CN113996860A - 一种基于内边界热应力刚化的电控高速圆锯及其测试装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于内边界热应力刚化的电控高速圆锯及其测试装置，由红外线碳纤维加热管、圆形锯片、主轴电机、紫铜导热板、纳米气凝胶隔热层、红外温度传感器、声音传感器和位移传感器构成主体。由红外线碳纤维加热管加热圆形锯片夹持的内边界来产生热应力，以提高横向弯曲刚度，从而提高加工表面质量、降低切割过程中的锯片振动和噪声。在紫铜板和主轴电机中间加入纳米气凝胶隔热层，起到隔热效果，防止主轴电机因过热而损坏。由位移传感器测量圆形锯片的振动位移，由声音传感器测量圆形锯片的振动噪声信号。本发明具有结构简单、原理明确、操作便捷、成本低廉的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种电控高速圆锯及其测试装置，具体是提高圆锯内边界温度使之产生适合的热应力，继而提升圆锯的横向刚度以达到减振降噪效果的电控高速圆锯和测量其温度，振动位移和振动噪声的装置。
背景技术
外圆锯的振动和噪声主要来源于三个方面：空气动力噪声、锯片振动噪声和工件振动噪声，其中锯片振动为主要噪声源。对于外圆锯最初采用被动控制的方法进行减振，例如：通过机械加工或热加工方法进行适张度处理使锯片体内产生适当的应力场，在圆锯片上开特殊孔或特殊槽以破坏振动的对称性来防止行进波的形成，对旋转圆锯设置接触式或非接触式的导向装置，在旋转圆锯的表面添加阻尼材料或在圆盘结构上设置减振器以增加阻尼能耗。
前人通过对外圆锯的振动特性进行细致的研究，指出了外圆锯的被动控制方法有许多局限性，并首次采用主动控制来减小其横向振动。之后国内外研究学者陆续提出了基于极点配置、基于根轨迹变量、基于在线频谱分析等一系列的圆锯片主动控制方法。但目前对于旋转圆盘横向振动的主动控制方法都需要精密动作的执行器和复杂的算法，急需推出一种便捷有效的圆锯振动主动控制技术。
根据现有的研究成果，一种不需要精确动作执行的振动控制方法可应用于旋转圆锯的减振降噪。这种方法通过加热圆锯片夹持的内边界来产生热应力，以提高其横向弯曲刚度，从而实现振动控制，是一种新颖并且可靠的手段。利用这种技术设计一种基于内边界热应力刚化的电控高速圆锯及其测试装置，用以解决圆锯切割过程中加工表面质量差的问题，降低减振降噪的成本，具有重大的理论研究意义和市场应用价值。
发明内容
本发明的目的是在于提供一种基于内边界热应力刚化的电控高速圆锯及其测试装置，通过加热圆锯片夹持的内边界来产生热应力，以提高其横向弯曲刚度，从而提高加工表面质量；由红外温度传感器测量锯片的温度，由位移传感器测量振动位移，再由声音传感器测量振动噪声信号。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种基于内边界热应力刚化的电控高速圆锯及其测试装置主要由驱动、加热、进给和测量四部分组成，通过加热部件对圆形锯片进行加热，由驱动部件控制圆形锯片的旋转，由测量部件对圆形锯片的温度、振动等必要参数进行测量，再由进给部件完成被切工件的进给。
所述的驱动部分由主轴电机通过螺栓固定在电机座上，再由螺栓固定在基板上。
所述的加热部分主要由红外线碳纤维加热管，紫铜板和纳米气凝胶隔热层组成。红外线碳纤维加热管由管夹夹持，通过螺母和螺钉固定在加热管安装支架上，再经螺栓固定在基板上。紫铜板贴合在圆形锯片轴心处，起到热传导的作用。紫铜板贴合在圆形锯片轴心处，纳米气凝胶隔热层夹在紫铜片和主轴电机之间，防止主轴电机过热损坏。由螺母将紫铜板、圆形锯片、紫铜板和纳米气凝胶隔热层固定在主轴电机上。
所述的进给部分主要由铝制平口钳，滑块，滑轨，位移传感器和直线滑台。直线滑台经L型支架由螺栓固定在基板上。铝制平口钳经平口钳支架由螺栓固定在滑块上，滑块落于滑轨上。位移传感器由螺母固定在基板上。
所述的测量部分主要由红外温度传感器，声音传感器和位移传感器组成。红外温度传感器经传感器支架由螺栓固定在基板上，用于测量紫铜板的温度。声音传感器和位移传感器经传感器支架由螺栓固定在基板上，测量圆形锯片的振动位移和振动噪声信号。
本发明的优势在于：通过加热圆锯片夹持的内边界来产生热应力，以提高其横向弯曲刚度，从而提高加工表面质量，降低锯片在锯切过程中的振动和噪声，并用位移传感器测量圆形锯片的振动位移，用声音传感器测量振动噪声信号，用温度传感器测量锯片内边界温度，以确定圆锯片的内边界温度是否合适。整个装置具有结构简单、原理明确、成本低廉等优点。
附图说明
图1为发明整体示意图。
图2为加热部分和测量部分的立体装配图。
图3为进给部分的立体装配图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明。
参照图1，本装置为一种基于内边界热应力刚化的电控高速圆锯及其测试装置，通过加热圆锯片夹持的内边界来产生热应力，以提高其横向弯曲刚度，从而提高加工表面质量。其主要组成部分有：红外线碳纤维加热管(12)、圆形锯片(15)、红外温度传感器(18)、主轴电机(20)，声音传感器(5)、位移传感器(6)和直线滑台结构(28)。
参照图1和图2，主轴电机(20)通过螺栓(19)固定在电机座上，再由螺栓(21)固定在基板(1)上，通过控制器来控制主轴电机(20)的转速。
参照图1和图2，红外线碳纤维加热管(12)由管夹(11)夹住，通过螺母(9)和螺钉(10)固定在支架(2)上，经螺栓(7)固定在基板(1)上。防护罩(8)使加热效果更好，另外具有防尘效果，防止切屑飞入引发切割加工事故。通过控制器来控制加热的温度，测量不同温度下对圆形锯片刚度的影响。紫铜板(14)贴合在圆形锯片(15)轴心处，使球拍形红外线碳纤维加热管对其加热。紫铜板(16)贴合在圆形锯片(15)轴心处，纳米气凝胶隔热层(17)夹在紫铜板(16)和主轴电机(20)之间，防止主轴电机(20)过热损坏。螺母(13)将紫铜板(14)、圆形锯片(15)、紫铜板(16)和纳米气凝胶隔热层(17)固定在主轴电机(20)上。
参照图1和图2，红外温度传感器(18)经传感器支架(24)由螺栓(23)固定在基板(1)上，测量紫铜板(16)的温度。声音传感器(5)和位移传感器(4)经传感器支架(3)由螺栓(6)固定在基板(1)上，测量圆形锯片(15)的振动位移和振动噪声信号。
参照图1和图3，直线滑台(28)通过螺栓(25)固定在L型支架上，再经螺栓(26)固定在基板(1)上。铝制平口钳由螺栓(30)固定在平口钳支架(31)上，再经螺栓(33)固定在L型连接架(35)上，L型连接架(35)通过螺栓(29)与直线滑台(28)连接，再通过螺栓(34)与滑块(38)连接。滑轨(40)由螺栓(36)固定在基板(1)上，位移传感器(39)由螺栓(37)固定在基板(1)上。
Claims (4)
1.一种基于内边界热应力刚化的电控高速圆锯及其测试装置，其特征在于：由红外线碳纤维加热管(12)、圆形锯片(15)、紫铜导热板(14)和(16)、主轴电机(20)、红外温度传感器(18)、声音传感器(5)和位移传感器(4)构成主体；由红外线碳纤维加热管(12)对圆形锯片(15)加热，由红外温度传感器(18)测量其温度，由位移传感器(4)测量其振动位移，由声音传感器(5)测量其振动噪声信号。
2.根据权利要求1所述的基于内边界热应力刚化的电控高速圆锯及其测试装置，其特征在于：圆形锯片(15)轴心处贴合两张紫铜板，紫铜板(14)起到传递热量的作用，将从红外线碳纤维加热管(12)接收到的热量传导至锯片，紫铜板(16)用于测量圆锯片内边界的温度，红外温度传感器(18)无需因锯片的更换而调节其测量过程的热辐射率参数。
3.根据权利要求1所述的基于内边界热应力刚化的电控高速圆锯及其测试装置，其特征在于：在紫铜板(16)和主轴电机(20)中间加入纳米气凝胶隔热层(17)，起到隔热效果，防止主轴电机因过热而损坏。
4.根据权利要求1所述的基于内边界热应力刚化的电控高速圆锯及其测试装置，其特征在于：由直线滑台(28)通过L型连接架(35)带动滑块(38)在滑轨(40)上移动，再由位移传感器(39)测量进给的距离。
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