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數(shù)控加工中心主傳動(dòng)系統(tǒng)功率特性
閱讀：462 發(fā)布時(shí)間：2020-8-123.2數(shù)控加工中心主傳動(dòng)系統(tǒng)功率特性
對(duì)于主傳動(dòng)系統(tǒng)而言，數(shù)控加工中心主傳動(dòng)系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)包含主軸電機(jī)和機(jī)械 傳動(dòng)部分，主傳動(dòng)系統(tǒng)在運(yùn)行工作時(shí)可以看成是能量的輸入和輸出，其中輸入功率^為主傳動(dòng)系統(tǒng)電機(jī)伺服系統(tǒng)的功率，輸出功率尸。指的是銑床主傳動(dòng)系統(tǒng)的切削功率，主傳動(dòng)系統(tǒng)主要由主軸伺服電機(jī)來驅(qū)動(dòng)，主傳動(dòng)系統(tǒng)功率消耗主要由以下幾部分組成[68]。
當(dāng)數(shù)控加工中心處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，主傳動(dòng)系統(tǒng)的能量消耗 功率主要包括三部分：切削功率、電機(jī)損耗功率以及機(jī)械傳動(dòng)損耗功率。其中電 機(jī)損耗功率又主要包括銅損、鐵損和附加載荷損耗，電動(dòng)機(jī)銅損主要是由于在電 機(jī)運(yùn)行過程中電流通過繞組銅線時(shí)由于電阻發(fā)熱所引起的損耗，包括轉(zhuǎn)子銅損和 定子銅損，其損耗大小與通過轉(zhuǎn)子及定子的電流，轉(zhuǎn)子及定子的電阻，以及相數(shù) 有關(guān)，電動(dòng)機(jī)鐵損主要是由于電路中變化的磁場(chǎng)導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)鐵芯內(nèi)出現(xiàn)損耗；機(jī) 械傳動(dòng)損耗主要是由于電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行時(shí)，電機(jī)軸承等會(huì)產(chǎn)生摩擦阻轉(zhuǎn)矩，因此會(huì) 消耗一部分的能量，其主要與機(jī)床所采用的軸承型號(hào)、潤(rùn)滑劑、以及冷卻風(fēng)扇等 的配合精度等有關(guān)，直接影響因素即為傳動(dòng)質(zhì)量。
3.2.1數(shù)控加工中心主傳動(dòng)系統(tǒng)切削功率特性
數(shù)控加工中心主傳動(dòng)系統(tǒng)加工過程中的切削能耗作為數(shù)控加工中心服役過程有效能耗 的核心部分，其大小將直接關(guān)系到數(shù)控加工中心的能效評(píng)估。工件在銑削過程中的切 削力絕大多數(shù)情況下主要與切削工件材料的厚度和長(zhǎng)度有關(guān)，在整個(gè)切削過程中，
切削力有三部分構(gòu)成，而經(jīng)實(shí)踐證明，切削力的影響因素很多，主要與刀具、切 削參數(shù)等因數(shù)有關(guān)。
目前，計(jì)算切削力主要依據(jù)的是Kienzle模型，在數(shù)控加工中心主傳動(dòng)系統(tǒng)銑削 運(yùn)行過程中工件的能耗主要與切削功率有關(guān)，而數(shù)控加工中心主傳動(dòng)系統(tǒng)的切削功率 又可以分解為主切削功率和輔切削功率，由于維持?jǐn)?shù)控加工中心進(jìn)給系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)所消耗 的功率，和主切削功率相比所占比例很低，一般為不會(huì)超過2%，因此在實(shí)際計(jì) 算過程中可以忽略不計(jì)，不予以考慮，由此可得數(shù)控加工中心主傳動(dòng)系統(tǒng)的切削功率方程。
式中巧-單位切削功率：其含義為單位時(shí)間（lmin)內(nèi)切削1mm3金屬體積 所消耗的功率，單位是kw.mnT3.min,其數(shù)值可從切削手冊(cè)上查得；
Q-材料去除率：其含義為單位時(shí)間去除的材料體積，單位是數(shù)控加工中心加工過程時(shí)的材料去除率Q,從材料加工的角度反映了銑床切削加 工的能效，通過研宄后發(fā)現(xiàn)，在代加工工件厚度一定的情況下，材料去除率Q越 高，數(shù)控加工中心加工過程中所消耗的切削功率就越大，以下給出幾種常用的材料去 除率的計(jì)算方法，數(shù)控加工中心在銑削外圓時(shí)的材料去除率Q可由式(3-2)計(jì)算得出， 數(shù)控加工中心在銑削加工工件端面和在工件表面鉆孔時(shí)的材料去除率Q可由式(3-3)和 (3-4)分別計(jì)算得出。
為了方便求解需進(jìn)一步對(duì)切削功率進(jìn)行分解，在數(shù)控加工中心進(jìn)行銑削加工時(shí)， 理論上通常將數(shù)控加工中心主傳動(dòng)系統(tǒng)的切削功率Pc分解為主切削功率和輔切削功 率，但由于維持輔助運(yùn)動(dòng)所消耗的功率與主切削功率相比較小，占總切削功率的 比例不大，一般不會(huì)超過2%，因此在大多數(shù)情況下計(jì)算時(shí)可以忽略，因此可得出數(shù)控加工中心主傳動(dòng)系統(tǒng)切削總功率的計(jì)算式。
3.2.2數(shù)控加工中心主傳動(dòng)系統(tǒng)電機(jī)損耗功率特性
目前數(shù)控加工中心普遍采用異步電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)的損耗直接關(guān)系著電動(dòng)機(jī)的效 率，在異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行過程中主要會(huì)包括兩種形式的損耗：固定損耗和負(fù)載損耗，固定損耗又主要包括電動(dòng)機(jī)機(jī)械損耗功率和鐵損功率對(duì)于異 步電動(dòng)機(jī)的固定損耗而言，其不隨負(fù)載變化而變化，影響它的主要因素為電機(jī)材 料、結(jié)構(gòu)、運(yùn)行狀態(tài)等；負(fù)載損耗主要包含定子與轉(zhuǎn)子的銅耗/^以及附加損耗功率，因此電動(dòng)機(jī)的電損功率尸m由以上四部分組成，由此可得數(shù)控機(jī)床主傳 動(dòng)系統(tǒng)的電機(jī)損耗功率方程。
3.2.3數(shù)控加工中心主傳動(dòng)系統(tǒng)機(jī)械傳動(dòng)功率特性
通過閱讀相關(guān)文獻(xiàn)后發(fā)現(xiàn)，機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的摩擦功率損耗A主要包括兩部分，一部分為載荷摩擦損耗功率另一組成部分為非載荷摩擦損耗功率也叫做空載摩擦損耗功率，而非載荷摩擦損耗功率4又分為非載荷庫倫摩擦損耗功率/^和粘性摩擦損耗功率構(gòu)成，因此可得數(shù)控加工中心主傳動(dòng)系統(tǒng)的機(jī) 械傳動(dòng)損耗功率方程。從以上分析中可以清楚的看出，數(shù)控加工中心主傳動(dòng)系統(tǒng)在運(yùn)行過程中的能耗比 普通機(jī)床復(fù)雜的多，其根本在于引入了變頻器這一裝置，通過改變變頻器來實(shí)現(xiàn) 主傳動(dòng)系統(tǒng)的無級(jí)變速。
本文采摘自“數(shù)控加工中心主傳動(dòng)系統(tǒng)能耗特性及運(yùn)行節(jié)能技術(shù)研究”，因?yàn)榫庉嬂щy導(dǎo)致有些函數(shù)、表格、圖片、內(nèi)容無法顯示，有需要者可以在網(wǎng)絡(luò)中查找相關(guān)文章！本文由伯特利數(shù)控整理發(fā)表文章均來自網(wǎng)絡(luò)僅供學(xué)習(xí)參考，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明！