本章首先分析了精工機床的能量流系統(tǒng)，主要包括精工機床主傳動系統(tǒng)和進 給傳動系統(tǒng)，而精工機床主傳動系統(tǒng)又可以細化為電機拖動系統(tǒng)和機械傳動系統(tǒng) 兩部分，然后通過對主傳動系統(tǒng)所包含的電機拖動系統(tǒng)和機械傳動系統(tǒng)進行分別 描述分析和建模，再將這兩個部分有機的聯(lián)系起來，得出精工機床主傳動系統(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：熱對流、熱傳導、 和熱輻射。與傳導熱和對流熱相比，輻射熱影響很小，分析和計算時，忽略其大小。 軸承的熱量傳遞是空間三維問題，實際情況非常復雜。為了分析，做了下列簡化假設:
五軸聯(lián)動精工技術是精工技術中難度******、應用范圍最廣的技術，體現(xiàn)在它 集計算機控制、高性能伺服驅動和精密加工技術于一體[1]。五軸聯(lián)動精工機床是 五軸聯(lián)動精工技術的集中體現(xiàn)，它是在三軸精工機床X、Y、Z三個直線坐標軸 的基礎上增加兩個旋轉軸，加工時實現(xiàn)五個軸的同時動作，使刀具可以在任何一 點以任意角度對零件進行切削加工，所以五軸聯(lián)動精工機床被認為是加工連續(xù)、 平滑和多復雜曲面零部件最有效的手段之一[2]。根據兩個旋轉軸的組合形式，五 軸聯(lián)動精工機床大體上分為：雙轉臺式、雙擺頭式以及轉臺加擺動三類，其中雙 轉臺結構的五軸聯(lián)動精工機床具有結構簡單、制造成本低等特點，市場上數(shù)量最 多動，其結構如圖1.1所示。
1969年，美國數(shù)字設備公司成功研制出世界上第一臺PLC(Programmable Logical Control，可編程邏輯控制器)，由于它功能強大、可靠性好、抗干擾能力 強等優(yōu)點逐步替代繼電器廣泛應用在工業(yè)控制的各個領域。在精工領域，PLC作 為精工系統(tǒng)的一部分負責完成機床順序邏輯動作控制，在精工系統(tǒng)配置機床時相 當于一個接口[12]，如圖1.2所示。
綜上所述，當前國內外的科研工作者對機械加工過程中的精工機床能耗特性 已經展開了大量研究，針對不同工件加工工藝建立了不同的能耗模型，但大多數(shù) 集中在精工機床總的能耗分析或能量效率傳遞方面，在針對精工機床主傳動系統(tǒng) 的能量消耗特性領域研宄不是很多，在當前大的環(huán)境下，從各個不同的方面對制 造系統(tǒng)展開全面深入細致的研宄工作是必不可少的。
當下在針對精工機床節(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) 控機床切削參數(shù)，工件加工工序或者電機電壓、電流方向等方向。但針對精工機床 主傳動系統(tǒng)的優(yōu)化研宄不是很多，特別是通過優(yōu)化精工機床主傳動系統(tǒng)主軸加速時間的方法來降低能耗的研宄，因此基于精工機床主傳動系統(tǒng)提出優(yōu)化節(jié)能方案 具有較強的實際意義。
本論文以XK713型精工機床為研宄對象，通過研宄精工加工中心主傳動系統(tǒng)的能量流程及能量消耗特性，建立精工加工中心主傳動系統(tǒng)能量消耗模型，并提出優(yōu)化 運行節(jié)能方案，為后續(xù)精工機床能耗優(yōu)化實施及機床能耗監(jiān)控平臺的搭建奠定理 論基礎，全文主要內容分為六章，全文組織結構如圖1.1所示，全文各個章節(jié)主 要內容簡介如下：
少數(shù)普通機床和許多精工機床都是采用的直流電動機驅動的方式，通過齒輪傳動配合實現(xiàn)降速和擴大輸出轉矩，調速方式采用的是無極變速調節(jié)；而大多數(shù) 普通機床和少數(shù)精工機床采用的是三相異步電動機的拖動系統(tǒng)和多級齒輪變速裝 置的有級機械調速。兩種形式的傳動系統(tǒng)從能量傳輸?shù)慕嵌葋砜床]有本質區(qū)別， 由此可以推導出精工機床主傳動系統(tǒng)的一般形式。
機械傳動系統(tǒng)數(shù)學模型主要包括切削功率和機械損耗功 率兩部分，而且主傳動系統(tǒng)中的機械傳動系統(tǒng)能量流數(shù)學模型并非是簡單的將各 傳動環(huán)節(jié)的動能之和和能量損失之和相加，每一機械傳動環(huán)節(jié)之間是相互作用的， 但隨著傳動環(huán)節(jié)距離的拉大，其影響會越來越小。
精工加工中心主軸旋轉加速功率主要包含兩部分，一部分主要為用于維持主軸自 身旋轉所消耗的功率Pm,另一部分主要是克服主軸機械傳動系統(tǒng)慣量使機床主軸加速時所消耗的功率，這一部分功率等于主軸轉動慣量人、主軸電機角加速度和主軸電機加速度0的乘積，如式(5-6)所示，克服傳動系統(tǒng)慣量所消耗的這 一部分能耗會隨著主軸變頻器的加速時間變化而變化。