锯切力 (2).doc

4.锯丝横截面上不同位置磨粒的锯切力大小要求得出锯丝横截面上不同位置处磨粒的锯切力,首先必须知道锯丝上磨粒的分布情况.4.1锯丝上磨粒的分布对于电镀金刚石锯丝,不同于砂轮,只有一层磨粒,因此可用单位面积的磨粒数来表示锯丝上磨粒所占比例c，单位面积的磨粒数c可在体视显微镜下数出。本实验所用锯丝，c为111/.假设磨粒为均匀分布,如下图所示,则磨粒的间距与锯丝中磨粒所占比例c之间的关系为: 图1磨粒间距的计算 图2锯丝横截面上磨粒的分布 (4.1)由此求得磨粒的间距为: (4.2)那么,在锯丝横截面上沿圆周方向磨粒的个数n为: (4.3)磨粒之间的夹角: (4.4)4.2锯丝横截面上不同位置单颗磨粒锯切力的计算图2为锯丝横截面上磨粒的分布情况,已画出的右侧的磨粒为参与切割的磨粒,左侧不参与切割的磨粒未画出.磨粒在锯丝横截面上分布式任意的,假设在锯丝的某一横截面上,第一个磨粒的q角为89.则由式(4.4)可知,第2,第3.第4,第5个磨粒得q角分别为：67.2，45.4，23.6，1.8。应用式（2.17）分别得到这5个磨粒的法向锯切力和切向锯切力。假设在锯丝上得另一横截面上，第一个磨粒的q角为88则由式(4.4)可知,第2,第3.第4,第5个磨粒得q角分别为：66.2，44.4，22.6，0.8。应用式（2.17）分别得到这5个磨粒的法向锯切力和切向锯切力。5.由超声振动产生的法向锯切力在普通锯切过程中，切割是依靠锯丝与工件的相对运动来完成的。切屑与以加工表面的形成过程，实质上是工件材料受到锯丝上金刚石磨粒的挤压，产生弹性和塑性变形，使得切屑和母体分离的过程。这种锯丝上金刚石磨粒始终不脱离切割的普通线锯切割过程中，以锯丝上的金刚石磨粒作为刀具，其作用包括两个方面：一个是金刚石刀刃的作用；一个是形成刀刃的刀面的作用。在刀刃与被切工件的接触处会产生很大的局部压力，从而促使被切工件的分离，而刀面则在切割的同时挤压被切工件，加速这种分离。和普通切割相比，超声振动切割的实质是在传统的切割过程中给刀具（或工件）加上某种有规律的、可控的振动，以达到将连续切割的方式转变为脉冲切割方式。振动切割改变了锯丝上金刚石磨粒与被加工材料表面之间的空间时间存在条件，这样就改变了切割加工机理，达到减小锯切力、切割温度，提高加工质量和加工效率的目的。在本文研究中，采用的超声振动辅助线锯切割示意图如图1所示, 在超声振动切削过程中，根据实际加工的条件可以在刀具（工件）上加以径向或纵向的超声波，这两种方式的主要差别是磨粒与工件表面接触的状态不同。在纵向超声振动切割中，磨粒与工件是永久性接触的，不存在速度与工件表面分离的特点。而在径向超声振动切割中，磨粒与工件的接触是间断性的。本文主要讨论径向超声振动对切割过程的影响。图1 超声振动辅助线锯切割示意图超声振动的基本运动过程如下图所示 图2 振动切割基本运动分析图 设线锯切割时线锯的强迫振动为不衰减的简谐振动,即 式中:x金刚石线锯超声振动的位移，m； a金刚石线锯超声振动的振幅，m； 金刚石线锯超声振动的角速度，rad/s；f金刚石线锯超声振动的频率，Hz；t时间，s；