加工中心作為一種比較高級(jí)的精工機(jī)床，前身是由精工銑床發(fā)展而來，自 身配備刀庫(kù)和自動(dòng)換刀裝置。加工中心的種類[6]按主軸的空間位置不同，可分為 臥式加工中心、立式加工中心、萬能加工中心;按控制軸數(shù)可分為三軸加工中心、 四軸加工中心、五軸加工中心
隨著我們制造業(yè)的發(fā)展，回轉(zhuǎn)工作臺(tái)將會(huì)被應(yīng)用的越來越多廣泛。近幾年 要求轉(zhuǎn)配回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的機(jī)床大幅度增長(zhǎng)。預(yù)計(jì)未來幾年，雖然某些行業(yè)可能由 于產(chǎn)能過?；蚴艿胶暧^調(diào)控的影響而出現(xiàn)行業(yè)景氣度外，部分裝備制造業(yè)將有 望保持較高的增長(zhǎng)率，特別是那些國(guó)家政策鼓勵(lì)振興和發(fā)展的裝備行業(yè)。作為 裝備制造業(yè)的母機(jī)，加工機(jī)床將獲得年均15%~20%左右的穩(wěn)定增長(zhǎng)。
本章分別就課題研究的背景及意義，以及目前國(guó)內(nèi)外加工中心的研究情況、 加工中心精工回轉(zhuǎn)工作靜動(dòng)態(tài)特性的研究現(xiàn)狀精工回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化方面 的研究情況作了分別闡述，根據(jù)工作臺(tái)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，制定了課題研究的基 本思路。
本章首先分析了精工機(jī)床的能量流系統(tǒng)，主要包括精工機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)和進(jìn) 給傳動(dòng)系統(tǒng)，而精工機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)又可以細(xì)化為電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)和機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng) 兩部分，然后通過對(duì)主傳動(dòng)系統(tǒng)所包含的電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)和機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行分別 描述分析和建模，再將這兩個(gè)部分有機(jī)的聯(lián)系起來，得出精工機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)的 能量流模型，為后續(xù)章節(jié)建立功率能耗模型提供理論支撐。
關(guān)于軸承熱量主要來自摩擦，其中熱量的傳遞是三種基本形式：熱對(duì)流、熱傳導(dǎo)、 和熱輻射。與傳導(dǎo)熱和對(duì)流熱相比，輻射熱影響很小，分析和計(jì)算時(shí)，忽略其大小。 軸承的熱量傳遞是空間三維問題，實(shí)際情況非常復(fù)雜。為了分析，做了下列簡(jiǎn)化假設(shè):
五軸聯(lián)動(dòng)精工技術(shù)是精工技術(shù)中難度******、應(yīng)用范圍最廣的技術(shù)，體現(xiàn)在它 集計(jì)算機(jī)控制、高性能伺服驅(qū)動(dòng)和精密加工技術(shù)于一體[1]。五軸聯(lián)動(dòng)精工機(jī)床是 五軸聯(lián)動(dòng)精工技術(shù)的集中體現(xiàn)，它是在三軸精工機(jī)床X、Y、Z三個(gè)直線坐標(biāo)軸 的基礎(chǔ)上增加兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸，加工時(shí)實(shí)現(xiàn)五個(gè)軸的同時(shí)動(dòng)作，使刀具可以在任何一 點(diǎn)以任意角度對(duì)零件進(jìn)行切削加工，所以五軸聯(lián)動(dòng)精工機(jī)床被認(rèn)為是加工連續(xù)、 平滑和多復(fù)雜曲面零部件最有效的手段之一[2]。根據(jù)兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸的組合形式，五 軸聯(lián)動(dòng)精工機(jī)床大體上分為：雙轉(zhuǎn)臺(tái)式、雙擺頭式以及轉(zhuǎn)臺(tái)加擺動(dòng)三類，其中雙 轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)的五軸聯(lián)動(dòng)精工機(jī)床具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造成本低等特點(diǎn)，市場(chǎng)上數(shù)量最 多動(dòng)，其結(jié)構(gòu)如圖1.1所示。
1969年，美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司成功研制出世界上第一臺(tái)PLC(Programmable Logical Control，可編程邏輯控制器)，由于它功能強(qiáng)大、可靠性好、抗干擾能力 強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)逐步替代繼電器廣泛應(yīng)用在工業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域。在精工領(lǐng)域，PLC作 為精工系統(tǒng)的一部分負(fù)責(zé)完成機(jī)床順序邏輯動(dòng)作控制，在精工系統(tǒng)配置機(jī)床時(shí)相 當(dāng)于一個(gè)接口[12]，如圖1.2所示。
綜上所述，當(dāng)前國(guó)內(nèi)外的科研工作者對(duì)機(jī)械加工過程中的精工機(jī)床能耗特性 已經(jīng)展開了大量研究，針對(duì)不同工件加工工藝建立了不同的能耗模型，但大多數(shù) 集中在精工機(jī)床總的能耗分析或能量效率傳遞方面，在針對(duì)精工機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng) 的能量消耗特性領(lǐng)域研宄不是很多，在當(dāng)前大的環(huán)境下，從各個(gè)不同的方面對(duì)制 造系統(tǒng)展開全面深入細(xì)致的研宄工作是必不可少的。
當(dāng)下在針對(duì)精工機(jī)床節(jié)能優(yōu)化方向的研宄有很多，但絕大多數(shù)體現(xiàn)在優(yōu)化數(shù) 控機(jī)床切削參數(shù)，工件加工工序或者電機(jī)電壓、電流方向等方向。但針對(duì)精工機(jī)床 主傳動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)化研宄不是很多，特別是通過優(yōu)化精工機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)主軸加速時(shí)間的方法來降低能耗的研宄，因此基于精工機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)提出優(yōu)化節(jié)能方案 具有較強(qiáng)的實(shí)際意義。
本論文以XK713型精工機(jī)床為研宄對(duì)象，通過研宄精工加工中心主傳動(dòng)系統(tǒng)的能量流程及能量消耗特性，建立精工加工中心主傳動(dòng)系統(tǒng)能量消耗模型，并提出優(yōu)化 運(yùn)行節(jié)能方案，為后續(xù)精工機(jī)床能耗優(yōu)化實(shí)施及機(jī)床能耗監(jiān)控平臺(tái)的搭建奠定理 論基礎(chǔ)，全文主要內(nèi)容分為六章，全文組織結(jié)構(gòu)如圖1.1所示，全文各個(gè)章節(jié)主 要內(nèi)容簡(jiǎn)介如下：