5.3金刚石圆锯片的受力分析［10］

　　5.3.1锯片的力学模型的建立

　　一般情况下，圆盘锯片的厚度相对直径较小，因此对其受力分析时，可以按平面应力问题处理。锯片放在锯机主轴上并由法兰盘加紧，因此锯片中心孔的六个自由度都受到限制。锯片受力主要瞬时与石材切割相接触的金刚石锯齿上。参与切割的锯齿数与切割深度有关。图1为锯片切割示意图。由图1的几何关系可以得到参与切割的锯齿数Z与切割深度ap的关系式：

Z＝ arcos(1– )

式中：R—锯片半径；

      P—金刚石节块齿距。

　　从公式可以看到切割深度越大，参与切割的齿数越多。作用在锯齿上的力是切向力，因此把切向力分解成X方向和Y方向的两个分力并按集中力作用在锯齿节点上。当锯片电机功率确定以后，切向力大小由锯片线速度而定。

　5.3.2锯齿受力分析的静力学方法

　　锯切力是衡量锯切工艺参数合理性、金刚石锯片耐用度、切割质量和石材材料的可切割性等方面的重要数据。金刚石锯片锯割工程石材时力学模型如图1所示。

　　锯切时，金刚石锯片的锯齿对石材产生的切割力有两个：一个是法向力Fn，另一个是沿线速度方向的切向力Ft。锯切力Ft是锯片的主切割力，直接影响锯切功率。垂直力Fn则直接影响锯片的刚度、稳定性和耐磨损等特性。但由于Fn和Ft直接测量比较困难，把切向力Ft和垂直法向力Fn分解成沿进给方向切割力Fx和切割深度方向的垂直力Fy。在某瞬时，可以把Fn和Ft投影到x、y轴上，通过上述几何关系，可得到：

FX＝Fnsinθ＋Ftcosθ，

Fn＝－Fcosθ＋Ftsinθ

式中θ是取某瞬时，切割石材中点直径与垂直方向的夹角，也是锯片从切割最低点沿切割轨迹转到切削中点时的夹角，即

θ＝arccos