基于BP神经网络数控机床切削能耗的研究.pdf

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1、2012年1月机床与液压Jan．2012第40卷第1期MACHINETO0L＆HYDRAULICSVo1．40No．1DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2012．01．015基于BP神经网络数控机床切削能耗的研究谢东，陈国荣，施金良，许弟建，王锋(重庆科技学院，重庆401331)摘要：数控机床的能耗来源于工作时的电动机空载和切削过程中的负载消耗。分析切削过程中的切削速度、进给速度、切削深度等切削参数对数控机床能耗的影响；基于BP神经网络搭建数控机床能耗与切削参数的模型，简化了经验公

2、式繁琐的计算过程；利用遗传算法对切削参数进行优化。对比试验表明：用优化后的参数进行加工，能明显地降低能耗，为加工过程能耗控制提供了一个良好的方案。关键词：数控机床；切削参数；节能；BP神经网络中图分类号：TG501文献标识码：A文章编号：1001—3881(2012)1—054—4ResearchonCNCMachineToolCuttingEnergyConsumptionBasedonBPNeuralNetworkXIEDong，CHENGuorong，SHIJinliang，XUDijian，WAN

3、GFeng(ChongqingUniversityofScience&Technology，Chongqing401331，China)Abstract：Thenumericalcontrolmachinetoolenergyconsumptionisoriginatedfromtheelectricmotoridleracingandthecuttingprocess．Theinfluencesofcuttingspeed，feedspeed，cuttingdepthonCNCmachinetoolen

4、ergyconsumptionwereanalyzed．ThemodelofCNCmachinetoolenergyconsumptionandcuttingparameterswasestablishedbasedonBPneuralnetwork，andcalculatingprocessofempiricalformulawassimplified．Thecuttingparameterswereoptimizedbygeneticalgorithm．ExperimentalcomparisonSH

5、OWSenergyconsumptionincuttingprocesscanbesignificantlyreducedbyusingoptimizedparameters．Thismethodprovidesagoodenergycontrolschemeformachiningprocess．Keywords：CNCmachinetool；Cuttingparameter；Energyconservation；BPneuralnetwork提高资源效率是现代制造业的发展趋势。对于制[4]通过对切削参

6、数的优化选择和切除率的预测，造业基础的机床制造行业而言，开发研制节能环保的合理选择切削参数来发挥机床的效能。实际中采用变机床是2l世纪机床制造技术发展的重要趋势之一。频技术减小电机启动电流，以及通过恒功率、恒线速随着数控机床逐渐广泛使用，其能耗问题成为当今研度等切削加工方式来降低能耗。究的热门。数控机床的节能可从数控机床的机械结文中主要是从切削过程中的工艺参数对能耗的影构、控制系统结构和方式、加工工艺优化等各个方面响进行分析和建模。由于不同的切削深度、切削速度进行综合考虑。使得机床的负荷不同，其能耗大小不

7、同，因此要提高数控机床作为一个系统，伴随着复杂的物料信切削负荷，减少能量损耗。加工过程中工艺参数对机息、能量流程以及工艺流程等系统集合、系统相关等床能耗的影响由于非线性以及涉及因素太多，模型难特性，使机床节能问题的分析和建模变得非常复以建立，本文提出对加工过程的切削参数与数控机床杂⋯。许多学者从不同角度进行了研究分析，文献能耗关系利用神经网络的非线性函数逼近性能来建立[2]通过连续检测机床主电动机输入功率和通过主模型，通过获取的切削实验数据进行训练，最后得到传动系统功率平衡方程算出能量消耗曲线，提出统计目

8、标函数，然后用遗传算法寻找最优的方案，为加工不同进度、不同功率的机床在加工相同工件时所造成过程能耗控制提供一个良好的方案。的能量损耗情况，合理地安排加工机床和生产计划进1数控机床切削过程能耗分析度，使产品的综合加工成本达到最低。文献[3]数控机床在实际运行过程中，主要能耗来源是以通过动态调节机床空载运行转速，使得能量消耗最下几个方面：低，提出通过缩短变速时间、减少换刀时间和工件装(1)主轴转动时能耗，它占到机床能耗的大部夹时间