Effect of sawing parameters on sawblade lifespan

Abstract

In this thesis work, sawing of steel bar with a band saw is studied. Cutting process has two main parameters, cutting speed and feed rate, which affect the process. Depending on the parameter selection, the saw blades life cycle can be longer or shorter. This thesis focuses on the effects of different parameter selection on lifespan of saw blades.

Research is done by studying available literature, finding out current state of the process, simulating different parameter scenarios through finite element analysis and analysing the results. Current state of the operation was studied by interviewing the operators, monitoring operator behaviour and comparing results to literature review. Finite element analysis was carried out with Ansys software using explicit dynamic and static structural modules with Archard wear extension.

Results of this research show that in most cases, operators choose suitable parameters for optimal operation. In some cases, chosen parameters result in increased or decreased feed per tooth values. Finite element analysis stress results used with Archard equation calculations showed that these deviations can cause up to 21% increase in wear volume accumulation with either lower or higher feed per tooth values.

Tässä opinnäytetyössä tutkitaan pyöröteräs kangen sahaamista vannesahalla. Sahauksessa on kaksi keskeistä parametria, leikkuunopeus ja syöttönopeus, jotka vaikuttavat prosessiin. Riippuen parametrien valinnasta, sahan terän elinikä voi olla pidempi tai lyhyempi. Tämä opinnäytetyö keskittyy parametrien valinnan vaikutukseen sahan terän elinikään.

Tutkimus on toteutettu tutkimalla saatavilla olevaa kirjallisuutta, selvittämällä nykyisen toiminnan tila, simuloimalla erilaisten parametrien käyttöä finite element analyysillä ja analysoimalla tuloksia. Nykyisen toiminnan tila tutkittiin haastattelemalla operaattoreita, valvomalla operaattoreiden toimintaa ja vertaamalla tuloksia kirjallisuuskatsaukseen. Finite element analyysi toteutettiin Ansys-ohjelmalla käyttämällä explicit dynamics ja static structural moduuleja Archard kuluma lisäosalla.

Tämän tutkimuksen tulokset osoittivat, että operaattorit valitsevat useimmissa tapauksissa sopivia parametreja optimaalista käyttöä varten. Joissakin tapauksissa valitut arvot johtivat kasvaneisiin tai alentuneihin hammaskohtaisiin syöttöihin. Finite element analyysin kuormitus tulokset käytettynä Archard yhtälön laskennassa osoitti, että poikkeamat voivat johtaa 21 % kuluma tilavuuden kertymiseen sekä pienemmillä, että suuremmilla hammaskohtaisilla syötöillä.