數(shù)控機(jī)床能耗分析與切削參數(shù)多目標(biāo)優(yōu)化方法研究.pdf

1、人類發(fā)展正面臨著氣候變化、能源短缺和環(huán)境污染等問(wèn)題的嚴(yán)峻考驗(yàn)，制造業(yè)急需尋求一條可持續(xù)發(fā)展的道路，以降低企業(yè)對(duì)化石能源的依賴和減少溫室氣體的排放量。在機(jī)械制造中，機(jī)床作為制造業(yè)最主要的加工工具，是能源消耗大戶。然而，大量調(diào)查表明，機(jī)床能量利用率平均低于30％，節(jié)能潛力很大。從可持續(xù)發(fā)展的角度出發(fā)，減少機(jī)床加工過(guò)程中的能量消耗不僅可以為制造業(yè)節(jié)約大量的能源，同時(shí)也可以減少制造過(guò)程對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響。本文在分析數(shù)控機(jī)床能耗特性的基礎(chǔ)上，對(duì)數(shù)控

2、車削加工多目標(biāo)優(yōu)化模型和方法進(jìn)行了研究，旨在為我國(guó)制造業(yè)企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)、實(shí)現(xiàn)能量高效率利用提供理論基礎(chǔ)。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴構(gòu)建了數(shù)控機(jī)床高效低能耗切削參數(shù)多目標(biāo)優(yōu)化研究框架。對(duì)數(shù)控機(jī)床多源能耗特性進(jìn)行分析，根據(jù)加工過(guò)程中能量消耗是否與負(fù)載相關(guān)，將數(shù)控機(jī)床劃分成負(fù)載相關(guān)子系統(tǒng)(包括主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng))和負(fù)載無(wú)關(guān)子系統(tǒng)(包括冷卻系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)、排屑系統(tǒng)、換刀系統(tǒng)和其他輔助系統(tǒng))。在此基礎(chǔ)上，構(gòu)建了包含數(shù)控機(jī)床切削參數(shù)多

3、目標(biāo)優(yōu)化建模、模型求解和能耗預(yù)測(cè)等三個(gè)層次的高效低能耗切削參數(shù)多目標(biāo)優(yōu)化研究框架。⑵建立了高效低能耗數(shù)控車削加工切削參數(shù)多目標(biāo)優(yōu)化模型。在分析影響數(shù)控機(jī)床能量消耗因素的基礎(chǔ)上，根據(jù)數(shù)控機(jī)床加工過(guò)程中的時(shí)段能耗特性，建立了以切削速度和進(jìn)給量為優(yōu)化變量，以機(jī)床、刀具和工件加工質(zhì)量等為約束條件，以最小加工時(shí)間和最低能量消耗為優(yōu)化目標(biāo)的高效低能耗車削加工切削參數(shù)多目標(biāo)優(yōu)化模型。⑶對(duì)高效低能耗切削參數(shù)優(yōu)化模型進(jìn)行了求解與分析。根據(jù)高效低能耗車削加