帶鋸切斷面特征紋路成因猜想

動靜之機

這個帖子中：
' G* z7 K. G4 \- J5 e6 o2 I7 H有沒有仿形鋸床
+ v! J. _% r1 i) O: H# Whttp://bbs.cmiw.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=365135

( V* J3 A; `3 u) V3 k@樵薪  和 @fajue2000 總工 探討了一個有趣的話題：帶鋸斷面紋路

) @8 S! B) H2 l5 ?6 M2 J- m

上網查詢了一番，然而木有找到相關中文資料。但是這里：

http://woodgears.ca/bandsaw/squeal.html

有個頗為值得借鑒的文章，解釋了為何帶鋸會嘯叫。
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) J4 W1 U( w" _7 W7 E6 c3 C4 P- a

作者說，當切割厚料或復切時，帶鋸條往往發生嘯叫，這雖然很煩人但是并不意外。

當嘯叫發生時，就會產生這樣的斷面紋路。這張照片的拍攝需要一點技巧，就是把

斷面側向陽光一個很小的角度，因此這些細微的波浪顯得非常清晰。

測量顯示，這些紋路的高低差僅有0.25毫米而已。

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他說，這些波紋和嘯叫是直接關聯的，一旦波紋開始形成，就會導致后續的鋸切

產生震蕩而繼續產生新的波紋。補充說明：這個后續的波紋和鋸切速度以及進給

速度方向相關：

為了說明產生嘯叫的根源，這哥們特意做了一套模型：

為嘛鋸路的節距和鋸齒相同？ 這個嘛，嘿嘿，每個槽不都是每個鋸齒開出來的么。。。

左圖中，破損的鋸齒位于鋸路左側的波峰因而整體偏右。

右圖中，破損的鋸齒位于鋸路左側的波谷因而整體偏左。

這忽左忽右的變化，就是震動的源頭。隨著鋸切的進行，波紋-震動-波紋的循環周而復始。

一旦停止進給，這些波紋就會被后續的鋸齒磨平（見第一張圖），嘯叫消失。

作者還指出，這種左、右、中的鋸齒分布比左、右、左、右、中的排布更容易產生噪音。

作者還提到焊接有鎢鋼牙的帶鋸條應該更好，因為每牙都是滿切，無需左右歪斜，但是太貴而且不易復磨所以不感冒。。。。

---

好了，現在開始猜想帶鋸開金屬棒料斷面紋路的成因。

為了降低嘯叫，所以有的鋸條的鋸牙做成非均勻的，但為了不夾鋸條，大家還是

把鋸牙左右掰開。因此上述的現象理應在金屬鋸切中體現。然而金屬比木頭難切

多了，因此那種顯著的波紋不會出現。

正因為難切，因此后續鋸齒的突然切入，會導致鋸條產生一個輕微的讓刀，從而

鋸片有所歪斜，這會讓正在切削的鋸齒發生“過切”（異向歪斜的鋸齒）或者

“淺切”（同向歪斜的鋸齒），在下一個鋸齒到來前，狀態持續，產生一小段痕跡。

然而這個影響不會很遠，因為鋸條的柔性很快就吸收了這種讓刀，因此不會在棒

材的中部產生足夠的影響。

俯視圖（從鋸縫頂端看下去，入口處）:  

出口處恰恰相反，突然失去一個鋸齒的切削平衡，鋸片再次歪斜，導致局部過切和淺切。

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這兩幅圖似乎還說明了一個情況：入口出口處都有有讓刀，因此鋸縫略窄(有待驗證)。

因而，如果是方料，會產生等寬條紋（自上而下都是一樣的情況），條紋的間隔就是
! b8 m0 w4 ], k0 ^9 g- M鋸齒間隔（不會太多）：

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如果是圓料，就會產生這樣的條紋（也是等寬排列哦，只不過是圓形的等距排列）：

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這張最清晰：


2 g9 z6 w2 i" N3 b5 u& C至于為何有的不是這樣， 恐怕是鋸條尚鋒利，讓刀作用不明顯吧。。。
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liujiaoce

樓主研究的透徹，頂一下。

健將

分析的很透徹,就象慢走絲線割,第一刀很粗糙,要靠修幾刀才光滑

東海fyh126

在個帖子還可以挖深，，，，，樓主繼續。

zsdwx

圖文并茂，好！

小白丶經典

圓鋸鋸塑料也有紋路啊

shaokuang

一篇論文中的話

fajue2000

看到樓主如此深入細致研究這個鋸切問題，做過5年鋸床產品設計的我深感慚愧！ 我反復看了樓主的圖和文字，可能是自身領悟能力有限，實在沒覺得能看明白。就光說那鋸切模型，真辨不出具體區別和差異。。。。。
所以，本人鑒于自己經驗提幾個反向問題 還請樓主再幫忙細致點分析。。
' [6 M5 d( ?, v; `+ ]2 h1，關于圖中的“嘯叫”的原因分析太片面。在鋸切木頭類硬度低，抗拉強度低的材料時，帶速普遍很高，（提高生產效率 600米—2000米/分）高線速度狀態下會出現兩個更實際，更容易引起所謂“嘯叫”的誘因，一是鋸條固有頻率共振問題，二是高速下離心力導致鋸條與鋸輪摩擦力減小問題。
2，據我個人經驗，金屬材料鋸切時產生此類對稱性波紋的最主要原因是鋸齒變齒距問題。我曾采用市場上極少的等齒距的鋸條試切割，發現并未出現此類波紋。這與樓主所述刀具鋒利和鈍化無關系，全新鋸條（變距齒）同樣有這個現象。

fajue2000

順便再引個疑惑的問題，請高手辨證。
$ n& a6 f2 p# J5 l. E1 y當鋸切寬度比較大時（這里的大小只能是根據鋸條剛性而論，本人曾設計過一臺可鋸切直徑2.2米鋼錠的臥式帶鋸床，也能順暢工作。）由于鋸條是一薄片狀鋼帶類刀具，（其進刀量和鋸切精度與鋸帶張緊力成線性關系，同時鋸條疲勞壽命和張緊力亦呈線性關系。）在切割寬料時，會出現切口的左右兩端低，中段高的現象（鋸切進給力與線速度不匹配或說是鋸切力過低）
。。。理想狀態下一整個鋸切截面應該是各點高低相等，但實際狀態下總存在鋸條撓曲。
+ [9 C/ \: ?" X5 n5 B. r9 Q此現象可認為是鋸條鋸切區域剛性不足。
' R( i& M& G; j. Y由于剛性不足 導致 1鋸切效率低下，2 鋸切振動，噪音 。3，失穩造成鋸切精度無法保證。
而日本的阿瑪達鋸床（本人認為鋸床行業頂尖，比德國貝靈格，美國DOALL等都出眾 ）
; c$ L" D2 V" P: l其中有一款所謂脈沖消振的鋸床異常優秀（此鋸床左右帶輪都裝有伺服驅動電機，傳統鋸床都是一個主動輪，一個從動輪結構。。其大致原理是由左右帶輪的伺服電機產生速度差，從而導致鋸帶出現振動，這人為的振動的波形恰好與鋸切時出現的進切震動波形剛好是鏡像關系，由此來消除鋸切震動和噪音。。。。）
4 Q0 @3 {! b$ }0 z/ U根據日本人所描述，用此法，能大幅度降低噪音和提高鋸切時鋸帶剛性從而提高生產率和切割精度。
- c; G) |% D7 U$ m4 b請高手們琢磨下，此法靠譜么？

動靜之機

fajue2000 發表于 2014-8-6 10:32
: \( O7 k' J9 b看到樓主如此深入細致研究這個鋸切問題，做過5年鋸床產品設計的我深感慚愧！ 我反復看了樓主的圖和文字，可 ...

回復朱總：
$ Q# H" z& g- g
您客氣了。

1.
1 t- r7 q! Y" M5 D外文鏈接中對嘯叫的分析顯然還沒有達到登堂入室的水平，但該文
4 p+ o1 j5 J# g1 u. v對鋸齒波紋正反饋導致嘯叫的分析是值得肯定的。 看了該網站其它
內容，也都是關于自制帶鋸的一些DIY之作，估計遠沒有達到您所
提及的每分鐘數千米的高速狀態。顯然其所提及的嘯叫和您所指的
應該不同。您所指的嘯叫已經接近于琴弦發聲和橡膠VS鋼帶打滑音。。。
7 _. T& \1 f$ z  Q" D
2. 該外文內容對于鋸條震動緣由的描述，導致了俺對金屬棒料鋸切
. W+ P* w' Q; v- j2 ]" L7 T+ e斷面紋路來由的聯想，這是僅有的一點聯系。正如7樓資料所述，
, m% W, ?& D9 r6 `3 D1 N張力、進給壓力、對稱性等原因共同造就了這種波紋。
9 g+ z2 A2 S# I! b
俺因此覺得，無論是等齒鋸還是變齒鋸都會產生波紋，只不過產生的條
8 {) C$ p( h2 s# R$ {件可能會有差異（上述條件的非線性組合）。如果使用同一臺機器，所有
5 x: N3 V, |* K! i4 ^1 \條件不變，僅僅將變齒鋸替換成等齒鋸， 由于相同特征的齒跨度比變距
' m5 d* V, I6 `2 g* _/ D齒要小得多，因此波紋會理論上應該比變齒鋸的窄得多，視覺上就會更平整。
（這仍然是俺的猜測，如有謬誤，還請海涵）

* L! y4 e* O# N4 \% ?# a再打個不太恰當的比方，這三根用滾齒機加工的齒軸。
8 j  Z% B* ^8 e; Y, v# ~, s% v一般地，就可以說最后一個沒有波紋了，其實還是有的，只不過小多了：


5 y4 l6 N3 @( P  Q9 @5 D水平有限，俺只能從紋路與齒距幾乎相當這個事實出發，推測出：
& G# P' j; _8 U  `  ^0 M4 E5 G. l鋸齒讓刀---鋸片偏移---切深有變   這個簡單的邏輯。

4 w) [/ ^- b- p欣賞一下不同頻率導致駐波圖案變化的精彩視頻唄
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