本文關(guān)鍵詞：XH715數(shù)控銑床的能耗建模及其參數(shù)影響分析

  更多相關(guān)文章： 機床能耗 切削比能 功率方程 節(jié)能降耗

【摘要】：機床作為最基礎(chǔ)的制造單元裝備,在加工過程中耗能巨大。隨著精益制造的興起,機床節(jié)能減排已經(jīng)成為低碳制造領(lǐng)域的熱點問題。為了推動機床節(jié)能降耗的研究,本文選取XH715數(shù)控銑床進(jìn)行能耗建模及其參數(shù)影響分析,具體內(nèi)容概括如下：為獲取機床耗能信息,搭建可同時測量切削力和機床功率的數(shù)控機床能耗測試平臺。基于該平臺建立數(shù)控銑床加工階段能耗模型及機床切削比能模型,并將機床切削比能按照使用屬性不同劃分為四部分：機床固定比能,機床操作比能,材料切削比能以及非生產(chǎn)比能,同時,對各部分比能進(jìn)行參數(shù)影響分析。利用該平臺測量機床輔助系統(tǒng)能耗,將其分為基礎(chǔ)模塊、間歇動作模塊及可選模塊,并引入開關(guān)函數(shù)對其建模,進(jìn)而建立機床固定比能模型。通過實驗及數(shù)據(jù)擬合建立機床空載能耗模型及機床操作比能模型。將主軸電機調(diào)速分為基頻以下調(diào)速和基頻以上調(diào)速,分別建模得到主軸電機功率與主軸轉(zhuǎn)速之間的功率平衡方程；根據(jù)不同進(jìn)給方向的負(fù)載不同,分別建立X,Y,Z+,Z-四個方向的進(jìn)給電機功率平衡方程。通過實驗獲得XH715數(shù)控銑床的主軸電機功率與主軸轉(zhuǎn)速(100-4500rpm)之間的關(guān)系,結(jié)果表明,主軸電機的功率隨主軸轉(zhuǎn)速增加呈現(xiàn)先增加后減小再增加的趨勢,并且在基頻以上調(diào)速時出現(xiàn)了功率最小值點。通過對影響機床操作比能的參數(shù)分析,得出XH715數(shù)控銑床的操作比能隨著主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度增加的變化規(guī)律。根據(jù)切削力經(jīng)驗公式建立了切削比能模型,進(jìn)而得到平面銑削45#鋼的切削比能經(jīng)驗公式。并通過單、雙因素實驗得出徑向切深對材料切削比能的影響最大,其次是進(jìn)給量,影響最小的是軸向切深；根據(jù)負(fù)載損耗功率與切削功率的二次函數(shù)關(guān)系,建立了機床非生產(chǎn)比能模型。綜上,為了降低機床的切削比能,在實際加工中應(yīng)避免第一、二階段主軸轉(zhuǎn)速,并選擇合理的進(jìn)給量、大的軸向切深和徑向切深。最后,建立了機床加工階段整機能耗模型,分析表明,基于所選參數(shù)的平面銑削機床的切削有效能占機床總功率的4.9%,而機床自身的運轉(zhuǎn)占93.7%。因此,在切削加工過程中可以通過控制輔助系統(tǒng)的開啟和減少空載運轉(zhuǎn)時間降低加工能耗。最后通過一實例得出本文建立的模型與實際加工具有較高的吻合性。
【關(guān)鍵詞】：機床能耗 切削比能 功率方程 節(jié)能降耗
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG547
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 緒論10-20
• 1.1 研究背景及意義10
• 1.2 機床能耗模型的研究現(xiàn)狀10-16
• 1.2.1 切削單元能耗模型的研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 加工階段整機能耗模型研究現(xiàn)狀12-15
• 1.2.3 機械加工工藝過程能耗模型研究現(xiàn)狀15-16
• 1.3 機床能耗模型應(yīng)用分析16-17
• 1.4 機床能耗模型研究趨勢17-18
• 1.5 本文研究內(nèi)容18-20
• 2 數(shù)控機床能耗建模分析20-26
• 2.1 數(shù)控機床加工階段能耗組成20-21
• 2.2 數(shù)控機床能耗模型21-22
• 2.2.1 輔助系統(tǒng)能耗模型21
• 2.2.2 加工動力系統(tǒng)能耗模型21-22
• 2.3 切削比能的引入22-24
• 2.3.1 切削比能的定義22
• 2.3.2 切削比能引入的意義22-23
• 2.3.3 層次化切削比能模型23-24
• 2.4 機床切削比能理論模型建立24-25
• 2.5 本章小結(jié)25-26
• 3 材料切削比能模型的建立及其參數(shù)影響分析26-36
• 3.1 材料切削比能模型的建立26-27
• 3.2 基于實驗的材料切削比能模型的建立27-29
• 3.2.1 實驗條件27-28
• 3.2.2 試驗方案設(shè)計28
• 3.2.3 模型的建立28-29
• 3.3 單因素實驗分析切削參數(shù)對材料切削比能的影響29-31
• 3.3.1 軸向切深對切削比能及銑削主切削力的影響29-30
• 3.3.2 徑向切深對切削比能及主切削力的影響30-31
• 3.3.3 進(jìn)給量對切削比能及銑削主切削力的影響31
• 3.4 雙因素實驗分析切削參數(shù)對材料切削比能的影響31-35
• 3.4.1 軸向切深及進(jìn)給量組合變化對切削比能及銑削主切削力的影響31-32
• 3.4.2 軸向切深及徑向切深組合變化對切削比能及銑削主切削力的影響32-33
• 3.4.3 徑向切深及進(jìn)給量組合變化對切削比能及徑向銑削力的影響33-35
• 3.5 本章小結(jié)35-36
• 4 機床切削比能模型的建立及其參數(shù)影響分析36-57
• 4.1 機床能耗實驗平臺的建立36-39
• 4.1.1 實驗設(shè)備及布局36-37
• 4.1.2 設(shè)備信息37-39
• 4.2 機床固定比能模型的建立及其參數(shù)影響分析39-42
• 4.2.1 機床固定比能模型的建立39-40
• 4.2.2 基于實驗的機床固定比能模型的建立40-42
• 4.2.3 機床固定比能的參數(shù)影響分析42
• 4.3 機床操作比能模型的建立及其參數(shù)影響分析42-54
• 4.3.1 機床操作比能模型的建立42-43
• 4.3.2 基于實驗的機床操作比能模型的建立43-49
• 4.3.3 機床操作比能模型的參數(shù)影響分析49-54
• 4.4 材料切削比能模型的建立及參數(shù)影響分析54
• 4.5 機床非生產(chǎn)比能模型的建立及參數(shù)影響分析54-56
• 4.5.1 機床非生產(chǎn)比能模型的建立54-55
• 4.5.2 基于實驗的機床非生產(chǎn)比能模型的建立55
• 4.5.3 機床非生產(chǎn)比能模型的參數(shù)影響分析55-56
• 4.6 本章小結(jié)56-57
• 5 機床加工階段整機能耗模型的建立及功率分布57-63
• 5.1 機床加工階段能耗模型的建立57
• 5.2 機床加工階段功率分布57-58
• 5.3 模型應(yīng)用58-62
• 5.4 本章小結(jié)62-63
• 結(jié)論63-64
• 研究展望64-65
• 參考文獻(xiàn)65-69
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況69-70
• 致謝70-71

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 李濤;孔露露;張洪潮;ASIF Iqbal;;典型切削機床能耗模型的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J];機械工程學(xué)報;2014年07期

2 曹華軍;羅毅;;高能效綠色機床技術(shù)分析與發(fā)展展望[J];金屬加工(冷加工);2012年12期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 胡韶華;現(xiàn)代數(shù)控機床多源能耗特性研究[D];重慶大學(xué);2012年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 王信銳;數(shù)控機床能量模型及其應(yīng)用研究[D];大連理工大學(xué);2013年

，

本文編號：649549