機床商務網技術文章
數控加工中心主傳動系統節能分析
閱讀：181 發布時間：2020-8-125.1數控加工中心主傳動系統節能分析
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控加工中心 主傳動系統能耗的目的：如改進工件加工工藝，優化加工時間，降低工件加工過 程中的待機空載時間；合理規范數控加工中心操作方法，降低數控加工中心加工過程中的 輔助系統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相應的 節能優化措施。
首先引入切削負載率^的概念，將數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，而主傳動系統的各種損耗可粗略的由式(5-2)估算出。
① 降低數控加工中心主傳動系統的各種損耗功率，即提高數控加工中心主傳動系統輸 出功率與輸入功率之比；
數控加工中心主傳動系統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Pad、電機的銅損、鐵損以及機械傳動損失功率/?等構成，如式(5-4) 所示。
由上式可知，數控加工中心主傳動系統各種損耗功率主要與主軸旋轉角轉速有關，而主軸旋轉角轉速又由變頻器的頻率等參數控制，因此首先可通過控制變頻 器的頻率來優化主軸旋轉角速度，從而優化主軸轉速，通過選取合理的主軸轉速 來降低電機損耗，達到降低數控加工中心主傳動系統能耗的目的。
② 提高數控加工中心主傳動系統切削負載率；
在數控加工中心加工過程中要提高主傳動系統切削負載率，可采取選擇合適的切 削用量，采用高速切削，增加單位體積內工件材料的切削體積，有關研宄表明， 在大大提高切削速度的情況下，數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；安裝功率監控器以使機床保持的運行狀態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;;
改進數控加工中心變速結構和減小變速時間（如采用預先變速和無極變速等），改 進夾具結構，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，改進數控加工中心主軸旋轉加速的啟動時間（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控加工中心的切削負載率增加了，即降低了空載功率，提高了切削功率，從而起到優化主傳 動系統能耗的目的。
綜上所述，由于數控加工中心結構較為復雜，想要從源頭上降低數控加工中心電機損 耗或者傳動損耗可能需要更改機床電機的設計，在實際操作中是很難實現的，大 多學者的研宄都從優化切削參數，提高數控加工中心切削負載的角度入手，以達到提 高機床效率的目的，本論文將從改進主軸旋轉加速的啟動時間，優化主軸變頻器 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控加工中心啟動時間 范疇，因此對變頻器加速時間進行優化，即對啟動時間進行優化，由前文可知啟 動時間又屬于空載時間的組成部分，優化了啟動時間即優化了空載時間，即優化 了空載率，降低了空載功率，從而降低了數控加工中心主軸能耗，提高了數控加工中心主 軸能效，又由于數控加工中心主軸是主傳動系統的主要組成部分，其能耗占據了主傳 動系統總能耗的很大一部分，因此主軸能耗降低即相當于數控加工中心主傳動系統的 總能耗也相應的降低了，從而達到了優化主傳動系統能耗的目的。
本文采摘自“數控加工中心主傳動系統能耗特性及運行節能技術研究”，因為編輯困難導致有些函數、表格、圖片、內容無法顯示，有需要者可以在網絡中查找相關文章！本文由伯特利數控整理發表文章均來自網絡僅供學習參考，轉載請注明！