上表是國內(nèi)外帶鋸床性能指標的對比，可以看出:

(1)在可鋸切尺度范圍上，國內(nèi)金屬帶鋸床已達國際領先水平，如國內(nèi)在2009年已開發(fā)出可鋸切直徑為3m圓材的大型龍門式帶鋸床。

(2)在鋸切速度上，德國貝靈格鋸床采用了跟蹤式冷卻液噴嘴，使加工材料快速冷卻，從而大幅度提高了鋸切速度。

(3)在鋸切效率.上，以德國貝靈格為首的國外帶鋸床已具備鋸切高強度、高硬度材料的能力，如針對高密度、高強度和高硬度金屬材料，2010年貝靈格公司推出了HBP313A新型高速數(shù)控帶鋸床，2011年推出了擁有“高速切削”技術的HBM440A-SC和HBM540A-SC雙立柱式帶鋸床，使幾乎所有的金屬，包括工具鋼、不銹鋼和其他傳統(tǒng)上慢速切割的材料實現(xiàn)超高速切割；其生產(chǎn)力實驗測試表明，在切割硬實鉻錳材料時，切割率高達500cm2/min，約是傳統(tǒng)77cm2/min鋸切效率的6.5倍。2011年日本的Amada公司開發(fā)了用于高速切割的脈沖切割技術，德國卡斯特公司也提出了高效鋸切技術。

(4)在鋸切精度上，為了保證高的加工精度，國外鋸床不僅配備了先進的變頻大馬力電動機驅(qū)動、精密的滾珠絲杠傳動和激光定位方式，并配以伺服控制的液壓系統(tǒng)，由計算機自動在線監(jiān)控金屬帶鋸床鋸切全過程，鋸條速度、進給速度、卡緊力均可做到任意設置、最優(yōu)化組合，而且從細節(jié)入手加以設計優(yōu)化。如德國貝靈格HBM鋸床配備了動態(tài)鋸架，使其在高速切割時振動最?。焕猛欧刂葡噙B的壓力傳感器實時監(jiān)控鋸條進刀壓力，平衡了動力與阻力。

目前國內(nèi)不少企業(yè)的帶鋸床設計仍然處于模仿階段，產(chǎn)品設計過程中沒有考慮質(zhì)量的可靠性。為了達到性能要求，普遍存在設計過于冗余，產(chǎn)品結構沒有得到優(yōu)化，從而造成了材料的浪費，產(chǎn)品成本偏高。由于設計過程中缺少對結構的動態(tài)性能和強度進行分析，產(chǎn)品的工作性能和參數(shù)無法預測，導致使用過程中發(fā)生故障的概率較大。國內(nèi)帶鋸床產(chǎn)品與國外同類產(chǎn)品存在較大差距，其主要原因是國內(nèi)帶鋸床產(chǎn)業(yè)缺乏系統(tǒng)、先進的帶鋸床設計理論與方法，影響帶鋸床設計質(zhì)量的若干關鍵問題有待解決。

1.鋸切機理和鋸切力計算模型的研究

為完成各種金屬的鋸切，尤其是難加工材料的高速鋸切，研究金屬切削帶鋸條的鋸切機理是至關重要的。

通常，鋸切材料可以分為高強度低速鋸切材料(如合金鋼、鈦合金等)、硬脆高速鋸切材料(如硅晶體等)和高強度高速鋸切材料(如鋁合金材料等)。針對不同的鋸料，通常選用不同的鋸條和不同的鋸切工藝，比如高強度低速鋸切材料其鋸切速度在30-90m/min，而高強，度高速鋸切材料其鋸切速度則可高達2000-3000m/min。因此，金屬材料的鋸切機理存在明顯的不同。

對于高強度低速鋸切材料，如高合金鋼和鈦合金的強度都很高(其抗拉強度σb可達1000MPa以上)。如此高強度的材料鋸切力很大，比鋸切45鋼(正火)高出30%以上。像高錳鋼和不銹鋼等材料，因其高塑性、高韌性則可導致出現(xiàn)嚴重的加工硬化現(xiàn)象。以奧氏體不銹鋼為例，隨著硬化后抗拉強度σb的提高，屈服極限σs也升高。退火狀態(tài)的奧氏體不銹鋼σs，不超過抗拉強度σb的30%-45%，而加工硬化后達85%-95%。因此鋸切過程中，塑性變形大，使鋸切力大大增大；同時因嚴重的加工硬化現(xiàn)象，使熱強度提高，進一步增大了鋸切抗力。另外，鈦合金、不銹鋼和高溫合金的導熱系數(shù)小，導熱性差，僅為45鋼的1/4，造成切削熱不易散發(fā)。在加工過程中會產(chǎn)生較大的熱應力，還會引發(fā)加工粘結現(xiàn)象。因此，研究快速帶走加工過程形成的切削熱，使加工材料快速冷卻，對于大幅度提高鋸切速度是技術難點之一。

相比之下，高強度高速鋸切材料，如鋁合金材料，其具有導熱系數(shù)高，易于高速鋸切等優(yōu)點。其鋸切機理與高強度低速鋸切完全不同。對于硬脆材料，如硅片材料，由于材料在切割過程中極易破損，切割時要求進行小進給量的高速鋸切，通常線速度可高達30m/s。切割過程中，使用碳化硅微粉作為研磨漿料，懸浮于磨削液中的磨粒在高速運動的金屬切割線的帶動下進人加工區(qū)域，在切割線和工件加工表面間的液體薄膜中滾動，在切割線的壓力作用下壓人工件使工件表面產(chǎn)生破碎和裂紋，繼而結合磨粒的滾動將碎片剝離工件，實現(xiàn)材料的去除。

到目前為止，針對不同鋸料的鋸切機理的研究有待深化。為開發(fā)高端數(shù)控帶鋸床與雙金屬帶鋸條新產(chǎn)品，需要比較準確地計算出鋸切力，而目前國內(nèi)帶鋸床行業(yè)尚未詳細研究帶鋸條在鋸切過程中的鋸切機理，也未建立合理的鋸切數(shù)學模型，缺乏鋸料鋸切力的測試數(shù)據(jù)。金屬切削帶鋸床的核心功能是鋸切工件，因此鋸切功能模塊的設計是帶鋸床設計的核心內(nèi)容?？茖W揭示鋸切機理并獲取鋸切力數(shù)據(jù)是帶鋸床合理設計的第一步。

2.鋸架系統(tǒng)的受力分析及帶鋸張緊力的研究

目前國內(nèi)帶鋸床行業(yè)存在憑經(jīng)驗設計的問題，尚未建立帶鋸床系統(tǒng)的力學模型，如鋸架系統(tǒng)的力學分析、帶鋸床系統(tǒng)動態(tài)特性分析模型、帶鋸條的強度和疲勞設計理論。

為了保證鋸切過程不打滑，通常金屬帶鋸床需要施加初始預緊力，使得鋸條具有一定的張緊力。以保證工作時鋸輪與帶鋸條之間的摩擦力需大于鋸條切人最大斷面時同時參與鋸削的當量鋸齒數(shù)的合力。由于帶鋸床的工作特點，工作時帶鋸條交替受到拉應力和扭轉(zhuǎn)產(chǎn)生的切應力，張緊力過大極易導致帶鋸疲勞壽命的降低，甚至由于強度不足斷裂失效；張緊力過小，則易導致鋸輪與帶鋸條打滑，影響正常鋸切。

鋸架結構的受力分析是鋸架結構合理設計的前提，也是帶鋸床可靠性設計的基礎。

3.高效率鋸切(實時恒定鋸切功率)技術和數(shù)控技術

帶鋸床的發(fā)展趨勢是提高鋸切效率，尤其是提高厚材及硬金屬的鋸切效率。避免鋸切成為整條生產(chǎn)線的瓶頸，-直是鋸切及鋸床技術領域多年關注的焦點。

金屬切削帶鋸床在鋸切過程中經(jīng)常遇到不規(guī)則截面的鋸料和型腔。若以恒定的鋸切速度和進給速度進行鋸切，遇到大截面時，鋸切寬度大，同時進行鋸切的齒數(shù)多，工件受到的鋸切力就大；遇到小截面時，鋸切寬度小，同時進行鋸切的齒數(shù)少，工件受到的鋸切力就小。而鋸切過程中鋸切力的大小直接反映了金屬帶鋸床的鋸切效率。因此，帶鋸床的效率最大化問題實質(zhì)上是帶鋸床在鋸切過程中如何保持最大的鋸切力直至鋸切完成。

金屬切削帶鋸床鋸切力的控制是提高鋸切效率的關鍵。鋸切抗力是鋸切模塊設計的關鍵參數(shù)，不論臥式還是立式帶鋸床，其鋸切功能的結構都是相似的，帶鋸床的鋸切抗力及鋸切系統(tǒng)中的其他載荷，如張緊力的數(shù)學關系等是設計鋸輪、鋸架等關鍵零部件的基礎。日本的Amada公司采用雙脈沖控制技術，減小鋸切過程中的振動，形成位置恒定的鋸切力，使鋸切效率得到顯著的提高。

目前，數(shù)控帶鋸床一般可以實現(xiàn)自動定長、自動夾緊、自動送料等功能，但是并沒有實現(xiàn)真正意義上的自動鋸切，當面對不規(guī)則截面的材料和材料的硬質(zhì)點時，鋸切力會急劇增大，而進給速度卻不能相應地自動改變，只能通過手動操作液壓閥門來改變進給速度，因此鋸切過程中鋸切力分布不均，必然導致功率浪費和鋸切效率低的問題。

先進的帶鋸床產(chǎn)品最終要體現(xiàn)在高效鋸切的數(shù)控技術上，因為高效鋸切的數(shù)控技術不僅包含鋸切過程中的鋸切機理、鋸切數(shù)學模型，還包含如何突破帶鋸床系統(tǒng)的動態(tài)特性和帶鋸條疲勞壽命等對鋸切效率的約束瓶頸。比如依據(jù)不同材料、材質(zhì)、大小、帶鋸條受力、帶鋸條磨損情況，自動確定鋸條張緊力，延長鋸條的使用壽命；再比如依據(jù)鋸切材料工藝數(shù)據(jù)庫，實時根據(jù)材料材質(zhì)、大小、截面形狀等參數(shù)，自動匹配帶鋸條鋸切的線速度和進給速度。

而目前國內(nèi)帶鋸床行業(yè)所謂的數(shù)控僅僅包含“計數(shù)”和順序控制等簡單功能。本書涉及的數(shù)控技術是指在順序控制的基礎上，解決上述問題，提高金屬切削帶鋸床的鋸切效率。因此，數(shù)控技術真正的核心是鋸切力反饋及其合理控制。

4.帶鋸床結構的振動控制

帶鋸床振動是影響帶鋸床的鋸切質(zhì)量和效率的關鍵問題。振動較大將會影響帶鋸條的壽命和帶鋸床運行的穩(wěn)定性，對鋸切質(zhì)量也有較大的影響，如鋸切面的平面度和鋸切精度等。因此，在金屬切削帶鋸床的設計階段對其動態(tài)性能的分析，并進行振動控制是非常重要的。帶鋸床結構的動態(tài)特性分析是評價設計結果動態(tài)特性的重要手段，應用有限元分析軟件可以對設計結果的動態(tài)特性進行分析。

另一方面，振動(如進給過程的顫振)帶來導致帶鋸床控制的難度，影響數(shù)控的穩(wěn)健性。帶鋸床數(shù)控系統(tǒng)的控制變量主要是鋸切力，振動將導致鋸切力大幅度波動，增加濾波的難度，對數(shù)控系統(tǒng)的穩(wěn)健性產(chǎn)生嚴重的影響。

5.帶鋸床產(chǎn)品的可靠性設計

高性能的產(chǎn)品需要以先進的設計方法作為基礎，目前國內(nèi)帶鋸床產(chǎn)品的設計仍以依賴經(jīng)驗和模仿為主，尚未形成系統(tǒng)化、理論化的設計方法和體系。設計過程中未能考慮產(chǎn)品的可靠性與穩(wěn)健性，導致設計質(zhì)量不理想，設計比較盲目。目前，主流的設計理念是在設計階段就綜合考慮產(chǎn)品可靠性的設計方法，以及在設計階段即考慮產(chǎn)品的穩(wěn)健性并進行優(yōu)化的穩(wěn)健優(yōu)化設計方法。目前，德國的Behinger和日本的Amada公司生產(chǎn)的帶鋸床的工作可靠性明顯優(yōu)于我國生產(chǎn)的帶鋸床。