JC35導(dǎo)讀：在鋸切加工中普遍存在著鋸片嚴(yán)重的振動(dòng)和噪聲問(wèn)題，在鋸片上開(kāi)適當(dāng)?shù)牟凼强刂其徠駝?dòng)和噪聲的有效途徑之一。為了給開(kāi)槽鋸片的設(shè)計(jì)及有徑向齒根裂紋鋸片的重新修復(fù)使用提供數(shù)學(xué)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(duì)鋸片振動(dòng)特性的影響。
　　
　　1普通鋸片的振動(dòng)特性
　　
　　為對(duì)比起見(jiàn)，先分析和了解普通鋸片的振動(dòng)模態(tài)。取一個(gè)金屬熱切圓鋸片為分析對(duì)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(duì)稱性，可只取半片建立有限元模型。將其劃分為90個(gè)四邊形板單元，114個(gè)結(jié)點(diǎn)（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(jì)算。計(jì)算完畢，用自編的后處理程序?qū)AP6的輸出文件進(jìn)行二次處理，識(shí)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(dòng)型圖。
　　
　　為了考查單元?jiǎng)澐置芏葘?duì)計(jì)算結(jié)果的影響，再將半鋸片的單元?jiǎng)澐址謩e加密為180單元、222結(jié)點(diǎn)（徑向5等分，周向36等分）及360單元、407結(jié)點(diǎn)（徑向10等分，周向36等分），重新計(jì)算。各種單元密度時(shí)鋸片固有頻率的有限單元法計(jì)算結(jié)果和解的對(duì)比如表1所示。可見(jiàn)在三種單元?jiǎng)澐置芏认?，較低階固有頻率的計(jì)算結(jié)果基本一致且十分。由于一般只對(duì)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?jiǎng)澐置芏热?0單元已經(jīng)足夠。
　　
　　2有徑向槽的鋸片的振動(dòng)特性
　　
　　設(shè)鋸片的參數(shù)同前。在鋸片上分別開(kāi)1～3個(gè)沿周向均布的槽寬不超過(guò)1mm的邊緣徑向槽。這些槽同時(shí)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(diǎn)，開(kāi)槽鋸片的單元?jiǎng)澐謪⒄者M(jìn)行，開(kāi)槽處以空白單元來(lái)代替。變化槽長(zhǎng)，計(jì)算各種情況下鋸片的振動(dòng)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(gè)頻率。振型是用自編的后處理程序來(lái)識(shí)別的。這里需指出，當(dāng)有徑向槽時(shí)鋸片振型的節(jié)線不一定是嚴(yán)格的直徑，這取決于槽的分布形式，但是為了方便起見(jiàn)，仍然用節(jié)直徑來(lái)近似描述。
　　
　　槽可使原來(lái)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(dāng)槽型不變時(shí)，隨著槽長(zhǎng)的增大，各階頻率緩慢下降，當(dāng)槽長(zhǎng)與鋸片半徑之比不超過(guò)0.2時(shí)，頻率的下降不超過(guò)10%。當(dāng)槽長(zhǎng)不變時(shí)，隨著槽數(shù)的增多，頻率變化的總趨勢(shì)是緩慢下降（極個(gè)別情況例外）。有徑向槽時(shí)鋸片振型的節(jié)半徑與鋸片的相對(duì)位置是固定的，這一點(diǎn)可防止在臨界轉(zhuǎn)速時(shí)靜止波的形成。
　　
　　3結(jié)論
　　
　　鋸片開(kāi)槽后使原來(lái)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(lì)而振動(dòng)時(shí)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(duì)位置是固定的，而普通鋸片的節(jié)徑位置是任意的。
　　
　　當(dāng)徑向槽的數(shù)量和分布形式不變時(shí)，隨著槽長(zhǎng)的增大各階固有頻率下降，不過(guò)當(dāng)槽長(zhǎng)與鋸片半徑之比不超過(guò)0.2時(shí)，頻率的降低幅度不大，因此不必?fù)?dān)心短槽對(duì)鋸片彎曲剛度的消弱。
　　
　　當(dāng)槽長(zhǎng)不變時(shí)，隨著槽數(shù)的增多，各階頻率變化的總趨勢(shì)是緩慢下降。
　　
　　當(dāng)徑向齒根疲勞裂紋長(zhǎng)度與鋸片半徑之比不超過(guò)0.2時(shí)，裂紋不會(huì)導(dǎo)致鋸片動(dòng)態(tài)性能的下降。將裂紋打孔消除應(yīng)力集中并作適當(dāng)動(dòng)平衡后，鋸片可繼續(xù)使用。