本章分別就課題研究的背景及意義,，以及目前國內(nèi)外加工中心的研究情況,、 加工中心精工回轉(zhuǎn)工作靜動(dòng)態(tài)特性的研究現(xiàn)狀精工回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化方面 的研究情況作了分別闡述，根據(jù)工作臺(tái)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，制定了課題研究的基 本思路,。
本章首先分析了精工機(jī)床的能量流系統(tǒng)，主要包括精工機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)和進(jìn) 給傳動(dòng)系統(tǒng),，而精工機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)又可以細(xì)化為電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)和機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng) 兩部分,，然后通過對主傳動(dòng)系統(tǒng)所包含的電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)和機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行分別 描述分析和建模，再將這兩個(gè)部分有機(jī)的聯(lián)系起來,，得出精工機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)的 能量流模型,，為后續(xù)章節(jié)建立功率能耗模型提供理論支撐。
關(guān)于軸承熱量主要來自摩擦,，其中熱量的傳遞是三種基本形式：熱對流,、熱傳導(dǎo)、 和熱輻射,。與傳導(dǎo)熱和對流熱相比,，輻射熱影響很小，分析和計(jì)算時(shí),，忽略其大小,。 軸承的熱量傳遞是空間三維問題，實(shí)際情況非常復(fù)雜,。為了分析,，做了下列簡化假設(shè):
五軸聯(lián)動(dòng)精工技術(shù)是精工技術(shù)中難度******、應(yīng)用范圍最廣的技術(shù),，體現(xiàn)在它 集計(jì)算機(jī)控制,、高性能伺服驅(qū)動(dòng)和精密加工技術(shù)于一體[1]。五軸聯(lián)動(dòng)精工機(jī)床是 五軸聯(lián)動(dòng)精工技術(shù)的集中體現(xiàn),，它是在三軸精工機(jī)床X,、Y、Z三個(gè)直線坐標(biāo)軸 的基礎(chǔ)上增加兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸,，加工時(shí)實(shí)現(xiàn)五個(gè)軸的同時(shí)動(dòng)作,，使刀具可以在任何一 點(diǎn)以任意角度對零件進(jìn)行切削加工，所以五軸聯(lián)動(dòng)精工機(jī)床被認(rèn)為是加工連續(xù),、 平滑和多復(fù)雜曲面零部件最有效的手段之一[2],。根據(jù)兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸的組合形式，五 軸聯(lián)動(dòng)精工機(jī)床大體上分為：雙轉(zhuǎn)臺(tái)式,、雙擺頭式以及轉(zhuǎn)臺(tái)加擺動(dòng)三類,，其中雙 轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)的五軸聯(lián)動(dòng)精工機(jī)床具有結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低等特點(diǎn),，市場上數(shù)量最 多動(dòng),，其結(jié)構(gòu)如圖1.1所示。
1969年，美國數(shù)字設(shè)備公司成功研制出世界上第一臺(tái)PLC(Programmable Logical Control,，可編程邏輯控制器),，由于它功能強(qiáng)大、可靠性好,、抗干擾能力 強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)逐步替代繼電器廣泛應(yīng)用在工業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域,。在精工領(lǐng)域，PLC作 為精工系統(tǒng)的一部分負(fù)責(zé)完成機(jī)床順序邏輯動(dòng)作控制,，在精工系統(tǒng)配置機(jī)床時(shí)相 當(dāng)于一個(gè)接口[12],，如圖1.2所示。
綜上所述,，當(dāng)前國內(nèi)外的科研工作者對機(jī)械加工過程中的精工機(jī)床能耗特性 已經(jīng)展開了大量研究,，針對不同工件加工工藝建立了不同的能耗模型，但大多數(shù) 集中在精工機(jī)床總的能耗分析或能量效率傳遞方面,，在針對精工機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng) 的能量消耗特性領(lǐng)域研宄不是很多,，在當(dāng)前大的環(huán)境下，從各個(gè)不同的方面對制 造系統(tǒng)展開全面深入細(xì)致的研宄工作是必不可少的,。
當(dāng)下在針對精工機(jī)床節(jié)能優(yōu)化方向的研宄有很多,，但絕大多數(shù)體現(xiàn)在優(yōu)化數(shù) 控機(jī)床切削參數(shù)，工件加工工序或者電機(jī)電壓,、電流方向等方向,。但針對精工機(jī)床 主傳動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)化研宄不是很多，特別是通過優(yōu)化精工機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)主軸加速時(shí)間的方法來降低能耗的研宄,，因此基于精工機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)提出優(yōu)化節(jié)能方案 具有較強(qiáng)的實(shí)際意義,。
本論文以XK713型精工機(jī)床為研宄對象，通過研宄精工加工中心主傳動(dòng)系統(tǒng)的能量流程及能量消耗特性,，建立精工加工中心主傳動(dòng)系統(tǒng)能量消耗模型,，并提出優(yōu)化 運(yùn)行節(jié)能方案，為后續(xù)精工機(jī)床能耗優(yōu)化實(shí)施及機(jī)床能耗監(jiān)控平臺(tái)的搭建奠定理 論基礎(chǔ),，全文主要內(nèi)容分為六章,，全文組織結(jié)構(gòu)如圖1.1所示，全文各個(gè)章節(jié)主 要內(nèi)容簡介如下：
少數(shù)普通機(jī)床和許多精工機(jī)床都是采用的直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的方式,，通過齒輪傳動(dòng)配合實(shí)現(xiàn)降速和擴(kuò)大輸出轉(zhuǎn)矩,，調(diào)速方式采用的是無極變速調(diào)節(jié)；而大多數(shù) 普通機(jī)床和少數(shù)精工機(jī)床采用的是三相異步電動(dòng)機(jī)的拖動(dòng)系統(tǒng)和多級齒輪變速裝 置的有級機(jī)械調(diào)速,。兩種形式的傳動(dòng)系統(tǒng)從能量傳輸?shù)慕嵌葋砜床]有本質(zhì)區(qū)別,， 由此可以推導(dǎo)出精工機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)的一般形式。
機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型主要包括切削功率和機(jī)械損耗功 率兩部分,，而且主傳動(dòng)系統(tǒng)中的機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)能量流數(shù)學(xué)模型并非是簡單的將各 傳動(dòng)環(huán)節(jié)的動(dòng)能之和和能量損失之和相加,，每一機(jī)械傳動(dòng)環(huán)節(jié)之間是相互作用的,， 但隨著傳動(dòng)環(huán)節(jié)距離的拉大，其影響會(huì)越來越小,。