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第5章數(shù)控加工中心主傳動(dòng)系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

5.1數(shù)控加工中心主傳動(dòng)系統(tǒng)節(jié)能分析

通過對(duì)第四章中的式(4-17)分析后可知，可以通過多種途徑達(dá)到降低數(shù)控加工中心主傳動(dòng)系統(tǒng)能耗的目的：如改進(jìn)工件加工工藝，優(yōu)化加工時(shí)間，降低工件加工過程中的待機(jī)空載時(shí)間；合理規(guī)范數(shù)控加工中心操作方法，降低數(shù)控加工中心加工過程中的輔助系統(tǒng)能耗和各種機(jī)械損耗等。接下來通過具體的分析得到主傳動(dòng)系統(tǒng)相應(yīng)的節(jié)能優(yōu)化措施。

首先引入切削負(fù)載率^的概念，將數(shù)控加工中心的實(shí)際切削功率與額定切削功率之比定義為切削負(fù)載率在一般實(shí)際加工情況下，實(shí)際切削功率都小于額定切削功率，而主傳動(dòng)系統(tǒng)的各種損耗可粗略的由式(5-2)估算出。

① 降低數(shù)控加工中心主傳動(dòng)系統(tǒng)的各種損耗功率，即提高數(shù)控加工中心主傳動(dòng)系統(tǒng)輸出功率與輸入功率之比；

數(shù)控加工中心主傳動(dòng)系統(tǒng)的各種損耗功率主要由電動(dòng)機(jī)電損功率尸_、附加載荷損耗功率P_ad、電機(jī)的銅損、鐵損以及機(jī)械傳動(dòng)損失功率/?等構(gòu)成，如式(5-4) 所示。

由上式可知，數(shù)控加工中心主傳動(dòng)系統(tǒng)各種損耗功率主要與主軸旋轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)速有關(guān)，而主軸旋轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)速又由變頻器的頻率等參數(shù)控制，因此首先可通過控制變頻器的頻率來優(yōu)化主軸旋轉(zhuǎn)角速度，從而優(yōu)化主軸轉(zhuǎn)速，通過選取合理的主軸轉(zhuǎn)速來降低電機(jī)損耗，達(dá)到降低數(shù)控加工中心主傳動(dòng)系統(tǒng)能耗的目的。

② 提高數(shù)控加工中心主傳動(dòng)系統(tǒng)切削負(fù)載率；

在數(shù)控加工中心加工過程中要提高主傳動(dòng)系統(tǒng)切削負(fù)載率，可采取選擇合適的切削用量，采用高速切削，增加單位體積內(nèi)工件材料的切削體積，有關(guān)研宄表明，在大大提高切削速度的情況下，數(shù)控機(jī)床的切削功率將會(huì)提高30%至40%左右，而切削力則會(huì)降低30%左右，選擇盡量大的背吃刀量，在確定好本工序加工余量的前提下最好能一次走到就完成；選擇合理的加工路線，在保證工件加工精度和粗糙度的前提下，盡量減少刀具的走刀路徑，降低刀具在移動(dòng)過程中的空載移動(dòng) 時(shí)間；安裝功率監(jiān)控器以使機(jī)床保持最佳的運(yùn)行狀態(tài)等多種方式達(dá)到目的。

③ 降低加工過程的空載率C_;，提高實(shí)載率A_;;

改進(jìn)數(shù)控加工中心變速結(jié)構(gòu)和減小變速時(shí)間（如采用預(yù)先變速和無極變速等），改進(jìn)夾具結(jié)構(gòu)，減小換刀和工件裝夾時(shí)間，安裝空載自動(dòng)啟動(dòng)裝置，提高自動(dòng)化程度，減少輔助時(shí)間，改進(jìn)數(shù)控加工中心主軸旋轉(zhuǎn)加速的啟動(dòng)時(shí)間（如選取合理的變頻器加速時(shí)間等），均有助于降低空載率c_;。

數(shù)控加工中心完整的運(yùn)行時(shí)間主要包括：?jiǎn)?dòng)時(shí)間、待機(jī)時(shí)間、加工時(shí)間和停機(jī) 時(shí)間四個(gè)部分，每一部分時(shí)間又是由幾部分子時(shí)間所構(gòu)成，其中啟動(dòng)時(shí)間、待機(jī) 時(shí)間和停機(jī)時(shí)間屬于空載時(shí)間的范疇。在總運(yùn)行時(shí)間不變的情況下，優(yōu)化空載時(shí)間可以降低空載率c_;，由于機(jī)床的空載率c_;降低了，從另一個(gè)方面說明數(shù)控加工中心的切削負(fù)載率增加了，即降低了空載功率，提高了切削功率，從而起到優(yōu)化主傳動(dòng)系統(tǒng)能耗的目的。

綜上所述，由于數(shù)控加工中心結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，想要從源頭上降低數(shù)控加工中心電機(jī)損耗或者傳動(dòng)損耗可能需要更改機(jī)床電機(jī)的設(shè)計(jì)，在實(shí)際操作中是很難實(shí)現(xiàn)的，大多學(xué)者的研宄都從優(yōu)化切削參數(shù)，提高數(shù)控加工中心切削負(fù)載的角度入手，以達(dá)到提高機(jī)床效率的目的，本論文將從改進(jìn)主軸旋轉(zhuǎn)加速的啟動(dòng)時(shí)間，優(yōu)化主軸變頻器加速時(shí)間的角度入手展開研究，由于主軸變頻器加速時(shí)間屬于數(shù)控加工中心啟動(dòng)時(shí)間范疇，因此對(duì)變頻器加速時(shí)間進(jìn)行優(yōu)化，即對(duì)啟動(dòng)時(shí)間進(jìn)行優(yōu)化，由前文可知啟動(dòng)時(shí)間又屬于空載時(shí)間的組成部分，優(yōu)化了啟動(dòng)時(shí)間即優(yōu)化了空載時(shí)間，即優(yōu)化了空載率，降低了空載功率，從而降低了數(shù)控加工中心主軸能耗，提高了數(shù)控加工中心主軸能效，又由于數(shù)控加工中心主軸是主傳動(dòng)系統(tǒng)的主要組成部分，其能耗占據(jù)了主傳動(dòng)系統(tǒng)總能耗的很大一部分，因此主軸能耗降低即相當(dāng)于數(shù)控加工中心主傳動(dòng)系統(tǒng)的總能耗也相應(yīng)的降低了，從而達(dá)到了優(yōu)化主傳動(dòng)系統(tǒng)能耗的目的。

本文采摘自“數(shù)控加工中心主傳動(dòng)系統(tǒng)能耗特性及運(yùn)行節(jié)能技術(shù)研究”，因?yàn)榫庉嬂щy導(dǎo)致有些函數(shù)、表格、圖片、內(nèi)容無法顯示，有需要者可以在網(wǎng)絡(luò)中查找相關(guān)文章！本文由伯特利數(shù)控整理發(fā)表文章均來自網(wǎng)絡(luò)僅供學(xué)習(xí)參考，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明！

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