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第5章數(shù)控加工中心主傳動系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化與實驗驗證

5.1數(shù)控加工中心主傳動系統(tǒng)節(jié)能分析

通過對第四章中的式(4-17)分析后可知，可以通過多種途徑達到降低數(shù)控加工中心主傳動系統(tǒng)能耗的目的：如改進工件加工工藝，優(yōu)化加工時間，降低工件加工過程中的待機空載時間；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)能耗和各種機械損耗等。接下來通過具體的分析得到主傳動系統(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)載率在一般實際加工情況下，實際切削功率都小于額定切削功率，而主傳動系統(tǒng)的各種損耗可粗略的由式(5-2)估算出。

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

數(shù)控加工中心主傳動系統(tǒng)的各種損耗功率主要由電動機電損功率尸_、附加載荷損耗功率P_ad、電機的銅損、鐵損以及機械傳動損失功率/?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)速來降低電機損耗，達到降低數(shù)控加工中心主傳動系統(tǒng)能耗的目的。

② 提高數(shù)控加工中心主傳動系統(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)控機床的切削功率將會提高30%至40%左右，而切削力則會降低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，降低刀具在移動過程中的空載移動時間；安裝功率監(jiān)控器以使機床保持最佳的運行狀態(tài)等多種方式達到目的。

③ 降低加工過程的空載率C_;，提高實載率A_;;

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

數(shù)控加工中心完整的運行時間主要包括：啟動時間、待機時間、加工時間和停機時間四個部分，每一部分時間又是由幾部分子時間所構(gòu)成，其中啟動時間、待機時間和停機時間屬于空載時間的范疇。在總運行時間不變的情況下，優(yōu)化空載時間可以降低空載率c_;，由于機床的空載率c_;降低了，從另一個方面說明數(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)控加工中心電機損耗或者傳動損耗可能需要更改機床電機的設(shè)計，在實際操作中是很難實現(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，以達到提高機床效率的目的，本論文將從改進主軸旋轉(zhuǎn)加速的啟動時間，優(yōu)化主軸變頻器加速時間的角度入手展開研究，由于主軸變頻器加速時間屬于數(shù)控加工中心啟動時間范疇，因此對變頻器加速時間進行優(yōu)化，即對啟動時間進行優(yōu)化，由前文可知啟動時間又屬于空載時間的組成部分，優(yōu)化了啟動時間即優(yōu)化了空載時間，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系統(tǒng)的主要組成部分，其能耗占據(jù)了主傳動系統(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)控加工中心主傳動系統(tǒng)的總能耗也相應(yīng)的降低了，從而達到了優(yōu)化主傳動系統(tǒng)能耗的目的。

本文采摘自“數(shù)控加工中心主傳動系統(tǒng)能耗特性及運行節(jié)能技術(shù)研究”，因為編輯困難導(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)載請注明！

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