[发明专利]一种基于时间参数的数控铣床能耗预测方法

权利要求书

1.一种基于时间参数的数控铣床能耗预测方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：

（a）为数控铣床的加工过程建立如下的能耗预测模型，其中E表示数控铣床整个加工过程的总能耗，i表示加工过程中各组成工序的序号，p表示所有组成工序的总数量，E_Si、E_Ki分别表示第i道工序中所消耗的与负载相关的能耗和与负载无关的能耗；P_ui、P_ai和P_ci分别表示第i道工序中数控铣床主传动系统的空载功率、附加功率和切削功率，t_u1、t_u2分别表示所述主传动系统的空载开始和结束时间，t_e1、t_e2分别表示所述主传动系统的铣削加工开始和结束时间，P_xi、P_yi、P_zi分别表示第i道工序中数控铣床进给系统的X进给轴、Y进给轴和Z进给轴各自的进给功率，t_x开始、t_x结束分别表示所述X进给轴的工作开始和结束时间，t_y开始、t_y结束分别表示所述Y进给轴的工作开始和结束时间，t_z开始、t_z结束分别表示所述Z进给轴的工作开始和结束时间：

（b）通过功率传感器分别测得各个组成工序的空载功率以及所述X、Y、Z进给轴的进给功率，相应计算和查询得出各个组成工序的附加功率和切削功率；与此同时，利用数控铣床的NC代码分别获取下列的时间参数，包括所述主传动系统的空载开始和结束时间、铣削加工开始和结束时间以及所述X、Y、Z进给轴各自的工作开始和结束时间等；

（c）将步骤（b）所获得的各项功率参数和时间参数代入到步骤（a）所构建的能耗预测模型中，计算得出各个组成工序中所消耗的与负载相关的能耗；然后将其与各个组成工序中所消耗的与负载无关的能耗值进行计算，相应得出数控铣床整个加工过程的总能耗以及各个组成工序各自的能耗量，由此完成整个能耗预测工艺过程。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤（b）中，当铣床走刀轨迹仅为正交运动方式时，所述X、Y、Z进给轴各自的工作时间t_x、t_y、t_z优选分别计算为其中∑|X|、∑|y|、∑|Z|分别表示所对应工序部分的NC代码中所有X轴、Y轴和Z轴坐标的绝对值之和，f表示数控铣床进给系统的进给速度。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，当铣床走刀轨迹为斜线、曲线或者斜线与曲线之结合的运动方式时，所述X、Y、Z进给轴各自的工作时间t_x、t_y、t_z分别优选计算为其中t_铣削表示该工序中进行铣削加工的时间，∑|Z|表示所对应工序部分的NC代码中所有Z轴坐标的绝对值之和，f表示数控铣床进给系统的进给速度。

4.如权利要求1-3任意一项所述的方法，其特征在于，当铣床走刀轨迹为正交与斜线之结合的运动方式时，所述X、Y、Z进给轴各自的工作时间t_x、t_y、t_z分别计算为其中L表示由走刀路线为斜线部分的NC代码所得到的长度之和，L’表示由走刀路线为正交部分的NC代码所得到的长度之和，∑|Z|表示所对应工序部分的NC代码中所有Z轴坐标的绝对值之和，f表示数控铣床进给系统的进给速度。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，当铣床走刀轨迹为正交与曲线之结合的运动方式时，所述X、Y、Z进给轴各自的工作时间t_x、t_y、t_z分别计算为其中S表示由走刀路线为曲线部分的NC代码所得到的长度之和，S’表示由走刀路线为正交部分的NC代码所得到的长度之和，∑|Z|表示所对应工序部分的NC代码中所有Z轴坐标的绝对值之和，f表示数控铣床进给系统的进给速度。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，当铣床走刀轨迹为正交、斜线和曲线这三者之结合的运动方式时，所述X、Y、Z进给轴各自的工作时间t_x、t_y、t_z优选分别计算为其中L表示由走刀路线为斜线部分的NC代码所得到的长度之和，S表示由走刀路线为曲线部分的NC代码所得到的长度之和，B’表示由走刀路线为正交部分的NC代码所得到的长度之和，∑|Z|表示所对应工序部分的NC代码中所有Z轴坐标的绝对值之和，f表示数控铣床进给系统的进给速度。