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海天精工機床有限公司 海天精工博客

數(shù)控加工中心主傳動系統(tǒng)能耗模型

精工機床作為機械加工系統(tǒng)的主體，其也是由若干個相互作用的能耗子系統(tǒng) 所構(gòu)成,，主傳動系統(tǒng)又作為機床的主要組成部分,，其也是由若干個相互聯(lián)系的能 耗單元所組成，而精工加工中心作為應(yīng)用最為廣泛的一類機床,，繼承了精工機床的一 般能耗特性和規(guī)律,，因此精工加工中心主傳動系統(tǒng)從能量的角度也可以看成是由若干 相互作用和相互依賴并具有特定功能的能耗單元組成，精工加工中心的整個運動過程伴隨著物料流,、能量流和信息流,，其能耗由直接切除金屬的切削能耗、支持系統(tǒng)工作的輔助設(shè)施能耗和系統(tǒng)各種能量損耗組成,，精工加工中心作為應(yīng)用較為廣泛的一 種機床,，其能量源也十分眾多，能耗去向不一,，所以其能耗也較為復(fù)雜,，以精工 銑床XK713為例，其中光電機就有7個,，加上燈和驅(qū)動器等其他電器元件,，總的 能耗單元己經(jīng)達到10個以上，具體如表4.1所示,。

優(yōu)化某數(shù)控加工中心主軸變頻器加速時間及實驗驗證|加工中心

本章主要圍繞如何選取合適的主軸變頻器加速時間來優(yōu)化主傳動系統(tǒng)的主軸 能耗展開,，通過降低主軸能耗達到降低主傳動系統(tǒng)能耗的目的。首先分別給出了 主傳動系統(tǒng)主軸旋轉(zhuǎn)加速功率和能耗方程的詳細獲取方法,，然后基于精工加工中心 XK713進行了實例分析,，最后根據(jù)精工加工中心參數(shù)列出了 4種可供選擇的精工加工中心 主軸變頻器旋轉(zhuǎn)加速時間方案，根據(jù)方案分別計算出了各自方案下的精工加工中心主 軸能耗,，并最終通過對結(jié)果的分析給出了最優(yōu)的主軸變頻器旋轉(zhuǎn)加速時間方案,， 當選取此種方案時，確實可以起到降低精工加工中心主軸能耗的效果,，提升了主傳動 系統(tǒng)的能效,，從而實現(xiàn)主傳動系統(tǒng)節(jié)能的目的,。

油氣潤滑系統(tǒng)的發(fā)展|加工中心

油氣潤滑起源于19世紀末，最早意義上的油氣潤滑系統(tǒng)是依靠高速蒸汽將潤滑 油運送至摩擦表面來改善設(shè)備的摩擦狀況[2()],。1950年,，REBS(萊伯斯）的第一人 Alexander Rebs先生創(chuàng)造了潤滑行業(yè)新的奇跡，成功地研制出了遞進式分配器,，這種 分配器不僅可以有效得節(jié)省分配潤滑劑的時間,，還可以將潤滑油分配給多個潤滑點， 且每個潤滑點分配的潤滑劑也可不同[21],。1960年以后,，人們發(fā)現(xiàn)壓縮空氣可以代替 蒸汽，油氣潤滑系統(tǒng)的潤滑原理有了基本的雛形[22],。

軸承的油氣潤滑機理研究|加工中心

對于滾動軸承的這類點接觸機械零件,，油膜形狀和厚度、油膜中的壓力分布,、溫 度場以及摩擦力等都直接影響到表面膠合,、擦傷和接觸疲勞失效[35]。所以,，彈性流體 動力潤滑原理是研宄滾動軸承潤滑理論的根本,，對軸承的潤滑具有指導(dǎo)作用，合理使 用彈流潤滑理論可以提高軸承使用壽命,。

潤滑理論的形成與發(fā)展|加工中心

經(jīng)典流體潤滑理論起源于1886年,，從Reynolds提出Reynolds方程以來奠定了潤 滑理論的基礎(chǔ)，距今己有200多年的歷史了[36],。起初,，在進行理論研宄時由于科技發(fā) 展的限制，許多條件都是為了更利于分析進行了合理的簡化和假設(shè),。隨著科技的發(fā)展, 分析己經(jīng)在基本模擬現(xiàn)實的基礎(chǔ)之上進行,。在潤滑理論發(fā)展過程中每一次進步，都與 科學(xué)技術(shù)息息相關(guān),?？萍嫉倪M步使理論得到升華，理論的發(fā)展又推動科技躍進,，彼此 之間相互促進,。潤滑理論的發(fā)展過程大致上可分為3個時期。

軸承的熱態(tài)特性分析|加工中心

如圖3.1所示,，在滾動軸承高速旋轉(zhuǎn)時,，軸承滾動體與軌道間摩擦力會隨著轉(zhuǎn)速 的增加而增大，導(dǎo)致軸承耗損加劇,，直接造成軸承的磨損過度,、點蝕,、擦傷等問題， 使軸承的精度下降,，使用壽命減小,。摩擦力的增大，直接導(dǎo)致軸承發(fā)熱量升高,，使軸 承發(fā)生燒結(jié)現(xiàn)象，直接造成使用壽命縮短,。軸承發(fā)熱量的變大,，直接導(dǎo)致軸承溫度升 高，由于過度發(fā)熱使軸承熱變形量變大,，使軸承精度降低,，降低了軸承的使用壽命和 機械加工質(zhì)量。

開放式數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展|加工中心

精工系統(tǒng)作為精工機床的核心部件,，決定著精工機床的性能,。隨著計算機技 術(shù)、控制技術(shù)的迅猛發(fā)展,，傳統(tǒng)精工系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的封閉性使各廠商產(chǎn)品的軟,、硬件 互不兼容，用戶不能靈活配置系統(tǒng)資源等不足嚴重限制了自身的發(fā)展,。為此,，制 造商在激烈的市場競爭環(huán)境下快速地做出了反應(yīng)，模塊化,、可重構(gòu)的開放式精工 系統(tǒng)適應(yīng)了這種制造環(huán)境[5],。影響比較大的有美國的omac[6]計劃、歐共體的 OSACAm計劃和日本的OSEC[8]計劃,。

鏈式刀庫及機械手可靠性數(shù)據(jù)來源|加工中心

本文所使用的故障數(shù)據(jù)主要包括兩部分：現(xiàn)場試驗數(shù)據(jù)和實驗室試驗數(shù)據(jù),。 現(xiàn)場試驗數(shù)據(jù)是設(shè)備在實際運行過程中所產(chǎn)生的故障數(shù)據(jù),。本文采用的現(xiàn)場試驗 數(shù)據(jù)是針對鏈式刀庫及機械手現(xiàn)場考核的可靠性數(shù)據(jù)。由于設(shè)備在現(xiàn)場運行過程 中所產(chǎn)生故障的影響因素較多,，故有些故障為非關(guān)聯(lián)故障己剔除,，本文所使用的 現(xiàn)場試驗數(shù)據(jù)以經(jīng)過整理。下表5.1中列出了部分故障間隔時間的數(shù)據(jù),。實驗室 試驗數(shù)據(jù)主要是實驗室試驗過程中所產(chǎn)生的故障數(shù)據(jù),。通常實驗室試驗是在模擬 鏈式刀庫及機械手換刀過程的前提下，進行的有針對性的可靠性試驗,。本文使用 的實驗室試驗數(shù)據(jù)來源于實驗室鏈式刀庫及機械手可靠性試驗臺運行過程中所 產(chǎn)生的故障數(shù)據(jù),，試驗臺2012年9月到2014年1月期間進行的可靠性試驗?，F(xiàn) 場試驗數(shù)據(jù)和實驗室試驗數(shù)據(jù)如下表：

鏈式刀庫及機械手分布模型的建立|加工中心

通過對直方圖的分析，并考慮威布爾分布較強的適應(yīng)性,。所以下文將在假設(shè) 故障數(shù)據(jù)服從兩參數(shù)威布爾模型的基礎(chǔ)上,，對故障數(shù)據(jù)進行處理，并進行相應(yīng)的 參數(shù)估計,，最后運用解析法進行模型檢驗,，從而最終確定故障數(shù)據(jù)所服從的分布 模型。