數(shù)控機床典型加工過程仿真及能耗優(yōu)化方法研究.pdf

1、能源枯竭的趨勢日趨嚴重，可持續(xù)發(fā)展成為人類面臨的重大難題。作為機床生產(chǎn)和消費第一大國，機床在我國的制造行業(yè)中扮演著重要的角色，然而機床的能耗利用率普遍偏低，過多的能量消耗增加了我國的能源負擔。歐美等國出臺的各種能源法案嚴重限制了我國機床的出口，成為我國機床貿(mào)易的綠色屏障。分析機床的能耗特性，優(yōu)化機床加工參數(shù)可以有效地減小這些問題帶來的負面影響。
　　本文將機床能耗分為主軸系統(tǒng)能耗、進給系統(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，并對機床各加工階段能耗進行了分析。根據(jù)機床實際加工的功率曲線以及現(xiàn)有的機床能耗模型的優(yōu)點和不足，建立了數(shù)控機床在加工過程中切削以及空切削的能耗模型。為了獲取機床的功率和能耗信息，在LabVIEW環(huán)境下編制了CW240功率計的數(shù)據(jù)采集程序，為數(shù)控加工實驗提供了能耗采集條件。鑒于目前所建立的機床能耗模型通用性較差的問題，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，并對其進行驗證

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)、機床快速進給以及主軸空轉(zhuǎn)的能耗模型。根據(jù)所建立的能耗模型，分別對四種數(shù)控加工方式進行了加工過程的仿真，包括加工路徑的仿真和加工能耗的仿真，并以實際的加工實驗對仿真能耗的準確性進行驗證。針對目前能耗仿真加工特征少的特點，本文設計了一個具有多種加工特征典型零件，并對其加工過程進行仿真與能耗驗證。針對數(shù)控加工過程中的時間最小以及加工能耗最小兩個優(yōu)化目標，以銑削加工為例，通過遺傳算