[发明专利]一种数控机床相邻工步间空载运行时停机节能实施方法

说明书

技术领域

本发明涉及到机械制造领域，是一种机床运行时节约能源的实施方法。具体涉及到数控机床相邻工步间空载运行时停机节能的实施方法。

背景技术

我国机床设备拥有量居世界第一，耗电总量惊人。同时，大量统计调查表明：机床能量平均利用率低下，不足30％。为实现“绿色制造”战略，探寻可行的机床节能方法意义重大。ZL03117163.X公开的发明名称为《一种机械加工系统节能降噪方法》的发明，从系统的角度出发，通过机床与工件之间的合理调度与安排，取得整个加工系统的节能效果；该方法从整个机械加工系统角度考虑进行节能，并没有改变机床本身的能量损耗。ZL89104006.4公开的发明名称为《机床电气节能设计方法》的发明，将机床电机替换为不同容量的两个电机，根据负载大小使两电机交替或同时运行，从而节约电能。但该方法增加了机床电机的复杂程度，并且改变了原有机床电机的设计。ZL90211626.6公开的发明名称为《机床节能功率监控装置》实用新型，公开了一种节约机床电能的功率监控装置，当机床轻载或空载时，电源通过自藕变压器降压，从而实现节能；这种装置主要针对机床电机采取节能措施。数控机床工步间空载运行过程广泛存在，如数控车床工步间退刀、换刀和进刀时，如果主轴转速不变，一般就处于空载运行过程；又如数控铣床工步间上下工件时，一般也处于空载运行过程。上述过程中，由于不同工步间切削参数的改变，会产生退刀、换刀、进刀等动作。这些动作进行时，机床主传动系统虽然没有进行生产加工动作，但也没有停止运动，仍然有能量从机床电机传递过来维持它们的运动需求，造成了机床能量的损耗。机床空载过程中主传动系统能量损耗是一种广泛的能量损耗，也是造成机床能量利用率低下的直接原因之一。

发明内容

针对数控机床相邻工步间空载运行时，主传动系统能量损耗造成无谓浪费的现状，本发明的目的是提供一种数控机床相邻工步间空载运行时停机节能的实施方法，通过在数控机床相邻工步间空载运行时，停止主传动系统运转的操作，达到节约机床能量损耗的目的。

本发明的技术方案为：一种数控机床相邻工步间空载运行时停机节能实施方法，其特征在于，加工前根据加工工艺获得主轴运行转速n_j及数控机床编程时所确定的工步间间隔时间获取相邻工步间空载运行时间T₀，并通过测试数据表和曲线拟合的方法计算相邻工步间实施停机节能后再启动的控制时间和节能百分比；当节能百分比为正数时，在数控程序中按控制时间嵌入该工步间停机指令和后续的再启动指令，达到节约机床能源的效果。包括如下步骤：

(1)选择m(m为自然数)级机床主轴转速，通过实际数据采集，获得机床的两个数据测试表：m级主轴转速下的主传动系统空载功率表和机床主传动系统从停机状态启动到转速n_j的过渡时间及损耗能量表；

(2)对步骤(1)获取的测试数据进行曲线拟合，获得停机节能决策及实施的准备公式，即机床各主轴转速下的主传动系统损耗能量计算公式E_uj＝(A₁n_j²+B₁n_j+C₁)T₀，机床主传动系统从停机状态启动到转速n_j的过渡时间计算公式T_0j＝A₂n_j²+B₂n_j+C₂，及机床主传动系统从停机状态启动到转速n_j的损耗能量E_0j计算公式E_0j＝A₃n_j²+B₃n_j+C₃；其中，A₁，B₁，C₁，A₂，B₂，C₂，A₃，B₃，C₃为曲线拟合得到的已知常量；

(3)控制时间和节能百分比的计算方法：

①根据上述第(2)步的计算公式，获得该相邻工步间空载运行期间机床主传动系统能耗E_uj，主传动系统停机后再启动至转速n_j所耗能量E_0j；