針對(duì)金屬切削帶鋸床設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問(wèn)題，研究認(rèn)為金屬切削帶鋸床的設(shè)計(jì)理論與方法主要包括鋸切機(jī)理和鋸切力計(jì)算模型、鋸切系統(tǒng)力學(xué)分析方法、金屬切削帶鋸床的設(shè)計(jì)過(guò)程、金屬切削帶鋸床的數(shù)控技術(shù)、金屬切削帶鋸床的數(shù)字化仿真技術(shù)和金屬切削帶鋸床的可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。

1.金屬切削帶鋸床的鋸切機(jī)理和鋸切力計(jì)算模型

帶鋸床鋸切機(jī)理的研究是帶鋸床設(shè)計(jì)理論與方法研究的基礎(chǔ)，鋸切力是計(jì)算鋸切功率、設(shè)計(jì)和使用帶鋸床、帶鋸條和夾具的必要依據(jù)。因此對(duì)鋸切變形的過(guò)程加以研究，找到基本變形規(guī)律，對(duì)保證加工質(zhì)量、降低成本和提高生產(chǎn)率是非常必要的。

帶鋸床的鋸切過(guò)程是金屬鋸切的過(guò)程。根據(jù)金屬切削理論，鋸切機(jī)理的研究是研究鋸切力計(jì)算模型的核心內(nèi)容。由于帶鋸床的鋸切過(guò)程與一般金屬切削過(guò)程基本相同，因此可以基于一般金屬切削切屑形成過(guò)程的研究基礎(chǔ)，進(jìn)行帶鋸宋的鋸切機(jī)理的研究，進(jìn)一步可結(jié)合鋸切力測(cè)試進(jìn)行鋸切力計(jì)算模型的研究。

2.金屬切削帶鋸床鋸切系統(tǒng)力學(xué)分析

金屬切削帶鋸床鋸切系統(tǒng)的力學(xué)模型的建立是確定帶鋸床設(shè)計(jì)參數(shù)的前提，也是進(jìn)行帶鋸床零部件詳細(xì)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。金屬切削帶鋸床鋸切系統(tǒng)的力學(xué)模型，其核心問(wèn)題是鋸切系統(tǒng)的初始預(yù)緊力與臨界鋸切力、最大功率等的關(guān)系，涉及在確定初始預(yù)緊力情況下，鋸切速度、進(jìn)給速度等參數(shù)與鋸切力、進(jìn)給力和電機(jī)功率等的關(guān)系。

3.金屬切削帶鋸床的設(shè)計(jì)過(guò)程

金屬切削帶鋸床的設(shè)計(jì)過(guò)程涉及金屬切削帶鋸床的概念設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)等過(guò)程。金屬切削帶鋸床性能需求是帶鋸床設(shè)計(jì)的起點(diǎn)，也是完成設(shè)計(jì)的標(biāo)志。

金屬切削帶鋸床的概念設(shè)計(jì)首先從功能分析開(kāi)始，明確產(chǎn)品的功能是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。帶鋸床的功能分析包括鋸切材料參數(shù)分析、鋸切能力要求和功能模塊的劃分等內(nèi)容。根據(jù)鋸切工藝選擇帶鋸條是帶鋸床設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)，選擇合適的帶鋸條可以提高帶鋸條的使用壽命和帶鋸床的鋸切效率。選定帶鋸條后，根據(jù)工件的形狀和工作要求選定帶鋸床整體結(jié)構(gòu)形式，根據(jù)鋸架結(jié)構(gòu)的受力分析和鋸床布置形式及設(shè)計(jì)目標(biāo)初步確定帶鋸床的整體尺寸，如帶鋸床的高度和寬度、帶鋸輪的直徑、電機(jī)功率等，完成帶鋸床整體結(jié)構(gòu)的初步設(shè)計(jì)。根據(jù)整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案，建立整機(jī)的三維模型，進(jìn)而對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行評(píng)估，如:果通過(guò)則可以進(jìn)行零部件的詳細(xì)設(shè)計(jì)，否則需重新設(shè)計(jì)整體方案。

詳細(xì)設(shè)計(jì)階段主要完成零部件設(shè)計(jì)。需要確定具體零部件的結(jié)構(gòu)和尺寸，帶鋸床的零部件主要包括鋸架系統(tǒng)、床身、夾緊機(jī)構(gòu)、立柱和送料機(jī)構(gòu)等。其中，鋸架系統(tǒng)是帶鋸床的核心，帶鋸條安裝在鋸架系統(tǒng)的鋸輪上，因此，鋸架系統(tǒng)是零部件設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容。完成零部件設(shè)計(jì)后，需要對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行仿真分析。

4.金屬切削帶鋸床的數(shù)控技術(shù)

金屬切削帶鋸床的數(shù)控技術(shù)主要是為了實(shí)現(xiàn)帶鋸床鋸架進(jìn)給速度、鋸條鋸切速度、鋸切過(guò)程等的實(shí)時(shí)調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)帶鋸床的自動(dòng)控制。這樣可提高帶鋸床鋸切效率和鋸切精度，也可實(shí)現(xiàn)恒定鋸切力的控制，從而延長(zhǎng)帶鋸條的使用壽命，減少鋸切過(guò)程斷鋸等危險(xiǎn)狀況出現(xiàn)的幾率，改善鋸切加工的經(jīng)濟(jì)性等。金屬切削帶鋸宋的數(shù)控技術(shù)的實(shí)施，可實(shí)現(xiàn)一人同時(shí)照看多臺(tái)機(jī)器，節(jié)約人力資源。

恒鋸切力或恒鋸切功率的控制需要通過(guò)控制系統(tǒng)根據(jù)鋸切力的大小進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整(通過(guò)鋸切速度與進(jìn)給速度的控制)。因此，恒鋸切力或恒鋸切功率技術(shù)包括兩個(gè)方面的內(nèi)容：

(1)鋸切力的實(shí)時(shí)檢測(cè)，加工過(guò)程中無(wú)法直接檢測(cè)帶鋸條的鋸切力，因此靈敏有效的監(jiān)測(cè)反饋機(jī)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)該功能的關(guān)鍵；

(2)基于控制策略實(shí)現(xiàn)鋸切速度與進(jìn)給速度的實(shí)時(shí)調(diào)整，根據(jù)工件的材質(zhì)、切割寬度等自動(dòng)選擇鋸切速度，對(duì)于難鋸切材質(zhì)，采用慢鋸切速度，對(duì)于易鋸切材質(zhì)，采用快鋸切速度；并還能在達(dá)到最大鋸切寬度時(shí)自動(dòng)調(diào)低進(jìn)給速度，保證恒切削效率。

5.金屬切削帶鋸床的數(shù)字化仿真技術(shù)

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，有限元計(jì)算軟件等數(shù)字化分析手段在結(jié)構(gòu)的仿真計(jì)算中已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用，通過(guò)有限元軟件可以對(duì)鋸架系統(tǒng)和整機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜力分析和動(dòng)態(tài)特性分析，為設(shè)計(jì)結(jié)果的評(píng)估提供數(shù)值基礎(chǔ)。

在金屬切削帶鋸床的整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程，尤其是詳細(xì)設(shè)計(jì)階段，基于傳統(tǒng)的分析方法效率較低周期較長(zhǎng)，甚至無(wú)法完成設(shè)計(jì)分析，必須借助更有效的設(shè)計(jì)手段，如CAE仿真技術(shù)。本書第5章從金屬切削帶鋸床系統(tǒng)和金屬切削帶鋸床零部件兩方面介紹了靜強(qiáng)度仿真分析和動(dòng)態(tài)特性仿真分析技術(shù)。另外，針對(duì)CAE軟件的“專家使用型”本質(zhì)導(dǎo)致其“高門檻”現(xiàn)狀，第5章根據(jù)帶鋸床系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需求，介紹了作者研發(fā)的帶鋸床數(shù)字化仿真分析平臺(tái)。

6.金屬切削帶鋸床的可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)方法

可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)是保證機(jī)械及其零部件給定的可靠性指標(biāo)的一種機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，使得機(jī)械系統(tǒng)在滿足規(guī)定可靠性指標(biāo)，完成預(yù)定功能的前提下，獲得最佳設(shè)計(jì)結(jié)果。