鋁合金建筑型材圓鋸片鋸切振動(dòng)特性分析

路來驍，焦守榮，閻玉芹，朱燕明，秦美鎮(zhèn)，孫捷

(1.山東建筑大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，山東濟(jì)南 250101；2.江蘇恒尚節(jié)能科技股份有限公司，江蘇無錫 214117)

0 前言

鋁合金建筑型材作為一種機(jī)械強(qiáng)度高、加工性能好、耐腐蝕的建筑型材被廣泛應(yīng)用于建筑門窗、玻璃幕墻支撐體系等領(lǐng)域[1]。在鋁型材的下料工序中，根據(jù)型材斷面形狀以及尺寸的不同，可以視情況選用帶鋸鋸切或圓鋸鋸切。與帶鋸相比，圓鋸片成本更低，使用更加方便，可用于立式、臥式、剪刀式等多種圓鋸機(jī)床，因此在鋁型材加工行業(yè)應(yīng)用最廣泛。在各種圓鋸片中，硬質(zhì)合金圓鋸片具有使用壽命高、鋸切質(zhì)量好等特點(diǎn)，受到了鋁型材加工行業(yè)的一致好評(píng)[2]。但是，圓鋸片在工作過程中的缺點(diǎn)同樣非常明顯。在圓鋸片工作過程中，為了能夠順利完成切割工作，圓鋸片需要具有較高的鋸切速度，如雙頭鋸床中圓鋸片鋸齒尖的線速度一般超過70 m/s，這就導(dǎo)致在圓鋸片與工件接觸時(shí)會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動(dòng)以及噪聲[3-4]。研究發(fā)現(xiàn)：在圓鋸片切割工件的過程中，由工件振動(dòng)引起的噪聲在整個(gè)鋸切噪聲中占據(jù)主體地位，而工件的振動(dòng)則主要由鋸齒周期性地碰撞工件造成[5]。

切削過程中的振動(dòng)和噪聲問題一直是研究的重點(diǎn)。一般而言，切削過程中的主軸轉(zhuǎn)速、切削速度、進(jìn)給量等切削參數(shù)均會(huì)對(duì)鋸切振動(dòng)產(chǎn)生較為顯著的影響[6-7]。與此同時(shí)，刀具的尺寸參數(shù)、切削刃的幾何形狀、刀具的磨損程度等也會(huì)對(duì)鋸切振動(dòng)產(chǎn)生較大的影響[8-10]。更進(jìn)一步，切削振動(dòng)和噪聲間存在顯著的關(guān)聯(lián)關(guān)系。HU等[11]根據(jù)建立的銑削噪聲對(duì)銑削參數(shù)和銑削振動(dòng)的多元回歸模型，發(fā)現(xiàn)銑削噪聲、銑削參數(shù)和銑削振動(dòng)之間存在很強(qiáng)的相關(guān)性。GVOZDKOVA、SHVARTSBURG[12]通過試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，工業(yè)噪聲和振動(dòng)參數(shù)之間存在正比關(guān)系，可以用減小振動(dòng)的方法達(dá)到降低生產(chǎn)噪聲的目的。

圍繞圓鋸片鋸切過程中的振動(dòng)和噪聲問題，國內(nèi)外學(xué)者開展了大量研究。張琳[13]采用單因素試驗(yàn)方法，分析不同切削參數(shù)對(duì)金剛石圓鋸片噪聲的影響規(guī)律，為圓盤鋸加工過程中加工參數(shù)的選定提供了理論依據(jù)和數(shù)據(jù)參考。在此基礎(chǔ)上，趙民、李旭[14]通過極差分析法進(jìn)一步確定了不同切削參數(shù)對(duì)金剛石圓鋸片噪聲影響大小，發(fā)現(xiàn)進(jìn)給速度對(duì)圓鋸片振動(dòng)影響最大。通過試驗(yàn)研究，趙民、李旭[15]發(fā)現(xiàn)圓鋸片的內(nèi)徑與外徑大小同樣會(huì)對(duì)圓鋸片的橫向振動(dòng)產(chǎn)生影響，內(nèi)徑越大外徑越小的圓鋸片橫向振動(dòng)越小。郎希影[16]采用單一變量法研究了不同切削參數(shù)對(duì)金剛石切削石材過程中切削力的影響規(guī)律，并進(jìn)一步分析了切削參數(shù)對(duì)切削力產(chǎn)生影響的原因，這對(duì)石材制品加工有一定的工程實(shí)用價(jià)值。WANG等[17]建立了柔性圓鋸片切割石材的數(shù)值模擬模型，圓鋸片的切削力隨進(jìn)給速度的增加而增加，而隨著轉(zhuǎn)速的增加而減小。

因此，如何有效抑制圓鋸片工作過程中產(chǎn)生的振動(dòng)和噪聲，是圓鋸片鋸切領(lǐng)域的研究重點(diǎn)。在圓鋸片鋸切石材、金屬等實(shí)體材料過程中，圓鋸片旋轉(zhuǎn)一周同一刀齒對(duì)材料只會(huì)出現(xiàn)一次切入、切出動(dòng)作。而在型材鋸切過程中，由于型材存在復(fù)雜的中空結(jié)構(gòu)，在圓鋸片旋轉(zhuǎn)一周的過程中，同一鋸齒會(huì)出現(xiàn)多次切入、切出的動(dòng)作，并且沖擊間隔會(huì)隨著型材結(jié)構(gòu)變化而變化。此外，因?yàn)樾筒谋”诳涨惶匦?，?huì)對(duì)振動(dòng)噪聲產(chǎn)生放大效果，使加工噪聲問題更為嚴(yán)重。因此，在圓鋸片鋸切型材的過程中極易產(chǎn)生振動(dòng)與噪聲，嚴(yán)重影響工件的表面質(zhì)量、加工精度，加快刀具的磨損，甚至?xí)档蜋C(jī)床的使用壽命[18-19]。

針對(duì)圓鋸片鋸切鋁合金建筑型材過程中的振動(dòng)問題，開展不同進(jìn)給速度下鋁合金型材的鋸切試驗(yàn)研究。通過對(duì)鋁合金建筑型材鋸切振動(dòng)信號(hào)的時(shí)域分析，獲得了鋸切振動(dòng)信號(hào)的分段特性，研究了鋁合金建筑型材的各種組成結(jié)構(gòu)對(duì)鋸切振動(dòng)特性的影響；通過對(duì)振動(dòng)信號(hào)的頻域分析，研究了進(jìn)給速度和鋁合金型材結(jié)構(gòu)對(duì)振動(dòng)頻譜分布的影響；最后，分析獲得了進(jìn)給速度對(duì)鋁合金型材鋸切振動(dòng)的影響規(guī)律。

1 試驗(yàn)方案

1.1 試驗(yàn)材料及設(shè)備

試驗(yàn)用型材為6063鋁合金建筑型材，型材壁厚為3 mm，斷面及尺寸如圖1所示?？梢钥闯觯盒筒膬?nèi)部為中空結(jié)構(gòu)，在型材的各種組成結(jié)構(gòu)中除側(cè)壁類的常規(guī)結(jié)構(gòu)外，還存在銷釘孔類的特殊結(jié)構(gòu)以及翼板類的懸臂結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)都會(huì)對(duì)型材的鋸切振動(dòng)產(chǎn)生一定的影響。試驗(yàn)所用機(jī)床為LJB2H-CNC-600×6000五軸數(shù)控雙頭切割鋸床，該機(jī)床可在一定范圍內(nèi)任意調(diào)節(jié)進(jìn)給速度。試驗(yàn)中所選擇的圓鋸片的形狀參數(shù)如表1所示。

表1 圓鋸片參數(shù)Tab.1 Parameters of circular saw blade

圖1 實(shí)驗(yàn)用鋁合金建筑型材(a)及其斷面結(jié)構(gòu)(b)Fig.1 Aluminum alloy profile(a)and its cross sectional structure(b)

試驗(yàn)所選擇的測量設(shè)備包括動(dòng)態(tài)信號(hào)測試儀、加速度傳感器以及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。動(dòng)態(tài)信號(hào)測試儀采用DH5922D動(dòng)態(tài)信號(hào)測試分析系統(tǒng)，該儀器配合加速度傳感器和上位機(jī)軟件可同時(shí)采集多個(gè)方向上的振動(dòng)加速度信號(hào)。加速度傳感器采用東華1A102E單軸壓電式加速度傳感器，量程為±500g，靈敏度為10 mV/g，頻率響應(yīng)為1～10 000 Hz。試驗(yàn)中需同時(shí)測量Z方向、X方向的振動(dòng)加速度，共需要2個(gè)加速度傳感器。其中加速度傳感器1測量進(jìn)給方向(Z方向)的振動(dòng)信號(hào)，加速度傳感器2測量垂直于進(jìn)給方向(X方向)的振動(dòng)信號(hào)，如圖2所示。安裝加速度傳感器時(shí)，需要先將鐵片通過膠水貼在型材表面，傳感器通過磁鐵吸附在鐵片上。

圖2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)Fig.2 Experimental equipment and data acquisition system

1.2 試驗(yàn)方案

為了研究不同進(jìn)給速度下鋁合金建筑型材的鋸切振動(dòng)特性，采用單因素試驗(yàn)的方法，選取5種不同的進(jìn)給速度對(duì)鋁合金建筑型材進(jìn)行切割。試驗(yàn)中圓鋸片轉(zhuǎn)速為2 870 r/min(齒尖線速度為90 m/s)，主軸轉(zhuǎn)動(dòng)頻率為47.83 Hz，每次下料長度為50 mm，各試驗(yàn)組進(jìn)給速度如表2所示。

表2 鋁合金建筑型材鋸切試驗(yàn)進(jìn)給速度設(shè)定Tab.2 Feed speed setting for sawing experiment of aluminum alloy profile

2 鋁合金建筑型材鋸切振動(dòng)特性分析

根據(jù)所設(shè)計(jì)的試驗(yàn)方案，在已建立的試驗(yàn)系統(tǒng)(圖2)中進(jìn)行鋁合金建筑型材的切割試驗(yàn)，采集試驗(yàn)過程中的振動(dòng)加速度數(shù)據(jù)，進(jìn)而分析圓鋸片鋸切鋁合金建筑型材的振動(dòng)特性。

2.1 時(shí)域分析

2.1.1 整體振動(dòng)特性分析

不同進(jìn)給速度下圓鋸片鋸切鋁合金型材的振動(dòng)信號(hào)如圖3所示?？梢钥闯觯河捎谥锌战Y(jié)構(gòu)和薄壁特性的影響，在圓鋸片鋸切鋁合金建筑型材過程中，并未觀察到較為明顯的切入、切出階段，并且鋸切過程中的振動(dòng)信號(hào)呈現(xiàn)出較為明顯的分段特性，這與實(shí)體材料的鋸切振動(dòng)信號(hào)有著顯著差異。

新中國成立后，黨和政府十分重視農(nóng)業(yè)科技推廣工作。首先，搭建起農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)部門。在各省市農(nóng)業(yè)廳、局設(shè)立了推廣處、科，指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)；其次，制定農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣相關(guān)法律。在此期間，《農(nóng)業(yè)科技推廣方案》《關(guān)于農(nóng)業(yè)科技推廣站工作的指示》《1956—1967年全國農(nóng)業(yè)發(fā)展綱要(修正草案)》等法律法規(guī)為農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣指明了方向，界定了農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣的職能部門及各部門工作職責(zé)。

在同一實(shí)驗(yàn)組中，通過對(duì)比進(jìn)給方向與垂直進(jìn)給方向的振動(dòng)信號(hào)可以發(fā)現(xiàn)：與垂直進(jìn)給方向相比，進(jìn)給方向的加速度幅值更大，在整個(gè)鋸切過程中出現(xiàn)更多的尖峰信號(hào)。這主要是由于型材在垂直于進(jìn)給方向缺少夾緊裝置，導(dǎo)致在該方向上對(duì)振動(dòng)信號(hào)的抑制能力較差。通過不同試驗(yàn)組振動(dòng)信號(hào)對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)：隨著進(jìn)給速度的增大，振動(dòng)加速度信號(hào)變化越來越劇烈，鋸切過程中的信號(hào)分段情況越來越明顯，這說明整個(gè)鋸切過程變得越來越不穩(wěn)定。在鋁合金建筑型材圓鋸片鋸切過程中，每一個(gè)刀齒在一個(gè)回轉(zhuǎn)周期內(nèi)需要切入、切出工件若干次，而在切入瞬間會(huì)產(chǎn)生較大的沖擊力，是造成工件振動(dòng)的主要原因之一。隨著進(jìn)給速度的提高，刀齒在一個(gè)周期內(nèi)的材料鋸切厚度成倍增大，造成切削力隨之增大，導(dǎo)致振動(dòng)加劇。而由于鋁合金建筑型材的中空結(jié)構(gòu)和懸臂特性，會(huì)與外部載荷激勵(lì)形成正向的振動(dòng)放大效應(yīng)，使鋸切過程變得更為嚴(yán)酷。值得注意的是，因?yàn)殇X合金建筑型材的結(jié)構(gòu)特征，在圓鋸片鋸切過程中因?yàn)榈毒叩那邢鳁l件變化而造成明顯的振動(dòng)分段特性，并且隨著進(jìn)給速度的提高分段現(xiàn)象更為明顯。

2.1.2 振動(dòng)信號(hào)分段特征分析

為了進(jìn)一步研究振動(dòng)信號(hào)的分段特性，結(jié)合鋸切過程與型材結(jié)構(gòu)間的位置關(guān)系，選取振動(dòng)信號(hào)變化更為明顯的A5組振動(dòng)信號(hào)和鋸切位置進(jìn)行詳細(xì)分析。根據(jù)進(jìn)給速度與鋸切時(shí)間，繪制兩個(gè)方向的振動(dòng)信號(hào)分段與鋸切位置關(guān)系圖，分別如圖4、5所示。

圖4 鋁合金型材進(jìn)給方向鋸切振動(dòng)的分段特性Fig.4 Sectional characteristics of sawing vibration in feed direction of aluminum alloy profiles

(1)進(jìn)給方向

在建筑鋁合金型材鋸切過程中，由于刀齒每個(gè)回轉(zhuǎn)周期所鋸切的材料以及進(jìn)刀次數(shù)不同，可以將鋸切過程劃分為5個(gè)特征不同的階段，每個(gè)階段的振動(dòng)信號(hào)均有顯著的差異。進(jìn)給方向的振動(dòng)信號(hào)分段和鋸切位置關(guān)系如圖4所示。在第一階段，振動(dòng)信號(hào)出現(xiàn)激增現(xiàn)象，這是因?yàn)閳A鋸片在此階段開始切入鋁合金型材，切削力發(fā)生突變導(dǎo)致振動(dòng)加速度出現(xiàn)激增現(xiàn)象。在第二階段，型材鋸切部分的支撐剛度沒有較大的變化，振動(dòng)信號(hào)比較穩(wěn)定，沒有明顯的波動(dòng)，是較為穩(wěn)定的鋸切階段。在第三階段，振動(dòng)信號(hào)變化劇烈，且多次出現(xiàn)分段現(xiàn)象。這是因?yàn)榈谌A段所鋸切的型材部分存在銷釘孔與翼板，鋸切總壁厚較大，且翼板下方缺少支撐，剛度較差，因此該階段振動(dòng)信號(hào)發(fā)生劇烈變化。進(jìn)入第四階段后，雖然有銷釘孔鋸切，但型材鋸切振動(dòng)信號(hào)趨于穩(wěn)定。通過對(duì)比第三、第四階段振動(dòng)信號(hào)可知：與銷釘孔相比，翼板類懸臂板類結(jié)構(gòu)對(duì)振動(dòng)信號(hào)的影響更大。這主要是因?yàn)榕c銷釘孔相比，翼板伸出長度更長，剛度更差。在第五階段，振動(dòng)信號(hào)變化最為強(qiáng)烈，這主要是因?yàn)樵诖诉^程中型材即將被切斷，型材下料部分與型材主體間的連接剛度變小，且型材下料部分缺少夾緊裝置，導(dǎo)致振動(dòng)信號(hào)越來越強(qiáng)烈，直至型材被完全切斷。

通過以上分析發(fā)現(xiàn)，在第二階段鋸切最為穩(wěn)定，振動(dòng)信號(hào)最為平緩。為了對(duì)每個(gè)分段進(jìn)行橫向?qū)Ρ?，?jì)算每階段振動(dòng)加速度值前30個(gè)峰值的平均值用于描述該階段振動(dòng)的劇烈程度，并令第二階段的振動(dòng)加速度平均值為a0，進(jìn)而求出其他階段加速度峰值平均值與a0之間的倍數(shù)關(guān)系，如圖4所示?？梢钥闯觯旱谒碾A段振動(dòng)峰值平均值是第二階段的1.05倍，兩者水平相當(dāng)；第一階段和第三階段，已經(jīng)出現(xiàn)一個(gè)明顯的上升趨勢(shì)；在第五階段，已經(jīng)達(dá)到了3.30倍，充分說明在鋸切結(jié)束階段由于支撐剛度的不足，會(huì)導(dǎo)致較為明顯的振動(dòng)提升階段。一般而言，振動(dòng)信號(hào)強(qiáng)烈會(huì)導(dǎo)致加工質(zhì)量降低、刀具壽命降低等負(fù)面影響。

(2)垂直進(jìn)給方向

參照進(jìn)給方向鋸切時(shí)間，對(duì)垂直進(jìn)給方向的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行分段，與鋸切位置關(guān)系如圖5所示。最小的加速度峰值平均值出現(xiàn)在第一階段，在第二階段振動(dòng)加速度值隨著單周切除材料的增多而逐漸增大，是第一階段的2.21倍。第三階段和第四階段振動(dòng)信號(hào)具有相似的現(xiàn)象，呈現(xiàn)出峰值密集、較為劇烈的振動(dòng)信號(hào)，分別是第一階段的2.89倍和2.77倍。與進(jìn)給方向類似，第五階段的振動(dòng)最為劇烈，是第一階段的5.26倍。與進(jìn)給方向的振動(dòng)信號(hào)相比，第二、三、四階段的振動(dòng)信號(hào)峰值均較為接近，說明在垂直進(jìn)給方向的振動(dòng)信號(hào)受到的結(jié)構(gòu)影響較弱。同時(shí)，通過對(duì)比分析第三階段的振動(dòng)特性，相較于進(jìn)給方向，垂直進(jìn)給方向振動(dòng)并未發(fā)生明顯的加劇，說明橫向翼板對(duì)進(jìn)給方向的振動(dòng)影響更顯著。

圖5 鋁合金型材垂直進(jìn)給方向鋸切振動(dòng)的分段特性Fig.5 Sectional characteristics of sawing vibration in vertical feed direction of aluminum alloy profiles

在鋁合金建筑型材中空薄壁結(jié)構(gòu)的影響下，圓鋸片切割過程可視為單個(gè)或多個(gè)橫向側(cè)壁、縱向側(cè)壁或特殊結(jié)構(gòu)的鋸切組合。并且由于型材材料鋸切位置與刀具回轉(zhuǎn)角度有關(guān)，刀片與工件的接觸關(guān)系會(huì)產(chǎn)生變化，都會(huì)造成切削力的改變，進(jìn)而影響鋸切振動(dòng)。因此在整個(gè)鋸切過程中，振動(dòng)信號(hào)隨著鋸切位置的變化呈現(xiàn)出明顯的分段特性，并且不同階段的振動(dòng)峰值存在較大差異。除鋸切第五階段由于支承剛度降低造成的振動(dòng)加劇外，鋁合金建筑型材中的橫向翼板類結(jié)構(gòu)會(huì)對(duì)進(jìn)給方向的振動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生較大的影響，而垂直于進(jìn)給方向的振動(dòng)信號(hào)受型材結(jié)構(gòu)的影響較弱。

2.2 頻域分析

通過對(duì)振動(dòng)加速度信號(hào)進(jìn)行快速傅里葉變換，得到振動(dòng)信號(hào)的頻譜，如圖6所示?？梢钥闯觯涸谕辉囼?yàn)組中，兩個(gè)方向頻譜圖中的突出頻段均分布于2 000 Hz以下的低頻區(qū)域，說明振動(dòng)能量主要集中在0～2 000 Hz內(nèi)。但是型材鋸切振動(dòng)幅值最大的頻率與其相鄰的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率的倍頻之差最大為18.18 Hz，且圓鋸片轉(zhuǎn)動(dòng)頻率(47.83 Hz)處的幅值非常小，平均幅值僅有0.10 m/s2，這說明圓鋸片轉(zhuǎn)動(dòng)頻率不是影響型材鋸切振動(dòng)的主要因素。而在圓鋸片鋸切實(shí)體材料的過程中，振動(dòng)主要發(fā)生在圓鋸片的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率以及其倍頻處，其中轉(zhuǎn)動(dòng)頻率處的振動(dòng)幅值最大[20]。這種差別主要是因?yàn)椋涸阡徢谢◢弾r的過程中，圓鋸片轉(zhuǎn)動(dòng)一周同一鋸齒只有一次切入、切出動(dòng)作；而鋸切鋁合金型材時(shí)，由于型材的中空結(jié)構(gòu)，圓鋸片轉(zhuǎn)動(dòng)一周同一鋸齒會(huì)出現(xiàn)多次切入、切出動(dòng)作，使得型材鋸切振動(dòng)幅值最大的頻率并未出現(xiàn)在圓鋸片轉(zhuǎn)動(dòng)頻率及其倍頻處。

通過對(duì)比不同試驗(yàn)組的頻譜圖可以發(fā)現(xiàn)：隨著進(jìn)給速度的增大，頻譜圖中突出頻段的分布并沒有發(fā)生明顯的變化，依舊集中在2 000 Hz以下的低頻區(qū)域；但隨著進(jìn)給速度的增大，突出頻段(0～2 000 Hz)的幅值出現(xiàn)明顯減小的趨勢(shì)；而在高于2 000 Hz的區(qū)域內(nèi)，各頻率對(duì)應(yīng)的幅值呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢(shì)。由于噪聲頻率與發(fā)聲物體的振動(dòng)頻率相等，因此鋸切過程中的噪聲頻率也具有以上變化規(guī)律。據(jù)此推斷，隨著進(jìn)給速度的增大，鋸切噪聲會(huì)變得更尖銳。

3 進(jìn)給速度對(duì)振動(dòng)特性的影響

在振動(dòng)加速度數(shù)據(jù)中，一般選用峰值表征振動(dòng)中沖擊力的大小。因此，此處選用特征值中的峰值表示進(jìn)給速度對(duì)型材鋸切振動(dòng)特性的影響。為了避免異常數(shù)據(jù)的影響，此處選用前30項(xiàng)峰值的平均值。不同進(jìn)給速度下兩個(gè)方向的振動(dòng)加速度峰值平均值如圖7所示。

圖7 不同進(jìn)給速度下鋸切振動(dòng)加速度峰值Fig.7 The peak value of sawing vibration under different feed rates

從圖7可以看出：在圓鋸片鋸切鋁合金型材的過程中，型材進(jìn)給方向上的鋸切振動(dòng)要比垂直進(jìn)給方向上的更加劇烈。這是因?yàn)樵谡麄€(gè)鋸切系統(tǒng)中，若將總切削力按照?qǐng)D2中的X、Y、Z三個(gè)方向分解，則沿進(jìn)給方向的切削分力Fz主要是由鋁合金型材的反作用力和鋁合金型材與圓鋸片之間的摩擦力組成，是圓鋸片工作過程中的主要切削力，所以切削分力Fz要大于其余兩個(gè)方向的切削分力。根據(jù)力的相互作用，鋁合金型材的受力情況同樣有此規(guī)律，因此型材進(jìn)給方向的鋸切振動(dòng)更劇烈。

除此之外，從圖7中還可以看出隨著進(jìn)給速度的不斷提高，型材進(jìn)給方向振動(dòng)加速度的峰值由1 669.91 m/s2逐漸增大至2 001.59 m/s2，提高了19.86%；垂直進(jìn)給方向振動(dòng)加速度的峰值由932.52 m/s2逐漸增大至1 097.30 m/s2，提高了17.67%。這是因?yàn)楫?dāng)進(jìn)給速度增大時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)去除材料的體積增大，在此過程中會(huì)產(chǎn)生更大的切削力，圓鋸片與型材間的摩擦力也會(huì)增大，因此振動(dòng)加速度峰值會(huì)出現(xiàn)增大的趨勢(shì)。

由上文可知：在同一鋸切過程中，型材進(jìn)給方向不同階段的加速度峰值最大值是最小值的3.30倍，垂直進(jìn)給方向不同階段的加速度峰值最大值是最小值的5.26倍，均遠(yuǎn)高于進(jìn)給速度對(duì)型材鋸切振動(dòng)產(chǎn)生的影響。由此可以推斷，與進(jìn)給速度相比，鋁合金建筑型材的各種組成結(jié)構(gòu)對(duì)鋸切振動(dòng)的影響更為顯著。

4 結(jié)論

針對(duì)鋁合金建筑型材圓鋸片鋸切振動(dòng)特性，開展不同進(jìn)給速度下的型材鋸切試驗(yàn)，通過對(duì)振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行時(shí)域和頻域分析，獲得的主要結(jié)論如下：

(1)通過時(shí)域分析，發(fā)現(xiàn)鋁合金建筑型材圓鋸片鋸切過程中振動(dòng)信號(hào)存在明顯的分段現(xiàn)象；通過對(duì)不同鋸切階段的振動(dòng)信號(hào)及其對(duì)應(yīng)的鋸切位置進(jìn)行對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，振動(dòng)最劇烈階段的振動(dòng)加速度峰值是振動(dòng)最平穩(wěn)階段的3倍以上。通過綜合對(duì)比，發(fā)現(xiàn)型材組成部分中的橫向翼板類結(jié)構(gòu)會(huì)對(duì)進(jìn)給方向的振動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生較大的影響，而垂直于進(jìn)給方向的振動(dòng)信號(hào)受型材結(jié)構(gòu)的影響較弱。

(2)根據(jù)頻譜分析，型材鋸切振動(dòng)峰值頻率與其相鄰的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率的倍頻之間存在較大的差距，圓鋸片的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率不是影響型材鋸切振動(dòng)的主要因素；隨著進(jìn)給速度的提高，峰值頻率處的幅值呈現(xiàn)出逐漸減小的趨勢(shì)，而高頻區(qū)的幅值則不斷提高。

(3)型材進(jìn)給方向與垂直進(jìn)給方向的鋸切振動(dòng)會(huì)隨著進(jìn)給速度的不斷提高而不斷加劇，其加速度峰值的增長幅度最大可達(dá)19.86%，但該增長幅度遠(yuǎn)小于不同鋸切階段加速度峰值之間的差距，因此型材的各種組成結(jié)構(gòu)對(duì)型材鋸切振動(dòng)產(chǎn)生的影響遠(yuǎn)大于改變進(jìn)給速度對(duì)型材鋸切振動(dòng)的影響。