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制造技术与机床
带锯床主切削力计算方法
发布时间:
2011年12月25日下午6:
26
对于八十以后才在我国得到迅速采用的带锯床下料这种节能的下料方法,其切削参数应如何选择,目前研究还不够深入。
因此对于卧式带锯床下料工艺的机理进行研究,找出一个反映卧式带锯床下料切削力大小的切削力计算公式是正确使用和设计卧式带锯床十分重要和迫切的课题。
由于研究和实验的条件有限,我们只能根据工作中的实践经验和有限的实验数据,参照切削原理的理论,借鉴其他加工工艺的切削力计算公式,推倒出适用于卧式带锯床的切削力计算公式。
由于实验研究还有局限性,我们将实验时采集的机床型号G4030的实验数据附在公式后面。
我们的研究,侧重于解决工作中的问题,不做深入的理论研究。
我们推倒出的计算公式用于G4030卧式带锯床,准确性是较高的。
应用于它也可以解决其他型号带锯床生产中的问题。
一、卧带的切削力及主切削力的计算公式
1、卧式带锯床的切削力卧式带锯床的切削工具是带锯条,在切削时带锯条作直线运动并从上向下作进给运动切削工件。
切削力为P,如图一。
我们将切削力P分解为相互垂直的三个分力:
Pz、Py、Px。
由于带锯条是多齿参加切割的,因此P(Pz、Py、Px)是合力。
其中Px我们称它为横向分力,对于正齿,它大小相等,而方向相反,而对于斜向分齿它只有一个方向,左右分齿的方向相反,组成一个力矩,在切割面上留下幽纹,本文不进行叙述。
Py我们称它为走刀抗力,和带锯条的进给运动的方向相反,本文将提及。
Pz我们称它为主切削力,与带锯条的主运动方向相反,是本文的论述重点。
2、主切削力Pz的计算公式我们研究和实验后,推导出的每齿主切削力的计算公式为:
Pzc=1626.6HScKm单位为牛(N)
式中Pzc为每齿主切削力Sc为每齿进给量单位为mmm为与进给力大小有关的指数H为带锯条的总分齿量单位为mmK为与被切材料有关的系数根据实验,当进给力为650N时,m取0.75当进给力为800N时,m取0.70当进给力为1000N时,m取0.62
实验时我们选用σb=65kgf/mm2,HB为197的45号钢为被切割材料,K=1。
实验时我们选用总分齿量为1.5mm的带锯条,H=1.5mm。
因此,公式简化为:
Pzc=2440Sc公式1公式1中的Sc可由Sc=60Db/1000vt公式求出。
其中D为工件直径,单位为mm,v为切削速度,单位为mmin,b为带锯条齿距,单位为mm,t为切割整个工件的时间,单位为sec,最大同时切割齿数为D/b。
因此我们可以将已知的条件代入公式1并乘以最大同时切割齿数,得到比较实用的
计算公式为:
Pzmax=295.8XD1+m·b-(1-m)·V·t
带锯床主切削力计算公式的推导过程,我们不能期望和其它加工工艺一样使用实验设备和测量手段,而只能从机床、工件和刀具三方面的相互作用的关系着手,并借用其它工艺方法已取得的公式进行比较和修正,通过分析和实验来完善。
1-1.我们的实验均在G4030卧式带锯床上进行,它的主电机功率为2.2KW,有25,31,40,50,63和80mmin六种切削速度,锯架的进给运动是在重力的作用下绕回转中心向下转动,我们将它近似的视为匀速的向下的平行运动。
1-2.工件的材质和硬度的不同,锯削时产生的切削力也不同,实验时,我们均采用σb≦65kgf/mm2,即637N/mm2的同一材料。
1-3.切割工具为一边开有锯齿的环行带锯条。
我们采用多种规格中的最常用的标准齿齿形,斜向分齿,带宽为25mm,厚度为0.9mm,齿深为3.15mm,分齿量为0.3mm,总分齿量为1.5mm,齿距为每吋4齿(6.35mm)的带锯条。
1-4.带锯条下料一定要用切削液,实验证明好的切削液比差的切削液可使带锯条的使用寿命提高27?
上,我们采用sy-4切削液,暂时避开这一影响因素。
2、作为切削工具的带锯条,是我们推导卧带主切削力计算公式的重要因素,我们要仔细的了解。
2-1.带锯条的锯齿是由铣齿机成形铣出,而左(右)分齿是由分齿机压出。
从正齿到正齿(或从左向分齿到左向分齿)的距离是三倍齿距,也只有通过正、左、右三个齿才能在工件上切出等于总分齿量的切口。
2-2.我们将带锯条的齿部放大若干倍,并假定斜向分齿是从齿根部起偏转一角度β并作图如图三。
由sinβ=0.3/3.15,β=5?
28’,可以算出右向分齿的右2角较正齿刃低0.057mm,右1角较正齿刃高0.028mm。
这个假定和实际有误差,用于粗略的计算是可以的。
可以看出,除正齿承担切槽的功能外,右1角和左2角也参与切槽的功能,而左右斜向分齿的左1角和右2角部分是承担切除宽度为分齿量0.3mm的切割端面的功能。
2-3.根据2-1,2-2两点的分析,我们确定以正、左、右三个齿一组来计算切削力。
其中左(右)斜向分齿的伸出部分的切割情况如图四,它的切割宽度为0.3mm,它的切割深度为三倍每齿进给量,切割形式近视于刨削平面。
一组锯齿中的正齿的切割情况和刨槽相似,见图五,切割宽度为0.9mm,切割深度为三倍每齿进给量,由于斜向分齿的左
1、右2角部分参与切割槽的功能,它的切割宽度约为0.3mm,因此我们将它化为两个部分,中间的0.3mm部分,有三个锯齿的切割,它们的切割深度为单齿进给量,其余的0.9-0.3=0.6mm部分只有正齿切割,它的进给量为三倍每齿进给量。
一组锯齿的切割情况,经过这样的分析,可借用刨削的公式。
3、从第二点的叙述,我们可以借用刨削加工的切削力计算公式,从《金属机械加工工艺人员手册》(上海科学技术出版社)P736查得刨平面的切削力公式为:
PZ=191ts0.75(kgf)即PZ=1872ts0.75(N)………………………公式3
从《金属机械加工工艺人员手册》(上海科学技术出版社)P775查得刨槽的切削力公式为:
PZ=214ts(kgf)即PZ=2097.2ts(N)………………………公式4
公式4的PZ和s成直线关系,不适合进给量很小的锯削,我们根据《机械工程师进修大学刊授教材第六期》有关论述和参考《金属机械加工工艺人员手册》(上海科学技术出版社)P935拉削切削力的数据,将公式4中的S上加一指数0.75,得:
PZ=2097.2ts0.75(N)………………………公式5
将2-3点的数据代入公式3和公式5得PZ每组齿切平面=2X1872X0.3X(3SC)0.75=2560SC0.75(N)
PZ每组齿切槽=3X2097X0.3XSC0.75+2097X0.6X(3SC)0.75=4756SC0.75(N)这两部分切削力的和即为每组锯齿主切削力,即:
PZ组齿=(2560+4756)SC0.75=7316SC0.75(N)………………………公式6
为了表述上的方便,将每组齿的切削力除以齿数,得到PZC=2440SC0.75(N),这只是一个平均值。
带锯床切削力公式的准确性
发布时间:
2011年12月28日下午6:
31
带锯床切削力计算公式的准确性
1、我们在一定的假设条件下,从工作的实践经验,从有关切削原理的学习体会,从借用刨削加工以有的计算公式这几方面着手推导出了卧带主切削力的计算公式,没有专用的实验设备和检测手段来验证,只能用机床形式实验的不很准确的数据来对照,为此我们用公式PZC=2440SC0.75(N)的计算值与1999年12月湖南机床厂G4030卧式带锯床的实验数据相比较,在单齿进给量不小于0.003mm和负载功率不是超负荷的情况下,误差不超过4?
可以说是有很高的准确性。
见附录一。
2、我们用公式PZC=2440SC0.75(N)的计算值与2000年7月湖南机床厂G4030卧式带锯床的实验数据相比较,误差值在-20?
右,这两台G4030结构相同,只是2000年7月的按样机比1999年12月的样机进给力大15?
因此我们将SC的指数修正为0.7,PZC=2440SC0.7(N)进行计算并和实验数据进行比较,误差值不超过4.6?
也是比较准确的。
见附录二。
3、从美国引进的样机120A自动卧式带锯床,它的结构和G4030相同,但它有重锤,进给力更大,我们将SC的指数修正为0.62,用公式PZC=2440SC0.62(N)的计算值与120A自动卧式带
锯床的实验数据进行比较,误差值也很小。
4、根据以上的情况,我们将计算公式用PZC=2440SCm(N)的形式来作为主切削力的计算公式,从这里我们可以看出,卧带的主切削力与进给压力的大小有关,进给压力大,主切削力也大,但不是进给力大,生产效率就高。
事实上,在进给压力在650N时,切断Φ150mm的工件最快只用了105sec,而进给压力为800N时,切断Φ150mm的工件最快也用了111sec,120A卧带进给力为1000N左右,它的最大生产效率比G4030卧带还要低。
实验证明,进给力只要略大于走刀抗力就可以了,而走刀抗力即Py与PZ的关系为Py/PZ=0.37~0.45。
5、为了使用方便,我们将PZC=2440SCm(N)计算公式变为:
PZ=295.8D1+mb-(1-m)(Vt)-m。
因为D、b这两项是已知条件,V可以选定,t可以通过计时得到。
四、切削力计算公式的应用切削力计算公式的应用
1、主切削力的计算公式给出了主切削力与工件直径D、带锯条齿距、切削速度V和切割时间(即生产效率)之间的关系,当这些已知的或可以选定的条件为定值时可以算出PZ的大小。
例如当D=150mm,b=6.35mm,V=50m/min,t=162sec及m=0.75时,1.75-0.25-0.75PZ=295.8X150X6.35X(50X162)=1403(N)当计算出的PZ值超过了机床允许的最大主切削力时,可以减小PZ或加大b、V、t来减小PZ。
若D和t已定,则可以通过加大或减小b、V来增加或减小PZ,这对选择和合理使用带锯床是很重要的。
我们也可以根据已知条件计算出PZ,从而确定机床的最大主切削力和确定机床的主电机功率,这对于设计带锯床也是十分重要的。
2、在推导切削力的计算公式和实验的过程中,我们发现进给力的大小会影响主切削力的大小,当进给力适当的时候,主切削力不是很大但生产效率最高。
对于G4030卧式带锯床进给力为650N时,SC的指数为0.75,为最佳选择。
公式2反映了这一关系,我们据此曾建议减小G4025-1卧式带锯床的进给压力,经采用后,解决了原G4025-1卧式带锯床容易断带的问题。
我们初步认识是机床的进给压力应控制在最大主切削抗力的一半左右比较好,这一点是值得进一步研究的。
对于带锯床主切削力计算公式的研究,是我们向这个尚属空白领域的探索性努力,是为了搞好带锯床的设计工作迫使我们利用现有条件开展研究的,我们推导出的这个公式应用在G4030卧式带锯床上是准确的,并使G4030卧式带锯床的加工精度和生产效率方面超过了引进的样机120A卧式带锯床,对于这个公式在其它带锯床上是否适用有待证实。
但我们认为是有参考价值的。
我们期待进一步的研究可以使推广带锯床下料这项节材节能的工艺方法和设计新的带锯床取得促进作用。
制造技术与机床《制造技术与机床》1997年第03期 作者:
李新和,唐植瑶,陈铁坚
双金属带锯条锯削力的计算
为开发数控带锯床与双金属带锯条新产品,需要比较准确地计算出锯削力,而目前计算资料尚无。
本文欲在这方面作一些探讨。
1刀齿模型的建立双金属带锯条工作时是多齿切割,类似于拉槽,但锯条结构又有别于拉刀刀齿。
锯齿经分齿后按一定规律左右倾斜,最常用的分齿方式是斜向分齿(RAKERSET),它以三个齿为一组,其中一个齿左斜,一个齿右斜,中间一个正齿。
这三个齿构成一个完整的切槽刀头(图1)。
分析与计算切削力时,这样一个齿组构成的刀头作为锯削单元,并称之为"当量齿"。
这样建立起来的刀齿模型分析方便,计算简单精确。
除斜向分齿外,双金属带锯条还有交错分齿方式(STAGGEREDSET:
即两齿一组分别左右倾斜)与波形分齿方式(WAVYSET:
四齿一组,两左两右)。
不论哪种方式,都可同样将一组齿简化为当量齿模型。
2当量齿进给量的计算设双金属带锯条锯削时作等速进给运动,则一个当量齿的进给量类似于键槽拉刀的齿升量(图2)。
对圆形截面工件,当量齿进给量ac可按下式计算Dt'~100hoT式中ac--当量齿进给量,mmD--工件直径,mmt'--相邻两当量齿间的距离,mmv--锯削线速度,m/minT--完成一个切口的
带锯床锯条使用故障分析
发布时间:
2011年12月4日下午11:
18
一、带锯床使用的锯条断带什么原因?
a.锯床引导臂坏。
b.引导臂之间的距离过大。
c.锯床轮盘转动周长过小,建议使用窄一点带锯。
d.带锯条张力过大。
e.切割进给过大。
f.焊接问题。
二、带锯床使用的锯条拉齿什么原因?
a.选择的不正确:
齿距过大或锯齿过密。
b.材料或锯条未固定好。
c.切割进给过大或带锯条转速过快。
d.焊接问题。
e.钢丝刷停止工作,使切削无法排出。
f.切削液浓度过低。
三、带锯床使用的锯条齿尖磨损过快什么原因?
a.齿尖未正常磨合。
b.冷却液浓度不够或用量过少。
c.检查或更换钢丝球。
d.调整切割进给量或带锯转速。
e.选择适当的齿型。
四、带锯床使用的锯条切斜什么原因?
a.齿尖异常磨损。
b.齿尖磨合不够。
c.引导臂之间的距离过大或引导臂未在同一水平线上,应调整。
d.锯床侧导轮或钨钢片损坏,应更换。
e.带锯张力过小。
f.被锯工件夹板松弛。
g.焊接问题。
五、带锯床使用的锯条切割表面粗糙什么原因?
a.带锯转速过快或切割进给过大。
b.齿尖未正常磨合。
c.齿尖磨损。
d.检查或更换钢丝刷。
e.焊接问题。
金属带锯床的一般操作流程
发布时间:
2011年12月9日下午8:
38
操作前的准备:
1、设备作业环境的要求:
设备周围地面应清洁无杂物
2、对设备状态的规定:
设备接地良好
3、对人员状态及劳保穿戴的要求:
作业人员需持操作证上岗;穿戴劳保服装、防砸鞋、工作帽等。
严禁带手套及穿宽松衣服操作机床,以免使身体被卷入机床内,但在卸装锯条时却必须带手套。
4、设备交接班的规定:
交班人员待接班人员到达作业现场后,首先进行技术交底,然后将设备状态、运行情况告知接班人,交接班人员共同对设备进行检查,设备无异常情况后,方可填写设备运转记录、交接班记录,完成交接。
5、设备启动前检查准备的要求:
(1)开车前应做好设备巡回检查。
(2)冬季工作前应先行空运转10分钟,使锯床各部得到预热。
(3)注意液压油箱(冬32#、夏46#液压油);变速箱(冬20#、夏30#齿轮油)油位是否高于油标三分之二。
液压系统压力在2.5-3.5MPa之间(压力表)。
(4)检查各润滑系统是否有油,对导轨面和各润滑点每班加油一次
(5)冷却液液面是否高于液标三分之二
(6)手动张紧的锯条,张紧扭力为20-25N.m,听到扭力扳手发出咯咯声或看到指针读数即可。
(7)点动锯条是否掉带。
低速空运转3-5分钟,确认润滑、液压、电气系统及各部运转正常,再开始工作。
(8)按工件大小调整左、右两导向臂的距离,使之尽量靠近工件,夹紧钳口一般比工件开5-6mm即可。
调整锯梁抬起时行程,使锯条离工件30-40mm。
(9)锯条的规格必须符合要求,锯条锯齿应根据材料形状与材质进行选择,选择原则如下:
锯切实心大料、有色金属宜用粗齿。
小型材、薄壁管、高强度硬度的材料和合金钢类宜用细齿。
变齿距锯条一般用在截面变化大或成捆切割的工件,以减小消除切削时的振动与噪声,使切削平稳。
生产过程操作
1、具体操作规定:
(1)更换锯条时,应断开电源,防止发生意外。
新锯条使用时,为了提高使用效果需进行锯条“跑合”,(即:
锯切头几段采用低速,小进给量),待赤尖毛刺去除后,再按正常的切削参数进行锯销。
(2)当锯切较长坯料,坯料在锯床料架上无法保持平衡时,锯床前部应放置活动支架,避免切断的工件跌落,以保证坯料锯切时的安全。
(3)当不规范大规格坯料进入夹紧卡钳困难时,不得蛮干硬撞,以免损坏锯床。
应使用吊车轻轻吊入。
(4)锯切坯料时,锯架的进给压力,进给速度应合理。
根据坯料的材质及规格及时进行调整,调整压力和速度时动作应缓慢,防止损坏设备。
(5)锯切过程中有大量切屑产生并堆积在工作台平面上和锯轮箱内,应及时加以清除,以免阻塞锯齿轮,影响锯削效果和锯条寿命。
(6)锯切后的坯料,应放置在离锯床有一定距离的地方,以保证操作者在锯床操作范围内脚下无障碍。
(7)下班前应将锯架落下,将各开关、手柄等置于非工作位置,断开电源,将设备擦拭干净,认真填写设备运转记录及交接班记录。
2、对异常状况排除的规定:
锯床运转期间,发现有异常响动,应立即停车排除故障。
操作者本人无法解决时,请有关人员协助。
3、各种情况下的避险措施:
应马上停机,紧急时可直接切断电源
4、应急状态操作:
按下“紧急停机”按钮
其他规范要求:
1、锯轮轴承,半年内应加一次润滑脂,变速箱内润滑油一年更换一次。
2、冷却液有损人体皮肤,操作人员在清理或排放时应注意防护
3、停机时不允许锯带接触工件。
4、经常清洗工作虎钳导轨部分的铁屑,保证活动钳口的灵活。
5、每天锯削完毕后,应将锯条放松,提高其使用寿命。
6、夏季室温高于摄氏35度时,应对油箱进行风冷。
7、锯条在运转时严禁用手与锯齿部接触。
8、机床闲置不用时,对导轨及机床加工面应加油封,防止锈蚀。
卧式带锯床操作流程
发布时间:
2011年12月10日下午8:
40
1、工作前
a.查验“交接班记录”。
b.检查操作手柄、开关、旋钮是否在正确位置,操纵是否灵活,安全装置是否齐全、可靠。
c.检查油箱、油杯中油量是否符合要求;擦净导轨面灰尘;按照润滑图表的规定做好润滑工作。
d.停车8小时以上,应先低速空车运转3-5分钟,确认运转正常后,方可开始工作。
2、工作中
a.严禁超性能使用机床。
b.禁止在机床的运动面和油漆面上放置物品。
c.锯料必须放置水平,装夹必须牢固可靠,并保持在两边导向滚动轴承中心。
d.机床启动后,再开动升降油缸手柄,使锯条缓慢下降与工件接触,再调整到适当的进给切削速度。
e.当切削管材时,进给量要适当减小。
f.在正常工作中,严禁增大切削进给量。
h.锯片接头必须平稳、牢固、可靠。
i.严禁用磨钝、缺齿或有裂痕的锯带切削。
j.更换锯带时必须停机后进行。
k.禁止在工作台面上敲打、校整工件。
l.机床运行中,操作者不准擅自离开工作岗位或托人看管。
m.机床运行中出现异常现象,应立即停机,查明原因,并及时处理。
3、工作后
a.将锯床操作手柄置于“停机”位置,切断电源。
b.进行日常维护保养。
c.填写“交接班记录”,做好交接班工作
带锯床员工操作手册
发布时间:
2011年12月10日下午9:
41
一、带锯床员工手册目的:
为使操作者能真正了解如何正确使用设备,保证所加工零件的质量,特制定本作业规范。
二、适用范围:
此作业规范适用于锯床下料及与之间有关的操作者。
三、工作程序:
1、了解金属带锯床的性能:
金属带锯床是一种连续锯割的下料设备,主要用于锯割碳素结构钢、低合金钢、高合金钢、特殊合金钢和不锈耐酸钢等各种材料,更换适当的锯条可锯割有色金属和非金属材料。
该锯由箱体部分、夹紧装置、锯架和主传动部分、送料装置、导向部分、液压部分、电气部分、锯带张紧装置等部分。
置、电气系统等五组成。
G42160/160锯床的主要参数:
最大加工工件尺寸:
Ф1600mm
锯条规格:
15090X80
G42150/150锯床的主要参数:
最大加工工件尺寸:
Ф1500mm
锯条规格:
14440X80
G42120/120锯床的主要参数:
最大加工工件尺寸:
Ф1200mm,
锯条规格:
1120X67X1.6
GD4280锯床的主要参数:
最大加工工件尺寸:
Ф850mm,
锯条规格:
850X67X1.6
2、操作程序:
⑴、原材料由质检员检验合格后,按车间布置情况将原材料有序摆放在指定区域,钢锭钢棒摆放注意留有间隙以便于吊装。
⑵、开机前的准备。
接通电源前:
如果电缆、电线外破损、裂缝时,会造成漏电、触电危险。
因此,接通电源前,请务必查明有无漏电处。
如有漏电、断电的情况,请立即填写《设备故障报告单》报设备部给予修理。
注意:
开机前要查看机器周围是否有其他人员或障碍物,地面是否有油污、积水。
油污和积水有可能导致滑倒摔伤,请擦干净后再作业。
检查各机械连接件的坚固情况,是否松动和损伤等情况,特别注意联轴节、滚珠滑动副等活动间隙是否适宜,应及时拧紧和调整。
检查各润滑点是否灌注规定的油液和油脂。
检查冷却液的量是否适中,是否积有切削。
⑶、检查锯条的检紧情况。
接通电源:
检查电机有无异常声音,异常震动、各滑动面润滑情况,检查冷却泵的工作是否正常。
⑷、依据车间生产任务单,确认需要加工工件的原材料找出准备吊装。
⑸、技术部下发工艺文件后仔细阅读,确认工艺参数,调出原材料,核对完毕后,将原材料吊放在工作台上,吊装时一定要稳,保证不与机床发生碰撞,将工件调整至与锯条相对垂直位置,并移动工作台,使工作移动至下料尺寸位,并夹紧。
Ф600圆钢10分钟之内找正完毕,Ф800圆钢20分钟之内找正完毕,Ф790钢锭30分钟找正完毕,Ф1200多棱钢锭1小时之内找正完毕。
⑹、根据原材料规格材质以及锯床型号合理调整锯条运行速度及下降速度后。
根据原材料规格合理选用锯条。
Ф600以及以下圆钢采用细齿锯条,Ф600以上钢锭或圆钢采用宽齿锯条。
⑺、锯床加工工件时及时添加切削液,注意锯床工作状态保证设备正常运转,及时清理铁屑。
⑻、部件加工完毕后,将部件摆放在指定地点,并在工件上用油漆笔标明其相关编号。
⑼、清点工具、夹具、量具,擦洗干净,妥善保管,将场地卫生打扫干净,临
时使用的工件及时清理出去,保持清洁。
⑽、工作完毕后应切断电源,按《设备管理规定》对钻床进行保养,填写《设备例行交接班记录》。
四、安全注意事项:
1、严禁拆除机床上的安全防护装置,必要时还应在机床周围设置防护栅栏。
2、操作者在开动锯床前必须盖好所有防护罩,机床运转时,不得打开各类防护罩。
3、卸工件、装夹、找正及变换转速时必须停车。
4、机床工作时,严禁身体任何部位接触运转的锯条及进入加
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