tài)，因此單元劃分密度取為90單元已經(jīng)足夠。
　　
　　2有徑向槽的鋸片的振動特性
　　
　　設(shè)鋸片的參數(shù)同前。在鋸片上分別開1～3個沿周向均布的槽寬不超過1mm的邊緣徑向槽。這些槽同時亦可代表徑向齒根疲勞裂紋。將普通鋸片整片劃分為180單元，216結(jié)點，開槽鋸片的單元劃分參照進行，開槽處以空白單元來代替。變化槽長，計算各種情況下鋸片的振動模態(tài)并作各種振型圖。
　　
　　f'N、f"N分別表示模態(tài)（0，N）的兩個頻率。振型是用自編的后處理程序來識別的。這里需指出，當有徑向槽時鋸片振型的節(jié)線不一定是嚴格的直徑，這取決于槽的分布形式，但是為了方便起見，仍然用節(jié)直徑來近似描述。
　　
　　槽可使原來重合的某些模態(tài)頻率發(fā)生分離，具體使哪些模態(tài)頻率發(fā)生分離取決于槽的數(shù)量和分布。當槽型不變時，隨著槽長的增大，各階頻率緩慢下降，當槽長與鋸片半徑之比不超過0.2時，頻率的下降不超過10%。當槽長不變時，隨著槽數(shù)的增多，頻率變化的總趨勢是緩慢下降（極個別情況例外）。有徑向槽時鋸片振型的節(jié)半徑與鋸片的相對位置是固定的，這一點可防止在臨界轉(zhuǎn)速時靜止波的形成。
　　
　　3結(jié)論
　　
　　鋸片開槽后使原來重疊的某些模態(tài)頻率發(fā)生分離，因此有槽鋸片受脈沖激勵而振動時能量更加分散。
　　
　　有徑向槽的鋸片的振型取決于槽的數(shù)量和分布形式，其節(jié)半徑與鋸片的相對位置是固定的，而普通鋸片的節(jié)徑位置是任意的。
　　
　　當徑向槽的數(shù)量和分布形式不變時，隨著槽長的增大各階固有頻率下降，不過當槽長與鋸片半徑之比不超過0.2時，頻率的降低幅度不大，因此不必擔心短槽對鋸片彎曲剛度的消弱。
　　
　　當槽長不變時，隨著槽數(shù)的增多，各階頻率變化的總趨勢是緩慢下降。
　　
　　當徑向齒根疲勞裂紋長度與鋸片半徑之比不超過0.2時，裂紋不會導致鋸片動態(tài)性能的下降。將裂紋打孔消除應力集中并作適當動平衡后，鋸片可繼續(xù)使用。