主傳動系統(tǒng)主軸優(yōu)化節(jié)能方法
數控加工中心主軸即為銑床加工時夾持刀具轉動的軸,主要包括主軸、軸承和一些 傳動機構構成,在數控加工中心加工過程中的主要作用就是用來裝夾刀具,帶動刀具儀 器旋轉運動,數控加工中心主軸作為銑床非常重要的元器件之一,其結構精度和剛度將 直接決定數控機床加工過程中其加工的工件的質量和精度,對數控加工中心的切削效率 也有一定的影響,判斷數控加工中心主軸的好壞指標主要有三點:主軸材質剛度,主軸 的剛度分為動態(tài)剛度和靜態(tài)剛度;主軸旋轉是的精度,主軸的旋轉精度主要指數控 銑床在加工工件的過程中主軸在徑向和軸向上的漂移精度,與主軸制造過程中與軸 承的裝配有關;以及主軸速度的平滑性。因此數控加工中心主軸在銑床加工過程中占據 著相當重要的地位,研宄數控加工中心主軸功率特性提出優(yōu)化節(jié)能方法很有必要。
數控加工中心主傳動系統(tǒng)的主軸旋轉加速一般是由主軸從靜止狀態(tài)加速至較高轉 速的一個過程,目前數控加工中心主傳動系統(tǒng)大都采用變頻器來實現主軸旋轉的加速和無極調速過程。主軸啟動時功率消耗較大,而所消耗的這部分功率能耗沒有直接用 于銑削加工,不屬于有效切削功率,優(yōu)化此部分的功率消耗有助于提高主傳動系統(tǒng) 能效,因此為了從改進主軸變頻器加速時間的角度分析,從而一步步達到優(yōu)化數控 銑床主傳動系統(tǒng)的目的,必須首先建立主傳動系統(tǒng)主軸功率與加速時間的函數關 系,將主軸變頻器的加速時間和主軸轉速、功率等起來,建立主軸旋轉加速功 率方程,進一步建立其能耗模型,研宄主軸旋轉加速功率與旋轉加速時間之間的關 系。利用控制變量法,通過設定初始條件,控制單一變量從而達到優(yōu)化的目的,將 初始轉速!!,和終轉速112設定為固定參數,通過改變不同的 主軸變頻器的加速時間^,得到不同條件下的主軸旋轉能耗,從中選出小能耗時 的主軸變頻器的加速時間ta,此時的^即為時間,即為我們在進行主傳動系統(tǒng) 節(jié)能優(yōu)化時所需要的時間。具體如何建立主傳動系統(tǒng)主軸功率與加速時間之間的函 數關系,如何選取合適的主軸變頻器加速時間,優(yōu)化主軸能耗,從而降低主傳動系 統(tǒng)能耗這一過程將在接下來的兩節(jié)中進行詳細闡述并進行實驗驗證。