數(shù)控機(jī)床典型加工過(guò)程仿真及能耗優(yōu)化方法研究.pdf

1、能源枯竭的趨勢(shì)日趨嚴(yán)重，可持續(xù)發(fā)展成為人類面臨的重大難題。作為機(jī)床生產(chǎn)和消費(fèi)第一大國(guó)，機(jī)床在我國(guó)的制造行業(yè)中扮演著重要的角色，然而機(jī)床的能耗利用率普遍偏低，過(guò)多的能量消耗增加了我國(guó)的能源負(fù)擔(dān)。歐美等國(guó)出臺(tái)的各種能源法案嚴(yán)重限制了我國(guó)機(jī)床的出口，成為我國(guó)機(jī)床貿(mào)易的綠色屏障。分析機(jī)床的能耗特性，優(yōu)化機(jī)床加工參數(shù)可以有效地減小這些問(wèn)題帶來(lái)的負(fù)面影響。
　　本文將機(jī)床能耗分為主軸系統(tǒng)能耗、進(jìn)給系統(tǒng)能耗、換刀系統(tǒng)能耗、切削液系統(tǒng)能耗、輔助系

2、統(tǒng)能耗、控制系統(tǒng)能耗和其他系統(tǒng)能耗，并對(duì)機(jī)床各加工階段能耗進(jìn)行了分析。根據(jù)機(jī)床實(shí)際加工的功率曲線以及現(xiàn)有的機(jī)床能耗模型的優(yōu)點(diǎn)和不足，建立了數(shù)控機(jī)床在加工過(guò)程中切削以及空切削的能耗模型。為了獲取機(jī)床的功率和能耗信息，在LabVIEW環(huán)境下編制了CW240功率計(jì)的數(shù)據(jù)采集程序，為數(shù)控加工實(shí)驗(yàn)提供了能耗采集條件。鑒于目前所建立的機(jī)床能耗模型通用性較差的問(wèn)題，本文分別建立了數(shù)控鉆削、數(shù)控銑削、數(shù)控車削和數(shù)控磨削切削階段的能耗模型，并對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)證

3、。以HaasVF2數(shù)控加工中心為例，建立了切削液系統(tǒng)、換刀系統(tǒng)、機(jī)床快速進(jìn)給以及主軸空轉(zhuǎn)的能耗模型。根據(jù)所建立的能耗模型，分別對(duì)四種數(shù)控加工方式進(jìn)行了加工過(guò)程的仿真，包括加工路徑的仿真和加工能耗的仿真，并以實(shí)際的加工實(shí)驗(yàn)對(duì)仿真能耗的準(zhǔn)確性進(jìn)行驗(yàn)證。針對(duì)目前能耗仿真加工特征少的特點(diǎn)，本文設(shè)計(jì)了一個(gè)具有多種加工特征典型零件，并對(duì)其加工過(guò)程進(jìn)行仿真與能耗驗(yàn)證。針對(duì)數(shù)控加工過(guò)程中的時(shí)間最小以及加工能耗最小兩個(gè)優(yōu)化目標(biāo)，以銑削加工為例，通過(guò)遺傳算