專利名稱：機床主傳動系統(tǒng)加工過程能耗信息在線檢測方法
技術領域：
本發(fā)明屬于機床監(jiān)測技術領域，尤其涉及一種機床主傳動系統(tǒng)加工過程能耗信息在線檢測方法。
背景技術：
機床素有“工業(yè)之母”的美譽，但機床的巨大耗電量及其環(huán)境排放問題日益得到重視。正在興起的低碳經(jīng)濟要求機械制造業(yè)對作業(yè)車間現(xiàn)場的機床能量消耗狀態(tài)進行監(jiān)控和管理，并研究機床節(jié)能運行技術與方法。應對上述需求，近年來全球諸多高校、企業(yè)、國際組織、政府部門進行了大量研究。ZL200810070302. 0公開的發(fā)明名稱為《一種數(shù)控機床相鄰工步間空載運行時停機節(jié)能實施方法》的發(fā)明專利，其公開的方案是在機床數(shù)控程序中嵌入停機指令和后續(xù)的再啟動指令，減小機械制造過程中機床空載運行時間，達到節(jié)能目的。ZL90211626. 6公開的發(fā)明名稱為《機床節(jié)能功率監(jiān)控裝置》實用新型，公開了一種節(jié)約機床電能的功率監(jiān)控裝置， 當機床輕載或空載時，電源通過自藕變壓器降壓，從而實現(xiàn)節(jié)能。美國國家能源部成立了工業(yè)評估中心，幫助中小制造企業(yè)進行能量消耗評估。國際標準化委員會(ISO)開始制定“機床環(huán)境評估”國際標準，該標準的第一部分“機床節(jié)能設計規(guī)范”初稿已于2010年10月沈日完成。國際生產(chǎn)工程學會CIRP的STC-C科學技術委員會將機械加工過程的能量效率作為2009年度的主要研究課題之一。美國麻省理工學院的Gutowski教授團隊、美國加州大學伯克利分校Dornfeld教授團隊和Sieng P S教授團隊、德國斯圖加特大學Verl教授團隊等均作了大量卓有成效的研究。在機床能量消耗狀態(tài)的監(jiān)控、管理和節(jié)能運行技術的研發(fā)工作中，機床能量效率和其它能耗數(shù)據(jù)的實時現(xiàn)場測量是一個基礎問題，但由于機床能量流環(huán)節(jié)和能量消耗環(huán)節(jié)多、工藝變化和加工過程變化復雜導致各能量參數(shù)變化復雜、機電交差問題多、能耗規(guī)律復雜等原因，該問題尚未很好解決。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術中存在的上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種機床主傳動系統(tǒng)加工過程能耗信息在線檢測方法，通過測取機床在加工過程中的輸入總功率，即可在線的求取到機床主傳動系統(tǒng)中主軸電機損耗功率、主軸電機輸出功率、機械傳動系統(tǒng)損耗功率和切削功率的實時數(shù)據(jù)。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下的技術手段—種機床主傳動系統(tǒng)加工過程能耗信息在線檢測方法，其特征在于，包括如下步驟1)獲取檢測機床主傳動系統(tǒng)加工過程中能耗信息所需要的基礎數(shù)據(jù)，所述基礎數(shù)據(jù)包括機床在主軸處于加工轉速下的空載功率Pu和附加載荷損耗系數(shù)CIp CI2，主軸電機額定功率Pr，主軸電機額定效率η r，及主軸電機空載功率P。；
2)測量機床在加工過程中實時的輸入總功率Pin(t)；
權利要求
1.一種機床主傳動系統(tǒng)加工過程能耗信息在線檢測方法，其特征在于，包括如下步驟1)獲取檢測機床主傳動系統(tǒng)加工過程中能耗信息所需要的基礎數(shù)據(jù)，所述基礎數(shù)據(jù)包括機床在主軸處于加工轉速下的空載功率Pu和附加載荷損耗系數(shù)CIp α 2，主軸電機額定功率已，主軸電機額定效率I，及主軸電機空載功率P。；2)測量機床在加工過程中實時的輸入總功率Pin(t)；3)將Pin(t)、Pr、η r、P。代入公式
2.根據(jù)權利要求1所述的機床主傳動系統(tǒng)加工過程能耗信息在線檢測方法，其特征在于，機床在主軸處于加工轉速下的空載功率Pu的獲取方法為在機床沒有切削對象的前提下啟動機床至主軸達到加工轉速，測量機床的輸入功率，其輸入功率的穩(wěn)定值即作為機床在主軸處于此加工轉速下的空載功率Pu。
3.根據(jù)權利要求1所述的機床主傳動系統(tǒng)加工過程能耗信息在線檢測方法，其特征在于，機床在主軸處于加工轉速下的附加載荷損耗系數(shù)α ρ α 2通過切削實驗獲??；所述切削實驗的操作過程如下①在機床的切削刀具上安裝力傳感器或扭矩傳感器，用于檢測切削刀具的切削力或切削扭矩；②啟動機床至主軸達到加工轉速，待其平穩(wěn)運行后，按設置的切削加工工藝參數(shù)進行切削加工，讀取切削加工時機床主傳動系統(tǒng)輸入總功率Pin以及相應的切削力Fz或扭矩Μζ， 并根據(jù)公式P。= FzXv或P。= ΜΖΧ2 π n獲得此時的切削功率P。；其中ν表示切削加工的切削線速度，n表示加工轉速；③設置不同的切削加工工藝參數(shù)，按步驟②所述方法執(zhí)行S次切削加工，得到S次切削加工的輸入總功率Pinl，Pin2，.. ·，Pins以及S次切削加工的切削功率Pcl，Pc2，... ,Pcs ；S ^ 2 ；④將上述S次切削加工的輸入總功率Pinl，Pin2，...，Pins以及S次切削加工的切削功率 Pcl,Pc2, ... , Pcs的值代入方程
全文摘要
本發(fā)明提供一種機床主傳動系統(tǒng)加工過程能耗信息在線檢測方法，該方法根據(jù)所建立的機床加工過程中主傳動系統(tǒng)能量流和主要能耗信息的數(shù)學模型，及事先獲取的機床在主軸處于加工轉速下的空載功率和附加載荷損耗系數(shù)、主軸電機額定功率、主軸電機額定效率、主軸電機空載功率等基礎數(shù)據(jù)，加工過程中只需測取生產(chǎn)現(xiàn)場機床的輸入總功率，就可求取出主軸電機損耗功率、主軸電機輸出功率、機械傳動系統(tǒng)損耗功率、切削功率等機床主傳動系統(tǒng)能耗信息的實時數(shù)據(jù)；該方法可直接應用于機床能量效率獲取、機械加工過程的能效評估、能耗監(jiān)控、能量管理、節(jié)能技術研究中，具有較廣闊的應用前景。
文檔編號B23Q17/00GK102179727SQ20111009562
公開日2011年9月14日 申請日期2011年4月15日 優(yōu)先權日2011年4月15日
發(fā)明者劉霜, 劉飛, 胡韶華 申請人:重慶大學