CN110125480A - 一种带锯条背边形变的检测方法和检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种带锯条背边形变的检测方法及检测系统，提供待检测带锯条，对所述带锯条的两端分别施以张紧力，使得带锯条张紧；提供第一支撑装置和第二支撑装置，使得第一支撑装置和第二支撑装置分别与带锯条的背边接触；提供工件，使得第一支撑装置和第二支撑装置之间的带锯条的锯齿边与工件接触；提供形变测量装置，使得形变测量装置与带锯条的背边接触；通过工件对带锯条施以第一力，作为目标进给力；通过形变测量装置获取带锯条的背边形变量。本发明能够直接模拟测量不同工况参数下的背边形变量，可有效降低检测成本。该方法获得的数据更加客观、可信度更高，误差更小。

Description

一种带锯条背边形变的检测方法和检测系统

技术领域

本发明涉及一种带锯条背边形变的检测方法和检测系统。

背景技术

带锯条背边形变是导致锯切发生切斜失效的主要原因之一。目前，检测带锯条切斜失效的主要方法主要采用带锯条切削实验，随着带锯条齿尖磨损增加，切削力变大，随着导致带锯条背部发生较大的弯曲形变，从而导致切斜。

使用锯切实验来检测进给力、背部强度、张紧力对切斜影响的主要缺点是：1）时间长，成本高。以锯切GCr15(硬度为HRC 36~39)为例，单根41mm锯切面积可以达到0.2~0.5m²，耗费实验材料费用达到数百元，数小时。2）数据波动大，稳定性差，需求的样品数量大。带锯条使用寿命受到多种因素的影响，既与锯条本身质量相关，也与被切材料，操作过程相关。因此，在实际使用过程中，每根锯条的锯切寿命数据误差在20%以上。在这种情况下，需要增加样品数量以获得更加肯定结论。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种带锯条背边形变的检测方法，以直接模拟测量不同张紧力、进给力、工件参数下的带锯条背边形变量，降低检测成本和误差；本发明的目的之二在于提供一种带锯条背边形变的检测系统及利用该检测系统测量带锯条形变量的方法。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种带锯条背边形变的检测方法，包括如下步骤：

提供待检测带锯条，对所述带锯条的两端分别施以张紧力F₃，使得带锯条张紧；

其中，所述张紧力F₃的作用方向与带锯条的长度方向平行；

提供第一支撑装置和第二支撑装置，使得第一支撑装置和第二支撑装置分别与带锯条的背边接触；

提供工件，使得第一支撑装置和第二支撑装置之间的带锯条的锯齿边与工件接触；

其中，带锯条与工件接触的区段的长度为d₁，第一支撑装置与工件在带锯条长度方向的距离为d₃，第二支撑装置与工件在带锯条长度方向的距离为d₂；

提供形变测量装置，使得形变测量装置与带锯条的背边接触；

其中，形变测量装置与带锯条的接触位置位于带锯条与工件接触的区段的中垂面上；

通过工件（2）对带锯条施以第一力F₁，作为目标进给力F_o；或者，通过第一支撑装置（3）和第二支撑装置（6）对工件（2）分别施以第二力F₂，作为目标进给力F_o；或者，通过工件（2）对带锯条施以第一力F₁，通过第一支撑装置（3）和第二支撑装置（6）对工件（2）分别施以第二力F₂，使得∣F₁∣+2∣F₂∣与目标进给力F_o的大小相等；

其中，第一力F₁的作用方向与带锯条长度方向垂直并指向其锯齿边所在方向，第二力F₂的作用方向与带锯条长度方向垂直并指向其背边所在方向；

通过形变测量装置获取带锯条的背边形变量。

本发明将动态的锯切过程转化为静态的受力测试。图1是带锯条锯切时，在工作区域内（第一支撑装置和第二支撑装置之间）的受力情况。其中，F₂指的是支撑装置施加给带锯条的进给力；F₃由两个力组成：维持锯条绷直的张紧力与拉动锯条转动的切削力；f₁，f₂，…….,f_n指的是工件对锯条下行的进给抗力（根据受力平衡，若仅通过支撑装置对工件分别施以第二力，则2F₂=f₁+……+f_n）。带锯条基带发生形变仅与其受力相关，则根据带锯条在工作区内的受力情况，可以将简化为图2所示静态情况，即：裁剪一定长度的带锯条4，在其两端施加张紧力F₃；若仅通过一定长度（d₁）的工件2向带锯条施加第一力F₁，则有F₁=f₁+……+f_n，模拟进给抗力；背边上加入距离工件d₂、d₃的两个支撑装置，模拟导向臂到工件距离；使用形变测量装置测量背边形变量。

一种带锯条背边形变的检测系统，包括机架，

拉力传感器，用于获取带锯条所受的张紧力F₃；

与拉力传感器的感应部分连接的第一料头锁紧装置，用于夹持带锯条的一端；

可滑动地固定于机架上的第二料头锁紧装置，用于夹持带锯条的另一端；

驱动件，用于驱使第二料头锁紧装置水平滑动，进而使得带锯条张紧于第一料头锁紧装置和第二料头锁紧装置之间；

第一支撑装置、第二支撑装置，用于支撑带锯条的背边；

用于对带锯条施以进给抗力的施压滑台，施压滑台位于第一支撑装置和第二支撑装置之间，施压滑台的下表面设有工件；

导向装置，用于限制施压滑台在水平方向的自由度，使得施压滑台仅具有竖直方向的自由度；

形变测量装置，用于获取带锯条的背边形变量，所述形变测量装置与带锯条的背边接触，形变测量装置与带锯条的接触位置位于带锯条与工件对应的区段的中垂面上。

优选地，带锯条安装到料头锁紧装置上，张紧后，带锯条的长度方向与水平方向平行，带锯条的两个侧面与竖直方向平行。

进一步地，支撑装置通过紧固件可拆卸地固定于机架上，优选地，所述紧固件为螺栓。

进一步地，所述机架上设有多组用于安装支撑装置的安装孔，所述多组安装孔均匀地分布于第一料头锁紧装置和第二料头锁紧装置之间。如此，可方便地调整支撑装置的位置，模拟不同d₂、d₃参数条件下，背边形变量。

进一步地，所述驱动件为液压顶头。

进一步地，所述机架上设有限位座，限位座上安装有沿水平方向延伸的第一导向杆，所述第二料头锁紧装置可滑动地安装于第一导向杆上，所述第一导向杆的中心轴线与带锯条在张紧状态下的长度方向平行；优选地，所述驱动件安装于第二料头锁紧装置的内侧。如此，通过上述现有部件的组合，即可实现带锯条张紧，可行度高，且可保证带锯条端部及两端之间区段位于同一平面内。

进一步地，所述导向装置包括座体和固定于座体上且竖直向上延伸的第二导向杆，所述第二导向杆的数量至少为3根，所述施压滑台上设有与第二导向杆对应的导向孔，所述导向孔与第二导向杆间隙配合。

进一步地，所述施压滑台上安装有若干砝码。具体地，可通过调整砝码数量和/或重量，模拟不同进给力。

利用如上所述的检测系统测量带锯条形变量的方法，包括如下步骤：

S1、提供待测带锯条样品；

S2、将所述带锯条样品安装到机架上，使得带锯条样品张紧于第一料头锁紧装置和第二料头锁紧装置之间，带锯条样品的背边与第一支撑装置、第二支撑装置接触，通过拉力传感器获取带锯条所受张紧力F₃；

S3、将施压滑台装入导向装置，调整施压滑台的总重量，使得带锯条样品所受的进给力达到预设值F_o，将第一支撑装置与工件在带锯条长度方向的距离记为d₃，将第二支撑装置与工件在带锯条长度方向的距离记为d₂，将带锯条与工件抵接的区段的长度记为d₁；

S4、读取形变测量装置的数值ε，即为带锯条样品在张紧力为F₃、进给力为F_o、第一支撑装置与工件在带锯条长度方向的距离为d₃、第二支撑装置与工件在带锯条长度方向的距离为d₂、带锯条与工件抵接的区段的长度为d₁条件下，带锯条样品的背边形变量。

可选地，所述形变测量装置为千分表。

由于带锯条的背边形变与带锯条切斜失效存在直接联系，而本发明能够直接模拟测量不同工况参数下的背边形变量，通过标定带锯条背边形变与带锯条切斜关系的后，可以通过模拟直接判断在某种参数（张紧力、进给力速度、工件长度、支撑装置与工件距离）下是否存在切斜风险，而无需进行多次实际切削实验来验证，可有效降低检测成本。同时，还可以用于评价背部材料抗切斜的能力。其次，该方法排除了工件材料、带锯条质量、锯切操作、以及锯床本身质量等方面的异常情况的影响，获得数据更加客观、可信度更高，误差更小。

附图说明

图1是带锯条锯切时工作区域的受力情况示意图。

图2是本发明第一种实施方式的检测过程中带锯条受力分析示意图。

图3是本发明第一种实施方式的检测系统的结构简图。

具体实施方式

以下将结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。为叙述方便，下文中如出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用。

如图2所示，一种带锯条背边形变的检测方法，包括如下步骤：

提供待检测带锯条，对所述带锯条的两端分别施以张紧力F₃，使得带锯条张紧；

其中，所述张紧力F₃的作用方向与带锯条的长度方向平行；

提供第一支撑装置3和第二支撑装置6，使得第一支撑装置3和第二支撑装置6分别与带锯条的背边接触；

提供工件2，使得第一支撑装置3和第二支撑装置6之间的带锯条的锯齿边与工件接触；

其中，带锯条与工件接触的区段的长度为d₁，第一支撑装置3与工件2在带锯条长度方向的距离为d₃，第二支撑装置6与工件2在带锯条长度方向的距离为d₂；

提供形变测量装置1，使得形变测量装置1与带锯条的背边接触；

其中，形变测量装置1与带锯条的接触位置位于带锯条与工件接触的区段的中垂面上；

通过工件2对带锯条施以第一力F₁，则模拟进给力F_o为大小为∣F₁∣；

其中，第一力F₁的作用方向与带锯条长度方向垂直并指向其锯齿边所在方向；

通过形变测量装置1获取带锯条的背边形变量。

如图3所示，一种依据上述检测方法制成的带锯条背边形变的检测系统，包括机架10，

固定于机架上的拉力传感器5，用于获取带锯条所受的张紧力F₃；

与拉力传感器的感应部分连接的第一料头锁紧装置7，用于夹持带锯条的一端；

可滑动地固定于机架上的第二料头锁紧装置12，用于夹持带锯条的另一端；

固定于机架上的驱动件11，用于驱使第二料头锁紧装置水平滑动，进而使得带锯条张紧于第一料头锁紧装置7和第二料头锁紧装置12之间；

固定于机架上的第一支撑装置3、第二支撑装置6，用于支撑带锯条的背边；

用于对带锯条施以进给抗力的施压滑台9，施压滑台9位于第一支撑装置3和第二支撑装置6之间，施压滑台9的下表面设有工件2；

导向装置13，用于限制施压滑台9在水平方向的自由度，使得施压滑台9仅具有竖直方向的自由度；

形变测量装置1，用于获取带锯条的背边形变量，所述形变测量装置1与带锯条的背边接触，形变测量装置1与带锯条的接触位置位于带锯条与工件对应的区段的中垂面上。

所述机架10包括2个底座101、2根固定于相应底座上且沿竖直方向向上延伸的第三导向杆102和工作台103，所述第三导向杆为螺纹杆，所述工作台103通过螺栓固定于2个底座的第三导向杆102上，如此，可通过螺栓对工作台103进行调平。

支撑装置通过紧固件可拆卸地固定于机架上，优选地，所述紧固件为螺栓。

所述机架上设有多组用于安装支撑装置的安装孔14，所述多组安装孔14均匀地分布于第一料头锁紧装置7和第二料头锁紧装置12之间。

所述驱动件11为液压顶头。

所述机架上设有限位座16，限位座16上安装有沿水平方向延伸的第一导向杆15，所述第二料头锁紧装置12可滑动地安装于第一导向杆15上，所述第一导向杆15的中心轴线与带锯条在张紧状态下的长度方向平行；优选地，所述驱动件安装于第二料头锁紧装置12的内侧。

所述导向装置13包括座体1301和固定于座体上且竖直向上延伸的第二导向杆1302，所述第二导向杆1302的数量4根，所述施压滑台9上设有与第二导向杆对应的导向孔，所述导向孔与第二导向杆间隙配合。所述施压滑台9上安装有砝码8。

具体地，利用如上所述的检测系统测量带锯条形变量的方法，包括如下步骤：

1）准备样带：裁剪准备一定长度带锯条样带；

2）将施压滑台9取出；

3）模拟导向臂间距：调整支撑装置的位置，以满足模拟实验对参数d₃、d₂的要求。

4）安装带锯条样带：将样带的背边靠紧支撑装置以及形变测量装置1，锁紧料头锁紧装置将样带料头尾固定；

5）施加张紧力：通过手动液压泵对液压顶头施压，使得第二料头锁紧装置向背离拉力传感器5的方向移动。通过拉力传感器5读取并控制施加在样带上的张紧力F₃，根据样带的宽度W和厚度h，可以计算样带中拉应力P：

P= F₃/(W*h)

当张紧力达到实验的要求值之后，锁紧手动液压泵保持样带上的张紧力。

6）模拟工件宽度：通过在施压滑台上安装不同长度d₁的工件，以模拟工件参数对样带背边形变的影响。

7）模拟张紧力：将施压滑台装入图3中的第二导向杆1302，装入之前称取施压滑台的重量为m₁（包含工件重量）。根据实验需求，在施压滑台上添加砝码8模拟不同进给力F_o（F_o=F₁），添加砝码的重量值为m₂，其中：

m₂= (F₁-m₁g)/g

与此同时读取记录形变测量装置1的数值ε，该值即是在：张紧力F₃、进给力F_o、工件长度d₁、d₂、d₃条件下的形变量ε。

通过测量可以获得：a、不同材质在同样条件下形变量ε差异，为背材强度提供依据；b、将不同张紧力F₃、进给力F_o、工件长度d₁、d₂、d₃施加实际锯切中，可以获得形变量ε与切斜、寿命之间的关系。由于进给力F₁与进给速度、进给压力存在直接关系，继而推断工件的锯切工艺参数（张紧力F₃、进给力速度、d₁、d₂、d₃）。

其中，第一支撑装置3与工件2在带锯条长度方向的距离为d₃，第二支撑装置6与工件2在带锯条长度方向的距离为d₂，将带锯条与工件抵接的区段的长度为d₁；

上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围。

Claims (10)

1.一种带锯条背边形变的检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

提供待检测带锯条，对所述带锯条的两端分别施以张紧力F₃，使得带锯条张紧；

其中，所述张紧力F₃的作用方向与带锯条的长度方向平行；

提供第一支撑装置（3）和第二支撑装置（6），使得第一支撑装置（3）和第二支撑装置（6）分别与带锯条的背边接触；

提供工件（2），使得第一支撑装置（3）和第二支撑装置（6）之间的带锯条的锯齿边与工件接触；

其中，带锯条与工件接触的区段的长度为d₁，第一支撑装置（3）与工件（2）在带锯条长度方向的距离为d₃，第二支撑装置（6）与工件（2）在带锯条长度方向的距离为d₂；

提供形变测量装置（1），使得形变测量装置（1）与带锯条的背边接触；

其中，形变测量装置（1）与带锯条的接触位置位于带锯条与工件接触的区段的中垂面上；

通过工件（2）对带锯条施以第一力F₁，作为目标进给力F_o；或者，通过第一支撑装置（3）和第二支撑装置（6）对工件（2）分别施以第二力F₂，作为目标进给力F_o；或者，通过工件（2）对带锯条施以第一力F₁，通过第一支撑装置（3）和第二支撑装置（6）对工件（2）分别施以第二力F₂，使得∣F₁∣+2∣F₂∣与目标进给力F_o的大小相等；

其中，第一力F₁的作用方向与带锯条长度方向垂直并指向其锯齿边所在方向，第二力F₂的作用方向与带锯条长度方向垂直并指向其背边所在方向；

通过形变测量装置（1）获取带锯条的背边形变量。

2.一种带锯条背边形变的检测系统，其特征在于，包括机架（10），

拉力传感器（5），用于获取带锯条所受的张紧力F₃；

与拉力传感器的感应部分连接的第一料头锁紧装置（7），用于夹持带锯条的一端；

可滑动地固定于机架上的第二料头锁紧装置（12），用于夹持带锯条的另一端；

驱动件（11），用于驱使第二料头锁紧装置水平滑动，进而使得带锯条张紧于第一料头锁紧装置（7）和第二料头锁紧装置（12）之间；

第一支撑装置（3）、第二支撑装置（6），用于支撑带锯条的背边；

用于对带锯条施以进给抗力的施压滑台（9），施压滑台（9）位于第一支撑装置（3）和第二支撑装置（6）之间，施压滑台（9）的下表面设有工件（2）；

导向装置（13），用于限制施压滑台（9）在水平方向的自由度，使得施压滑台（9）仅具有竖直方向的自由度；

形变测量装置（1），用于获取带锯条的背边形变量，所述形变测量装置（1）与带锯条的背边接触，形变测量装置（1）与带锯条的接触位置位于带锯条与工件对应的区段的中垂面上。

3.根据权利要求2所述的检测系统，其特征在于，支撑装置通过紧固件可拆卸地固定于机架上，优选地，所述紧固件为螺栓。

4.根据权利要求3所述的检测系统，其特征在于，所述机架上设有多组用于安装支撑装置的安装孔（14），所述多组安装孔（14）均匀地分布于第一料头锁紧装置（7）和第二料头锁紧装置（12）之间。

5.根据权利要求2所述的检测系统，其特征在于，所述驱动件（11）为液压顶头。

6.根据权利要求2所述的检测系统，其特征在于，所述机架上设有限位座（16），限位座（16）上安装有沿水平方向延伸的第一导向杆（15），所述第二料头锁紧装置（12）可滑动地安装于第一导向杆（15）上，所述第一导向杆（15）的中心轴线与带锯条在张紧状态下的长度方向平行。

7.根据权利要求6所述的检测系统，其特征在于，所述驱动件安装于第二料头锁紧装置（12）的内侧。

8.根据权利要求2所述的检测系统，其特征在于，所述导向装置（13）包括座体（1301）和固定于座体上且竖直向上延伸的第二导向杆（1302），所述第二导向杆（1302）的数量至少为3根，所述施压滑台（9）上设有与第二导向杆对应的导向孔，所述导向孔与第二导向杆间隙配合。

9.根据权利要求2-8任一项所述的检测系统，其特征在于，所述施压滑台（9）上安装有若干砝码（8）。

10.利用如权利要求2-9任一项所述的检测系统测量带锯条形变量的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、提供待测带锯条样品；

S2、将所述带锯条样品安装到机架上，使得带锯条样品张紧于第一料头锁紧装置（7）和第二料头锁紧装置（12）之间，带锯条样品的背边与第一支撑装置（3）、第二支撑装置（6）接触，通过拉力传感器（5）获取带锯条所受张紧力F₃，

S3、将施压滑台（9）装入导向装置（13），调整施压滑台（9）的总重量，使得带锯条样品所受的模拟进给力达到预设值F_o，将第一支撑装置（3）与工件（2）在带锯条长度方向的距离记为d₃，将第二支撑装置（6）与工件（2）在带锯条长度方向的距离记为d₂，将带锯条与工件抵接的区段的长度记为d₁；

S4、读取形变测量装置（1）的数值ε，即为带锯条样品在张紧力为F3、进给力为Fo、第一支撑装置（3）与工件（2）在带锯条长度方向的距离为d₃、第二支撑装置（6）与工件（2）在带锯条长度方向的距离为d₂、带锯条与工件抵接的区段的长度为d₁条件下，带锯条样品的背边形变量。