[發明專利]一種數控機床相鄰工步間空載運行時停機節能實施方法

無效

• 申請號: 200810070302.0
• 申請日: 2008-09-16
• 公開（公告）號: CN101367173A
• 公開（公告）日: 2009-02-18
• 發明（設計）人: 施金良;劉霜;鄢萍;張華;劉飛
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: B23Q5/00
• 分類號: B23Q5/00;G05B19/18
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司
• 代理人: 張先蕓

技術領域

本發明涉及到機械制造領域，是一種機床運行時節約能源的實施方法。具體涉及到數控機床相鄰工步間空載運行時停機節能的實施方法。

背景技術

我國機床設備擁有量居世界第一，耗電總量驚人。同時，大量統計調查表明：機床能量平均利用率低下，不足30％。為實現“綠色制造”戰略，探尋可行的機床節能方法意義重大。ZL03117163.X公開的發明名稱為《一種機械加工系統節能降噪方法》的發明，從系統的角度出發，通過機床與工件之間的合理調度與安排，取得整個加工系統的節能效果；該方法從整個機械加工系統角度考慮進行節能，并沒有改變機床本身的能量損耗。ZL89104006.4公開的發明名稱為《機床電氣節能設計方法》的發明，將機床電機替換為不同容量的兩個電機，根據負載大小使兩電機交替或同時運行，從而節約電能。但該方法增加了機床電機的復雜程度，并且改變了原有機床電機的設計。ZL90211626.6公開的發明名稱為《機床節能功率監控裝置》實用新型，公開了一種節約機床電能的功率監控裝置，當機床輕載或空載時，電源通過自藕變壓器降壓，從而實現節能；這種裝置主要針對機床電機采取節能措施。數控機床工步間空載運行過程廣泛存在，如數控車床工步間退刀、換刀和進刀時，如果主軸轉速不變，一般就處于空載運行過程；又如數控銑床工步間上下工件時，一般也處于空載運行過程。上述過程中，由于不同工步間切削參數的改變，會產生退刀、換刀、進刀等動作。這些動作進行時，機床主傳動系統雖然沒有進行生產加工動作，但也沒有停止運動，仍然有能量從機床電機傳遞過來維持它們的運動需求，造成了機床能量的損耗。機床空載過程中主傳動系統能量損耗是一種廣泛的能量損耗，也是造成機床能量利用率低下的直接原因之一。

發明內容

針對數控機床相鄰工步間空載運行時，主傳動系統能量損耗造成無謂浪費的現狀，本發明的目的是提供一種數控機床相鄰工步間空載運行時停機節能的實施方法，通過在數控機床相鄰工步間空載運行時，停止主傳動系統運轉的操作，達到節約機床能量損耗的目的。

本發明的技術方案為：一種數控機床相鄰工步間空載運行時停機節能實施方法，其特征在于，加工前根據加工工藝獲得主軸運行轉速n_j及數控機床編程時所確定的工步間間隔時間獲取相鄰工步間空載運行時間T₀，并通過測試數據表和曲線擬合的方法計算相鄰工步間實施停機節能后再啟動的控制時間和節能百分比；當節能百分比為正數時，在數控程序中按控制時間嵌入該工步間停機指令和后續的再啟動指令，達到節約機床能源的效果。包括如下步驟：

(1)選擇m(m為自然數)級機床主軸轉速，通過實際數據采集，獲得機床的兩個數據測試表：m級主軸轉速下的主傳動系統空載功率表和機床主傳動系統從停機狀態啟動到轉速n_j的過渡時間及損耗能量表；

(2)對步驟(1)獲取的測試數據進行曲線擬合，獲得停機節能決策及實施的準備公式，即機床各主軸轉速下的主傳動系統損耗能量計算公式E_uj＝(A₁n_j²+B₁n_j+C₁)T₀，機床主傳動系統從停機狀態啟動到轉速n_j的過渡時間計算公式T_0j＝A₂n_j²+B₂n_j+C₂，及機床主傳動系統從停機狀態啟動到轉速n_j的損耗能量E_0j計算公式E_0j＝A₃n_j²+B₃n_j+C₃；其中，A₁，B₁，C₁，A₂，B₂，C₂，A₃，B₃，C₃為曲線擬合得到的已知常量；

(3)控制時間和節能百分比的計算方法：

①根據上述第(2)步的計算公式，獲得該相鄰工步間空載運行期間機床主傳動系統能耗E_uj，主傳動系統停機后再啟動至轉速n_j所耗能量E_0j；