JPS5894913A - 帯鋸盤における騒音防止方法 - Google Patents

帯鋸盤における騒音防止方法

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JPS5894913A
JPS5894913A JP19280681A JP19280681A JPS5894913A JP S5894913 A JPS5894913 A JP S5894913A JP 19280681 A JP19280681 A JP 19280681A JP 19280681 A JP19280681 A JP 19280681A JP S5894913 A JPS5894913 A JP S5894913A
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JP
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band saw
cutting
saw blade
noise
vibration
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JP19280681A
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Hiromichi Tanabe
田辺 裕通
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Amada Co Ltd
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Amada Co Ltd
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23DPLANING; SLOTTING; SHEARING; BROACHING; SAWING; FILING; SCRAPING; LIKE OPERATIONS FOR WORKING METAL BY REMOVING MATERIAL, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23D55/00Sawing machines or sawing devices working with strap saw blades, characterised only by constructional features of particular parts
    • B23D55/08Sawing machines or sawing devices working with strap saw blades, characterised only by constructional features of particular parts of devices for guiding or feeding strap saw blades
    • B23D55/082Devices for guiding strap saw blades

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Sawing (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、IF鋸盤における騒音防止方法に関わり、更
に詳細には、壷amにおいて、ホイール或いはプーリw
cm−される**刃の切削時に発生する振動ならびに騒
音に’;41麹に防止させる振動、騒音防止方法に関す
るものである。
帯鋸盤は、いわゆる横m11鋸盤と竪臘帝鋸盤に大別さ
れ、その振動や騒音発生の現象は同じであるが、以下の
説明では横皺帯鋸盤な例にとって説明する。
一般に横!1141鋸盤は、離れてはぼ平行な複数の軸
のまわりに回転自在なホイール或いはプーリ(以下には
両者なまとめて単にホイールと呼ぶ)K、無端#)l鋸
刃なかけまわしてなる鋸刃ヘッドな持ち、腋鋸刃ヘッド
に支承される複数のホイールの中の1つは動力によって
振動され、帯鋸刃はこのホイールの屑両との摩擦係合に
よって循ll@転させられる。また帯鋸刃を適宜に緊張
させるために、ホイールの他の1つが軸とと−に、駆−
されるホイールから遠ざかる方向に牽引或いは蓄勢され
ている。
更に機me鋸盤はホイール間で直線的に移動する区間の
帯鋸刃の5ちり1ケ所K、帯鋸盤機台上に載liされる
被切断#科に対して、帯鋸刃な垂直に保つ複数の案内手
段(以下に4Il鋸刃ガイドと呼ぶ)が設けてあり、前
記した鋸刃ヘッドが帯鋸刃を循ll−転しながら被切断
材料に接近して切断作業を行う切断機械である。
又fin!Iiは、鋸刃が切削方向にだけ連#I移動す
る鋸盤であって、切削作用なしないもどり方向の移動が
なく、鋸刃が薄いので切粉となる材料損失が少い畏所が
あるために、多くの産業分野で使われているが、工具が
弾性な備えた薄い&状であることから、4jJI!Mf
IP業中に奔當に鋭い喧口費な騒音な発する場合がある
。特に難削材であるステンレス鋼やスーパーアロイなと
硬度と靭性な併せ持つ材料の切断時KNACK発生し、
この騒音は、はなはだ耳ざわりな詐りでなく、操作員の
健康にも有害であり、非工業地域の工場、鋼材販売店頭
で使われる場合には、騒音公害として問題になっている
のである。
またこのような騒音な発生する切断作業は、層刃贈命、
切111i11度の傭に、帯鋸盤自体に対しても愚影響
な及ぼす。
この騒音の発生の根源は、帯鋸刃が切断作業中に激しく
振動すること、さらにその結果帯鋸刃がホイール上な回
動中にホイー羨周両に衝央を繰り返すことKあるとされ
、その防止手段としては、1)ホイールの外周にフレタ
ンローブなどを巻きつける。
謔)帯鋸刃の歯のピッチな不均一にする。
−)ホイールな振動減衰能の高い材質、例えばレジンコ
ンクリート、複合盤制振材料によって構成する。
Iv)従動、駆動ホイール閏の距離、帯鋸刃のヤング率
、書度、帯鋸刃の緊張力の各条件な周期的に変化させれ
ば、系の振動な防ぐことができ、その#i来騒音な低減
させられるという考えにもとづいた、ホイール屑繭に車
軸と平行に一定の間隔なへだてて#lな穿設したもの、
或は帯鋸刃I1gk用シリンダKWz勅圧な与える手段
を設ける。
■)弓鋸−のような動きt−in刃に与える揺動切削。
%A)駆動ホイールの1転方向に剛性tl−弱めたホイ
ール弾性支持。
等、*に多くの手段が提案されているが、何れも騒音の
軽減を若干ながら図ることができるものか、或は軽減の
再現性のないものであり、現在でも依然としてこの騒音
韮びに振動を有効に低減させるための手段が要望されて
いるのである。
さて、切削加工にともなう困難な問題である「びびり」
の間層を解決しようとする時には、発生のしくみの異る
多種にわたるびびりの種類を見きわめ、そのしくみな充
分理解した上で、有効な対策手it購じなければならな
い。その為には理論的解析と実験による実鉦、1it−
が不可欠となる。
従って本発明の説明には、以下にびびりの種類、4#鋸
盤におけるステンレス鋼等難削材切削時のびびりsIA
の見きわめ、理論の裏付けの為の実験的根拠、理論解析
、FA明の実施例、発明の効果の願に述べることKする
l)びびりの種類 実用上重要なびびりの種類を第1図に示す。
びびりには譲1図のように大別して種々の強制振動源が
あるために起る強制びびりと、それらがなく【も自励的
に生ずる自励びびりに分けられる。
更に細分化されたびびりな簡単Km明すると、為)変位
外乱形強制びびり 電動機、軸、軸受、歯車等の発する強制振動又は床な伝
ってくる外来振動の何れかKより強制的に励起される、
空転時の振動そのままU)びびりである。
b)力外乱形強1びびり 多刃工具による切削などで、切削作用が断続する場合特
有の!ii1制的に生ずる切削力の変動によるびびりと
、単刃工具でも連続の切屑を発生せず或いは切屑の厚さ
が変動するために生ずる切削力の変動に起因するびびり
とがある。
C) !生びびり 先行した切削時に何等かの原因で振動がおこり、そのた
めに生じた切削加工爾の起伏な、後続の切削時にややず
れて倣いながら切削するために発生するびびりである。
d)摩擦形びびり 摩擦形びびりの特徴は、1000Hz以上の^いjif
IL数でだけ発生し、常にがん高い音をともなうことと
、摩耗の進行した工具はと生じ易いこと、更に機械構造
系の振動特性が1000Hz以上の^い周波数において
、工具と工作物量に切削方向と相対振動を生ずる固有モ
ードを持つときに起りやすいことである。
摩耗の進行した工具はど発生しやすい点は、再生びびり
と相反する性質を持っている。そのしくみは、切削速度
が上昇するに従い切削抵抗が減少するという、いわゆる
切削抵抗の垂下特性が存在するという仮定に基づいてい
る。
今、切削速度が上昇するとき、つまり工具が切削方向に
振動している時の速度なり1.又切削速度が減少すると
き、つまり工具が4XJ削方向と逆方向に振動している
ときの工具と被〜材の相対速度をV!とすると、 F2<Vl であり、その時の切開抵抗ttllaFzとすると、前
述の垂下特性より F2>Fl である。
工具が切削方向に振動している時は、切削抵抗はその振
111It阻止するように働き、逆に切削方向と逆方向
に振動しているときは切削抵抗は振動な助長するように
働くのである。
ここで   F2>F。
であるから、工具振動に対し、切削抵抗は、F2−Fl
〉0 だけ振動な助長するように働(。つまりこのようにして
、垂下特性により工具には振動エネルギーが蓄えられ、
その結果自励振動を生ずる。
これに類似した速度と抵抗力との動的胸係は、2つの固
体f!画面間すべり摩擦にともなう自励振動を起すこと
のあることから、このしく木によるびびりを摩耗形びび
りと呼んでいるのである。なお旋盤、フライス盤等工作
機械では、現在この樵のびびりは少ないとの報告もある
、2) IF鋸盤におけるステンレス鋼等難切削材切断
時のびびり種類の見きわめ。
帯鋸盤と他の切削工作機械との最大の相異は、工具であ
る帯鋸刃の剛性がきわめて弱く、帯鋸刃な緊張させて切
削に必要な剛性(それでも他の工作機械の工具剛性より
は弱い。)な与えている点にある。そのために、切削現
象な考える場合は帯鋸刃の挙動に特別の考慮を払う必要
がある。
さて、令名の発明者等が行ったステンレス鋼切削時の 1)  Jim音の周波数分析の結果は、1200〜1
600H「程度であった。
it)  鋸刃ガイドの位置により騒音周波数の変化が
ほとんどない。
l#)切削速度な変えても騒音の周波数はほとんど変ら
ない、1 1v)鋸刃の切削方向振動速度の周波数掬定分析結果と
騒音周波数が一致する。
■)帯鋸刃が耕しいうちは騒音は発生せず、画先が摩耗
すると特有の騒音が発生する。
vl)ホイーλ外74にウレタンロープなどな巻きつけ
ると騒音に変化が見られる。
Vm)ステンレス鋼等離剛材の騒音である。
viA)帯鋸盤は断続切削である。
II)切り込み量な減らしても騒音は変らない。
以上を前記した第1図のびびりの種類についての特色説
明と比較すると、はぼ摩擦形びびりと推定できるが、更
に第2図のような装置な設けて実験な行って見た。
即ちほぼ実際の切削作業部位に、油圧シリンダを利用し
たブレーキ装置を設けて、帯鋸刃の胴部な挾みステンレ
ス鋼の切削抵抗にはぼ見合った摩擦抵抗となるように油
圧を調整して帯鋸刃を定位置で循環回転した。実験の結
果、当初は振動、騒音ともに発生しなかったが、帯鋸刃
1jA表向が単柱し、両面平滑度が荒れるKしたがって
、ステンレス鋼の帯鋸刃による切削と同様の1660〜
1460Hz の騒音が発生し、摩耗の進行にともない
その周波数は減少した。
これらの比較検討と実験とから、ステンレス−切削時の
騒音発生は摩擦形びびりであると断定したのである。
8)理論の5らづけの為の実験的機部 このステンレス切削時のびびり騒音周波数は、同一機械
で同一条件で切削しても、鋸刃摩耗にともない減少する
。tms図参31) 又、小皺から超大厘の帯鋸盤に至るまで、七の騒音の周
波数は1200〜1600H1程度で系の固有振動数の
計算結果と明確な一致がみられな()、。
すさり摩擦による自励振動は、はぼ系の固有振動数と同
じ振動数で発生すると云われているが、上述実験の結果
はびびり周波数と系の固有振動との間に一義的な関係は
なく、びびり周波数はその切削メカニズム又は摩擦メカ
ニズムに依存することな意味し、帯鋸刃系の固有振動数
がある範囲にあるとき、癩先摩耗度に対応したある特定
の周波数の騒音が発生すると云うことができる。
また文献(びびり現象 星鉄太部著)Kよれば、摩擦び
びりは、切削方向に振動しやすい固有のモードな持ち、
その固有振動数が1000Hx以下の時は発生せず、1
0100OH越えると現われ、それ以上は周波数が高い
ほど顕著になることな説示しているが、1980Hz 
 までの固有振動数までしか報告されていない。
ところで帝ia盤におけるステンレスの切削騒音は、帯
鋸刃系の固有振動数がある範囲の時に、画先摩耗に対応
した成る特定の周波数で発生するのであるが、例えば固
有振動数がこの成る特定の周波数よりもはるかに高い周
波数においても成る特定の周波数で騒音が発生するとは
思われない、とい5のは成る特定の周波数は、その切削
メカニズム又は摩擦メカニズム上、最も出やすい振動で
あるのだから、このびびり騒音が発生するためには、帯
鋸刃系の固有振動数に上限が存在するものと推定できる
以上の結果から、帯鋸盤によるステンレス鋼等の切削時
の騒音について以下の結論が導かれる。
即ちこの場合の騒音は、帯鋸刃系の固有振動数が約18
00〜2500Hz程皮の#x曲にある峙に、讃先摩耗
にはぼ対応した1200〜1600Hzの周波数が上記
範囲にない時は発生せず、値って騒音な阻止することが
できるということになる。
この結論にしたがい以下の理論解析な行なった−4)理
論解析 次に集中質量が#I4図に示すよ5なある棒a)縦振動
な考える。
今帯鋸刃に第4図と同じように第5図で一端からSの距
離だけ離れたところに集中質量IlIな取りつけたとき
の固有振動数は次の式で解くことで求められる1、 0≦!≦6で ア、 二ψ1  tK)  ・ ψ(L)S≦冨≦Iで Y2−ψ2(1)・ψ(り ここで71172は帯鋸刃の縦方向振動変位区は時間 また ψ(1)二a sm pi + b ocs p
tψ(IC) −4sin4 K + 81傷!!・・
・振動の大きさI                 
C70(x)−Azsjo”五十B2鴎!瓢・・・振動
の大キサ(C c2−、J!に−jL E;ヤング率 S;密度 P:固有振動数   rad /wc 境界条件として 夏=0で 71=Q 以上の式からこれを解くと、固有振動数Pは、! で表わされ、轡にに=iのときは ただし α=上−!−、gl、=:ざ1C 上記の式に実験に用いた実際の数字を代入すると(mは
変えてもグラフの幀向は同じ)第6図に示すよ5なグ5
17が得られる。(鬼−6/jOj!〜1は対称形にな
るので省略した1、) つまり今1〜5次までの固有振動数(水平なL&−(質
量を付加しない場合)で示す)の系にmなる質量な五の
位置に付加すると、1次の固有振動紗は低重し、2次の
それは1次の倍とはならず、第6図に示したようになる
ので、斜線部分(自励振動範囲)の振動数なさけること
ができる。
これに対し、質量付加のない時の固有振動数は次式で表
わされる。
β二率位体積の帯鋸 口;1,2.8・・・次数   刃質量この場合m、t
、f’の値を変えて、固有振動数を第6図の斜縁範囲か
ら外せばよいが、1次の振動数な@−上下限り下げると
、2次の振動数が斜縁範囲に入ってしまうために、1次
の振動数を斜ll鄭上限より上げる他はない。
しかし現実の帯鋸刃に使用できる材質の範−では、m、
fとも変えられずI(ホイール間距離)な小さくするし
かない。ホイール間距離は元釆各槙の帯′!Miaで切
断できる材料の巾に従って設定されているものであるか
ら、これを狭くすることは許されない。
促って第6図に明らかなよ5に、僅かな集中質量な帯鋸
刃の進行方向と直角な側面に付加して1次の振動数を前
記した斜線範囲の下限より下に、2次の振動数なその上
限より上に保つ【自助振動の発生な阻止する効果を得た
のが本発明の基本原理である。
次に集中質量をどのように付加するかについて考察し、
前記したブレーキ装置妃とりつゆた帯鋸盤実験機の帯鋸
刃の1liiiiiを両側から押圧して、帯鋸刃に従動
して回転するローラな設けることにした。
この回転体(ローラ)の質量なm、慣性モーノy)tt
I e半径なrとすると ■ 1 = m r!    m == 。
回転体を帯鋸刃側面にFの力で押しつけ、帯鋸刃の振動
変位を 7=asunpl      a:定数とすれば、回転
体の振動角度は、 θ= −am p t となり、T=I−為P2/r リトルクな与える必要があり、回転軸と帯鋸刃の摩優係
Illな−とすれば F −a −rJ’l’−エリL ■ E≧丁kP2− で与えられる。
集中質量つまり回転体なつける位置は、j/!の位置が
最適であるが、この部分は多くの場合切〜位置になるの
で、できるだけ切削位置に寄せた方がよい。しかし14
の位置でなく、例えば8/1oIIj程度でも効果は充
分である。
集中質量&−離れた位置に複数個とりつける場合も、質
量1個の場合とF74mK針算して実験な行ったが、夾
−の結果は省略し質量付加1個の場合だけの実験の結果
と、後述する実施例の装置による摩擦装置付実験機によ
る実験とステンレス鋼の実切−に関する帯鋸刃の騒音、
振動の周波数の分析な嬉7〜14図に示す。
總7〜10図は、#JI起した第2図のよ5に、ステン
レス鋼切削の場合と同じような摩擦形びびりな発生させ
るブレーキ装置な備えた実験機によるデータであって、
jI7図と第9図は集中質量な全く付加しない場合であ
り、第8図とgio図はロー2式の集中付加を1個だけ
図示の位置に付加した場合である。第7,8図は帯鋸刃
の移動速度な59.8−/mimKb第9.10IQは
86.8今−inにした場合を示している。縦軸の騒音
の大きさは0が110dB囚を意味し、騒音測定器の目
盛のままに負号なつけて騒音レベルが1QdB(AJづ
つ低い数字で示してあり、測定器の下限でスケールアウ
トした部分な省略しである。
又騒音測定器のセンナ−は帯鋸刃から水平に1図離れた
床の上に設置して測定したものである。
実験の結果は、帯鋸刃の移動速度が変っても、この実験
機の系個有の摩擦形びびりである1800〜2500H
zのびびりが、そのm音の大さ、さにおいて顕著に低下
しているのがわかる。
第11〜14図は、1G!lの集中質量付加なi述す本
発明のロー2とし、被削材にステンレスfII4804
の200+ft使って実i11に9J削した場合の騒音
レベルを測定した図で、帯鋸刃移動速度は4IIJれも
27 m /g&i―で切削率(1分間当りの切断面積
)が14 Cm2/nn1nと、l 6coa2 /a
kinの2つの場合を示している。
何れの場合も、10001(1以上の耳ざわりな騒音の
レベルは大巾に低下し【いるのが解る。
5)発明の実施例 第1s、16図は本発明の第1実施例であって、帯鋸刃
lな被切断材の両側で垂直に保持案内する上流側の帯鋸
刃ガイド8のガイドアーム5K。
史に上流側に向ってローラプラケット7な突出して設け
、該ローラプラケット7に、後方ローラ軸9な兼ねる後
方垂直部材11な固定し、該後方垂直部材11に、弾機
18な介して前方垂直部材11sl方(第16図で右方
向)に付勢するように上部ポル)17とロックナツト1
8で堆りつけである。
更に第15図に明らかムように、前記前方垂直部材15
が、前記後方垂直部材11と平行で垂直の状iIiな維
持するように、前方垂直部材15を貫く下部ねじ部材1
9ft設け、前方に座金21を介してレバー28t7t
ピン25によって堆りつける。
従ってレバー28はビン25のまわりな前方で180度
目動自在であって、切断作業中レバーの先端が帯鋸刃よ
り下に位置することはない。
父上記した下部ねじ部材19は、上記した後方垂直部材
11に用意されたナツト部材27に係合し、レバー28
を囲動することによって、弾機29を圧縮して前方垂直
部材の距離な変えることが可能であり、上方の弾機18
の方が下方の弾機29より強い反力を持たせであるため
に、一方ローラ軸81は、後方ローラ軸9に接近するよ
うに付勢されているのである。
上記のように構成しであるから、固定の後方ローラ軸9
に回転自在に支承された後方ロー288と、レバー28
の回動によつ″′C級近する前方ロー285とは、帯鋸
刃1の把持圧な調節自在に挾持することができるのであ
る。
第17図は、本発明の方法の第2実施例であって、前方
ローラ85が傘形なして、前方−一う軸81が傾斜して
おり、前方ローラ軸81の上方にねじ部37があって、
腕の短いノ・ンドル89が固定されており、ロックナツ
ト41をゆるめれば前方ローラ85ン斜め方向に^さ位
置ttilli整自在であり、ロックナツト41で位置
固定もできる。−から明らかなように後方ローフ8aと
、前方−一285の傾@部とはローラ面が平行垂直であ
って、その間に帝繊刃l′41:把持圧調節自在に挾持
することができるのは第1実施例と同じである。
第18〜21図は、本発明の第8実施例で油圧シリンダ
48によって、前方の複数のローラ45な後方の複数の
ローラ47に帯鋸刃1′4I:中間に挾んで加圧力を調
節自在に押圧するものである。
6)発明の効果 本91i明の効果は、4)の理論解析の末尾に述べたよ
うに、ステンレス鋼804の2001mgk牛な、27
 m 71m1mの鋸過で14.及び16 Cm2/m
ixの切削率で切削した場合の1000Hxな越す耳ぎ
わすな公害騒音な、1ii12,14図に示したように
大巾に減少し得たのである。
以上詳記したように、本発明は帯鋸盤の駆動ホイールと
帯鋸刃ガイドの閾か、従動ホイールと帯鋸刃ガイドの間
の少くとも一方の帯鋸刃側面に、帯鋸刃によって摩擦駆
動されるu転体な帯鋸刃の進行方向と直交する方向に弾
機によって常時付勢して設け、かつ圧接力を調整自在に
構成した帯鋸刃の振動及び騒音な低減する方法であって
、実施例として示した横型帯鋸盤に@らず、竪型帯鋸盤
にも広く活用できる方法である。
【図面の簡単な説明】
第1図は、びびりの種類な表にした間 第2図は、帯鋸刃に摩擦形びびりを発生させる原振装置
なとりつけた実験機の説明図 第8図は、帯鋸刃の摩耗にともなう騒音周波数の変化を
示すグ27 第4図は、帝郷刃の駆動、従動ホイール間の9ノ削作用
部に集中質量な1個とりつけた実験な示す説明図 第5図は、第4図と同じで固有振動数の計算根拠な示す
自 第6図は、集中質量の付加位置と固有振動数シノ関係な
示す実験結果のグラフ 第7図〜第10図は、帯鋸速度を59.8些−寵、86
−、8−/mi關 の2通りに対して、第2因の実験機
による集中質tt付加したとぎと付加しない場合の周波
数と調音の大きさの関係な示すグラフ第11図〜第14
図は、ステンレス鋼な実膚によって切−した場合の14
 cm2 、Aaimと、l@cm!/ (Ill i
 nの2通りの切劇皐に対する周波数と騒音の大きさの
関係な示すグラフ 第15図、@16図は、本発明を実施した1例第17図
は、同上第2実施例 第18図〜421図は、同上第8実施例な示す。 図面の主要部分な我わす符号の説明 l・・・帯鋸刃  8・・・帯鋸刃ガイド  28・・
・レバー  33・・・後方ローラ  85・・−前方
ローラ89・・・ハンドル  48・・・油圧シリンダ
第1図 τ刀−■ 10奪グ 第4図 第5図 X−一曽 第7図 14浪k(にHzl→ 第9図 qldK、(にHz)− IfI遁萄にHzl − 第11図 闇′JJ融z)−m− 第17 t!1 L1 31    3b 第18図 43 第19図 第20図 第21図 43      45 1

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. mWhホイールと従動ホイールとに掛は回した帯鋸刃の
    駆動ホイールと帯鋸刃ガイド関、従動ホイールとl鋸刃
    ガイド閏の少くとも1方の帯鋸刃側画に帯鋸刃により摩
    ′1sjlK動される回転体な帯鋸刃の進行方向と直交
    する方向に弾機によって常時付勢するように、かつ圧接
    力調整自在に設けて帯鋸刃の騒音な低減する帯鋸盤にお
    ける騒音防止方法。
JP19280681A 1981-12-02 1981-12-02 帯鋸盤における騒音防止方法 Pending JPS5894913A (ja)

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