木工圓鋸是木工機械最常見的切削刀具，它已經(jīng)從純粹的刀具產(chǎn)品向木工機械技術(shù)進步的標志性產(chǎn)品過渡，數(shù)控木工機械的普及提高對刀具提出了新的要求，先進檢測技術(shù)的應(yīng)用使木工刀具的控制和檢測也提高到一個新的水平�，F(xiàn)在，高性能、高壽命、高速度、重切削的圓鋸機是鋸機圓鋸設(shè)計的基本要求，國產(chǎn)圓鋸機已經(jīng)打人國際市場，但我們的產(chǎn)品在技術(shù)上還沒有和國際接軌。國外鋸機主軸轉(zhuǎn)速超過4000r/min的已經(jīng)非常普遍，圓鋸機工作臺移動的速度最高可達80m/min，多鋸片圓鋸機的基本功能和質(zhì)量已經(jīng)和帶鋸機接軌，富通新能源生產(chǎn)木材削片機、木材切片機等機械設(shè)備。
1、避免圓鋸鋸片振動的新方法
    德國Kreimes教授實驗成功了一種可以避免圓鋸片振動的新型鋸片，這種鋸片具有不同交互變化傾角的鋸齒，通過合理地選取傾角，減少了高速空轉(zhuǎn)時發(fā)出的高且刺耳的噪聲，這種噪聲我們通常稱其為“嘯叫”。消除噪聲是減少振動的第一步，德國在圓鋸減振成果的基礎(chǔ)上開始制定避免這種噪聲的設(shè)計準則，如果這個標準變成歐盟的標準，將決定性地限制我國圓鋸對歐洲的出口。
    Kreimes教授假設(shè)旋轉(zhuǎn)鋸片的嘯叫音是由于渦流反饋給鋸片并引起鋸片自激共振所致。雖然共振可以計算，但對旋轉(zhuǎn)源，也就是對鋸片渦流分離頻率的測量則非常困難。他們針對這個問題建立了力學模型，通過模型和實驗結(jié)合，找到了這些理論問題的求解方法。其方法是制造一個比例尺，按圓鋸鋸齒的幾何形狀，對圓鋸鋸齒建立模型，在高速旋轉(zhuǎn)的圓鋸周圍流過的空氣和圓鋸側(cè)面的摩擦有一定的雷諾效應(yīng)。實驗原始數(shù)據(jù)表明，同類鋸片在相同的空轉(zhuǎn)下，鋸片雷諾數(shù)的流體循環(huán)通道是產(chǎn)生嘯叫噪聲的關(guān)鍵因素。這種大比例放大各種所需參數(shù)的研究方法是原始方法和計算機技術(shù)的結(jié)合，是實驗科學和力學模擬的結(jié)合。在分析中，考慮了制造公差和表面粗糙度，通過流體流動的顯形仿真，就可以測定嘯叫渦流的分離頻率和渦流動能。通過渦流的兩個非矢量特征數(shù)標定噪聲實驗?zāi)Ｐ�，綜合考慮渦流分離頻率和系統(tǒng)固有頻率，使其轉(zhuǎn)換成原始鋸片振動的重要參數(shù)，提出嘯叫渦流分離頻率，豐富了圓鋸片振動分析的基礎(chǔ)理論。
    Krelmes教授最后得出的結(jié)論是：這一研究過程需要判斷固有頻率和嘯叫渦流分離頻率是否相等或成整數(shù)倍，這是產(chǎn)生嘯叫的一個重要假設(shè)前提，進一步的假設(shè)前提是外部產(chǎn)生的能量高于鋸片的阻尼減振能力。這種定量振動分析方法的最終目的是為鋸片研究和消除鋸片振動提供一些設(shè)計準則，以保證圓鋸切削的質(zhì)量。
2、圓鋸鋸齒的振動特性和殘余制造應(yīng)力分析
    德國Dertkena教授的實驗室一直在進行圓鋸鋸齒的振動特性和殘余制造應(yīng)力分析。圓鋸材料強度的增加往往導致殘余制造應(yīng)力增加、輥壓困難及振動增加，而要求鋸路變窄又必須增加圓鋸的剛度。圓鋸鋸齒用于切削作業(yè)時，作用于刀具上的載荷是動態(tài)變化的，由于鋸齒寬徑比的原因，鋸齒振動問題顯得非常重要。鋸齒的自振頻率、殘余刀具制造應(yīng)力和整形處理產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力對圓鋸工作平穩(wěn)性有重要的影響，避免共振頻率發(fā)生是減少噪聲的基本措施。固有頻率的激振頻率移動可以在鋸齒制造中實現(xiàn)，也可以由輥壓摩擦應(yīng)力的作用來實現(xiàn)。目前，用立體氮化硼作為輥壓摩擦部分材料經(jīng)過實驗驗證是可行的。在德國，研究輥壓材料的有Stehr博士、Chr.Pelshenke物理學博士、Garbsen博士及Clatzek博士。德國Jaroslav對圓鋸涂層問題的研究也有豐碩的成果。圓鋸輥壓是圓鋸研究的傳統(tǒng)方向，日本的Yokochi對這個研究提出了他的一些新見解。
3、圓鋸振幅和穩(wěn)定性分析
    波蘭學者Wasiclcwski -直在分析圓鋸片在木材切割過程中的振幅。其分析方法是在利用特殊鋸齒切割不同厚度切片的基礎(chǔ)上建立統(tǒng)計模型。相對標準鋸片，對特殊鋸齒切割的切片厚度和整個鋸片切割的切片厚度進行統(tǒng)計分析，得出統(tǒng)計結(jié)果。圓鋸加工是木材加工的主要方式，俄羅斯Y-M-Stakhiev也在研究圓鋸振幅與共振的關(guān)系，俄羅斯學者建議采用圓鋸平衡槽改變振幅，以提高振動的穩(wěn)定性和可靠性。日本Nobunk對圓鋸帶孔以提高振動的穩(wěn)定性和可靠性的優(yōu)缺點進行過分析，帶孔圓鋸的聲學性能有改變，但性能的提高有待進一步研究，分析帶孔消聲器的優(yōu)點和最佳阻尼材料的選取是該研究方向的重點。對于圓鋸共振問題定量標注涉及振幅的計算和測試，東歐國家對此進行了深入研究�？刂屏苏穹�就可以減少圓鋸噪聲，他們測試的方式是采用聲控譜頻分析反饋控制的方法。圓鋸加工中振幅和發(fā)熱的關(guān)系一直沒有很好地解決，由于振動的存在，圓鋸切削的穩(wěn)定性分析是難點，加拿大溫哥華UBC大學的Schajer借助對木材和圓鋸加工時相互位置的研究，分析了圓鋸切削的穩(wěn)定性。俄羅斯學者Sergey研究了圓鋸空氣靜壓導向機構(gòu)，進行了空氣靜壓導向新圓鋸的運動分析。高速圓鋸的動態(tài)控制研究是圓鋸空氣靜壓導向分析的關(guān)鍵。UBC大學的Stan Hutton教授論述了花鍵軸圓鋸在不同轉(zhuǎn)速下轉(zhuǎn)動的動態(tài)特性，通過實驗得到了空氣靜壓導向高速花鍵軸圓鋸的測量結(jié)果。他使用了不同的空氣靜壓導向控制結(jié)構(gòu)并進行了空轉(zhuǎn)和切削實驗。2004年，德國威力公司已經(jīng)將空氣靜壓導向圓鋸機生產(chǎn)工業(yè)化，20多年的理論研究終于有了工業(yè)化的成果。
4、圓鋸鋸齒形狀的幾何分析
    鋸齒下鋸的位置和鋸切處理過程幾何尺寸的描述技術(shù)是鋸切分析的基礎(chǔ)理論。制材加工的經(jīng)濟效益在很大程度上依賴于下鋸的質(zhì)量，尤其在窄鋸技術(shù)中，鋸切的鋸路減小，進給的速率提高，鋸鋒的程度提高，移動鋸痕的偏移減少等都可以提高經(jīng)濟效益。應(yīng)該在鋸齒制作過程中計算出其工作狀態(tài)，以發(fā)現(xiàn)齒形存在的問題。切割時齒的幾何形狀，其在鋸鋒上的位置（半徑和軸的走向）和切割邊緣的變形都是影響鋸切質(zhì)量的關(guān)鍵因素。鋸的轉(zhuǎn)動引起鋸齒的變形也應(yīng)該在計算機分析中給予考慮。
    圓鋸鋸齒描述質(zhì)量的幾何特征可以根據(jù)記錄的鋸齒圖像的數(shù)字處理來識別�，F(xiàn)在的鋸齒觀察控制器可對圓鋸齒幾何形狀和位置進行完全自動檢查和描述，通過指針可準確描述切削的接觸點。在通常情況下，只需衡量鋸齒的靜態(tài)特征就可以研究它的基本性能，因此可以通過手動的方法描述圓鋸靜態(tài)齒形，而控制器檢查鋸主要用于動態(tài)特性的分析。