基于数控机床运行状态的能耗测量及分析.pdf

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1、DesignandResearCh设计与研究基于数控机床运行状态的能耗测量及分析侯磊①樊留群①②邱玮②丁春伟①(①同济大学中德学院，上海201800；②同济大学沈阳机床研究所，上海201804)摘要：依据数控机床运行状态特点，通过采用计算机信号采集技术对机床能耗测量方案进行探讨，提出一种融合了测量、分析、后处理等功能的能耗测量方法。利用该种方法，能对机床能耗进行准确实时监控。并为找到能耗利用率低的原因提供数据支持。关键词：数控机床；能耗；测量方案中图分类号：TG68文献识别码：AMeasurementandanalysisofenergy

2、consumptionbasedonoperationalstatusOfCNCmachinetoolsHOULei①，FANLiuqun~~，QIUWei②，DINGChunwei①((~)Sino—GermanCollege，TongjiUniversity，Shanghai201800，CHN；~)ShenyangMachineTool(Group)Research&DesignInstituteCo．，Ltd．，Ton~iUniversity，Shanghai201804，CHN)Abstract：Onthebasisoftheo

3、perationalstatuscharacteristicofmachinetools，byusingcomputersignalacquisi—tiontechnology，triestodiscusstheschemeforenergymeasurementandprovidesanenergyconsumptionmethodblendingmeasurement，analysis，post—processing．Usesthismethod，itispossiblethatthereal—-timeenergyconsumpti

4、onaccuratetomonitorandfindthereasonforlowenergyutilization．Keywords：CNCmachinetool；energyconsumption；measurementprogram近年来，机床能耗问题研究已成为学术界的一个综上所述，本次课题选择以微观机床个体作为研热点。2007年，由德国斯图加特大学AlexanderVerl究对象，对机床能耗实际方案设计进行探讨。通过实教授牵头，德国多家著名大学机械研究所参与的ECO—地机床能耗的测量，希望找到一种准确有效的测量方MATION项目，

5、对机床能耗测量、预测、自动优化、能耗案，为机床能耗的监控、预测及优化提供有效的测量数评估等问题进行了长达6年的研究。在研究中，德国据支撑。达姆斯塔特大学的ChristianEissele运用Simscape对1机床能耗测量方案设计机床交流电动机和离心泵搭建了能耗模型，实现了机床能耗的预测¨。德国斯图加特大学机床研究所的针对机床加工的能耗或功率，理论上可以通过热PhilippEberspaecher在其论文中提出了机床非加工状平衡方程或者依据切削力进行计算。如文献[5]中描态下基于图形化能耗优化理论。国内对于机床能述了车床切削参数与主轴功率

6、之间的关系。而文献耗也进行了一定的研究，文献[3]中，论述了基于产品[6]中所述，无论是粗加工或是精加工阶段，实际上用生命周期为主线的绿色制造技术发展框架。以及文献于机床实际切削所用的能耗占用是相对较小的，约占[4]中，引人人工免疫算法，采用VB软件开发了基于整个机床能耗的20％一25％。如果将准备阶段的时车间层面的能耗维护调度系统。间考虑在内，该比例会更小。这部分能量只能够理解从上述研究中可以看出，已有学者对加工设备能为材料去除所需要的最小能量。虽然该理论适用于材耗特性进行了大量研究。但研究的方向有两大特点：料形变理论与切削能耗之间关系

7、的研究，但是无法正(1)大多数研究方侧重在如何进行机床能耗模型的建确反映机床运行过程总体的能耗。立等理论性研究，而针对机床能耗测量技术的实践性综上所述，通用性好的机床测量方案应该具有覆研究的相关文献比较少；(2)在工业能耗节能方面，国盖范围广、测量时间短、结果准确可靠的特点。而机床内对于宏观车间层面理论研究比较多，对于微观单个本身是一个结构复杂、运动状态多样的设备，所以测量机床的能耗节能方案的研究较少。方案需对这两个方面都进行讨论。·59·Ul§牛幕朋虽然机床型号种类繁多，但大致可以将其运行状根据不同的时段可将分为切削阶段能耗E态通过图1

8、反映。每种状态相互关联并按图中箭头顺以及非切削空载阶段能耗E。序进行切换。nnnE。=(piP+)+(p6+p)+kZv(2)_i_,n一1n—lE=ph4t+P6t(3)q式中：n为切削工序