數(shù)控機床能耗分析與切削參數(shù)多目標優(yōu)化方法研究.pdf

1、人類發(fā)展正面臨著氣候變化、能源短缺和環(huán)境污染等問題的嚴峻考驗，制造業(yè)急需尋求一條可持續(xù)發(fā)展的道路，以降低企業(yè)對化石能源的依賴和減少溫室氣體的排放量。在機械制造中，機床作為制造業(yè)最主要的加工工具，是能源消耗大戶。然而，大量調(diào)查表明，機床能量利用率平均低于30％，節(jié)能潛力很大。從可持續(xù)發(fā)展的角度出發(fā)，減少機床加工過程中的能量消耗不僅可以為制造業(yè)節(jié)約大量的能源，同時也可以減少制造過程對環(huán)境的負面影響。本文在分析數(shù)控機床能耗特性的基礎(chǔ)上，對數(shù)控

2、車削加工多目標優(yōu)化模型和方法進行了研究，旨在為我國制造業(yè)企業(yè)轉(zhuǎn)型升級、實現(xiàn)能量高效率利用提供理論基礎(chǔ)。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴構(gòu)建了數(shù)控機床高效低能耗切削參數(shù)多目標優(yōu)化研究框架。對數(shù)控機床多源能耗特性進行分析，根據(jù)加工過程中能量消耗是否與負載相關(guān)，將數(shù)控機床劃分成負載相關(guān)子系統(tǒng)(包括主軸驅(qū)動系統(tǒng)和進給驅(qū)動系統(tǒng))和負載無關(guān)子系統(tǒng)(包括冷卻系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、排屑系統(tǒng)、換刀系統(tǒng)和其他輔助系統(tǒng))。在此基礎(chǔ)上，構(gòu)建了包含數(shù)控機床切削參數(shù)多

3、目標優(yōu)化建模、模型求解和能耗預測等三個層次的高效低能耗切削參數(shù)多目標優(yōu)化研究框架。⑵建立了高效低能耗數(shù)控車削加工切削參數(shù)多目標優(yōu)化模型。在分析影響數(shù)控機床能量消耗因素的基礎(chǔ)上，根據(jù)數(shù)控機床加工過程中的時段能耗特性，建立了以切削速度和進給量為優(yōu)化變量，以機床、刀具和工件加工質(zhì)量等為約束條件，以最小加工時間和最低能量消耗為優(yōu)化目標的高效低能耗車削加工切削參數(shù)多目標優(yōu)化模型。⑶對高效低能耗切削參數(shù)優(yōu)化模型進行了求解與分析。根據(jù)高效低能耗車削加