数控铣床能耗模型及其加工优化研究

摘要

数控机床是现代制造加工业的主要能耗设备。数控机床在机加工阶段能量源多且复杂、耗能部件众多，对环境产生的影响，99%来源于该过程中的电能消耗。为了减少机床加工过程能量消耗，优化工艺参数，使得机床实际加工中选择更优方案，最终减少数控机床能源消耗，有必要研究如何建立能耗模型并预测加工过程中能耗。
　　本文基于大量国内外文献资料，阐述了数控机床能耗模型与能耗计算模型的研究现状。分析了现有研究中存在的不足，针对特定的数控铣床建立了功率平衡方程和能耗模型，在设定的加工工艺方案和加工参数下预测数控铣床加工过程的能耗，并仿真优化加工参数。
　　分析数控机床的多源能量流和加工阶段能耗，将数控机床加工过程的能耗分为固定能耗、空载能耗、铣削能耗三个部分，建立了加工过程的功率平衡方程和能耗估算模型。
　　提出了一种基于 MasterCAM软件、VERICUT仿真优化软件和 VB的数控机床能耗预测方法。利用 MasterCAM软件构建加工零件模型，计算刀具加工轨迹，最终生成数控加工程序；利用 VERICUT软件仿真优化产生的数控加工程序，获得更优的加工方案；自行编写 VB程序读取数控加工代码中不同加工参数，代入建立的能耗计算模型自动计算能耗结果，并对能耗结果进行对比分析。以椭圆槽为加工对象进行实验，计算出具体的铣削能耗，分析结果来验证能耗模型正确性。
　　通过数控铣削过程中的铣削能耗值，对比分析能耗结果及时调整加工方案，为优化数控铣削加工过程铣削能耗奠定理论基础，也为全面分析研究机床能耗提供了可行性方法。

目录

声明

第一章 绪 论

1.1 课题的研究背景及意义

1.2 数控机床能耗性能的研究现状

1.3 机床能耗模型及能耗计算的研究现状

1.4 论文的主要研究内容

第二章 数控铣床功率平衡方程及能耗模型

2.1 数控机床多源能量流及加工能耗分析

2.2 数控机床功率平衡方程及能耗模型

2.3 本章小结

第三章 基于MasterCAM的数控编程研究与应用

3.1 MasterCAM软件使用方法

3.2 利用MasterCAM生成铣削椭圆槽的数控程序代码

3.3 本章小结

第四章 基于VERICUT的数控加工仿真

4.1 数控加工仿真系统 VERICUT介绍

4.2 利用VERICUT建立铣削椭圆槽的仿真过程

4.3 虚拟铣床仿真加工

4.4 刀具轨迹的优化

4.5 本章小结

第五章 基于VB的能耗计算程序设计与开发

5.1 利用VB编写提取NC代码加工参数程序

5.2 基于VB的串口的功率数据采集

5.3 计算实例

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

参考文献

在读期间公开发表的论文

致谢